UTILIZZO DEI PROBIOTICI NELLA PRATICA CLINICA

Lorenzo Drago - Microbiologia Clinica

Polo Universitario Ospedale L.Sacco - Milano 

 

Con il termine di probiotici intestinali vengono indicati quei microrganismi che, quando ingeriti, arrecano dei benefici nell’ospite, migliorandone le proprietà e la qualità della microflora contenuta nell’apparato gastro-enterico (1,2). Il termine probiotico deriva dal greco “pro-bios”, che significa infatti “a favore della vita”. Di recente la definizione di probiotico è stata allargata a quei microrganismi vitali che in seguito ad assunzione in determinate quantità, esplicano un’azione benefica che va al di là del semplice significato nutritivo (3).

L’apparato gastrointestinale è una delle regioni maggiormente colonizzata nei vertebrati, ospitando circa 1012 batteri per grammo di contenuto intestinale con centinaia di specie batteriche diverse (4). È universalmente accettato che questi batteri esercitano un’azione positiva per l’organismo. La composizione della microflora intestinale differisce da soggetto a soggetto e, all’interno dello stesso individuo, è soggetta a variazioni nel tempo. Sono molti, infatti, i fattori che possono influenzarne la composizione, alterando l’equilibrio tra le specie presenti. Essi includono la dieta, il clima, i processi di invecchiamento, la suscettibilità ad infezioni, lo stato immunologico dell’ospite, l’assunzione di farmaci. Per cui, l’uso di probiotici rappresenta uno degli approcci più naturali per mantenere o ripristinare questo equilibrio. Inoltre, la crescente diffusione di fenomeni di resistenza agli antibiotici ha rinnovato l’interesse di medici e ricercatori verso quei prodotti di origine naturale che siano in grado di proteggere o contrastare un’infezione batterica.

I probiotici possono essere somministrati con alimenti fermentati, come ad esempio yogurt o latte, o ancor meglio come preparati specifici in forma liofilizzata, (capsule, bustine).

Nella definizione di probiotici rientrano, seppur in maniera e ruoli differenti, microrganismi appartenenti ai generi Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium, Enterococcus, oltre ad alcuni lieviti (Saccharomyces).

Come dimostra la copiosa letteratura esistente, sono soprattutto i Lattobacilli ad essere i più studiati per le loro proprietà probiotiche. A questo riguardo è importante considerare che, all’interno dello stesso genere non tutti i lattobacilli possiedono le caratteristiche adeguate per essere impiegati come probiotici, e addirittura nell’ambito della stessa specie, esistono delle marcate differenze tra i diversi ceppi batterici. Per cui l’identificazione di un microrganismo probiotico richiede un lungo e complesso processo di selezione tra numerosi ceppi che devono essere esaminati per le loro caratteristiche di base e distintive di un probiotico. Molteplici sono le proprietà che un microorganismo deve dimostrare di possedere affinchè il suo impiego garantisca risultati efficaci, tra questi la capacità di adesione e colonizzazione dell’intestino, la resistenza a fattori ambientali (acidità e attività enzimatiche), la possibilità di produzione su larga scala, la stabilità nel tempo, e altri ancora (5, 6). Sfortunatamente, per molti prodotti oggi in commercio pochi e non ben pianificati sono gli studi disponibili. La mancanza, inoltre, di controlli accurati, oggi da più parti richiesti, ha permesso l’immissione sul mercato di prodotti la cui composizione non sempre rispecchia quanto dichiarato sulla confezione (7, 8).

Proprio per questi motivi, negli ultimi anni è apparso un numero sempre crescente di pubblicazioni particolarmente dettagliate sulle caratteristiche principali e sull’impiego dei probiotici nell’uomo. In ogni caso, l’attenzione dei ricercatori è maggiormente concentrata sui lattobacilli, o meglio solo su alcune specie, poichè considerate  probiotici per eccellenza e dove la loro efficacia viene ormai da più parti riconosciuta.

