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EFECTOS BENEFICIOSOS DE LOS PREBIÓTICOS EN LA SALUD HUMANA: EVIDENCIA CIENTÍFICA 
Alfonso CLEMENTE1 y Teresa REQUENA2 
 
1Departmento de Fisiología y Bioquímica de la Nutrición Animal, Estación Experimental del Zaidín EEZ (CSIC), 
Profesor Albareda 1, 18008 Granada, España. e‐mail: alfonso.clemente@eez.csic.es 
2Departmento de Biotecnología  y Microbiología  de Alimentos,  Instituto de  Investigación  en Ciencias  de  la 
Alimentación, CIAL (CSIC‐UAM), Nicolás Cabrera 9, 28049 Madrid, España. e‐mail: t.requena@csic.es 
 
RESUMEN 
La disponibilidad de nutrientes es el principal regulador de la composición microbiana y su metabolismo. Los 
nutrientes  que  alcanzan  en  mayor  proporción  el  intestino  grueso  son  carbohidratos  no  digeribles  que 
resultan accesibles para  la microbiota  intestinal. El  término prebiótico se ha definido recientemente como 
“sustrato que es utilizado selectivamente por los microorganismos del hospedador confiriendo un beneficio 
para la salud”. La mayoría de prebióticos caracterizados (fructanos, galacto‐ y gluco oligosacáridos y almidón 
resistente,  así  como  los  oligosacáridos  de  la  leche materna)  son  polisacáridos  no  digeribles  que  alcanzan 
intactos el  intestino grueso donde estimulan selectivamente el crecimiento y  la actividad de determinadas 
bacterias  beneficiosas.  Un  mecanismo  clave  por  el  cual  los  prebióticos  ejercen  beneficios  para  la  salud 
humana es la producción de los ácidos acético, propiónico y butírico, consecuencia del proceso fermentativo 
de la microbiota intestinal. Estos compuestos presentan actividad antimicrobiana, reducen el pH intestinal y 
excluyen a bacterias potencialmente patógenas, ejerciendo un papel modulador en numerosas actividades 
metabólicas e inmunológicas del organismo. Dentro de las aplicaciones de prebióticos en la salud humana, 
cabe destacar: modulación de la microbiota intestinal, mejora de la función intestinal, regulación del apetito 
y  el  metabolismo  energético.  Las  alegaciones  de  salud  de  prebióticos  aprobadas  por  la  EFSA  incluyen: 
reducción del tiempo de tránsito  intestinal, aumento de  la frecuencia de deposiciones y disminución de  la 
respuesta glicémica postpandrial. 
 
