Bacterias y productos derivados para fortalecer las defensas y reducir el riesgo de enfermedad.

Esta invención aporta una nueva cepa del género Bifidobacterium y los componentes de sus sobrenadantes de cultivo en forma de diversos preparados (alimentos funcionales y nuevos, probióticos, simbióticos, suplementos, nutracéuticos, y fármacos) destinados a mejorar las defensas y reducir el riesgo de enfermedad. Sus mecanismos de acción incluyen: (i) la regulación de la glicosilación intestinal favoreciendo la propia de individuos sanos, (ii) la modulación de las interacciones entre las células epiteliales y la microbiota intestinal, favoreciendo la adhesión de bifidobacterias beneficiosas y (iii) regulando la respuestas inmunológicas. Los productos incluidos son estables en condiciones gastrointestinales y tecnológicas, garantizando su explotación

Bacterias y productos derivados para fortalecer las defensas y reducir el riesgo de enfermedad.

Sector de la técnica

La presente invención pertenece al sector de la Industria Alimentaria y Farmacéutica. Más concretamente, esta invención se enmarca dentro del campo de los probióticos y productos derivados en forma de alimentos funcionales y nuevos alimentos, probióticos, simbióticos, nutracéuticos o suplementos alimentarios y formulaciones farmacéuticas con aplicaciones clínicas.

Estado de la técnica

La mucosa del tracto gastrointestinal constituye una de las principales zonas de contacto con agentes ambientales potencialmente nocivos (bacterias, virus, toxinas y alérgenos). Como consecuencia el tracto gastrointestinal ha desarrollado complejos mecanismos de defensa, desempeñando una importante función protectora adicional a la digestiva. La microbiota comienza a adquirirse después del nacimiento, y su composición tiene una gran repercusión en el desarrollo de las funciones fisiológicas del individuo así como en la predisposición a padecer infecciones y patologías de base inmunológica. El género Bifidobacterium es uno de los predominantes en el colon (10⁹-10¹¹ ufc/g de heces) y representa normalmente entre el 3 y el 7% de la microbiota intestinal en adultos y hasta el 91% en lactantes (Harmsen et al., 2000). La menor susceptibilidad de los niños amamantados con leche materna a sufrir enfermedades se considera asociada a su relación con el predominio de bifidobacterias intestinales. Estas bacterias contribuyen al estado de salud del individuo a través de diversos mecanismos como la exclusión de patógenos y la regulación de las respuestas inmunológicas y funciones metabólicas del mismo (Boirivant y Strober 2007. The mechanism of action of probiotics. Curr Opin Gastroenterol. 23:679-692; Sanz et al. 2007 Probiotics as drugs against human gastrointestinal infections. Recent Patents Anti-Infect Drug Disc. 2; 2:148-56; Toba Takahiro et al. 2007. Bifidobacterium or lactic acid bacterium having effect of preventing infection via ss-defensin and food/pharmaceutical composition containing the same. WO2007023912; Petay et al., 2006. Immunomodulatory product obtained from a Bifidobacterium culture and compositions containing the same. EP1615657, etc.). Como consecuencia, cepas del género Bifidobacterium constituyen uno de los principales probióticos comercializados para consumo humano con distintas finalidades.

