ES2234002T3

ES2234002T3 - Potenciacion de la colonizacion microbiana del tracto gastrointestinal.

Info

Publication number: ES2234002T3
Application number: ES97908078T
Authority: ES
Inventors: Ian Lewis Brown; Patricia Lynne Conway; David Lloyd Topping; Xin Wang
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO; Burns Philp and Co Ltd; UNSW Sydney; Burns Philp Research and Development Pty Ltd; Gist Brocades Australia Pty Ltd; Goodman Fielder Ingredients Ltd; Arnotts Biscuits Ltd
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO; Burns Philp and Co Ltd; UNSW Sydney; Burns Philp Research and Development Pty Ltd; Gist Brocades Australia Pty Ltd; Goodman Fielder Ingredients Ltd; Arnotts Biscuits Ltd
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1997-03-20
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2017-03-20
Also published as: US6221350B1; JP4416841B2; AUPN881396A0; NZ331950A; JP2009137962A; KR20000064728A; ATE281174T1; CA2249361C; DE69731461D1; DK0888118T3; JP2000506870A; CA2249361A1; DE69731461T2; EP0888118B1; WO1997034615A1; EP0888118A4; EP0888118A1

Abstract

COMPOSICION PROBIOTICA QUE INCLUYE UNO O MAS MICROORGANISMOS PROBIOTICOS, UN PORTADOR QUE SIRVE PARA TRANSPORTAR EL UNO O MAS MICROORGANISMOS PROBIOTICOS AL INTESTINO GRUESO U OTRAS REGIONES DEL TRACTO GASTROINTESTINAL DE UN ANIMAL, INCLUYENDO EL PORTADOR UN ALMIDON RESISTENTE MODIFICADO O NO MODIFICADO O MEZCLAS DE ELLOS, CUYO PORTADOR ACTUA COMO MEDIO DE CRECIMIENTO O MANTENIMIENTO PARA MICROORGANISMOS EN EL INTESTINO GRUESO U OTRAS REGIONES DEL TRACTO GASTROINTESTINAL, Y UN OLIGOSACARIDO. METODO PARA AUMENTAR EL NUMERO DE MICROORGANISMOS PROBIOTICOS O RESIDENTES EN EL TRACTO GASTROINTESTINAL DE UN ANIMAL QUE INCLUYE ADMINISTRAR AL ANIMAL LA COMPOSICION PROBIOTICA.

Description

Potenciación de la colonización microbiana del tracto gastrointestinal.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a métodos para potenciar el efecto de composiciones nutricionales, en particular composiciones para la administración y mantenimiento de microorganismos probióticos hacia y en el tracto gastrointestinal, en especial el intestino grueso de animales, incluyendo seres humanos. Como se emplea en esta descripción, los probióticos o microorganismos probióticos son un suplemento alimentario microbiano vivo que afectan, de modo beneficioso, al animal hospedante, mejorando su equilibrio microbiano intestinal. Esta definición la proporciona R. Fuller (AFRC Institute of Food Research, Reading Laboratory, Reino Unido), en Journal of Applied Bacteriology, 1989, 66, pp. 365-378, "Probiotics in Man and Animals - A Review".

Antecedentes de la técnica

Muchos científicos sostienen que la salud y bienestar de las personas pueden verse influidos, de modo positivo o negativo, por los microorganismos que pueblan el tracto gastrointestinal y, en concreto, el intestino grueso. Estos microorganismos, mediante la producción de toxinas, subproductos metabólicos, ácidos grasos de cadena corta y similares, afectan las condiciones fisiológicas y salud del hospedante.

La constitución y cantidad de la microflora intestinal puede verse influida por trastornos o estrés inducidos por enfermedad, estilo de vida, viajes y otros factores. Si se puede estimular a los microorganismos que afectan de modo positivo a la salud y bienestar del individuo a que pueblen el intestino grueso, esto debería mejorar el bienestar fisiológico de ese individuo.

La introducción de microorganismos beneficiosos, o probióticos, normalmente se lleva a cabo mediante la ingestión del microorganismo en bebidas, yogures, cápsulas y otras formas, de tal forma que el organismo llega en una condición viable al intestino grueso. Englyst, H.N. et al. (1987), "Polysaccharides breakdown by mixed populations of human faecal bacteria", FEMS Microbiology Ecol., 95:163-171, han demostrado que la fermentación bacteriana de almidón resistente en el intestino grueso produce unos niveles elevados de ácidos grasos de cadena corta, en particular de tipos beneficiosos como propionato y butirato.