1. El concepto prebiótico  
La  disponibilidad  de  nutrientes  ejerce  un  papel  regulador  fundamental  sobre  la  composición  y 
metabolismo  bacteriano  del  tracto  gastrointestinal.  Como  consecuencia,  existe  un  interés  creciente  por 
parte  de  la  comunidad  científica  en  la  identificación  de  ingredientes  funcionales  resistentes  al  proceso 
digestivo con capacidad de modular la microbiota intestinal. El término prebiótico aparece por primera vez 
en  un  trabajo  científico  publicado  en  1995  por  Gibson  y  Roberfroid1,  siendo  definido  como  “ingrediente 
alimentario no digerible que beneficia al hospedador mediante la estimulación selectiva del crecimiento y/o 
la actividad de uno o un  limitado número de bacterias en el  colon y así mejora  la  salud del hospedador”. 
Posteriormente,  Roberfroid  y  col.2  definieron  el  efecto  prebiótico  como  “estimulación  selectiva  del 
crecimiento  y/o  actividad/es  de  uno  o  un  número  limitado  de  géneros/especies  microbianas  en  la 
microbiota intestinal, produciendo así beneficios en la salud del huésped”. Los avances científicos y clínicos 
producidos  en  los  últimos  años  han  originado  la  aparición  de  propuestas  actualizadas  del  concepto 
prebiótico,  si  bien  no  se  ha  obtenido  el  nivel  de  consenso  alcanzado  por  el  concepto  probiótico  entre  la 
comunidad  científica  y  las  sociedades  científicas  especializadas.  En  general,  las  diferentes  propuestas  del 
concepto  prebiótico  han  coincidido  en  el  requisito  de  que  los  prebióticos  deben  ser  "específicos"  o 
"selectivos" para los grupos taxonómicos promotores de la salud o sus actividades metabólicas beneficiosas. 
Sin embargo, este carácter de selectividad ha sido recientemente cuestionado por Bindels y col.3, poniendo 
un mayor énfasis en las características ecológicas y funcionales de la microbiota intestinal. En la definición de 
prebióticos  se  distingue  de  manera  implícita  entre  microorganismos  beneficiosos  y  perjudiciales;  no 
obstante,  esta  separación  es  simplista,  no  quedando  dilucidado  el  concepto  de  microbiota  intestinal 
saludable. Tradicionalmente,  las bacterias consideradas promotoras de salud quedan  restringidas, en gran 
medida, a los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus y, más recientemente, se ha extendido a los géneros 
Eubacterium y Roseburia2, dada su capacidad de producir cantidades elevadas de butirato que podría ejercer 
un papel protector frente al desarrollo de enfermedades inflamatorias intestinales y cáncer colorectal. Por el 
contrario,  grupos  bacterianos  tales  como Bacteroides  y Clostridium  han  sido  etiquetados  frecuentemente 
como perjudiciales por el papel preponderante que juegan en la fermentación proteolítica colónica. Algunos 
de  los  metabolitos  provenientes  de  esta  fermentación  proteolítica  ejercen  efectos  tóxicos,  estando 
implicados  en  la  etiología  de  ciertos  desórdenes  intestinales.  Sin  embargo,  estas  consideraciones  que 
diferencian  a  los miembros  de  la microbiota  como beneficiosos  y  perjudiciales,  no  están  suficientemente 
respaldadas por la evidencia científica, ni tampoco existe la convicción de poder realizar tal clasificación. De 
hecho, se ha demostrado que cepas pertenecientes a géneros bacterianos previamente identificados como 
potencialmente  perjudiciales,  tales  como  los  clostridios,  pueden  ejercer  efectos  beneficiosos  en  el 
tratamiento  de  alergia  y  procesos  inflamatorios.  Por  otro  lado,  especies  no  reconocidas  hasta  hace  poco 
tiempo  como  beneficiosas  en  salud  gastrointestinal,  tales  como  Akkermansia  muciniphila4  y 
Faecalibacterium praustnizii5, parecen jugar un papel relevante en la regulación de procesos inflamatorios. 
Además de estas bacterias beneficiosas, son requeridas otras muchas con objeto de alcanzar la homeostasis 
intestinal.  En  términos  ecológicos,  podemos  afirmar  que  son  necesarios  niveles  elevados  de  diversidad 
microbiana, los cuales son relevantes en términos de estabilidad y funcionalidad del ecosistema colónico3,6.  
Un mecanismo clave por el cual se considera que los prebióticos ejercen beneficios para la salud humana 
es  la  producción  de  ácidos  grasos  de  cadena  corta  (SCFA  por  sus  siglas  en  inglés),  tales  como  acetato, 
propionato  y  butirato,  consecuencia  del  proceso  fermentativo  de  la  microbiota  intestinal,  el  cual  ocurre 
principalmente  en  el  colon  y  bajo  condiciones  anaeróbicas.  Como ejemplo,  una  ingesta  diaria  de  10  g  de 
fibra  genera  100  mmol  de  SCFA,  siendo  el  ratio  acetato/propionato/butirato  típicamente  3/1/1.  Estos 
compuestos  presentan  actividad  antimicrobiana,  reducen  el  pH  intestinal  y  excluyen  a  bacterias 
potencialmente  patógenas,  ejerciendo  un  papel  modulador  en  numerosas  actividades  metabólicas  e 
inmunológicas  del  organismo7,8  (ver  sección  4).  Las  bifidobacterias  y  los  lactobacilos  producen,  vía 
fermentativa,  fundamentalmente  lactato  y  acetato;  sin  embargo,  no producen butirato ni  propionato,  los 
cuales aportan propiedades beneficiosas en el organismo. Así, el butirato constituye  la fuente principal de 
energía de los colonocitos, siendo su concentración en la circulación sistémica generalmente baja; este SCFA 
regula la expresión génica, diferenciación y apoptosis de células colónicas. El propionato es absorbido por los 
enterocitos, pasando al torrente circulatorio para ser posteriormente metabolizado a nivel hepático. Tanto 
el  butirato  como  el  propionato  intracelular  inhiben  la  actividad  de  histona  deacetilasas  en  colonocitosy 
células  inmunológicas,  promoviendo  la  hiperacetilación  de  las  histonas,  además  de  algunos  factores  de 
transcripción  y  proteínas  involucradas  en  señales  de  transducción.  Estudios  recientes  de  genómica  y 
metagenómica  indican que butirato y propionato son producidos, entre otras, por bacterias de  los grupos 
Clostridium XIVa y IV y de Bacteroidetes, respectivamente. En este contexto, es interesante destacar que la 
degradación de carbohidratos complejos hacia la formación de SCFA necesita de consorcios microbianos, en 
ocasiones  complejos9.  Por  ejemplo,  la  inulina  es  fermentada  por  bifidobacterias,  generando  acetato.  Éste 
junto con lactato endógeno, es utilizado por el grupo Clostridium XIVa y F. praustnizii para producir butirato. 
Otro ejemplo es Roseburia inulinivorans y Faecalibacterium que colaboran para generar butirato a partir de 
inulina. 
Atendiendo  a  los  razonamientos  expuestos,  Bindels  et  al.3  proponen  ampliar  el  concepto  prebiótico  y 
definirlo  como  “compuesto  no  digerible  que,  a  través  de  su  metabolismo  por  microorganismos  en  el 
intestino,  modulan  la  composición  y/o  la  actividad  de  la  microbiota  intestinal,  confiriendo  así  un  efecto 
fisiológico  beneficioso”.  Con  esta  definición,  los  autores  sustituyen  fermentación  por  metabolismo  para 
evitar que el  concepto prebiótico quede  restringido a carbohidratos. En este sentido,  la definición abre  la 
puerta a  la entrada de  los polifenoles de  la dieta que, en general, son compuestos capaces de modular  la 
microbiota  intestinal  en  parte  debido  a  su  capacidad  para  metabolizarlos.  Además,  este  metabolismo 
microbiano es  el  que  contribuye a  la bio‐activación de  los polifenoles  y,  por  tanto,  a  su  efecto  fisiológico 
beneficioso10. Además,  la definición propuesta por estos autores  también evita el aspecto selectivo de  los 
prebióticos y apunta hacia las ventajas ecológicas y funcionales de una microbiota más diversa y relevante 
para la fisiología del huésped, apoyada menos en géneros concretos y más en consorcios microbianos que 
faciliten  la  producción  de  SCFA.  Un  efecto  notable  de  esta  definición  sería  la  inclusión  de  todos  los 
carbohidratos no digeribles que mejoran la salud a través de una modulación de la microbiota intestinal, por 
lo que  las definiciones de prebióticos  y  fibra dietética  finalmente  convergerían11.  Prácticamente no existe 
una  distinción  clara  entre  fibra  dietética  prebiótica  y  no  prebiótica.  Incluso  la  celulosa,  considerada 
generalmente  como  un  sustrato  no  fermentable,  se  ha  descrito  que  es  parcialmente  fermentada  en  el 
intestino de individuos sanos12. La variabilidad inter‐individual en la composición taxonómica y funcional de 
la microbiota intestinal así como el tiempo de tránsito colónico son aspectos relevantes que condicionan la 
fermentabilidad  intestinal  de  los  carbohidratos  resistentes  al  proceso  digestivo.  Estos  aspectos  podrían 
explicar,  al  menos  parcialmente,  las  diferencias  de  respuesta  encontradas  en  estudios  de  intervención 
clínicos. En este sentido, Davis y col.13 mostraron que un grupo de participantes que consumieron 10 g de 
galacto‐oligosacáridos  (GOS)  durante  un  periodo  de  3  semanas  no  respondieron  al  tratamiento,  incluso 
presentando  niveles  similares  de  bifidobacterias  respecto  a  aquellos  individuos  que  respondieron  a  dicho 
tratamiento;  los  autores  sugirieron  que  aquellos  individuos  que  no  respondieron  al  tratamiento  podrían 
carecer de cepas específicas con capacidad de metabolizar GOS.    
La  Asociación  Científica  Internacional  de  Probióticos  y  Prebióticos  (ISAPP  por  sus  siglas  en  inglés),  ha 
presentado  recientemente  un  documento  de  consenso  en  relación  a  la  definición  y  el  alcance  de  los 
prebióticos14.  En  este  documento  se  ha  propuesto  la  definición  de  prebiótico  como  “un  sustrato  que  es 
utilizado selectivamente por los microorganismos del hospedador confiriendo un beneficio para la salud”. La 
definición  amplía  el  concepto  de  prebióticos  para  incluir  sustancias  no  incluidas  en  el  grupo  de 
carbohidratos, ubicaciones del cuerpo humano más allá del tracto gastrointestinal (vagina y piel, entre otras) 
así como otras categorías distintas a los alimentos. Sin embargo, mantiene el requisito del carácter selectivo 
de estos  compuestos  sobre  la microbiota.  La definición  se ha  simplificado  fundamentalmente en  longitud 
pero abre cuestiones antes no debatidas previamente tales como proponer como candidatos prebióticos a 
ciertos ácidos grasos,  tales  como  los poliinsaturados  (PUFA) y ácido  linoleico  conjugado  (CLA), aunque  sin 
establecer  argumentos  sobre  su  inclusión,  y  excluye del  concepto  algunos  tipos  de  fibra  por  su  dificultad 
para  ser  utilizados  por  el  conjunto  de  individuos.  Esta  consideración  también  debería  aplicarse  a  ciertos 
polifenoles  de  la  dieta10  y,  sin  embargo,  el  documento  no  cuestiona  su  inclusión  como  prebióticos. 
Evidentemente, la nueva definición de prebiótico mantiene el debate manifestado por Katsnelson15, de que 
“los prebióticos destacan por su prominencia pero aún se encuentran pobremente definidos”.  
 
