Factores asociados a la infección para Clostridium difficile en un hospital universitario de Bogotá

Introducción La infección por Clostridium difficile, es una de las causas más frecuentes de diarrea nosocomial con una alta morbimortalidad, con un aumento exponencial en su incidencia, en Estados Unidos se duplicó, de 261 casos x 100.000 en 1993 pasó a 546 x 100.000 en 2003 2, y en Canadá se encontraron datos similares con un aumento de 4.5 veces, en 1991 de 35.6 casos x 100.000 a 156.3 casos por 100.000 en 2004 3 . Se han descrito varios factores asociados Materiales y Métodos Se trata de un estudio descriptivo de tipo serie de casos en el que se evaluaron pacientes con diagnóstico de infección por C. Difficile y los factores asociados en un Hospital Universitario entre febrero de 2010 hasta septiembre de 2011 Resultados Se recolectaron 31 pacientes la edad promedio fue de 58 años con un rango entre 18 y 93 años, de los cuales 19 (61%) fueron mujeres y 12 (39%) hombres. El factor asociado a la infección por C. Difficile más frecuentemente encontrado fue el uso de inhibidores de bomba de protones con 54.84% (n=17) .No se encontraron pacientes VIH positivos o con diagnóstico de enfermedad inflamatoria intestinal. Ningún paciente presentó complicaciones asociadas a la infección ni mortalidad alguna. Conclusión El factor asociado que más se presentó fue el uso de antimicrobianos en los quince dias previos al inicio del cuadro en el 74% de los pacientes lo que coincide con lo presentado en la literatura mundial.

Factores asociados a infección de fracturas abiertas de extremidades por accidentes de tránsito. Bogotá, 2012-2013

Los traumatismos por accidentes de tránsito, constituyen un problema de salud pública, a nivel mundial. Las lesiones más frecuentes son las fracturas de extremidades (84.3%). Las fracturas tienen un elevado riesgo de presentar infecciones, secuelas e incapacidades permanentes. Objetivo : Determinar si los factores asociados con la patología (lugar de fractura, clasificación de fractura, comorbilidades del paciente) y/o los factores relacionados con la atención médica (uso de profilaxis antibiótica diferente al protocolo institucional, tiempo prolongado para remisión, demoras en manejo quirúrgico) se asocian a mayor probabilidad de presentar infección de fracturas abiertas, en población mayor a 15 años, atendidos por accidente de tránsito, en una clínica de Bogotá de tercer nivel especializada en atención de SOAT, durante el período Octubre de 2012 a Octubre de 2013. Metodología: Estudio de casos y controles no apareado, relación 1:3, conformado por 43 casos (fracturas abiertas infectadas) y 129 controles (fracturas abiertas no infectadas). Resultados: La edad media de los casos fue de 39.42 +/- 16.82 años (med=36 años) y la edad media de los controles fue de 33.15 +/- 11.78 años (med=30 años). El 83.7% de los casos y el 78.3% de los controles corresponden al sexo masculino. Predominaron los accidentes en motocicleta en el 81.4% de los casos y el 86% de los controles. En el análisis bivariado se encuentra que la edad mayor a 50 años (p=0.042), una clasificación de la fractura grado IIIB o IIIC (p=0.02), cumplimiento del protocolo antibiótico institucional según el grado de fractura (p=0.014) y un tiempo mayor a 24 horas desde el momento del accidente al centro especializado en trauma (p=0.035) se asociaron significativamente con infección de la fractura abierta. En el análisis multivariado se encuentra únicamente que la clasificación de la fractura grado IIIB o IIIC se asocia con infección de la fractura OR 2.6 IC95% (1.187 – 5.781) (p=0.017). La duración de hospitalización fue mayor en los casos (32.37+/- 22.92 días, med=26 días) que en los controles (8.81 +/- 7.52 días, med=6 días) (p<0.001). El promedio de lavados quirúrgicos fue mayor en los casos (4.85±4.1, med=4.0) que en el grupo control (1.94±1.26, med=2) (p<0.001). Conclusiones: La infección posterior a una fractura abierta, implica costos elevados de atención con hospitalizaciones prolongadas y mayor frecuencia de intervenciones quirúrgicas como se evidencia en el presente estudio. Se debe fortalecer el sistema de remisión y contra remisión para acortar los tiempos de inicio de manejo especializado de los pacientes con fracturas abiertas. Se debe incentivar dentro de las instituciones, el cumplimiento de protocolos de profilaxis antibiótica según el grado de la fractura para disminuir el riesgo de complicación infecciosa.

