Prebióticos

"Prebióticos" es un sustantivo que se aplica a aquellos nutrientes que no pueden ser digeridos por el tracto digestivo humano pero sí que pueden ser descompuestos por los microorganismos presentes en el intestino, lo cual tiene un efecto positivo para la salud.

La antigua definición de "prebiótico" era la siguiente: "ingrediente alimenticio no digerible que tiene un efecto beneficioso para el organismo al estimular de forma selectiva el crecimiento o la actividad de una bacteria o un número limitado de bacterias del intestino grueso y mejorar así la salud del organismo". En la actualidad se ha abandonado esa definición y los prebióticos se definen en función de tres criterios. En primer lugar, los prebióticos deben ser resistentes al ácido gástrico, no pueden ser hidrolizados mediante enzimas del tracto digestivo de los seres humanos y no pueden ser absorbidos por el sistema gastrointestinal. De acuerdo con el segundo criterio, los prebióticos deben alcanzar intactos el intestino, donde pueden ser fermentados por el microbioma intestinal. El tercer requisito es que los prebióticos deben estimular de forma selectiva el crecimiento o la actividad de las bacterias intestinales que contribuyen a la salud y el bienestar del hospedador.

Por tanto, es importante que los prebióticos no puedan ser metabolizados por cualquier tipo de microorganismos, sino específicamente por microorganismos beneficiosos para la salud. Estos microorganismos beneficiosos para la salud metabolizan los prebióticos dando lugar a metabolitos como ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y ciertos neurotransmisores. El acetato, el butirato (ácido butírico) y el ácido propiónico pertenecen al grupo de los AGCC. Estos AGCC son en buena parte responsables del efecto beneficioso general que los prebióticos tienen para la salud.

Los prebióticos más investigados son la inulina y los fructooligosacáridos (FOS). Los galactooligosacáridos (GOS), los maltooligosacáridos (MOS), los xilooligosacáridos (XOS) y los oligosacáridos de la leche humana (HMO por sus siglas en inglés) también pertenecen al grupo de los prebióticos.

Los prebióticos se emplean con frecuencia en la administración de antibióticos y en casos de infección intestinal, estreñimiento crónico, diarrea, enfermedades intestinales inflamatorias crónicas como la enfermedad de Crohn o la colitis ulcerosa, síndrome del intestino irritable (SII), alergia, obesidad, diabetes, enfermedad cardiovascular, osteoporosis, depresión, enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y la de Parkison, EM y encefalopatía hepática. A menudo se emplean los prebióticos junto con probióticos para dar lugar a un sinergismo que contribuya al adecuado equilibrio del microbioma.

Las siguientes sustancias pertenecen al grupo de los prebióticos: inulina, fructooligosacáridos (FOS), galactooligosacáridos (GOS), xilooligosacáridos (XOS), arabinoxilooligosacáridos (AXOS), maltooligosacáridos (MOS), oligosacáridos del glucomanano de Konjac (KGMO por sus siglas en inglés), lactulosa, trans-galactooligosacáridos (TOS), alfa-galactósidos, isomaltooligosacáridos, betaglucanos, polidextrosa, D-tagatosa y almidón resistente.

La fermentación de prebióticos por parte de los microorganismos del instestino grueso (colon) da lugar a la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC). En la Tabla 1 se muestran distintos tipos de AGCC junto con algunos de sus efectos.

(Tabla 1: Ácidos grasos de cadena corta y sus efectos beneficiosos para la salud. Fuente: [1])

Refuerzo del microbioma

Se denomina microbioma al conjunto de los microorganismos que residen en la superficie o el interior de un organismo. Con 10¹⁴ microorganismos, el microbioma intestinal es el microbioma más abundante y mejor estudiado del organismo. Contar con un microbioma equilibrado compuesto por una gran diversidad de cepas bacterianas distintas es beneficioso para la salud en general [2].

Los prebióticos estimulan el crecimiento de los microorganismos del intestino al actuar como fuente de energía. Fundamentalmente, un buen prebiótico es aquel que sirve como fuente de alimento para microorganismos beneficiosos. Los microorganismos metabolizan los prebióticos y generan, entre otros metabolitos, AGCC y ácidos orgánicos que disminuyen el pH del intestino, es decir, lo acidifican. Los ambientes ácidos son ventajosos para los microorganismos beneficiosos y desfavorables para los llamados microorganismos perjudiciales. El aumento en el crecimiento de los microorganismos beneficiosos,  su éxito a la hora de colonizar el sustrato disponible y la alteración del ambiente permiten el dominio de los microorganismos beneficiosos [3].

Las fibras prebióticas presentes en la leche materna, también llamadas oligosacáridos de la leche humana (HMO por sus siglas en inglés), constituyen una muy buena fuente de alimento para Bifidobacterium infantis, entre otros microorganismos. [4]. Además, los HMO protegen el epitelio intestinal. En el intestino, los microorganismos pueden adherirse a la mucosa intestinal, también conocida como glucocálix. La unión de microorganismos perjudiciales o patógenos al glucocálix puede tener consecuencias adversas para la salud del intestino, pudiendo desembocar en su colonización por parte de dichos patógenos y provocar una disbiosis. Los HMO se asemejan a las glicoproteínas del glucocálix a las que pueden unirse los patógenos. Esto tiene como resultado que los patógenos se unen a los HMO en lugar de al glucocálix y pueden así ser excretados con la defecación.  Otros prebióticos, como los XOS, también tienen propiedades antiadhesivas [5]. De esta manera, los prebióticos protegen al organismo frente a infecciones y disbiosis.

