Nieuwe inzichten in de wetenschap van HMO's Deel 3: De potentiële voordelen van HMO's op immuniteit

Voeding in het vroege leven heeft gevolgen voor de toekomstige gezondheid: Experts wegen mee

• In dit derde artikel voor de 3-delige serie over de invloed van humane melk oligosacchariden (HMO's) op de menselijke gezondheid, onderzoeken we de mogelijke rol van HMO's in de ontwikkeling en werking van het immuunsysteem. Daarnaast wordt de evoluerende wetenschap besproken over hoe HMO's de darm-brein-immuun as zouden kunnen beïnvloeden. 
•  HMO's, het op twee na grootste bestanddeel van moedermelk (water niet meegerekend) na vet en lactose, hebben in preklinische onderzoeken hun potentieel aangetoond om de immuniteit van pasgeborenen te moduleren.^1-5 Bovendien zijn er klinische gegevens over mogelijke voordelen voor het immuunsysteem van zuigelingen.^6,7 Wetenschappers staan te popelen om meer details te ontdekken over hoe HMO's de immuniteit positief zouden kunnen beïnvloeden en zouden kunnen bijdragen aan de menselijke gezondheid.^8,9 
• In dit artikel geven Dr. Louise Kristine Vigsnæs, Hoofd Biologie bij dsm-firmenich, en Stine Dam Jepsen, Wetenschapper bij dsm-firmenich, een overzicht van wat er bekend is over hoe VLO's de immuniteit kunnen beïnvloeden en leggen ze uit hoe we het tot nu toe beschikbare bewijs moeten interpreteren. 

Wetenschappers onderzoeken de mogelijke invloed van HMO's op immuniteit

Aangezien HMO's een groot deel van de samenstelling van moedermelk uitmaken en een duidelijk onderscheid maken tussen moedermelk en koemelk,^1,2 zijn wetenschappers nieuwsgierig naar de rol die ze spelen in de ontwikkeling van de mens.   Bovendien ervaren zuigelingen die borstvoeding krijgen een aantal unieke, positieve gezondheidsresultaten die mogelijk   kunnen worden toegeschreven aan HMO's, zoals in vergelijking met zuigelingen die flesvoeding krijgen die over het algemeen geen HMO's binnenkrijgen.¹⁰ Van de vele bioactieve moleculen in moedermelk zijn HMO's het meest overvloedig aanwezig, waardoor de nieuwsgierigheid over hoe ze het menselijk lichaam ten goede komen, toeneemt.^11,12  

Het bewijs rond HMO's en hun invloed op het immuunsysteem is in opkomst, en veel daarvan is afkomstig van preklinisch onderzoek. De gegevens suggereren dat HMO's het immuunsysteem kunnen beïnvloeden via een aantal voorgestelde mechanismen: door wijziging van de darmmicrobiota,^1,13,14 door hun potentieel om ongewenste organismen af te houden van aanhechting aan celwanden, ^5,15,16 en door   de immuunrespons te ondersteunen.^1,17,18 Verder onderzoek en aanvullende klinische gegevens zijn nodig voordat een duidelijk begrip van de invloed van HMO's op het immuunsysteem kan worden bereikt, maar de nieuwe gegevens zijn veelbelovend.^8,9

Het vroege leven is een kritieke tijd voor ontwikkeling van het immuunsysteem  

 Louise Vigsnaes, Hoofd van Biologie bij dsm-firmenich, en Stine Dam Jepsen, Wetenschapper bij dsm-firmenich, leveren een bijdrage aan ons begrip van HMO's en immuniteit via de volgende Q&A. Om te beginnen wordt een verkenning van de ontwikkeling van het immuunsysteem in het vroege leven besproken: 

Q: Beschrijf hoe de typische immuunontwikkeling verloopt bij een gezonde, voldragen zuigeling. En wanneer wordt de functionaliteit van het immuunsysteem als "volwassen" beschouwd?