Caracterització i revaloració de la fracció plasmàtica de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La tesi s'ha estructurat en tres apartats que, en conjunt, han de permetre determinar les possibilitats d'aprofitament dins la mateixa indústria alimentària de la fracció plasmàtica de la sang de porc generada per escorxadors que utilitzen sistemes oberts de recollida higiènica. 1. En la primera part s'analitza la composició de la sang higiènica que s'està recollint actualment i s'estudien les característiques tant físico-químiques com microbiològiques que determinen la seva qualitat. La caracterització s'ha realitzat amb sang recollida en diferents escorxadors industrials de les comarques de Girona i s'ha centrat principalment en l'estudi de la contaminació microbiològica i el nivell d'hemòlisi de la sang. S'ha fet un disseny experimental que ha permès alhora valorar l'efecte d'alguns factors sobre la qualitat de la sang: possibles diferències relacionades amb (1) la climatologia del període de l'any en el qual es fa la recollida, (2) particularitats dels escorxadors (grandària, sistemes de dessagnat, tipus, dosi i sistema de dosificació de l'anticoagulant, condicions de processament, maneig i emmagatzematge després de la recollida, etc.). Els resultats obtinguts ens permeten constatar que, en les condicions actuals, la sang que s'està recollint en els escorxadors estudiats no es pot considerar adequada per a una matèria primera de productes destinats a alimentació humana. La major part de la microbiota contaminant s'adquireix en el propi sagnador. S'ha constatat que el sistema de dessagnat en posició horitzontal podria ser una mesura útil per minimitzar la contaminació d'origen fecal o provinent de la pell de l'animal sacrificat i que la separació immediata de les fraccions en el propi escorxador també pot contribuir a reduir la contaminació. Així doncs, en el benentès que l'efectivitat pot obtenir-se del conjunt de mesures preses, més que de l'aplicació d'una sola d'elles, es suggereix la introducció d'una sèrie d'actuacions que potser permetrien reduir els nivells de contaminació que s'obtenen actualment. El tractament mecànic de la sang, el sistema d'addició d'anticoagulant, el volum i concentració de la solució anticoagulant afegida i el període d'emmagatzematge són els factors responsables de l'hemòlisi; mentre que nivells elevats de contaminació microbiològica i el tipus d'anticoagulant utilitzat deterrminen la velocitat d'increment de l'hemòlisi de sang refrigerada. S'ha constatat que quan la sang no pot ser processada immediatament i s'ha d'emmagatzemar en refrigeració és millor utilitzar citrat sòdic enlloc de polifosfat com a anticoagulant ja que l'increment d'hemòlisi es dóna més lentament. 2. El segon apartat s'ha centrat en la fracció plasmàtica de la sang. S'ha utilitzat la deshidratació per atomització com a tecnologia de conservació del plasma i s'ha fet una caracterització del producte en pols resultant des del punt de vista de composició i qualitat. A més de la contaminació microbiològica, que determina la qualitat higiènico-sanitària del producte, s'ha realitzat un estudi de les propietats funcionals que podrien fer del plasma un producte útil en la formulació d'aliments (capacitat escumant, emulsionant, gelificant). S'ha fet especial incidència en (1) determinar l'efecte del procés tecnològic de deshidratació sobre la funcionalitat del producte i (2) estudiar l'estabilitat del plasma deshidratat durant el període d'emmagatzematge. En les condicions de deshidratació per atomització aplicades no es provoca desnaturalització de la fracció proteica i s'obté un producte suficientment deshidratat, amb una aw<0,4 per permetre suposar una bona estabilitat. Algunes mostres de plasma deshidratat analitzades presenten nivells detectables de determinats residus (sulfonamides i corticosteroides). La qualitat microbiològica del producte en pols reflecteix l'elevada contaminació que contenia la matèria primera utilitzada, tot i que la deshidratació per atomització ha comportat la reducció en una unitat logarítmica de la càrrega contaminant. Els recomptes generals de microorganismes són encara preocupants i més tenint en compte que s'ha evidenciat la presència de toxines estafilocòciques en algunes mostres. L'avaluació de les propietats funcionals del producte deshidratat en relació a les que presentava el plasma líquid ens ha permès comprovar que: (1) El procés de deshidratació no ha afectat la solubilitat de les proteïnes. Això, junt amb el fet que no s'obtinguin diferències significatives