Refuerzo del epitelio intestinal

Las células epiteliales del intestino grueso emplean el AGCC butirato como fuente de energía. Por tanto, las fibras prebióticas que se transforman en butirato son importantes para el mantenimiento y la salud de las células epiteliales del intestino grueso [3]. Cuando el epitelio intestinal cuenta con suficiente energía, se optimiza el funcionamiento de las uniones estrechas.  Estas uniones son estructuras multiproteícas que regulan de forma selectiva el paso de agua y  soluciones acuosas entre la luz del intestino y el medio interno. Por tanto, los AGCC desempeñan un importante papel en la regulación de la permeabilidad del intestino. De esta forma, los prebióticos refuerzan la función barrera del intestino [6].

Sensación de saciedad

Las fibras prebióticas provocan sensación de saciedad [7]. Por una parte, esto se debe al aumento de la masa y de la viscosidad, lo que da lugar a la sensación de saciedad [8]. Por otra parte, estudios realizados tanto en animales como en seres humanos indican que la transformación metabólica de prebióticos en ACGG desempeña un papel en la sensación de saciedad. En la luz del intestino, el acetato y el ácido propiónico provocan la liberación de hormonas que desencadenan la sensación de saciedad, como el péptido similar al glucagón de tipo 1 (GLP-1 por sus siglas en inglés) y el péptido YY (PYY) [9]. A su vez, una cantidad suficiente de ácido propiónico provoca una disminución de la ingesta calórica al inhibir la sensación de recompensa que se desencadena al ver o consumir alimentos ricos en calorías [11].

Sistema inmunitario

La regulación del sistema inmunitario a través del tejido linfoide asociado al intestino (GALT por sus siglas en inglés) es un importante mecanismo de acción de los prebióticos [12]. El GALT es un sistema inmunitario de mucosas compuesto tanto por células de sistema inmunitario innato como por células del sistema inmunitario adquirido que se localiza en lugares estratégicos donde un gran número de patógenos externos tratan de penetrar en el organismo, como por ejemplo el intestino.

En primer lugar, las células epiteliales del intestino pueden usar butirato en lugar de glutamina como combustible, de manera que la glutamina puede ser utilizada por las células inmunitarias del GALT [13].

Además, el butirato tiene una función antiinflamatoria en la luz del intestino [14].

Todos los AGCC pueden atravesar el epitelio intestinal y ejercer una función reguladora sobre las células inmunitarias del GALT localizadas en la lámina propia del intestino [14].

Los AGCC (fundamentalmente el butirato) también refuerzan las defensas del intestino, por ejemplo al regular la producción de citoquinas [13] y al estimular la actividad de ciertas células inmunitarias [13].

Las fibras prebióticas también estimulan la producción de mucus. A través de los ACGG, los prebióticos constituyen fundamentalmente una fuente de energía para las células epiteliales especializadas encargadas de la producción de mucus, las llamadas células caliciformes.  El mucus protege a las células epiteliales del intestino y constituye así una importante barrera física [15].

Los HMO afectan al desarrollo del sistema inmunitario neonatal, pues protegen frente a los patógenos y contribuyen al desarrollo del microbioma intestinal y de un epitelio intestinal saludable, así como a la maduración de las células inmunitarias [4].

Metabolismo del colesterol

Las fibras prebióticas afectan a la absorción de colesterol al inhibir dicha absorción y estimular su excreción a través de las heces. Ahora bien, la capacidad de los prebióticos de disminuir el colesterol se atribuye fundamentalmente a los AGCC que se producen a partir de las fibras prebióticas, los cuales tienen un efecto directo sobre el metabolismo del colesterol en el hígado. Por ejemplo, el butirato y el ácido propiónico inhiben la síntesis hepática de colesterol, y el ácido propiónico inhibe además la síntesis de triglicéridos [16, 17].

Absorción de minerales

Las fibras prebióticas contribuyen a la acidificación del intestino. Los minerales como el calcio y el magnesio se disuelven mejor en ambientes ácidos, lo que mejora su absorción. Los AGCC estimulan además la proliferación del epitelio intestinal, lo que aumenta la superficie a través de la cual pueden absorberse nutrientes como los minerales [18, 19]. La absorción del calcio también mejora porque las fibras proporcionan valores más altos de calbindina-D9k. La calbindina-D9k se une al calcio y favorece su absorción en el intestino [20]. La absorción de magnesio, hierro y zinc también aumenta bajo la influencia de los prebióticos [21-24].

Mejora de la motilidad intestinal

La capacidad de retención de agua de algunas fibras prebióticas aumenta la viscosidad y la cantidad del contenido intestinal. Además, el contenido intestinal aumenta por la estimulación del crecimiento del microbioma intestinal. La mayor viscosidad y la mayor masa fecal reducen el tiempo de tránsito en el intestino y mejoran el peristaltismo [25]. Las fibras prebióticas también parecen modular la actividad neurológica gástrica y el vaciado gástrico en los recién nacidos [26].

Aparte de los HMO, que se producen en la leche materna, no existe una producción propia de prebióticos. Por tanto, las fibras prebióticas deben estar suficientemente presentes en la dieta o tomarse como suplemento. Hay diferentes tipos de carbohidratos prebióticos, de diferentes fuentes. Los carbohidratos prebióticos se encuentran en las frutas y verduras, los productos integrales y los frutos secos. Es importante llevar una dieta variada para ingerir muchos tipos diferentes de fibra prebiótica. La tabla 2 muestra el contenido de fibra por peso de diferentes alimentos (tabla 2)

(Tabla 2: Porcentaje de contenido de fibra basado en el contenido de materia seca de diferentes alimentos. Fuente: [27])

Fuentes de diversas fibras prebióticas

La inulina es un polisacárido que suele obtenerse de la achicoria [28]. El oligosacárido XOS se obtiene del maíz [29]. El GOS es un oligosacárido que se obtiene de la lactosa. Por esta razón, el producto sigue conteniendo altas concentraciones de lactosa y, por lo tanto, no es apto para personas con intolerancia a la lactosa.

