Doplnky oligosacharidov z ľudského mlieka môžu pomôcť zlepšiť zdravie čriev u dospelých

Doplnky oligosacharidov z ľudského mlieka (HMO), cukry nachádzajúce sa v materskom mlieku, môže prispieť k zlepšeniu črevného zdravia dospelých, podľa nového výskumu vykonaného v Quadram Institute.

Pomocou vysoko pokročilej technológie „gut-on-chip“, ukázali, že vďaka fermentačným produktom HMO je črevná výstelka menej „deravá“. Dieravá črevná bariéra je spojená s črevnými stavmi, ako je celiakia, Crohnova choroba, a syndrómu dráždivého čreva, ako aj radu stavov postihujúcich zvyšok tela.

Táto štúdia poskytuje vedecké dôkazy o tom, že HMO možno použiť na vývoj stratégií na boj proti týmto podmienkam a na zlepšenie zdravia čriev u dospelých.

Oligosacharidy ľudského mlieka (HMO) sú komplexné nestráviteľné cukry, ktoré sa prirodzene vyskytujú v materskom mlieku. Sú obzvlášť zaujímavé kvôli svojmu množstvu a štrukturálnej rozmanitosti, ktorá podporuje mnohé prospešné vlastnosti pre zdravé deti.

Sú známe svojim prebiotickým účinkom na dojčatá, kde slúžia ako potrava pre črevné baktérie, najmä bifidobaktérie. Dominancia týchto črevných baktérií v čreve zaisťuje zdravú črevnú mikrobiotu a znižuje riziko nebezpečných črevných infekcií u dojčiat.

Okrem ich preukázanej priaznivej úlohy v zdraví dojčiat, nedávna klinická štúdia ukázala, že dve špecifické HMO, 2'-O-fukozyllaktóza (2'FL) a/alebo lakto-N-neotetraóza (LNnT), sú bezpečné a dobre znášané u dospelých a sú modulátormi črevnej mikroflóry dospelých so zvýšeným výskytom bifidobaktérií.

To naznačuje, že suplementácia HMO môže byť cennou stratégiou na úpravu zdravia u dospelých. Avšak, vplyv HMO na funkciu črevnej bariéry bol do značnej miery nepreskúmaný.

Aby sme to vyriešili, bola nadviazaná spolupráca medzi Quadram Institute, výskumné centrum pre potraviny a zdravie vo výskumnom parku Norwich, Veľká Británia, a Glycom, dánska biotechnologická spoločnosť a popredný svetový dodávateľ HMO.

Ich štúdia, uverejnené v časopise Živiny , bol čiastočne financovaný Radou pre výskum biotechnológií a biologických vied (BBSRC).

Na stanovenie vplyvu HMO na zloženie a funkciu mikroflóry dospelého čreva bol použitý simulátor humánneho črevného mikrobiálneho ekosystému (SHIME®).

Tieto experimenty boli vykonané v ProDigest, odštepná spoločnosť z Centra mikrobiálnej ekológie a technológie (CMET), so sídlom na univerzite v Gente v Belgicku.

Výsledky ukázali, že fermentácia 2'FL, LNnT a ich kombinácie viedli k nárastu bifidobaktérií, sprevádzané nárastom mastných kyselín s krátkym reťazcom.

Tím prof. Nathalie Jugeovej z Quadram Institute potom použil produkty tejto fermentácie na štúdium vplyvu fermentovaných HMO na funkciu črevnej bariéry bunkových línií a pokročilých modelov gut-on-chip.

Bunky Caco2 sú bunkou pôvodne pochádzajúcou z ľudského čreva a široko používanou vo výskume, pričom ich usporiadanie do jednej vrstvy je zavedeným modelom na štúdium čreva a jeho priepustnosti.

Významné zníženie priepustnosti bolo pozorované pri použití monovrstiev buniek Caco2 s fermentovanými HMO, sprevádzané nárastom špecifických bielkovín, o ktorých je známe, že pomáhajú udržiavať integritu bariéry, bielkoviny a cytokíny s tesným spojením.

Aj keď sú tieto výsledky sľubné, stále je potrebné ich preložiť do výskumu na ľuďoch, ale štúdium interakcií na bunkovej úrovni vo vnútri čreva je veľmi ťažké.

Na posúdenie translácie zistení na ľudí, tím použil pokročilé in vitro modely ľudského hrubého čreva vyvinuté spoločnosťou Emulate Inc, biotechnologická spoločnosť so sídlom v Bostone, USA. Špecializujú sa na technológiu Organs-on-Chips-technológiu založenú na ľudských bunkách, ktorá obnovuje funkciu na úrovni orgánov na modelovanie orgánov v zdravých a chorých stavoch.

Intestine-Chip je mikroprocesorová platforma umožňujúca spoločnú kultiváciu epiteliálnych buniek, ktoré tvoria črevnú výstelku, s tkanivovo špecifickými mikrovaskulárnymi endotelovými bunkami za mikrofluidných podmienok. Táto metodika propagovaná spoločnosťou Emulate obnovuje bunkové mikroprostredie, vrátane rozhraní tkanivo-tkanivo, tok médií, a mechanické sily, ako je prietok a natiahnutie.

Prostredníctvom účtu flexibilnej talentovej mobility BBSRC, ktorý získal Dr Tanja Suligoj v laboratóriu Juge, v Quadramovom inštitúte bol zavedený systém gut-on-chip na podporu translačných štúdií čreva.

V spolupráci s biorepozitárom Norwich Research Park (NRP) a univerzitnou nemocnicou Norfolk a Norwich (NNUH), ľudské črevné biopsie zo zdravých, súhlasní dospelí boli použité na generovanie organoidov. Organoidy sú samoorganizované zhluky buniek, ktoré rastú tak, aby replikovali tkanivá orgánov - v tomto prípade proximálne, priečne a distálne oblasti hrubého čreva.

Tieto sa potom naočkovali na čipy, aby sa vytvorili hrubé črevo-črevá, ktoré sa kultivovali za mikrofluidných podmienok, aby sa obnovila štruktúra a funkcia črevného epitelu. Pomocou tohto systému, po ošetrení fermentovaným 2-'FL ukázali významný nárast určitých proteínov s tesným spojením vo všetkých troch črevách na čipsoch.

Vzaté dokopy, tieto údaje ukázali, že okrem podpory rastu bifidobaktérií a zdravej mikrobioty, HMO majú schopnosť modulovať imunitné funkcie a črevnú bariéru, podpora potenciálu HMO poskytovať zdravotné výhody pre dospelých.

HMO sa používajú na zlepšenie zdravia dojčiat, ako doplnky do umelého mlieka, ale táto práca ukazuje potenciálnu aplikáciu pre dospelých, najmä pre tých, ktorí majú poruchy spojené s deravým črevom, ako je IBS.

Je potrebný ďalší výskum, najmä u ľudí s ochorením, ktoré chceme liečiť, ale táto štúdia tiež zdôrazňuje potenciál platformy gut-on-chip ako fyziologického modelu, na základe ľudských biopsií, získať mechanický prehľad o funkcii črevnej bariéry. “

Nathalie Juge, Proffesor, Quadram Institute

• Genetik RUDN našiel bifidobakteriálny proteín, ktorý môže zmierniť zápal pri COVID-19
• Štúdia ukazuje, že u vysokorizikových pacientov chýbajú znalosti o kolonoskopii