인간 우유 올리고당

Human milk oligosaccharide

인간 우유 글리칸으로도 알려진 인간 우유 올리고당(HMO)은 인간의 [1]모유에서 고농도로 발견될 수 있는 단당의 짧은 중합체이다.인간의 우유 올리고당은 면역체계의 발달을 촉진하고, 병원체 감염을 감소시키며, 뇌의 발달과 [1]인지 능력을 향상시킨다.인간 모유의 HMO 프로파일은 비피더스균과 다른 [2]박테리아를 선택적으로 자극함으로써 유아의 내장 미생물군을 형성한다.

발생.

우유 올리고당은 다른 동물들보다 사람에게 더 풍부하고 더 복잡하고 [3]다양한 것으로 보입니다.영장류 우유의 올리고당은 일반적으로 [1]비원순산염보다 더 복잡하고 다양하다.

인간 모유 올리고당(HMO)은 유당 [4]및 지방 다음으로 세 번째로 풍부한 고형분(물에 용해 또는 유화 또는 부유)을 형성합니다.HMO는 수유 [5]단계에 따라 사람 우유에 11.3 – 17.7 g/L(1.5 oz/gal – 2.36 oz/gal) 농도로 존재합니다.구조적으로 서로 다른 약 200개의 인간 모유 올리고당이 알려져 있으며, 푸코실화, 시알화 및 중성 코어 HMO로 분류할 수 있다.모유에서 인간 모유 올리고당의 구성은 각 산모마다 다르며 수유 기간에 따라 달라집니다.전체 여성의 80%에서 지배적인 올리고당은 약 2.5g/L [6]농도의 모유에 존재하는 2μ-푸코실락토스이며, 다른 풍부한 올리고사카디는 락토-N-테트라오스, 락토-N-네오테트라오스 및 락토-N-푸코펜타오스이다.[7]수유 기간(콜로스트럼, 과도기, 성숙기 및 지연기)에 따라 각각의 인간 모유 올리고당 농도가 변화하고 산모의 유전자 분비 상태 및 [5]임신 기간과 같은 다양한 요인에 따라 달라진다는 것이 수많은 연구에 의해 밝혀졌습니다.

[g/L]에서 수유 단계별 가장 풍부한 HMO의 평균 농도 (31개국의 공동 HMO 평균)
줄임말 이름. 콜로스트럼(0~5일) 과도기(6~14일) 성숙(15~90일) 지연(90일 이상)
2'FL 2'-후코실락토스 3.18 2.07 2.28 1.65
LNDFH-I 락토-N-디푸코헥사오스 I 1.03 1.06 1.10 0.87
LNFP-I 락토-N-푸코펜타오스I 0.83 1.11 0.83 0.41
LNFP-II 락토-N-푸코펜타오스II 0.78 0.33 0.78 0.27
LNT 락토-N-테트라오스 0.73 1.07 0.74 0.64
3-FL 3-후코실락토스 0.72 0.59 0.72 0.92
6'-SL 6인치-시아릴락토스 0.40 0.71 0.40 0.30
DSLNT 디시아릴락토-N-테트라오스 0.38 0.67 0.38 0.22
LNT 락토-N-네오테트라오스 0.37 0.47 0.37 0.19
DFL 디푸코실락토스 0.29 0.56 0.29 0.27
FDS-LNH 푸코실디알딜락토-N-헥사오스 1세 0.28 N/A 0.29 0.12
LNFP-III 락토-N-푸코펜타오스II 0.26 0.37 0.26 0.23
3'SL 3'-시아릴락토스 0.19 0.13 0.19 0.13

기능들

유당과 푸코스 서브유닛으로 이루어진 2'-푸코실락토스의 화학적 구조

모유 수유를 통해 유아가 흡수하는 모유의 다른 성분과 달리, HMO는 수유 중인 아이에게 소화되지 않습니다.그러나 그것들은 생물전 효과가 있고 장내 세균, 특히 비피더스균의 [8]먹이로 작용한다.장내 세균의 우세는 병원성 세균(프로바이오시스)과의 군집화를 줄여 건강한 장내 미생물군을 촉진하고 위험한 장내 감염의 위험을 낮춘다.최근의 연구는 HMO가 바이러스 및 세균 감염의 위험을 크게 낮춰 설사와 호흡기 질환의 가능성을 감소시킨다고 시사한다.

