ARTÍCULO ESPECIAL

El efecto antihipertensivo de las leches fermentadas

The antihypertensive effect of fermented milks

 

Karina N. Domínguez González^a,*, Alma E. Cruz Guerrero^a, Humberto González Márquez^b, Lorena C. Gómez Ruiz^a, Mariano García-Garibaya^c y Gabriela M. Rodríguez Serrano^a

^a División de Ciencias Biológicas y de la Salud, Departamento de Biotecnología, Unidad Iztapalapa, Universidad Autónoma Metropolitana, México, D. F., México
^b División de Ciencias Biológicas y de la Salud, Departamento de Ciencias de la Salud, Unidad Iztapalapa, Universidad Autónoma Metropolitana, México, D. F., México
^c División de Ciencias Biológicas y de la Salud, Departamento de Ciencias de la Alimentación, Unidad Lerma, Universidad Autónoma Metropolitana, Lerma de Villada, Edo. de México, México

Recibido el 26 de junio de 2013; aceptado el 6 de febrero de 2014

* Autor para correspondencia.

Correo electrónico: karinanatalydg@gmail.com (K.N. Domínguez González).

 

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Resumen

Existe una gran variedad de leches fermentadas con bacterias lácticas, con propiedades que promueven la salud. Recientemente se ha comunicado que las proteínas de los alimentos pueden, además, ejercer otras funciones in vivo, por medio de sus péptidos con actividad biológica. Estos péptidos se encuentran encriptados dentro de la estructura primaria de las proteínas y pueden ser liberados por fermentación de la leche, hidrólisis enzimática, o bien durante el tránsito gastrointestinal. Las funciones que presentan son diversas, ya que pueden actuar en diferentes sistemas del cuerpo humano: el cardiovascular, el digestivo, el endocrino, el inmune y el nervioso. Los péptidos bioactivos que presentan un efecto en el sistema cardiovascular (antihipertensivo, antitrombótico, antioxidante o hipocolesterolémico) pueden reducir los factores de riesgo para la manifestación de enfermedades crónicas y ayudar a mejorar la salud humana. Los péptidos bioactivos más estudiados son aquellos que ejercen un efecto antihipertensivo a través de la inhibición de la enzima convertidora de angiotensina (ACE). Este documento se enfoca en la producción de péptidos antihipertensivos inhibidores de la ACE en leches fermentadas, en su historia, y en las pruebas in vivo realizadas en ratas y en humanos, donde se ha demostrado su efecto hipotensor.

© 2013 Asociación Argentina de Microbiología. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados. 

PALABRAS CLAVE

Leches fermentadas; Actividad antihipertensiva; Bacterias ácido lácticas; Meta-análisis.

Abstract

There is a great variety of fermented milks containing lactic acid bacteria that present health-promoting properties. Milk proteins are hydrolyzed by the proteolytic system of these microorganisms producing peptides which may also perform other functions in vivo. These peptides are encrypted within the primary structure of proteins and can be released through food processing, either by milk fermentation or enzymatic hydrolysis during gastrointestinal transit. They perform different activities, since they act in the cardiovascular, digestive, endocrine, immune and nervous systems. Bioactive peptides that have an antihypertensive, antithrombotic, antioxidant and hypocholesterolemic effect on the cardiovascular system can reduce the risk factors for chronic disease manifestation and help improve human health. Most studied bioactive peptides are those which exert an antihypertensive effect by inhibiting the angiotensin-converting enzyme (ACE). Recently, the study of these peptides has focused on the implementation of tests to prove that they have an effect on health. This paper focuses on the production of ACEinhibitory antihypertensive peptides from fermented milks, its history, production and in vivo tests on rats and humans, on which its hypotensive effect has been shown.

© 2013 Asociación Argentina de Microbiología. Published by Elsevier España, S.L. All rights reserved. 

KEYWORDS

Fermented milks; Antihypertensive activity; Bioactive peptides; Meta-analysis.

