Nieuwe inzichten in de wetenschap van HMO's Deel 1: hoe HMO's de ontwikkeling van het microbioom positief beïnvloeden

Vroeg in het leven   voeding heeft gevolgen voor toekomstige gezondheid: deskundigen wegen in  

• Dit is het eerste artikel in een 3-delige serie over de invloed van human milk oligosaccharides (HMOS) op de menselijke gezondheid. De serie zal de rol van HMO's in het microbioom, de ontwikkeling van de hersenen en immuniteit onderzoeken, evenals de zich ontwikkelende wetenschap over hoe HMO's de darm-brein-immuun as zouden kunnen beïnvloeden.  
• HMO's zijn het op twee na grootste bestanddeel van moedermelk (water niet meegerekend) na vet en lactose, wat suggereert dat dit bioactieve bestanddeel een belangrijke rol zou kunnen spelen in de ontwikkeling van zuigelingen en de algehele gezondheid van de mens.¹ 
• Er is een groot verlangen om meer kennis te vergaren over hoe HMO's verschillende elementen van de menselijke gezondheid kunnen beïnvloeden, namelijk hun invloed op ons microbioom of de collectieve gemeenschap van micro-organismen in de darmen, op de ontwikkeling van de hersenen en op het immuunsysteem. Deskundigen van dsm-firmenich hebben hun mening gegeven over dit onderwerp en in dit artikel helpen Louise Kristine Vigsnæs, hoofd biologie, en Stine Dam Jepsen, Scientist bij dsm-firmenich, ons beter te begrijpen hoe HMO's de ontwikkeling van het microbioom beïnvloeden.  

Het belang van het microbioom en hoe HMO's invloed hebben op de ontwikkeling   

  De vroege levensfase is een kritiek moment voor het vormen en beïnvloeden van de darmmicrobiota, dat zijn de micro-organismen die in het spijsverteringskanaal leven, die de weg bereiden voor een aspect van onze gezondheid dat   verschillende ontwikkelingsgebieden kan beïnvloeden.^{2, 3}  De microbiota wordt beschouwd als van grote invloed op de algehele gezondheid van de gastheer, evenals op hoe het darmkanaal zich ontwikkelt en functioneert.^{2, 4}   

Terwijl de wetenschap zich blijft ontwikkelen rond de gezondheidsvoordelen van HMO's, is het bekend dat ze meestal onverteerd de dikke darm bereiken en dienen als voedsel voor nuttige bacteriën, die de ontwikkeling van een gezonde gemeenschap van bacteriën ondersteunen, met name bifidobacteriën.^5-7  Aangezien ongeveer 70% van de cellen van het immuunsysteem zich in de darm bevindt, kan de invloed van het microbioom zich uitstrekken tot in de functionaliteit van het immuunsysteem.^8,9  

Hoe ondersteunt een gezonde darmmicrobiota de ontwikkeling van baby's? 

Louise Kristine Vigsnæs, hoofd Biologie bij dsm-firmenich: De darmmicrobiota en de ontwikkeling ervan bij de zuigeling is heel belangrijk. Opkomend bewijs suggereert dat het verschillende rollen zou kunnen spelen, zoals het beïnvloeden van de ontwikkeling van het spijsverteringskanaal, het onderhouden van de integriteit van het slijmvlies, het beïnvloeden van de voedingsstatus van de gastheer en het helpen bij de verdediging tegen ongewenste microben.¹⁰ 

Een gezonde darmmicrobiota kan heel belangrijk zijn bij het ontwikkelen van een gezond immuunsysteem,  met preklinisch en klinisch onderzoek dat aangeeft dat het het immuunsysteem helpt bepalen welke microben aanwezig mogen zijn en welke niet aanwezig mogen zijn in de gastheer.^11,12 

Met betrekking tot de bescherming tegen ongewenste microben zijn er een paar factoren die een rol spelen. Ten eerste, wanneer een gezonde darmmicrobiota overheerst in de darm, is er weinig ruimte   voor ongewenste microben om de darm te koloniseren. Ten tweede creëert een gezonde darmmicrobiota een omgeving die niet gunstig is voor ongewenste bacteriën om te groeien.  

Wat zijn de gevolgen als de ontwikkeling van het microbioom afwijkt van wat als gezond of "typisch" wordt beschouwd? 

