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    El tubo digestivo es un rgano especializado quese extiende desde los labios hasta el ano y represen-ta el rea ms grande de contacto del organismocon el ambiente externo (1,2).

    La mucosa intestinal separa al ser humano de lasbacterias que se encuentran en la luz intestinal en n-mero 10 veces mayor que todas las clulas eucariotasque existen en sus tejidos. Se estima que el organismocontiene alrededor de 1.014 clulas, de las cuales s-lo el 10% son de mamfero; por lo tanto, el 90% denuestro cuerpo est constituido por bacterias. A esteconjunto de microorganismos que habitan el intestinose le conoce como microflora, microbiota intestinal osimplemente como microbiota (1,3-8).

    Se define a la microbiota intestinal como un eco-

    sistema abierto que comprende una amplia variedad

    de poblaciones microbianas metablicamente acti-vas que coexisten en una regin espacio temporaldefinida y que juegan un importante papel en la sa-lud del husped. Estas bacterias en conjunto pue-den ser consideradas como un rgano metablicodel cuerpo que, adems, tiene las propiedades deser adaptable y rpidamente renovable (2,3,9).

    El intestino humano aloja entre 300 y 500 espe-cies de bacterias cultivables pertenecientes a ms de190 gneros, aunque el 99% de la poblacin totalest representada por tan slo de 30 a 40 de estasespecies (1,2,5,10,11).

    En el tracto intestinal se han descrito al menos cua-tro diferentes tipos de hbitat: a) el lumen intestinal; b)el gel o placa de moco que recubre el epitelio en todasu extensin; c) las capas profundas de moco encon-tradas en las criptas intestinales; y d) la superficie delas clulas epiteliales mucosas. En estos sitios radican

    bacterias, o se encuentran en trnsito, y aunque siem-

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    1136-4815/04/37-48ALIMENTACION, NUTRICION Y SALUD ALIM. NUTRI. SALUDCopyright 2004 INSTITUTO DANONE Vol. 11, N. 2, pp. 37-48, 2004

    La microbiota intestinal en el nio y la influencia de la

    dieta sobre su composicin

    O. C. Thompson Chagoyn, J. Maldonado Lozano1, A. Gil Hernndez2

    DEPARTAMENTO DE PEDIATRA, HOSPITAL GENERAL DE ZONA 1 A LOS VENADOS. INSTITUTOMEXICANO DEL SEGURO SOCIAL. MXICO. 1DEPARTAMENTO DE PEDIATRA. FACULTAD DEMEDICINA. 2DEPARTAMENTO DE BIOQUMICA Y BIOLOGA MOLECULAR. FACULTAD DEFARMACIA. UNIVERSIDAD DE GRANADA, ESPAA

    Esta revisin tiene por objeto revisar la adquisicin,composicin, funciones y recambio de la microbiota intes-tinal del nio, as como los efectos que tienen los nutrien-tes especficos sobre ella con especial nfasis en los dosprimeros aos de vida.

    Se consideran los efectos especficos que tienen los hi-dratos de carbono, protenas, nitrgeno no proteico, lpi-dos y algunos minerales sobre los microorganismos del co-lon y cmo afectan a la salud del individuo

    Palabras clave: Colonizacin intestinal. Dieta. Infancia.Microbiota intestinal.

    This review focuses on the acquisition, composition,functions and turnover of the child intestinal microbiota,as well as the influence that specific nutrients have on themicrobiota with special emphasis in the first two years oflife.

    The specific effects that carbohydrates, proteins, non-protein nitrogen, lipids and some minerals have on the co-lonic microorganisms and how they affect the individualshealth are reviewed.

    Key words: Intestinal colonization. Diet. Infancy. Intesti-nal microbiota.

    RESUMEN ABSTRACT

    INTRODUCCIN

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    pre es difcil o a veces imposible determinar si un mi-crobio en particular es un habitante constante de unsitio especfico del intestino, para diferenciarlos, alque reside en el hbitat se le conoce como indgena ocomensal, si coloniza el intestino slo bajo circunstan-cias anormales es un alctono, al que no logra esta-blecerse en el intestino se le nombra como microorga-nismo de trnsito y a los que se implantan slo ensituaciones de desequilibrio de la microbiota, comopatgenos y oportunistas (1,2).

    Las bacterias comensales se encuentran distribui-das a todo lo largo del tubo digestivo en cantidadesque se relacionan con su capacidad para adaptarseal ambiente que lo circunda y, una vez establecidas,sus poblaciones son estables y no necesitan de rein-troducciones peridicas de bacterias cuando logranque su reproduccin iguale o supere la velocidad deeliminacin del organismo que las alberga (1).

    Por esta razn el nmero de unidades formadorasde colonias bacterianas (UFC) es alto en la boca,desciende de forma significativa en el estmago, yse incrementa paulatinamente conforme se descien-de hacia el recto, para alcanzar su nivel ms alto enel colon (Fig. 1).

    Adems de las condiciones ambientales del tubodigestivo, la cantidad y variedad de las bacterias enlas diferentes regiones del mismo est determinadapor una gran diversidad de factores complejos intrn-secos y extrnsecos (1) (Tabla I). As como el hus-

    ped directa o indirectamente influye sobre la micro-biota que habita su intestino, sta tambin tiene unimpacto importante sobre el organismo que la alojay estos efectos puede ser beneficiosos o perjudicialespara la salud del individuo (5), razn por la cual esnecesario conocer estas interacciones para fomentarel crecimiento de las especies bacterianas que seanbeneficiosas para el ser humano.

    El objetivo de esta revisin es dar a conocer algunosaspectos de la colonizacin, composicin, funciones yrecambio de la microbiota intestinal del nio y los efec-tos que sobre estos aspectos tienen los componentesde la dieta ingerida en etapas tempranas de la vida.

    La microbiota del tubo digestivo difiere en el tipoy nmero de microorganismos dominantes en cadauno de sus segmentos y existen diferencias geogrfi-cas e individuales importantes, a pesar de lo cualexiste un patrn de colonizacin ms o menos co-

    mn para todos los seres humanos (6).