Los presentes inventores se han dado cuenta de que sería deseable no sólo transportar microorganimos probióticos hacia el intestino grueso, sino también proporcionar un medio que podría actuar para estimular el crecimiento de los microorganismos cuando alcanzan el intestino grueso. De forma sorprendente, se ha descubierto que los almidones resistentes modificados o no modificados pueden actuar como un medio para transportar a los microorganismos probióticos hacia el intestino grueso, y como medio de crecimiento para los microorganismos transportados hacia la región diana del intestino grueso. La publicación internacional nº WO 96/08261 describe estas composiciones probióticas, y cuyo contenido se incorpora en esta descripción como una referencia cruzada conveniente.

Sería ventajoso aumentar aún más el número y/o la supervivencia en el tracto gastrointestinal de los microorganismos probióticos suministrados a un animal o ser humano, de forma que se aumenta el efecto beneficioso de estas composiciones. Los presentes inventores han desarrollado ahora mejores composiciones probióticas y métodos para transportar microorganismos probióticos hacia el tracto gastrointestinal de animales, incluyendo seres humanos.

Descripción de la invención

En un primer aspecto, la presente invención consiste en una composición probiótica que incluye uno o más microorganismos probióticos, un vehículo que actúa para transportar el uno o más microorganismos probióticos hacia el intestino grueso u otras regiones del tracto gastrointestinal, comprendiendo el vehículo un almidón resistente modificado o no modificado o sus mezclas, actuando dicho vehículo como un medio de mantenimiento o crecimiento para los microorganismos en el intestino grueso u otras regiones del tracto gastrointestinal, y un oligosacárido seleccionado del grupo que consiste en fructo-, galacto-malto-, isomalto-, gentio-, xilo-, palatinosa-, soja- (incluyendo rafinosa y estaquiosa), quito-, agaro-, neoagaro-, \alpha-gluco-, \beta-gluco-, ciclo-, inulo-, glicosilsacarosa, lactulosa, lactosacarosa y xilsacarosa, utilizándose dicho oligosacárido en una concentración desde 0,01% a 10% (p/p).

En un segundo aspecto, la presente invención consiste en una composición probiótica según la presente invención, para su utilización en el tratamiento de un animal para aumentar el número de microorganismos residentes o probióticos en el tracto gastrointestinal de dicho animal.

Se apreciará que la presente invención resulta adecuada para cualquier animal que pueda beneficiarse del tratamiento o administración de probióticos. La presente invención resulta particularmente útil para su uso en seres humanos.

En un aspecto amplio, el almidón resistente actúa como un vehículo para transportar a los microorganismos probióticos hacia el intestino grueso. La introducción de estos microorganismos en el intestino grueso resulta beneficiosa, como se explicó previamente. Además, el almidón resistente, cuando está presente en el intestino grueso, actúa como una fuente nutricional para los microorganismos que ya están presentes en el intestino grueso. La adición de un oligosacárido a las composiciones probióticas tiene el efecto sorprendente de provocar un aumento y persistencia del número de microorganismos probióticos en el tracto gastrointestinal.

Algunos microorganismos probióticos pueden seleccionarse, de modo que resultan adecuados para utilizar en esta invención, incluyendo levaduras como Saccharomyces, y bacterias como los géneros Bifidobacterium, Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Propionibacterium, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus, Peptostreptococcus y Lactobacillus. Sin embargo, la invención no está limitada a estos microorganismos concretos. Los expertos en la técnica comprenderán y reconocerán a los microorganismos que pueden incluirse en las composiciones de la invención.

En una forma preferida, el microorganismo probiótico es Bifidobacterium.

Un intervalo de concentración típico de microorganismos probióticos administrados es desde 10^{3} a 10^{13} células diarias. Normalmente se utilizan aproximadamente 10^{8} células diarias en la administración de probióticos.

Cuando se administran composiciones probióticas, las proporciones de consumo diarias son desde aproximadamente 0,1 a 10 g por kg de peso corporal. Se ha descubierto que un consumo de aproximadamente 1 g por kg de peso corporal es adecuado.

