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LOS PROBIÓTICOS Y LA SALUD INTESTINAL

Authors:
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LOS PROBIÓTICOS Y LA SALUD INTESTINAL
Dr. Telmo E. Fernández Ronquillo
Director Instituto de Investigaciones Médicas
Facultad de Ciencias Médicas. Universidad de Guayaquil
Resumen
La FAO en 2002, definió: “Los probióticos son microorganismos vivos que, al ser
administrados en cantidades adecuadas, ejercen una acción benéfica sobre la salud del
huésped”. Sin embargo, su utilización en la comunidad es casi empírica. Se hace una
revisión de algunos aspectos terapéuticos que contribuyen a la salud intestinal, para
otorgar una fundamentación científica al uso de probióticos.
Summary
FAO, defined in 2002 “probiotics are viable microorganisms which once administered
in proper amounts, benefits the health of the host”. Nevertheless its use among
community is empirical. A revision is made on several therapeutic aspects that add on
to intestinal health in order to create a scientific foundation for probiotic usage.
Introducción: El intestino es un ecosistema
El tubo digestivo es un ecosistema donde viven, en equilibrio delicado, alrededor de
300 a 500 especies de microorganismos, aproximadamente 1011 bacterias por gramo de
contenido en el intestino grueso (1). Esta microflora del tracto gastrointestinal tiene una
importancia fundamental en el individuo sano así como en el enfermo. Su presencia se
desde el momento del nacimiento y continúa incrementándose y modificándose en
un proceso lento y gradual que se completa en varios años (2, 3). Así, la microflora del
colon de lactantes, alimentados con leche materna, contiene un alto porcentaje de
bifidobacterias, que disminuye con el transcurso de los años después de interrumpir este
tipo de alimentación (4), mientras que los componentes de la flora intestinal del adulto
varían de una a otra persona, ya que dependen de factores como son el ambiente en el
que habita, el tipo de alimentación, características genéticas de cada individuo,
tratamiento con antibióticos, otros medicamentos, estrés, infecciones, intervenciones
quirúrgicas (gástricas, biliares, intestinales) enfermedades hepáticas, renales, cáncer,
estado inmunitario, etc. (1)
Varios factores limitan y mantienen en equilibrio a la población bacteriana del tracto
gastrointestinal alto, entre otros, la integridad anatómica y funcional, la secreción de las
mucosas, el ácido gástrico y el flujo peristáltico normal del intestino delgado. Además,
la competencia de nutrientes y espacio por parte de cada uno de los microorganismos y
la producción de bactericinas y bacteriófagos, que, a su vez, inhiben el crecimiento de
patógenos. (5).
Hay dos tipos de flora intestinal: la residente o autóctona y la pasajera o transitoria. La
primera se adhiere a las células epiteliales de la mucosa, son microorganismos fijos que
se multiplican con rapidez, están bien adaptados y son estables e inocuos. La segunda
no se fija al epitelio, está formada por microorganismos no patógenos, no estables y
transitorios (6).
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La armonía de las más de 400 especies de microorganismos permite completar el
proceso digestivo, la ntesis de vitaminas (complejo B y K) y otras sustancias
beneficiosas, coadyuva en la degradación de alimentos y a la absorción de nutrientes,
favorece el metabolismo colónico de la fibra, mejorando la digestibilidad, y neutraliza
sustancias potencialmente patógenas. El intestino, a su vez, ofrece los sustratos y
condiciones para el desarrollo de la flora (1, 5).
Por el contrario la alteración de esta armonía es, por si misma, la causa específica, o, al
menos, un contribuyente importante, a la alteración funcional del intestino, con las
manifestaciones de diarrea, mala degradación y asimilación de nutrientes, no síntesis de
algunas vitaminas, ni producción de ácidos grasos y láctico y facilidad de colonización e
invasión de bacterias patógenas.
En conclusión, la integridad del equilibrio de la flora intestinal es fundamental para
mantener la salud digestiva (7).
