L’efficacia dei

probiotici e

dei prebiotici

Dott. Raffaele Minella

Le dimensioni del problema…

L’apparato digerente nella storia

Ippocrate (460-377 a.C.)

“Tutte le patologie iniziano

dall’intestino”

“Lascia che

la medicina sia il tuo cibo

e il cibo sia

la tua medicina”

• L’organismo e l’ambiente

L’organismo e l’ambiente

65% del Tessuto Immunitario risiede nell’apparato digerente

80% dei tessuti producenti Immunoglobuline si trovano nell’apparato

digerente

L’APPARATO DIGERENTE COSTITUISCE L’INTERFACCIA PRESENTE

TRA ORGANISMO ED AMBIENTE ESTERNO

Tutto inizia dalla nascita…

PARTO SPONTANEO Lactobacillus

Prevotella

Sneathia spp

TAGLIO CESAREO Staphylococcus aureus

Corynebacterium

Propionebacterium species

Dominguez-Bello MG et al., Proc Natl Acad Sci 2010

Il MICROBIOTA PERINATALE avvia una vera e propria

REGOLAZIONE EPIGENETICA con effetti diretti sull’attività del

sistema immunitario

E prosegue nelle epoche successive…

Neonati allattati al seno mostrano un

differente Microbiota

(Lactobacillus, Strptococcus,

Corynebacterium,

Propionibacerium) rispetto ai

neonati allattati artificialmente

(L. Delbrueki, L. reuteri,

L. Acidophlus)

Sampson HA et al., J Clin Gastroenterol 2004

E se si tentasse di agire sul Microbiota…

PROBIOTICI

“Live microrganisms which, when administered in adequate amounts, confer health benefit on the host” .

Health and nutritional properties of probiotics in food including powder

milkwith live lactic acid bacteria; 2001 www.fao.org.

Gli effetti sull’immunità innata

ADESIONE AI TOLL-LIKE RECEPTORS

Attraverso CpG DNA (TLR9), petptidoglicano, acido

lipoteicoico e LPS (TLR2, TLR1 e TLR4) con effetto sulla

maturazione cellulare e la produzione di citochine.

Salpietro C et al., Int J Immunopathol Pharmacol 2011

INFLUENZA SULL’ATTIVITA’ DELLE CELLULE

DENDRITICHE (DC)

Attraverso l’adesione all’epitelio intestinale e stimolo diretto

nelle Placche del Peyer: le DC mature stimolate inducono

l’attivazione delle cellule NK attraverso la produzione di

IL-12 e IL-15 e quindi la produzione di IFN-gamma.

Zeuthen LHet al., Immunology 2008

Mohamadzadeh M et al., Proc Natl Acad Sci 2005

DECREMENTO ATTIVITA’ LINFOCITI Th2

(Riduzione produzione IL-4, IL-5, IL-13)

Jang So et al., Allergy Asthma Immunol 2012

Gli effetti sull’immunità cellulare

INDUZIONE RISPOSTA LINFOCITI B: nella lamina

propria le cellule B sono indotte a differenziarsi in

plasmacellule ed a produrre IgA secretorie che

vengono rilasciate nel lume intestinale con importanti

effetti immunomodulatori Iliev ID et al., Scand J Immunol 2008

INCREMENTO DELL’ATTIVITA’ DEI LINFOCITI Treg (Incremento

produzione IL-10, TGF-beta) Feleszko W et al., Clin Exp Allergy 2007

Il meccanismo di azione

Azione probiotici sulla mucosa intestinale

AZIONE MICROBIOLOGICA

1) Modulazione della composizione del Microbiota

2) Adesione competitiva ai recettori con prevenzione di invasione di patogeni

3) Produzione di Batteriocina con prevenzione di crescita di patogeni

AZIONE EPITELIALE

1) Modulazione delle cellule della barriera epiteliale

2) Espressione di proteine delle Tight Junction

3) Produzione di SCFA (Acidi Grassi a catena breve) con miglioramento della

barriere epiteliale e azione antiinfiammatoria

AZIONE IMMUNOLOGICA

1)Modulazione dell’Immunità innata(Maturazione Cellule Dendritiche)

2)Modulazione del bilancio Th1/Th2

3)Incremento del numero e dell’attività delle cellule Treg

Uso e Abuso dei Probiotici

Si definisce PREBIOTICO ogni sostanza che, presente nel cibo, non viene assorbita

dall'organismo ma è utilizzata dalla flora intestinale.

