Supplementen van Oligosachariden uit menselijke melk kunnen de darmgezondheid bij volwassenen helpen verbeteren

Supplementen van Oligosachariden uit menselijke melk (HMO's), de suikers in moedermelk, kan de darmgezondheid van volwassenen helpen verbeteren, Dat blijkt uit nieuw onderzoek van het Quadram Institute.

Met behulp van zeer geavanceerde "gut-on-chip"-technologie, ze toonden aan dat de fermentatieproducten van HMO's de darmwand minder "lek" maakten. Een lekkende darmbarrière is in verband gebracht met darmaandoeningen zoals coeliakie, Ziekte van Crohn, en prikkelbaredarmsyndroom, evenals een reeks aandoeningen die de rest van het lichaam aantasten.

Deze studie levert wetenschappelijk bewijs dat HMO's kunnen worden gebruikt om strategieën te ontwikkelen om deze aandoeningen tegen te gaan en de darmgezondheid bij volwassenen te verbeteren.

Oligosacchariden van moedermelk (HMO's) zijn complexe onverteerbare suikers die van nature in moedermelk aanwezig zijn. Ze zijn vooral interessant vanwege hun kwantiteit en structurele diversiteit, die meerdere gunstige voordelen voor de gezondheid van baby's ondersteunt.

Ze staan ​​bekend om hun prebiotische effect bij zuigelingen, waar ze dienen als voedsel voor darmbacteriën, vooral bifidobacteriën. De dominantie van deze darmbacteriën in de darm zorgt voor een gezonde darmmicrobiota en vermindert de kans op gevaarlijke darminfecties bij zuigelingen.

Naast hun bewezen gunstige rol in de gezondheid van zuigelingen, een recente klinische studie toonde aan dat twee specifieke HMO's, 2'-O-fucosyllactose (2'FL) en/of lacto-N-neotetraose (LNnT), zijn veilig en worden goed verdragen door volwassenen en zijn modulatoren van de volwassen darmmicrobiota met een toename van bifidobacteriën.

Dit suggereert dat HMO-suppletie een waardevolle strategie kan zijn om de gezondheid bij volwassenen te moduleren. Echter, de impact van HMO's op de darmbarrièrefunctie is grotendeels onderbelicht.

Dit behandelen, er is een samenwerking tot stand gekomen tussen het Quadram Instituut, een onderzoekscentrum voor voeding en gezondheid op het Norwich Research Park, VK, en Glycom, een in Denemarken gevestigd biotechnologiebedrijf en 's werelds grootste leverancier van HMO's.

hun studie, gepubliceerd in het tijdschrift voedingsstoffen , werd gedeeltelijk gefinancierd door de Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).

Een Simulator van het Human Intestinal Microbial Ecosystem (SHIME®) werd gebruikt om de invloed van HMO's op de samenstelling en functie van de darmflora bij volwassenen te bepalen.

Deze experimenten werden uitgevoerd bij ProDigest, een spin-off bedrijf van het Centrum voor Microbiële Ecologie en Technologie (CMET), gevestigd aan de Universiteit Gent in België.

De resultaten toonden aan dat fermentatie van 2'FL, LNnT en combinaties daarvan leidden tot een toename van bifidobacteriën, gepaard gaat met een toename van vetzuren met een korte keten.

Het team van prof. Nathalie Juge in het Quadram Institute gebruikte vervolgens de producten van deze fermentatie om de invloed van gefermenteerde HMO's op de darmbarrièrefunctie van cellijnen en geavanceerde gut-on-chip-modellen te bestuderen.

Caco2-cellen zijn een reeks cellen die oorspronkelijk zijn afgeleid van de menselijke darm en op grote schaal worden gebruikt in onderzoek, waarbij een rangschikking ervan in een enkele laag een gevestigd model is voor het bestuderen van de darm en de permeabiliteit ervan.

Een significante vermindering van de permeabiliteit werd waargenomen met behulp van Caco2-celmonolagen met gefermenteerde HMO's, vergezeld van een toename van specifieke eiwitten waarvan bekend is dat ze helpen de integriteit van de barrière te behouden, tight-junction eiwitten en cytokinen.

Hoewel deze resultaten veelbelovend zijn, ze moeten nog worden vertaald naar onderzoek bij mensen, maar het bestuderen van de interacties op cellulair niveau in de darm is erg moeilijk.

Om de vertaling van de bevindingen naar de mens te beoordelen, het team gebruikte geavanceerde in vitro modellen van de menselijke dikke darm ontwikkeld door Emulate Inc, een biotechnologiebedrijf gevestigd in Boston, VS. Ze zijn gespecialiseerd in Organs-on-Chips-technologie - een op menselijke cellen gebaseerde technologie die functie op orgaanniveau nabootst om organen in gezonde en zieke toestanden te modelleren.

De Intestine-Chip is een micro-ontwikkeld platform dat de co-cultuur van epitheelcellen die de darmwand vormen met weefselspecifieke microvasculaire endotheelcellen onder microfluïdische omstandigheden mogelijk maakt. Deze methodologie, ontwikkeld door Emulate, herschept de cellulaire micro-omgeving, inclusief weefsel-op-weefsel interfaces, mediastroom, en mechanische krachten, zoals flow en stretch.

Via een BBSRC Flexible Talent Mobility Account toegekend aan Dr. Tanja Suligoj in het Juge Lab, een gut-on-chip-systeem is opgezet in het Quadram Institute om translationele studies van de darm te ondersteunen.

In samenwerking met de Norwich Research Park (NRP) Biorepository en het Norfolk and Norwich University Hospital (NNUH), menselijke darmbiopten van gezonde, instemmende volwassenen werden gebruikt om organoïden te genereren. Organoïden zijn zelfgeorganiseerde clusters van cellen die groeien om weefsels van organen te repliceren - in dit geval de proximale, transversale en distale gebieden van de dikke darm.

Deze werden vervolgens op chips gezaaid om Colon Intestine-Chips te genereren die werden gekweekt onder microfluïdische omstandigheden om de structuur en functie van het darmepitheel te recreëren. Met behulp van dit systeem, ze vertoonden een significante toename van bepaalde tight-junction-eiwitten in alle drie de darm-op-chips na behandeling met gefermenteerd 2-'FL.

Bij elkaar genomen, deze gegevens toonden aan dat naast het ondersteunen van bifidobacteriële groei en een gezonde microbiota, HMO's hebben het vermogen om de immuunfunctie en de darmbarrière te moduleren, het ondersteunen van het potentieel van gezondheidsorganisaties om gezondheidsvoordelen te bieden bij volwassenen.

HMO's worden gebruikt om de gezondheid van zuigelingen te verbeteren, als supplementen in flesvoeding, maar dit werk toont de potentiële toepassing voor volwassenen, vooral voor mensen met aandoeningen die verband houden met een lekkende darm, zoals IBS.

Er is meer onderzoek nodig, vooral bij mensen met de aandoening die we willen behandelen, maar deze studie benadrukt ook het potentieel van het gut-on-chip-platform als een fysiologisch model, gebaseerd op menselijke biopsieën, om mechanisch inzicht te krijgen in de functie van de darmbarrière."

Nathalie Juge, professor, Quadram Instituut

• RUDN-geneticus vindt een bifidobacterieel eiwit dat ontstekingen bij COVID-19 kan verminderen
• Onderzoek toont gebrek aan kennis over colonoscopie bij hoogrisicopatiënten