Magasan fejlett "gut-on-chip" technológiát alkalmazva, kimutatták, hogy a HMO -k erjedési termékei kevésbé "szivárogtatják" a bélbélést. A szivárgó bélgát olyan bélbetegségekhez kapcsolódik, mint a cöliákia, Crohn-betegség, és irritábilis bél szindróma, valamint a test többi részét érintő állapotok sora.
Ez a tanulmány tudományos bizonyítékokat szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a HMO -k felhasználhatók stratégiák kidolgozására ezen állapotok leküzdésére és a felnőttek bélrendszerének javítására.
Az emberi tej oligoszacharidok (HMO) összetett, emészthetetlen cukrok, amelyek természetesen megtalálhatók az anyatejben. Különösen érdekesek mennyiségük és szerkezeti sokféleségük miatt, amely számos jótékony hatással jár a csecsemők egészségére.
Közismertek csecsemők prebiotikus hatásáról, ahol táplálékul szolgálnak a bélbaktériumok számára, különösen a bifidobaktériumok. Ezen bélbaktériumok dominanciája a bélben biztosítja az egészséges bél mikroflórát, és csökkenti a csecsemők veszélyes bélfertőzéseinek kockázatát.
Amellett, hogy bizonyítottan jótékony szerepük van a csecsemők egészségében, egy nemrégiben végzett klinikai vizsgálat kimutatta, hogy két specifikus HMO, 2'-O-fukozil-laktóz (2'FL) és/vagy lakto-N-neotetraóz (LNnT), biztonságosak és jól tolerálhatók felnőtteknél, és a bifidobaktériumok számának növekedésével modulálják a felnőtt bél mikroflóráját.
Ez arra utal, hogy a HMO -kiegészítés értékes stratégia lehet a felnőttek egészségének módosítására. Azonban, a HMO -k hatását a bélgát funkciójára nagyrészt alulvizsgálták.
Ennek kezelésére, együttműködés jött létre a Quadram Intézet között, élelmiszer- és egészségügyi kutatóközpont a Norwich Research Parkban, Egyesült Királyság, és Glycom, egy dán székhelyű biotechnológiai vállalat és a világ vezető HMO-k szállítója.
Tanulmányuk, folyóiratban tették közzé Tápanyagok , részben a Biotechnológiai és Biológiai Tudományos Kutatási Tanács (BBSRC) finanszírozta.
A humán bél mikrobiális ökoszisztéma (SHIME®) szimulátorát használtuk a HMO -k hatásának meghatározására a felnőtt bél mikrobiota összetételére és működésére.
Ezeket a kísérleteket a ProDigest, spin-off cég a Mikrobiológiai Ökológiai és Technológiai Központból (CMET), a belgiumi Genti Egyetemen található.
Az eredmények azt mutatták, hogy a 2'FL fermentációja, Az LNnT és ezek kombinációi a bifidobaktériumok növekedéséhez vezettek, rövid láncú zsírsavak növekedése kíséri.
Prof. Nathalie Juge csapata a Quadram Intézetben ennek az erjesztésnek a termékeit használva tanulmányozta a fermentált HMO-k hatását a sejtvonalak bélgátló funkciójára és a fejlett bél-on-chip modellekre.
A Caco2 sejtek eredetileg az emberi bélből származó sejtvonalak, amelyeket széles körben használnak a kutatásokban, ezek egyetlen rétegbe való elrendezése a bél és annak áteresztőképességének tanulmányozott modellje.
A permeabilitás jelentős csökkenését figyelték meg Caco2 -sejtes egyrétegek alkalmazásával fermentált HMO -kkal, bizonyos fehérjék számának növekedésével, amelyekről ismert, hogy segítenek fenntartani a gát integritását, szűk keresztmetszetű fehérjék és citokinek.
Bár ezek az eredmények ígéretesek, ezeket még mindig le kell fordítani az emberi kutatásokra, de a bélben lévő sejtszintű kölcsönhatások tanulmányozása nagyon nehéz.
Annak érdekében, hogy felmérhessük az eredmények emberi fordítását, a csapat az Emulate Inc által kifejlesztett fejlett in vitro humán vastagbél modelleket használta, egy biotechnológiai vállalat Bostonban, USA. Szakterületük a Organs-on-Chips technológia-egy emberi sejt-alapú technológia, amely újjáteremti a szervszintű funkciókat a szervek modellezésére egészséges és beteg állapotban.
Az Intestine-Chip egy mikromérnöki platform, amely lehetővé teszi a bélburkolatot alkotó hámsejtek szövet-specifikus mikrovaszkuláris endothelsejtekkel való közös tenyésztését mikrofluidikus körülmények között. Ez az Emulate által úttörő módszer újjáteremti a sejtek mikrokörnyezetét, beleértve a szövetek közötti szöveteket, médiaáramlás, és mechanikai erők, mint az áramlás és a nyújtás.
A BBSRC Flexible Talent Mobility Account révén dr. Tanja Suligojnak ítélték oda a Juge Lab -ban, a Quadram Intézetben egy bél-on-chip rendszert hoztak létre a bél transzlációs tanulmányainak támogatására.
A Norwich Research Park (NRP) Biorepository és a Norfolk és Norwich Egyetemi Kórház (NNUH) együttműködésével emberi bélbiopsziák egészségesekből, beleegyező felnőtteket használtak fel organoidok előállítására. Az organoidok önszerveződő sejthalmazok, amelyek a szervek szöveteinek - jelen esetben a proximális, a vastagbél kereszt- és távolabbi régiói.
Ezeket ezután chipekre oltottuk, hogy vastagbél-bél-chipeket állítsunk elő, amelyeket mikrofluidikus körülmények között tenyésztettünk, hogy helyreállítsuk a bélhám szerkezetét és működését. Ezzel a rendszerrel, szignifikáns növekedést mutattak bizonyos szűk keresztmetszetű fehérjékben mindhárom bél-on-chipen fermentált 2-'FL-el végzett kezelés után.
Együtt, ezek az adatok azt mutatták, hogy amellett, hogy támogatják a bifidobaktériumok növekedését és az egészséges mikrobiotát, A HMO -k képesek modulálni az immunfunkciót és a bélgátat, támogatja a HMO -k azon potenciálját, hogy felnőttek számára egészségügyi előnyöket biztosítsanak.
HMO -kat használnak a csecsemők egészségének javítására, tápszerként a tejben, de ez a munka bemutatja a lehetséges alkalmazást a felnőttek számára, különösen azoknak, akiknek bélrendszeri problémái vannak, mint például az IBS.
További kutatásokra van szükség, különösen azokban az emberekben, akiknek szeretnénk kezelni az állapotát, de ez a tanulmány rávilágít a gut-on-chip platform fiziológiai modellként rejlő lehetőségeire is, emberi biopsziák alapján, hogy mechanikus betekintést nyerjen a bélgát funkciójába. "
Nathalie Juge, Proffesor, Quadram Intézet