2. Compuestos prebióticos y candidatos emergentes 
Los carbohidratos que reúnen la mayoría de estudios de caracterización y aplicación como compuestos 
prebióticos son fundamentalmente los fructanos, los galacto‐oligosacáridos (GOS) y la lactulosa, a los que se 
les  ha  asignado  la  categoría  de  sustratos  con  propiedades  prebióticas  avalados  científicamente mediante 
estudios de intervención en humanos (Tabla 28.1). Los oligosacáridos presentes en la leche materna (HMO) 
son tratados de manera  independiente en este capítulo  (ver sección 3), dada su relevancia biológica en  la 
vida del individuo. 
 
2.1 Fructanos 
La  inulina  y  los  fructooligosacáridos  (FOS,  también  conocidos  como  oligofructosas)  son  cadenas 
lineales de fructosa con enlaces β(2→1) y habitualmente con una sacarosa terminal. La inulina se compone 
de cadenas con grados de polimerización (GP) de hasta 60‐65 unidades, mientras que los FOS tienen un GP 
inferior  a  10.  Los  FOS  suelen  obtenerse  a  partir  de  inulina  mediante  hidrólisis  parcial  o  se  sintetizan 
enzimáticamente mediante transfructosilación a partir de sacarosa. La  inulina se encuentra habitualmente 
en cantidades elevadas en la raíz de achicoria y en la pataca o alcachofa de Jerusalén, pero también pueden 
encontrarse en cantidades menores en ajo, cebolla y cereales como el trigo. Los enlaces β(2→1) de la inulina 
y  de  los  FOS  no  son  degradados  por  las  enzimas  digestivas  de  tracto  gastrointestinal  humano,  siendo 
hidrolizados  por  la microbiota  intestinal;  el metabolismo  de  estos  prebióticos  favorece  el  crecimiento  de 
bifidobacterias.  Existen  numerosos  estudios  de  intervención  en  humanos  que  confirman  las  propiedades 
prebióticas de la inulina y oligofructosas, cuando son consumidas en dosis dentro del intervalo 4‐40 g/d. En 
un estudio doble‐ciego placebo‐controlado llevado a cabo en adultos sanos, el consumo de 10 g/d de inulina 
con un elevado GP (50‐103) durante un periodo de 3 semanas incrementó de manera selectiva y significativa 
las  poblaciones  de  bifidobacterias  y  lactobacilos  en  muestras  fecales  en  comparación  a  un  placebo  de 
maltodextrina16; en este mismo estudio, se observó un descenso en los niveles de bacterias potencialmente 
patógenas del grupo Bacteroides/Prevotella. En población infantil, el consumo diario de fructanos de 1,25 a 
4 g ejerce un efecto bifidogénico significativo17. 
 
2.2 Galacto‐oligosacáridos (GOS) 
Las  leguminosas  son  ricas  en GOS  naturales,  entre  los  que  se  incluyen  los  oligosacáridosde  la  familia 
rafinosa,  formados  por  la  unión  de  sacarosa  y  galactosa,  y  la  estaquiosa  con  una  unidad  adicional  de 
galactosa. Las enzimas capaces de hidrolizar los oligosacáridos de la familia rafinosa son α‐galactosidasas, no 
presentes  en    humanos,  siendo  éstos  fermentados  en  el  colon,  principalmente  por  bifidobacterias18. 
También se encuentran GOS de forma natural en la leche humana, entre otros oligosacáridos complejos (ver 
sección  3).  La mayoría  de GOS  comerciales  se  sintetizan  enzimáticamente mediante  trangalactosilación  a 
partir  de  la  lactosa,  siendo  la  reacción  catalizada  por  β‐galactosidasas  de  origen  fúngico,  microbiano  o 
proveniente de  levaduras. Los GOS comerciales presentan habitualmente de 2 a 10 unidades de galactosa 
unidas a una glucosa terminal y se diferencian por la longitud de la cadena y tipo de enlace, con enlaces de 
galactosa  del  tipo  β(1→6),  β(1→3)  y  β(1→4),  en  función  de  las  enzimas  empleadas  y  las  condiciones  de 
reacción. Numerosos estudios avalan las propiedades prebióticas de los GOS derivados de lactosa (GOS‐La) 
en  la  microbiota  intestinal  de  distintas  poblaciones  diana,  tales  como  la  población  infantil,  mujeres 
embarazadas y neonatos, población adulta sana y de la tercera edad.  En estos estudios se utilizaron dosis en 
el rango de 2.5 a 15 g/d, demostrándose en adultos sanos un incremento significativo de bifidobacterias en 
las muestras fecales19,20.  
Recientemente, se han sintetizado y caracterizado galacto‐oligosacáridos noveles derivados de lactulosa 
(GOS‐Lu)  obtenidos  mediante  reacción  de  transgalactosilación  utilizando  β‐galactosidadasas  de  origen 
fúngico. Varios estudios han demostrado su potencial bifidogénico selectivo  in vitro e  in vivo21, mostrando 
una mayor resistencia al proceso digestivo en comparación a GOS‐La. Además, la ingesta de GOS‐Lu mejora 
la  absorción  de  hierro    en  ratas  deficientes  en  hierro22,  e  inhiben  la  producción  in  vitro  de  factores  pro‐
inflamatorios, tales como  TNF‐α e IL‐1β en células intestinales Caco‐2 estimuladas por el patógeno Listeria 
monocytogenes CECT93523, ejerciendo asimismo efectos anti‐inflamatorios en un modelo de colitis inducida 
mediante TNBS en rata24.  
 