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Introducción

El valor de las proteínas en la dieta, desde el punto de vista nutricional, se debe a su contenido de aminoácidos esenciales. Recientemente se ha comunicado que las proteínas de los alimentos pueden, además, ejercer otras funciones in vivo, por medio de sus péptidos con actividad biológica²⁸. Las proteínas de la leche son la fuente principal de estos péptidos, los cuales pueden ser liberados de la secuencia proteica por la acción de enzimas digestivas durante el tránsito intestinal o durante el procesamiento del alimento, como en la fermentación de la leche o la maduración de los quesos¹⁸. Una vez liberados, estos péptidos pueden ejercer un efecto fisiológico en el organismo¹¹. Los microorganismos tradicionalmente empleados para la fermentación de la leche son las bacterias ácido lácticas (BAL), que tienen la capacidad de hidrolizar las proteínas de la leche mediante su sistema proteolítico. Entre las actividades biológicas de los péptidos comunicadas se encuentran la actividad inhibidora de la enzima convertidora de angiotensina (ACE), la antitrombótica, la antimicrobiana, la antioxidante, la inmunomoduladora y la opioide, entre otras²⁸. Los péptidos bioactivos pueden producir efectos locales en el tracto gastrointestinal o bien pueden ser absorbidos, entrar al torrente sanguíneo y alcanzar intactos el órgano donde ejercen su efecto.

Los péptidos inhibidores de la ACE son de gran importancia debido al aumento en la incidencia de enfermedades cardiovasculares, consideradas la principal causa de muerte en los Estados Unidos y otros países⁹.

Las leches fermentadas y sus beneficios

De acuerdo al Codex Standard, una leche fermentada es un producto de la leche obtenido por fermentación, con modificación de sus componentes por la acción de microorganismos adecuados, o sin esta, y que redunda en la disminución del pH y, en ocasiones, con coagulación. Los microorganismos iniciadores deben ser viables, activos y abundantes durante la vida útil del producto, excepto cuando el producto es calentado después de la fermentación⁵.

Desde la antigüedad, las leches fermentadas fueron consideradas no solo como alimentos, sino también como medicamentos. Hipócrates y Galeno, entre otros, prescribieron leche fermentada para curar desórdenes del estómago e intestinos. En las leches fermentadas intervienen un gran número de BAL y levaduras. Algunas se conocen desde hace miles de años, por ejemplo, se sabe que el yogur ya se elaboraba en Mesopotamia hace unos 7000 años, cuando se descubrió que la leche fermentada era más estable que la leche fresca. En algunos países, el consumo de leches fermentadas es superior al de la leche fresca^14,39. A finales del siglo XIX y principios del XX, se demostró la presencia de diferentes microorganismos en las leches fermentadas, principalmente BAL pertenecientes a los géneros Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus y Bifidobacterium, las cuales producen ácidos orgánicos y, en consecuencia, la disminución del pH, contribuyendo así a la estabilidad e inocuidad del producto. Además se producen metabolitos antimicrobianos, como el peróxido de hidrógeno, las bacteriocinas, compuestos aromáticos, ácidos grasos, etc. La producción de estos metabolitos durante la fermentación de la leche con una microflora específica va acompañada de modificaciones para producir cambios en el sabor, la textura, la apariencia, el color, el aroma y las propiedades nutritivas de la leche, dando como resultado una amplia variedad de productos alimenticios. El consumo de leches fermentadas aporta beneficios a la salud debido a los productos metabólicos que se generan con las actividades biológicas de las BAL, capaces de inducir cambios en el ambiente intestinal⁹. Entre los productos con actividad biológica derivados de la acción del sistema proteolítico de  las BAL, se encuentran los péptidos bioactivos con actividad antihipertensiva (inhibidores de la ACE), péptidos antitrombóticos, antioxidantes, etc.²⁶.

Liberación de péptidos bioactivos

Los péptidos bioactivos son cadenas cortas de aminoácidos con actividad similar a las hormonas, que pueden regular funciones fisiológicas a través de interacciones con receptores específicos, para producir una respuesta que provoca un beneficio en la salud¹⁰. Estos se encuentran encriptados en las proteínas de la leche y son liberados durante la fermentación debido a la acción del sistema proteolítico de las BAL. Este sistema está compuesto de proteasas y peptidasas localizadas en la pared, la membrana celular y en el citoplasma⁴¹, y su función es proveer de aminoácidos al microorganismo. Otras ventajas tecnológicas de la proteólisis son la de liberar péptidos bioactivos y aminoácidos precursores de sabor; dar estructura al producto (textura) e incrementar el valor nutricional. Por otra parte, se ha demostrado que las caseínas aportan la mayor cantidad de péptidos bioactivos. Estos se han identificado en una variedad de productos fermentados, como quesos madurados y leches fermentadas²⁸.