    BocaPeptostreptococcusFusobacteriumBacteroides

    Estmago

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    Cavidad bucal

    Debido al pH ms o menos alcalino de la boca, lamicrobiota es diversa y se estima que existen aproxi-madamente 500 especies diferentes. La microbiotaencontrada difiere en cada sitio anatmico y su com-posicin est altamente relacionada con el estadoclnico de las encas y los dientes, por lo que en unaboca sana existen principalmente especies anaero-bias Gram (+); en los huecos gingivales se encuentrauna alta proporcin de bacterias anaerobias faculta-tivas Gram (+) (Prevotella spp, Veillonella spp yFusobacterioum spp) y en la regin supragingival sehallan sobre todo bacterias anaerobias facultativasGram (+) (Streptococcus spp y Actinomyces spp)(1011 UFC/g de contenido). En las enfermedades pe-riodontales la microbiota est integrada principal-mente por especies Gram (-) anaerobias estrictas.

    La lengua es reservorio de especies anaerobiasobligadas y aunque las bacterias no crecen en la sali-va, s estn presentes en ella en altas concentracio-nes (ms de 108 UMF/mL) y la utilizan como mediode transporte para dirigirse a otros lugares del tractodigestivo (10).

    Estmago y duodeno

    La mayora de las bacterias deglutidas no sobrevi-ven en el estmago porque el jugo gstrico es extre-

    madamente cido (2,5 a 3,5) y generalmente est li-bre de bacterias, no obstante inmediatamentedespus de las comidas el pH aumenta y el recuentomicrobiano aumenta hasta 105 UFC/mL con undescenso posterior a 103 UFC/mL.

    Las bacterias que sobreviven al estmago son espe-cies cido-tolerantes e incluyen Gram (-) (Estreptococ-cus, Lactobacilos y levaduras) y Helicobacter pylori(10). Debido a lo agresivo de los lquidos intestinales yel tiempo corto de trnsito, es difcil la colonizacinestable de las bacterias en el lumen con lo que el duo-deno tambin representa un ambiente hostil y contie-ne un nmero relativamente bajo de microbios mera-

    mente de trnsito (103 a 104 UFC/mL) (2,6).

    Intestino delgado

    Desde el duodeno hacia abajo, la composicin dela microbiota se conoce poco debido a las dificulta-des inherentes a la toma de muestras en sujetos sa-nos, pero dado lo agresivo del medio la microbiotaes escasa y contiene usualmente menos de 105 UFCpor mL. En el intestino delgado proximal, ademsde las especies encontradas en el estmago se aislantambin Haemophilus sp, Actinomyces sp, algunos

    anaerobios (Veillonella sp y Bacteroides sp) y can-

    tidades considerables de lactobacilos, debido al epi-telio escamoso estratificado de esta zona y a la capa-cidad de adhesin de estas bacterias (1).

    En el yeyuno e leon existe un incremento continuoen el nmero (>108/g) y variedad de la microbiota con

    lo que, adems de las bacterias cido lcticas, apare-cen un nmero considerable de bifidobacterias, gruposde anaerobios facultativos (Bateroides y Fusobacte-rium) y los anaerobios estrictos estn presentes en n-mero creciente a partir de la vlvula ileocecal (2).

    La microbiota en la parte distal del intestino del-gado es mucho ms densa (>109 UFC/mL) y se ase-meja a la del ciego con gran cantidad de bacteriasanaerobias obligadas y es considerada una zona detransicin (1,5,10).

    Colon y recto

    El intestino grueso es considerado el lugar prima-rio de la colonizacin bacteriana y tiene la ms altadensidad y diversidad de microbios en el cuerpo hu-mano. El estudio de su composicin se realiza en lasheces ya que parece ser que la microbiota que se en-cuentra en las mismas es muy semejante a la del co-lon y recto (10). Se han comunicado recuentos tota-les de 1010 a 1012 UFC/ g de heces y una granproporcin de la masa fecal (60% de los slidos) es-t constituida por bacterias.

    No obstante, la verdadera extensin de la micro-biota del colon no es conocida debido a que muchosmicroorganismos no pueden ser cultivados (5). Asse estima que existen entre 400 y 500 gneros y es-pecies bacterianas en el colon, donde los anaerobiospredominan sobre los aerobios en una razn de100: 1.000 (6,10,12) y se ha establecido que en losadultos los Bacteroides son las especies ms comu-nes (1011), seguidos por microorganismos Gram (+)no esporulados (109 a 1010) como Eubacterium,Lactobacillus, cocos anaerobios (Peptostreptococ-cus, Ruminococcus, Coprococcus, Veillonella,

    Acidaminococcus y Streptococcus), y el gneroClostridium (107-108 UFC/g).

    En el intestino grueso son comunes los microorga-nismos anaerobios facultativos (Streptococcus y En-terococcus) as mismo, Escherichia coli es la bacteriaanaerobia facultativa Gram (-), la (108/g de heces) quems se aisla; otros microorganismos Gram (-) comoKlebsiella pneumoniae y Enterobacter cloacae tie-nen recuentos menores. Diversos bacilos, Staphilo-coccus aureus y Candida albicans se aislan en unaconcentracin de 105/g de heces (10).

    Los pocos estudios realizados en relacin con lacomposicin de la microbiota asociada a la mucosa delcolon sugieren que las poblaciones epiteliales son simi-lares a las del lumen aunque en cantidades menores(106-1010). Las eubacterias, bifidobacterias (B vulgatus,

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    B distasonis y B fragilisson), Clostridium y los cocosGram (+) son las especies dominantes (10,13). En el

    lactante, adems de la Eubacterias, las BifidobacteriasB. bifidum, B. longum, B. adolescentes y B. anima-lis representan las especies ms importantes (14).

    En el lumen las bacterias pueden vivir en formaseparada pero el examen microscpico muestra quela mayora no se encuentran dispersas, sino en gran-des conglomerados que atacan las estructuras de losrestos alimentarios slidos. El anlisis microbiano delas partculas de alimento parcialmente digeridomuestra que las poblaciones bacterianas crecen ensuperficies particulares y, al menos fsicamente, laspoblaciones son similares a la microbiota no adhe-rente con predominio importante de bacteroides y

    bifidobacterias (13).

