Os oligossacarídeos do leite humano: a arma secreta da natureza

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1 N 40/junho de Nestlé Nutrition Institute CH-1800 Vevey Impresso na Traduzido e reimpresso no Brasil a arma secreta da natureza Clemens Kunz, Giessen (Alemanha) sistema imune da mucosa Norbert Sprenger, Lausanne () microbioma do intestino do lactente Sharon M. Donovan, Urbana, IL (EUA) The Nest_vol 40 novo revisado 7.indd 1

2 Clemens Kunz Justus-Liebig-Universität Giessen Institut für Ernährungswissenschaft Giessen, Alemanha Os lactentes recebem grandes quantidades de oligossacarídeos do leite humano (), que apresentam alto potencial de efeitos locais no trato gastrointestinal, além de funções sistêmicas. Nas fezes e na urina, há nativos e produtos de degradação que refletem parcialmente o padrão específico dos oligossacarídeos presentes no leite humano. Introdução Houve, nos últimos anos, um extraordinário aumento do conhecimento sobre os efeitos específicos dos oligossacarídeos do leite humano () que não estão presentes, ou dos quais só há traços, no leite bovino (tabela 1). De forma concomitante com esses estudos, o progresso atual da biotecnologia permite a produção de pelo menos alguns que podem ser adicionados às fórmulas infantis. Para decidir os componentes que seriam mais adequados à suplementação e as concentrações ou combinações ideais, bem como o tempo de administração mais propício, são necessários estudos para investigar o destino metabólico e os efeitos locais e sistêmicos dos. Tabela 1. Composição dos principais componentes do leite humano e bovino (em g/l) História Por volta de 1900 já haviam sido realizadas observações importantes sobre a saúde dos lactentes. A descoberta dos lactobacilos e das bifidobactérias, assim como a relevância desses microrganismos na saúde e na doença, constituiu um marco importante. Ao mesmo tempo, os pediatras perceberam diferenças na composição fecal dos lactentes amamentados e dos alimentados com fórmulas. As observações indicaram que tais diferenças se deviam particularmente à fração de carboidratos do leite. Esse foi o ponto inicial da pesquisa sobre carboidratos do leite humano. Nos anos seguintes identificaram-se os primeiros [1]. Os estudos realizados depois de 1950 focaram a identificação de diversos, como o fator bifidogênico do leite humano [2]. Desde então, caracterizaramse cerca de 150 individuais. É importante observar que o grupo sanguíneo Lewis e o status secretor/ não secretor levam a padrões bastante específicos de do leite, cuja influência sobre certas doenças é discutida. [3] Estruturas Quase todos os têm como base a lactose, que é modificada Leite humano Leite bovino Proteínas Lipídios Lactose Oligossacarídeos 5-15 Ausentes ou apenas vestígios na glândula mamária pela ligação de monossacarídeos como fucose, N-acetilglicosamina e/ou ácido siálico (Fig. 1). Assim, são construídas estruturas complexas de ligações bastante específicas, que formam a base da multifuncionalidade dos [3,4]. Observações fisiológicas como base da pesquisa sobre Grandes quantidades de, ou seja, múltiplos gramas por dia, enxáguam o trato gastrointestinal dos lactentes amamentados, de modo a evitar possivelmente a adesão dos patógenos à mucosa intestinal ou a influenciar os processos de maturação do intestino [5,6]. Considera-se que os não são degradados pelas enzimas digestivas humanas nem transportados para as porções inferiores do intestino, onde podem ser metabolizados pela microbiota ou excretados com as fezes [7-10]. Uma vez que cerca de 1% a 2% dos são excretados pela urina do lactente (fig. 2), centenas de miligramas por dia podem circular em seu sangue, o que é o suficiente para supor que os apresentam funções sistêmicas, como efeitos anti-inflamatórios ou anti-infecciosos. Estrutura principal Modificado por Lacto-N-biose Alongamento e ramificação da cadeia Ligação de fucose Ligação de ácido siálico Fig. 1. Composição dos e modificações potenciais 5-15 g/l Compartimento luminal Ingestão de Eliminação FEZES Prevenção da adesão Maturação do intestino e glicosilação da superfície Composição/ atividades microbianas Microbiota produtos de degradação Lactose Lacto-N-tetraose (LNT) Estômago Intestino Cólon Fig. 2. Ingestão, metabolismo e funções potenciais dos Compartimento seroso e distribuição no tecido Funções no tecido Anti-inflamatória Anti-infecciosa Função cerebral produtos de degradação Eliminação URINA Distribuição no tecido (cérebro) mg/d LNT mg/d LNFP II Os números de 1 a 4 indicam funções específicas: 1) prevenção da adesão dos patógenos; 2) efeitos diretos nas células epiteliais; 3) influência na composição e/ou na atividade da microbiota; e 4) efeitos sistêmicos. A intensidade das setas reflete o foco atual nas funções dos Kuhn R: Oligosaccharides of milk (in French). 