Péptidos inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (ACE) en leches fermentadas

En la tabla 1 se muestran algunas secuencias de péptidos inhibidores de la ACE reportadas en leches fermentadas. Cabe resaltar que entre las caseínas, la ß-caseína es la proteína de la leche que contiene el mayor número de fragmentos con actividad inhibitoria de la ACE. La mayoría de los péptidos que han demostrado tener actividad inhibitoria de la ACE contienen prolina en su estructura. Este aminoácido le confiere resistencia a la hidrólisis por proteasas digestivas⁴⁸. Dos de las secuencias reportadas, ampliamente estudiadas en leches fermentadas con actividad inhibitoria de la ACE, son valina-prolina-prolina (VPP) e isoleucinaprolina- prolina (IPP). Estos son conocidos como lactotripéptidos⁷ y tienen un valor de concentración inhibitoria del 50 % (IC50) de 9,0 y 5,0 μmol, respectivamente¹⁰. Además de los péptidos presentados en la tabla 1, en un estudio de 2006 se reportó que los péptidos LHLPLP, LVYPFPGPIPNSLPQ- NIPP, VLGPVRGPFP y VRGPFPIIV pueden ser los responsables del efecto hipotensor de una leche fermentada con Enterococcus faecalis³².

Los primeros estudios del efecto de la inhibición de la ACE en leches fermentadas fueron publicados por Yamamoto et al.⁵⁰ y Nakamura et al.^35,36. Desde entonces, se han publicado numerosos trabajos sobre el empleo de microorganismos iniciadores para producir péptidos inhibidores de la ACE a partir de la fermentación de la leche. La tabla 2 muestra los microorganismos empleados en la producción de estos péptidos por fermentación; el género más empleado ha sido Lactobacillus^19,38,40, seguido por Lactococcus^15,38,41, debido a que estos microorganismos poseen un sistema proteolítico capaz de generar una diversa gama de péptidos durante la fermentación. Por otra parte, dentro de las especies utilizadas (tabla 2), sobresalen aquellas con carácter probiótico, como son: L. casei, L. rhamnosus, L. acidophilus, L. johnsonii, y Bifidobacterium lactis. 

Los lactobacilos han mostrado tener la mayor capacidad para producir péptidos bioactivos, posiblemente debido a las características de su sistema proteolítico, aunque se demostró que tiempos prolongados de fermentación con L. delbrueckii subsp. bulgaricus y con Lactococcus lactis llevaron a la obtención de péptidos con actividad antihipertensiva capaces de resistir la hidrólisis por proteasas digestivas¹⁵.

En el estudio sobre la proteólisis de diversas BAL se demostró que es esencial la producción de aminoácidos y péptidos para promover el crecimiento de las BAL y mantener la viabilidad del cultivo⁷, y que es durante esta proteólisis cuando se producen los péptidos bioactivos. Estos autores comunicaron que Bifidobacterium longum Bl 536 y L. acidophilus L10 son los organismos que producen la mayor cantidad de péptidos bioactivos inhibidores de la ACE⁷.

Es importante resaltar que, además de la cepa empleada durante la fermentación, se debe considerar el tiempo de fermentación, el cual determina el grado de hidrólisis, ya que existe en algunos casos una correlación directa con el porcentaje de inhibición de la ACE⁴⁰. Otro factor importante es el pH final de la fermentación, relacionado con la cepa utilizada y con el tiempo de fermentación. Finalmente, la temperatura de almacenamiento también puede afectar el perfil de péptidos de una leche fermentada, ya que a 5 °C se han observado cambios en los perfiles de los péptidos producidos durante la fermentación^16,39.