I prebiotici furono identificati nel 1993 da Marcel Roberfoid.

Sono nella grande maggioranza carboidrati, in particolare oligosaccardi.

Gibson GR and Robertfroid MB, J Nutr 1995

Ed invece che cosa sono i “PREBIOTICI”?

Nel latte umano si ritrovano ad alte concentrazioni (Human Milk

Olighosaccarides, HMOS, 12-15 g/l), mentre il latte in formula ne

contiene solo delle tracce.

In alcuni latti in formula vengono quindi addizionati:

FOS: Fruttooligosaccaridi

GOS: Galattooligosaccaridi

AOS: Oligosaccaridi Acidici

I prebiotici e i TLR

De Kivit et al., Frontiers in Immunology 2014

r1: velocità di crescita dei BL

r2: velocità di crescita dei BPB,L

K1: capacità di trasporto dei BL

K2: capacità di trasporto dei BPB,L

Alfa1: parametro di competizione BPB,L

Alfa2: parametro di competizione BL

Probiotici e NEC

Arciero Julia C. et al. Using a mathematical model to

analyze the role of probiotics and inflammation in

necrotizing enterocolitis.PLoS ONE 2010

BL(0) = 10 * 10 cellule/g

BL(0) = 15,5 * 10 cellule/ g

BL(0) = 20 * 10 cellule/g

Per un parametro soglia, il trasporto di batteri oltre la barriera

epiteliale è determinato da 2 fattori:

1) Concentrazione delle 2 colonie di batteri nel lume

2) Permeabilità della barriera epiteliale

Se la velocità di trasporto dei batteri oltre il lume non supera il

coefficiente di competizione, la presenza di batteri probiotici

migliora lo steady state.

La stabilità della barriera diminuisce la risposta infiammatoria.

Il modello matematico chiarisce perché partire da una più elevata

concentrazione di batteri probiotici (bambini nati da parto

eutocico) costituisca un fattore sfavorente la comparsa di NEC.

AlFaleh K et al. Probiotics for prevention of necrotizing enterocolitis in preterm infants. Cochrane

Database Syst Rev. 2014

Probiotici e NEC

La supplementazione enterale di Probiotici previene lo sviluppo di NEC severa

nei neonati pretermine.

24 RCT che arruolavano neonati pretermine (E.G.< 37 settimane o di peso alla

nascita < 2500 g) dal 1966 ad ottobre 2013.

Sung V et al. Probiotics to prevent or treat excessive infant

crying: systematic review and meta-analysis. JAMA Pediatr. 2013

Probiotici e coliche gassose

12 trials esaminati

(1825 lattanti)

In 3 studi il Lactobacillus reuteri

riduceva la durata del pianto nei

pazienti allattati al seno (differenza mediana, −65

minuti/giorno; 95%CI, da −86 a −44).

“There is still insufficient evidence to support probiotic use to

manage colic, especially in formula-fed infants, or to prevent

infant crying. Results from larger rigorously designed studies

applicable to all crying infants will help draw more definitive

conclusions.”

Lactobacilli

nei primi mesi

di vita

COLICHE GASSOSE

INFANTILI

Alterazione profilo

degli acidi grassi

intestinali.

In 6 studi i Probiotici

riducevano la durata

del pianto

In 6 studi i Probiotici

NON riducevano la

durata del pianto

Il meccanismo ipotizzato

Lactobacillus reuteri Vs Simeticone

Savino F et al. Lactobacillus reuteri (American Type Culture Collection

Strain 55730) versus simethicone in the treatment of infantile colic: a

prospective randomized study. Pediatrics. 2007

Il Lactobacillus reuteri ha

migliorato i sintomi delle

coliche gassose entro 1

settimana di trattamento

paragonato al Simeticone.