Los probióticos: concepto, características más importantes
En 1965, Lilly y Stillwell describieron los Probióticos como microorganismos que
estimulan el crecimiento de otros microorganismos, para nombrar a los productos de la
fermentación gástrica (8). Esta palabra se deriva del latín “pro”, que significa por o
en favor de”, y del griego “bios”, que quiere decir vida. Sin embargo, el beneficio, para
la salud humana, del consumo de las leches fermentadas, se observaba desde hace
varios siglos atrás. Fueron los estudios de Ilya Metchnikoff, desde inicios de siglo, los
determinantes para constatar estas virtudes, aislando la bacteria responsable de la
producción del yogur y asociando su consumo con la salud y longevidad de los
búlgaros. Estas observaciones le valieron en 1907 el premio Nobel de Medicina.
La definición de “probiótico” periódicamente es modificada, pues las investigaciones
constantes, no sólo taxonómica, sino de los mecanismos de regulación y las
interacciones entre estos microorganismos con la flora intestinal, los beneficios reales y
potenciales, son cada día mayores. La FAO en 2002, definió: “Los probióticos son
microorganismos vivos que, al ser administrados en cantidades adecuadas, ejercen una
acción benéfica sobre la salud del huésped”. Esta definición extiende el concepto de los
beneficios más allá del campo intestinal (9, 10).
Para que un microorganismo pueda cumplir con esta definición de probiótico debe
poseer las siguientes características (1, 10, 11): Adherirse a la mucosa intestinal, fácil
cultivo, no ser tóxicos ni patógenos y causar beneficio por producción de enzimas o
metabolitos que utilice el huésped, y ser estable durante su tránsito por el intestino. El
proceso de producción, comercialización y distribución del probiótico debe garantizar
que pueda llegar vivo al intestino grueso (12, 13, 14, 15).
Los lactobacilos y bifidobacterias son los más importantes organismos probióticos. Sus
efectos, al ser ingeridos, producen cambios, que son el resultado de la suma de diversas
actividades individuales y combinadas de cada microorganismo.
La microflora del colon, cuando hay predominio de bifidobacterias, produce ácidos
grasos de cadena corta (acetato, propionato y butirato) y ácido láctico, como productos
de la fermentación de carbohidratos, que disminuyen el pH en el colon, creando un
medio donde las bacterias, potencialmente patógenas, no pueden crecer y desarrollarse.
También producen las llamadas bacterocinas, que actúan como antibióticos e inhiben a
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las bacterias patógenas. La competencia de espacio y nutrientes es un mecanismo que
impide la adhesión y reproducción de bacterias no habituales y patógenas. También hay
estimulación de la respuesta inmune intestinal, y la capacidad de sintetizar algunas
vitaminas del complejo B y vitamina K (1, 2).
Microorganismos probióticos
Los probióticos más estudiados y utilizados son: las bacterias lácticas de los géneros
Lactobacillus y Streptococcus y las del género Bifidobacterium. Las primeras
transforman la lactosa en ácido láctico.
Lactobacilos: Lactobacillus acidophilus, L. casei var. shirota , L. fermentum , L.
crispatus, L. brevis, L. gasseri, L. reuteri , L. rhamnosus ,, L. paracasei, L. plantarum,
L. salivarius, L. bulgaricus , L. cellobiosus , L. curvatus, L. lactis cremoris,
Lactobacillus GG.
Bifidobacterias: Bifidobacterium longum , B. adolescentis , B. animalis , B. infantis,
B. bifidum. B. breve, B. lactis.
Streptococos: Streptococcus salivaris, S. faecium, S. diacetylactis, S. intermedius, S.
thermophilus.
Levaduras: Saccharomyces boulardii
Lactobacillus rhamnosus GG
Efectos de los probióticos
Los efectos de los probióticos son múltiples: modificación de la flora para impedir el
desarrollo de patógenos, la prevención del desequilibrio de la flora intestinal, por
ejemplo al administrar antibióticos, la reducción de la incidencia y duración de diarreas,
la conservación de la integridad de las mucosas, la modulación de la inmunidad al evitar
la translocación bacteriana, la síntesis de vitaminas del complejo B (B2, B6 y biotina) y
la vitamina K, la asimilación de oligoelementos y cierta actividad antitumoral. Además,
de otros efectos extraintestinales (reducción de colesterol, anticancerígenos, etc.), e vias
de investigación. Sin embargo recordamos que cada bacteria produce un efecto
predominante y el efecto total es la suma de cada uno de ellos.