2.3 Lactulosa 
La  lactulosa  (4‐O‐β‐galactopiranosil‐D‐fructosa) es un disacárido derivado de  la  isomerización en medio 
básico de  la  lactosa, pudiendo obtenerse vía enzimática mediante  la acción de β‐galactosidasas utilizando 
lactosa y fructosa. La lactulosa es resistente a la acción de las enzimas digestivas, no es absorbida a través 
del  epitelio  intestinal,  alcanzando  el  colon  de manera  intacta  donde  es metabolizada  selectivamente  por 
bifidobacterias  y  lactobacilos.  Su potencial  prebiótico ha quedado demostrado en numerosos  estudios  de 
intervención  en  humanos,  siendo  además  clínicamente  utilizada  como  laxante  y  en  el  tratamiento  de 
encefalopatía hepática. 
 
2.4 Almidón resistente y oligosacáridos derivados de glucosa y almidón 
El almidón resistente (AR) está presente en legumbres, cereales y patatas, siendo  definido como aquella 
porción de almidón que no puede ser digerido por las enzimas amilolíticas en el intestino delgado, pudiendo 
el  80‐90  %  del  almidón  resistente  ingerido  ser  fermentado  de  manera  cooperativa  por  la  microbiota 
intestinal para producir SCFA, tales como acetato, butirato, propionato y valerato. Martínez y col.25 llevaron 
a  cabo  un  estudio  en  humanos    con  objeto  de  evaluar  el  impacto  de  AR  sobre  la  composición  de  la 
microbiota  fecal.  Estos  investigadores  observaron  un  aumento  de  Actinobacteria  y  Bacteroidetes, 
decreciendo    las  poblaciones  de  Firmicutes,  si  bien  los  efectos  observados  a  nivel  de  especie  fueron  
dependientes del tipo de AR; además, observaron diferencias importantes en la respuesta a AR a nivel inter‐
individual.   
Los  isomalto‐oligosacáridos  (IMO)  se  encuentran  de  forma  natural  en  la  miel,  si  bien  se  obtienen 
comercialmente  a  partir  del  almidón  mediante  hidrólisis  enzimática  de  α‐amilasas  y  pululanasas,  y  la 
posterior  acción  de  transglucosidasas,  obteniéndose  como  resultado  una  mezcla  de  oligosacáridos  con 
enlaces α‐(1→4) y α(1→6) de diverso GP. Si bien estudios in vitro han demostrado su potencial bifidogénico, 
es necesaria una mayor evidencia científica que esté basada en estudios de intervención en humanos.  
La polidextrosa  (PDX) es un glucano altamente  ramificado de glucosa que  se emplea como  ingrediente 
alimentario, y presenta un GP medio de 12 con diferentes enlaces glicosídicos. Si bien PDX es parcialmente 
resistente  a  digestión,  no  existe  suficiente  evidencia  científica  que  demuestre  su  potencial  efecto 
bifidogénico en humanos.  
Los gluco‐oligosacáridos se componen de unidades de glucosa unidas con enlaces α‐(1→6) que presentan 
además ramificaciones con enlaces α‐(1→2) y α‐(1→3). Se obtiene mediante síntesis enzimática a partir de 
sacarosa y maltosa utilizando dextranosacarasas. Los gluco‐oligosacáridos son resistentes a la acción de las 
enzimas digestivas, habiéndose demostrado su potencial bifidogénico in vitro.  
 
2.5 Otros carbohidratos potencialmente prebióticos 
Los  oligosacáridos  derivados  de  pectina  (POS)  son  moléculas  complejas  procedentes  de  la 
despolimerización  parcial  de  la  pectina mediante  hidrólisis  química  o  enzimática, mostrando  una  elevada 
diversidad  estructural.  La  piel  de  cítricos  (naranja,  limón)  y manzanas  son  utilizadas  generalmente  como 
fuente  de  pectinas  a  partir  de  las  cuales  se  pueden  obtener  POS.  Recientemente,  Gómez  y  col.26  han 
demostrado el potencial prebiótico  in vitro de POS derivados de la piel de la naranja, observándose tras su 
fermentación una estimulación en el crecimiento de bifidobacterias y lactobacilos utilizando inóculos fecales 
humanos.  Hasta  la  fecha,  no  existe  evidencia  científica  sobre  las  propiedades  prebióticas  de  estos 
compuestos en estudios de intervención en humanos.  
Los  xilo‐oligosacáridos  (XOS)  están  formados  por  cadenas  de  D‐xilosa  unidas  por  enlaces  β‐(1→4);  se 
obtienen por hidrólisis enzimática de xilano procedente de madera de abedul, avena y mazorca de maíz; en 
ocasiones, las unidades de xilosa pueden estar sustituidas por arabinosa denominándose estos compuestos 
arabino‐oligosacáridos.  Si  bien  se  ha  demostrado  su  potencial  bifidogénico  in  vitro,  no  existen  estudios 
llevados a cabo en humanos que corroboren su potencial prebiótico. 
 