Estudios in vivo de los péptidos inhibidores de la ACE

Existen estudios epidemiológicos que sugieren que el consumo de leche y de productos lácteos está inversamente relacionado con el riesgo de hipertensión²⁴. Los péptidos inhibidores de la ACE de leches fermentadas, en general, tienen una menor actividad inhibitoria in vitro comparados con los fármacos. Para demostrar el efecto hipotensor in vivo del consumo de leches fermentadas con péptidos inhibidores de la ACE, se han realizado estudios en ratas. Se ha comunicado que solo unos pocos, entre el gran número de péptidos identificados como inhibidores de la ACE in vitro, hasta ahora han demostrado ser eficaces en la disminución de la presión arterial en estudios con animales y con humanos^9,26,34,42.

En la tabla 3 se listan los estudios in vivo realizados en ratas espontáneamente hipertensas. Yamamoto et al.⁵⁰ y Nakamura et al.³⁷ comprobaron que suministrando en ratas 5 ml de leche fermentada/kg de peso corporal se disminuyó la presión arterial sistólica (PAS). Se encontró un efecto diferente en la disminución de la PAS en función de la BAL empleada en la fermentación. Por ejemplo, con L. helveticus CP790, L. helveticus CP611, L. helveticus CP615 y L. helveticus JMC1004 se obtuvieron disminuciones en la PAS de –27,4 ± 13,3; –20,0 ± 9,6, –23,0 ± 13,4 y –29,3 ± 13,6 mmHg, respectivamente51, en tanto que con leche fer-  mentada con L. helveticus y Saccharomyces cerevisiae, la reducción fue de −21,8 ± 4,2 mmHg³⁵. Se ha demostrado que estas leches fermentadas tienen los lactotripéptidos VPP e IPP. Sipola et al.^44,45 estudiaron la leche Evolus^® con dosis de 27 ml/d y obtuvieron una disminución en la PAS a las 12 y 14 semanas de 21 y 22 mmHg, respectivamente. Jauhiainen et al.²⁴ demostraron que el libre acceso a una leche fermentada que contenía VPP e IPP disminuyó la PAS en 8,3 mmHg después de 9 semanas.

El mayor efecto se observó en el estudio realizado por Miguel et al.³² con una leche fermentada con Enterococcus faecalis CECT 5728, en donde el libre acceso a la leche fermentada por 20 semanas condujo a una disminución de la PAS y la presión arterial diastólica (PAD) de 36,11 y 3,67 mmHg, respectivamente. Por otro lado, Fuglsang et al.¹² fermentaron leche con L. helveticus CHCC637; ellos observaron que el suministro de 10 ml/kg de peso corporal de esta leche provocaba una disminución en la presión arterial de 30 mmHg.

En la tabla 4 se agrupan los estudios realizados en humanos que demostraron una reducción moderada o significativa de la presión arterial después del consumo de leches fermentadas. En 2008, se publicó un trabajo en el que se analizaron y discutieron los estudios realizados de 1996 al 2005 sobre el efecto de los lactotripéptidos sobre la disminución de la presión arterial en humanos⁴⁹. Los resultados dieron evidencia de que los lactotripéptidos tienen efecto hipotensivo en sujetos pre-hipertensos e hipertensos. La fermentación de leche con L. helveticus para la producción de péptidos antihipertensivos ha sido objeto de numerosos estudios in vivo, ya que durante la fermentación con este microorganismo se producen los lactotripéptidos VPP e IPP. La formación de los lactotripéptidos en leches fermentadas se debe a que las caseínas, proteínas mayoritarias de la leche, son ricas en prolina10. Inoue et al.²¹ encontraron el mayor efecto antihipertensivo en humanos con hipertensión leve al suministrarles 100 ml/d de una leche fermentada con L. casei Shirota y Lactococcus lactis YIT 2027 con ácido gamma-aminobutírico (GABA); después de 12 semanas se obtuvo una disminución de la presión arterial sistólica y diastólica de 17,4 y 7,2 mmHg, respectivamente.