    Por ltimo, se ha encontrado que la microbiotaasociada a la mucosa del recto es aproximadamente

    la misma que en el colon (10).

    Se conoce como microbiota normal a todas aque-llas especies de microorganismos que se encuentranen el intestino de individuos sanos y que poseen unao varias funciones que pueden ser beneficiosas operjudiciales para la salud del husped (8). Estas fun-ciones se dividen en metablicas, trficas y de pro-

    teccin (5,8).

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    TABLA II

    EFECTO DE LOS NUTRIENTES SOBRE LA MICROBIOTA INTESTINAL

    Nutrimento Efecto sobre la microbiota

    Protenas y aminocidos

    Leche humanaProductos hidrolticos de casena Estimulan crecimiento de BifidobacteriumGlicoprotenasNitrgeno (proteico y no proteico)IgAS Efecto antiadhesivo sobre E. coli, Vibrio cholerae, Strepto-

    coccus pneumoniae, Salmonella

    Lisozima Fija peptidoglicanos de pared celular y favorece la accin deanticuerpos contra E. coli

    Protenas de otros alimentos Aumentan Clostridium, Bacteroides y FusobacteriumHistidina, metionina, valina, isoleucina, prolina y leucina Inhiben crecimiento de Clostridium y la produccin de toxinasNucletidos Estimula crecimiento de Bifidobacterium

    Hidratos de carbono

    Celulosa, xilano y pectina Sirven de fuente de energa para las bacteriasFructooligosacridos Estimulan Bifidobacterium, e inhibe Clostridium difficile y ala elaboracin de sus toxinas

    Oligofructuosa, inulina y lactilol Favorecen crecimiento de Bifidobacterium y restringen los deE. coli y Clostridium

    Oligosacridos de leche humana Dificultan la adhesin bacterianaMaltodextrinas Favorecen crecimiento de enterococosFibra diettica Favorece crecimiento de anaerobios totales y Clostridium

    Lpidos

    Grasas saturadas y colesterol Aumentan la susceptibilidad a padecer enfermedad por Clos-tridium difficile

    Ganglisidos Inhiben la actividad de las enterotoxinas de E. coli y Vibriocholerae

    Minerales

    Calcio y fsforo Protegen contra infeccin por SalmonellaHierro: lactoferrina Inhiben crecimiento bacteriano

    Favorece crecimiento de Bifidobacterium, Bacteroides, Ente-rococcus y anaerobios totales

    Inhibe crecimiento de Clostridium sp

    IMPORTANCIA Y FUNCIONES DE LAMICROBIOTA INTESTINAL

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    1. Funciones metablicas. El metabolismo mi-crobiano es responsable de la conversin de muchassustancias energticas en nutrientes que pueden serabsorbidos y utilizados por el husped (5). La micro-biota del intestino grueso juega un papel importanteen los procesos digestivos del husped, generandoenerga de los residuos alimentarios no absorbidos,de las clulas de descamacin intestinal y de las se-creciones a travs de la fermentacin de los hidratosde carbono y protenas, as como de la absorcin delos cidos grasos de cadena corta y otros productosmetablicos (13), que son utilizados por el huspedpara suplir parte de su requerimiento de energa ypor la microbiota para mantener su crecimiento yproliferacin (6).

    Las dietas que se consumen tpicamente en Euro-pa aportan para la fermentacin bacteriana entre50 y 60 gramos de hidratos de carbono al da, loscuales producen 0,5 a 0,6 moles de cidos grasosde cadena corta con un valor energtico total de140 a 180 kilocaloras, que representan aproxima-damente el 10% del requerimiento calrico basal delindividuo (5). Esta funcin es tan importante que losroedores gnotobiticos, para mantener su peso, ne-cesitan ingerir 30% ms de energa que los animalescon microbiota, lo que prueba que las bacterias in-testinales ayudan al husped a extraer el mximo va-lor energtico de los alimentos (5,11). Se calcula queel epitelio colnico obtiene entre el 60 y el 70% desus necesidades energticas (5).

    La microbiota tambin contribuye a la homeosta-sis de los aminocidos en el husped. En aquellosanimales no rumiantes ni coprfagos la protena mi-crobiana no se utiliza en gran medida por el hus-ped; sin embargo, una pequea cantidad de los re-querimientos de ciertos aminocidos esproporcionado por la sntesis bacteriana. Este hechofue observado al marcar aminocidos con N15 y en-contrar que entre el 1 y 20% de la lisina y la treoni-na circulantes de estos animales deriv de las bacte-rias intestinales (2,15). Tambin se ha descrito quealgunas bifidobacterias marcadas con N15 y adminis-tradas por va bucal, al ser destruidas en el lumen,aproximadamente el 90% de las protenas liberadasson absorbidas por el intestino y el 70% se retienen

    en el organismo (16).Los productos de la fermentacin bacteriana han

    sido implicados en la motilidad, la circulacin y la es-timulacin del flujo intestinal y viceral que modulanla maquinaria metablica intrnseca de las clulas delhusped, resultando en una ms eficiente absorcindel agua, calcio, magnesio y hierro (2,5,6,7,17).Adems de su capacidad para metabolizar numero-sos polisacridos de plantas, tambin degradan unagran variedad de glicoconjugados derivados delhusped (condroitn sulfato, mucina, hialuronato yheparina) (5). Finalmente, los microorganismos co-lnicos tambin producen vitaminas (17) por lo que

    los ratones gnotobiticos necesitan suplementos de

    vitaminas K, B y folato, que son producidas por losbacteroides, eubacterium,propionibacterium yfu-sobacterium (2,18).

    2. Funciones trficas. Posiblemente el papel msimportante de la microbiota intestinal sobre la fisio-

    loga colnica es su efecto trfico en el epitelio intes-tinal (6). La diferenciacin de las clulas epitelialesest afectada en gran medida por la interaccin conlos microorganismos residentes (19) y sus productosmetablicos, principalmente por los cidos grasosde cadena corta (butirato, acetato y propionato) queestimulan la proliferacin y diferenciacin de las c-lulas epiteliales en el intestino humano (20). Ade-ms, el acetato es utilizado por los msculos esquel-tico y cardiaco para obtener energa y por losadipocitos para la lipognesis (5).

