Pergunte ao especialista: Explore uma nova análise de oligossacarídeos do leite humano (HMO) que revela como as combinações de HMOs podem apoiar a saúde do bebê

• Agora é possível fabricar e combinar um número seleto de oligossacarídeos do leite humano (HMOs) - um componente essencial do leite materno humano, o padrão ouro para a nutrição infantil - para fortificar soluções nutricionais para o início da vida.
• As crescentes evidências pré-clínicas e clínicas revelam como as misturas de HMO podem oferecer benefícios à saúde dos bebês.
• Neste blog, a autora principal de um novo artigo de revisão sobre os efeitos biológicos de combinações estruturalmente diversas de HMOs,¹ A Dra. Anita Wichmann, Especialista Principal em Assuntos Regulatórios para Nutrição Precoce e Nutrição Médica na dsm-firmenich, explica como as estruturas de diferentes HMOs influenciam seus benefícios à saúde e como podemos apoiar uma melhor nutrição infantil com combinações de HMOs.

Os HMOs são um grupo diversificado de carboidratos que contribuem muito para a saúde e o desenvolvimento do bebê , principalmente na formação da microbiota do bebê .² Evidências mais recentes indicam que os HMOs também desempenham papéis importantes na proteção contra patógenos, no apoio ao sistema imunológico e, potencialmente, influenciam o desenvolvimento cerebral e cognitivo.^3,4,5

Até recentemente, esses compostos fundamentais estavam disponíveis apenas para bebês amamentados. No entanto, os desenvolvimentos tecnológicos da última década tornaram possível produzir certos HMOs em escala para fortificar a nutrição infantil - e estudos clínicos mostram que essas soluções influenciam positivamente a saúde dos bebês.⁶

À medida que cresce o número de HMOs que podem ser fabricados em escala, há uma necessidade premente de entender melhor os efeitos únicos e diferenciados dos HMOs individuais e das combinações de HMOs. A Dra. Anita Wichmann publicou recentemente um artigo de revisão na Frontiers in Pediatrics examinando as evidências atuais e os possíveis benefícios à saúde da combinação de vários HMOs com estruturas diversas.¹ Conversamos com a Dra. Wichmann para discutir suas descobertas e saber o que o futuro reserva para a inovação dos HMOs de nutrição na primeira infância.

1. o que se sabe sobre as diferentes estruturas de HMO e como isso afeta sua função?

"Mais de 200 HMOs diferentes foram detectados no leite materno humano. Cada um desses carboidratos é composto por um núcleo de lactose (que apresenta as duas unidades de açúcar, glicose e galactose) e moléculas de açúcar adicionais - como fucose, N-acetilglucosamina ou ácido siálico - dispostas em diferentes estruturas. Os HMOs variam muito em tamanho, sendo que os menores são compostos por apenas três unidades de açúcar (lactose mais fucose, por exemplo, 2'-fucosilactose, ou lactose mais ácido siálico, por exemplo, 3'-sialilactose) e os maiores contêm até 14 (Figura 1). É importante ressaltar que essas estruturas afetam a forma como cada HMO funciona e os benefícios que proporcionam.

"Os HMOs são geralmente classificados como pertencentes a uma das três principais classes estruturais, com base em sua composição de açúcar:

• Fucose contendo fucosilado
• N-acetilglucosamina contendo núcleo neutro
• Ácido siálico contendo sialilado

Figura 1. (A) Todos os HMOs têm uma estrutura de lactose que pode ser ampliada com fucose, ácido siálico ou unidades de N-acetilglucosamina e galactose. (B) A 2'-fucosilactose (2'-FL) é um exemplo de HMO fucosilado. (C) Os HMOs complexos podem ser ramificados e modificados com fucose, ácido siálico e/ou N-acetilglucosamina.

"No leite materno humano, os tipos e níveis de diferentes estruturas de HMO variam de acordo com o indivíduo e ao longo da lactação, à medida que as necessidades dos bebês evoluem, mas os HMOs fucosilados tendem a representar a maior proporção (60-70%) do conjunto de HMOs.^7,8

"Os HMOs são decompostos por bactérias no intestino do bebê, 'alimentando' o microbioma intestinal e liberando as diferentes unidades de açúcar. Algumas espécies de bactérias no intestino podem utilizar uma ampla gama de HMOs estruturalmente diversos, enquanto outras têm capacidade mais limitada. Então, dependendo de suas estruturas específicas, as unidades de açúcar liberadas podem funcionar como substratos de crescimento para outras bactérias intestinais (ou seja, alimentação cruzada), modular processos intestinais, como inflamação, ou ser absorvidas e afetar outras áreas do corpo, incluindo o cérebro."

2) Como o aumento do número de HMOs em soluções de nutrição infantil poderia apoiar melhor a saúde?

