Utilizando tecnología de "gut-on-chip" muy avanzada, demostraron que los productos de fermentación de los HMO hicieron que el revestimiento intestinal tuviera menos "fugas". Una barrera intestinal con fugas se ha relacionado con afecciones intestinales como la enfermedad celíaca, Enfermedad de Crohn, y el síndrome del intestino irritable, así como una variedad de afecciones que afectan al resto del cuerpo.
Este estudio proporciona evidencia científica de que los HMO pueden usarse para desarrollar estrategias para contrarrestar estas condiciones y mejorar la salud intestinal en adultos.
Los oligosacáridos de la leche materna (HMO) son azúcares complejos no digeribles presentes de forma natural en la leche materna. Son particularmente interesantes por su cantidad y diversidad estructural, que sustenta múltiples beneficios beneficiosos para la salud de los bebés.
Son bien conocidos por su efecto prebiótico en los bebés, donde sirven de alimento a las bacterias intestinales, especialmente bifidobacterias. El predominio de estas bacterias intestinales en el intestino asegura una microbiota intestinal saludable y reduce el riesgo de infecciones intestinales peligrosas en los bebés.
Además de su papel beneficioso demostrado en la salud infantil, un ensayo clínico reciente mostró que dos HMO específicas, 2'-O-fucosillactosa (2'FL) y / o lacto-N-neotetraosa (LNnT), son seguros y bien tolerados en adultos y son moduladores de la microbiota intestinal adulta con un aumento de bifidobacterias.
Esto sugiere que la suplementación con HMO puede ser una estrategia valiosa para modular la salud en los adultos. Sin embargo, el impacto de los HMO en la función de barrera intestinal ha sido poco explorado.
Para abordar esto, se estableció una colaboración entre el Instituto Quadram, un centro de investigación de alimentos y salud en el Parque de Investigación de Norwich, REINO UNIDO, y Glycom, una empresa de biotecnología con sede en Dinamarca y proveedor líder mundial de HMO.
Su estudio, publicado en la revista Nutrientes , fue financiado en parte por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC).
Se utilizó un simulador del ecosistema microbiano intestinal humano (SHIME®) para determinar la influencia de los HMO en la composición y función de la microbiota intestinal adulta.
Estos experimentos se realizaron en ProDigest, una empresa derivada del Centro de Ecología y Tecnología Microbiana (CMET), ubicado en la Universidad de Gante en Bélgica.
Los resultados mostraron que la fermentación de 2'FL, LNnT y combinaciones de los mismos condujeron a un aumento de bifidobacterias, acompañado de un aumento de ácidos grasos de cadena corta.
El equipo de la profesora Nathalie Juge en el Quadram Institute utilizó los productos de esta fermentación para estudiar la influencia de los HMO fermentados en la función de barrera intestinal de las líneas celulares y los modelos avanzados de intestino en chip.
Las células Caco2 son una línea de células derivadas originalmente del intestino humano y utilizadas ampliamente en la investigación. con una disposición de ellos en una sola capa que es un modelo establecido para estudiar el intestino y su permeabilidad.
Se observó una reducción significativa en la permeabilidad utilizando monocapas de células Caco2 con HMO fermentados, acompañado de un aumento de proteínas específicas conocidas por ayudar a mantener la integridad de la barrera, proteínas de unión estrecha y citocinas.
Si bien estos resultados son prometedores, todavía necesitan traducirse en investigación en humanos, pero estudiar las interacciones a nivel celular dentro del intestino es muy difícil.
Para evaluar la traducción de los hallazgos a los humanos, el equipo utilizó modelos in vitro avanzados del intestino grueso humano desarrollados por Emulate Inc, una empresa de biotecnología con sede en Boston, ESTADOS UNIDOS. Están especializados en la tecnología Órganos en chips, una tecnología basada en células humanas que recrea la función a nivel de órganos para modelar órganos en estados sanos y enfermos.
Intestine-Chip es una plataforma de microingeniería que permite el cocultivo de células epiteliales que forman el revestimiento intestinal con células endoteliales microvasculares específicas de tejido en condiciones de microfluidos. Esta metodología impulsada por Emulate recrea el microambiente celular, incluidas las interfaces de tejido a tejido, flujo de medios, y fuerzas mecánicas, como fluir y estirar.
A través de una cuenta BBSRC de movilidad de talento flexible otorgada a la Dra. Tanja Suligoj en el Juge Lab, Se ha establecido un sistema de tripa en chip en el Instituto Quadram para respaldar los estudios traslacionales del intestino.
En colaboración con el Norwich Research Park (NRP) Biorepository y el Norfolk and Norwich University Hospital (NNUH), biopsias intestinales humanas de sanos, se utilizaron adultos que dieron su consentimiento para generar organoides. Los organoides son grupos de células autoorganizados que crecen para replicar tejidos de órganos, en este caso el proximal, regiones transversales y distales del colon.
A continuación, se sembraron en chips para generar chips de intestino de colon que se cultivaron en condiciones de microfluidos para recrear la estructura y función del epitelio intestinal. Usando este sistema, mostraron un aumento significativo de ciertas proteínas de unión estrecha en los tres tripas en chips después del tratamiento con 2-'FL fermentado.
Tomados en conjunto, Estos datos mostraron que, además de apoyar el crecimiento de bifidobacterias y una microbiota saludable, Los HMO tienen la capacidad de modular la función inmunológica y la barrera intestinal, apoyando el potencial de las HMO para proporcionar beneficios para la salud en adultos.
Los HMO se utilizan para mejorar la salud de los bebés, como suplementos en la leche de fórmula, pero este trabajo muestra la aplicación potencial para adultos, particularmente para aquellos con trastornos relacionados con el intestino permeable, como IBS.
Se necesita más investigación, particularmente en personas con la condición que queremos tratar, pero este estudio también destaca el potencial de la plataforma gut-on-chip como modelo fisiológico, basado en biopsias humanas, para obtener conocimientos mecánicos sobre la función de barrera intestinal ".
Nathalie Juge, Profesor Instituto Quadram
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