Limiti dello studio!! 1) Popolazione esigua

2) Pazienti solo con allattamento materno

3) Disegno dello studio non in cieco

Probiotics, in particular L reuteri, and preparations

containing fennel oil appear effective for reducing

colic, although there are limitations to these

findings.

Harb T et al. Infant Colic-What works: A Systematic Review of Interventions

for Breast-fed Infants. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2016

Forse ci avviciniamo alla verità…

17 articles met the inclusion criteria for this

review

Our meta-analysis also supports that L reuteri is effective for the treatment of infant colic, for

exclusively breast-fed infants.

Further well-designed studies, with standardized definitions of colic are needed to strengthen

the evidence base for colic interventions. Presently, there is significant heterogeneity between

studies, and several limitations exist within the intervention studies examined herein.

Prebiotics increased stool frequency but had no impact on stool consistency, the

incidence of colic, spitting up / regurgitation, crying, restlessness or

vomiting.

Mugambi MN et al. Synbiotics, probiotics or prebiotics in infant formula for full term

infants: a systematic review. Nutr J. 2012

Ed i Prebiotici nelle coliche?

12 prebiotics studies (N = 1563) were included.

The studied prebiotics were FOS, GOS, acidic oligosaccharide or a mixture of

GOS and FOS.

Li S et al. Meta-analysis of randomized controlled trials on the efficacy of probiotics in

Helicobacter pylori eradication therapy in children. Eur J Pediatr. 2014

Probiotici e Helicobacter pylori

7 RCT esaminati (508 pazienti trattati

con triplice terapia)

1) Migliore potenziale di

eradicazione

2) Minori effetti collaterali nei

pazienti trattati con Probiotici

“Our results should be interpreted with caution for the heterogeneity across the

included studies (I2=71.9 %).

Further well- designed and large-scale trials on this topic are needed to confirm

these findings”

Issa I, Moucari R. Probiotics for antibiotic-associated

diarrhea: do we have a verdict? World J Gastroenterol. 2014

Probiotici e diarrea da antibiotici

1) Non è ben chiaro quale probiotico utilizzare

a questo scopo.

2) L’ eccessiva eterogeneità degli studi non

consente di trarre conclusioni definitive.

3) Appare utile raccomandare l ’ uso di

Probiotici ai pazienti che riferiscono storia

precedente di diarrea da antibiotici o nei

pazienti con fattori di rischio di sviluppo di

infezione da Clostridium difficile.

Korterink JJ et al. Probiotics for childhood functional gastrointestinal

disorders: a systematic review and meta-analysis. Acta Paediatr. 2014

Probiotici e Disturbi funzionali

I Dolori Addominali Ricorrenti (Pediatric Functional Abdominal Pain): dolori addominali parossistici, con

ricorrenza almeno mensile, per almeno tre mesi consecutivi, della durata usualmente inferiore alle tre ore

e tali da modificare le normali attività del bambino (Apley J and Naish Arch Dis Child 1958).

Sono presenti tra l’8 ed il 25% dei bambini in età scolare.

“Our meta-analysis showed that the use of LGG, L. reuteri DSM 17 938 and VSL#3 significantly

increases treatment success in children with abdominal pain-related Functional

gastrointestinal disorder, particularly among children with IBS. In addition, LGG and L. reuteri

DSM 17 938 significantly decrease the intensity of abdominal pain.”

