Ved hjælp af meget avanceret "gut-on-chip" teknologi, de viste, at fermenteringsprodukterne fra HMO'er gjorde tarmforingen mindre "utæt". En utæt tarmbarriere er blevet forbundet med tarmtilstande såsom cøliaki, Crohns sygdom, og irritabel tarmsyndrom samt en række forhold, der påvirker resten af kroppen.
Denne undersøgelse giver videnskabeligt bevis for, at HMO'er kan bruges til at udvikle strategier til at imødegå disse tilstande og forbedre tarmsundheden hos voksne.
Oligosaccharider fra modermælk (HMO'er) er komplekse ufordøjelige sukkerarter, der naturligt findes i modermælk. De er særligt interessante på grund af deres mængde og strukturelle mangfoldighed, hvilket understøtter flere gavnlige fordele for sundhedsbarnene.
De er kendt for deres præbiotiske virkning hos spædbørn, hvor de tjener som mad til tarmbakterier, især bifidobakterier. Disse tarmbakteriers dominans i tarmen sikrer en sund tarmmikrobiota og reducerer risikoen for farlige tarminfektioner hos spædbørn.
Ud over deres demonstrerede gavnlige rolle i spædbørns sundhed, et nylig klinisk forsøg viste, at to specifikke HMO'er, 2'-O-fucosyllactose (2'FL) og/eller lacto-N-neotetraose (LNnT), er sikre og veltolereret hos voksne og er modulatorer af den voksne tarmmikrobiota med en stigning i bifidobakterier.
Dette tyder på, at HMO -tilskud kan være en værdifuld strategi til modulering af sundhed hos voksne. Imidlertid, HMO'ernes indvirkning på tarmbarrierefunktionen har stort set været uudforsket.
For at løse dette, der blev etableret et samarbejde mellem Quadram Institute, et fødevare- og sundhedsforskningscenter på Norwich Research Park, Storbritannien, og Glycom, en dansk-baseret bioteknologisk virksomhed og verdens førende leverandør af HMO'er.
Deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Næringsstoffer , blev delvist finansieret af Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).
En simulator af det humane tarmmikrobielle økosystem (SHIME®) blev brugt til at bestemme HMO'ernes indflydelse på den voksne tarmmikrobiotsammensætning og -funktion.
Disse eksperimenter blev udført på ProDigest, en spin-off virksomhed fra Center for Mikrobiel Økologi og Teknologi (CMET), placeret på Ghent University i Belgien.
Resultaterne viste, at gæring af 2'FL, LNnT og kombinationer deraf førte til en stigning i bifidobakterier, ledsaget af en stigning i kortkædede fedtsyrer.
Professor Nathalie Juges team i Quadram Institute brugte derefter produkterne fra denne gæring til at undersøge indflydelsen fra fermenterede HMO'er på tarmbarrierefunktionen af cellelinjer og avancerede gut-on-chip-modeller.
Caco2 -celler er en cellelinje, der oprindeligt stammer fra den menneskelige tarm og bruges i vid udstrækning i forskning, med et arrangement af dem i et enkelt lag, der er en etableret model for at studere tarmen og dens permeabilitet.
En signifikant reduktion i permeabilitet blev observeret ved anvendelse af Caco2 -cellelag med fermenterede HMO'er, ledsaget af en stigning i specifikke proteiner, der vides at hjælpe med at opretholde barriereintegritet, tætkrydsede proteiner og cytokiner.
Selvom disse resultater er lovende, de mangler stadig at blive oversat til forskning hos mennesker, men det er meget svært at studere interaktionerne på celleniveau inde i tarmen.
For at vurdere oversættelsen af fundene til mennesker, teamet brugte avancerede in vitro -modeller af den menneskelige tyktarm udviklet af Emulate Inc, en bioteknologisk virksomhed baseret i Boston, USA. De er specialiseret i Organs-on-Chips-teknologi-en menneskelig cellebaseret teknologi, der genskaber funktion på orgelniveau til at modellere organer i sunde og syge stater.