Efecto sobre la salud intestinal
Los probióticos estimulan las funciones protectoras del tracto digestivo y previenen las
infecciones gastrointestinales (16, 17, 18, 19, 20). La protección de estos
microorganismos se lleva a cabo por medio de una o varias de las siguientes maneras:
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A. Compitiendo por el espacio físico, impidiendo la adhesión de los patógenos,
B. Compitiendo por nutrientes, evitando la multiplicación y desarrollo
C. Produciendo sustancias antibióticas activas contra estos patógenos:
bacteriocinas.
D. Estimulando el sistema inmune del intestino, aumentando la producción de
anticuerpos secretores
E. Acidificando el contenido del colon, por la producción de ácido láctico, que es
desfavorable para el crecimiento de patógenos
F. Inactivando toxinas liberadas por patógenos.
Beneficios sobre la diarrea aguda
La diarrea es la alteración de la función normal del tracto gastrointestinal. Para combatir
las diarreas o mitigar sus efectos, especialmente la deshidratación, la estrategia es la
administración temprana de sales de rehidratación oral.
Los probióticos han demostrado una efectiva acción en prevenir la diarrea infecciosa en
niños y disminuir la gravedad de sus efectos (21, 22, 23, 24, 25, 26), acelerando la
recuperación, junto con todos los beneficios que esto representa, tanto a nivel
hospitalario como familiar.
Debe considerarse que los probióticos representan un apoyo muy importante en la
prevención y tratamiento de diarreas. Los mecanismos involucrados más estudiados se
refieren a:
Producción de sustancias antibacterianas: bacteriocinas, lactocinas, helveticinas,
bifidinas
Producción de ácidos grasos que acidifican el lumen intestinal, de peróxido de
hidrógeno
Disminución de la permeabilidad intestinal
Acción competitiva
Inmunomodulación con aumento de IgA, regulación de citocinas y de la respuesta
inmunitaria.
Beneficios sobre la diarrea asociada a antibióticos
El uso de antibióticos puede alterar el equilibrio de la flora intestinal con disminución
de la cantidad de lactobacilos y bifidobacterias, permitiendo la multiplicación de
agentes oportunistas como: Candida albicans y otras especies de Cándida, Clostridium
difficile, Klebsiella oxytoca, C. perfringens, Staphylococcus aureus, varias especies de
Salmonella sp., etc. Este desequilibrio lleva a más diarrea y es más frecuente en niños,
con 3 o 4 deposiciones al día, de escasa cantidad, no deshidratante pero si molesta y
causa de preocupación de los padres.
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Los probíoticos previenen estas diarreas y es aconsejable administrarlos de manera
concomitante (27). Los que mejor efectividad han demostrado en este aspecto son los
Lactobacillus
Prevención en la diarrea del viajero
El cambio de dieta o la exposición a patógenos regionales, en muchos viajeros puede
desarrollarse diarrea aguda, la mayoría de casos no es severa, sin embargo si es muy
molesta y la profilaxis es efectiva, según los estudios, con la administración de
Lactobacillus rhamnosus y Saccharomyces boulardii
Enfermedad inflamatoria intestinal
Lactobacillus reuteri, L. plantarum, L. brevis, Bifidobacterium adolecentis,
Saccharomyces boulardii, han presentado importantes modificaciones a la exagerada
respuesta inflamatoria intestinal, con evidente mejoría del epitelio de la mucosa y en
consecuencia con disminución de los síntomas y aumento del confort del paciente
(28,29).
El mecanismo involucrado sería por el antagonismo bacteriano o competencia, que
desplaza a las bacterias agresoras o potencialmente patógenas.
Protección contra la infección por Helicobacter pylori
Helicobacter pylori es considerado como agente causal importante de las gastritis,
úlcera péptica y cáncer gástrico. Estudios de laboratorio, in vitro, han demostrado que
los probióticos poseen un efecto antagónico contra H. pylori. Algunas experiencias en
humanos muestran inhibición de la colonización gástrica por parte de este patógeno, lo
que permite suponer que impide el desarrollo de estas patologías. El mecanismo sería la
inhibición de la actividad de la enzima ureasa, necesaria para que H. pylori pueda
permanecer en el estómago (30, 31).