El mucus que cubre la mucosa intestinal, las células epiteliales, el flujo sanguíneo que la irriga, y las secreciones (fosfolípidos, bilis, péptidos antimicrobianos, etc.) constituyen conjuntamente una barrera protectora innata de naturaleza físico-química (Bourlioux et al. 2002. The intestine and its microflora are partners for the protection of the host. Am J Clin Nutr 2003; 78, 675-683). El mucus intestinal, integrado por mucinas, representa uno de los primeros mecanismos de defensa previo a la activación de las células inmunocompetentes. Las mucinas son glicoproteínas de alto peso molecular secretadas por las células epiteliales (Singh y Hollingsworth 2006. Cell surface-associated mucins in signal transduction Trends in Cell Biol. 16, 467-476). La mucinas pueden estar compuestas por los siguientes hidratos de carbono: N-acetilgiucosamina, galactosa, N-acetilgalactosamina, fucosa, ácido N-acetilneuramínico, ácido siálico, manosa, glucosa y xilosa (Freitas et al. 2005. Indigenous microbes and their soluble factors differentially modulate intestinal glycosylation steps in vivo. Histochem. Cell. Biol. 124: 423-433). Las mucinas están implicadas en el reconocimiento celular, la adhesión e invasión de patógenos, la transducción de señales, y la proliferación y diferenciación de células tumorales (Sudha et al. 2001. Adherence of Shigella dysenteriae 1 to human colonic mucin Curr. Microbiol. 42: 381-387; Leteurtre et al. 2004. Differential mucin expression in colon carcinoma HT-29 clones with variable resistance to 5-fluorouracil and methotrexate Biol.of the cell 96: 145-151; Singh y Hollingsworth 2006. Cell surface-associated mucins in signal transduction Trends in Cell Biol. 16: 467-476). La expresión y composición de las mucinas está regulada genéticamente en cada individuo; además, se ha descrito que la microbiota intestinal puede contribuir a su regulación modificando la expresión génica de las enzimas del hospedador implicadas en su síntesis (por ejemplo glicosiltransferasas y glicosidasas) o bien mediante su utilización como nutrientes (Hooper y Gordon. 2001. Commensal host-bacterial relationships in the gut. Science; 292: 1115-1118.). Utilizando animales libres de gérmenes y convencionales se ha demostrado que el proceso de colonización por bacterias comensales favorecía la síntesis de glicoconjugados fucosilados [fucosa a(1,2)-galactosa ß] en el intestino delgado (Hooper y Gordon. 2001. Commensal hostbacterial relationships in the gut. Science; 292: 1115-1118). Posteriormente, se demostró que Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482 secretaba un compuesto soluble que modificaba el proceso de galactosilación en cultivos celulares y modelos animales; no obstante su posibles efectos beneficiosos sobre la salud no han sido investigados (Freitas et al., 2001; Freitas et al., 2005. Indigenous microbes and their soluble factors differentially modulate intestinal glycosylation steps in vivo. Histochem. Cell. Biol. 124: 423-433). Los cambios en la glicosilación pueden favorecer la adhesión y retención de bacterias y antígenos que de otro modo pasarían por el lumen intestinal sin interaccionar con el epitelio. Un determinado patrón de glicosilación puede favorecer la adhesión y colonización de bacterias comensales con efectos beneficiosos sobre la salud, mientras que otro puede aumentar la adhesión a patógenos y susceptibilidad a infecciones microbianas, o favorecer las enfermedades inflamatorias (alergias, enfermedades inflamatorias intestinales, autoinmunidad, cáncer, etc.). Por ejemplo los receptores que permiten la adhesión de Escherichia coli contienen galactosa y ácido siálico, y los que permiten la adhesión de Helicobacter pylori contienen fucosa por lo que patrones de glicosilación ricos en estos residuos serían buenos receptores para estos patógenos favoreciendo su colonización. Por otro lado, el aumento en el contenido de ácido siálico en los extremos terminales y la reducción de la sulfatación se han asociado a enfermedades inflamatorias intestinales y cáncer (Campbell et al., 2001. Altered glycosylation in inflammatory bowel disease: a possible role in cancer development. Glycoconj J. 18, 851-8). En algunos estudios los cambios en la glicosilación intestinal se han detectado mediante el uso de lectinas, que son proteínas que unen específicamente determinados residuos de hidratos de carbono, actuando como marcadores de la composición de los glicoconjugados. En el yeyuno de individuos con sensibilidad al gluten se ha detectado unión de la lectina UEA (L-fucosa) pero no en sanos, indicando que los correspondientes residuos de hidratos de carbono eran característicos de la mucosa de los pacientes estudiados (Vecchi et al., 1989. Evidence of altered structural and secretory glycoconjugates in the jejunal mucosa of patients with gluten sensitive enteropathy and subtotal villous atrophy. Gut. 30, 804-10). Estudios más recientes han demostrado que la mucosa de pacientes celfacos presenta una estructura particular que hace que se tiñan fuertemente con la lectina UEA (a 1,2-fucosa) y no con la PNA (Gal ß [1 rightarrow 3] GaINAc) característica de sanos (Forsberg et al. 2004. Presence of bacteria and innate immunity of intestinal epithelium in childhood celiac disease. Am. J. Gastroenterol. 99:894-904).