en l'anàlisi calorimètrica de mostres líquides o deshidratades, permet concloure que el procés no provoca desnaturalització proteica. (2) No s'observen efectes negatius del procés tecnològic sobre la capacitat escumant ni en l'activitat emulsionant de les proteïnes plasmàtiques, dues propietats funcionals que possibiliten l'aplicació del plasma amb aquestes finalitats en l'elaboració d'alguns aliments. (3) La deshidratació tampoc perjudica de manera important les característiques dels gels que s'obtenen per escalfament, ja que els gels obtinguts a partir del plasma líquid i del plasma deshidratat presenten la mateixa capacitat de retenció d'aigua i no s'observen diferències en la microestructura de la xarxa proteica d'ambdós tipus de gel. Tanmateix, els que s'obtenen a partir del producte en pols mostren una menor resistència a la penetració. L'estudi d'estabilitat ens ha permès comprovar que la mostra de plasma deshidratat per atomització perd algunes de les seves propietats funcionals (facilitat de rehidratació, capacitat de retenció d'aigua i fermesa dels gels) si s'emmagatzema a temperatura ambient, mentre que aquestes característiques es mantenen un mínim de sis mesos quan el producte en pols es conserva a temperatura de refrigeració. 3. En l'última part, tenint en compte les conclusions derivades dels resultats dels apartats anteriors, s'han assajat tres possibles sistemes de reducció de la contaminació aplicables a la fracció plasmàtica com a pas previ a la deshidratació, per tal de millorar les característiques de qualitat microbiològica i les perspectives d'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. S'ha determinat l'eficàcia, i l'efecte sobre les propietats del plasma deshidratat, que poden tenir tractaments d'higienització basats en la centrifugació, la microfiltració tangencial i l'aplicació d'altes pressions. Els tractaments de bactofugació aplicats permeten reduir entre el 96 i el 98% la contaminació microbiana del plasma. Aquesta reducció s'aconsegueix tant amb un sistema discontinu com amb un sistema continu treballant a una velocitat de 12 L/h, fet que permetria adaptar el tractament de bactofugació a un procés de producció industrial. Un sistema combinat de bactofugació en continu i microfiltració tangencial permet incrementar l'eficàcia fins a un 99,9 % de reducció. Cal tenir present, però, que aquest tractament provoca també una disminució de l'extracte sec que afecta negativament les propietats funcionals del plasma líquid. Malgrat suposar una pèrdua pel que fa al rendiment, aquest efecte negatiu sobre la funcionalitat no suposaria cap inconvenient si s'utilitzés la deshidratació com a tecnologia de conservació del plasma, ja que es podria corregir l'extracte sec durant la reconstitució del producte. Caldria avaluar si la millora en la qualitat higiènico-sanitària del producte compensa o no les pèrdues que suposa aquest sistema d'higienització combinat. Amb relació als tractaments d'alta pressió, de totes les condicions de tractament assajades, les pressions de fins 450 MPa permeten obtenir plasma sense modificacions importants que impedeixin la seva deshidratació per atomització. Així doncs, les condicions de procés que s'han aplicat són pressuritzacions a 450 MPa de 15 minuts de durada. La temperatura de tractament que s'ha mostrat més eficaç en la reducció dels recomptes de microorganismes ha estat de 40ºC. Els tractaments a aquesta temperatura permeten assolir reduccions del 99,97% i disminuir en un 80% la capacitat de creixement dels microorganismes supervivents a la pressurització en relació a la que presentava la població contaminant del plasma abans del tractament. L'estudi de l'efecte d'aquest tractament (450 MPa, 15 min i 40ºC) sobre les propietats funcionals del plasma ha permès observar que la pressurització comporta una disminució en la solubilitat del producte però una millora en les propietats de superfície -estabilitat de l'escuma i activitat emulsionant- i un increment de la capacitat de retenció d'aigua i de la duresa dels gels obtinguts per escalfament. Calen més estudis per confirmar i caracteritzar aquesta millora en la funcionalitat, així com per establir si el tractament de pressurització afecta també l'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. De totes les tecnologies d'higienització assajades, l'alta pressió és la que permet obtenir millors resultats en el sentit de poder garantir un producte de bona qualitat microbiològica i segur, des del punt de vista sanitari i tecnològic, per a la seva utilització com a ingredient alimentari.

