La lacto- N -tetraosa es un azúcar complejo que se encuentra en la leche materna . Es uno de los pocos oligosacáridos de la leche materna (HMO) caracterizados y se sintetiza enzimáticamente a partir del sustrato lactosa . Es biológicamente relevante en el desarrollo temprano de la flora intestinal del lactante .
La lacto- N -tetraosa es un tetrasacárido compuesto por cuatro unidades de monosacáridos en el orden galactosa , N -acetilglucosamina , otra galactosa y glucosa , unidas por " enlaces 1-3 β " en una cadena lineal. [1] Tiene la fórmula química C 26 H 45 NO 21 , compartida con su isómero oligosacárido de la leche humana relacionado, lacto- N -neotetraosa. [2] La molécula que consta de las dos primeras unidades de monosacáridos se llama lacto-N-biosa (presumiblemente porque es una biosa que contiene un átomo de nitrógeno y está involucrada en la leche). y cuando está unida a una molécula de lactosa, el tetrasacárido se llama lacto- N -tetraosa. [3]
Es un azúcar reductor con un centro anomérico libre en la molécula terminal de glucosa, lo que indica un equilibrio entre los anómeros alfa (α) y beta (β) . Esta característica de los azúcares reductores se aprecia a través de un test de Benedict positivo .
La lactosa- N -tetraosa tiene la nomenclatura de oligosacárido β- D -galactosil-(1→3)- N -acetil-β- D -glucosaminil-(1→3)-β- D -galactosil-(1→4)- D -glucosa, y consiste en lactosa con un disacárido lactosa- N -biosa adicional en el extremo no reductor. [1] [4] [5]
La lacto- N -tetraosa se clasifica como un oligosacárido de cadena tipo I debido al enlace β(1→3) en el extremo no reductor. El enlace β(1→4) en el extremo no reductor de la lacto- N -neotetraosa la convierte en una cadena tipo II.
A través de la caracterización química y estructural , se ha identificado que los oligosacáridos relacionados son a menudo modificaciones de un único disacárido. Esto se ha observado en los oligosacáridos de la leche humana, con la lactosa como azúcar común, y en los oligosacáridos vegetales de la serie de la rafinosa que se basan en la sacarosa . [6]
La lacto- N -tetraosa se considera un prebiótico que facilita el crecimiento de bacterias saludables en el microbioma intestinal . Es uno de los primeros alimentos funcionales que consume el lactante. Los seres humanos no tienen las enzimas para romper los enlaces glucosídicos de los oligosacáridos de la leche materna, por lo que estos azúcares no tienen ningún valor calórico para los seres humanos y funcionan como una fibra dietética en el intestino . [7]
Sólo una pequeña fracción de los HMO se absorben sin digerir a través del epitelio y son detectables en la circulación , lo que puede indicar otras funciones sistémicas de estos compuestos actualmente desconocidas. [8] [9] La lacto-N-tetraosa y otros oligosacáridos de la leche humana se encuentran posteriormente excretados en la orina después del consumo de leche humana. [8] [9]
Se ha descubierto que la lacto- N -tetraosa en particular promueve específicamente el crecimiento de la especie Bifidobacterium longum subespecie infantis . [10] [6] B. infantis ayuda a la digestión y se considera una bacteria "buena" . [6] Los estudios genéticos de B. infantis han identificado un locus para el metabolismo de HMO que se conserva en todas las cepas observadas hasta la fecha. [10] Esto sugiere una posible coevolución de la bacteria con el intestino del bebé y la composición de la leche materna. [10]
Las bifidobacterias tienen una vía metabólica para la absorción y digestión de oligosacáridos específicos de la leche humana. [11] Esto se logra a través de proteínas transportadoras específicas y glicosidasas para escindir los enlaces químicos que se encuentran en la lacto- N -tetraosa, la lacto- N -neotetraosa y otros oligosacáridos de la leche humana. [10] [11] La escisión de la lacto- N -tetraosa y la lacto- N -neotetraosa requiere diferentes enzimas debido a su enlace glicosídico distinto en el extremo no reductor. [12] Se ha descubierto que las bifidobacterias en el intestino humano contienen lacto -N -biosidasas de cadena tipo I capaces de escindir la lacto -N -tetraosa en lactosa- N -biosa y lactosa. [11]
La lacto- N -tetraosa es una fuente de alimento no competitiva para B. infantis con otras bacterias entéricas que carecen de las proteínas requeridas y son incapaces de degradar el azúcar en fuentes utilizables de carbono para la glucólisis . [11] Cuando el bebé consume leche humana, la lacto- N -tetraosa confiere una ventaja de crecimiento a Bifidobacterium ya que pueden metabolizar este azúcar para la producción de ATP mientras que otras bacterias intestinales no pueden. [6] Este crecimiento excesivo de la bacteria saludable B. infantis puede obstaculizar además el crecimiento de otras bacterias patógenas en el intestino. [6]
Los estudios han indicado que solo ciertas especies de Bifidobacteria, como las del intestino del bebé, contienen el gen de la lacto- N -biosidasa . [11] El análisis de Bifidobacteria en el intestino de animales domésticos no encontró evidencia de esta enzima. [11] Las cepas de B. infantis altamente adaptadas a la utilización de oligosacáridos de la leche humana sugieren además una coevolución selectiva entre el microbioma intestinal y el bebé. [10] [11]
Se ha descubierto que el microbioma intestinal de los bebés amamantados y de los alimentados con fórmula es muy diferente. [11] Por este motivo, agregar HMO a las fórmulas infantiles es un área de interés.
Es necesario aislar oligosacáridos individuales para estudiar más a fondo su función biológica . La leche humana es inaccesible en grandes cantidades y su compleja composición hace que la separación de los componentes moleculares individuales sea un desafío. Se ha informado de la síntesis de lacto- N -tetraosa en la síntesis química total , así como en células de Escherichia coli recombinantes . [4] [13] La creciente disponibilidad de este compuesto es un área de investigación en curso para descubrir más a fondo el papel fisiológico y bioquímico de la lacto- N -tetraosa y otros oligosacáridos de la leche humana en el cuerpo . [8]
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