HMO

Las únicas fibras prebióticas que produce el cuerpo humano son los HMO. Los HMO son nutrientes funcionales que son producidos por la madre lactante; se excretan en la leche materna. La leche materna contiene entre 10 y 25 gramos de HMO por litro, lo que equivale a una ingesta total de hasta 14 gramos de HMO al día [30]. Los HMO son composiciones de 5 monosacáridos diferentes. La glucosa y la galactosa forman conjuntamente la lactosa, que siempre forma parte de los HMO, a los que se unen los monosacáridos acetilglucosamina, fucosa o ácido siálico. En total, se sabe que hay más de 200 complejos HMO diferentes en la leche materna humana [31]. La composición de los tipos de HMO y la concentración cambia con el tiempo. La mayor concentración de HMO se encuentra en el calostro. En particular, la cantidad de HMO fucosilados neutros disminuye en las primeras 18 semanas de lactancia, mientras que la proporción de 3-fucosilactosa aumenta [4]. La composición y la concentración de los HMO en la leche materna dependen principalmente de la composición genética de la madre y del tiempo que lleve amamantando. Además, se han encontrado diferencias en la composición de HMO en función de la edad gestacional, el método de parto, los factores ambientales y la estación del año, entre otros factores [4].

Los carbohidratos prebióticos llegan al intestino en gran parte sin digerir. En el colon son posteriormente metabolizados por el microbioma a través de un proceso de fermentación con AGCS, entre otros, como productos finales. Los productos finales del proceso de fermentación también se denominan metabolitos primarios. Esta fermentación de las fibras prebióticas es, en su mayor parte, una colaboración entre diferentes microorganismos, cada uno de los cuales tiene preferencia por diferentes formas de carbohidratos prebióticos [3]. En el colon ascendente, la primera parte del intestino grueso, tiene lugar la mayor parte de la fermentación de los carbohidratos prebióticos y, por lo tanto, la mayor concentración de AGCS puede encontrarse allí [1]. En el colon transversal y el colon descendente, la parte media y última del colon, hay menos actividad bacteriana y se produce menos conversión de carbohidratos. En el colon distal se produce principalmente la fermentación de proteínas y aminoácidos [32].

Los metabolitos pueden ser utilizados por el huésped o por el microbioma. Los AGCS, principalmente el butirato, sirven como fuente de energía para el epitelio intestinal [3]. Además, los AGCS pueden ser utilizados por otros tejidos; por ejemplo, el acetato es utilizado como fuente de energía por los músculos, los riñones, el corazón y el cerebro [32].

La excreción de metabolitos se produce a través de la respiración, las heces y la orina [3].

Una dieta unilateral e incompleta puede provocar una deficiencia de nutrientes prebióticos. Esta dieta no contiene suficientes verduras, frutas, frutos secos, semillas y otras fuentes de fibra dietética prebiótica. Los adultos consumen entre 15 y 23 gramos de fibra al día, una cantidad inferior a la recomendada [33]. Lea más sobre la ingesta recomendada en la sección "dosificación".

Los factores característicos que están inextricablemente ligados al estilo de vida occidental, como los azúcares rápidos, los antinutrientes, la falta de ejercicio y el estrés crónico, tienen un impacto negativo en el microbioma. Los alimentos refinados, como los cereales y el maíz, apenas contienen fibra, y las verduras son menos ricas en nutrientes que antes debido a la agricultura [34]. La exposición a los pesticidas, los antibióticos de la industria cárnica y los aditivos de los alimentos procesados también pueden causar problemas. La salud de nuestro microbioma depende de nuestra dieta. Debido al patrón dietético actual, la cantidad y la diversidad del microbioma están disminuyendo [35]. La tendencia parece ser: a mayor «prosperidad», intestinos más dañados.

Desde una perspectiva evolutiva, la necesidad de fibra puede ser mayor que las recomendaciones actuales [36, 37]. Por ejemplo, las investigaciones sobre los hábitos alimenticios de la comunidad aborigen australiana de cazadores-recolectores muestran que la ingesta de fibra puede llegar a ser de 160 gramos al día, con una ingesta media de 40-80 gramos de fibra al día. La fibra proviene de las frutas y las verduras, entre otras, con una media de 360 gramos y 720 gramos al día, respectivamente [36]. Una cantidad suficiente de verduras, setas, frutas, frutos secos y semillas es un buen comienzo para un microbioma saludable. Elija la mayor variedad posible, porque la composición de nutrientes de cada producto es única y así estimula la variación natural del intestino.

Las fibras alimentarias prebióticas favorecen la motilidad intestinal, por lo que un déficit está relacionado con un movimiento intestinal problemático como el estreñimiento (crónico). Las personas con una baja ingesta de fibra prebiótica también son más propensas a tener un mayor peso corporal e IMC. Así, la ingesta de fibra prebiótica se correlaciona negativamente con el peso corporal. Además, se encontró una relación entre la ingesta de fibra prebiótica y la sensibilidad a la insulina. Dado que la fibra prebiótica tiene un efecto beneficioso sobre la salud metabólica, su deficiencia puede conducir a un mayor riesgo de desarrollar diabetes de tipo 2 y otras enfermedades metabólicas [38, 39].

Una función importante de la fibra prebiótica es nutrir el microbioma intestinal. La deficiencia de fibra prebiótica puede provocar un desequilibrio en el microbioma [38]. Debido a la relación entre el microbioma intestinal y el sistema inmunitario, un desequilibrio en el microbioma puede provocar varias enfermedades inflamatorias crónicas, como la atopia, las alergias y las enfermedades autoinmunes [38]. Uno de los mecanismos que subyacen al desarrollo de la inflamación es una deficiencia nutricional del microbioma intestinal. Los estudios en animales muestran que la falta de nutrición obliga al microbioma a utilizar la capa protectora de mucosa como fuente de nutrición. Una capa de mucosa dañada significa que la barrera protectora ha desaparecido. Esto conduce a un aumento de la permeabilidad de las sustancias a través de la pared intestinal, lo que provoca infecciones e inflamación [40].