Revaloració de la fracció cel·lular de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La sang de porc és un subproducte comestible que es genera als escorxadors industrials durant el procés d'obtenció de la canal. Aquest subproducte es caracteritza per presentar una elevada càrrega contaminant i, degut a l'elevat volum que es genera, és necessari trobar estratègies que permetin la seva revaloració i aprofitament, a la vegada que disminuïm la contaminació ambiental i les despeses que es deriven del seu processament abans de l'abocament. La fracció cel·lular (FC) constitueix el 40 % de la sang de porc i conté principalment l'hemoglobina (Hb), que representa al voltant del 90 % del contingut en proteïna d'aquesta fracció (un 35 % aproximadament). L'elevat percentatge en proteïna i en ferro, i les seves bones propietats funcionals fan que l'aprofitament d'aquest subproducte com a primera matèria o ingredient de la indústria alimentària sigui una alternativa molt útil a l'hora de reduir les despeses de la indústria càrnia, sempre que es resolguin els problemes de l'enfosquiment i dels sabors estranys que pot conferir la FC quan s'addiciona a productes alimentaris. Una altra possible utilització de la FC és aprofitar les propietats colorants de l'Hb o del grup hemo, com a colorant d'origen natural en diversos productes alimentaris. Els objectius del present treball eren, en primer lloc, determinar les millors condicions d'aplicació del procés de conservació de la FC mitjançant la deshidratació per atomització i caracteritzar físico-químicament i microbiològica el concentrat d'Hb en pols. En segon lloc, avaluar l'eficàcia de diferents additius antioxidants i/o segrestants del ferro per prevenir l'enfosquiment que pateix la FC durant la deshidratació. En tercer lloc, aplicar tractaments d'altes pressions hidrostàtiques com a procés d'higienització i avaluar els efectes d'aquest tractament sobre la microbiota contaminant, el color i les propietats funcionals de la FC. Finalment, desenvolupar un procés d'obtenció d'hidrolitzats proteics descolorats a partir de l'Hb amb la finalitat d'utilitzar-los com a ingredients nutricionals i/o funcionals. La millor temperatura de deshidratació per atomització de la FC hemolitzada era 140ºC. La FC en pols presentava un contingut en humitat del 5,3 % i un percentatge de solubilitat proteica del 96 %. La deshidratació per atomització induïa canvis en l'estructura nativa de l'Hb i, per tant, un cert grau de desnaturalització que pot conduir a una disminució de les seves propietats funcionals. L'extracte sec de la FC en pols estava composat per un 94,6 % de proteïna, un 3 % de sals minerals i un 0,7 % de greix. Els valors CIE L*a*b* del color de la FC en pols eren força constants i reflectien el color vermell marró fosc d'aquesta, a causa de l'oxidació del ferro hèmic que es produeix durant la deshidratació. La càrrega contaminant de la FC fresca de la sang de porc era força elevada i el tractament d'hemòlisi amb ultrasons i la centrifugació posterior no produïen una reducció significativa de la microbiota contaminant, obtenint un producte amb uns recomptes microbiològics de l'ordre de 106 ufc·mL-1. La deshidratació per atomització produïa una disminució d'una unitat logarítmica dels recomptes totals de la FC hemolitzada. Tanmateix, el producte en pols encara reflectia l'elevada contaminació de la primera matèria, fet que condiciona negativament la seva utilització com a ingredient alimentari, a no ser que es millorin les condicions de recollida de la sang a l'escorxador o que aquesta o la FC es sotmeti a algun tractament d'higienització prèviament a la deshidratació. Les isotermes de sorció a 20ºC de la FC en pols tenien forma sigmoïdal i una histèresi estreta i llarga. L'equació GAB és un bon model matemàtic per ajustar les dades de sorció obtingudes experimentalment i determinar la isoterma d'adsorció de la FC deshidratada per atomització. El percentatge d'humitat de la FC deshidratada a 140ºC es corresponia a un valor d'aw a 20 ºC d'aproximadament el 0,16. Tenint en compte que estava per sota dels valors d'aw corresponents a la capa monomolecular, es pot garantir la conservació a temperatura ambient del producte, sempre que s'envasi en recipients tancats que no permetin l'entrada d'humitat de l'exterior. De