Guarino A et al. European Society for Pediatric Gastroenterology, Hepatology, and

Nutrition/European Society for Pediatric Infectious Diseases evidence-based guidelines for the

management of acute gastroenteritis in children in Europe: update 2014. J Pediatr Gastroenterol

Nutr. 2014

Probiotici e Gastroenterite Acuta

1) Reidratazione orale con soluzione ipoosmolare

2) Prosecuzione allattamento materno

3) Somministrazione Diosmectite o Racecadotril per ottenere

diminuzione scariche diarroiche

4) Somministrazione Probiotici: Lactobacillus GG o

Saccharomyces boulardii

5) Somministrazione Ondansetron in casi selezionati per

ottenere remissione del vomito

Probiotici e Malattia Celiaca

de Sousa Moraes LF et al. Intestinal microbiota and probiotics in celiac disease. Clin

Microbiol Rev. 2014

Olivares M et al. Double-blind, randomised, placebo-controlled intervention trial to

evaluate the effects of Bifidobacterium longum CECT 7347 in children with newly

diagnosed coeliac disease. Br J Nutr. 2014

Probiotici specifici sono in grado di digerire il glutine o alterarne i peptidi.

Alcune specie batteriche (del genere Lactobacillus e Bifidobacterium) ,

inoltre, esercitano proprietà protettive nei confronti dell’epitelio nei

confronti della gliadina.

La somministrazione di B. longum CECT 7347 riduce la concentrazione di

Bacteroides fragilis (P= 0·020). B. longum CECT 7347 potrebbe aiutare a

migliorare lo stato dei pazienti celiaci anche a dieta priva di glutine.

Lo studio suggerisce che B. infantis potrebbe alleviare la sintomatologia nella Malattia

Celiaca non trattata. Questo probiotico non sembra migliorare la permeabilità

intestinale, ma attuare delle modificazioni nell’attività del sistema immunitario

mucosale.

Smecuol E et al. Exploratory, randomized, double-blind, placebo-controlled study on the

effects of Bifidobacterium infantis natren life start strain super strain in active celiac

disease. J Clin Gastroenterol. 2013

Experimental calcium-fortified gluten-free bread (GFB) of improved calcium

bioavailability could increase calcium content in the diets of coeliac disease patients,

allowing them to obtain the amount of calcium they need for therapeutic use.

Prebiotics, including inulin-type fructans (IFs) have a beneficial effect on calcium

bioavailability.

Krupa-Kozak U et al.

Inulin and fructooligosaccharide affect in vitro calcium uptake and absorption from calcium-enriched

gluten-free bread. Food Funct. 2016

I prebiotici possono migliorare gli alimenti privi di

glutine

The results obtained suggest that the applied IFs affected differentially

calcium uptake and absorption from the experimental calcium-enriched

GFB, therefore a further study is needed to assess whether these

observations made in vitro contribute to IF effects on calcium absorption

from experimental GFB in vivo.

Alisi A et al.

Randomised clinical trial: The beneficial effects of VSL#3

in obese children with non-alcoholic steatohepatitis.

Aliment Pharmacol Ther. 2014

Probiotici e NAFLD

La dieta ricca di grassi e zuccheri induce infiammazione con attivazione dell’immunità

innata e quindi anche di NAFLD.

Il ripristino della normale flora intestinale riduce

la permeabilità intestinale, incrementa la

produzione di acidi grassi a corta catena (SCFAs)

e di ormoni intestinali anoressizzanti (GLP-1,

GLP-2), incrementa la sensiblità all’insulina.

Un ciclo breve di VSL#3 migliora significativamente la steatosi

epatica e il BMI nei bambini affetti da NAFLD. L’effetto a lungo

termine di questa terapia deve ancora essere valutato.

NCT02568605

Lambert JE et al.

Negli adulti un RCT è iniziato…

In a double blind, placebo controlled, parallel group study, adults (BMI ≥25) with confirmed NAFLD

will be randomized to either a 16 g/d prebiotic supplemented group or isocaloric placebo group for 24

weeks (n = 30/group).

Parnell JA, alter BactReimer RA. Prebiotic fibres dose-dependently increase satiety

hormones and eroidetes and Firmicutes in lean and obese JCR:LA-cp rats.