La insuficiencia de fibra prebiótica también podría estar relacionada con enfermedades neuropsiquiátricas [41], neurodegenerativas y cardiovasculares [42]. En ello pueden intervenir muchos mecanismos complejos, como el microbioma y el sistema inmunitario. Lea más al respecto en el capítulo "aplicaciones".

La mejor fuente de fibra para el recién nacido es la leche materna. Los bebés que no fueron amamantados pueden haber tenido un déficit de HMO. Una deficiencia conduce, por ejemplo, a un desequilibrio en el microbioma intestinal. Por ejemplo, el microbioma de un bebé amamantado está formado por hasta un 90 % de bifidobacterias, mientras que el microbioma de un bebé alimentado con leche de fórmula está formado solamente por un 50 % de bifidobacterias [4, 43]. Además, es más probable que el microbioma de los lactantes alimentados con fórmulas infantiles contenga patógenos como Clostridia [43, 44]. 

Los suplementos prebióticos pueden complementar la dieta. Sin embargo, los prebióticos no sustituyen a una dieta sana y variada. Los suplementos prebióticos pueden clasificarse en varios grupos, que se analizarán a continuación.

Fibras prebióticas

Las fibras prebióticas pueden clasificarse en muchos grupos diferentes. La clasificación soluble/insoluble indica si las fibras son solubles en agua o no, esta clasificación sigue siendo muy utilizada pero está algo anticuada [45]. Otra clasificación práctica es la de fermentable o no fermentable.

Fibras fermentables

Las fibras fermentables son utilizadas por el microbioma como fuente de energía. Por ello, las fibras fermentables también se denominan prebióticas, que significa "anterior a la vida". Un suplemento prebiótico con una amplia variación en las longitudes de las cadenas de sacáridos y en su composición puede ayudar a apoyar la diversidad del microbioma y proporcionar diferentes productos de fermentación [46, 47].

Fibras no fermentables

Las fibras no fermentables aumentan la cantidad del contenido intestinal y atraen el agua, aumentando así la masa del contenido intestinal y mejorando la consistencia. El aumento de la masa también hace que te sientas saciado. Las fibras no fermentables no son utilizadas por el microbioma como fuente de energía.

Fibras fermentables muy utilizadas
Inulina/FOS La inulina, al ser complementada con FOS, tiene una gran variedad de longitudes de cadena, que van de 3 a 60 unidades [28]. La producción de FOS requiere inulina como materia prima, la inulina de fuentes como la achicoria se divide en cadenas más cortas para hacer oligosacáridos. El oligosacárido de la inulina es el FOS. La división puede hacerse con la ayuda de enzimas. Las mezclas de inulina y FOS tienen un sabor ligeramente dulce [48]. Los suplementos de inulina/FOS suelen ofrecerse en forma de polvo.

XOS

El XOS tiene una longitud de cadena que varía entre 2 a 10 unidades [29]. Dado que el XOS es eficaz incluso en dosificaciones bajas, puede complementarse fácilmente en cápsulas o comprimidos.

GOS

El GOS es un oligosacárido con una longitud de cadena de 2 a 8 unidades. Los GOS se producen enzimáticamente a partir de la lactosa y, por lo tanto, no son adecuados para las personas intolerantes a la lactosa. Los FOS y XOS son alternativas vegetales adecuadas.

HMO

Los HMO pueden utilizarse en niños y adultos con fines terapéuticos, de apoyo y preventivos específicos porque tienen un efecto directo de promoción de la salud, además de un efecto prebiótico [49]. En la actualidad, un número limitado de los más de 200 HMO que se encuentran de forma natural en la leche materna está disponible como complemento alimenticio.

Fibras fermentadas

Normalmente, el microbioma es responsable de la producción de SCFA. En algunos casos puede ser beneficioso complementar los AGCS directamente. Un suplemento de fibra predigerida, también llamado postbiótico o fibra fermentada, es rico en SCFA y otros metabolitos de la digestión de la fibra.

La mayoría de los efectos de los prebióticos sobre la salud están relacionados con su capacidad para favorecer el crecimiento de las bacterias probióticas en el colon y la producción de AGCS. Para un análisis más detallado de las propiedades y acciones de las bacterias probióticas, consulte la monografía sobre probióticos.

Intestino hiperpermeable y afecciones relacionadas

Las intervenciones terapéuticas en los trastornos derivados de la hiperpermeabilidad intestinal van más allá del tratamiento con prebióticos. Para el terapeuta ortomolecular, la Natura Foundation ha escrito el libro electrónico "La buena salud empieza en el intestino", con información clara sobre la salud intestinal y los trastornos relacionados con ella, así como un completo plan de recuperación del intestino hiperpermeable. Este plan de recuperación puede utilizarse para prevenir y tratar las numerosas afecciones derivadas de la hiperpermeabilidad del intestino. El Plan de Recuperación de la Natura Foundation es una herramienta para que el terapeuta ortomolecular restablezca la permeabilidad intestinal y mejore la composición de la capa mucosa y el microbioma con el objetivo final de trabajar con usted para que sus pacientes tengan más control sobre su salud.

Uso de antibióticos

El microbioma es un ecosistema complejo con una gran diversidad de microorganismos. Por influencias externas, como los antibióticos, el equilibrio puede verse alterado. Un desequilibrio en el microbioma puede afectar a la salud en general [2].