    3. Funciones protectoras. Es conocido que la mi-crobiota intestinal indgena representa una barrera

    formidable para el establecimiento de poblacionespatgenas en el husped. Este fenmeno es conoci-do como interferencia bacteriana, e incluye la pro-duccin de bacteriolisinas, productos metablicos yotras condiciones inhibitorias como disminucin delpH y deplecin de los nutrientes requeridos para lamultiplicacin de los patgenos. A todos estos me-canismos se les conoce como efecto mucoso de ba-rrera (21).

    Efecto mucoso de barrera: el epitelio intestinalacta como una barrera natural para el movimientode bacterias patgenas, antgenos y sustancias txi-cas del lumen intestinal. Esta barrera es sorprenden-

    temente efectiva considerando las grandes cantida-des de bacterias no residentes que entran al tubodigestivo diariamente; se ha estimado que el niopuede estar expuesto a alrededor de 500 a 1.000antgenos diferentes entre los 6 y 12 meses de edad(2,21) y la mayora de ellos son excluidos por la mu-cosa intestinal, por lo que su integridad es necesariapara prevenir el transporte incontrolado de antge-nos. El 90% de los antgenos de la dieta hace que segenere una respuesta disminuida durante el desarro-llo posnatal, pero cuando la permeabilidad de la ba-rrera est incrementada, como en los recin nacidospretrmino, puede favorecer a la invasin de pat-genos y el paso de otras sustancias dainas que con-ducen a una respuesta inmune aberrante y a la sen-sibilizacin. La modulacin del transporte deantgenos ha sido atribuda a los Lactobacilli ya quela absorcin intestinal de antgenos disminuye demanera importante en ratas tratadas con estos mi-croorganismos (18).

    Se han descrito dos formas de efecto mucoso debarrera: la drstica, que elimina completamente lascepas bacterianas exgenas y la permisiva, que per-mite la implantacin de microorganismos en bajascantidades (10). Los mecanismos que emplean lasbacterias para realizar esta funcin incluyen la compe-tencia por adherirse a las clulas epiteliales, con lo

    que previenen el ataque y la penetracin de patge-

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    nos enteroinvasivos a dichas clulas (6); esta funcines esencial para el equilibrio de la microbiota intesti-nal, la actividad enzimtica bacteriana y la estabiliza-cin de la permeabilidad intestinal (22). La adhesinpuede ser inespecfica por factores bioqumicos o, es-pecfica, mediante molculas de adhesin en la super-

    ficie de las bacterias y receptores en las clulas epite-liales. Las bacterias comensales tambin inhiben elcrecimiento de sus competidores mediante la produc-cin de sustancias antimicrobianas llamadas bacterio-cinas (23,24) que son pptidos tambin conocidos co-mo autobiticos y que se expresan de formaespecfica para cada especie (25).

    La interfase entre el husped mamfero y la micro-biota es la placa de gel mucoso y las clulas de recubri-miento (glicocalix), que consisten en glicoconjugadosen la superficie apical del epitelio. La microbiota puedeinfluenciar la expresin de estos glicoconjugados endo-teliales utilizados como receptores de fijacin por los

    microorganismos patgenos con lo que impide su es-tablecimiento en el husped (2). Otros mecanismoscon los que las bacterias intestinales protegen al hus-ped son la induccin de la produccin de inmunoglo-bulina A secretora (IgAs) contra de algunos patgenos,la restauracin de algunos comensales daados y ladisminucin de la produccin de enterotoxinas sin dis-minuir el nmero de grmenes agresores (2,21,26).

    La proteccin contra los agentes infecciosos secompleta intrnsecamente por el tejido linfoide aso-ciado a la mucosa intestinal (GALT), considerado co-mo el rgano inmune ms extenso del cuerpo hu-mano ya que el 80% (1010) de todas las clulas que

    producen inmunoglobulinas se encuentran en estetejido linfoide (2,6). El GALT consiste en acumula-ciones difusas de tejido linftico presentes en la lmi-na propia de la pared intestinal y en la placa epitelial(27) y se ha encontrado que la colonizacin bacteria-na del tracto gastrointestinal afecta de forma directala composicin del GALT, ya que despus de la ex-posicin a microbios luminales el nmero de linfoci-tos intraepiteliales se expande de forma significativa,los centros germinales con clulas productoras de in-munoglobulinas aumentan rpidamente en los fol-culos y la concentracin de inmunoglobulinas se in-crementa sustancialmente en suero (28). Se haobservado que los animales en ambientes gnotobi-ticos tienen bajas densidades de clulas linfoides enla mucosa intestinal, las estructuras foliculares espe-cializadas son pequeas y la concentracin de inmu-noglobulinas circulantes es baja (28,29).

    La multiplicidad y complejidad de la microbiotaintestinal es importante, no slo para la expansindel sistema inmune sino tambin para su especializa-cin, por lo que es muy difcil inducir tolerancia in-munolgica en animales gnotobiticos con una res-puesta inmune especfica reducida o casi nula,secundaria a la ausencia de microbiota intestinal(21). La relacin entre el GALT y la microbiota in-testinal en etapas tempranas de la vida es crucial pa-

    ra el desarrollo apropiado de las interacciones entre

    los distintos tipos celulares de la mucosa y la inmu-norregulacin sistmica (6). La maduracin ulteriordel GALT requiere de estmulos constantes de bacte-rias de la microbiota intestinal y numerosos estudioshan mostrado que la supresin o inadecuacin de ta-les estmulos conduce a una disminucin de la super-

    ficie intestinal, alteracin de los patrones enzimti-cos de la mucosa, defectos en la barrera no inmunedel intestino, capacidad reducida de la respuesta in-flamatoria, un sistema defectuoso de IgAs, abroga-cin de la tolerancia oral y falta de respuesta a losantgenos no patgenos previamente encontradosen las superficies mucosas (1,30). La respuesta in-mune a los microbios tiene componentes innatos yadaptativos; el sistema inmune innato discrimina en-tre patgenos potenciales y bacterias comensalesmediante el uso de receptores preformados (6). ElGALT responde de dos formas a los antgenos quellegan al intestino: una positiva (inmunidad contraorganismos patgenos) y otra negativa (a gran canti-