Caratteristiche principali per un probiotico

Caratteristiche ottimali affinché un microrganismo venga considerato un probiotico:

1. Origine umana e colonizzazione permanente dell’intestino umano.

La derivazione umana di un probiotico è ritenuta fattore essenziale, dal momento che garantisce a priori la sua capacità di colonizzazione.

2. Stabilità a valori  estremi di pH.

La capacità di resistere e crescere a valori di pH acidi o basici è essenziale affinchè un probiotico possa raggiungere l’intestino in condizione

ancora vitale.

3. Stabilità ad elevate concentrazioni di sali biliari.

Come indicato nel paragrafo precedente è essenziale che un probiotico sia in grado di passare “indenne” la barriera gastrica. A tale scopo la

resistenza a pH acido deve essere accompagnata anche dalla resistenza all’azione litica dei sali biliari.

4. Adesività a cellule intestinali.

La capacità di aderire a cellule intestinali riveste una duplica importanza nella selezione di un microorganismo come probiotico: esso

costituisce il primo passo nel processo di colonizzazione e uno dei meccanismi attraverso i quali i probiotici esercitano la loro azione (9). 

Per alcuni probiotici, tra cui L.casei è stata dimostrata in studi in vitro, la capacità di aderire a linee cellulari utilizzate come modello di epitelio

intestinale (10, 11) e a cellule intestinali animali grazie alla presenza di molecole di superficie simili alla lectina (12).

5. Elevata velocità di crescita.

Una elevata velocità di crescita aumenta la possibilità del probiotico di colonizzare rapidamente l'intestino, favorendone quindi la sua azione.

6. Resistenza alla liofilizzazione.

Questa proprietà è importante non solo ai fini del processo industriale per assicurare una buona resa, ma è soprattutto essenziale per

garantire un prodotto finale con un elevato contenuto di microrganismi vivi.

7. Stabilità nel tempo.

Uno dei maggiori inconvenienti legato all’uso di probiotici è rappresentato dalla relativa stabilità nel tempo e di conseguenza dalla necessità 

di osservare precise norme di conservazione.

8. Assenza di fattori di resistenza agli antibiotici.

La presenza di plasmidi portatori di geni di resistenza agli antibiotici assume particolare interesse dal punto di vista della sicurezza, dal

momento che essi possono essere trasferiti per coniugazione ad altre specie batteriche potenzialmente patogene (10).

9. Sicurezza d’impiego nell’uomo.

La maggior parte dei batteri appartenenti al genere Lactobacillus usati nell’uomo vengono generalmente considerati sicuri (GRAS status: generally recognised as safe) (10).

Possibili indicazioni nell'uomo

Sono assai numerosi i dati di letteratura riguardanti l’impiego di lattobacilli. In base a questi dati, si può ritenere che alcuni microrganismi possono trovare impiego come integratori ed equilibratori della flora microbica fermentante, alterata dalle seguenti condizioni :

·Terapia antibiotica. L’insorgenza di diarrea rappresenta il più comune effetto collaterale nella terapia antibiotica, con una

incidenza del 20% circa nei soggetti in terapia. Sebbene i meccanismi patologici alla base di questo fenomeno non siano stati

ancora completamente chiariti, essi implicano sicuramente alterazioni qualitative e quantitative nella composizione della

microflora intestinale (16). Di conseguenza un uso di probiotici teso a riequilibrare la flora intestinale trova un’ampia

giustificazione. Inoltre i probiotici potrebbero contrastare la crescita di microrganismi patogeni con il rilascio di sostanze

inibitorie, come dimostrato da alcuni studi in vitro (17). Nei lavori disponibili in letteratura i lattobacilli (L. acidophilus e L.

bulgaricus) somministrati preventivamente a soggetti in terapia antibiotica sono risultati efficaci nella riduzione dei casi di

diarrea (18). Dovrebbe, quindi, essere valutata e contemplata la possibilità di un uso sistematico di probiotici in tutti quei

pazienti sottoposti a terapia antibiotica, mentre dovrebbe essere assolutamente sottolineata l’importanza di tale utilizzo in

pazienti a rischio, quali anziani, ospedalizzati e soggetti immunocompromessi (19).

