HMO, czyli Human Milk Oligosaccharides, to oligosacharydy naturalnie występujące w mleku kobiecym. Są złożonymi węglowodanami, które w większości nie są trawione przez enzymy przewodu pokarmowego niemowlęcia.
Ich znaczenie nie polega więc przede wszystkim na dostarczaniu energii. HMO oddziałują między innymi na mikrobiotę jelitową i środowisko przewodu pokarmowego, a ich potencjalny wpływ na funkcjonowanie bariery jelitowej i układu odpornościowego jest intensywnie badany.
Co to są HMO?
HMO to grupa bardzo zróżnicowanych cukrów złożonych obecnych w mleku kobiecym. Dotychczas opisano około 200 różnych struktur HMO.
Pod względem ilości należą do najważniejszych stałych składników mleka kobiecego. Są zwykle określane jako trzecia pod względem obfitości frakcja stała po laktozie i tłuszczach.
Większość HMO przechodzi przez górny odcinek przewodu pokarmowego niemowlęcia bez rozkładania przez jego enzymy. Dzięki temu docierają do dalszych części jelita, gdzie mogą być wykorzystywane przez określone bakterie jelitowe.
Niewielka część HMO może również wchłaniać się do krwi i być następnie wykrywana w moczu, dlatego ich działanie nie musi ograniczać się wyłącznie do światła jelita. Znaczenie tych mechanizmów nadal jest przedmiotem badań.
Z czego zbudowane są oligosacharydy mleka kobiecego?
HMO powstają z połączeń kilku podstawowych cukrów prostych:
- glukozy,
- galaktozy,
- N-acetyloglukozaminy,
- fukozy,
- kwasu sjalowego.
Na podstawie ich budowy wyróżnia się między innymi:
- HMO fukozylowane, na przykład 2'-fukozylolaktozę, czyli 2'-FL,
- HMO sjalowane, na przykład 3'-SL i 6'-SL,
- neutralne HMO bez fukozy, na przykład LNT i LNnT.
To właśnie duża różnorodność struktur sprawia, że poszczególne HMO mogą mieć różne właściwości biologiczne. Nie należy więc traktować wszystkich oligosacharydów mleka kobiecego jako jednej substancji o identycznym działaniu.
Ile HMO znajduje się w mleku kobiecym?
Łączne stężenie HMO jest zwykle największe w siarze i zmniejsza się wraz z przebiegiem laktacji.
W publikacjach naukowych podaje się orientacyjnie około 20-25 g/l w siarze oraz około 10-15 g/l w mleku dojrzałym, choć wartości mogą znacząco różnić się między kobietami i poszczególnymi badaniami.
Zmienia się nie tylko całkowita ilość HMO, ale także udział poszczególnych struktur. Przykładowo stężenie części HMO zmniejsza się wraz z czasem laktacji, podczas gdy stężenie 3-FL może wzrastać.
Jaką rolę pełnią HMO?
Najlepiej poznane funkcje HMO dotyczą ich oddziaływania na środowisko przewodu pokarmowego.
HMO mogą:
- stanowić selektywny substrat dla określonych bakterii jelitowych,
- wpływać na skład i aktywność mikrobioty,
- oddziaływać z powierzchnią komórek nabłonka jelitowego,
- wiązać się z niektórymi strukturami wykorzystywanymi przez drobnoustroje do przylegania do komórek gospodarza,
- uczestniczyć w złożonych interakcjach związanych z dojrzewaniem układu odpornościowego.
Część tych mechanizmów jest dobrze udokumentowana w badaniach laboratoryjnych i mechanistycznych. Znacznie ostrożniej należy natomiast interpretować twierdzenia, że pojedyncze HMO zapobiegają konkretnym chorobom u dzieci.
HMO a mikrobiota jelitowa niemowlęcia
Jedną z najlepiej poznanych właściwości HMO jest ich selektywne wykorzystywanie przez niektóre bakterie z rodzaju Bifidobacterium.
Szczególnie dobrze przystosowane do metabolizowania HMO są niektóre szczepy Bifidobacterium, między innymi Bifidobacterium longum subsp. infantis.
Nie oznacza to jednak, że HMO są po prostu „pokarmem dla wszystkich dobrych bakterii”. Poszczególne gatunki i szczepy różnią się zdolnością wykorzystywania różnych struktur HMO.
Niepoprawne jest również automatyczne nazywanie bakterii naturalnie obecnych w jelicie „probiotykami”. Termin probiotyk odnosi się do konkretnych żywych mikroorganizmów podawanych w odpowiedniej ilości, dla których wykazano korzyść zdrowotną. Bakteria będąca naturalnym elementem mikrobioty nie staje się z tego powodu probiotykiem.
Czy HMO chronią dziecko przed drobnoustrojami?
Niektóre HMO mogą działać jako tak zwane receptory-pułapki. Ich struktura przypomina cząsteczki znajdujące się na powierzchni komórek gospodarza, do których próbują przyłączać się określone bakterie lub wirusy.