Se han atribuido numerosos efectos beneficiosos a cepas del género Bifidobacterium; no obstante, la función de distintas especies de este género en la glicosilación de la mucosa intestinal como mecanismo para modificar el proceso de colonización de la flora beneficiosa y su influencia en el riesgo de enfermedad no se ha descrito, tal como se propone en la presente invención. Tampoco se han caracterizado los compuestos bioactivos de origen bacteriano implicados en este proceso, producidos por cepas del género Bifidobacterium, que puedan constituir la base de aplicaciones para mejorar el estado de salud. Los estudios realizados hasta ahora sólo se han centrado en la caracterización de enzimas implicadas en la degradación mucus como fuente de carbono para el crecimiento de estas bacterias en el colon (Ruas-Madiedo et al. 2008. Mucin degradation...

1. Microorganismo útil para la producción de formulaciones que mejoran las defensas del individuo y reducen el riesgo de padecer enfermedades, y preferentemente las infecciones microbianas y las enfermedades de base inmunológica, caracterizado por su capacidad para modular la composición del mucus y sus interacciones con la microbiota intestinal, y por ser un microorganismo no modificado genéticamente, aislado y seleccionado de la flora intestinal natural de individuos sanos.

2. Microorganismo según la reivindicación 1, caracterizado porque es una bacteria del género Bifidobacterium.

3. Microorganismo según las reivindicaciones de la 1 a la 2, caracterizado por ser una cepa bacteriana que pertenece a la especie Bifidobacterium bifidum.

4. Microorganismo según las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado por ser una cepa bacteriana que pertenece a la especie Bifidobacterium bifidum (IATA-ES2) (CECT 7365).

5. Microorganismo según las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizado porque libera al medio de cultivo parte de los compuestos con capacidad para modular la composición del mucus y sus interacciones con la microbiota intestinal.

6. Microorganismo según las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado porque los compuestos con actividad biológica que produce y libera al medio de cultivo son de naturaleza proteica, y de masa molecular mayor de 30 kDa.

7. Microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizados por su capacidad de modular el patrón de glicosilación del mucus intestinal, a través del aumento de la síntesis de residuos galactosil ß(1 rightarrow 3) N-acetil galactosamina, siendo este hasta 7 veces superior al control.

8. Microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizados por ser capaz de favorecer la adhesión de especies bacterianas beneficiosas.

9. Microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según la reivindicación 8 caracterizados porque las especies beneficiosas cuya adhesión favorece pueden ser B. longum by longum, B. longum by infantis, B breve, y B. bifidum.

10. Microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizados por reducir la adhesión de especies perjudiciales y de otras comensales que aún no siendo patógenas pueden reducir la adhesión de las especies bacterianas beneficiosas.

11. Microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según la reivindicación 10 caracterizados porque las especies perjudiciales cuya adhesión se reduce pueden ser del género Bacteroides.

12. Microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizados por poseer propiedades inmunoreguladoras y anti-inflamatorias, capaces de estimular la síntesis de citoquinas y reducir levemente los marcadores celulares de activación, contribuyendo a estimular las defensas y evitando los procesos de inflamación crónica derivados de una activación excesiva del sistema inmunológico.

13. Microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según la reivindicación 12, caracterizados por estimular la síntesis de altas concentraciones de las citoquinas anti-inflamatoria IL-10, y moderadas concentraciones de las citoquinas y quemoquinas pro-inflamatorias IL8, TNF-alpha e IFN-? y reducción de los marcadores celulares de activación CD4, CD8 y CD86.

14. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, de manera aislada o en combinación entre sí o con otros microorganismos y/o ingredientes en la producción de formulaciones con fines preventivos o terapéuticos.

15. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según la reivindicación 14, caracterizado porque los microorganismos con los que se pueden combinar son probióticos o cultivos iniciadores.

16. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según reivindicación 14 caracterizados porque la formulación elaborada es un alimento.

17. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según reivindicación 14 caracterizados porque la formulación elaborada es un nutraceutico.

18. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según reivindicación 14 caracterizados porque la formulación elaborada es un suplemento.

19. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según reivindicación 14 caracterizados porque la formulación elaborada es un preparado farmacéutico.

20. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según reivindicación 14 caracterizados porque la formulación elaborada es un probiótico y/o simbiótico.

21. Uso del microorganismo y compuestos producidos por el microorganismo según reivindicación 14 caracterizado porque la formulación elaborada es un nuevo alimento.