Los probióticos que han demostrado este poder antagonista son: Lactobacillus
salivarius y Lactobacillus johnsonii
Intolerancia a la lactosa
La intolerancia a la lactosa, relacionada con la disminución de la actividad de la lactasa
en la mucosa intestinal, es genéticamente determinada y es muy frecuente. La lactosa no
digerida es fermentada por la flora intestinal, con producción de agua, ácidos grasos y
gas, que ocasionan síntomas como dolor abdominal, flatulencia y diarrea.
Los probióticos contribuyen a mejorar la digestión de la lactosa, gracias a que los
Lactobacillus poseen una actividad enzimática similar a la lactasa, que sigue
funcionando en el intestino y permite la digestión del azúcar. Así, reducen la
sintomatología, lo que permite que personas con intolerancia a la lactosa puedan
consumir leche, fuente rica en proteinas, vitaminas y calcio (32).
Los probíoticos que actúan en la fermentación del yogur como Lactobacillus bulgaricus
y Streptococcus thermophilus poseen la enzima, pero este es un efecto común Los
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Lactobacillus y las Bifidobacterias poseen un efecto favorecedor en la digestión de la
lactosa
Conclusiones
Cada cepa bacteriana produce un efecto específico sobre la salud que también es
dependiente del número de gérmenes, que es variable para cada una. Por lo tanto, debe
asegurarse que el probiótico alcance las porciones distales del intestino delgado y el
colon en cantidad suficiente de células viables. En otros términos, por debajo de la
concentración mínima, la producción de enzimas y otros factores no alcanza el nivel
suficiente para percibir sus efectos benéficos.
Ningún microorganismo probiótico produce todos los beneficios antes enunciados, por
eso las acciones de los probióticos es la suma de efectos individuales de cada
microorganismo. En consecuencia, la administración del mayor número de cepas
aumenta la diversidad de efectos sobre la flora, la protección de la pared y la mucosa y
la modulación de la respuesta del tejido inmune asociado al tubo digestivo.
Aún hay muchos aspectos que no se conocen a pesar de los constantes estudios, como
por ejemplo, los detalles moleculares de la interacción celular del huésped y la flora
intestinal, detalles que si son más conocidos cuando se trata de la interacción con
patógenos.
Un meta-análisis de 34 trabajos doble ciego, randomizados y con placebo, 33 realizados
en países desarrollados y en centros de cuidados, la evaluación sobre la diarrea aguda
producida por antibióticos fue significativa con un 52% de disminución y disminuyeron
el riesgo de diarrea aguda por asociación en los niños en 57%. Otros beneficios fueron
evidentes aunque en menor proporción. Este meta-análisis no encontró diferencias
significativas en el uso de cepas de Saccharomyces boulardii, Lactobacillus rhamnosus
GG, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, y otras usadas solas o en
combinación de dos o tres (33). A pesar de que los mecanismos de acción, en muchos
casos no tienen una clara explicación, los beneficios clínicos son evidentes (34, 35, 36).
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Article
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The ability of a strain of Bifidobacterium sp to survive passage through the upper gastrointestinal tract when ingested in fermented milk was investigated in six fasting healthy adults by using in vivo ileal perfusion. After ingestion of 10.0 +/- 0.5 log10 bifidobacteria in 400 g fermented milk, ileal flow of bifidobacteria increased significantly and reached a maximum of 8.8 +/- 0.2 log10 bifidobacteria/h 1.7 +/- 0.4 h after ingestion of fermented milk. The average number of bifidobacteria recovered from the terminal ileum during the 8 h after fermented-milk ingestion was 9.0 +/- 0.1 log10 and constituted 23.5 +/- 10.4% of the number ingested. These results indicate that in healthy adults Bifidobacterium sp survive transit through the gastrointestinal tract when ingested in fermented milk. Further studies are needed to investigate the behavior of these exogenous bacteria in the colonic lumen and to explore their effects on the physiology of the human gastrointestinal tract.