    dad de antgenos alimentarios y de bacterias en elambiente mucoso).La tolerancia a una gran cantidad de antgenos pre-

    viene al sistema inmune de una respuesta inmune ex-cesiva. Algunos productos de la pared celular bacteria-na [el peptidoglicano de las bacterias Gram (+) yGram (-) y el lipopolisacrido de las Gram (-)] activanla inmunidad no especfica y pequeas cantidades deestos compuestos, adems de una secuencia especfi-ca de DNA bacteriano (CpG), se liberan continuamen-te en la luz intestinal y parece ser que son importantespara el mantenimiento, desarrollo, funcin y adquisi-cin de tolerancia inmune (13,21,27,31).

    La microbiota es necesaria para la induccin de to-lerancia a los antgenos, lo cual se ha comprobado conexperimentos en ratones gnotobiticos en los cuales latolerancia oral slo se obtiene cuando la microbiota in-testinal es reconstituida con bifidobacterias durante elperiodo neonatal (31). Cuando el balance establecidopor la microbiota se rompe, se produce la enfermedadque en el intestino se manifiesta como diarrea y a nivelsistmico como atopia y asma.

    Enfermedad diarreica: las infecciones gas-trointestinales generalmente son producidas por vi-rus y bacterias como Escherichia coli, Campilobac-ter sp, Staphylococcus aureus, Clostridium

    perfringens, Salmonella sp, Shigella sp, Listeriasp, Yersinia y algunos protozoarios, aunque tam-bin puede ser ocasionadas por oportunistas comoCandida albicans o Clostridium difficile (10).

    Algunas cepas bacterianas del intestino, sobre to-do los lactobacilos, previenen la aparicin o dismi-nuyen la duracin del cuadro diarreico, sobre todocuando es producido por rotavirus ya que estabilizanla mucosa intestinal, aumentan la actividad fagocti-ca y reducen la excresin fecal de virus (6,18,32).La administracin de lactobacilos previene o mejorael cuadro diarreico, lo que prueba que son unos delos encargados de evitar la colonizacin por patge-nos.

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    Enfermedades atpicas y asma: existen datosde que el estmulo inicial y posterior de la microbiotaintestinal sobre el sistema inmune puede tener unefecto importante sobre el desarrollo de atopia (33).El recin nacido posee una respuesta humoral domi-nante (tipo Th

    2) y este estado es transformado a una

    inmunidad celular posiblemente debido a infeccionesdurante la infancia. La primera exposicin a un pa-tgeno forneo estimula la respuesta inmune innata,que es no especfica, y se liberan mediadores comolas citocinas. La inmunidad especfica o adaptativainvolucra linfocitos con receptores de antgeno espe-cficos que estimulan a su vez subespecies de linfoci-tos cooperadores Th (Th1 y Th2). Las citocinas secre-tadas por las clulas Th1 estn involucradas en lainflamacin y activacin de clulas T citotxicas (34)y este tipo de inmunidad est acrecentada por res-puestas inmunes inducidas por microbios que inclu-yen esporas y hongos (35). De acuerdo con la hip-

    tesis de la higiene, las infecciones tempranas puedenpreparar la inmunidad inmadura de los nios paraenfrentarse con los alergenos y reducir la prevalen-cia de alergia cambiando la respuesta Th2 por unarespuesta Th1, y se ha sugerido que el desarrollo dela microbiota intestinal es crucial para la maduracinde la inmunidad de los menores (36). Experimentoscon animales gnotobiticos muestran que su sistemainmune se expande rpidamente en relacin directacon la colonizacin de su intestino con microbios(21), por lo que esta hiptesis tambin propone queel incremento de la prevalencia y severidad de lasenfermedades alrgicas en los pases desarrollados,es debido a que los nios estn expuestos con me-nos frecuencia a los microorganismos del tracto gas-trointestinal durante su infancia (21,35,36), ya quela exposicin a cepas especficas de la microbiotacomensal pueden representar la llave moduladoradel sistema inmune contra la atopia y las enfermeda-des atpicas (31,37). Debido a esto se adjudica a lamicrobiota un efecto regulador en la maduracin delsistema inmune (38,39) y que durante las etapastempranas de la vida la buena higiene provoca unabaja maduracin del sistema inmune con el conse-cuente retardo en la obtencin del balance entre lainmunidad Th1 y Th2 (1,2,40).

    Se ha encontrado que diferencias en la microbiotaintestinal preceden al desarrollo de atopia y el hallazgocaracterstico es una menor razn, bifidobacterias:clos-tridios (31,41). Los resultados de un estudio compara-tivo entre nios alrgicos de Estonia demuestran dife-rencias en la microbiota intestinal, asocindose unamayor incidencia de alergia con una menor presenciade Lactobacilli y mayor de Clostridium (42). Otrosestudios encuentran en nios alrgicos una mayor can-tidad de Clostridium y menor cantidad de bacteriasproductoras de cido lctico (36,43). Estudios recien-tes demuestran el efecto benfico de los Lactobacillisobre la enfermedad alrgica inflamatoria y la alergiaalimentaria (44,45).

    Colonizacin inicial

    El feto humano y el recin nacido se consideran li-bres de bacterias (1,5,10). Sin embargo, se encuentranpequeas cantidades de microorganismos inmediata-mente despus del nacimiento (5 x 104 a 5 x 105) y lasbacterias ms frecuentemente aisladas son Staphylo-coccus, Streptococcus, Propionibacterium y Cory-nebacterium. Cuando las membranas amniticas serompen, las bacterias de la microbiota intestinal yvaginal materna tambin pueden aislarse (31). Bajocircunstancias normales, la colonizacin inicial delintestino del nio ocurre durante el parto al ponerseen contacto con la microbiota vaginal de su madre y

    posteriormente por el contacto con la microbiotanormal de sus padres. Esto lleva a la inoculacin conbifidobacterias, enterobacterias, bacteroides, Clos-tridium y cocos Gram positivos (41).

