Usando tecnologia altamente avançada "gut-on-chip", eles mostraram que os produtos da fermentação dos HMOs tornavam o revestimento do intestino menos "gotejante". Uma barreira intestinal com vazamento foi associada a doenças intestinais, como a doença celíaca, Doença de Crohn, e síndrome do intestino irritável, bem como uma série de condições que afetam o resto do corpo.
Este estudo fornece evidências científicas de que os HMOs podem ser usados para desenvolver estratégias para combater essas condições e melhorar a saúde intestinal em adultos.
Os oligossacarídeos do leite humano (HMOs) são açúcares indigestíveis complexos naturalmente presentes no leite materno. Eles são particularmente interessantes por causa de sua quantidade e diversidade estrutural, que sustenta vários benefícios benéficos para os bebês saudáveis.
Eles são bem conhecidos por seu efeito prebiótico em bebês, onde servem de alimento para as bactérias intestinais, especialmente bifidobactérias. O domínio dessas bactérias intestinais no intestino garante uma microbiota intestinal saudável e reduz o risco de infecções intestinais perigosas em bebês.
Além de seu papel benéfico demonstrado na saúde infantil, um ensaio clínico recente mostrou que dois HMOs específicos, 2'-O-fucosilactose (2'FL) e / ou lacto-N-neotetraose (LNnT), são seguros e bem tolerados em adultos e são moduladores da microbiota intestinal do adulto com aumento de bifidobactérias.
Isso sugere que a suplementação de HMO pode ser uma estratégia valiosa para modular a saúde em adultos. Contudo, o impacto dos HMOs na função de barreira intestinal tem sido amplamente pouco explorado.
Para endereçar isto, uma colaboração foi estabelecida entre o Instituto Quadram, um centro de pesquisa de alimentos e saúde no Norwich Research Park, REINO UNIDO, e Glycom, uma empresa de biotecnologia com sede na Dinamarca e fornecedora líder mundial de HMOs.
Seu estudo, publicado no jornal Nutrientes , foi parcialmente financiado pelo Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC).
Um Simulador do Ecossistema Microbiano Intestinal Humano (SHIME®) foi usado para determinar a influência dos HMOs na composição e função da microbiota intestinal do adulto.
Esses experimentos foram realizados no ProDigest, uma empresa spin-off do Centro de Ecologia e Tecnologia Microbiana (CMET), localizado na Universidade de Ghent, na Bélgica.
Os resultados mostraram que a fermentação de 2'FL, LNnT e suas combinações levaram a um aumento de bifidobactérias, acompanhada por um aumento de ácidos graxos de cadeia curta.
A equipe da Prof. Nathalie Juge no Instituto Quadram usou os produtos dessa fermentação para estudar a influência dos HMOs fermentados na função de barreira intestinal de linhas celulares e modelos avançados de gut-on-chip.
As células Caco2 são uma linha de células originalmente derivadas do intestino humano e amplamente utilizadas em pesquisas, com um arranjo deles em uma única camada sendo um modelo estabelecido para estudar o intestino e sua permeabilidade.
Uma redução significativa na permeabilidade foi observada usando monocamadas de células Caco2 com HMOs fermentados, acompanhada por um aumento nas proteínas específicas conhecidas por ajudar a manter a integridade da barreira, proteínas de junção apertada e citocinas.
Embora esses resultados sejam promissores, eles ainda precisam ser traduzidos em pesquisas em humanos, mas estudar as interações no nível celular dentro do intestino é muito difícil.
Para avaliar a tradução das descobertas para os humanos, a equipe usou modelos avançados in vitro do intestino grosso humano desenvolvidos pela Emulate Inc, uma empresa de biotecnologia com sede em Boston, EUA. Eles são especializados em tecnologia Organs-on-Chips - uma tecnologia baseada em células humanas que recria a função em nível de órgão para modelar órgãos em estados saudáveis e doentes.
O Intestine-Chip é uma plataforma de microengenharia que permite a co-cultura de células epiteliais que constituem o revestimento do intestino com células endoteliais microvasculares específicas de tecido em condições microfluídicas. Esta metodologia iniciada pela Emulate recria o microambiente celular, incluindo interfaces de tecido a tecido, fluxo de mídia, e forças mecânicas, como fluxo e alongamento.
Por meio de uma Conta de Mobilidade de Talento Flexível do BBSRC concedida à Dra. Tanja Suligoj no Laboratório Juge, um sistema gut-on-chip foi estabelecido no Quadram Institute para apoiar os estudos translacionais do intestino.
Em colaboração com o Biorepositório do Norwich Research Park (NRP) e o Norfolk and Norwich University Hospital (NNUH), biópsias intestinais humanas de saudáveis, adultos consentidos foram usados para gerar organóides. Os organóides são aglomerados auto-organizados de células que crescem para replicar tecidos de órgãos - neste caso, o proximal, regiões transversais e distais do cólon.
Estes foram então semeados em chips para gerar chips de intestino do cólon que foram cultivados em condições microfluídicas para recriar a estrutura e função do epitélio intestinal. Usando este sistema, eles mostraram um aumento significativo de certas proteínas de junção apertada em todos os três gut-on-chips após o tratamento com 2-'FL fermentado.
Tomados em conjunto, esses dados mostraram que, além de apoiar o crescimento bifidobacteriano e uma microbiota saudável, HMOs têm a capacidade de modular a função imunológica e a barreira intestinal, apoiando o potencial dos HMOs para fornecer benefícios à saúde em adultos.
HMOs estão sendo usados para melhorar a saúde de bebês, como suplementos no leite em pó, mas este trabalho mostra o potencial de aplicação para adultos, particularmente para aqueles com distúrbios ligados ao intestino solto, como IBS.
É necessária mais pesquisa, particularmente em pessoas com a doença que queremos tratar, mas este estudo também destaca o potencial da plataforma gut-on-chip como um modelo fisiológico, com base em biópsias humanas, para obter insights mecanicistas sobre a função da barreira intestinal. "
Nathalie Juge, Professor, Instituto Quadram
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