2.6 Prebióticos no carbohidratos 
Como  se  ha  indicado  anteriormente,  el  concepto  actual  de  prebiótico  no  queda  restringido  a 
carbohidratos,  extendiéndose  su  definición  a  otros  grupos  de  compuestos.  Dentro  de  estas  familias  de 
compuestos destacan los polifenoles por su resistencia al proceso digestivo; éstos no son absorbidos en el 
intestino  delgado  y  alcanzan  el  colon  donde  son  bio‐transformados  y  ejercen  capacidad  de  modular  la 
microbiota  intestinal.  Se  han  llevado  a  cabo  numerosos  estudios  con  polifenoles  de  diversas  fuentes 
naturales  tales como cacao, granada,  té,  frutos  rojos, nueces y uva, entre otros, observándose de manera 
general que extractos enriquecidos en polifenoles ejercen un efecto modulador sobre la composición de la 
microbiota  intestinal10.  Diversos  extractos  enriquecidos  en  polifenoles  han  demostrado  favorecer  el 
crecimiento de A. muciniphila y F. prausnitzii en modelos in vitro e in vivo. Los polifenoles son metabolizados 
por la microbiota intestinal dando lugar a metabolitos biodisponibles. Estudios recientes parecen indicar que 
los efectos beneficiosos en salud asociados al consumo de polifenoles son dependientes de la utilización de 
éstos por lamicrobiota intestinal y los metabolitos generados más que de los polifenoles de origen per se. 
No  obstante,  los  estudios  que  evidencian  la  actividad  biológica  de  estos  compuestos  son  limitados, 
probablemente  debido  a  la  variación  inter‐individual  de  la  microbiota  intestinal  existente  y  sus 
consecuencias metabólicas derivadas. 
 
3. Oligosacáridos de la leche materna  
Aunque  existen  diversos  factores  que  determinan  el  potencial  prebiótico  de  la  leche  materna,  los 
oligosacáridos  (HMO por sus siglas en  inglés) constituyen, en este sentido, su componente prebiótico más 
relevante. Estos oligosacáridos están presentes en concentraciones de 10‐15 g/L en  la  leche materna, con 
niveles  significativamente  superiores  en  el  calostro  (20‐25  g/L).  Los  HMO  muestran  una  extraordinaria 
diversidad estructural con la presencia de hasta mil compuestos diferentes; en la actualidad,  ̴100 han sido 
químicamente identificados y caracterizados. Los HMO se caracterizan por tener una lactosa terminal en el 
extremo  reductor,  siendo  debida  su  diversidad  estructural  a  la  composición  monomérica  (D‐glucosa,  D‐
galactosa, N‐acetilglucosamina, L‐fucosa y ácido siálico), grado de polimerización (DP en el rango 3‐15) y tipo 
de enlaces químicos27. De manera general, el 70 % de  los HMO están  fucosilados y el 20 % sialilados.  Los 
principales componentes de los HMO son la lacto‐N‐tetraosa (LNT), lacto‐N‐neotetraosa (LNnT), así como la 
lactosa monofucosilada,  monosialilada,  difucosilada  y  diasililada.  Los  diez  oligosacáridos mas  abundantes 
constituyen  el  46 %  del  total  de  los HMOs,  si  bien  el  perfil  de  oligosacáridos  presente  en  leche materna 
presenta importantes diferencias entre individuos y a lo largo del periodo de lactación. En la actualidad, las 
implicaciones funcionales de  la diversidad estructural de  los HMO constituyen un área de  investigación de 
extraordinaria relevancia.  
Datos experimentales y estudios clínicos han demostrado que  los oligosacáridos presentes en  la  leche 
humana son  resistentes a  las condiciones ácidas del  tracto gastrointestinal y a  la actividad de  las enzimas 
digestivas28, con niveles de supervivencia digestiva superiores al 95 %, llegando al colon de manera intacta; 
únicamente el 1 % de ellos atraviesan el epitelio intestinal y circulan por el torrente sanguíneo del lactante, 
pudiendo ejercer efectos beneficiosos sistémicos29.  La mayoría de  los oligosacáridos presentes en  la  leche 
materna  son metabolizados  por  la microbiota  intestinal,  ejerciendo  importantes  funciones  biológicas.  Los 
HMO  presentan  capacidad  de modular  la  microbiota  intestinal,  favoreciendo  el  crecimiento  de  bacterias 
beneficiosas, fundamentalmente bifidobacterias30. Mientras que las bifidobacterias son el grupo bacteriano 
dominante  en  muestras  fecales  de  bebés  alimentados  con  leche  materna,  aquellos  alimentados  con 
fórmulas infantiles presentan una microbiota más diversa, con una menor abundancia en Bifidobacterium, si 
bien  existen  trabajos  que  muestran  resultados  contradictorios.  Las  especies  de  bifidobacterias  más 
frecuentes  en  el  tracto  intestinal  de  los  lactantes  son Bifidobacterium  longum  y B.  breve;  otras  especies 
menos  frecuentes  son  B.  bifidum,  B.  pseudocatenolatum  y  B.  catenulatum31.  De  manera  general,  las 
bifidobacterias presentan un cluster de genes dentro de módulos conservados que comprenden elementos 
reguladores,  transportadores  ABC  con  elevada  afinidad  proteica  y  glicosidasas;  algunos  de  estos  clusters 
contienen genes duplicados o elementos móviles que sugieren una rápida adaptación metabólica frente a la 
presencia de carbohidratos. Ward y col. demostraron el metabolismo selectivo de HMO por  ciertas especies 
de bifidobacterias  in  vitro32.  Por  ejemplo, B.  longum  subsp.  infantis  contiene  varios  clusters  que  codifican 
sistemas de  transporte  y  glicosil  hidrolasas  intracelulares  con  capacidad para metabolizar  derivados HMO 
fucosilados y sialilados, sugiriéndose que estos HMO son internalizados y metabolizados. Si bien B. longum 
subsp.  infantis  es  capaz  de  crecer  cuando  los  HMO  son  la  única  fuente  de  carbono,  otras  especies  de 
bifidobacterias no presentan esa capacidad. Así, B.  longum subsp.  longum y B. breve metabolizan  lacto‐N‐
tetraosa pero no lacto‐N‐neotetraosa. De indudable interés fisiológico es el hecho de que los HMO favorecen 
la  persistencia  de  las  bifidobacterias  en  el  intestino,  incrementando  su  capacidad  de  unión  a  las  células 
intestinales.  Algunas  especies  de  lactobacilos  frecuentemente  aisladas  en  heces  de  neonatos,  tales  como 
Lactobacillus  reutieri,  L.  fermentum  y  L.  gasseri  no  son  capaces  de  utilizar  HMO  complejos;  sin  embargo, 
pueden crecer con oligosacáridos más simples, sugiriéndose que los lactobacilos podrían utilizar los HMO en 
cooperación con las bifidobacterias a través del mecanismo conocido como cross‐feeding33. 
Numerosos estudios científicos sugieren que los HMO son más que meros sustratos para la microbiota 
intestinal. La Tabla 28.2 muestra las principales funciones biológicas de los HMO en niños alimentados con 
leche materna. Así, ciertos oligosacáridos de la leche actúan como receptores análogos evitando la adhesión 
de patógenos al epitelio  intestinal. Este principio es  ilustrado por  la  inhibición en  las tasas de  infección de 
Campylobacter jejuni, una de las principales causas de diarrea y mortalidad infantil, debido a la presencia de 
HMO  fucosilados;  de  este  modo,  la  incidencia  de  diarrea  por  Campylobacter  disminuyó  en  lactantes 
alimentados con leche materna ricas en 2´‐fucosil‐lactosa34. Los HMO inhiben la adhesión de Escherichia coli 
enteropatogénica en cultivos celulares, disminuyendo su citotoxicidad en modelos animales. Los HMO que 
contienen  ácido  siálico  terminal  inhiben  la  adhesión  de Helicobacter  pilori  en  células  gástricas  en  cultivo. 
Estudios  adicionales  han  demostrado  que  los  oligosacáridos  de  la  leche materna   modulan  la  función  de 
barrera  de  la  mucosa  epitelial35,  disminuye  el  riesgo  de  enterocolitis  necrotizante  (NEC)  en  neonatos 
alimentados con leche materna en comparación con aquellos alimentados con formulaciones, presentando 
propiedades  anti‐inflamatorias  y  reguladoras  del  sistema  inmune36,37.  Asimismo,  los  HMO  modulan  la 
respuesta  de  las  células  epiteliales  intestinales;  éstos  reducen  las  tasas  de  crecimiento  celular  e  inducen 
diferenciación  y  apoptosis  en  células  epiteliales  intestinales  en  cultivo  alterando  la  expresión  de  genes 
implicados en el ciclo celular38. La combinación de estos mecanismos de actuación resulta en una protección 
efectiva  del  hospedador  frente  a  una  posible  infección  intestinal  bacteriana  o  viral  via  modulación  del 
sistema inmune, siendo ésta particularmente relevante en el periodo postnatal. Sus derivados con presencia 
de  ácido  siálico  parecen  jugar  un  papel  importante  en  el  desarrollo  cerebral  y  cognitivo  (memoria  y 
aprendizaje) del neonato. Finalmente, existen aspectos relevantes que son necesarios investigar con mayor 
profundidad  tales  como  los  estudios  mecanísticos  del  catabolismo  de  HMO,  aspectos  competitivos  y  de 
cooperación relativos a  la  interacción ecológica microbiana, así como sus  implicaciones clínicas tanto en el 
periodo postnatal como en etapas posteriores de desarrollo del individuo. 
 
