Los oligosacáridos de la leche humana ( HMO ), también conocidos como glicanos de la leche humana , son polímeros cortos de azúcares simples que se pueden encontrar en altas concentraciones en la leche materna humana . [1] Los oligosacáridos de la leche humana promueven el desarrollo del sistema inmunológico, pueden reducir el riesgo de infecciones por patógenos y mejorar el desarrollo del cerebro y la cognición. [1] El perfil HMO de la leche materna humana da forma a la microbiota intestinal del lactante estimulando selectivamente las bifidobacterias y otras bacterias. [2]
A diferencia de otros componentes de la leche materna que el lactante absorbe durante la lactancia, los HMO no son digeribles para el lactante. Sin embargo, tienen un efecto prebiótico y sirven de alimento a las bacterias intestinales, especialmente a las bifidobacterias . [3] El predominio de estas bacterias intestinales en el intestino reduce la colonización con bacterias patógenas (probiosis) y, por lo tanto, promueve una microbiota intestinal saludable y reduce el riesgo de infecciones intestinales peligrosas. Estudios recientes sugieren que los HMO reducen significativamente el riesgo de infecciones virales y bacterianas y, por lo tanto, disminuyen la posibilidad de diarrea y enfermedades respiratorias.
Esta función protectora de los HMO se activa cuando entran en contacto con patógenos específicos , como determinadas bacterias o virus . Estos tienen la capacidad de unirse a los receptores de glicanos (receptores de largas cadenas de moléculas de azúcar conectadas en la superficie de las células humanas) situados en la superficie de las células intestinales y, por lo tanto, pueden infectar las células de la mucosa intestinal . Los investigadores han descubierto que los HMO imitan estos receptores de glucano, por lo que los patógenos se unen a los HMO en lugar de a las células intestinales. Esto reduce el riesgo de infección con un patógeno. [1] [4] También se ha demostrado que los HMO pueden unirse a varios virus intestinales, como el norovirus y el virus Norwalk ; además, pueden reducir la carga viral de la influenza y el VRS . [5]
Además de esto, los HMO parecen influir en la reacción de células específicas del sistema inmunológico de una manera que reduce las respuestas inflamatorias . [1] [6] También se sospecha que los HMO reducen el riesgo de que los bebés prematuros se infecten con la enfermedad potencialmente mortal de enterocolitis necrotizante (ECN). [1]
Algunos de los metabolitos afectan directamente al sistema nervioso o al cerebro y, en ocasiones, pueden influir en el desarrollo y el comportamiento de los niños a largo plazo. Hay estudios que indican que ciertos HMO aportan al niño residuos de ácido siálico . El ácido siálico es un nutriente esencial para el desarrollo del cerebro y las capacidades mentales del niño. [dieciséis ]
En experimentos diseñados para probar la idoneidad de los HMO como fuente prebiótica de carbono para las bacterias intestinales, se descubrió que son altamente selectivos para una bacteria comensal conocida como Bifidobacteria longum biovar infantis . La presencia de genes exclusivos de B. infantis , incluidas las glicosidasas correguladas, y su eficiencia en el uso de HMO como fuente de carbono pueden implicar una coevolución de los HMO y la capacidad genética de bacterias seleccionadas para utilizarlos. [7]
Los oligosacáridos de la leche parecen ser más abundantes en los humanos que en otros animales y más complejos y variados. [8] Los oligosacáridos en la leche de primates son generalmente más complejos y diversos que en los no primates. [1]
Los oligosacáridos de la leche humana (HMO) forman el tercer componente sólido ( disuelto , emulsionado o suspendido en agua) más abundante de la leche humana, después de la lactosa y la grasa . [9] Los HMO están presentes en una concentración de 11,3 – 17,7 g/L (1,5 oz/gal – 2,36 oz/gal) en la leche humana, dependiendo de las etapas de lactancia. [10] Se conocen aproximadamente 200 oligosacáridos de la leche humana estructuralmente diferentes, y se pueden clasificar en HMO fucosilados, sialilados y de núcleo neutro. La composición de los oligosacáridos de la leche materna en la leche materna es individual de cada madre y varía durante el período de lactancia . El oligosacárido dominante en el 80% de todas las mujeres es la 2′-fucosillactosa , que está presente en la leche materna humana en una concentración de aproximadamente 2,5 g/l; [4] otros oligosacádicos abundantes incluyen lacto- N -tetraosa , lacto- N -neotetraosa y lacto- N -fucopentaosa. [11] Numerosos estudios han descubierto que la concentración de cada oligosacárido individual de la leche humana cambia a lo largo de los diferentes períodos de lactancia ( calostro , leche de transición, madura y tardía) y depende de varios factores como el estado secretor genético de la madre y la duración. de gestación. [10]
Todos los HMO derivan de la lactosa, que puede estar decorada con cuatro monosacáridos ( N-acetil-D-glucosamina , D-galactosa , ácido siálico y/o L-fucosa ) para formar un oligosacárido. [10] La variabilidad de los HMO en las madres humanas depende de dos enzimas específicas , la α1-2-fucosiltransferasa ( FUT2 ) y la α1-3/4-fucosiltransferasa ( FUT3 ). [16] La leche de las madres con la enzima FUT2 inactivada no contiene HMO α1-2-fucosilados y, del mismo modo, con la enzima FUT3 inactivada casi no se encuentran HMO α1-4-fucasilados. Normalmente, el 20 % de la población mundial de madres no tiene la enzima FUT2 activa, pero aún tiene una enzima FUT3 activa, mientras que el 1 % de las madres no expresan las enzimas FUT2 ni FUT3. [17]
Los oligosacáridos de la leche humana se pueden sintetizar en grandes cantidades utilizando métodos de fermentación industrial de precisión , por ejemplo, mediante la bacteria no patógena comúnmente utilizada Escherichia coli . [18] Durante el proceso de fermentación, las bacterias se alimentan con una fuente de carbono (por ejemplo, glucosa), sales, minerales y oligoelementos en condiciones asépticas en un biorreactor de acero inoxidable , mientras que se añade lactosa al proceso como molécula precursora. Luego, las bacterias convierten la lactosa en oligosacáridos de la leche humana decorándola con otros monómeros de azúcar. Tras el proceso de fermentación los HMO se separan completamente de las bacterias, las proteínas y el ADN mediante diferentes técnicas de filtración. [18] Posteriormente, los HMO se purifican, cristalizan , se secan, se envasan y se entregan a los fabricantes de fórmulas infantiles , donde se mezclan con otros componentes de las fórmulas infantiles. [18]
La síntesis enzimática de HMO mediante transgalactosilación es una forma eficaz de producción. En la transgalactosilación se pueden utilizar varios donantes, incluidos p -nitrofenil-β-galactopiranósido, uridina difosfato galactosa y lactosa. En particular, la lactosa puede actuar como donante o aceptor en una variedad de reacciones enzimáticas y está disponible en grandes cantidades a partir del suero producido como producto de coprocesamiento de la producción de queso. Sin embargo, faltan datos publicados que describan la producción a gran escala de tales galactooligosacáridos. [19]
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