Dodaci oligosaharida ljudskog mlijeka mogu pomoći u poboljšanju zdravlja crijeva kod odraslih

Dodaci oligosaharida ljudskog mlijeka (HMO), šećeri koji se nalaze u majčinom mlijeku, može poboljšati zdravlje crijeva odraslih, prema novom istraživanju provedenom na Institutu Quadram.

Koristeći vrlo naprednu tehnologiju "gut-on-chip", pokazali su da proizvodi fermentacije HMO -a čine crijevnu sluznicu manje "propuštenom". Crijevna barijera koja propušta povezana je sa crijevnim stanjima poput celijakije, Crohnova bolest, i sindrom iritabilnog crijeva, kao i niz stanja koja utječu na ostatak tijela.

Ova studija pruža znanstvene dokaze da se HMO -i mogu koristiti za razvoj strategija za suzbijanje ovih stanja i poboljšanje zdravlja crijeva kod odraslih.

Oligosaharidi ljudskog mlijeka (HMO) složeni su neprobavljivi šećeri koji su prirodno prisutni u majčinom mlijeku. Posebno su zanimljive zbog svoje količine i strukturne raznolikosti, što podupire višestruke blagotvorne učinke na zdravlje beba.

Poznati su po svom prebiotičkom učinku na dojenčad, gdje služe kao hrana crijevnim bakterijama, osobito bifidobakterije. Dominacija ovih crijevnih bakterija u crijevima osigurava zdravu crijevnu mikrobiotu i smanjuje rizik od opasnih crijevnih infekcija u dojenčadi.

Osim dokazane blagotvorne uloge u zdravlju dojenčadi, nedavno kliničko ispitivanje pokazalo je da su dva specifična HMO -a, 2'-O-fukozilaktoza (2'FL) i/ili lakto-N-neotetraoza (LNnT), su sigurni i dobro se podnose kod odraslih te su modulatori crijevne mikrobiote odraslih s povećanjem bifidobakterija.

To sugerira da dodatak HMO -a može biti vrijedna strategija za moduliranje zdravlja kod odraslih. Međutim, utjecaj HMO -a na funkciju barijere crijeva uvelike je nedovoljno istražen.

Da biste to riješili, uspostavljena je suradnja između Instituta Quadram, istraživački centar za hranu i zdravlje u istraživačkom parku Norwich, UK, i Glycom, danska biotehnološka tvrtka i vodeći svjetski dobavljač HMO-a.

Njihovo proučavanje, objavljeno u časopisu Hranjive tvari , djelomično je financirano od strane Vijeća za istraživanje biotehnologije i bioloških znanosti (BBSRC).

Simulator ljudskog crijevnog mikrobnog ekosustava (SHIME®) korišten je za utvrđivanje utjecaja HMO -a na sastav i funkciju crijevne mikrobiote crijeva.

Ti su pokusi izvedeni u ProDigest -u, spin-off tvrtka iz Centra za mikrobiološku ekologiju i tehnologiju (CMET), koji se nalazi na Sveučilištu Ghent u Belgiji.

Rezultati su pokazali da je fermentacija 2'FL, LNnT i njihove kombinacije doveli su do povećanja bifidobakterija, popraćeno povećanjem kratkolančanih masnih kiselina.

Tim prof. Nathalie Juge na Institutu Quadram potom je koristio proizvode ove fermentacije za proučavanje utjecaja fermentiranih HMO-a na funkciju crijevne barijere staničnih linija i napredne modele crijeva na čipu.

Caco2 stanice su niz stanica koje su izvorno izvedene iz ljudskog crijeva i opsežno se koriste u istraživanjima, s njihovim rasporedom u jedan sloj koji je ustaljeni model za proučavanje crijeva i njegove propusnosti.

Značajno smanjenje propusnosti opaženo je korištenjem jednoslojnih stanica Caco2 s fermentiranim HMO -ima, popraćeno povećanjem specifičnih proteina za koje se zna da pomažu u održavanju integriteta barijere, bjelančevine i citokini.

Iako su ovi rezultati obećavajući, još ih je potrebno prevesti u istraživanje na ljudima, ali proučavanje interakcija na staničnoj razini unutar crijeva vrlo je teško.

Kako bi se procijenio prijevod nalaza na ljude, tim je koristio napredne in vitro modele ljudskog debelog crijeva koje je razvila tvrtka Emulate Inc, tvrtka za biotehnologiju sa sjedištem u Bostonu, SAD. Oni su specijalizirani za tehnologiju Organs on-Chips-tehnologiju zasnovanu na ljudskim stanicama koja obnavlja funkciju na razini organa za modeliranje organa u zdravim i bolesnim stanjima.

Intestine-Chip je mikroinženjerirana platforma koja omogućuje zajedničku kulturu stanica epitela koje čine crijevnu oblogu sa mikrovaskularnim endotelnim stanicama specifičnim za tkivo u mikrofluidnim uvjetima. Ova metodologija koju je uveo Emulate ponovno stvara stanično mikrookruženje, uključujući sučelja tkivo u tkivo, protok medija, i mehaničke sile, kao što su protok i rastezanje.

Putem BBSRC fleksibilnog računa za mobilnost talenata dodijeljenog dr. Tanji Suligoj u laboratoriju Juge, u Institutu Quadram uspostavljen je sustav gut-on-chip koji podržava translacijske studije crijeva.

U suradnji s Biorepozitorijem Norwich Research Park (NRP) i Sveučilišnom bolnicom Norfolk i Norwich (NNUH), zdrava biopsija crijeva čovjeka, pristanci odraslih korišteni su za stvaranje organoida. Organoidi su samoorganizirane skupine stanica koje rastu da repliciraju tkiva organa - u ovom slučaju proksimalne, poprečne i distalne regije debelog crijeva.

Oni su zatim posijani na čips kako bi nastali čipovi crijeva crijeva koji su uzgojeni u mikrofluidnim uvjetima za ponovno stvaranje strukture i funkcije crijevnog epitela. Koristeći ovaj sustav, oni su pokazali značajno povećanje određenih proteina čvrstog spoja u sva tri crijeva na čipsu nakon tretmana fermentiranim 2-'FL.

Uzeto zajedno, ti su podaci pokazali da osim što podržavaju rast bifidobakterija i zdravu mikrobiotu, HMO -i imaju sposobnost moduliranja imunološke funkcije i crijevne barijere, podupirući potencijal HMO -a u pružanju zdravstvenih koristi odraslim osobama.

HMO se koriste za poboljšanje zdravlja dojenčadi, kao suplementi u adaptiranom mlijeku, ali ovaj rad pokazuje potencijalnu primjenu za odrasle, osobito za one s poremećajima povezanim s curenjem crijeva, kao što je IBS.

Potrebno je više istraživanja, osobito kod ljudi sa stanjem koje želimo liječiti, ali ova studija također ističe potencijal platforme gut-on-chip kao fiziološkog modela, na temelju ljudskih biopsija, steći mehanički uvid u funkciju barijere crijeva. "

Nathalie Juge, Profesor, Institut Quadram

• Genetičar RUDN-a pronašao je bifidobakterijski protein koji može smanjiti upalu kod COVID-19
• Studija pokazuje nedostatak znanja o kolonoskopiji među visokorizičnim pacijentima