"Dado que a estrutura dos HMOs afeta seu funcionamento, a hipótese é que o aumento do número e da diversidade estrutural dos HMOs proporcionaria uma gama mais ampla de benefícios para a saúde - e há um conjunto crescente de evidências científicas que apoiam essa teoria.

"Por exemplo, um estudo recente in vitro relatou que uma mistura de seis HMOs - dois de cada classe estrutural - promoveu maior abundância e diversidade de Bifidobacteriacaea (o grupo dominante de bactérias na microbiota intestinal de bebês amamentados), em comparação com apenas um ou dois HMOs.⁹ Essas descobertas foram ainda mais comprovadas por estudos clínicos em bebês, que descobriram que misturas de cinco HMOs aproximaram a composição da microbiota intestinal da composição de bebês amamentados.^10,11

"É interessante notar que a 3'-sialilactose (3'-SL) e a 6'-sialilactose (6'-SL) - que são compostas pelas mesmas três unidades de açúcar, mas com diferentes conformações estruturais em 3D - diferem em sua capacidade de reduzir a infectividade de vírus respiratórios específicos in vitro.¹² Além disso, dados de pesquisas pré-clínicas indicam que a 2'-fucosilactose (2'-FL) - um HMO fucosilado - bem como a 3'-SL e a 6'-SL, HMOs sialilados, podem desempenhar funções importantes no desenvolvimento e na cognição do cérebro, mas por meio de mecanismos distintos.¹³

"Juntas, essas evidências sugerem que a fortificação de soluções de nutrição infantil com um número maior de HMOs proporcionaria uma gama mais ampla de benefícios à saúde, embora sejam necessários mais estudos de intervenção clínica para apoiar melhor isso."

3) Quais são os principais desafios associados à investigação dos efeitos de HMOs individuais e misturas de HMOs?

"A realização de estudos clínicos de alta qualidade em bebês jovens requer um projeto de estudo robusto, tamanhos de amostra adequados, logística complexa e recursos financeiros significativos. Devido a essa complexidade e despesa, não é possível realizar estudos clínicos comparando os efeitos fisiológicos de cada HMO e de cada combinação. Portanto, os estudos pré-clínicos são fundamentais para compreender os efeitos individuais e sinérgicos dos HMOs e selecionar as misturas com o maior potencial para apoiar a saúde e o desenvolvimento do bebê. Isso prepara o terreno para os estudos clínicos e nos dá a melhor chance de sucesso."

4) Quais HMOs podem ser fabricados atualmente em escala e quais são as barreiras para a fabricação em maior escala?

"Atualmente, sete HMOs estão disponíveis para produção em larga escala:

• 2'-FL
• 3-fucosilactose (3-FL)
• 2'-FL/Difucosilactose (DFL)
• Lacto-N-tetraose (LNT)
• Lacto-N-neotetraose (LNnT)
• 3'-SL
• 6'-SL

"Eles representam alguns dos HMOs mais abundantes de cada uma das três principais classes estruturais e também estão entre as menores estruturas de HMO, sendo todos compostos de apenas três a quatro unidades de açúcar.

"Esses HMOs menores são produzidos por bactérias geneticamente modificadas em um número limitado de etapas enzimáticas. No entanto, a produção de HMOs maiores - compostos por cinco ou mais unidades de açúcar - apresenta desafios técnicos, pois são necessárias mais etapas enzimáticas e as estruturas maiores são mais difíceis de serem excretadas pelas bactérias. Portanto, para apoiar a produção comercial desses HMOs maiores e mais complexos, é necessário desenvolver e otimizar tecnologias alternativas. Na dsm-firmenich, estamos desenvolvendo essa área para aproveitar pesquisas promissoras que indicam benefícios à saúde potencialmente únicos e importantes para algumas estruturas maiores de HMOs."

5. Para entender melhor os benefícios das combinações de HMO, quais áreas de pesquisa precisam de um foco especial no futuro?

"O conhecimento atual sobre os mecanismos e os benefícios dos HMOs para a saúde baseia-se principalmente em estruturas menores de HMO, devido à sua maior disponibilidade. No entanto, o campo dos HMOs se beneficiaria muito com exames pré-clínicos de uma variedade mais ampla de estruturas - e combinações de estruturas - para mapear melhor suas funções diferenciadas e exclusivas. Além disso, são necessários estudos clínicos para validar os benefícios (indicados por dados pré-clínicos) da combinação de vários HMOs para a imunidade e o desenvolvimento do cérebro. Outras investigações também poderiam revelar o potencial das misturas de HMOs para outras áreas da saúde, como a função metabólica.  

"Com o investimento contínuo na produção e na pesquisa de HMOs, podemos encontrar as combinações que proporcionam a mais ampla gama de benefícios possíveis, transformando a nutrição no início da vida dos bebês em todo o mundo."