W badaniach laboratoryjnych wykazano, że wybrane HMO mogą ograniczać przyleganie niektórych drobnoustrojów do komórek.
Nie oznacza to jednak, że HMO tworzą całkowitą ochronę przed zakażeniami albo że obecność określonego oligosacharydu gwarantuje odporność na konkretną infekcję.
Mleko kobiece zawiera wiele współdziałających składników bioaktywnych, w tym przeciwciała, laktoferynę, komórki odpornościowe i liczne białka. Wpływu HMO nie należy rozpatrywać w oderwaniu od całej tej złożonej matrycy.
HMO a układ odpornościowy dziecka
HMO są badane pod kątem wpływu na komórki nabłonka i układu odpornościowego oraz mechanizmy regulujące odpowiedź immunologiczną.
W badaniach eksperymentalnych obserwuje się między innymi wpływ wybranych HMO na receptory komórek odpornościowych, integralność bariery jelitowej i sygnalizację związaną z procesami zapalnymi.
Nie należy jednak na tej podstawie twierdzić, że HMO „zapobiegają stanom zapalnym”, chronią dziecko przed alergiami albo zmniejszają ryzyko chorób przewlekłych w późniejszym życiu.
Badania obserwacyjne wskazują na związki między profilem HMO a niektórymi wynikami zdrowotnymi i rozwojowymi dzieci, ale wyniki nie są zawsze spójne i nie pozwalają jeszcze na proste wnioski przyczynowo-skutkowe.
Czy skład HMO jest taki sam u każdej mamy?
Nie. Profil HMO może znacząco różnić się między kobietami.
Jednym z najważniejszych czynników są geny FUT2 i FUT3 związane z tak zwanym statusem wydzielacza i układem Lewis.
Przykładowo mleko kobiet z aktywnym genem FUT2 zawiera zwykle znacznie więcej 2'-FL. U kobiet niebędących wydzielaczami ilość tego HMO może być bardzo mała lub niewykrywalna.
Na skład HMO wpływa także etap laktacji. Badany jest również związek z innymi czynnikami, takimi jak wiek ciążowy przy porodzie, dieta mamy, sposób porodu czy cechy środowiskowe, ale znaczenie części z nich nie jest jeszcze jednoznacznie ustalone.
Różnice te są fizjologiczne. Nie oznaczają, że mleko jednej mamy jest „lepsze” lub „gorsze” od mleka innej.
HMO w mleku modyfikowanym
W niektórych mieszankach dla niemowląt stosuje się obecnie wytwarzane przemysłowo oligosacharydy o strukturze identycznej z wybranymi HMO występującymi w mleku kobiecym.
Do stosowanych związków należą między innymi:
- 2'-FL,
- LNnT,
- LNT,
- 3-FL,
- 3'-SL,
- 6'-SL.
Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności oceniał bezpieczeństwo wybranych HMO w określonych warunkach stosowania w żywności dla niemowląt.
Ocena bezpieczeństwa nie oznacza jednak automatycznego potwierdzenia wszystkich deklarowanych korzyści zdrowotnych.
Warto też pamiętać, że nawet mieszanka zawierająca kilka wybranych HMO nie odtwarza ponad 200 struktur występujących w mleku kobiecym ani całej jego złożonej matrycy biologicznej.
Dlatego nie należy opisywać takich preparatów jako równoważnych mleku kobiecemu pod względem HMO.
Co jeśli dziecko nie jest karmione piersią?
Jeśli karmienie piersią nie jest możliwe, jest niewystarczające albo rodzina podejmuje inną decyzję dotyczącą żywienia, należy stosować mleko odpowiednie do wieku i potrzeb dziecka.
Nie ma potrzeby samodzielnego dobierania mieszanki wyłącznie na podstawie liczby HMO wymienionych na opakowaniu.
Poszczególne preparaty różnią się całym składem, a obecność określonego HMO nie oznacza automatycznie, że produkt zapewni konkretną korzyść kliniczną.
W przypadku wcześniactwa, alergii, zaburzeń wzrastania, chorób przewodu pokarmowego lub innych problemów zdrowotnych wybór preparatu należy omówić z pediatrą.
WHO i UNICEF rekomendują, jeśli jest to możliwe, wyłączne karmienie piersią przez pierwszych 6 miesięcy, następnie wprowadzanie odpowiednich pokarmów uzupełniających i dalsze karmienie piersią do 2. roku życia lub dłużej.
Podsumowanie
HMO to złożone oligosacharydy występujące naturalnie w mleku kobiecym. Opisano około 200 różnych struktur, których ilość i proporcje zmieniają się między kobietami oraz w kolejnych etapach laktacji.
Najlepiej poznane działanie HMO dotyczy selektywnego wpływu na mikrobiotę jelitową. Badane są również ich właściwości związane z ograniczaniem przylegania niektórych drobnoustrojów, funkcją bariery jelitowej i dojrzewaniem układu odpornościowego. Nie ma jednak podstaw do przypisywania HMO gwarantowanej ochrony przed infekcjami, alergiami czy chorobami przewlekłymi.