4. Prebióticos en la salud humana: evidencia científica  
En la definición de prebióticos está  implícita  la consideración de que ejerzan un efecto beneficioso 
en la salud del hospedador a través de su interacción con la microbiota. Sin embargo, es difícil establecer la 
contribución propia  atribuible  a  losprebióticos  y  los mecanismos  implicados en dicho beneficio.  También 
resulta  difícil  establecer  una  causalidad  entre  la  presencia  de  estos  compuestos  y  la  mejora  en  la  salud 
asociada a los cambios microbianos, pudiendo considerarse más bien una asociación de eventos. Además del 
efecto  beneficioso  derivado  de  su  capacidad  para  modular  el  crecimiento  y  funcionalidad  de  bacterias 
beneficiosas, algunos estudios indican que determinados efectos beneficiosos de estos compuestos podrían 
ser  debidos  a  los  propios  sustratos,  como  son  el  efecto  protector  frente  a  patógenos,  actuando  como 
análogos de  los  receptores que  reconocen  los patógenos y evitando  la adhesión al epitelio  intestinal,  y  la 
estimulación directa del sistema inmune. Además, existen distintos estudios que indican que los prebióticos 
pueden  tener  efectos  beneficiosos  en  la  prevención  y  reducción  de  la  sintomatología  de  determinadas 
enfermedades, algunos de los cuales han sido recientemente incluidos en la Guía Global de la Organización 
Mundial  de  Gastroenterología  sobre  probióticos  y  prebióticos39.  A  continuación,  se  detallan  algunas 
propiedades beneficiosas de los compuestos prebióticos evaluadas en estudios preclínicos y/o clínicos.  
 
4.1 Mejora de la función intestinal 
Estudios  en  lactantes  han  demostrado  que  el  empleo  combinado  de  GOS  e  inulina  puede 
incrementar la frecuencia de deposiciones, reducir la consistencia de las heces y favorecer la formación de 
SCFA40. Por otro lado, el consumo de inulina en adultos ha demostrado la capacidad de disminuir el tiempo 
de tránsito  intestinal. Además del posible efecto de retención de agua por  la  fibra,  la producción de SCFA 
podría  influir en estos parámetros  intestinales. De hecho,  se ha descrito que  los ácidos orgánicos pueden 
controlar la motilidad gastrointestinal, estimulando la producción en el colón de serotonina41. También se ha 
sugerido que los prebióticos pueden desempeñar un papel en la prevención de algunos tipos de diarrea. Este 
beneficio  se  atribuye  a  la  estimulación  selectiva  del  crecimiento  de  ciertas  especies  de  lactobacilos,  que 
pueden  ayudar  a  la  digestión  de  lactosa  en  individuos  intolerantes,  y  de  otros  géneros  bacterianos  que 
pueden competir con algunos agentes infecciosos causantes de diarrea2.  
 
