Gli effetti antimicrobici degli oligosaccaridi del latte umano (HMO)

Gli oligosaccaridi del nel latte umano (HMO), sono un gruppo eterogeneo di carboidrati

Il latte umano è costituito da una ricca fonte di componenti che promuovono alla modulazione del microbiota intestinale, tra questi vi sono gli oligosaccaridi del latte umano (HMO) che rappresentano il terzo elemento più abbondante nel latte materno, dopo il lattosio e i lipidi.

Questo tipo di glicani sono dei prebiotici, quindi selezionano i “batteri buoni” ed inibiscono i patogeni all’interno dell’intestino.

Gli HMO sono rappresentati cinque classi di carboidrati:

  • Glucosio
  • Galattosio
  • N-acetilglucosammina
  • Fucosio
  • Acido sialico N-acetil-neuraminico
Struttura del Fucosio, uno dei componenti degli oligosaccaridi del latte umano (HMO)
Figura 1 – Struttura del Fucosio, uno dei componenti degli oligosaccaridi del latte umano (HMO) [Fonte: https://it.wikipedia.org/]

Questi cinque elementi si coordinano in legami glicosidici distinti, che promuovono la formazione di oltre 100 HMO diversi a livello strutturale. Tutti gli HMO trasportano lattosio all’estremità riducente. La catena di lattosio può essere allungata attraverso l’aggiunta di latto-N-biosio, con legami β1-3 o β1-6 (che termina la catena) o N-acetilattosamina. Il collegamento β1-6 tra le due unità dei disaccaridi, induce una ramificazione della catena.

Gli HMO posso avere fucosio, acido sialico, entrambi o nessuno dei due; questo permette di avere una struttura più complessa.

La composizione degli HMO varia fra le varie donne e quindi non tutti i neonati che ricevono latte umano assumono gli stessi HMO.

La variabilità degli HMO, dipende da: l’area geografica, fattori genetici e ambientali. Tuttavia i meccanismi che sono alla base delle diverse composizioni di questi oligosaccaridi non sono ancora ben noti. Si sa ad esempio che la fucosilazione dell’HMO dipende dal gruppo sanguigno secretore (Se) e di Lewis (Le) della madre, che sono espressi da 2 loci differenti.

Attività prebiotica degli HMO

Una volta ingeriti, gli oligosaccaridi del latte umano sono resistenti all’ambiente acido dello stomaco del bambino e alla digestione da parete degli enzimi pancreatici. Così facendo essi raggiungono l’intestino tenue distale ed il colon, promuovendo una modellazione delle comunità microbiche presenti.

Gli HMO sono considerati “bifidogenici“, dato che selezionano in modo specifico la crescita dei bifidobatteri, specialmente il Bifidobacterium longum subsp. lignaggio infantis, associato all’intestino del neonato. I bifidobatteri associati all’adulto come il Bifidobacterium adolescentis, non sono in grado di utilizzare gli HMO come fonte di carbonio, quindi questi prebiotici sono specifici per il microbiota presente dalla nascita allo svezzamento del neonato.

Attività antimicrobica e batteriostatica degli HMO

Gli HMO compaiono nelle urine delle donne incinte già alla fine del primo trimestre. Sebbene l’esatta concentrazione di HMO presente in questo lasso di tempo sia ancora incerta, si è visto che promuovono una minore incidenza di infezioni da Streptococco di gruppo B (GBS) quindi gli HMO hanno effetti antimicrobici contro alcune classi di patogeni.

Gli GBS sono batteri Gram-positivi che colonizzano l’epitelio vaginale nel 15-30% delle donne sane. La trasmissione orizzontale di GBS al neonato è associata al rischio di polmonite, setticemia e meningite. L’emergere di ceppi di GBS resistenti agli antibiotici è diventata una preoccupazione crescente.

Studi condotti trattando con proteasi gli HMO hanno dimostrato che la loro attività batteriostatica contro i ceppi di GSB si attua previo taglio enzimatico.

Altra capacità straordinaria di questi oligosaccaridi è quella di stabilizzare i farmaci antibiotici, coadiuvando quindi l’attività di questi antibatterici nella lotta ai patogeni che hanno un tropismo particolare per il tratto gastrointestinale.

Gli oligosaccaridi del latte umano fungono anche da esche recettoriali per prevenire l’adesione di microbi invasori selle superfici epiteliali.

Come agiscono gli HMO nell’inibizione da streptococco di gruppo B

Attraverso una combinazione di analisi di mutazione e bioinformatica, si è identificato un membro conservato della famiglia 8 della glicosiltransferasi (gbs0738) necessario per la sensibilità del GBS agli HMO. 

La proteina ottenuta da questa glicosiltransferasi GBS non possiede una forte identità o somiglianza con i geni di altre specie batteriche. Questo spiega la specificità inibente degli HMO nei confronti del GBS e non per altri organismi, anche se una parte del gene è condivisa in E.coli e Streptococcus.

Quindi l’effetto batteriostatico degli HMO è dovuto alla loro funzione di interrompere la corretta glicosilaszione della membrana batterica.

Altri microrganismi inibiti dagli oligosaccaridi del latte umano

Oltre all’effetto batteriostatico sullo streptococco di gruppo B, gli HMO alterano la morfologia della lunghezza delle ife di Candida albicans, limitando così l’adesione del lievito sulle cellule dell’endotelio.

Questa funzione degli oligosaccaridi previene la candidosi disseminata che è un infezione pericolosa e frequente nei neonati prematuri.

Gli HMO bloccano anche il legame di Entamoeba histolytica sulle superfici delle cellule epiteliali.

Conclusioni

Possiamo concludere col dire che i neonati che vengono allattati con latte materno, per via della presenza di questi particolari oligosaccaridi, giovano di una copertura maggiore nei confronti di molti patogeni che persistono nell’ambiente postnatale.

Studi futuri quindi, possono ancor di più farci comprendere la composizione ed il ruolo degli HMO e come questi possono essere impegnati nel trattamento di molte infezioni (anche se allo stato dell’arte attuale, per la loro complessità, sono difficili da sintetizzare), quindi promuovendo approcci di medicina personalizzata che possono aiutare ad arginare la piaga sempre più persistente dell’antibiotico resistenza.

Fonti

Crediti immagini

  • Immagine in evidenza: https://www.parafarmy.it/wp-content/uploads/2023/04/microbiota_intestinale_parafarmy.jpeg
  • Figura 1: https://it.wikipedia.org/wiki/Fucosio
Foto dell'autore

Giampiero Federici

Attuale studente di biotecnologie, presso il dipartimento di: Scienze Chimiche, della Vita e della Sostenibilità Ambientale (Università degli studi di Parma)

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