l'estudi de la possible estabilització del color de la FC deshidratada per atomització mitjançant l'addició d'antioxidants i/o segrestants de ferro, es va observar que només l'àcid ascòrbic, la glucosa, l'àcid nicotínic i la nicotinamida, tenien efectes positius sobre el color del producte en pols. L'ascòrbic i la glucosa no milloraven la conservació del color de l'Hb però disminuïen l'enfosquiment que es produeix durant la deshidratació, amb la qual cosa es pot obtenir un producte en pols de color marró més clar. L'addició de dextrina o L-cisteïna no disminuïa l'enfosquiment ni evitava el canvi de color de l'Hb. L'àcid nicotínic i la nicotinamida protegien el color de l'Hb durant el procés de deshidratació i l'emmagatzematge de la FC en pols. Les millors condicions d'aplicació del tractament amb altes pressions hidrostàtiques (HHP) sobre la FC eren 400 MPa, a 20ºC, durant 15 minuts, perquè produïen una millora significativa de la qualitat microbiològica, no afectaven negativament al color, no comprometien gaire la solubilitat proteica l'Hb i, malgrat que produïen un augment de la viscositat, la FC romania fluida després del tractament. Aquest tractament permetia una reducció de la microbiota contaminant de la FC d'entre 2 i 3 unitats logarítmiques. L'aplicació de l'alta pressió i la posterior deshidratació per atomització permetien obtenir un producte en pols amb recomptes totals de l'ordre de 2,8 unitats logarítmiques. El color de la FC pressuritzada en pols era igual que el de la FC control deshidratada, perquè ambdues mostres presentaven la mateixa susceptibilitat a l'oxidació del grup hemo produïda per la deshidratació. L'alta pressió incrementava la susceptibilitat de l'Hb als efectes desnaturalitzants de la deshidratació, fonamentalment a pH 7 (PIE), ja que es va observar una disminució de la solubilitat proteica a pH neutre després dels 2 processos tecnològics. La FC en pols presentava una màxima capacitat escumant al PIE de l'Hb. L'aplicació del tractament HHP produïa una disminució de la capacitat escumant de la FC en pols, però no tenia efectes negatius sobre l'estabilitat de l'escuma formada. Tampoc es van observar efectes negatius del tractament HHP sobre l'activitat emulsionant de l'Hb. La màxima activitat emulsionant de l'Hb s'aconseguia amb una concentració de FC en pols de l'1,5 % a pH 7 i de l'1 % a pH 4,5. Les pastes obtingudes per escalfament de la FC presentaven característiques molt diferenciades depenent del pH. A pH neutre es formaven unes pastes dures i consistents, mentre que a pH àcid les pastes eren poc consistents, molt adhesives i més elàstiques que les anteriors. Aquestes tenien una capacitat de retenció d'aigua molt superior que les de pH 7, en les quals l'aigua quedava retinguda per capil·laritat. La textura i capacitat de retenció d'aigua de les pastes tampoc eren afectades pel tractament HHP. El tractament HHP incrementava l'activitat de la Tripsina sobre l'Hb quan el substrat i l'enzim es tractaven conjuntament i afavoria el procés d'obtenció d'hidrolitzats descolorats a partir de la FC, la qual cosa permetia assolir el mateix grau de descoloració amb una dosi d'enzim inferior. El tractament d'hidròlisi de la FC amb la utilització combinada de Tripsina seguida d'un tractament amb Pepsina permetia l'obtenció d'un hidrolitzat proteic d'Hb descolorat i hidrolitzava completament la globina, donant lloc a 2 pèptids de 10,8 i 7,4 KDa. Val a dir que també produïa un 60 80 % de nitrogen soluble en TCA, constituït fonamentalment per pèptids petits i aminoàcids lliures. Els hidrolitzats trípsics i pèpsics d'Hb, obtinguts a partir de FC no pressuritzada i deshidratats per atomització a 180ºC, eren de color blanc i tenien un contingut en humitat del 4,7 %, un 84,2 % de proteïna i 9,7 % de sals minerals. El procés d'hidròlisi permetia una reducció considerable de la contaminació de la FC, obtenint un producte en pols amb uns recomptes totals de l'ordre de 102-103 ufc·g-1. Pel que fa a la funcionalitat dels hidrolitzats d'Hb deshidratats per atomització, aquests presentaven una elevada solubilitat proteica a pH 5 i 7 i romanien solubles després d'un escalfament a 80ºC durant 30 min. Tanmateix, aquesta hidròlisi afectava molt negativament la capacitat de mantenir escumes estables i l'activitat emulsionant.