Intestine-Chip er en mikrokonstrueret platform, der tillader co-kultur af epitelceller, der udgør tarmforingen med vævsspecifikke mikrovaskulære endotelceller under mikrofluidiske forhold. Denne metode, der blev udviklet af Emulate, genskaber det cellulære mikromiljø, herunder væv-til-væv-grænseflader, medieflyt, og mekaniske kræfter, såsom flow og stretch.
Gennem en BBSRC fleksibel talentmobilitetskonto tildelt Dr Tanja Suligoj i Juge Lab, et gut-on-chip-system er blevet etableret i Quadram Institute for at understøtte translationelle undersøgelser af tarmen.
I samarbejde med Norwich Research Park (NRP) Biorepository og Norfolk og Norwich University Hospital (NNUH), menneskelige tarmbiopsier fra raske, samtykkende voksne blev brugt til at generere organoider. Organoider er selvorganiserede klynger af celler, der vokser til at replikere væv af organer - i dette tilfælde den proksimale, tværgående og distale områder af tyktarmen.
Disse blev derefter podet på chips for at generere Colon Intestine-Chips, som blev dyrket under mikrofluidiske betingelser for at genskabe strukturen og funktionen af tarmepitelet. Ved hjælp af dette system, de viste en signifikant stigning i visse tætkædede proteiner på tværs af alle tre tarm-på-chips efter behandling med fermenteret 2-'FL.
Taget sammen, disse data viste, at ud over at understøtte bifidobakteriel vækst og en sund mikrobiota, HMO'er har kapacitet til at modulere immunfunktionen og tarmbarrieren, understøtter HMO'ernes potentiale for at give sundhedsmæssige fordele hos voksne.
HMO'er bruges til at forbedre sundheden hos spædbørn, som kosttilskud i mælk, men dette arbejde viser den potentielle anvendelse for voksne, især for dem med lidelser forbundet med utæt tarm, såsom IBS.
Mere forskning er nødvendig, især hos mennesker med den tilstand, vi ønsker at behandle, men denne undersøgelse fremhæver også potentialet i gut-on-chip platformen som en fysiologisk model, baseret på menneskelige biopsier, at få mekanistisk indsigt i tarmbarrierefunktionen. "
Nathalie Juge, Proffesor, Quadram Institute
Mælkesyrebakterier og tarmbakterier bidrager til sundhedsmæssige fordele ved rug,
Undersøgelse med tvillinger viser, at COVID-19-symptomer har et genetisk bidrag
Stærkt mikrobiom i det tidlige liv forbundet med færre luftvejsinfektioner
Matematisk model afslører risikoen for SARS-CoV-2-infektion efter fækal mikrobiotatransplantation
Plast findes nu almindeligt i afføring hos mennesker
Tilstedeværelse af visse tarmbakterier hos mødre kan beskytte babyer mod fødevareallergi
Usund tarmmikrobiom reducerer synaptisk beskæring af hjernen,
forringer læring En ny undersøgelse af Weill Cornell Medicine og Cornell University er kommet med flere forklaringer på, hvordan tarmmikrober kommunikerer med hjernens neuroner. Studiet, offentliggjor
Spiserørskræftrisiko kan reduceres med esomeprazol og lavdosis aspirin
Ifølge resultaterne af et fase III -forsøg, der blev præsenteret på ASCO -årsmødet 2018, to enkle håndkøbsmedicin-højdosis esomeprazol og lavdosis aspirin, når det tages regelmæssigt, kan moderat redu
Penis mikrobiom er reservoir for bakterielle vaginose-associerede bakterier
Blandt de seksuelt overførte infektioner (STIer), bakteriel vaginose påvirker mere end 20 procent af kvinderne over hele kloden. Tilstanden stammer fra spredning af visse bakterier i skeden. Tidlige