Br J Nutr. 2012

Diets enriched with prebiotic fibre at a dose of 10 % have been shown to reduce weight gain and

fat mass development in rats. Our findings suggest that prebiotics chiefly affect energy balance by

reducing energy intake. Both satiety hormone levels and numerous gut bacterial groups not

previously described in supplemented obese models are modulated by prebiotics in a dose-

dependent manner.

Prebiotici e NAFLD

Vleggaar FP et al.

Probiotics in primary sclerosing cholangitis: a randomized placebo-controlled crossover pilot

study. Eur J Gastroenterol Hepatol. 2008

Probiotici e Colangite Sclerosante

Dal punto di vista clinico non miglioramenti per: prurito,

astenia, frequenza delle evacuazioni

Non sono state riscontrate differenze tra i pazienti

trattati con Probiotici o Placebo per:

- Bilirubina (-13 vs. -15%; P=0.89)

- Fosfatasi Alcalina (-9 vs. -9%; P=0.99)

- Gamma-GT (-11 vs. -5%; P=0.60)

- AST (-16 vs. -15%; P=0.99)

- ALT (-27 vs. -26%; P=0.97)

- Tempo di Protrombina

- Albumina

- Sali biliari

Ghouri YA et al.

Systematic review of randomized controlled trials of probiotics, prebiotics,

and synbiotics in inflammatory bowel disease. Clin Exp Gastroenterol. 2014

Rolfe VE et al.

Probiotics for maintenance of remission in Crohn's

disease. Cochrane Database Syst Rev. 2006

Probiotici e IBD

Non ci sono evidenze che dimostrano che i Probiotici sono superiore al

Placebo o agli Aminosalicilati nel mantenimento della remissione nella

Malattia di Crohn ottenuta con terapia medica o chirurgica.

- Tutti gli studi dedicati all’uso di Probiotici nella Malattia di Crohn

mostrano delle significative limitazioni.

- Nella Rettocolite Ulcerosa molte specie sembrano mostrare un buon trend

nell’induzione della remissione e nel suo mantenimento.

- Nella pouchite le evidenze sembrano supportare l’impiego di VSL#3 nel

mantenimento della remissione.

I Probiotici nell’allergia

HYGIENE HYPOTHESIS L’esposizione ad infezioni può risultare protettivo per la

comparsa di allergie

Risposta Th1 Risposta Th2

Strachan DP, Thorax 2000

MICROBIAL HYPOTHESIS Il tipo di flora microbica che colonizza l’intestino in epoca

perinatale influenza la maturazione del Sistema

Immunitario modificando il rischio di allergie

Blaser MJ, Nat Rev Microbiol 2009

Applicazioni nelle allergopatie

ASMA ALLERGICO Studi su modelli murini mostrano incremento di

linfociti T CD4+ CD25+ e Treg FOXP3+

Studi in vivo mostrano incremento dei fenomeni di Wheezing

e mancato miglioramento della sensibilizzazione

ad allergeni inalanti Kopp MV et al., Pediatrics 2008

RINITE ALLERGICA Riduzione infiltrazione eosinofila nella mucosa nasale.

Purtroppo non esistono metanalisi per l’eccessiva eterogeneità

degli studi.

Ouwehand AC et al. World J Gastroenterol 2009

DERMATITE ATOPICA Non esiste sufficiente evidenza statistica per l’uso dei

probiotici nella dermatite atopica del lattante.

Osborn DA et al., Cochrane Database Syst Rev 2007

Nei differenti studi sono stati utilizzati

differenti ceppi microbici.

Ogni ceppo potrebbe condurre differenti

effetti giustificando l’inconsistenza dei

risultati ottenuti.

La posizione EAACI

PAZIENTI AD ALTO RISCHIO (Pazienti con almeno un parente con storia di malattia

allergica)

Ci sono scarse evidenze che supportano

l’efficacia dei probiotici nel trattamento

delle allergie alimentari.

