Dodatki oligosaharidov v človeškem mleku lahko pomagajo izboljšati zdravje črevesja pri odraslih

Dodatki oligosaharidov človeškega mleka (HMO), sladkor v materinem mleku, lahko pomaga pri izboljšanju črevesnega zdravja odraslih, glede na nove raziskave, izvedene na Inštitutu Quadram.

Z uporabo zelo napredne tehnologije "gut-on-chip", so pokazali, da fermentacijski produkti HMO naredijo črevesno oblogo manj "puščajočo". Puščajoča črevesna pregrada je povezana s črevesnimi stanji, kot je celiakija, Crohnova bolezen, in sindrom razdražljivega črevesja ter številna stanja, ki vplivajo na preostanek telesa.

Ta študija ponuja znanstvene dokaze, da se lahko HMO uporabljajo za razvoj strategij za boj proti tem pogojem in izboljšanje zdravja črevesja pri odraslih.

Oligosaharidi v človeškem mleku (HMO) so kompleksni neprebavljivi sladkorji, ki so naravno prisotni v materinem mleku. Zlasti so zanimivi zaradi svoje količine in strukturne raznolikosti, ki podpira številne koristi za zdravje dojenčkov.

Znani so po prebiotičnem učinku pri dojenčkih, kjer služijo kot hrana črevesnim bakterijam, zlasti bifidobakterije. Prevladovanje teh črevesnih bakterij v črevesju zagotavlja zdravo črevesno mikrobioto in zmanjšuje tveganje za nevarne črevesne okužbe pri dojenčkih.

Poleg dokazane koristne vloge pri zdravju dojenčkov, nedavno klinično preskušanje je pokazalo, da sta dve specifični HMO, 2'-O-fukozilaktoza (2'FL) in/ali lakto-N-neotetraoza (LNnT), so varni in dobro prenašajo pri odraslih in so modulatorji črevesne mikrobiote odraslih s povečanjem bifidobakterij.

To nakazuje, da je dodatek HMO lahko dragocena strategija za moduliranje zdravja pri odraslih. Vendar pa vpliv HMO na funkcijo črevesne pregrade je bil v veliki meri premalo raziskan.

Da bi to rešili, je bilo vzpostavljeno sodelovanje med inštitutom Quadram, raziskovalni center za hrano in zdravje v raziskovalnem parku Norwich, UK, in Glycom, dansko biotehnološko podjetje in vodilni svetovni dobavitelj HMO.

Njihova študija, objavljeno v reviji Hranila , delno financiral raziskovalni svet za biotehnologijo in biološke znanosti (BBSRC).

Za določitev vpliva HMO na sestavo in funkcijo črevesne črevesne mikrobiote smo uporabili simulator človeškega črevesnega mikrobnega ekosistema (SHIME®).

Ti poskusi so bili izvedeni v podjetju ProDigest, izločeno podjetje iz Centra za mikrobiološko ekologijo in tehnologijo (CMET), ki se nahaja na univerzi Ghent v Belgiji.

Rezultati so pokazali, da je fermentacija 2'FL, LNnT in njihove kombinacije so privedli do povečanja bifidobakterij, spremlja povečanje maščobnih kislin s kratko verigo.

Ekipa prof. Nathalie Juge na Inštitutu Quadram je nato uporabila produkte te fermentacije za preučevanje vpliva fermentiranih HMO na črevesno pregradno funkcijo celičnih linij in napredne modele črevesja na čipu.

Celice Caco2 so vrsta celic, ki izvirajo iz človeškega črevesja in se pogosto uporabljajo v raziskavah, njihova razporeditev v eno samo plast je uveljavljen model za preučevanje črevesja in njegove prepustnosti.

Z uporabo enoslojev Caco2 celic s fermentiranimi HMO smo opazili znatno zmanjšanje prepustnosti, spremlja povečanje specifičnih beljakovin, za katere je znano, da pomagajo ohranjati celovitost pregrade, proteini in citokini, ki so tesno povezani.

Čeprav so ti rezultati obetavni, še vedno jih je treba prevesti v raziskave pri ljudeh, vendar je preučevanje interakcij na celični ravni v črevesju zelo težko.

Za oceno prevoda ugotovitev na ljudi, ekipa je uporabila napredne in vitro modele človeškega debelega črevesa, ki jih je razvil Emulate Inc, biotehnološko podjetje s sedežem v Bostonu, ZDA. Specializirani so za tehnologijo Organs on-Chips-tehnologijo, ki temelji na človeških celicah in ustvarja funkcijo na ravni organov za modeliranje organov v zdravih in obolelih.

Intestine-Chip je mikroinženirska platforma, ki omogoča sokulturo epitelijskih celic, ki sestavljajo črevesno oblogo s tkivno specifičnimi mikrovaskularnimi endotelijskimi celicami v mikrofluidnih pogojih. Ta metodologija, ki jo je uvedel Emulate, poustvarja celično mikrookolje, vključno z vmesniki tkivo v tkivo, medijski tok, in mehanske sile, kot sta tok in raztezanje.

Preko računa za prilagodljivo mobilnost talentov BBSRC, ki ga je dr.Tanja Suligoj prejela v laboratoriju Juge, na Inštitutu Quadram je bil vzpostavljen sistem črevesje na čipu, ki podpira translacijske študije črevesja.

V sodelovanju z Biorepozitorijem Norwich Research Park (NRP) in Univerzitetno bolnišnico Norfolk in Norwich (NNUH), zdrave črevesne biopsije človeka, soglasni odrasli so bili uporabljeni za tvorbo organoidov. Organoidi so samoorganizirane skupine celic, ki rastejo, da replicirajo tkiva organov - v tem primeru proksimalno, prečne in distalne regije debelega črevesa.

Ti so bili nato posejani na žetone, da so nastali črevesni črevesni črevesci, ki so bili gojeni v mikrofluidnih pogojih za ponovno ustvarjanje strukture in funkcije črevesnega epitelija. Z uporabo tega sistema, pokazali so znatno povečanje nekaterih tesno povezanih proteinov v vseh treh črevesnih čipih po obdelavi s fermentiranim 2-'FL.

Skupaj, ti podatki so pokazali, da poleg podpore bifidobakterijske rasti in zdrave mikrobiote, HMO imajo sposobnost moduliranja imunske funkcije in črevesne pregrade, podpiranje potenciala HMO pri zdravju odraslih.

HMO se uporabljajo za izboljšanje zdravja pri dojenčkih, kot dopolnila v adaptiranem mleku, vendar to delo prikazuje potencialno uporabo za odrasle, zlasti za tiste z motnjami, povezanimi s puščanjem črevesja, kot je IBS.

Potrebnih je več raziskav, zlasti pri ljudeh s stanjem, ki ga želimo zdraviti, vendar ta študija izpostavlja tudi potencial platforme črevesje na čipu kot fiziološkega modela, temelji na človeški biopsiji, pridobiti mehanski vpogled v funkcijo črevesne pregrade. "

Nathalie Juge, Profesor, Inštitut Quadram

• Genetik RUDN odkriva bifidobakterijski protein, ki lahko zmanjša vnetje pri COVID-19
• Študija kaže na pomanjkanje znanja o kolonoskopiji pri bolnikih z visokim tveganjem