Probióticos Por que devemos consumi-los diariamente? 3/25/2017 Graduação em Biotecnologia Disciplina de Biotecnologia Microbiana II Probióticos Por que devemos consumi-los diariamente? Prof. Fabricio Rochedo Conceição fabricio.rochedo@ufpel.edu.br 13 de março de 2012 1

Probióticos “Probiótico” significa “a favor da vida” 3/25/2017 Probióticos “Probiótico” significa “a favor da vida” *FAO/WHO: Probióticos são “Microrganismos vivos que ao serem administrados em quantidade adequada conferem benefícios à saúde do hospedeiro” *Roy Fuller (1989): “Um suplemento alimentar com microrganismos vivos que afetam beneficamente o hospedeiro animal por incrementar o balanço da microbiota intestinal” *Alimentos funcionais, dose dependente (aproximadamente 108 células viáveis/dia)

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1900 – irmãos Blandavs - Rússia 3/25/2017 Histórico Consórcio de microrganismos (lactobacilos e leveduras) embebidos em um biofilme que vivem em perfeita simbiose Século XVIII - presente de Alá para os membros das tribos muçulmanas das Montanhas do Norte do Cáucaso 1900 – irmãos Blandavs - Rússia Grãos de Kefir Sugeriu que a longevidade de camponeses búlgaros resultava do consumo de leites fermentados O consumo de bactérias vivas, tais como Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus, na forma de iogurte, era benéfico para a saúde do trato gastrointestinal, bem como para a saúde geral e longevidade. Metchnikoff, E. 1907. The Prolongation of Life, London: William Heinemann

Microbiota do Corpo Humano 3/25/2017 Microbiota do Corpo Humano Fornece evidências que fundamentam a utilização de probióticos Aproximadamente 100 trilhões de bactérias residem no corpo humano Mais de 400 espécies bacterianas, porém somente 30 a 40 destas espécies chegam a atingir níveis dominantes Aproximadamente 1012 bactérias/g de fezes ; estima-se que representam 1 kg Agregado ao genoma humano temos esse genoma bacteriano suplementar chamado “microbioma”, que contém cem vezes mais genes do que o nosso

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Propriedades de um probiótico Segurança para o consumo humano Status GRAS (Generally Recognized as Safe) Histórico de não patogenicidade Não produzir toxinas, não apresentar atividade hemolítica, não infectar imunocomprometidos Ausência de genes de resistência à antibióticos Ser de origem humana (preferencialmente) Resistência às condições do TGI Baixo pH do suco gástrico, enzimas digestivas, secreções pancreáticas, intestinais e bile

Capacidade de adesão à mucosa intestinal: colonizar ou persistir no intestino Ser metabolicamente ativo no intestino Capacidade de modular a microbiota endógena Capacidade de modular o sistema imune Capacidade de modular a atividade metabólica local

Ter sua eficácia comprovada através de ensaios em humanos e animais Resistência ao processamento e estabilidade Capacidade de ser manipulado e incorporado a produtos alimentícios sem perder a viabilidade e a funcionalidade Capacidade de promover propriedades sensoriais adequadas ao produto Capacidade de manter-se viável por longo tempo durante a estocagem e transporte Ter sua eficácia comprovada através de ensaios em humanos e animais

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Lactobacillus acidophilus Gênero Lactobacillus Fazem parte da microbiota humana normal (vagina e intestino) Resistem à acidez gástrica e aos sais biliares Capacidade de aderência - variável em função da cepa Convertem lactose e outros açúcares a ácido lático (fermentação) Gram +, anaeróbio facultativo ou microaerófilo (jarra de anaerobiose) Crescem bem entre 35 e 40ºC em meio MRS São extremamente lábeis - refrigeração Espécies mais utilizadas: L. acidophilus, L. rhamnosus e L. casei

Gênero Bifidobacterium Bifidobacterium bifidum Gênero Bifidobacterium Fazem parte da microbiota humana normal (vagina e intestino grosso) Possuem uma boa resistência à acidez gástrica e aos sais biliares * Cerca de 30% alcançam o intestino delgado vivas, atingindo assim altas concentrações no cólon. As de origem humana são capazes de utilizar a galactose, lactose, frutose e glicose como fontes de carbono Gram +, anaeróbias Crescimento ótimo entre 37 e 41ºC e o pH entre 6 e 7 Extremamente lábeis - refrigeração Espécies mais utilizadas: B. infantis, B. longum, B. breve e B. bifidum

Gênero Bacillus Encontrados no solo Bacillus cereus Gênero Bacillus Encontrados no solo Não fazem parte da microbiota humana normal ???? Gram +, imóveis e aeróbios A temperatura de crescimento ótimo é 37ºC Crescem bem em vários meios (simples, LB, BHI, LB, NYSM...) Formam esporos (formas de resistência) Os esporos resistem ao processso de peletização Espécies mais utilizadas: B. cereus, B. subtilis e B. coagulans

Gênero Saccharomyces Leveduras de origem não humana (frutas) Saccharomyces boulardii Gênero Saccharomyces Leveduras de origem não humana (frutas) Não fazem parte da microbiota humana normal Aeróbias Temperatura de crescimento ótimo é 30ºC Crescem bem em YPD, YM, entre outros Resistem à processos de dessecação (liofilização e spray dryer) Não são afetadas pelo uso de antibacterianos Espécies mais utilizadas: S. cerevisiae e S. boulardii

*** Nem todas as cepas têm propriedades probióticas 3/25/2017 *** Nem todas as cepas têm propriedades probióticas *** Diferentes cepas = diferentes efeitos

Mecanismos de ação 1- “Exclusão competitiva - Competição por sítios de adesão - Competição por nutrientes - Produção de compostos antimicrobianos 2- Alteram metabolismo microbiano - Aumento ou diminuição da atividade enzimática 3- Incremento e modulação da imunidade do hospedeiro

3/25/2017 Aplicações Em medicina humana na prevenção e tratamento de doenças (bioterapêuticos), na regulação da microbiota intestinal, em distúrbios do metabolismo gastrintestinal, como imunomoduladores e na inibição da carcinogênese Em medicina veterinária, além dessas aplicações, podem também ser usados como promotores de crescimento, constituindo-se em uma alternativa aos antibióticos, cujo uso indiscriminado pode selecionar cepas resistentes

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Probióticos na Aquacultura

Como selecionar microrganismos probióticos? 3/25/2017 Como selecionar microrganismos probióticos? Guia para avaliação de probióticos (FAO/WHO, 2002) Testes in vitro e in vivo origem (humana , animal ou ambiental) estabilidade frente ao ácido e à bile capacidade de colonizar o trato gastrintestinal capacidade de produzir compostos antimicrobianos capacidade de modular o sistema imune segurança para o consumo humano ou animal

Produção de probióticos 3/25/2017 Produção de probióticos Conservação da cepa Cultivo Scale up

Downstream processing 3/25/2017 Downstream processing Centrifugação Liofilização Liofilização Spray Dryer Refrigeração Materiais mais usados: goma arábica, amido, celuloses, maltodextrina, proteínas e lipídeos... Microencapsulamento

Probióticos recombinantes 3/25/2017 Perspectivas futuras Probióticos recombinantes

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3/25/2017 Mimetismo de receptor

Prebióticos são ingredientes alimentares não digeríveis (oligossacarídeos) que estimulam seletivamente o crescimento e/ou atividade de microrganismos benéficos da microbiota do cólon. Quando probióticos e prebióticos são administrados conjuntamente, eles constituem um Simbiótico 3/25/2017

3/25/2017 OBRIGADO!