Pregunte al experto: Una nueva revisión de los oligosacáridos de la leche materna revela cómo las combinaciones de oligosacáridos de la leche materna pueden contribuir a la salud infantil.

• Ahora es posible fabricar y combinar un número selecto de oligosacáridos de la leche humana (HMO) -un componente clave de la leche materna humana, el patrón oro de la nutrición infantil- para enriquecer soluciones nutricionales para los primeros años de vida.
• Las crecientes pruebas preclínicas y clínicas revelan cómo las mezclas de HMO pueden ofrecer beneficios para la salud de los lactantes.
• En este blog, la autora principal de un nuevo artículo de revisión sobre los efectos biológicos de las combinaciones estructuralmente diversas de HMO,¹ La Dra. Anita Wichmann, Experta Principal en Asuntos Normativos para la Nutrición en la Vida Temprana y la Nutrición Médica en dsm-firmenich, explica cómo las estructuras de los diferentes HMO influyen en sus beneficios para la salud, y cómo podemos apoyar una mejor nutrición infantil con combinaciones de HMO.

Los HMO son un grupo diverso de hidratos de carbono que contribuyen en gran medida a la salud y el desarrollo del lactante , sobre todo en la formación de la microbiota infantil.² Pruebas más recientes indican que los HMO también desempeñan funciones importantes en la protección frente a patógenos, el apoyo al sistema inmunitario y la posible influencia en el desarrollo cerebral y cognitivo.^3,4,5

Hasta hace poco, estos compuestos fundamentales sólo estaban disponibles para los lactantes. Sin embargo, los avances tecnológicos de la última década han hecho posible la producción a escala de determinados HMO para enriquecer la nutrición infantil, y los estudios clínicos demuestran que estas soluciones influyen positivamente en la salud infantil.⁶

A medida que aumenta el número de HMO que pueden fabricarse a escala, se hace acuciante la necesidad de comprender mejor los efectos únicos y diferenciales de los HMO individuales y de las mezclas de HMO. La Dra. Anita Wichmann ha publicado recientemente un artículo de revisión en Frontiers in Pediatrics en el que examina las pruebas actuales y los posibles beneficios para la salud de la combinación de múltiples HMO con diversas estructuras.¹ Nos sentamos con la Dra. Wichmann para hablar de sus hallazgos y saber qué depara el futuro para la innovación de las HMO en nutrición infantil.

1. ¿Qué se sabe sobre las diferentes estructuras de las HMO y cómo afecta esto a su función?

"Se han detectado más de 200 HMO diferentes en la leche materna humana. Cada uno de estos hidratos de carbono está formado por un núcleo de lactosa (que presenta las dos unidades de azúcar, glucosa y galactosa) y moléculas de azúcar adicionales -como fucosa, N-acetilglucosamina o ácido siálico- dispuestas en diferentes estructuras. Los HMO varían mucho en tamaño: los más pequeños están formados por sólo tres unidades de azúcar (lactosa más fucosa, por ejemplo 2'-fucosilactosa, o lactosa más ácido siálico, por ejemplo 3'-sialactosa) y los más grandes contienen hasta 14 (Figura 1). Lo importante es que estas estructuras afectan al funcionamiento de cada HMO y a las prestaciones que ofrecen.

"Los HMO se clasifican generalmente como pertenecientes a una de las tres clases estructurales principales, en función de su composición de azúcares:

• Fucosa con fucosilato
• N-acetilglucosamina con núcleo neutro
• Ácido siálico sialilado

Figura 1. (A) Todas las HMO tienen un esqueleto de lactosa que puede ampliarse con fucosa, ácido siálico o unidades de N-acetilglucosamina y galactosa. (B) La 2'-fucosilactosa (2'-FL) es un ejemplo de HMO fucosilada. (C) Los HMO complejos pueden estar ramificados y modificados con fucosa, ácido siálico y/o N-acetilglucosamina.

"En la leche materna humana, los tipos y niveles de las diferentes estructuras de HMO varían según el individuo y a lo largo de la lactancia, a medida que evolucionan las necesidades de los lactantes, pero los HMO fucosilados tienden a representar la mayor proporción (60-70%) del conjunto de HMO.^7,8

"Los HMO son descompuestos por las bacterias del intestino del lactante, "alimentando" el microbioma intestinal y liberando las diferentes unidades de azúcar. Algunas especies bacterianas del intestino pueden utilizar una amplia gama de HMO estructuralmente diversos, mientras que otras tienen una capacidad más limitada. Después, dependiendo de sus estructuras específicas, las unidades de azúcar liberadas pueden funcionar como sustratos de crecimiento para otras bacterias intestinales (es decir, alimentación cruzada), modular procesos intestinales como la inflamación, o ser absorbidas y afectar a otras zonas del cuerpo, incluido el cerebro."

2. ¿Cómo podría mejorar la salud aumentar el número de HMO en las soluciones de nutrición infantil?