Los oligosacáridos utilizados en la composición de la presente invención incluyen fructo-, galacto-malto-, iso-
malto-, gentio-, xilo-, palatinosa-, soja- (incluyendo rafinosa y estaquiosa), quito-, agaro-, neoagaro-, \alpha-gluco-, ciclo-inulo-, glicosilsacarosa, lactulosa, lactosacarosa y xilsacarosa.

En una realización preferida, el oligosacárido es fructooligosacárido (raftilosa). Sin embargo, se apreciará que aunque se ha descubierto que este oligosacárido concreto resulta adecuado en los experimentos llevados a cabo por los presentes inventores, se espera que otros oligosacáridos tengan unos efectos beneficiosos similares en composiciones probióticas.

Preferiblemente, la concentración del oligosacárido utilizada en la composición es desde aproximadamente 0,05% a 5%. Se ha descubierto que una concentración entre 0,1% y 1% (p/p) tiene el efecto beneficioso deseado en la composición según la presente invención.

Un efecto importante de la presente invención es que la combinación del microorganismo probiótico y el almidón resistente con el oligosacárido produce una potenciación sinérgica del efecto beneficioso de los microorganismos transportados, cuando se compara con la composición probiótica sin el oligosacárido. Este resultado es sorprendente e inesperado y, por tanto, la presente invención proporciona una mejora importante frente a las composiciones probióticas y los métodos para transportar microorganismos probióticos hacia el tracto gastrointestinal actuales.

Tal como se utiliza en esta descripción, un "almidón resistente" incluye las formas definidas como RS1, RS2, RS3 y RS4, como se define en Brown, McNaught y Moloney (1995), Food Australia, 47:272-275. En esta invención se utilizan almidones resistentes modificados o no modificados, o sus mezclas. La ventaja del almidón resistente en una composición probiótica es que, en su inmensa mayoría, no se degrada hasta que alcanza el intestino grueso. Por tanto, proporciona un sustrato disponible con facilidad para la fermentación por los microorganismos probióticos en cuanto llegan al intestino grueso. En ambos casos, una forma preferida de almidón resistente es un almidón con alto contenido en amilosa, en particular los almidones con alto contenido en amilosa descritos e indicados en los documentos WO 94/03049 y WO 94/14342, cuyo contenido se incorpora en esta descripción como una referencia cruzada conveniente.

En los documentos WO 94/03049 y WO 94/14342, se describen almidones con alto contenido en amilosa que son almidones resistentes, e incluyen almidón de maíz que tiene un contenido en amilosa de 50% en p/p o más, en particular 80% en p/p, almidón de arroz y trigo que tiene un contenido en amilosa de 27% p/p o más, y en particular almidones con un intervalo de tamaño granular que tienen un contenido en amilosa de 50% o más y un contenido en almidón resistente potenciado, incluyendo estos almidones los de maíz, cebada, trigo y legumbres. Sin embargo, esta invención no está limitada a estas formas de almidón resistente. Por ejemplo, otras formas de almidón resistente derivadas de fuentes como el plátano u otros tipos de frutas, tubérculos como las patatas, y sus mezclas o combinaciones, serán adecuadas para la presente invención.

Las composiciones utilizadas en la invención pueden prepararse de forma que los microorganismos probióticos, el vehículo y el oligosacárido están presentes en la combinación. Como alternativa, el microorganismo probiótico y el vehículo pueden presentarse en cada una de dos partes separadas. En esta forma, la parte que contiene los microorganismos probióticos o la parte que contiene el vehículo y el oligosacárido puede consumirse en primer lugar, seguida de la otra parte poco tiempo después. De forma similar, el microorganismo probiótico y el vehículo pueden presentarse en una parte y el oligosacárido en la otra parte. En esta forma, la parte que contiene el microorganismo probiótico y el vehículo puede consumirse en primer lugar, seguida de la otra parte poco tiempo después. Se apreciará que las partes pueden administrarse en el orden inverso al indicado anteriormente.

En una forma no modificada, el almidón resistente sirve como sustrato para la fermentación por los microorganismos probióticos cuando la composición alcanza el intestino grueso.