·Infezioni intestinali ad etiologia virale o batterica. Le infezioni da rotavirus causano gastroenteriti caratterizzate da diarrea

acuta e vomito, e rappresentano una delle principali cause di morbidità e mortalità infantile nel mondo, in particolare, nei paesi

in via di sviluppo (20). La somministrazione di L. casei riduce in maniera significativa la severità degli episodi diarroici rispetto a

soggetti trattati con un placebo (20-22). Inoltre la somministrazione di L. casei parallelamente a quella di un rotavirus vaccino in

bambini migliora la risposta immune (23). I dati di letteratura disponibili sulla prevenzione e trattamento della diarrea del

viaggiatore risultano di  difficile interpretazione a causa della loro estrema variabilità dovuta ai diversi agenti eziologici

implicati. Comunque in alcuni casi è stata dimostrata l’efficacia della somministrazione di alcuni lattobacilli nella riduzione dei

casi di diarrea (24, 25).

·Malattie infiammatorie croniche dell’intestino. L’etiologia di patologie quali malattia di Crohn e colite ulcerosa, per le quali non

è, per ora, disponibile una terapia specifica sembra essere collegata ad alterazioni della microflora intestinale (26). Ciò pone il

razionale per un uso di probiotici come adiuvanti nella terapia di tali patologie. Studi preliminari indicano come la

somministrazione di probiotici possa essere efficace nella terapia di mantenimento in pazienti con colite ulcerosa (27, 28).

Oltre alle applicazioni descritte per le quali numerosi sono i dati reperibili in letteratura, diversi impieghi per alcuni probiotici sono in corso di studio. Essi comprendono:

· Prevenzione dell’insorgenza di tumori. (29-33).

· Trattamento di infezioni dell’apparato urogenitale. (34-37).

· Trattamento dell’ipertensione. (38-39)

Prodotti esistenti in commercio

In base alle caratteristiche precedentemente descritte, attualmente con il termine generico di probiotici vengono indicati microrganismi appartenenti ai generi Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium, Enterococcus e Saccharomyces. Molte sono le preparazioni attualmente reperibili sul mercato; tuttavia considerando la definizione vera di probiotico attualmente in uso, cioè “microrganismi vivi in grado di arrecare benefici all’ospite” (2), non tutti questi prodotti rientrano in tale categoria.

Una rassegna delle formulazioni disponibili evidenzia una notevole varietà nei microrganismi utilizzati, anche se è possibile evidenziare che più frequentemente si ritrovano:

·  Lactobacillus acidophilus

·  Lactobacillus bulgaricus

·  Lactobacillus casei

·  Bifidobacterium bifidus

·  Streptococcus thermophilus

·  Enterococcus faecium

·  Saccharomyces boulardii

Se non esclusivamente da un punto di vista quantitativo, quale sia il reale significato dal punto di vista scientifico dell’uso di combinazioni di vari probiotici rimane ancora sconosciuto. I criteri di combinazione in termini di efficacia appare senza un razionale e non giustificato, se non per il fatto di incrementare le dosi aggiungendo microrganismi più stabili di altri (ad esempio Streptococcus termophilus), il cui riconoscimento come probiotico è ancora alquanto discusso. Molti ricercatori sono oramai concordi che ciò che conta per un probiotico in termini assoluti è la “qualità” e non la “quantità”.

Per molti dei succitati prodotti non si conosce la stabilità di ogni singolo microrganismo, nè il razionale di tali associazioni. In tutti i prodotti è presente lo Streptococcus thermophilus, che rappresenta l’unico microrganismo non probiotico dotato di una più lunga stabilità nel tempo. Per gli altri microrganismi poco sono conosciuti, in termini di caratteristiche differenziali, la loro origine, l’eventuale adesività, la resistenza ambientale, nonchè la stabilità nel tempo.

Ad una categoria a parte devono essere ascritti alcuni prodotti che non sono composti da batteri vivi, ma che erroneamente vengono definiti fermenti. Questi composti, infatti, sono costituiti da frazioni o da lisati batterici (colibacilli, enterococchi, stafilococchi, Proteus, Aerobacter), ai quali può solo essere attribuita, eventualmente, una attività di tipo immunostimolante.