Het immuunsysteem is dynamisch en verandert en past zich aan tijdens de levenscyclus.  Tijdens de geboorte, gaat een zuigeling   over van een bijna steriele omgeving naar een omgeving vol antigenen, waarvan vele gerelateerd zijn aan de nuttige darmmicrobiota maar waarvan sommige geassocieerd kunnen zijn met ziekteverwekkers.    Deze verschuiving dwingt het immuunsysteem van de zuigeling om onderscheid te gaan maken tussen niet-bedreigende en welbedreigende antigenen en op de juiste manier te reageren op de antigenen die gevaar opleveren.^19,21  Zowel het aangeboren als het adaptieve immuunsysteem van de pasgeborene is echter nog niet volgroeid in vergelijking met dat van oudere kinderen en volwassenen, waardoor de zuigeling vatbaar is voor infecties. Het vroege leven is een kritieke periode waarin het immuunsysteem vorm krijgt, en meerdere factoren dragen bij aan de ontwikkeling ervan inclusief de manier van bevallen (d.w.z. vaginaal versus keizersnede), de zwangerschapsduur bij de geboorte, voedingstype (bijv. moedermelk, flesvoeding of beide), en zelfs omgevingsinvloeden zoals  geografie.^19,40 Naarmate het  immuunsysteem tijdens de eerste levensjaren rijpt, ontwikkelt het zich tot een effectievere eerste verdedigingslinie tegen pathogene bacteriën of virussen.¹⁹

De rijping van het immuunsysteem is een dynamisch en complex proces, maar men denkt dat de functionaliteit ervan op zijn hoogtepunt is wanneer we adolescentie en jongvolwassenheid bereiken. Op oudere volwassen leeftijd neemt de functionaliteit van het immuunsysteem af en wordt het minder effectief.^21,23

V: Ongeveer 70% van de cellen van het immuunsysteem bevindt zich in de darmen, illustreert de belangrijke rol die het spijsverteringskanaal speelt in immuniteit. Beschrijf hoe de darmen centraal staan bij de functie van ons immuunsysteem.

De darm is een indrukwekkend orgaan en omvat het grootste compartiment van het immuunsysteem .  De darmwand speelt een cruciale rol bij de opname van voedingsstoffen en voorkomt tegelijkertijd dat ongewenste micro-organismen in de bloedbaan terechtkomen. Sterker nog, de darm is het grootste lichaamsoppervlak waaraan lichaamsvreemde stoffen en microben worden blootgesteld.²⁴ Daarnaast biedt de darm een thuis aan een eindeloos aantal micro-organismen, waarvan de meeste niet schadelijk zijn en zelfs voordelen kunnen bieden aan de gastheer, zoals helpen om het immuunsysteem op te voeden en een goede immuunrespons te ondersteunen.²⁵ De darm kan echter ook een gastheer zijn voor infectieuze agentia en problematisch vreemd materiaal. 

De darmen zijn in staat om het bijna eindeloze aantal mogelijke bedreigingen voor onze gezondheid te verzachten met enkele van de beste verdedigingsmechanismen van het lichaam. Deze omvatten de darmwand - die fungeert als fysieke barrière - en commensale bacteriën. Dit zijn bacteriën die helpen om een ongunstige omgeving te creëren voor ziekteverwekkers, waardoor hun vermogen om het spijsverteringskanaal binnen te dringen en te koloniseren wordt voorkomen, en die de optimale werking van het immuunsysteem van de gastheer ondersteunen.^26,27 Naast deze beschermende factoren voeren verschillende typen immuuncellen taken uit die cruciaal zijn voor de algehele immuunfunctie. Deze omvatten 1) "fagocytische" aangeboren immuuncellen die de eerste verdedigingslinie vormen door vreemd materiaal en ongewenste micro-organismen op te nemen en te verwijderen, en 2) de antigeenspecifieke lymfocytaire immuuncellen die het binnendringen van vreemde indringers bestrijden wanneer het aangeboren immuunsysteem wordt doorbroken.²⁸ Een uitgebalanceerde immuunrespons is echter essentieel! Als de afweermechanismen van het lichaam er niet in slagen om indringers te elimineren, kunnen infecties ontstaan. Aan de andere kant, als het lichaam een immuunreactie aangaat tegen onschadelijke antigenen, kan dit blijvende ontsteking of auto-immuniteit (aanval op je eigen cellen) veroorzaken.²⁹

Preklinische en klinische studies leggen bloot hoe HMO's het immuunsysteem ondersteunen

Q: Er zijn enkele interessante cel- en dierstudies die suggereren dat HMO's de immuniteit zouden kunnen beïnvloeden. Kunt u de redenen hiervoor beschrijven?