Puede resultar ventajoso modificar también de forma química el almidón, por ejemplo, para alterar la densidad de carga o la hidrofobicidad del gránulo y/o la superficie del gránulo, para potenciar la compatibilidad de unión entre el microorganismo y el almidón resistente. Las modificaciones químicas, como la eterificación, esterificación, acidificación y similares, son muy conocidas en esta técnica como tratamientos químicos adecuados. De forma similar, pueden inducirse otras modificaciones de modo físico, enzimático o mediante otros medios muy conocidos por los expertos en la técnica.

También puede resultar útil modificar el grado de susceptibilidad enzimática del almidón resistente alterando la conformación o estructura del almidón. Los ejemplos incluyen rebajar el espesor mediante ácidos o enzimas, y reticulación utilizando reactivos difuncionales.

La modificación del almidón también se puede realizar mediante cristalización. Estos métodos son muy conocidos en la técnica y serán adecuados para la presente invención.

Tal como se utiliza en la presente, Hi-maize™ (marca comercial) se refiere a un almidón de alto contenido en amilosa obtenido en Starch Australasia Limited.

Para que la presente invención se entienda con más claridad, las formas preferidas se describirán haciendo referencia a las siguientes figuras y ejemplos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra la persistencia de las bifidobacterias después de cesar la dosificación de las bifidobacterias probióticas en animales experimentales y la continuación con la dieta de Hi-maize™ + fructooligosacárido; y

la figura 2 muestra los recuentos de bifidobacterias en cultivos de suspensiones fecales humanas con la bifidobacteria Z8AT1, Hi-maize™ + fructooligosacárido.

Modos para llevar a cabo la invención Metodología TABLA 1

1

Dieciséis cerdos se dividieron en cuatro grupos de cuatro cerdos para el experimento. Todos serán su propio control y pasarán un tiempo consumiendo cada dieta. Los cerdos fueron alimentados con la dieta experimental durante una semana y después pasaron por un periodo de eliminación de una semana, en el que fueron alimentados con gránulos que contenían Oliquindox. La alimentación experimental comenzó cada segundo sábado, y los cerdos se alimentaron dos veces diarias. El probiótico (Bifidobacterium longum 1941) se incluyó en todas las comidas para todos los cerdos. A los cerdos con la dieta 2 y 4 se les alimentó con fructooligosacárido (raftilosa). Después de la última semana de alimentación, todos los animales permanecieron en la dieta experimental durante siete días más, pero no se les dio probiótico.

2

Toma de muestras

3

Todos los cerdos se pesaron el martes y viernes por la mañana antes de ser alimentados.

Resultados

Como se presenta en la tabla 2, puede advertirse que el número de bifidobacterias en los animales dosificados con Hi-maize™ más oligosacárido más bifidobacterias (1,38 x 10^{9} CFU/g) es el doble de alto que el número de bifidobacterias en animales dosificados con Hi-maize™ + bifidobacterias (7,24 x 10^{8} CFU/g), y aproximadamente 10 veces mayor que los dosificados con oligosacárido + bifidobacterias (1,9 x 10^{8} CFU/g). Los animales control que recibieron maíz tenían 5,5 x 10^{7} CFU/g de bifidobacterias.

TABLA 2

5

Los experimentos se llevaron a cabo en un estudio in vitro de homogeneizados fecales humanos. El diseño experimental implicaba incubar homogeneizados fecales humanos diluidos en caldo de cultivo de Wilkin Chalgren (1:1000 p/v) con Hi-maize™ (al 0,5% o al 1%), en ausencia o presencia de oligosacárido (al 0,5% o al 1%) y Bifidobacterium cepa X8AT1 (inóculo al 1%). Después de 8 horas de incubación anaerobia a 37ºC se midieron los valores de pH de los diferentes cultivos, y el pH se ajustó a 6,5. Los cultivos entonces se incubaron durante seis horas más. Los valores de pH se muestran en la tabla 3, y los números de bifidobacterias en la figura 2. La tabla 4 muestra el análisis estadístico de los resultados que aparecen en la figura 2.