Louise Kristine Vigsnæs: De ontwikkeling van de darmmicrobiota vindt plaats in een kritieke periode tijdens de kindertijd. Een verstoring van de darmmicrobiota leidt tot een "uit balans" of ongezonde microbiële gemeenschap, wat op kan leiden tot bepaalde gevolgen voor de gezondheid.^2,10  Onderzoek suggereert dat de darmmicrobiota, de gastheer en het immuunsysteem in een hecht samenwerkingsverband werken, wat betekent dat ze van elkaar afhankelijk zijn en niet optimaal kunnen werken als een van beide is aangetast. Als de darmmicrobiota dus uit balans is (bijvoorbeeld na een antibioticabehandeling), reageert het immuunsysteem mogelijk niet correct, wat kan leiden tot de ontwikkeling van auto-immuunziekten en allergieën, zoals is gevonden in associatiestudies.^13,14  

Bepaalde factoren hebben invloed op de samenstelling en ontwikkeling van de darmmicrobiota, zoals de manier van geboorte, vroege blootstelling aan medicijnen zoals antibiotica en of er moedermelk of flesvoeding wordt gebruikt. Deze omstandigheden kunnen later gevolgen hebben voor de gezondheidsresultaten.²

De mechanismen beschrijven van hoe HMO's de bacteriële gemeenschap in het spijsverteringskanaal beïnvloeden. 

Stine Dam Jepsen, Wetenschapper bij dsm-firmenich: Vroeg preklinisch onderzoek geeft aan dat HMO's mogelijk de darmbacteriële gemeenschap op verschillende manieren beïnvloeden. Ten eerste zijn ze niet-verteerbare oligosachariden, wat betekent dat ze de effecten van maagzuur en enzymhydrolyse in het maagdarmkanaal kunnen weerstaan, de meeste systemische opname kunnen vermijden en selectief de groei van nuttige bacteriën kunnen stimuleren.^15,16 Ten tweede kunnen ze, door bij te dragen aan een gunstige darmmicrobiota door gunstige darmbacteriën te stimuleren, helpen om kolonisatie met ongewenste microben te voorkomen.^17,18 Bovendien hebben HMO's ook een positief effect op de darmwandbarrière, wat resulteert in een gunstige omgeving voor een gezonde darmmicrobiota. ^15,19  

Wat toont het nieuwste onderzoek aan over de invloed van HMO's op de ontwikkeling van het microbioom?  

Louise Kristine Vigsnæs: Een grote cohortstudie heeft aangetoond dat een van de belangrijke factoren die verband houden met de darmmicrobiota en de ontwikkeling ervan de consumptie van moedermelk was. De auteurs van de studie impliceren dat dit te wijten is aan de aanwezigheid van bioactieve componenten in moedermelk, waaronder HMO's.20 In overeenstemming hiermee werd in een eerdere studie gevonden dat bij het vergelijken van de darmmicrobiota van zuigelingen die borstvoeding kregen en zuigelingen die flesvoeding kregen zonder aanvullende HMO's, de samenstelling heel anders was met minder bifidobacteriën in de zuigelingen die flesvoeding kregen.21 Bifidobacteriën zijn nuttige bacteriën en belangrijk voor de gezondheid van zuigelingen.^22,23 

In een recente studie bij zuigelingen, waarbij door Glycom/dsm-firmenich geproduceerde HMO's werden gebruikt in zuigelingenvoeding, werd een positief effect gezien op de ontwikkeling van de darmmicrobiota, met een samenstelling die dichter in de buurt kwam van die van zuigelingen die borstvoeding kregen, inclusief een toename van bifidobacteriën.²⁴

HMO's: specifieke structuren hebben specifieke functies 

     Er zijn ten minste 200 verschillende HMO's geïdentificeerd in moedermelk.^1,25 Deze oligosacchariden zijn zeer complexe structuren die uniek zijn voor moedermelk - geen enkel ander zoogdier heeft een concentratie en complexiteit van deze koolhydraatstructuren in de melk.²⁶ HMO's zijn een van de bioactieve moleculen in moedermelk, een groep verbindingen waarvan gedacht wordt dat ze korte- en langetermijneffecten hebben op de ontwikkeling van zuigelingen.^3,6 De hoeveelheid en samenstelling van HMO's varieert tussen vrouwen en in de loop van de lactatie.^27,28  Er wordt geschat dat de productie van HMO's door de borstklier tien procent van de totale energie-uitgaven van de moeder voor de melkproductie vereist.²⁹ Verder is de functionaliteit van HMO's structureel van aard.  

Hebben alle HMO's dezelfde invloed op het microbioom?