"Teniendo en cuenta cómo influye la estructura de las HMO en su funcionamiento, se ha planteado la hipótesis de que aumentar el número y la diversidad estructural de las HMO proporcionaría una gama más amplia de beneficios para la salud, y cada vez hay más pruebas científicas que respaldan esta teoría.

"Por ejemplo, un reciente estudio in vitro informó de que una mezcla de seis HMO -dos de cada clase estructural- fomentaba una mayor abundancia y diversidad de Bifidobacteriacaea (el grupo dominante de bacterias en la microbiota intestinal de los lactantes alimentados con leche materna), en comparación con sólo uno o dos HMO.⁹ Estos hallazgos han sido corroborados por estudios clínicos en lactantes, que descubrieron que las mezclas de cinco HMO acercaban la composición de la microbiota intestinal a la de los lactantes alimentados con leche materna.^10,11

"En relación con la salud inmunitaria neonatal, la función de las HMO depende en gran medida de la estructura, incluso dentro de las clases principales. Curiosamente, la 3'-sialilactosa (3'-SL) y la 6'-sialilactosa (6'-SL), que están formadas por las mismas tres unidades de azúcar pero con diferentes conformaciones estructurales tridimensionales, difieren en su capacidad para reducir la infectividad de virus respiratorios específicos in vitro.¹² Además, los datos de la investigación preclínica indican que la 2'-fucosilactosa (2'-FL), una HMO fucosilada, así como la 3'-SL y la 6'-SL, HMO sialiladas, podrían desempeñar funciones importantes en el desarrollo del cerebro y la cognición, pero a través de mecanismos distintos.¹³

"En conjunto, estas pruebas sugieren que fortificar las soluciones de nutrición infantil con un mayor número de HMO proporcionaría una gama más amplia de beneficios para la salud, aunque se necesitan más estudios de intervención clínica para respaldarlo mejor."

3. ¿Cuáles son los principales retos asociados a la investigación de los efectos de los HMO individuales y de las mezclas de HMO?

"La realización de ensayos clínicos de alta calidad en lactantes de corta edad requiere un diseño de estudio sólido, tamaños de muestra adecuados, una logística compleja y recursos financieros significativos. Debido a esta complejidad y a los gastos, no es posible realizar ensayos clínicos que comparen los efectos fisiológicos de cada HMO y de cada combinación. Por lo tanto, los estudios preclínicos son fundamentales para comprender los efectos individuales y sinérgicos de los HMO y seleccionar las mezclas con mayor potencial para favorecer la salud y el desarrollo del lactante. Esto prepara el terreno para los ensayos clínicos y nos da la mejor oportunidad de éxito".

4. ¿Qué HMO pueden fabricarse actualmente a escala y cuáles son los obstáculos para fabricar más?

"Actualmente hay siete HMO disponibles para la producción a gran escala:

• 2'-FL
• 3-fucosilactosa (3-FL)
• 2'-FL/Difucosilactosa (DFL)
• Lacto-N-tetraosa (LNT)
• Lacto-N-neotetraosa (LNnT)
• 3'-SL
• 6'-SL

"Estas representan algunas de las HMO más abundantes de cada una de las tres clases estructurales principales, y también se encuentran entre las estructuras HMO más pequeñas, estando todas compuestas por sólo tres o cuatro unidades de azúcar.

"Estos HMO más pequeños son producidos por bacterias modificadas genéticamente en un número limitado de pasos enzimáticos. Sin embargo, la producción de HMO más grandes -con cinco o más unidades de azúcar- plantea dificultades técnicas, ya que se requieren más pasos enzimáticos y las bacterias tienen más dificultades para excretar las estructuras más grandes. Por lo tanto, para apoyar la producción comercial de estos HMO más grandes y complejos, es necesario desarrollar y optimizar tecnologías alternativas. En dsm-firmenich, estamos desarrollando esta área para basarnos en investigaciones prometedoras que indican beneficios sanitarios potencialmente únicos e importantes para algunas estructuras de HMO más grandes."

5. Para comprender mejor las ventajas de las combinaciones de HMO, ¿en qué ámbitos de investigación habrá que centrarse especialmente en el futuro?

"Los conocimientos actuales sobre los mecanismos y beneficios para la salud de las HMO se basan sobre todo en estructuras HMO más pequeñas, debido a su mayor disponibilidad. Sin embargo, el campo de las HMO se beneficiaría enormemente de los análisis preclínicos de una mayor variedad de estructuras -y combinaciones de estructuras- para determinar mejor sus funciones diferenciales y únicas. Además, se necesitan estudios clínicos para validar los beneficios (indicados por los datos preclínicos) de la combinación de múltiples HMO para la inmunidad y el desarrollo cerebral. Otras investigaciones también podrían revelar el potencial de las mezclas de HMO para otras áreas de la salud, como la función metabólica.  

"Con la inversión continua en la producción e investigación de HMO, podemos encontrar las combinaciones que proporcionen la gama más amplia posible de beneficios, transformando la nutrición en los primeros años de vida de los lactantes de todo el mundo."