HMO의 이러한 보호 기능은 특정 박테리아나 바이러스와 같은 특정 병원균과 접촉할 때 활성화됩니다.이들은 장세포 표면에 위치한 글리칸 수용체(인간 세포 표면의 연결된 설탕 분자의 긴 사슬을 위한 수용체)와 결합하는 능력을 가지고 있으며, 이에 따라 장 점막의 세포를 감염시킬 수 있습니다.연구원들은 HMO가 이러한 글리칸 수용체를 모방하여 병원균이 장세포가 아닌 HMO와 결합한다는 것을 발견했다.이것은 [1][6]병원균에 의한 감염의 위험을 감소시킨다.이와 더불어 HMO는 염증 [1][9]반응을 감소시키는 방식으로 면역계의 특정 세포의 반응에 영향을 미치는 것으로 보인다.또한 HMO는 생명을 위협할 수 있는 질병 괴사성 장염(NEC)[1]에 감염되는 미숙아의 위험을 줄여주는 것으로 의심된다.

대사물 중 일부는 신경계나 뇌에 직접 영향을 미치며 때때로 장기적으로 아이들의 발달과 행동에 영향을 미칠 수 있다.특정 HMO가 아이에게 시알산 잔류물을 공급한다는 연구결과가 있다.시알산은 아이의 뇌와 정신 [1][9]능력 발달에 필수적인 영양소이다.

HMOs가 장내 세균에 대한 탄소 전원으로 적합성을 테스트하기 위해 설계된 실험에서 Bifidobacteria longum biovar infantis로 알려진 공통 세균에 대해 매우 선택적인 것으로 밝혀졌다.공조절 글리코시다아제를 포함한 B. infantis에 고유한 유전자의 존재와 HMO를 탄소원으로 사용하는 효율은 HMO의 공진화와 이를 이용하는 [10]선별 박테리아의 유전적 능력을 의미할 수 있다.

적용들

  • 영아용 조제분유:역사적으로 HMO는 영아용 조제 분유의 일부가 아니었고, 젖을 먹인 아기들은 그들의 긍정적인 건강 효과로부터 혜택을 받을 수 없었다.그러나 최근에는 2'-푸코실락토스와 락토-N-네오테트라오스를 포함한 더 많은 HMO가 현대 [11][12]영아용 조제 분유에 보충제로 추가되고 있다.
  • 과민성 대장 증후군:인간의 우유 올리고당은 또한 선진국의 10-15%에 영향을 미치는 위장 장애인 과민성 대장 증후군의 증상들을 치료하는데 사용된다.경구 복용 HMO 혼합물을 사용한 12주 치료에서는 IBS [13]환자의 삶의 질이 크게 개선되었습니다.

인간의 생합성

모든 HMO는 4가지 단당류(N-아세틸-D-글루코사민, D-갈락토스, 시알산 및/또는 L-후코스)에 의해 장식되어 올리고당을 [5]형성할 수 있는 유당으로부터 유도된다.인간 산모의 HMO 변동성은 α1-2-푸코실전달효소(FUT2)와 α1-3/4-푸코실전달효소(FUT3)[14]의 두 가지 특정 효소에 의존한다.불활성화 FUT2 효소를 가진 산모의 모유에는 α1-2-푸코실화 HMO가 함유되어 있지 않으며, 마찬가지로 불활성화 FUT3 효소에서도 α1-4-푸카실화 HMO가 거의 발견되지 않을 수 있다.일반적으로 전 세계 산모 인구의 20%는 활성 FUT2 효소를 가지고 있지 않지만 활성 FUT3 효소를 가지고 있는 반면, 1%의 산모들은 FUT2 효소와 FUT3 [15]효소를 가지고 있지 않다.

Lewis 및 Secretor 상태에 따른 우유 그룹
우유군 유전자 분류 루이스 상태(FUT3 효소 존재) 분비물 상태(FUT2 효소 유무) 주요 HMO 분비량 추정 글로벌 주파수
1 루이스 포지티브, 비서 네. 네. 2'FL, 3-FL, DFL, LNT, LNFP-I, LNFP-II, LNDFH-II, LNDFH-II 70%
2 루이스 포지티브, 비시크리터 네. 아니요. 3-FL, LNT, LNFP-II, LNFP-II, LNDFH-II 20%
3 루이스 네거티브, 비서 아니요. 네. 2'FL, 3-FL, DFL, LNT, LNT, LNFP-II, LNFP-III 9%
4 루이스 네거티브, 비시크리터 아니요. 아니요. 3-FL, LNT, LNT, LNFP-II, LNFP-V 1%