Se investigó el efecto de los prebióticos en el microbioma tras el tratamiento con antibióticos en 150 niños pequeños de 1 a 2 años [50]. Los niños recibieron un tratamiento antibiótico (Amoxicilina) para la bronquitis aguda durante 1 semana, tras lo cual se les dio una fórmula láctea que contenía probióticos. Diariamente, los niños recibieron al menos 500 mL de fórmula láctea que contenía 4,5 g/L de FOS (70%) e inulina (30%). Al cabo de una semana, ya se observaba una diferencia en la cantidad de bifidobacterias y lactobacilos. El efecto de los prebióticos sobre la cantidad de bifidobacterias fue significativo. Se puede concluir que los prebióticos ayudan a restablecer el equilibrio en el microbioma, especialmente en el primer período después de un tratamiento antibiótico [50].

Un efecto bifidogénico similar se encontró en un estudio en el que se administró inulina a niños de 3 a 6 años [51]. Los niños recibieron 6 gramos de inulina o un placebo durante 24 semanas en la temporada de gripe. Los prebióticos estimularon el crecimiento de las bifidobacterias durante el periodo de intervención. A algunos niños se les administraron antibióticos durante el periodo de estudio. Los niños que recibieron tratamiento antibiótico tenían menos bifidobacterias en las heces; la disminución de las bifidobacterias fue mayor en el grupo del placebo. Por lo tanto, los niños a los que se les administraron prebióticos tuvieron una disminución reducida de las bifidobacterias y el efecto negativo del tratamiento con antibióticos posiblemente se evitó con los prebióticos [51].

En adultos, también se encontró un efecto positivo de la suplementación con prebióticos después del tratamiento con antibióticos [52]. Doce participantes sanos recibieron un tratamiento de cinco días con Amoxicilina. Durante el tratamiento con antibióticos y durante siete días posteriores al tratamiento, los participantes recibieron 2,5 gramos de GOS o un placebo tres veces al día. Al final del estudio, se encontró una mayor cantidad de bifidobacterias en el grupo tratado en comparación con el grupo de placebo, aunque esta diferencia no fue significativa. Sin embargo, se encontró una diferencia significativa en los valores de SCFA (butirato) en el grupo tratado, un signo de actividad bifidogénica favorable [52].

Infección bacteriana del intestino

La Escherichia coli enterohemorrágica O157:H7 (E. coli O157) es un patógeno de origen alimentario y es la causa más común de infecciones intestinales. La infección por E. coli O157 puede causar diarrea, colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico [53].

Los estudios en animales han demostrado que los GOS protegen contra dicha infección por E. coli o alivian una infección existente [53]. De hecho, se descubrió que los GOS previenen la colonización de E. coli en ratones, inhiben la inflamación y refuerzan la función de barrera del intestino al mantener la producción de moco y controlar la integridad de las uniones estrechas [53]. El Clostridium perfringens es una bacteria patógena que puede causar intoxicación alimentaria en el intestino al producir toxinas. Estudios controlados con placebo muestran que la administración de suplementos de XOS (1,2 gramos) durante al menos 6 semanas mejora el equilibrio microbiano en el intestino, lo que resulta en una menor presencia de C. perfringens en el intestino [54]. La inhibición del crecimiento de las bacterias patógenas se debe posiblemente a la disminución del pH en el intestino por la fermentación de XOS.

Además, los HMO también tienen un efecto directo sobre varios patógenos en el intestino. Por ejemplo, los estudios in vitro demostraron que los HMO inducen cambios celulares y genéticos en el hongo Candica albicans, reduciendo la capacidad del hongo de adherirse a las células epiteliales intestinales [55]. Los HMO tienen efectos antibacterianos in vitro contra Staphylococcus aureus y Actinetobacter baumannii y evitan la formación de biopelículas por parte de Streptococcus agalactiae y Staphylococcus aureus [56]. Los HMO están compuestos por un 30% de 2-fucosilactosa (2FL), cuya ingesta inhibe la colonización de E. coli en el intestino de los ratones. Esto se debió a una disminución de la adhesión bacteriana al intestino, a un cambio en la composición del microbioma intestinal y posiblemente a una mejora de la capa de mucosa [57].

Estreñimiento

En los niños, se han realizado muchas investigaciones sobre el efecto de los prebióticos en el estreñimiento funcional. Varios estudios realizados en niños han demostrado que principalmente la inulina, los FOS y los GOS pueden tener un efecto positivo en el estreñimiento funcional, en el que principalmente la consistencia de las heces se vuelve más blanda y en algunos casos también aumenta la frecuencia de la defecación [58], aunque los estudios no son unívocos.

El estreñimiento también es un problema común en las personas mayores. Las fibras alimentarias solubles se emplean con frecuencia para aliviar los síntomas del estreñimiento. Se ha observado que no solo las fibras comunes no fermentables sino también las fibras específicas fermentables (fibras prebióticas) son efectivas a la hora de tratar el estreñimiento en personas de edad avanzada [59]. Por ejemplo, se ha observado que el consumo de yogur enriquecido con 9 gramos de GOS dos veces al día durante dos semanas tiene un efecto positivo sobre el estreñimiento en personas de edad avanzada, aumentando de forma significativa la frecuencia de las defecaciones y ablandando hasta cierto punto la consistencia de las heces [60]. Además, según un estudio aleatorizado doble ciego controlado por placebo y realizado en pacientes de edad avanzada con estreñimiento crónico sometidos a diálisis, el consumo de 20 gramos diarios de FOS durante treinta días también mejoraba de forma significativa el estreñimiento, aumentando la frecuencia de las defecaciones y mejorando la consistencia de las heces [61]. Un estudio controlado por placebo realizado durante un periodo de ocho semanas reveló además que el consumo de 10 gramos diarios de isomaltooligosacáridos resultaba en un aumento de las defecaciones espontáneas y de la masa fecal [62]. El prebiótico XOS también puede emplearse en casos de estreñimiento [63]. En un estudio aleatorizado controlado por placebo se administraron 0,7 gramos diarios de XOS con el café a mujeres jóvenes con problemas de estreñimiento.  El uso de suplementos de XOS resultó en una disminución del malestar abdominal y una mejora de las heces [63].