Sono poi disponibili sul mercato prodotti a base di spore (ad esempio di Bacillus subtilis). Essi sono stati impiegati soprattutto nei primi anni ‘80 nel trattamento empirico o nella prevenzione delle diarree, ma non sono reperibili dati in letteratura che confermino la loro efficacia. A parte la loro dubbia capacità di aderire alle cellule intestinali e di colonizzare l’intestino, deve essere inoltre sottolineata la possibilità, come per gli enterococchi, che Bacillus subtilis e Bacillus cereus siano portatori di plasmidi di resistenza, ponendo perciò dei probabili rischi circa il loro impiego (40).

 

Articolo pubblicato su "NOI A.M.I.C.I." del Giugno 2001

Approfondimenti :

(per leggere l'abstract dell'articolo clicca sull'icona )

 

1. Holzapfel WH, Haberer P et al. Overview of gut flora and probiotics. Int J Food Microbiol 1998; 4: 85-101.

2. Fuller R. Probiotics in man and animals. J Appl Bacteriol 1989; 66: 365-78.

3. Guarner F, Schaafsma GJ. Probiotics. Int J Food Microbiol 1998; 39: 237-8.

4. Savage DC. Microbial ecology of the intestinal tract. Ann Rev Microbiol 1977; 31: 107-33.

5. Shah NP. Probiotic bacteria: selective enumeration and survival in dairy foods. J Dairy Sci 2000; 83: 894-907.

6. Gibson GR, Fuller R. Aspects of in vitro and in vivo research approaches directed toward identifying probiotics and prebiotics for human use. J Nutr 2000; 130 (Suppl 2S): 391S-5S.

7. Hamilton-Miller J. Probiotic strain for credibility. Lancet 2000; 355: 413-4.

8. Hamilton-Miller JMT, Shah S, Smith CT. Probiotics remedies are not what they seem. BMJ 1996; 312: 55-6.

9. Gismondo MR, Drago L, et al. Review of probiotic available to modify gastrointestinal flora. Int J Antimicrob Agents 1999; 12: 287-92.

10.Tuomola EM, Salminen SJ. Adhesion of some probiotic and dairy Lactobacillus strains to Caco-2 cell cultures. Int j Food Microbiol 1998; 41: 45-51.

11.Hudault S. Lievin V, et al. Antagonistic activity exerted in vitro and in vivo by Lactobacillus casei (strain GG) against Salmonella typhimurium C5 infection. Appl Environ Microbiol 1997; 63: 513-8.

12.Morata de Ambrosini VI, Gonzalez SN, Oliver G. Study of adhesion of Lactobacillus casei CRL 431 to ileal intestinal cells of mice. J Food Protection 1999; 62: 1430-4.

13.Chassy BM, Alpert CA. Molecular characterization of the plasmid-encoded lactose-PTS of Lactobacillus casei. FEMS Microbiol Rev 1989; 5: 157-65.

14.Salminen S, von Wright A, et al. Demonstration of safety of probiotics - a review. Int J Food Microbiol 1998; 44: 93-106.

15.Ruseler-van Embden JG, van Lieshout LM, et al. Inability of Lactobacillus casei strain GG, L. acidophilus, and Bifidobacterium bifidum to degrade intestinal mucus glycoproteins. Scand J Gastroenterol 1995; 30: 675-80.

16.Nord CE, Heimdal A, Kager L. Antimicrobial induced alterations of the human oropharyngeal and intestinal microflora. Scand J Infect Dis 1986; 49: 64-72.

17.Drago L, Gismondo MR et al. Inhibition of in vitro growth of enteropathogens by new Lactobacillus isolates of human intestinal origin. FEMS Microbiol Lett 1997; 153: 455-63.

18.Gotz V, Romankiewicz JA et al. Prophylaxis against ampicillin-associated diarrhea with a Lactobacillus preparation. Am J Hosp Pharm 1979; 36: 754-7.