    Un hallazgo constante es que todos los nios soninicialmente colonizados por E. coli y Streptococ-cus que a veces alcanzan cifras de 108 a 1010 UFC/gde heces, por lo que se ha propuesto que son lasresponsables de la creacin de un ambiente favora-ble para el establecimiento de los anaerobios de losgneros bifidobacterium, bacteroides y clostridiumentre los 4 y 7 das de vida (1). As mismo, el tipo denacimiento tiene un efecto significativo en el desa-

    rrollo de la microbiota intestinal.Nacimiento vaginal: normalmente la coloniza-

    cin se inicia durante el parto por exposicin a lamicrobiota de la madre; a esta forma de adquisicinmicrobiana se le conoce como transmisin vertical ya las posteriores como transmisin horizontal (11).

    Con el largo proceso del nacimiento por va vagi-nal se hace ms viable el aislamiento de microbiosen el estmago y la boca del beb. De hecho inme-diatamente despus del nacimiento, es posible aislarde la nasofaringe del 62% de los recin nacidos,bacterias que fueron aisladas en la vagina de sus ma-

    dres antes del inicio del parto, y los microorganis-mos encontrados en el contenido gstrico del neo-nato entre los 5 y 10 minutos posteriores alnacimiento, son similares a los aislados en el crvixde la madre antes del parto (1, 21).

    Se han encontrado ms de 18 grupos diferentesde bacterias en el tracto gastrointestinal inferior dela mujer embarazada y esas son las principales bac-terias a las que est expuesto el recin nacido, sien-do la E. coli y el Strepcococcus las que con frecuen-cia se aislan del tracto digestivo del nio (1).

    En los neonatos las bacterias aparecen en las he-ces durante el primer da de vida, siendo las prime-

    SECUENCIA DE LA COLONIZACINBACTERIANA EN EL INTESTINO DEL NIO

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    ras E. coli, Streptococcus y Enterocuccus sp; losbifidobacterium aparecen alrededor del da 3 de vi-da extrauterina. Hacia el dcimo da postnatal, lamayora de los neonatos sanos a trmino estn colo-nizados por una microbiota bacteriana heterognea,en donde predomina bifidobacterium en los alimen-tados al pecho y una microbiota mixta en los que re-ciben frmula (1,46).

    Nacimiento por cesrea: estos nios inician lavida prcticamente sin bacterias. El primer contactocon ellas es fortuito y los microorganismos son intro-ducidos del ambiente por el equipo hospitalario (46).Los nios nacidos por cesrea pueden tambin estarexpuestos a los microbios de su madre, pero la ex-posicin inicial es ms frecuente con grmenes delambiente (equipo, aire y otros nios) siendo el vec-tor personal el de enfermera (1). Existen datos deque las mismas cepas de bifidobacterium se detec-taron en las heces de nios nacidos en el mismohospital, lo que sugiere una forma de transmisinhorizontal (11).

    Despus del nacimiento, los microbios ambienta-les, orales y cutneos pueden ser transferidos mec-nicamente de la madre al recin nacido por variosmecanismos tales como la succin, los besos y elcuidado materno (1). En estos nios, la colonizacinanaerobia es generalmente retardada y la microbiotaest compuesta por bacterias microaeroflicas, anae-robios facultativos y bacterias esporuladas (Clostri-dium) que se encuentran en el medio hospitalario.Entre los das 4 y 6, todos los nios nacidos por vavaginal son colonizados por bacterias anaerobias pe-ro slo el 9% de los nacidos por cesrea tienen estasbacterias (10). Los microorganismos introducidosdurante los primeros siete das de vida tienen unabaja capacidad de colonizacin y la adquisicin debacteroides anaerobios est retrasada. Anteriormen-te se crea que la colonizacin por bifidobacterias yE. coli era similar a la de nios nacidos por va vagi-nal (46), pero ahora se sabe que en pases con bue-nas medidas de higiene transcurre un lapso conside-rable de tiempo antes de que se implanten E. coli yotras bacterias Gram (-) (21), y que en los nios depases en vas de desarrollo se encuentra una fuerteexposicin y adquisicin de bacterias en etapas tem-

    pranas de la vida (1,46).

    Colonizacin durante el primer ao de vida

    En todos los casos existe un aumento del nmerode bacterias en la primera semana; durante estetiempo se obtienen recuentos bacterianos de 109

    UFC/g, sin que influya la va de nacimiento. Esta si-militud se debe a que, al nacer, el ambiente en el in-testino del nio muestra un potencial redox positivo,que permite la colonizacin inicial con anaerobios

    facultativos que a su vez disminuyen este potencial y

    permiten el crecimiento de anaerobios estrictos, loscuales aumentan paulatinamente durante la primerasemana de vida, an y cuando en los primeros daslos alimentados al pecho muestran un recuento su-perior de colonias, debido a la contaminacin por laleche y la piel maternas. La leche contiene bacteriascido lcticas, entre las que predominan L. gaseri yE. faecium y es una fuente natural de bacterias parael intestino del recin nacido (47). Las principales es-pecies aisladas durante esta etapa son: Staphylococ-cus aureus (4%), S. epidermidis (20%), S. fecalis(30%), S. faesium (10%), S. no hemoltico (10%) yEnterobacteriaceae [E. coli (20%), Klebsiella aero-

    genes (20%), Proteus mirabilis (2%), Enterobactercloacae (1%), Serratia sp (1%) y Pseudomona aeuro-

    ginosa (0,5%)]. Las bacterias aerobias facultativas sonseguidas de cerca por Bifidobacterium sp (46).

    Durante el primer ao se establece un patrn pa-recido al del adulto y se desarrolla el tejido linfoideasociado a la mucosa intestinal (GALT) que se con-vierte en el rgano ms importante del sistema in-mune adaptativo (31).