Enfermedades inflamatorias intestinales

Se conocen como enfermedades inflamatorias intestinales dos afecciones inflamatorias del intestino, la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa.

En un reciente metaanálisis se llegó a la conclusión de que el uso de probióticos, prebióticos o simbióticos puede disminuir la puntuación de la actividad de la enfermedad de los pacientes con colitis ulcerosa [64]. Por otro lado, se han llevado a cabo estudios utilizando exclusivamente fibras prebióticas. Por ejemplo, un estudio realizado en animales reveló que el 2FL (un importante componente de los HMO) era capaz de reducir la inflamación en un modelo murino de colitis ulcerosa [65]. El uso de suplementos con 2FL reducía la expresión génica de las citoquinas inflamatorias iNOS, IL-1ß e IL-6. Además, aumentaba la expresión de TGFß y de ocludina, una proteína de las uniones estrechas que desempeña un importante papel en la integridad de la barrera intestinal. Como resultado del uso de suplementos con 2FL, la diarrea que sufrían los ratones disminuía. Asimismo, mejoraba la permeabilidad intestinal [65]. Otro estudio realizado con un modelo murino de colitis ulcerosa reveló que los prebióticos FOS e inulina tenían un efecto anti-colitis, mejorando la supervivencia y disminuyendo la pérdida de peso, la presencia de sangre en las heces, la diarrea y los marcadores séricos de inflamación [66]. En otros estudios realizados con el mismo modelo murino se descubrió que el uso de suplementos con GOS reducía la inflamación provocada por la colitis ulcerosa, protegiendo de esta manera al intestino del daño causado por esta [67].

El uso de AGV en enfermedades inflamatorias intestinales también ha sido estudiado [68].  Se ha observado que el butirato en particular tiene un efecto antiinflamatorio. Según los estudios, el butirato administrado de manera exógena puede afectar al microbioma intestinal al estimular a los microorganismos productores de butirato. De esta manera, se estimula en última instancia la producción endógena de butirato, lo que contribuye a recuperar la homeostasis intestinal [69]. Además, los prebióticos y los AGV pueden emplearse en combinación con los fármacos tradicionales contra la colitis ulcerosa. Por ejemplo, los estudios indican que la administración del fármaco mesalazina en combinación con 0,3 gramos de butirato tres veces al día e inulina contribuye a disminuir la puntuación de la actividad de la enfermedad, a reducir los síntomas y a mantener intacta la capa mucosa [70].

Es además frecuente que en los estudios realizados con personas que sufren enfermedades inflamatorias intestinales se empleen simbióticos (una combinación de prebióticos y probióticos en la que los prebióticos suelen ser FOS y GOS) [71, 72].

Síndrome del intestino irritable

El síndrome del intestino irritable (SII) o "irritable bowel syndrome" (IBS) por su término en inglés, es un trastorno funcional gastrointestinal caracterizado por episodios recurrentes de dolor estomacal y por alteraciones del patrón de defecación. Estos episodios pueden aparecer y desaparecer durante periodos de tiempo muy largos. Un estudio doble ciego controlado por placebo llegó a la conclusión de que la administración de 1 gramo de FOS dos veces al día durante ocho semanas en combinación con un probiótico tenía un efecto significativo sobre los síntomas del SII [73]. En comparación con el grupo placebo, los pacientes a los que se administró tal combinación afirmaron experimentar menos flatulencias, dolor y diarrea. Desafortunadamente, los estudios cualitativos acerca del efecto de los prebióticos sobre el SII en seres humanos son aún escasos.

Alergias

Las alergias más comunes son la dermatitis atópica (DA), las alergias respiratorias y las alergias alimentarias. Se ha observado una relación entre el desarrollo de una alergia y la existencia de una disfunción en el sistema de las mucosas [76].  Desde el momento del nacimiento, los carbohidratos prebióticos son importantes para el correcto funcionamiento del sistema inmunitario de las mucosas, por lo que pueden desempeñar un papel importante en la prevención y el tratamiento de las alergias [77]. El uso de prebióticos para prevenir la aparición de alergias parece prometedor, aunque aún es necesario realizar estudios cualitativos en seres humanos a gran escala.

Obesidad

La producción de AGV en el intestino grueso estimula la quema de grasa y mejora la salud metabólica [78]. Además, los AGV inducen la liberación de las hormonas responsables de la sensación de saciedad [9, 10]. Por tanto, los prebióticos podrían constituir una estrategia efectiva de cara a mejorar el metabolismo y, de esa manera, combatir o tratar la obesidad [79].

En el siguiente estudio [80] se observaron, entre otros, el efecto de los probióticos en la obesidad. Se administraron 8 gramos de una combinación de FOS e inulina o un placebo a niños con obesidad de entre 7 y 12 años. Los prebióticos dieron lugar a una reducción del peso corporal y del porcentaje de grasa [80].

El efecto de los HMO en el microbioma intestinal se estudió en un modelo murino de obesidad [81]. Se administró a los ratones una dieta rica o baja en grasas. En ausencia del componente de los HMO 2FL, una dieta rica en grasas hizo que los ratones aumentaran de peso; sin embargo, el 2FL previno tanto ese aumento de peso como la ingesta calórica, la masa grasa y la inflamación local y sistémica que suelen acompañar a la obesidad.

