Žmogaus pieno oligosacharidų papildai gali padėti pagerinti suaugusiųjų žarnyno sveikatą

Žmogaus pieno oligosacharidų (HMO) papildai, cukraus, esančio motinos piene, gali padėti pagerinti suaugusiųjų žarnyno sveikatą, remiantis naujais Quadram institute atliktais tyrimais.

Naudojant labai pažangią „gut-on-chip“ technologiją, jie parodė, kad dėl HMO fermentacijos produktų žarnyno gleivinė tapo mažiau „nesandari“. Nutekėjęs žarnyno barjeras buvo susijęs su žarnyno ligomis, tokiomis kaip celiakija, Krono liga, dirgliosios žarnos sindromas, taip pat įvairios sąlygos, turinčios įtakos likusiai kūno daliai.

Šis tyrimas pateikia mokslinių įrodymų, kad HMO gali būti naudojami kuriant strategijas, skirtas kovoti su šiomis sąlygomis ir pagerinti suaugusiųjų žarnyno sveikatą.

Žmogaus pieno oligosacharidai (HMO) yra sudėtingi nevirškinami cukrūs, natūraliai esantys motinos piene. Jie ypač įdomūs dėl savo kiekio ir struktūrinės įvairovės, kuri suteikia daug naudos kūdikių sveikatai.

Jie yra gerai žinomi dėl savo prebiotinio poveikio kūdikiams, kur jie yra maistas žarnyno bakterijoms, ypač bifidobakterijos. Šių žarnyno bakterijų dominavimas žarnyne užtikrina sveiką žarnyno mikrobiotą ir sumažina pavojingų žarnyno infekcijų riziką kūdikiams.

Be įrodyto naudingo vaidmens kūdikių sveikatai, neseniai atliktas klinikinis tyrimas parodė, kad du specifiniai HMO, 2'-O-fukozillaktozė (2'FL) ir (arba) lakto-N-neotetraozė (LNnT), yra saugūs ir gerai toleruojami suaugusiesiems ir yra suaugusiųjų žarnyno mikrobiotos moduliatoriai, kuriuose daugėja bifidobakterijų.

Tai rodo, kad HMO papildai gali būti vertinga suaugusiųjų sveikatos moduliavimo strategija. Tačiau, HMO poveikis žarnyno barjerinei funkcijai iš esmės buvo nepakankamai ištirtas.

Norėdami tai išspręsti, buvo užmegztas bendradarbiavimas tarp „Quadram Institute“, maisto ir sveikatos tyrimų centras Noridžo tyrimų parke, JK, ir Glycom, Danijoje įsikūrusi biotechnologijų bendrovė ir pasaulyje pirmaujanti HMO tiekėja.

Jų studija, paskelbta žurnale Maistinių medžiagų , iš dalies finansavo Biotechnologijų ir biologijos mokslų tyrimų taryba (BBSRC).

Žmogaus žarnyno mikrobų ekosistemos simuliatorius (SHIME®) buvo naudojamas siekiant nustatyti HMO įtaką suaugusiųjų žarnyno mikrobiotos sudėčiai ir funkcijai.

Šie eksperimentai buvo atlikti „ProDigest“, mikrobų ekologijos ir technologijų centro (CMET) atskyrimo įmonė, įsikūręs Belgijos Gento universitete.

Rezultatai parodė, kad 2'FL fermentacija, LNnT ir jų deriniai padidino bifidobakterijų kiekį, kartu su trumpos grandinės riebalų rūgščių padidėjimu.

Prof. Nathalie Juge komanda iš Quadram instituto panaudojo šios fermentacijos produktus, kad ištirtų fermentuotų HMO įtaką ląstelių linijų žarnyno barjerinei funkcijai ir pažangius žarnyno mikroschemų modelius.

Caco2 ląstelės yra ląstelių linija, iš pradžių gauta iš žmogaus žarnyno ir plačiai naudojama tyrimams, jų išdėstymas į vieną sluoksnį yra nustatytas žarnyno ir jo pralaidumo tyrimo modelis.