Intestinal microbiology in Crohn's disease: a study of Escherichia coli as a potential etiologic agent

La malaltia de Crohn és una malaltia inflamatòria intestinal crònica d'etiologia encara desconeguda. Actualment es pensa que hi participen factors genètics i immunològics que confereixen una susceptibilitat a l'hoste, i factors externs o ambientals, com serien els microorganismes i/o l'estil de vida. L'objectiu principal d'aquest treball ha estat descriure les poblacions bacterianes associades especialment als malalts de Crohn, amb la intenció d'identificar possibles agents etiològics. Els resultats d'aquest treball coincideixen amb investigacions prèvies que descriuen l'alteració bacteriana present en els malalts de Crohn (disbiosi) i recolzen la hipòtesi que implica el recentment descrit patovar "Adherent- Invasive Escherichia coli" (AIEC) en l'etiologia d'aquesta malaltia inflamatòria intestinal. A més, contribuïm a la descripció de les poblacions d'E. coli associades a la mucosa intestinal aportant dades sobre aspectes ecològics i patogènics. Finalment, descrivim nous aspectes fenotípics d'AIEC que podrien estar relacionats amb la seva patogènia, com seria la capacitat de formar biofilms.

Profiling of phenols in human fecal water after raspberry supplementation.

The phenolic compositions of fecal water samples from ten free-living human subjects without marked dietary restrictions were monitored before and after intake of raspberry puree (200 g/day, 4 days) using gas chromatography-mass spectrometry. No single phenolic component was increased in all subjects after intake, but a majority of subjects had significant elevations in phenylacetic acid (7/10), 4-hydroxyphenylacetic acid (6/10), 3-hydroxyphenylacetic acid (5/10), 3-phenylpropionic acid and 3-(4-hydroxyphenyl)propionic acid. The levels of 3,4-dihydroxbenzoic acid were elevated in 8/10 subjects, significantly for 6 subjects (p < 0.05), and not significantly reduced in the other 2 subjects. In addition, unlike most other fecal metabolites, the increase was always >2-fold. This metabolite may be representative of the increased colonic dose of cyanidin anthocyanins. The colonic microbiota varied greatly between individuals, and supplementation with raspberries did not produce any statistically significant alterations in the profile of colonic bacteria, nor was a common pattern revealed to account for the interindividual variations observed in the fecal water phenolic profiles.

Prebiotic effects: metabolic and health benefits

The different compartments of the gastrointestinal tract are inhabited by populations of micro-organisms. By far the most important predominant populations are in the colon where a true symbiosis with the host exists that is a key for well-being and health. For such a microbiota, 'normobiosis' characterises a composition of the gut 'ecosystem' in which micro-organisms with potential health benefits predominate in number over potentially harmful ones, in contrast to 'dysbiosis', in which one or a few potentially harmful micro-organisms are dominant, thus creating a disease-prone situation. The present document has been written by a group of both academic and industry experts (in the ILSI Europe Prebiotic Expert Group and Prebiotic Task Force, respectively). It does not aim to propose a new definition of a prebiotic nor to identify which food products are classified as prebiotic but rather to validate and expand the original idea of the prebiotic concept (that can be translated in 'prebiotic effects'), defined as: 'The selective stimulation of growth and/or activity(ies) of one or a limited number of microbial genus(era)/species in the gut microbiota that confer(s) health benefits to the host.' Thanks to the methodological and fundamental research of microbiologists, immense progress has very recently been made in our understanding of the gut microbiota. A large number of human intervention studies have been performed that have demonstrated that dietary consumption of certain food products can result in statistically significant changes in the composition of the gut microbiota in line with the prebiotic concept. Thus the prebiotic effect is now a well-established scientific fact. The more data are accumulating, the more it will be recognised that such changes in the microbiota's composition, especially increase in bifidobacteria, can be regarded as a marker of intestinal health. The review is divided in chapters that cover the major areas of nutrition research where a prebiotic effect has tentatively been investigated for potential health benefits. The prebiotic effect has been shown to associate with modulation of biomarkers and activity(ies) of the immune system. Confirming the studies in adults, it has been demonstrated that, in infant nutrition, the prebiotic effect includes a significant change of gut microbiota composition, especially an increase of faecal concentrations of bifidobacteria. This concomitantly improves stool quality (pH, SCFA, frequency and consistency), reduces the risk of gastroenteritis and infections, improves general well-being and reduces the incidence of allergic symptoms such as atopic eczema. Changes in the gut microbiota composition are classically considered as one of the many factors involved in the pathogenesis of either inflammatory bowel disease or irritable bowel syndrome. The use of particular food products with a prebiotic effect has thus been tested in clinical trials with the objective to improve the clinical activity and well-being of patients with such disorders. Promising beneficial effects have been demonstrated in some preliminary studies, including changes in gut microbiota composition (especially increase in bifidobacteria concentration). Often associated with toxic load and/or miscellaneous risk factors, colon cancer is another pathology for which a possible role of gut microbiota composition has been hypothesised. Numerous experimental studies have reported reduction in incidence of tumours and cancers after feeding specific food products with a prebiotic effect. Some of these studies (including one human trial) have also reported that, in such conditions, gut microbiota composition was modified (especially due to increased concentration of bifidobacteria). Dietary intake of particular food products with a prebiotic effect has been shown, especially in adolescents, but also tentatively in postmenopausal women, to increase Ca absorption as well as bone Ca accretion and bone mineral density. Recent data, both from experimental models and from human studies, support the beneficial effects of particular food products with prebiotic properties on energy homaeostasis, satiety regulation and body weight gain. Together, with data in obese animals and patients, these studies support the hypothesis that gut microbiota composition (especially the number of bifidobacteria) may contribute to modulate metabolic processes associated with syndrome X, especially obesity and diabetes type 2. It is plausible, even though not exclusive, that these effects are linked to the microbiota-induced changes and it is feasible to conclude that their mechanisms fit into the prebiotic effect. However, the role of such changes in these health benefits remains to be definitively proven. As a result of the research activity that followed the publication of the prebiotic concept 15 years ago, it has become clear that products that cause a selective modification in the gut microbiota's composition and/or activity(ies) and thus strengthens normobiosis could either induce beneficial physiological effects in the colon and also in extra-intestinal compartments or contribute towards reducing the risk of dysbiosis and associated intestinal and systemic pathologies.