Los AGV y especialmente el ácido propiónico contribuyen además a reducir la ingesta calórica al inhibir la sensación de recompensa que se desencadena al ver o consumir alimentos ricos en calorías. Esto hace que disminuya la tentación de consumir este tipo de alimentos. Además, prebióticos como el 2FL de los HMO tienen un efecto inhibitorio sobre el apetito al regular la hormona de la saciedad CCK. [81].

Diabetes

Un estudio retrospectivo a gran escala ha revelado que una dieta rica en fibra protege contra el desarrollo de diabetes tipo II [82]. Estudios realizados en animales revelan el papel de las fibras en la patofisiología de la diabetes: el consumo diario de fibra de konjac y de inulina disminuyó los niveles de glucosa en sangre, mejoró la producción de insulina y frenó el desarrollo de obesidad [83]. Este efecto positivo de la inulina también se ha observado en estudios realizados en seres humanos [84]. Por ejemplo, según un estudio aleatorizado controlado por placebo, la administración diaria de suplementos con 10 gramos de inulina durante ocho semanas a pacientes con diabetes resultó en una disminución significativa de los marcadores séricos de resistencia a la insulina (como la glucosa en sangre en ayunas, la insulina en ayunas o el índice HOMA, entre otros) en comparación con el grupo de control. También experimentaron una disminución significativa parámetros inflamatorios como la hs-CRP, el TNF-a y los LPS [84].

Además de la inulina, los XOS también son fibras prebióticas que pueden emplearse en el tratamiento de la diabetes tipo II [85]. En un estudio aleatorizado doble ciego se administraron 4 gramos de XOS o un placebo a pacientes de diabetes durante ocho semanas. El uso de suplementos de XOS resultó en una disminución de las concentraciones de glucosa, HbA1c y fructosamina. Asimismo, se observó una mejoría en los niveles en sangre de distintos lípidos como el colesterol total o el colesterol LDL [85]. Es posible que los XOS sean capaces de prevenir el desarrollo de diabetes en individuos que se encuentran en una etapa previa a la enfermedad (prediabetes) [86]. La administración diaria de 2 gramos de XOS durante ocho semanas tiene un efecto positivo sobre distintos valores séricos relacionados con la diabetes, como los valores de insulina o los valores séricos de glucosa.  Además, el uso de XOS da lugar a cambios positivos en la composición del microbioma intestinal [86].

Osteoporosis

El microbioma y sus correspondientes metabolitos ejercen una gran influencia sobre la salud ósea. A esta conexión se la denomina eje intestino-hueso. Anteriormente, ya se estableció que las personas con osteoporosis primaria tenían una composición del microbioma diferente a la de un grupo de control saludable [87].

Asimismo, mediante una mayor ingesta de fibra se espera tener una mejor densidad ósea, ya que se produce una mejor absorción de los minerales y nutrientes [19]. Un estudio aleatorio doble ciego controlado con placebo en 14 mujeres posmenopáusicas saludables demostró que la ingesta de 10 a 20 gramos de fibra (dextrina de maíz que contiene un 85 % de fibra fermentable) al día durante 50 días tenía un efecto positivo notable sobre la retención de calcio en los huesos y la remodelación ósea [88].

Por consiguiente, el AGV butirato parece formar parte importante en la regulación de la remodelación ósea [89, 90]. En un estudio en animales con ratones hembra se ha demostrado que para estimular la remodelación ósea hace falta butirato en combinación con la hormona paratiroidea. Por lo tanto, se necesita un microbioma saludable que utilice fibras prebióticas como sustrato para elaborar productos de fermentación que permitan la remodelación ósea [89].

Enfermedades cardiovasculares

Cada vez queda más claro que el microbioma también está implicado en la hipotética aparición de enfermedades cardiovasculares como la aterosclerosis o la hipertensión [91, 92]. El microbioma ejerce influencia en cada uno de los órganos de diferentes formas, incluidos el corazón y los vasos sanguíneos [93]. La producción de AGV es una forma de ejercer influencia sobre estos órganos. Los prebióticos también desempeñan un papel en el metabolismo del colesterol y en el perfil lipídico [94].

En estudios en animales con ratones hipertensos se ha demostrado que mediante una alimentación rica en fibra prebiótica o la suplementación con acetato se conseguía prevenir la hipertensión y la insuficiencia cardíaca [95]. Otro estudio que también utilizó un modelo de ratón de hipertensión descubrió que el ácido propiónico mejoraba la presión arterial y reducía las placas ateroscleróticas [96]. Hacen falta más estudios cualitativos en humanos para poder llegar a confirmar estos resultados.

Depresión

El microbioma de los pacientes que sufren depresión tiene una composición diferente a la de los individuos que están sanos en ese sentido [97]. Dado que el microbioma ejerce una fuerte influencia en el cerebro a través del eje intestino-cerebro, un prebiótico podría tener un efecto antidepresivo [98].

Los estudios en animales ya han demostrado que la administración a largo plazo de GOS y FOS consiguen efectos inhibidores de la ansiedad y antidepresivos [99]. Posteriormente, un estudio aleatorio doble ciego controlado con placebo observó que la ingesta de 5,5 gramos de GOS al día durante 3 semanas conducía a una reducción de los niveles de cortisol salival por la mañana y a un procesamiento diferente de la información emocional, con tendencia a tener más positividad [100].

La suplementación con el prebiótico XOS produjo un aumento de las puntuaciones de vitalidad y felicidad en sujetos sanos [101]. El estudio aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo, descubrió el efecto cuando se complementaba con 8 gramos de XOS al día. No obstante, no todos los estudios confirman estos resultados [102]. Es posible que se necesiten terapias adicionales, como la reparación del intestino hiperpermeable, necesario para eliminar una posible causa de depresión y mejorar los síntomas [103].

