Tilskudd av oligosakkarider fra human melk kan bidra til å forbedre tarmhelsen hos voksne

Tilskudd av oligosakkarider (HMO), sukker som finnes i morsmelk, kan bidra til å forbedre tarmhelsen til voksne, ifølge ny forskning utført ved Quadram Institute.

Ved å bruke svært avansert "gut-on-chip" -teknologi, de viste at gjæringsproduktene til HMOer gjorde tarmforingen mindre "utett". En lekker tarmbarriere har vært knyttet til tarmtilstander som cøliaki, Crohns sykdom, og irritabel tarmsyndrom samt en rekke tilstander som påvirker resten av kroppen.

Denne studien gir vitenskapelig bevis på at HMOer kan brukes til å utvikle strategier for å motvirke disse forholdene og forbedre tarmhelsen hos voksne.

Human oligosakkarider (HMO) er komplekse ufordøyelige sukkerarter som naturlig finnes i morsmelk. De er spesielt interessante på grunn av deres mengde og strukturelle mangfold, som ligger til grunn for flere fordeler for helsen til babyer.

De er kjent for sin prebiotiske effekt hos spedbarn, der de tjener som mat for tarmbakterier, spesielt bifidobakterier. Dominansen av disse tarmbakteriene i tarmen sikrer en sunn tarmmikrobiota og reduserer risikoen for farlige tarminfeksjoner hos spedbarn.

I tillegg til den demonstrerte fordelaktige rollen i spedbarns helse, en nylig klinisk studie viste at to spesifikke HMOer, 2'-O-fukosyllaktose (2'FL) og/eller lakto-N-neotetraose (LNnT), er trygge og godt tolerert hos voksne og er modulatorer av den voksne tarmmikrobiota med økning i bifidobakterier.

Dette antyder at HMO -tilskudd kan være en verdifull strategi for å modulere helse hos voksne. Derimot, HMOs innvirkning på tarmbarrierefunksjonen har i stor grad vært uutforsket.

For å løse dette, et samarbeid ble etablert mellom Quadram Institute, et forskningssenter for mat og helse i Norwich Research Park, Storbritannia, og Glycom, et dansk-basert bioteknologiselskap og verdens ledende leverandør av HMOer.

Studiet deres, publisert i tidsskriftet Næringsstoffer , ble delvis finansiert av Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).

En simulator av det menneskelige tarmmikrobielle økosystemet (SHIME®) ble brukt for å bestemme innflytelsen fra HMOer på den voksne tarmmikrobiotasammensetningen og -funksjonen.

Disse eksperimentene ble utført på ProDigest, et spin-off selskap fra Center of Microbial Ecology and Technology (CMET), ligger ved Ghent University i Belgia.

Resultatene viste at gjæring av 2'FL, LNnT og kombinasjoner derav førte til en økning av bifidobakterier, ledsaget av en økning av kortkjedede fettsyrer.

Prof.

Caco2 -celler er en cellelinje som opprinnelig stammer fra den menneskelige tarmen og brukes mye i forskning, med et arrangement av dem i et enkelt lag som en etablert modell for å studere tarmen og dens permeabilitet.

En signifikant reduksjon i permeabilitet ble observert ved bruk av Caco2 -cellelag med gjærede HMOer, ledsaget av en økning i spesifikke proteiner som er kjent for å opprettholde barriereintegritet, tette kryss-proteiner og cytokiner.

Selv om disse resultatene er lovende, de trenger fortsatt å oversettes til forskning hos mennesker, men det er veldig vanskelig å studere interaksjonene på mobilnivå inne i tarmen.

For å vurdere oversettelsen av funnene til mennesker, teamet brukte avanserte in vitro -modeller av den menneskelige tykktarmen utviklet av Emulate Inc, et bioteknologisk selskap basert i Boston, USA. De er spesialisert på Organs-on-Chips-teknologi-en menneskelig cellebasert teknologi som gjenskaper funksjon på orgelnivå for å modellere organer i friske og syke tilstander.

Intestine-Chip er en mikrokonstruert plattform som tillater samkultur av epitelceller som utgjør tarmforingen med vevsspesifikke mikrovaskulære endotelceller under mikrofluidiske forhold. Denne metodikken som ble utviklet av Emulate, gjenskaper det cellulære mikromiljøet, inkludert vev-til-vev-grensesnitt, mediestrøm, og mekaniske krefter, som flyt og strekk.

Gjennom en BBSRC fleksibel talentmobilitetskonto tildelt Dr Tanja Suligoj i Juge Lab, Det er etablert et gut-on-chip-system i Quadram Institute for å støtte translasjonelle studier av tarmen.

I samarbeid med Norwich Research Park (NRP) Biorepository og Norfolk and Norwich University Hospital (NNUH), menneskelige tarmbiopsier fra friske, samtykkende voksne ble brukt til å generere organoider. Organoider er selvorganiserte klynger av celler som vokser for å replikere vev av organer - i dette tilfellet den proksimale, tverrgående og distale områder av tykktarmen.

Disse ble deretter sådd på chips for å generere kolon-tarm-chips som ble dyrket under mikrofluidiske forhold for å gjenskape strukturen og funksjonen til tarmepitelet. Ved å bruke dette systemet, de viste en signifikant økning av visse tett-kryssede proteiner på tvers av alle tre gut-on-chips etter behandling med fermentert 2-'FL.

Tatt sammen, disse dataene viste at i tillegg til å støtte bifidobakteriell vekst og en sunn mikrobiota, HMOer har kapasitet til å modulere immunfunksjonen og tarmbarrieren, støtte potensialet til HMOer for å gi helsemessige fordeler hos voksne.

HMO brukes til å forbedre helsen til spedbarn, som tilskudd i formelmelk, men dette arbeidet viser den potensielle applikasjonen for voksne, spesielt for de med lidelser knyttet til utett tarm, for eksempel IBS.

Mer forskning er nødvendig, spesielt hos mennesker med den tilstanden vi ønsker å behandle, men denne studien fremhever også potensialet til gut-on-chip-plattformen som en fysiologisk modell, basert på menneskelige biopsier, for å få mekanistisk innsikt i tarmbarrierefunksjonen. "

Nathalie Juge, Proffesor, Quadram Institute

• RUDN-genetiker finner et bifidobakterielt protein som kan redusere betennelse i COVID-19
• Studier viser mangel på kunnskap om koloskopi blant høyrisikopasienter