Comparison of the euryarchaeal microbial community in guts and food-soil of the soil-feeding termite Cubitermes fungifaber across different soil types

Termites are an important component of tropical soil communities and have a significant affect on the structure and nutrient content of soil. Digestion in termites is related to gut structure, gut physico-chemical conditions and gut symbiotic microbiota. Here we describe the use of 16S rRNA gene sequencing and Terminal-restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) analysis to examine methanogenic Archaea (MA) in the guts and food-soil of the soil-feeder Cubitermes fungifaber Sjostedt across a range of soil types. If they are strictly vertically inherited, then MA in guts should be the same in all individuals even if the soils differ across sites. In contrast, gut MA should reflect what is present in soil if populations are merely a reflection of what is ingested as the insects forage. We show clear differences between the euryarchaeal communities in termite guts and in food-soils from five different sites. Analysis of 16S rRNA gene clones indicated little overlap between the gut and soil communities. Gut clones were related to a termite-derived Methanomicrobiales cluster, to Methanobrevibacter and, surprisingly, to the haloalkaliphile Natronococcus. Soil clones clustered with Methanosarcina, Methanomicrococcus or Rice Cluster I. T-RFLP analysis indicated that the archaeal communities in the soil samples differed from site to site, whereas those in termite guts were similar between sites. There was some overlap between the gut and soil communities but these may represent transient populations in either guts or soil. Our data does not support the hypothesis that termite gut MA are derived from their food soil but also does not support a purely vertical transmission of gut microflora.

Comparison of Euryarchaea strains in the guts and food-soil of the soil-feeding termite Cubitermes fungifaber across different soil types

Termites are an important component of tropical soil communities and have a significant effect on the structure and nutrient content of soil. Digestion in termites is related to gut structure, gut physicochemical conditions, and gut symbiotic microbiota. Here we describe the use of 16S rRNA gene sequencing and terminal-restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis to examine methanogenic archaea (MA) in the guts and food-soil of the soil-feeder Cubitermes fungifaber Sjostedt across a range of soil types. If these MA are strictly vertically inherited, then the MA in guts should be the same in all individuals even if the soils differ across sites. In contrast, gut MA should reflect what is present in soil if populations are merely a reflection of what is ingested as the insects forage. We show clear differences between the euryarchaeal communities in termite guts and in food-soils from five different sites. Analysis of 16S rRNA gene clones indicated little overlap between the gut and soil communities. Gut clones were related to a termite-derived Methanomicrobiales cluster, to Methanobrevibacter and, surprisingly, to the haloalkaliphile Natronococcus. Soil clones clustered with Methanosarcina, Methanomicrococcus, or rice cluster I. T-RFLP analysis indicated that the archaeal communities in the soil samples differed from site to site, whereas those in termite guts were similar between sites. There was some overlap between the gut and soil communities, but these may represent transient populations in either guts or soil. Our data do not support the hypothesis that termite gut MA are derived from their food-soil but also do not support a purely vertical transmission of gut microflora.

Top-down systems biology modeling of host metabotype-microbiome associations in obese rodents

Covariation in the structural composition of the gut microbiome and the spectroscopically derived metabolic phenotype (metabotype) of a rodent model for obesity were investigated using a range of multivariate statistical tools. Urine and plasma samples from three strains of 10-week-old male Zucker rats (obese (fa/fa, n = 8), lean (fal-, n = 8) and lean (-/-, n = 8)) were characterized via high-resolution H-1 NMR spectroscopy, and in parallel, the fecal microbial composition was investigated using fluorescence in situ hydridization (FISH) and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) methods. All three Zucker strains had different relative abundances of the dominant members of their intestinal microbiota (FISH), with the novel observation of a Halomonas and a Sphingomonas species being present in the (fa/fa) obese strain on the basis of DGGE data. The two functionally and phenotypically normal Zucker strains (fal- and -/-) were readily distinguished from the (fa/fa) obese rats on the basis of their metabotypes with relatively lower urinary hippurate and creatinine, relatively higher levels of urinary isoleucine, leucine and acetate and higher plasma LDL and VLDL levels typifying the (fa/fa) obese strain. Collectively, these data suggest a conditional host genetic involvement in selection of the microbial species in each host strain, and that both lean and obese animals could have specific metabolic phenotypes that are linked to their individual microbiomes.

