Транспортные белки — ключ к улучшению детских смесей
Сахарные соединения в грудном молоке играют решающую роль в развитии здорового бактериального сообщества кишечника и способствуют созреванию иммунной системы младенцев. В новом исследовании профессора из DTU и Университета Киото (Япония) создали основу для идентификации и описания функции ключевых транспортных белков, которые опосредуют усвоение питательных веществ из материнского молока важной группой бактерий в кишечнике ребенка.
Эти белки транспортируют олигосахариды грудного молока (human milk oligosaccharides, HMOs) — сложные сахара, производимые матерью, — для питания важных бифидобактерий, связанных с развитием хорошего здоровья.
«Наша работа позволяет установить чёткую связь между типом сахаров в материнском молоке и полезными для здоровья бактериями в кишечнике младенца. Более того, наша работа позволяет определить, какой сахар из материнского молока лучше всего подходит для полезных кишечных бактерий младенца, на основе изучения транспортных белков», — говорит профессор Махер Абу Хакем из DTU Bioengineering.
Махер Абу Хакем считает, что это новое направление исследований позволит производителям молочных смесей рационально синтезировать новые сахарные добавки, обеспечивая, чтобы дети на искусственном вскармливании получали такие же полезные сахара, как и дети на грудном вскармливании.
Роль бифидобактерий и микробиоты
Формирование кишечной микробиоты начинается при рождении, и это бактериальное сообщество развивается до возраста 2–3 лет. В этот критический период, до созревания иммунной системы, в микробиоте кишечника могут происходить значительные изменения.
Хорошо задокументировано, что бифидобактерии играют важную роль в развитии здоровой кишечной микробиоты у детей. Правильно сформированное бактериальное сообщество снижает факторы риска иммунных и метаболических нарушений, таких как аллергия, астма, диабет, ожирение и другие заболевания.
«Крайне важно сформировать правильную кишечную микробиоту на раннем этапе жизни ребёнка», — подчёркивает Махер Абу Хакем.
Материнское молоко и молочные смеси
Материнское молоко содержит необходимые питательные вещества для новорождённых, включая жиры, белки и углеводы (лактозу). Примечательно, что третий по распространённости компонент молока представляет собой сложную смесь олигосахаридов, называемых HMOs. Эти HMOs не перевариваются младенцами, а синтезируются исключительно как «питательные сахара» для привлечения здоровой кишечной микробиоты, в которой доминируют представители рода Bifidobacterium.
HMOs играют решающую роль в развитии здоровой микробиоты и сильной иммунной системы у младенцев, что имеет долгосрочные последствия для их здоровья во взрослом возрасте. Примечательно, что HMOs материнского молока содержат более 100 различных сахарных структур, различающихся по размеру и сложности.
Поскольку многие младенцы вскармливаются молочными смесями, в академических кругах и промышленности ведутся интенсивные исследования по созданию детской смеси, компенсирующей отсутствие HMOs в коровьем молоке (человеческие HMOs уникальны и отсутствуют в молоке животных).
Первое поколение детских смесей содержало олигосахариды растительного происхождения (например, галактоолигосахариды), которые мало напоминали HMOs. В настоящее время различные компании стремятся добавить синтетические сахара, идентичные настоящим HMOs. Синтезированные HMOs выбираются на основе простоты производства или их распространённости в грудном молоке, но нет понимания того, как разные типы HMOs влияют на формирование здоровой кишечной микробиоты младенца.
Исследование и его значение
В публикации «Evolutionary adaptation in fucosyllactose uptake systems support bifidobacteria-infant symbiosis» в журнале Science Advances учёные раскрывают и всесторонне анализируют два функционально различных, но перекрывающихся транспортера сахаров грудного молока (HMOs) у Bifidobacterium longum subsp. infantis.
Исследование устанавливает методологическую платформу для изучения и картирования корреляций между наличием и функцией специфических транспортных белков и генов, потреблением HMOs и формированием богатой бифидобактериями микробиоты в кишечнике младенцев на грудном вскармливании.