4.2 Salud colónica 
Algunos  efectos  potencialmente  beneficiosos  de  los  prebióticos  sobre  la  salud  intestinal  son  una 
mayor resistencia contra  la colonización de patógenos y  la reducción en los niveles de toxinas y/o agentes 
cancerígenos en el  intestino. Además, se considera que pueden contribuir a la salud intestinal mediante el 
mantenimiento de la integridad de la mucosa. 
 
4.2.1 Resistencia frente a la colonización por patógenos 
El descenso del pH luminal, debido a la fermentación de prebióticos y la formación de SCFA, tiene un 
efecto modulador de  la microbiota  intestinal mediante  la  inhibición de patógenos potenciales  sensibles al 
pH,  como  son  las  enterobacterias.  La  resistencia  a  la  colonización  por  patógenos  también  tiene  lugar 
mediante  la  promoción  de  grupos  microbianos  capaces  de  competir  por  nutrientes  y  por  los  sitios  de 
adhesión  de  células  epiteliales  intestinales.  También  se  ha  sugerido  que  algunos  oligosacáridos  pueden 
prevenir  la  unión  de  patógenos  a  la  superficie  de  la mucosa  al  actuar  como  receptores  específicos  en  el 
lumen intestinal. 
 
4.2.2 Integridad de la mucosa intestinal.  
El  efecto  barrera  de  la  mucosa  intestinal  es  uno  de  los  principales  mecanismos  de  defensa  del 
organismo. Actúa no  sólo  como una barrera  que protege  el  epitelio  intestinal  subyacente  contra  peligros 
químicos y biológicos, sino que también proporciona señales  inmunorreguladoras. En animales adultos, se 
ha  demostrado  que  la  fermentación  de  fructanos  afecta  a  la  capa  de  mucus  y  aumenta  la  altura  de  las 
vellosidades  y  la  profundidad  de  las  criptas.  Los  FOS  se  ha  descrito  que  disminuyen  la  permeabilidad 
intestinal  y  mejoran  la  integridad  de  las  uniones  estrechas  entre  células  epiteliales.  Los  mecanismos 
responsables  de  este  beneficio  podrían  implicar  a  los  grupos  bacterianos  que  son  estimulados  por  los 
fructanos y que son capaces de aumentar la expresión de mucinas y de disminuir la permeabilidad epitelial. 
Además, el butirato también se ha descrito que puede regular la producción de mucina y la permeabilidad 
celular.  La  estimulación  selectiva  de  especies  beneficiosas  como A. muciniphila  puede  ser  un mecanismo 
adicional  por  el  cual  los  prebióticos  mejoran  la  función  de  barrera,  ya  que  se  ha  descrito  que  este 
microorganismo  mejora  la  integridad  del  epitelio  intestinal4.  La  actividad  antioxidante  de  los  fructanos 
también explicaría su efecto protector frente a la oxidación de proteínas42. 
 
4.2.3 Propiedades anticancerígenas 
Dentro  de  los  posibles  mecanismos  que  explicarían  el  papel  protector  de  los  prebióticos  en  etapas 
iniciales del desarrollo de cáncer colorrectal estaría la reducción del tiempo de tránsito intestinal, con lo que 
disminuiría  el  contacto  de  las  células  epiteliales  con  productos  potencialmente  tóxicos.  También  estaría 
asociado  a  la  capacidad  que  presentan  los  prebióticos  en modular  la  actividad  y/o  la  composición  de  la 
microbiota  intestinal, desplazando a parte de  la microbiota responsable de  la producción de carcinógenos 
potenciales8,43.  Dentro  de  los  SCFA  producidos  durante  la  fermentación,  el  butirato  en  particular  posee 
efectos  anti‐inflamatorios7,  inhibe  la  proliferación  e  induce  selectivamente  la  apoptosis  de  células 
cancerosas8.  Sin  embargo,  faltan  evidencias  concluyentes  sobre  las  propiedades  anticancerígenas  del 
butirato  en  humanos.  Además  de  sus  posibles  efectos  directos,  los  SCFA  también  afectan  el  ambiente 
intestinal disminuyendo el pH y así frenando la proteólisis y la absorción de amoníaco debido a la formación 
de  iones  en  condiciones  ácidas.  Asimismo,  la  disminución  del  pH  también  afecta  al  metabolismo  de  los 
ácidos  biliares  y  a  su  solubilidad,  así  como  a  ciertas  actividades  enzimáticas  como  nitro‐reductasas,  azo‐
reductasas, β‐glucosidasas y β‐glucuronidasas, responsables de la formación de metabolitos tóxicos. 
 
4.3 Estimulación de la absorción de minerales  
Los valores bajos de pH causados por  la  fermentación de prebióticos mejoran  la solubilidad de calcio y 
magnesio y su absorción en roedores. La ingesta de prebióticos parece aumentar la densidad mineral ósea 
de  adolescentes44,  probablemente  debido  al  incremento  en  las  tasas  de  absorción  de  hierro  y  zinc45.  No 
obstante, los efectos de los compuestos prebióticos sobre la absorción de minerales en ensayos clínicos no 
parecen ser consistentes en la literatura científica, requiriéndose estudios adicionales.  
 
