Олигосахариды молока , также известные как гликанах молока человека , короткие полимеры из простых сахаров , которые могут быть найдены в высоких концентрациях исключительно в грудном молоке . [1]
Вхождение
Олигосахариды молока (ОПЗ) образуют третий самый распространенный твердый компонент ( растворенного или эмульгированного или суспендированного в воде) человеческого молока, после того, как лактозы и жира . [2] HMO присутствуют в концентрации 0,35–0,88 унции (9,9–24,9 г) / л. Известно около 200 структурно различных олигосахаридов грудного молока. Состав олигосахаридов грудного молока в грудном молоке индивидуален для каждой матери и меняется в течение периода лактации . Доминирующим олигосахаридом у 80% всех женщин является 2'-фукозиллактоза , которая присутствует в грудном молоке человека в концентрации приблизительно 2,5 г / л. [3] Другие олигосахарды включают лакто- N- тетраозу , лакто- N -неотетраозу и лакто- N- фукопентаозу. [4]
Характеристики
В отличие от других компонентов грудного молока, которые усваиваются младенцем во время грудного вскармливания, ОПЗ неперевариваемы для кормящего ребенка. Однако они обладают пребиотическим действием и служат пищей для кишечных бактерий, особенно бифидобактерий . [5] Преобладание этих кишечных бактерий в кишечнике снижает колонизацию патогенными бактериями (пробиоз) и тем самым способствует здоровой кишечной микробиоте и снижает риск опасных кишечных инфекций. Недавние исследования показывают, что ОПЗ значительно снижают риск вирусных и бактериальных инфекций и, таким образом, уменьшают вероятность диареи и респираторных заболеваний.
Эта защитная функция ОПЗ активируется при контакте с определенными патогенами , такими как определенные бактерии или вирусы . Они обладают способностью связываться с гликановыми рецепторами (рецепторами для длинных цепочек связанных молекул сахара на поверхности клеток человека), расположенными на поверхности клеток кишечника, и тем самым могут инфицировать клетки слизистой оболочки кишечника . Исследователи обнаружили, что HMO имитируют эти гликановые рецепторы, поэтому патогены связываются с HMO, а не с клетками кишечника. Это снижает риск заражения патогеном. [1] [3] В дополнение к этому, ОПЗ, по-видимому, влияют на реакцию определенных клеток иммунной системы таким образом, чтобы уменьшить воспалительные реакции. [1] [6] Также есть подозрение, что ОПЗ снижают риск заражения недоношенных детей потенциально опасным для жизни заболеванием - некротическим энтероколитом (НЭК). [1]
Некоторые метаболиты напрямую влияют на нервную систему или мозг и иногда могут влиять на развитие и поведение детей в долгосрочной перспективе. Есть исследования, которые показывают, что определенные ОПЗ снабжают ребенка остатками сиаловой кислоты . Сиаловая кислота является важным питательным веществом для развития мозга и умственных способностей ребенка. [1] [6]
ОПЗ используются в качестве добавок к детскому питанию для обеспечения младенцев, не находящихся на грудном вскармливании, этим важным компонентом грудного молока. [7]
Эволюция
В экспериментах, разработанных для проверки пригодности ОПЗ в качестве пребиотического источника углерода для кишечных бактерий, было обнаружено, что они обладают высокой селективностью в отношении комменсальных бактерий, известных как Bifidobacteria longum biovar infantis . Присутствие генов, уникальных для B. infantis , включая совместно регулируемые гликозидазы, и его эффективность при использовании ОПЗ в качестве источника углерода может означать совместную эволюцию ОПЗ и генетическую способность избранных бактерий использовать их. [8]
Ферментативный синтез и крупномасштабное производство
Ферментативный синтез HMO посредством трансгалактозилирования - эффективный способ крупномасштабного производства. При трансгалактозилировании можно использовать различные доноры, включая п- нитрофенил-β-галактопиранозид, уридиндифосфат-галактозу и лактозу. В частности, лактоза может действовать как донор или акцептор в различных ферментативных реакциях и доступна в больших количествах из сыворотки, полученной в качестве продукта совместной переработки при производстве сыра. Однако отсутствуют опубликованные данные, описывающие крупномасштабное производство таких галактоолигосахаридов. [9]
Рекомендации
- ^ а б в г д Боде, Л. (2012). «Олигосахариды грудного молока: каждому ребенку нужна сахарная мама» . Гликобиология . 22 (9): 1147–1162. DOI : 10.1093 / glycob / cws074 . PMC 3406618 . PMID 22513036 .
- ^ Чен, X. (2015). «Олигосахариды человеческого молока (HMOS): структура, функция и синтез, катализируемый ферментами». Достижения в химии и биохимии углеводов . 72 : 113–190. DOI : 10.1016 / bs.accb.2015.08.002 . PMID 26613816 .
- ^ а б Катя Паршат, Беттина Гутьеррес (ноябрь 2016 г.), «Fermentativ erzeugte humane Milch-Oligosaccharide wirken präbiotisch.», Dei - die Ernährungsindustrie (на немецком языке), стр. 38
- ^ Мисфельд, Роджер Л. (июль 2017 г.). Биохимия . Макэвой, Меган М. (Первое изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 978-0-393-61402-2. OCLC 952277065 .
- ^ Доар, К. Ле; Держатель, B .; Bassett, A .; Паннарадж, ПС (2018). «Материнское молоко: целенаправленный вклад в развитие детской микробиоты и иммунитета» . Границы иммунологии . 9 : 361. DOI : 10.3389 / fimmu.2018.00361 . PMC 5863526 . PMID 29599768 .
- ^ а б Ньюбург, Д.С.; Он, Ю. (2015). «Неонатальная кишечная микробиота и гликаны человеческого молока сотрудничают, чтобы уменьшить инфекцию и воспаление». Клиническое акушерство и гинекология . 58 (4): 814–826. DOI : 10.1097 / GRF.0000000000000156 . PMID 26457857 .
- ^ Ральф Амманн (май 2017 г.), «Достижение невозможного», European Dairy Magazine (на немецком языке), стр. 30 f
- ^ Немецкий, JB; Лебрилла, CB; Миллс, Д.А. (18 апреля 2012 г.). Олигосахариды грудного молока: эволюция, структура и биоселективность как субстраты для кишечных бактерий . Программа Nestle Nutr Workshop Ser Pediatr Program . Серия семинаров Nestlé Nutrition: Педиатрическая программа. 62 . С. 205–22. DOI : 10.1159 / 000146322 . ISBN 978-3-8055-8553-8. PMC 2861563 . PMID 18626202 .
- ^ Karimi Alavijeh, M .; Meyer, AS; Гра, SL; Кентиш, ЮВ (февраль 2020 г.). «Моделирование и экономическая оценка крупномасштабного производства ферментативного N-ацетилактозамина». Журнал биохимической инженерии . 154 : 107459. DOI : 10.1016 / j.bej.2019.107459 .