효소합성

트랜스갈락토실화를 통한 HMO의 효소적 합성은 대규모 생산을 위한 효율적인 방법이다.p-니트로페닐β-갈락토피라노시드, 우리딘2인산갈락토오스, 유당을 포함한 다양한 공여체를 트랜스갈락토실화에 사용할 수 있다.특히 유당은 다양한 효소 반응에서 공여체 또는 수용체로서 작용할 수 있으며, 치즈 생산에서 공처리 산물로 생산된 유장에서 대량으로 이용 가능하다.그러나 이러한 [16]갈락토리고당의 대규모 생산을 설명하는 발표된 데이터는 부족하다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g Bode, L. (2012). "Human milk oligosaccharides: every baby needs a sugar mama". Glycobiology. 22 (9): 1147–1162. doi:10.1093/glycob/cws074. PMC 3406618. PMID 22513036.
  2. ^ Bezirtzoglou, Eugenia; Tsiotsias, Arsenis; Welling, Gjalt W. (December 2011). "Microbiota profile in feces of breast- and formula-fed newborns by using fluorescence in situ hybridization (FISH)". Anaerobe. 17 (6): 478–482. doi:10.1016/j.anaerobe.2011.03.009. ISSN 1075-9964. PMID 21497661.
  3. ^ Nannan Tao; et al. (Apr 1, 2012). "Evolutionary Glycomics: Characterization of Milk Oligosaccharides in Primates". J Proteome Res. 10 (4): 1548–1557. doi:10.1021/pr1009367. PMC 3070053. PMID 21214271.
  4. ^ Chen, X. (2015). "Human Milk Oligosaccharides (HMOS): Structure, Function, and Enzyme-Catalyzed Synthesis". Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry. 72: 113–190. doi:10.1016/bs.accb.2015.08.002. PMID 26613816.
  5. ^ a b c d Soyyılmaz, Buket; Mikš, Marta Hanna; Röhrig, Christoph Hermann; Matwiejuk, Martin; Meszaros-Matwiejuk, Agnes; Vigsnæs, Louise Kristine (2021-08-09). "The Mean of Milk: A Review of Human Milk Oligosaccharide Concentrations throughout Lactation". Nutrients. 13 (8): 2737. doi:10.3390/nu13082737. ISSN 2072-6643. PMC 8398195. PMID 34444897.
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  13. ^ Palsson, Olafur S.; Peery, Anne; Seitzberg, Dorthe; Amundsen, Ingvild Dybdrodt; McConnell, Bruce; Simrén, Magnus (2020-12-07). "Human Milk Oligosaccharides Support Normal Bowel Function and Improve Symptoms of Irritable Bowel Syndrome: A Multicenter, Open-Label Trial". Clinical and Translational Gastroenterology. 11 (12): e00276. doi:10.14309/ctg.0000000000000276. ISSN 2155-384X. PMC 7721220. PMID 33512807.
  14. ^ M. Tonon, Karina; B. de Morais, Mauro; F. V. Abrão, Ana Cristina; Miranda, Antonio; B. Morais, Tania (2019-06-17). "Maternal and Infant Factors Associated with Human Milk Oligosaccharides Concentrations According to Secretor and Lewis Phenotypes". Nutrients. 11 (6): 1358. doi:10.3390/nu11061358. ISSN 2072-6643. PMC 6628139. PMID 31212920.
  15. ^ a b Stahl, B.; Thurl, S.; Henker, J.; Siegel, M.; Finke, B.; Sawatzki, G. (2001), "Detection of Four Human Milk Groups with Respect to Lewis-Bloodgroup-Dependent Oligosaccharides by Serologic and Chromatographic Analysis", Advances in Experimental Medicine and Biology, Boston, MA: Springer US, 501: 299–306, doi:10.1007/978-1-4615-1371-1_37, ISBN 978-1-4613-5521-2, PMID 11787693, retrieved 2021-12-10
  16. ^ Karimi Alavijeh, M.; Meyer, A.S.; Gras, S.L.; Kentish, S.E. (February 2020). "Simulation and economic assessment of large-scale enzymatic N-acetyllactosamine manufacture" (PDF). Biochemical Engineering Journal. 154: 107459. doi:10.1016/j.bej.2019.107459. S2CID 214143153.