4.4 Regulación del apetito y efecto en el metabolismo energético 
Numerosos estudios han demostrado que el consumo de fructanos disminuye la ingesta de alimentos en 
roedores2 así como en niños y adultos que muestran sobrepeso y obesidad46. La ingesta de fructanos suele ir 
acompañada  de  un  aumento  de  los  péptidos  GLP‐1  y  YY  y  del  descenso  de  grelina,  reconocidos  como 
péptidos que controlan el apetito47. Estos resultados también se han observado para GOS y oligosacáridos 
derivados de arabinoxilano (AXOS)48. El mecanismo de estos efectos estaría relacionado con la estimulación, 
mediante  la  producción  de  SCFA  (particularmente  butirato),  de  la  expresión  de  los  péptidos  intestinales 
llevada a cabo por células enteroendocrinas47. Los SCFA también pueden promover la producciónde leptina, 
lo que mejora la sensibilidad a la insulina y controla la saciedad. Además, se ha demostrado que el acetato 
puede atravesar la barrera hematoencefálica en ratas y producir un efecto supresor del apetito a nivel del 
hipotálamo. 
Los fructanos mejoran la homeostasis de la glucosa y el metabolismo lipídico, disminuyendo el colesterol 
plasmático total y la concentración plasmática de triglicéridos; además, disminuyen la capacidad hepática de 
la  síntesis de  triglicéridos49.  La  ingesta de GOS, bien solos o combinados con  inulina,  también  reducen  los 
niveles de colesterol en lactantes y adultos obesos50. La formación de SCFA, particularmente el propionato, 
participaría  en  la  disminución  de  la  lipogénesis  hepática.  Estudios  en modelos  animales  sugieren  que  los 
efectos metabólicos beneficiosos de los SCFA son el resultado de un mayor gasto energético.  
 
4.5 Modulación de la respuesta inmune 
El  tejido  linfoide  asociado  al  intestino  constituye  la  región más  extensa  del  sistema  inmunológico  del 
cuerpo y cumple un papel central en  las funciones defensivas en el  intestino grueso. El sistema inmune es 
activado  constantemente  por  estructuras  antigénicas  bacterianas  específicas  tales  como  lipopolisacáridos, 
peptidoglicanos,  polisacárido  A,  ácidos  lipoteicoicos,  lipoproteínas  y  ácidos  nucleicos  microbianos.  Estas 
estructuras son identificadas por receptores de reconocimiento de patrones y provocan respuestas que son 
críticas para mantener la integridad de la barrera intestinal y la homeostasis microbiana del huésped51. Los 
efectos  inmunomoduladores  descritos  para  prebióticos  incluyen  el  incremento  de  los  niveles  de 
inmunoglobulina A fecal y cambios en la producción de citoquinas así como en el número de linfocitos. Los 
cambios observados a menudo se atribuyen a la modulación de la microbiota intestinal y a la producción de 
SCFA y mucus2. Los SCFA tienen propiedades inmunomoduladoras directas sobre los receptores acoplados a 
proteína G  (GPR41 y GPR43). Además, el butirato modula  la producción de  IL‐2,  IFN‐γ y  IL‐10 mediante  la 
regulación del factor de transcripción NF‐κB51.  
 
5. Alegaciones de salud de compuestos prebióticos en el marco europeo 
En  la  Unión  Europea,  las  alegaciones  de  salud  deben  ser  aprobadas  por  la  Agencia  Europea  de 
Seguridad Alimentaria  (EFSA, European Food Safety Authority)  y  ser autorizadas por  la Comisión Europea, 
estando  concebidas  para  apoyar  a  los  consumidores  europeos  a  elegir  alimentos  que mejoren  su  estilo  y 
calidad de vida. A pesar de  los numerosos estudios  científicos  realizados a nivel de  investigación básica  y 
clínica  sobre  los  aspectos  beneficiosos  de  los  compuestos  prebióticos,  sólo  un  número  reducido  de 
alegaciones de salud han sido aprobadas hasta la fecha por la EFSA (Tabla 28.3). Existen varias razones por 
las  cuales  las  alegaciones  de  salud  de  los  compuestos  prebióticos  han  sido  rechazadas  por  la  EFSA,  tales 
como  la  caracterización química  insuficiente de  los mismos debido a  su enorme complejidad analítica,    la 
ausencia de estudios de intervención en humanos robustos con objeto de validar las alegaciones de salud, o 
la necesidad de identificar biomarcadores que demuestren la causa y efecto del consumo de prebióticos en 
relación  a  los  efectos  beneficiosos  de  salud  alegados,  entre  otros52.  No  obstante,  existe  cierta  crítica  por 
parte de la comunidad científica sobre la inconsistencia en la naturaleza de las opiniones de la EFSA así como 
en la falta de claridad sobre los criterios necesarios en los que sustentar las alegaciones de salud, desde el 
diseño de los experimentos a la utilización de palabras que definan la alegación de salud,  las cuales deben 
ser claras y objetivas para el consumidor53. Además, existe cierta disparidad en la opinión científica sobre si 
un cambio en el número de microorganismos no‐patogénicos puede ser considerado como un marcador de 
salud digestiva y del sistema inmune. En este sentido,  la EFSA ha publicado recientemente un documento‐
guía  sobre  los  requerimientos  científicos  necesarios  para  aceptar  alegaciones  de  salud  sobre  la  función 
digestiva e  inmune  con objeto de  facilitar el diseño experimental54.   Acorde a  los  criterios de  la EFSA,  los 
cambios en microbiota intestinal deben ir acompañados de beneficios clínicos y/o fisiológicos. El desarrollo 
de  plataformas  analíticas  moleculares,  así  como  la  identificación  de  biomarcadores  y/o  parámetros 
relacionados  con  la  función  digestiva  y  el  sistema  inmune  son  fundamentales  en  la  caracterización, 
evaluación  y  desarrollo  de  compuestos  prebióticos.  Este  esfuerzo  estimulará  la  innovación  en  la  industria 
alimentaria  con  objeto  de  ofrecer  al  consumidor  compuestos  prebióticos  seguros  con  propiedades 
beneficiosas para su salud.   
 
Conclusiones 
El  continuo  avance  en  el  conocimiento de  sustancias  que modulan  la microbiota  humana  ha mejorado  la 
caracterización de estos compuestos que pueda permitir una asignación más precisa de sus propiedades y, 
por  tanto, de  los mecanismos que contribuyen al efecto beneficioso  (causalidad). Para ello, es  importante 
determinar biomarcadores que permitan seleccionar las funciones beneficiosas para la salud en función de 
los prebióticos en estudio. También es necesario ampliar  los grupos microbianos beneficiosos que pueden 
ser  modulados  por  los  prebióticos.  En  el  conocimiento  de  prebióticos  es  cada  vez  más  evidente  la 
importancia de avanzar en el estudio de nuevas aplicaciones, además de profundizar en los beneficios en la 
funcionalidad intestinal. 
 
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