    Colonizacin a partir del segundo ao

    La microbiota del colon de los nios es generalmen-te vista como casi idntica a la de los adultos a partirde los 2 aos de edad (10), si bien los anaerobios facul-tativos se encuentran en mayor concentracin que enel adulto, lo que est de acuerdo con la observacin deque la microbiota no se iguala a la del adulto hasta laniez tarda. Se ha descrito que una vez que se ha es-tablecido el clmax de la microbiota, los grupos mayo-res de bacterias en las heces permanecen relativamen-te constantes durante el tiempo (48). Y hacia el finalde segundo ao de vida, la microbiota del nio formaplacas densas que actan en forma efectiva como ba-rrera para la colonizacin de la microbiota exgena yalcanzan una velocidad de replicacin que sobrepasalos mecanismos de eliminacin bacteriana del husped(1,10). La evolucin de la microbiota en funcin deltiempo se presenta en la figura 2.

    Leche materna vs frmula

    La colonizacin se inicia en el momento del naci-miento y ocurre en pocos das. El tipo de nacimien-to (cesrea o parto) y la dieta (pecho o frmula) pue-den afectar el patrn de colonizacin (41,49) y entrelos factores involucrados en la colonizacin bacteria-na, el tipo de leche juega un factor de primer orden

    (10).

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    44

    DIVERSIDAD DE LA MICROBIOTA ENFUNCIN DE LA DIETA

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    La sucesin de microorganismos en las heces delos nios alimentados con frmula es marcadamentems alta en bacterias aerobias facultativas (Staphy-lococcus, Streptocuccus, Enterobacteriaceae) y lacolonizacin por Bifidobacterium se inicia general-mente algunos das despus. Los bacteroides predo-minan entre los anaerobios y se encuentra una grancantidad de Enterobacteriaceae (46).

    Despus de la primera inoculacin, la microbiotacambia rpidamente, presumiblemente bajo la in-fluencia de la dieta. En los nios alimentados de for-ma exclusiva con leche materna en pocas semanasla microbiota es dominada por las bifidobacterias,posiblemente causado por factores estimuladores desu crecimiento presentes en la leche humana (41).

    Inicio de alimentos diferentes a la leche(beikost)

    Despus de la introduccin de alimentos slidoslas bifodobacterias no son ya dominantes y las dife-rencias en la microbiota se pierden y su composi-cin es semejante a la del adulto. Durante el 2 aode vida aumenta gradualmente el nmero de bacte-roides, cocos Gram (+) y anaerobios (Peptococcus yPeptoestreptococcus) (1,41).

    Entre los 4 y los 24 meses de edad se introducenen la dieta del nio una gran variedad de alimentos yse pierden las diferencias en la microbiota entre losnios alimentados al pecho materno y con frmula,existiendo un incremento de enterobacterias, princi-

    palmente E. coli, Enterococcus y Clostridium con

    incremento paralelo de bacteroides y anaerobiosGram (-) (15,50).

    La introduccin de alimentos slidos a los niosalimentados con leche materna causa un gran distur-bio en la microbiota intestinal; los recuentos de ente-robacterias aumentan considerablemente, ocurrien-

    do al mismo tiempo la colonizacin por bacteroidesy Clostridium. Este fenmeno no se observa en ni-os alimentados con frmula; en los que, la cantidadde anaerobios facultativos permanece alta a pesarde que la colonizacin por anaerobios estrictos con-tina (1,10,46).

    Protenas y aminocidos

    Se ha encontrado que varios de los componentesde la leche humana estimulan el crecimiento de Bifi-dobacterium, entre ellos destacan los productos hi-drolticos de la casena, las glicoprotenas del suero,el nitrgeno (proteco y no proteco) y la lisozima,que adems fija los peptidoglicanos de las paredescelulares de las bacterias y, aunque no produce lisisde los microorganismos, si potencializa la accin delos anticuerpos especficos contra estas bacterias.

    De la misma manera, la IgAs tiene un efecto antiad-

    Vol. 11, N. 2, 2004 LA MICROBIOTA INTESTINAL EN EL NIO Y LA INFLUENCIA DE LA DIETA SOBRE SU COMPOSICIN

    45

    +

    +

    +

    +

    +

    Gram (+)

    Escherichia coli

    Bifidobacterias

    Bacteroides

    Lactobacilos

    Clostridium

    Al nacer 1 semana 1 mes 1 ao 2 aos

    Edad

    12

    10

    8

    6

    4

    2

    0

    UCF/gdeheces

    Fig. 2. Evolucin de la microbiota en funcin del tiempo.

    COMPONENTES ESPECFICOS DE LADIETA Y CRECIMIENTO DE LAMICROBIOTA INTESTINAL

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    hesivo contra E. coli (16), Vibrio cholerae, Strepto-coccus pneumoniae, Salmonella y otras bacterias(51). Las protenas de la dieta pueden incrementar elnmero de Clostridium, bacteroides y ciertas fuso-bacterias (24).

    En animales de experimentacin se ha observadoque ms que el origen de la protena dietaria, lo queinfluye sobre la microbiota es la composicin totalde la dieta (52), aunque algunos compuestos comoel dipptido aspartato-lisina en unin con el cobreinhiben la colonizacin por Clostridium perenne(17). Tambin se ha encontrado que algunos amino-cidos (histidina, metionina, valina, isoleucina, proli-na y leucina) en concentraciones altas juegan un pa-pel importante en el crecimiento y produccin detoxinas de varias cepas de Clostridium (26).

    Nucletidos: tienen un papel importante en elfuncionamiento normal del intestino, actuando co-

    mo fuentes de energa en el metabolismo celular(53). En la leche humana existen al menos 13 nucle-tidos y se ha sugerido que son cofactores potencialespara el crecimiento selectivo de bifodobacterias, apesar de que su adicin a las frmulas infantiles noproduce un crecimiento de estas bacterias que seasemeje al de los nios alimentados al pecho. En lasheces de los nios alimentados al seno maternoexiste mayor cantidad de bifidobacterias y menor delactobacilos y bacteroides que en los alimentadoscon frmula lctea. Sin embargo, en las heces de loslactantes alimentados con frmulas suplementadascon nucletidos se encuentan valores intermedios enlos recuentos de las bacterias anteriormente mencio-nadas, aunque ms cercanos a los de aquellos ali-mentados al pecho; la bacteria ms estimulada en sucrecimiento fue Bifidobacterium adolescentis. Porltimo, los nucletidos tambin favorecen la absor-cin de hierro e inhiben el crecimiento de algunasenterobacterias (16).