Los valores de pH y los recuentos de bifidobacterias demuestran que existe un efecto sinérgico cuando se incluyen Hi-maize™ (al 0,5%) y fructooligosacárido (al 0,5%) juntos en la mezcla. Los valores para esta combinación son mayores que cuando se utilizan Hi-maize™ al 1% o fructooligosacárido al 1% por sí solos. Además, la velocidad de crecimiento específico era mayor para el crecimiento en la mezcla de Hi-maize™ (al 0,5%) y fructooligosacárido (al 0,5%), que en Hi-maize™ por sí solo o fructooligosacárido por sí solo.

TABLA 3

7

TABLA 4

9

Usos

Los resultados de las figuras 1 y 2 demuestran que en los cerdos administrados con oligosacárido + Hi-maize™ + bifidobacterias, persistieron unos niveles mayores de bifidobacterias durante un periodo mayor de tiempo que los observados en cerdos dosificados con oligosacárido + bifidobaterias, o Hi-maize™ + bifidobacterias.

Los presentes inventores han demostrado en un ejemplo de trabajo que la combinación de oligosacárido, almidón resistente y bifidobacterias:

(a) potencia más el efecto de un número mayor de bifidobacterias intestinales que el efecto aditivo; y

(b) que el número persiste durante un periodo mayor de tiempo cuando los tres componentes se dosifican por vía oral.

Además de los usos habituales de los probióticos, la combinación de almidón resistente + oligosacárido + bifidobacterias produce una persistencia extendida del número mayor de bifidobacterias después de cesar la dosificación. Este otro uso puede ser valioso en situaciones en las que no es posible tomar una dosis diaria, por ejemplo, durante un viaje. También se observó persistencia cuando Hi-maize™ + bifidobacterias se utilizaron en estos animales.

Claims

1. Una composición probiótica que comprende uno o más microorganismos probióticos, un vehículo que actúa para transportar el uno o más microorganismos probióticos hacia el intestino grueso u otras regiones del tracto gastrointestinal de un animal, comprendiendo el vehículo un almidón resistente modificado o no modificado o sus mezclas, actuando dicho vehículo como un medio de mantenimiento o crecimiento para los microorganismos en el intestino grueso u otras regiones del tracto gastrointestinal, y un oligosacárido seleccionado del grupo que consiste en fructo-, galacto-malto-, isomalto-, gentio-, xilo-, palatinosa-, soja- (incluyendo rafinosa y estaquiosa), quito-, agaro-, neoagaro-, \alpha-gluco-, \beta-gluco-ciclo-, inulo-, glicosilsacarosa, lactulosa, lactosacarosa y xilsacarosa, utilizándose dicho oligosacárido en una concentración desde 0,01% a 10% (p/p).

2. Una composición probiótica según la reivindicación 1, en la que el oligosacárido es fructooligosacárido.

3. Una composición probiótica según la reivindicación 1 ó 2, en la que el microorganismo probiótico se selecciona de levaduras, bacterias y sus mezclas.

4. Una composición probiótica según la reivindicación 3, en la que la levadura es Saccharomyces.

5. Una composición probiótica según la reivindicación 3, en la que la bacteria se selecciona del grupo que consiste en los géneros Bifidobacterium, Bacteroides, Clostridium, Fusobacterium, Propionibacterium, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Staphylococcus, Peptostreptococcus y Lactobacillus.

6. Una composición probiótica según la reivindicación 5, en la que la bacteria es Bifidobacterium.

7. Una composición probiótica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la concentración del oligosacárido se encuentra entre 0,05% y 5% (p/p).

8. Una composición probiótica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el almidón resistente se deriva de maíz, cebada, trigo, arroz u otros cereales, legumbres, plátanos u otros tipos de frutas, patatas o sus mezclas.

9. Una composición probiótica según la reivindicación 8, en la que el almidón resistente es un almidón de alto contenido en amilosa que tiene un contenido de amilosa de 50% p/p o más, o almidón de arroz y trigo que tiene un contenido de amilosa de 27% p/p o más.

10. Una composición probiótica según la reivindicación 9, en la que el almidón resistente es un almidón de alto contenido en amilosa que tiene un contenido de amilosa de 80% p/p.

11. Una composición probiótica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el almidón resistente está modificado de forma física, química, enzimática, está reticulado utilizando reactivos difuncionales, o mediante cristalización.

12. Una composición probiótica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, para su utilización en el tratamiento de un animal para aumentar el número de microorganismos probióticos o residentes en el tracto gastrointestinal de dicho animal.