Buvo pastebėtas reikšmingas pralaidumo sumažėjimas naudojant Caco2 ląstelių viensluoksnius su fermentuotais HMO, kartu padidėja specifinių baltymų, kurie, kaip žinoma, padeda išlaikyti barjerų vientisumą, glaudžių jungčių baltymai ir citokinai.

Nors šie rezultatai yra daug žadantys, jie vis dar turi būti išversti į žmonių tyrimus, tačiau labai sunku ištirti sąveiką ląstelių lygiu žarnyno viduje.

Norėdami įvertinti išvadų vertimą žmonėms, komanda naudojo pažangius žmogaus storosios žarnos in vitro modelius, sukurtus „Emulate Inc“, biotechnologijų bendrovė, įsikūrusi Bostone, JAV. Jie specializuojasi „Organs-on-Chips“ technologijoje-žmogaus ląstelių technologijoje, kuri atkuria organo lygio funkciją, kad būtų galima modeliuoti sveikas ir sergančias valstybes.

„Intestine-Chip“ yra mikroinžinerinė platforma, leidžianti kartu kultivuoti epitelio ląsteles, sudarančias žarnyno gleivinę, su audiniams būdingomis mikrovaskulinėmis endotelio ląstelėmis mikrofluidinėmis sąlygomis. Ši „Emulate“ sukurta metodika atkuria ląstelių mikroaplinką, įskaitant sąsajas tarp audinių, žiniasklaidos srautas, ir mechaninės jėgos, tokių kaip tekėjimas ir tempimas.

Per BBSRC lankstaus talentų mobilumo sąskaitą, kurią dr. Tanja Suligoj gavo „Juge Lab“, „Quadram“ institute buvo sukurta „gut-on-chip“ sistema, skirta žarnyno vertimo tyrimams paremti.

Bendradarbiaudami su Noridžo tyrimų parko (NRP) biologine saugykla ir Norfolko ir Noridžo universitetine ligonine (NNUH), žmogaus žarnyno biopsijos iš sveikų, organoidams generuoti buvo naudojami sutikę suaugusieji. Organoidai yra savarankiškai organizuotos ląstelių grupės, kurios auga, kad atkartotų organų audinius - šiuo atveju proksimalinius, skersiniai ir distaliniai gaubtinės žarnos regionai.

Tada jie buvo sėjami ant lustų, kad būtų gautos storosios žarnos mikroschemos, kurios buvo auginamos mikrofluidinėmis sąlygomis, kad būtų atkurta žarnyno epitelio struktūra ir funkcija. Naudojant šią sistemą, jie parodė, kad po apdorojimo fermentuotu 2-'FL žymiai padidėjo tam tikrų sandarių jungčių baltymų kiekis visuose trijuose žarnyne esančiuose lustuose.

Kartu paėmus, šie duomenys parodė, kad be bifidobakterijų augimo ir sveikos mikrobiotos palaikymo, HMO gali moduliuoti imuninę funkciją ir žarnyno barjerą, remti HMO galimybes teikti naudos suaugusiesiems.

HMO naudojami kūdikių sveikatai gerinti, kaip pieno mišiniai, tačiau šis darbas parodo galimą pritaikymą suaugusiesiems, ypač tiems, kurių sutrikimai yra susiję su nesandariu žarnynu, pvz., IBS.

Reikia daugiau tyrimų, ypač žmonėms, turintiems būklę, kurią norime gydyti, tačiau šis tyrimas taip pat pabrėžia žarnyno mikroschemos platformos, kaip fiziologinio modelio, potencialą, remiantis žmogaus biopsija, gauti mechaninių įžvalgų apie žarnyno barjero funkciją “.

Nathalie Juge, Profesorius, Quadram institutas

• RUDN genetikas randa bifidobakterinį baltymą, kuris gali sumažinti COVID-19 uždegimą
• Tyrimas rodo, kad didelės rizikos pacientams trūksta žinių apie kolonoskopiją