    Hidratos de carbono

    La fuente principal de carbono y energa para lasbacterias intestinales son los hidratos de carbono,

    junto con pptidos y otras sustancias de bajo pesomolecular que escapan a la digestin y absorcin enel intestino delgado (13). Los hidratos de carbonoque no son absorbidos ni digeridos en el tracto gas-trointestinal superior llegan al colon y son utilizadospor las bifidobacterias residentes (9).

    Los hidratos de carbono no absorbibles son meta-bolizados por las bacterias colnicas en cidos gra-sos de cadena corta que son rpidamente absorbi-dos. Entre estos hidratos de carbono no digeridos seincluyen los polisacridos componentes de clulasvegetales (celulosa, xilano y pectina), as como almi-dn no digerido. El problema del husped de obte-

    ner beneficio de esos polisacridos se resuelve en

    parte mediante la adopcin de una microbiota intes-tinal que tiene la propiedad de degradar esas mol-culas (5). Los hidratos de carbono no digeribles mo-difican selectivamente la microbiota colnica, estosefectos han sido demostrados con los fructooligosa-cridos, que tienen un efecto bifidognico. Otros hi-dratos de carbono que estimulan el crecimiento deBifidobacterium y a la vez mantienen bajas las po-blaciones de bacterias potencialmente patgenas (E.coli y Clostridium) son la oligofructuosa, la inulina yel lactilol oligosacrido (9,54,55). En perros alimen-tados con manoligosacridos se aislaron en hecesmayores cantidades de lactobacilos y menores deanaerobios fecales (56).

    Los oligosacridos de la leche humana son inhibi-dores potentes de la adhesin bacteriana a las super-ficies epiteliales y las maltodextrinas favorecen elcrecimiento de los enterococos (53). En la leche ma-terna se encuentra una cantidad importante de lac-tosa que probablemente tenga influencia en el creci-miento de algunos tipos de bacterias, ya que seabsorbe ms lentamente que la lactosa y permiteuna mayor fermentacin (16).

    La oligofructuosa favorece el crecimiento de lasbifidobacterias, disminuye el de E. coli, Clostridium

    perfringens y Clostridium ramnosus en el intestinode animales gnotobiticos a los que se les administrmicrobiota fecal de nios (57). De la misma forma,algunos componentes de la fibra diettica (gomaarbiga y xilooligosacridos) favorecen el crecimien-to de los anaerobios totales y Clostridium; adems,los fructooligosacridos promueven el crecimientode bacterias acidognicas con lo que contribuyen ala prevencin del crecimiento de Clostridium diffi-cile y a la elaboracin de sus toxinas (24,26).

    Lpidos

    La colonizacin por algunos lactobacilos dependede la composicin y concentracin de los cidos gra-sos de la dieta (16); as, una dieta rica en grasas sa-turadas y colesterol, aumenta la susceptibilidad a pa-

    decer enfermedad por Clostridium difficile (25).Los ganglisidos se encuentran en la fraccin de

    membrana de los glbulos grasos y existe un perfilespecfico de los mismos en la leche humana (58).Se cree que juegan un papel importante como falsosreceptores contra bacterias patgenas durante lalactancia e inhiben la actividad de las enterotoxinasde E. coli y Vibrio cholerae; esta propiedad es atri-buida principalmente al ganglisido GM1, el cual esaislado en muy bajas concentraciones en la leche hu-mana y en cantidades 10 veces menores en la lechede vaca. En recin nacidos pretrmino alimentadoscon una frmula suplementada con ganglisidos se

    encontr que la cantidad de E. coli disminua y

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    46

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    aumentaba el de bifidobacterias a los 30 das de vidaextrauterina (16,58).

    Minerales

    Calcio y fsforo: producen un efecto trficoen la microbiota que protege en contra de la infec-cin por Salmonella por incremento de la resisten-cia a la colonizacin y la traslocacin. El calcio tam-bin estimula la fermentacin por la microbiotaintestinal e incrementa junto con la lactulosa la toxi-cidad luminal para la Salmonella (16).

    Hierro: la lactoferrina reduce la disponibilidadde Fe y disminuye la proliferacin bacteriana. El sul-fato ferroso de la dieta es oxidado a sulfato frrico

    que posteriormente puede ser quelado por la lacto-ferrina y no estar disponible para el crecimientobacteriano. Se encontr que los nios alimentadoscon frmulas enriquecidas con hierro presentabanrecuentos ms altos de E. coli en las heces y que laadicin de este microelemento tiene poco efecto so-bre el crecimiento de bifidobacterias y no pareceafectar en forma significativa el ecosistema intestinalen etapas tempranas de la vida. La lactoferrina tieneun efecto bacteriosttico sobre el crecimiento de E.

    coli en medios deficientes de hierro, que es poten-ciado por la presencia de inmunoglobulinas, y existeevidencia de que la suplementacin con lactoferrinaes efectiva para el control de algunas cepas de Clos-tridium (16,25).

    De la misma manera, en ratones gnotobiticosinoculados con microbiota de nios alimentados alpecho, con leche de vaca o frmula con protenasdel suero, se encontr que, cuando se les adicionlactoferrina, en los alimentados con la dieta de pro-tenas sricas se incrementaron las cantidades de bi-

    fidobacterium, bacteroides, enterococcus y anae-robios totales (25). Se ha observado que laadministracin oral de lactoferrina bovina produceun efecto bacteriosttico sobre varias cepas de Clos-tridium (C. ramnosus, C. paraputrificum y C. per-

    fringens) (25)

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    CORRESPONDENCIA:ngel Gil HernndezDepartamento de Bioqumica y Biologa MolecularFacultad de FarmaciaCampus de Cartuja18071 GranadaTel.: 958 243 838Fax: 958 248 960e-mail [email protected]

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