Las leches fermentadas con efecto antihipertensivo que se comercializan en la actualidad son Calpis^® (Calpis Co. Ltd., Japan) y Evolus^® (Valio, Oy, Finlandia). El producto Calpis^®, preparado por fermentación de leche descremada con L. helveticus y Saccharomyces cerevisiae, ha demostrado tener la capacidad para disminuir la presión arterial sistólica y diastólica en sujetos con hipertensión^18,31,35-37. Hata et al.¹⁸ encontraron un mayor efecto, ellos comunicaron que con 95 ml/d de Calpis^® disminuyó la presión arterial sistólica y diastólica en 14,1 y 6,9 mmHg, respectivamente, después de 8 semanas. Evolus^® es un producto fermentado con L. helveticus LBK-16H distribuido en Finlandia; recientemente la empresa Kaiku lo ha introducido en España con el nombre de Kaiku Vitabrand^®. Su efecto en pacientes hipertensos ha sido evaluado por Seppo et al.^43,44 y Jauhiainen et al.²⁶, quienes encontraron una disminución significativa en la presión sistólica y la diastólica en los sujetos de prueba después de consumir esta leche. Tuomilehto et al. encontraron el mayor efecto antihipertensivo al administrar 15 ml/d de Evolus^® en sujetos con hipertensión ligera, lo que condujo a una disminución en la presión sistólica de  16,0 mmHg en la primera fase, que duró de 8-10 semanas, y una disminución de 11,0 mmHg en la segunda fase, que duró de 5-7 semanas⁴⁷. En el metanálisis publicado por Xu et al.⁴⁹, en donde se incluyeron nueve estudios realizados entre 1996 y 2005, con un total de 623 participantes, se demostró que los lactotripéptidos tuvieron un efecto hipotensor en sujetos prehipertensos e hipertensos.

Es importante mencionar que los estudios realizados no han tomado en cuenta factores como etnias, estado de salud y edad. Se ha demostrado una tendencia en la prevalencia de hipertensión de acuerdo con el grupo étnico; por ejemplo, en Latinoamérica y el Caribe así como en países asiáticos (excepto Japón), la hipertensión tiene la menor incidencia³, mientras que las personas afroamericanas y  asiáticas de la zona sur tienen un alto índice de hipertensión²⁹. Por otra parte, entre personas de color se ha identificado la tendencia a desarrollar hipertensión a una edad temprana⁴.

A pesar de los distintos estudios realizados que han demostrado el efecto de las leches fermentadas con lactotripéptidos en la disminución de la presión arterial, la EFSA (European Food Safety Authority) consideró que la evidencia sobre el efecto antihipertensivo de los lactotripéptidos es insuficiente, después del análisis de un gran número de solicitudes⁸. La EFSA argumenta que las investigaciones de estos alimentos funcionales con lactotripéptidos presentan, en general, una diferencia muy pequeña entre el tratamiento activo y el placebo en los estudios en humanos, por lo que sugieren contar con poblaciones de estudio más grandes para probar la eficacia de estos alimentos. Además, se recomienda dar mayor énfasis a los estudios preclínicos, con el fin de demostrar que los efectos se repiten varias veces y son registrados por varios grupos de investigación²³.

Conclusión

El consumo regular de leches fermentadas tiene un efecto positivo sobre la salud. El perfil de los péptidos bioactivos presentes en estos alimentos dependerá del tipo de microorganismos y de las actividades enzimáticas presentes. El género Lactobacillus ha sido el más utilizado como microorganismo iniciador (microorganismo que se añade a la leche para fermentarla) en leches fermentadas que han mostrado tener péptidos con actividad antihipertensiva, con un efecto inhibidor de la ACE in vitro. Entre éstos se han destacado los lactotripéptidos VPP e IPP. Los péptidos antihipertensivos derivados de las proteínas de estas leches representan un beneficio potencial para el consumidor, ya que podrían participar en la prevención de la manifestación temprana de la hipertensión, incluso podrían ser parte de un tratamiento combinado para el control de esta afección. En Japón y en la Comunidad Económica Europea ya se comercializan algunos productos fermentados que demostraron ser eficaces en este sentido, al disminuir la presión arterial en seres vivos bajo ciertas condiciones. Es recomendable promover el consumo de este tipo de productos, especialmente en aquellos países en los que existe una mayor incidencia de enfermedades cardiovasculares, dado el papel preponderante que juega la hipertensión arterial en estas afecciones.

Responsabilidades éticas

Protección de personas y animales. Los autores declaran que para esta investigación no se han realizado experimentos en seres humanos ni en animales. Confidencialidad de los datos. Los autores declaran que en este artículo no aparecen datos de pacientes.

Derecho a la privacidad y consentimiento informado. Los autores declaran que en este artículo no aparecen datos de pacientes.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

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