Enfermedades neurodegenerativas

El microbioma y sus metabolitos parecen formar parte importante en todo tipo de enfermedades neurológicas y neurodegenerativas. Según una investigación, tanto las personas mayores como los pacientes que padecen enfermedades neurodegenerativas presentan una biodiversidad reducida en su microbioma [104]. Por ejemplo, los pacientes de Alzheimer tenían una menor diversidad de microorganismos como las bifidobacterias y menos bacterias de la cepa de los firmicutes [105]. Por otra parte, se descubrió que el microbioma de los pacientes con la enfermedad de Alzheimer produce menos butirato [106]. Los pacientes con la enfermedad de Parkinson también presentan un microbioma alterado. Un metaanálisis demostró que los pacientes de Parkinson tienen una cantidad reducida de cepas bacterianas responsables de la producción de AGV [107-109]. Esta disbiosis podría ser el origen del desarrollo de la enfermedad de Parkinson [107]. Por otro lado, se descubrió que los pacientes que padecen esclerosis múltiple (EM) también tienen una cantidad reducida de bacterias productoras de AGV en su intestino [110]. Por último, las investigaciones concluyeron que el microbioma también influye en el desarrollo y la evolución de la enfermedad de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) [111].

Por lo tanto, el restablecimiento del microbioma y la salud intestinal mediante una dieta prebiótica y la suplementación con prebióticos para estimular la producción de AGV puede ser una posible estrategia de tratamiento (adicional) en la neurodegeneración [112].

Según unos estudios ex vivo recientes concluyeron que la suplementación con inulina en pacientes con la enfermedad de Parkinson puede conducir a un aumento de la producción de AGV con butirato en particular, lo que podría ser una medida terapéutica [113]. Los estudios in vitro demostraron que el butirato reducía la desmielinización y aumentaba la remielinización en un modelo de EM [114]. Los investigadores que utilizaron un modelo de ratón para la ELA también descubrieron que la suplementación con GOS conducía a una disminución de la pérdida de neuronas motoras, una reducción de la atrofia y una mejora de la actividad mitocondrial en las células musculares. Todo esto llevó a un retraso de la enfermedad y a una vida más longeva [115].

Encefalopatía hepática

En diferentes estudios clínicos se ha demostrado que para el tratamiento de la encefalopatía hepática, los prebióticos proporcionan un mejor resultado que el placebo. En la mucosa intestinal ácida creada durante la fermentación de los prebióticos, la descomposición de las proteínas forma principalmente el amoníaco no absorbible (NH4+) en lugar del amoníaco tóxico para el cerebro (NH3) [116].

No se conoce ninguna contraindicación para el consumo de prebióticos.

El EFSA recomienda una ingesta diaria de entre 25 gramos de fibra para los adultos. Esto incluye tanto las fibras fermentables como las no fermentables [39]. Desde el punto de vista evolutivo, se recomienda que la ingesta total de fibra sea a partir de 40 gramos de fibra al día [36].

La suplementación con prebióticos puede consumirse para complementar una dieta saludable o para tomar durante procedimientos terapéuticos. Las dosificaciones habituales pueden ser de hasta 10 gramos de fibra prebiótica al día, dependiendo del tipo de fibra. Las dosificaciones de inulina, FOS y GOS son de hasta 10 gramos al día, sin embargo, el XOS ya es eficaz con una ingesta de 2 gramos al día.

Los productos prebióticos fermentados con AGV se dosifican a partir de 1,5 gramos al día.

El uso de prebióticos es seguro y la administración de suplementos no se asocia a ningún efecto secundario que ponga la vida en riesgo. Las dosificaciones de hasta 50 gramos al día indican ser seguras [117].

Mientras que las fibras prebióticas no estén fermentadas (especialmente durante su paso por el intestino delgado), tienen un efecto de absorción de agua (osmótico). Una vez que llegan al colon son fermentados, proceso que produce gas (CO2, H2 y CH4). Por tanto, los prebióticos pueden provocar en ocasiones diarrea o flatulencia. En estos casos, se aconseja disminuir la dosificación (las dosificaciones más pequeñas suelen ser bien toleradas) o utilizar únicamente probióticos que no resulten en estos efectos secundarios.

Los prebióticos pueden disminuir la glucosa en sangre, por lo que hay que tener precaución al utilizarlos simultáneamente con antidiabéticos.

Las distintas fibras prebióticas suelen actuar en sinergia entre sí [118, 119].

Probióticos

Los prebióticos se suelen utilizar junto con los probióticos. A esta combinación se la conoce como "simbióticos". Uno de los principales beneficios de combinar los prebióticos con los probióticos es que el prebiótico mejora la supervivencia de las bacterias del probiótico. Cuando se combinan los prebióticos con los probióticos, se recomienda consumir alimentos probióticos al mismo tiempo.

Minerales

Los prebióticos mejoran la absorción de los minerales [18, 19]. Por ejemplo, un suplemento de inulina/FOS (5 gramos al día) mejora la absorción de magnesio y calcio en mujeres posmenopáusicas [21].

Fitobióticos 

Los polifenoles, las sustancias vegetales secundarias de muchas frutas, verduras, hierbas y especias, son prebióticos. De los polifenoles, el 95 % termina en el colon, la fermentación resulta en la liberación de energía para el microbioma. Los polifenoles fermentados (también llamados polifenoles activados) pueden entonces ser absorbidos. En un estudio en animales sobre la combinación de extracto de granada e inulina, quedó demostrado que la adición del extracto de granada dio lugar a una mayor diversidad de cepas en el microbioma intestinal [120].

En un estudio con voluntarios saludables, la combinación de prebióticos, probióticos y fitobióticos condujo incluso a una mejora de la composición del microbioma intestinal y a una mejora del estado mental [121]. El completo suplemento utilizado en el estudio contenía varias fibras prebióticas, así como múltiples cepas probióticas, extractos vegetales fitobióticos y fitonutrientes.