Louise Kristine Vigsnæs: We staan nog in de kinderschoenen om de invloed van de verschillende structuren van HMO's op de darmmicrobiota en op de gastheer volledig te begrijpen. Onderzoek heeft aangetoond dat sommige structuren beter gebruikt worden door specifieke bacteriën in de darmen dan andere, wat impliceert dat de andere structuren die niet gebruikt worden door de microbiota een ander doel dienen. Mama zou al deze HMO-structuren niet hebben gemaakt als ze niet belangrijk waren voor de zuigeling! Er is echter veel meer onderzoek nodig voordat een vollediger inzicht geeft. 

De darm-hersen-immuun-as : is er een rol voor HMO's? 

Een spannend onderzoeksgebied op het gebied van HMO's heeft te maken met de invloed die deze stoffen zouden kunnen hebben op de darm-hersen-immuun as. De darm-hersen-immuun-as verwijst naar het communicatiesysteem dat bestaat tussen het spijsverteringskanaal, het centrale zenuwstelsel, inclusief de hersenen, en het immuunsysteem. Het functioneren van elk van deze lichaamssystemen beïnvloedt de andere systemen via routes en biochemicaliën die berichten naar elkaar overdragen.^9,31 Een mix van preklinisch en klinisch onderzoek heeft aangetoond dat HMO's elk van deze systemen positief kunnen beïnvloeden.³ 

Nieuw onderzoek geeft aan dat het immuunsysteem moet worden toegevoegd aan de term gut-brain axis, waardoor de gut-brain-immune axis ontstaat. Hoe beïnvloedt de microbiota de hersenen en het immuunsysteem? 

Stine Dam Jepsen: De darmwand, darmmicrobiota, en immuuncellen zijn met elkaar verbonden.³² Een kleine verstoring in een van deze componenten kan leiden tot ongunstige omstandigheden zoals dysbiose of ontsteking in de darm. De darmmicrobiota speelt een cruciale rol bij het opvoeden en reguleren van het immuunsysteem. Een gezonde en evenwichtige microbiota is daarom essentieel voor het vormen van een gunstig immuunsysteem en het behouden van het evenwicht.³

De microbiële gemeenschap in de darm heeft ook een grote invloed op de hersenen; dit is al zichtbaar na de kindertijd. Zo hebben observationele onderzoeken naar hersenaandoeningen zoals Alzheimer en Parkinson aangetoond dat deze ziekten in verband kunnen worden gebracht met veranderingen in de darmmicrobiota.33-35 Uit mechanistisch onderzoek is gebleken dat de darmmicrobiota de hersenen op verschillende manieren kan beïnvloeden, onder andere door signalen naar de hersenen te sturen via door bacteriën geproduceerde neuroactieve moleculen.^36,37 De darmmicrobiota is dus nauw verbonden met de gezondheid van de hersenen.^3, 38

Het potentieel van VvE's - vooruitkijken  

Als experts in HMO's, op welke gebieden hebben ze volgens u het meeste potentieel om de gezondheid te beïnvloeden?

Louise Kristine Vigsnæ en Stine Dam Jepse: Wij geloven dat HMO's een groot potentieel hebben, niet alleen voor de gezondheid van baby's, maar ook voor oudere kinderen, volwassenen en ouderen. Vanwege hun werkingsmechanismen en voorgestelde voordelen, geloven we dat HMO's   verschillende gezondheidsgebieden buiten de darmen zouden kunnen beïnvloeden, zoals systemische immuniteit en zelfs de gezondheid van de hersenen.

dsm-firmenich is een toonaangevende wereldwijde leverancier van oplossingen voor de Early Life Nutrition- en Dietary Supplement-industrie met een uniek portfolio waaronder voedingslipiden, vitaminen en premixen van voedingsstoffen op maat. Met de integratie van HMO's in zijn portfolio versterkt dsm-firmenich zijn leiderschap in het bieden van zinvolle oplossingen voor die zuigelingen op weg helpen naar een lang en gezond leven, wat deel uitmaakt van onze belofte om de groeiende wereldbevolking gezond te houden. De volgende generatie HMO's maakt deel uit van de spannende innovatie roadmap van dsm-firmenich, met vier nieuwe HMO's die in het komende jaar beschikbaar komen om de toch al snelgroeiende HMO-markt verder te katalyseren. 

Onlangs organiseerde dsm-firmenich een webinar over de invloed van HMO's op de gezondheid van kinderen met de wereldberoemde wetenschapper en arts professor Hania Szajewska. Prof. Szajewska vatte samen hoe de structuur van HMO's hun functie beïnvloedt, evenals het huidige bewijsmateriaal met betrekking tot mogelijke voordelen van HMO's in kindervoeding. Klik hier op om het opgenomen webinar te bekijken.