Article
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Lactic acid bacteria (LAB) and their probio-active cellular substances exert many beneficial effects in the gastrointestinal tract. LAB prevent adherence, establishment, and replication of several enteric mucosal pathogens through several antimicrobial mechanisms. LAB also release various enzymes into the intestinal lumen and exert potential synergistic effects on digestion and alleviate symptoms of intestinal malabsoption. Consumption of LAB fermented dairy products with LAB may elicit antitumor effects. These effects are attributed to the inhibition of mutagenic activity; decrease in several enzymes implicated in the generation of carcinogens, mutagens, or tumor-promoting agents; suppression of tumors; and the epidemiology correlating dietary regimes and cancer. Specific cellular components in LAB strains seem to induce strong adjuvant effects including modulation of cell-mediated immune responses, activation of reticuloendothelial system, augmentation of cytokine pathways and regulation of interleukins, and tumor necrosis factors. Oral administration of LAB is well tolerated and proven to be safe in 143 human clinical trials and no adverse effects were reported in any of the total 7,526 subjects studied during 1961-1998. In an effort to decrease the reliance on synthetic antimicrobials and control the emerging immunocompromised host population, the time has come to carefully explore the prophylactic and therapeutic applications of probiotic LAB.
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We reviewed the evidence from human intervention studies for the health effects of probiotic bacteria, ie, live bacteria that survive passage through the gastrointestinal tract and have beneficial effects on the host. Of the 49 studies reviewed, 26 dealt with the prevention or treatment of diarrheal disease, 9 with the prevention of cancer or of the formation of carcinogens, 7 with the lowering of serum cholesterol, and 7 with the stimulation of the immune system. The most widely studied probiotic bacteria were Lactobacillus GG (22 studies), Lactobacillus acidophilus (16 studies), Bifidobacterium bifidum (6 studies), and Enterococcus faecium (7 studies). Intake of Lactobacillus GG consistently shortened the diarrheal phase of rotavirus infection by 1 d. However, evidence for the prevention by Lactobacillus GG and other probiotics of diarrhea due to viral or bacterial infections was less strong. Effects of probiotics on the immune system are inconclusive because of the variety of outcome variables reported. Cholesterol lowering by L. acidophilus was shown in some but not all studies; cholesterol lowering by E. faecium seems to be transient. Two studies of one research group showed a smaller recurrence of bladder tumors in patients after treatment with Lactobacillus casei; these results await confirmation. The production of mutagens after a meal might be reduced by the concomitant intake of probiotics, but the relevance of this finding is unclear. In conclusion, consumption of foods containing Lactobacillus GG may shorten the course of rotavirus infection. Other health effects of probiotic bacteria have not been well established. Well-designed placebo-controlled studies with validated outcome variables are needed to determine the health effects of probiotics.
Article
Normal microbial flora support the health of the host by diverse mechanisms. When antibiotics, stress, disease or medications disrupt normal microflora, the ability to ward off infection by pathogens is compromised. The use of beneficial microbes (also known as biotherapeutic agents, probiotics, synbiotics) has been shown to be an effective therapeutic agent for some diseases. Various types of diarrhoea (antibiotic-associated diarrhoea, Clostridium difficile disease, traveller's diarrhoea) are most responsive to these beneficial microbes. Serious risks associated with these microbes are largely theoretical at this point, but the risks need to be studied as the use of these beneficial microbes increases in popularity.
Article
The intestinal mucosa, colonised by commensal microorganisms, constitutes the interface with the external environment, through which most pathogens initiate infectious processes. Intestinal mechanisms of defense need to discriminate accurately between comensal microflora, and exogenous pathogens. We studied the capacity of mucosal immunocompetent cells to react to bacterial signals generated by non-pathogenic microorganisms in vitro. A characteristic response to different components of the microflora has been detected. Two different patterns of innate response were shown, discriminating between Gram-negative and Gram-positive bacteria. Furthermore, differences in the cellular activation of non-pathogenic Lactobacillus species were observed. We demonstrate the importance of non-pathogenic microorganisms in modulation of host gut mucosal defences and maintenance of homeostasis and integrity. The understanding of these modulatory functions will provide a unique opportunity to prevent or treat intestinal disorders associated with food allergy, intestinal infections, inflammatory bowel disease and autoimmunity.