 Opkomende gegevens uit preklinische studies hebben aangetoond dat HMO's het immuunsysteem op verschillende manieren kunnen beïnvloeden, zoals door het ongewenste agens zelf te belemmeren, door het microbioom te ondersteunen en een gunstige omgeving in de darm te creëren voor de groei van nuttige micro-organismen, of door de immuuncellen zelf te moduleren. In-vitro-onderzoeken hebben aangetoond dat HMO's de hechting van ongewenste micro-organismen aan darmcellen kunnen verhinderen^5,30,31 en de groei en productie van biofilm van Streptococcus groep B kunnen remmen.^4,3  In-vitro-onderzoeken hebben ook aangetoond dat wanneer HMO's worden gebruikt door specifieke darmbacteriën, biomoleculen zoals vetzuren met een korte keten (SCFA's) worden geproduceerd. Deze biomoleculen helpen bij het creëren van een ecologische niche die bestand is tegen kolonisatie door ongewenste micro-organismen.³³

Het vermogen van HMO's om te interageren met immuuncellen of deze te activeren wordt momenteel onderzocht en er is meer onderzoek nodig om dit mechanisme volledig te begrijpen. Het eerste onderzoek op dit gebied omvat een studie die meldde - in een in vitro model - dat zure HMO's zoals 3'SL ontstekingsmarkers verminderden.³⁴ In een biggenmodel werd ontdekt dat de HMO's 2'FL, LNnT en 6'SL de duur van de diarree verminderden,³⁵en in combinatie met 3'SL, zowel de systemische als gastro-intestinale immuuncellen in geïnfecteerde dieren veranderen.³⁶

Uit de hierboven genoemde preklinische studies blijkt dat verschillende HMO's het immuunsysteem op verschillende manieren kunnen beïnvloeden. Fucosylated HMOs have shown to be degraded into short chain fatty acids (SCFAs), creating a community of healthy microbes in the GI tract and supporting immune health..³³ Verder onderzoek op dit gebied is echter nodig voordat we volledig begrijpen hoe de verschillende structuren van HMOs de immuunregulerende eigenschappen beïnvloeden.

V: Met betrekking tot het bewijs in verband met HMO's en immuniteit in het vroege leven, wat vertelt de huidige wetenschap ons over de rol van  HMO's in de  ontwikkeling en/of functionaliteit van het immuunsysteem van zuigelingen? 

Klinisch onderzoek suggereert dat HMO's de immuniteit tijdens de kindertijd kunnen helpen ondersteunen. Puccio en collega's rapporteerden dat het aanvullen van een standaard zuigelingenvoeding met 2'FL en LNnT leidde tot een vermindering van de door ouders gerapporteerde incidentie van bronchitis, infecties van de lagere luchtwegen, en het gebruik van koortswerende medicatie en antibiotica.6 Het is belangrijk om op te merken dat, terwijl de zuigelingen de eerste zes maanden van hun leven met de HMO-voeding werden gevoed, verschillende van deze gunstige immuuneffecten werden waargenomen tot de leeftijd van 12 maanden.   Interessant is dat een tweede publicatie uit dezelfde studie meldde dat suppletie van 2'FL en LNnT leidde tot een toename van bifidobacteriën in de fecale microbiota van zuigelingen, die dichter bij die van borstgevoede zuigelingen ligt. Bovendien hadden de baby's met grotere hoeveelheden bifidobacteriën een significant lager ouder-gerapporteerd antibioticagebruik gedurende het eerste levensjaar.⁷

Een andere klinische studie rapporteerde dat het toevoegen van 2'FL aan een standaardzuigelingenvoeding resulteerde in een lagere incidentie van "infectieuze" voorvallen in vergelijking met de controlevoeding³⁷ en een verdere post-hoc analyse toonde een significante afname van luchtweginfecties.³⁸ Een andere publicatie uit dezelfde studie toonde aan dat de cytokine expressie bij zuigelingen die voeding kregen met 2'FL dichter bij die van de borstgevoede groep lag in vergelijking met zuigelingen die de controlevoeding kregen zonder 2'FL.³⁹ Uit het klinische bewijs dat op dit moment beschikbaar is, lijkt het erop dat 2'FL en LNnT een rol zouden kunnen spelen bij het beïnvloeden van de ontwikkeling en/of functionaliteit van het immuunsysteem bij zuigelingen, maar het zal in de toekomst interessant zijn om te onderzoeken of 2'FL en LNnT een rol spelen bij de ontwikkeling en/of functionaliteit van het immuunsysteem bij zuigelingen.

dsm-firmenich: Een leider in innovatieve oplossingen voor Early Life Nutrition

DSM 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 om zuigelingen op weg te 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, die klaar staat om de toch al snel groeiende HMO-markt verder te katalyseren.

dsm-firmenich is een betrouwbare, end-to-end, innovatieve, doelgerichte partner met deskundige diensten voor het leveren van wetenschappelijk onderbouwde voedings- en gezondheidsproducten en hoogwaardige, op maat gemaakte oplossingen.