19.Rolfe RD. The role of probiotic cultures in the control of gastrointestinal health. J Nutr 2000; 130: 396S-402S.

20.Pedone CA, Bernabeu AO, et al. The effect of supplementation with milk fermented by Lactobacillus casei (strain DN-114 001) on acute diarrhoea in children attending day care centres. Int J Clin Practice 1999; 53: 179-84.

21.Isolauri E, Juntunen M, et al. A human lactobacillus strain (Lactobacillus casei sp strain GG) promotes recovery from acute diarrhea in children. Pediatrics 1991; 88: 90-7.

22.Oberhelman RA, Gilman RH, et al. A placebo-controlled trial of Lactobacillus GG to prevent diarrhea in undernourished Peruvian children. J Pediatr 1999; 134: 15-20.

23.Isolauri E, Joensuu J, et al. Improved immunogenicity of oral D 3 RRV reassortant rotavirus vaccine by Lactobacillus casei GG. vaccine 1995; 13: 310-2.

24.Oksanen PJ, Salminen S, et al. Prevention of travellers’ diarrhoea by Lactobacillus GG. Ann Med 1990; 22: 53-6.

25.Salminen A, Deighton M. Lactic acid bacteria in the gut in normal and disorders states. Dig Dis 1992; 10: 227-38.

26.Favier C, Neut C, et al. Fecal beta-D-galactosidase production and Bifidobacteria are decreased in Crohn’s disease. Dig Dis Sci 1997; 42: 817-22.

27.Venturi A, Gionchetti P, et al. Impact on the composition of the faecal flora by a new probiotic preparation: preliminary data on maintenance treatment of patients with ulcerative colitis. Alim Pharmacol Ther 1999; 13: 1103-8.

28.Shanahan F. Probiotics and inflammatory bowel disease: is there a scientific rationale? Inflamm Bowl Dis 2000; 6: 107-15.

29.Aso Y, Akazan H, BLP Sudy group. Prophiylactic effect of a Lactobacillus casei preparation on the recurrence of superficial bladder cancer. Urol Int 1992; 49: 125-9.

30.Aso Y, Akazan H, et al. Preventive effect of a Lactobacillus casei preparation on the recurrence of superficial bladder cancer in a double-blind trial. Eur Urol 1995; 27: 104-9.

31.Orrhage K, Sillerstrom E, et al. Binding of mutagenic heterocyclic amines by intestinal and lactic acid bacteria. Mutat res 1994; 311: 239-48.

32.Hayatsu H, Hayatsu T. Suppressing effect of Lactobacillus casei administration on the urinary mutagenicity arising from ingestion of fried ground beef in the human. Cancer lett 1993; 73: 173-9.

33.Brady LJ, Gallaher DD, Busta FF. The role of probiotic cultures in the prevention of colon cancer. J Nutr 2000; 130 (2S Suppl): 410S-4S.

34.Sweet RL. Role of bacterial vaginosis in pelvic inflammation disease. Clin infect dis 1995; 20 (Suppl 2): S271-5.

35.Hilton E, Rindos R, Isenberg HD. Lactobacillus GG vaginal suppositories and vaginitis . J Clin Microbiol 1995; 33: 1433.

36.Reid G, Millsap K, Bruce AW. Implantation of Lactobacillus casei var rhamnosum into vagina. Lancet 1994; 344: 1229.

37.Baerheim A, Larsen E, Digranes A. Vaginal application of lactobacilli in the prophylaxis of recurrent lower urinary tract infection in women. Scand J Prim Health Care 1994; 12: 239-43.

38.Takano T. Milk derived peptides and hypertension reduction. Int Dairy J 1998; 8: 375-81.

39.Sawada H, Furushiro M, et al. Purification and characterization of an antihypertensive compound from Lactobacillus casei. Agric Biol Chem 1990; 54: 3211-9.

40.Bernhard K, Schrempf H, Goebel W. Bacteriocin and antibiotic resistance plasmids in Bacillus cereus and Bacillus subtilis. J Bacteriol 1978; 133: 897-903.