Quattro RCT non hanno mostrato benefici

nei confronti della sensibilizzazione nei

confronti di allergeni alimentari. Morisset M et al., Eur J Clin Nutr 2011

Kukkonen AK et al., Clin Exp Allergy 2011

Kuitunen M et al. J Allergy Clin Immunol 2009

Marschan E et al, Clin Exp Allergy 2008

PAZIENTI NON SELEZIONATI (Pazienti con famiglie con o senza malattie allergiche)

Una systematic review ha trovato insufficienti

evidenze di beneficio nelle formule contenenti

probiotici.

Due systematic reviews ed un RCT non hanno

trovato benefici nell’uso di probiotici in queste

popolazioni. Osborn DA et al., Cochrane Database Syst Rev 2007

Tang LJ et al., Zhonghua Er Ke Za Zhi 2012

Prescott SL, H et al. Allergy 2008

L’uso dei prebiotici è stato studiato a lungo su modelli

murini per la vaccinazione anti-influenzale, l’asma

allergico e l’allergia alle proteine del latte vaccino.

E’ stato dimostrato che una supplementazione con scGOS, lcFOS e pAOS induce

una risposta Th1 più pronunciata ed una maggiore produzione di IgA secretorie

a livello della mucosa intestinale.

Bouladoux N et al., Mucosal Immunol 2012

L’impiego di prebiotici nella fase pre e durante sensibilizzazione alla caseina ha

prodotto una forte riduzione della risposta allergica, a conferma di un

importante effetto immunomodulatore sulle mucose.

Campeau JL et al., Infect Immun 2012

I prebiotici nei modelli murini

Numerosi Clinical trials dimostrano che latti in formula addizionati con

miscele di scGOS e IcFOS conducono alla diffusione di un microbiota

simile a quello di lattanti allattati al seno con elevata presenza di

Bifidobacteria e Lactobacilli.

Akdis CA et al., J Allergy Clin Immunol 2011

Ryan CA, Annu Rev Phytopathol 1990

Cordain L, Rev Nutr Diet 1999

Al contrario latti addizionati con pAOS con o senza scGOS+IcFOS non

hanno mostrato miglioramento dal punto di vista del pianto, del vomito o

dei rigurgiti paragonati ai lattanti trattati con placebo.

O’Hara JR et al., Infect Immun 2012

I prebiotici nell’uomo

Conclusioni

1) I Probiotici possono avere sull’apparato digerente un’azione

microbiologica, epiteliale ed immunologica.

2) La supplementazione enterale di Probiotici previene lo

sviluppo di NEC severa nei neonati pretermine.

3) Appare utile raccomandare l’uso di Probiotici ai pazienti che

riferiscono storia precedente di diarrea da antibiotici o nei

pazienti con fattori di rischio di sviluppo di infezione da

Clostridium difficile.

4) Le Linee Guida ESPGHAN per il trattamento della

gastroenterite acuta raccomandano l’uso di Lactobacillus GG

o Saccharomyces boulardii.

5) Nella Rettocolite Ulcerosa molte specie sembrano mostrare

un buon trend nell’induzione della remissione e nel suo

mantenimento.

6) Nella pouchite le evidenze sembrano supportare l’impiego di

VSL#3 nel mantenimento della remissione.

7) Un ciclo breve di VSL#3 migliora significativamente la

steatosi epatica e il BMI nei bambini affetti da NAFLD.

Conclusioni

1) Non ci sono sufficienti evidenze per l’uso dei Probiotici e dei Prebiotici nel

management delle coliche gassose del lattante.

2) Sembra incerto il miglioramento del potenziale di eradicazione nella terapia per

Helicobacter pylori.

3) Nella colangite sclerosante l’uso di probiotici non sembra dare miglioramenti

clinici e degli indici ematochimici.

4) Tutti gli studi dedicati all’uso di Probiotici nella Malattia di Crohn mostrano delle

significative limitazioni.

5) Secondo l ’EAACI scarse evidenze supportano l ’ efficacia dei probiotici nel

trattamento delle allergie alimentari.

Grazie per

l’attenzione