Using probiotics and prebiotics to improve gut health

Recent molecular-based investigations have confirmed the species diversity and metabolic complexity of the human gut microbiota. It is also increasingly clear that the human gut microbiota plays a crucial role in host health, both as a source of infection and environmental insult and, conversely, in protection against disease and maintenance of gut function. Although little is known about the health impact of the dominant groups of gut bacteria it is generally accepted that bifidobacteria and lactobacilli are important components of what might be termed the beneficial gut microbiota. The microbiota management tools of probiotics, prebiotics and synbiotics have been developed and, indeed, commercialized over the past few decades with the expressed purpose of increasing numbers of bifidobacteria and/or lactobacilli within the gastrointestinal tract.

Post-genomics approaches towards monitoring changes within the microbial ecology of the gut

The human gut microbiota, comprising many hundreds of different microbial species, has closely co-evolved with its human host over the millennia. Diet has been a major driver of this co-evolution, in particular dietary non-digestible carbohydrates. This dietary fraction reaches the colon and becomes available for microbial fermentation, and it is in the colon that the great diversity of gut microorganisms resides. For the vast majority of our evolutionary history humans followed hunter-gatherer life-styles and consumed diets with many times more non-digestible carbohydrates, fiber and whole plant polyphenol rich foods than typical Western style diets today.

Commentary on 'Prebiotics, immune function, infection and inflammation: a review of the evidence'

There is a growing awareness that the gut microbiota and an appropriately functioning immune system play an important role in maintaining human health. Recent population statistics have highlighted some worrying trends, specifically that there is a growing burden of immunological disease in Western populations, that Western populations are ageing, and that obesity, with its strong inflammatory component, is reaching epidemic proportions.

Inulin-type fructans in healthy aging

Worldwide, the population is aging, with estimates of 1 billion people aged 60 y or over within the next 20 y. With aging comes a reduction in overall health and increased morbidity and mortality due to infectious disease. Mortality due to gastrointestinal infections is up to 400 times higher in the elderly compared with younger adults. Recent studies have shown that the gut microbiota changes in old age, with an increased number of bacterial groups represented in the predominant elderly gut microbiota. This change in species "evenness" coincides with parallel changes in immune function, diet, and lifestyle and may contribute to disease susceptibility and severity in old age. The intestinal microbiota may thus be identified as an important target for improving health through reduced disease risk. Here, the application of prebiotics, especially the inulin-type fructans, and synbiotics (prebiotics combined with efficacious probiotic strains) will be discussed in terms of microbiota modulation and impact on disease risk in the aged population. Recent human intervention studies have confirmed the microbiota modulatory capability of the inulin-type fructans in the elderly and there is some evidence for reduced risk of disease. However, there is a need for more and larger human intervention studies to determine the efficacy of prebiotics in the elderly, particularly studies that take advantage of recent high resolution analytical methodologies like metabonomics, to shed light on possible prebiotic mechanisms of action.

Potential roles and clinical utility of prebiotics in newborns, infants, and children: proceedings from a global prebiotic summit meeting, New York City, June 27-28, 2008

Initial bacterial colonization, including colonization with health-positive bacteria, such as bifidobacteria and lactobacilli, is necessary for the normal development of intestinal innate and adaptive immune defenses. The predominance of beneficial bacteria in the gut microflora of breast-fed infants is thought to be, at least in part, supported by the metabolism of the complex mixture of oligosaccharides present in human breast milk, and a more adult-type intestinal microbiota is found in formula-fed infants. Inadequate gut colonization, dysbiosis, may lead to an increased risk of infectious, allergic, and autoimmune disorders later in life. The addition of appropriate amounts of selected prebiotics to infant formulas can enhance the growth of bifidobacteria or lactobacilli in the colonic microbiota and, thereby, might produce beneficial effects. Among the substrates considered as prebiotics are the oligosaccharides inulin, fructo-oligosaccharides, galacto-oligosaccharides, and lactulose. There are some reports that such prebiotics have beneficial effects on various markers of health. For example, primary prevention trials in infants have provided promising data on prevention of infections and atopic dermatitis. Additional well-designed prospective clinical trials and mechanistic studies are needed to advance knowledge further in this promising field. (J Pediatr 2009;155:S61-70).