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Background: Acute infectious diarrhea is a major cause of childhood morbidity and economic burden for families. We evaluate the clinical, microbiologic, and immunologic effects of probiotics in acute infectious diarrhea. Methods: Children (n = 304) aged 3 months to 6 years hospitalized for acute diarrhea were randomized to receive Bio-three (a mixture of Bacillus mesentericus, Enterococcus faecalis, and Clostridium butyricum) or placebo orally 3 times daily for 7 days. Fecal samples were homogenized for bacterial culture and blood cells were isolated for cell culture and cytokine analysis. This study is registered (NCT00463190). Results: The mean duration of diarrhea after start of therapy was 60.1 hours in the probiotics group versus 86.3 hours in the placebo group (P = 0.003). Hospital stay was shorter in the probiotics group than in the placebo group (P = 0.009). Counts of Bifidobacteria and Lactobacillus species were elevated in stool culture of the probiotics (Bio-three) group. IL-10 was increased in the serum and supernatants of cell culture in the probiotics group, and tumor necrosis factor-α values were down-regulated. Interferon-γ and IL-12 were mildly elevated in the probiotics group, compared with the placebo group. Conclusions: This probiotics mixture reduced the severity of diarrhea and length of hospital stay in children with acute diarrhea. In addition to restoring beneficial intestinal flora, probiotics may enhance host protective immunity such as down-regulation of pro-inflammatory cytokines and up-regulation of anti-inflammatory cytokines.
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Two Bifidobacterium strains contained in two different fermented milks behave very differently when exposed to an in vitro simulated gastric environment. One strain survives very well during at least 90 min (greater than 10(7)/g), but the second strain studied is much less resistant. These in vitro results, with slight differences, were confirmed by an in vivo study in humans. The assessment of the gastric emptying rate of these products allows an estimation of the amount of Bifidobacterium that may pass into the small intestine.
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Transgalacto-oligosaccharides are a mixture of oligosaccharides consisting of glucose and galactose; they are not digested in the human small intestine. In vitro, they specifically stimulate the growth of bifidobacteria. The aim of the present work was to assess tolerance of transgalacto-oligosaccharides and the effects of their prolonged administration on bifidobacteria and fermentative activity of colonic flora. Eight healthy subjects were given 10 g of transgalacto-oligosaccharides per day for 21 d in two daily doses. A breath test and stool sample collection were carried out on d 1, 7, 14 and 21 of transgalacto-oligosaccharides ingestion. The stools of three subjects were collected and mixed before the study, and then inoculated in vitro into a fermentor to which 10 g transgalacto-oligosaccharides was added daily for 14 d. In the eight volunteers, administration of transgalacto-oligosaccharides led to a significant decrease in breath hydrogen excretion (P < 0.01) and a significant increase in fecal concentrations of bifidobacteria from (means +/- SEM) 8.6 +/- 0.6 to 9.7 +/- 0.5, 9.7 +/- 0.6 and 9.5 +/- 0.6 log colony-forming units (CFU)/g on d 1, 7, 14 and 21, respectively (P < 0.05). Fecal concentrations of enterobacteria, as well as stool weight, fecal water and pH did not change during the study. In vitro, transgalacto-oligosaccharides fermentation became more efficient and faster with time. In addition, metabolic alterations such as a rise in acetate proportion and lactate formation after 7 d of fermentation were observed, indicating the transformation of the inoculated fecal flora into an acid-resistant lactic flora. Prolonged administration of transgalacto-oligosaccharides, at a dose which does not induce digestive symptoms, increases the number of bifidobacteria and alters the fermentative activity of colonic flora in humans.
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The objective of this study was to determine if supplementation with milk fermented by yogurt cultures and Lactobacillus casei (strain DN-114 001) could lessen acute diarrhoea in healthy children. The study was conducted over six months, with 287 children aged 18.9 (SD 6.0) months, comprising three periods of one month supplementation, each month being followed by one month without supplementation. Subjects were supplemented daily with either 125 g or 250 g (according to age) of one of three tested dairy products: standard yogurt, milk fermented by yogurt cultures and Lactobacillus casei (10(8) cfu/ml), or a jellied milk (control product). A daily record was kept of the number and type of stools. Although the incidence of diarrhoea was not shown to be different between the groups, the severity of diarrhoea over the six-month study was significantly decreased (4.3 days) with the supplementation of L. casei fermented milk compared with the jellied milk (8.0 days) (p = 0.009).