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3 Os oligossacarídeos do leite humano e o sistema imune da mucosa Norbert Sprenger Nestlé Research Center Interação Hospedeiro-Micróbio Lausanne, norbert.sprenger@rdls.nestle.com Os oligossacarídeos do leite humano promovem a proteção imune da mucosa por meio da microbiota e do sistema imune da mucosa. O leite humano se adapta à evolução e é o alimento recomendado e esperado para lactentes saudáveis nascidos a termo. Diversas metanálises demonstraram que a amamentação por períodos prolongados resulta principalmente na diminuição do risco de infecções, mas também de diabetes e de sobrepeso, embora seu efeito nas alergias ainda não esteja claro [1]. Dentre os componentes do leite humano envolvidos na proteção imune estão os oligossacarídeos do leite humano () [2]. Os são prolongamentos do açúcar do leite, a lactose, com combinações de galactose, N-acetilglicosamina, fucose e/ou ácido siálico. Esses prolongamentos são estruturalmente similares aos glicanos expostos nas mucinas secretadas e nas superfícies celulares na forma de glicolipídios e de glicoproteínas. Os glicanos da superfície celular, de modo geral, se estabilizam e modulam as funções dos receptores pela interação com proteínas ligantes de glicanos e, devido a sua exposição dominante e luminal, constituem Microbiota Células epiteliais Células imunes 1% Comensais Patógenos Fig. 1. Ilustração da forma como os moldam o ambiente intestinal por seus efeitos nos comensais, nos patógenos e no sistema imune da mucosa, do epitélio às células imunes subjacentes (as setas indicam ativação e as barras indicam inibição ) frequentemente sítios de acoplamento para os patógenos. A similaridade dos com os glicanos da mucina e da superfície celular sugere que os interferem nos processos mediados por glicanos que afetam: i) o estabelecimento de comensais; ii) a aderência de patógenos; e iii) a reatividade das células da mucosa (fig. 1). No epitélio intestinal, os enterócitos, as células enteroendócrinas e as células Tuft quimiossensoriais são transdutores potenciais de sinais para as células imunes da mucosa. Em sistemas modelo, os estimularam a maturação dos enterócitos e a reatividade imunológica, o que resultou na melhora da proteção imune [3,4]. De forma similar, a exposição do tecido intestinal imaturo dos seres humanos aos altera os perfis de expressão gênica para estimular a maturação imune e reduzir a resposta à estimulação inflamatória [5]. Cerca de 1% dos ingeridos alcança a circulação sistêmica e é excretado na urina, e isso indica que os também podem afetar diretamente as células imunes da mucosa localizadas além da camada epitelial. De fato, ficou demonstrado que os modulam a proliferação, a reatividade e a migração de células mononucleares isoladas, de células T e de células dendríticas [6-8]. Por esses efeitos, com frequência se observa forte relação estruturafunção nos, o que significa que nem todos os, assim como outros oligossacarídeos, atuam da mesma maneira. Em conjunto, um ambiente intestinal modulado por, incluindo-se o sistema imune da mucosa e a microbiota intestinal, pode explicar pelo menos em parte a proteção imune proporcionada pelo prolongamento da amamentação e a relação proposta entre os e a redução da diarreia infecciosa [9], da infecção do trato respiratório inferior e do uso de antibióticos [10], além do início tardio do eczema alérgico, em lactentes nascidos por cesariana [11]. 1. Victora CG, Bahl R, Barros AJ, et al: Breastfeeding in the 21st century: epidemiology, mechanisms, and lifelong effect. Lancet 2016;387: Hennet T, Borsig L: Breastfed at Tiffany s. 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4 Os oligossacarídeos do leite humano e o microbioma do intestino do lactente Sharon M. Donovan Departamento de Ciências Alimentares e Nutrição Humana Universidade de Illinois em Urbana-Champaign Programa Transdisciplinar de Prevenção da Obesidade de Illinois (I-TOPP) Urbana, IL, EUA sdonovan@illinois.edu3 Os oligossacarídeos do leite humano () são diversos componentes biologicamente ativos que modulam de forma benéfica a microbiota do lactente, assim como o desenvolvimento do intestino, do sistema imune e, potencialmente, do sistema neurológico. É possível produzir, hoje em dia, grandes quantidades de, o que permite a suplementação em fórmulas infantis com o intuito de sustentar a composição da microbiota do intestino, além de possibilitar desfechos de desenvolvimento mais similares aos dos lactentes amamentados. Fatores que influenciam a colonização microbiana A colonização do intestino do lactente começa ainda na fase prénatal, continua durante os primeiros dois ou três anos de vida e é essencial para o desenvolvimento gastrointestinal, metabólico, neural e imune das crianças [1]. Fatores genéticos e ambientais, inclusive o tipo de parto, o uso de antibióticos e a dieta, moldam o processo de colonização [1,2]. A microbiota do intestino do lactente amamentado é diferente daquela do lactente que recebe fórmulas [3,4] devido em parte às altas concentrações de oligossacarídeos encontradas no leite humano, que não estão presentes nas fórmulas infantis [4]. Os moldam a microbiota do lactente Os são resistentes à digestão e influenciam a composição do microbioma do intestino do lactente de diversas maneiras: agem como prebióticos, atuam como substratos de fermentação de ácidos graxos de cadeia curta e reduzem os patógenos (fig 1) [3,4]. A microbiota do intestino dos lactentes amamentados é tipicamente dominada por espécies de bifidobactérias, especialmente de Bifidobacterium longum spp infantis ou de B. infantis [2,5]. A maioria das espécies de bifidobactérias presentes nos metaboliza apenas um dos predominantes, a lacto-ntetraose, enquanto B. infantis apresenta bom crescimento em diversos [6]. Constatou-se, através de sequenciamento genômico, que B. infantis é única porque contém todas as proteínas e enzimas carreadoras de oligossacarídeos necessárias ao transporte dos intactos para a célula, onde são degradados internamente [7]. Por outro lado, outras espécies de bifidobactérias [8] e de Bacteroides [9] apresentam as enzimas que degradam os em sua membrana celular externa e, em seguida, transportam os produtos para a célula para ser metabolizados [7,8]. Se os forem hidrolisados fora da célula, outras bactérias terão acesso a esses componentes de açúcar, o que se denomina de alimentação cruzada [8]. De fato, diversos do leite estão correlacionados positiva e negativamente com várias bactérias presentes nas fezes dos lactentes amamentados. Assim, os apresentam efeitos diversos que moldam o microbioma dos lactentes. Além disso, é possível identificar os tipos de OLH que são prebióticos para bactérias específicas nas fezes dessas crianças [2,10]. Criptas Vilosidades Célula caliciforme 2 FL 1 LNT Camada mucínica 1 Li M, Wang M, Donovan SM: Early development of the gut microbiome and immune-mediated childhood disorders. Semin Reprod Med 2014;32: Wang M, Li M, Wu S, Lebrilla CB, Chapkin RS, Ivanov I, Donovan SM: Fecal microbiota composition of breast-fed infants is correlated with human milk oligosaccharides consumed. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2015;60: Bode L: The functional biology of human milk oligosaccharides. 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Os sializados e fucosilados podem ligar-se a patógenos no lúmen ou a receptores nas células epiteliais para inibir a ligação dos patógenos ao hospedeiro e reduzir as doenças diarreicas (3). 10 Chichlowski M, German JB, Lebrilla CB, Mills DA: The influence of milk oligosaccharides on microbiota of infants: opportunities for formulas. Annu Rev Food Sci Technol 2011;2: The Nest_vol 40 novo revisado 7.indd 6-7

5 CH-1800 Vevey Impresso na Traduzido e reimpresso no Brasil N 40/junho de Nestlé Nutrition Institute Este material é protegido por leis de direitos autorais. No entanto, pode ser reproduzido sem permissão prévia por escrito do Nestlé Nutrition Institute ou da S. Karger AG, mas com a citação da publicação original. O conteúdo deste folheto foi apresentado como material não publicado anteriormente, exceto nos casos em que se atribuíram créditos à fonte da qual alguns materiais ilustrativos foram derivados. Fonte das ilustrações: Coleção Nestlé Nutrition a arma secreta da natureza Clemens Kunz, Giessen (Alemanha) sistema imune da mucosa Norbert Sprenger, Lausanne () microbioma do intestino do lactente Sharon M. Donovan, Urbana, IL (EUA) Tomou-se muito cuidado para manter a exatidão das informações contidas no presente folheto. No entanto, nem o Nestlé Nutrition Institute nem a S. Karger AG podem ser responsabilizados por erros ou por quaisquer consequências advindas do uso das informações aqui contidas. Publicado pela S. Karger AG,, para o Nestlé Nutrition Institute. Reimpresso e traduzido no Brasil. Avenue Reller 22 CH 1800 Vevey Para saber mais sobre o Nestlé Nutrition Institute Brasil, publicações e recursos, acesse: Copyright 2016 do Nestlé Nutrition Institute, ISSN Nota importante: O aleitamento materno é a melhor opção para a alimentação do lactente, proporcionando não somente benefícios nutricionais e de proteção como também afetivos, demonstrando sua superioridade quando comparado aos seus substitutos. É fundamental que a gestante e a nutriz tenham uma alimentação equilibrada durante a gestação e a amamentação. O aleitamento materno deve ser exclusivo até o sexto mês, momento em que se deve iniciar a alimentação complementar, mantendo-se o aleitamento materno até os 2 anos de idade ou mais. O uso de mamadeiras, bicos e chupetas deve ser desencorajado, pois pode prejudicar o aleitamento materno e dificultar o retorno à amamentação. No caso de utilização de outros alimentos ou substitutos de leite materno, devemse seguir rigorosamente as instruções de preparo para garantir a adequada higienização de utensílios e objetos utilizados pelo lactente, para evitar prejuízos à saúde. A mãe deve estar ciente das implicações econômicas e sociais do não aleitamento. Para uma alimentação exclusiva com mamadeira será necessária mais de uma lata de produto por semana, o que aumenta os custos no orçamento familiar. Deve-se lembrar à mãe que o leite materno não é somente o melhor, mas também o mais econômico alimento para o bebê. A saúde do lactente pode ser prejudicada quando alimentos artificiais são utilizados desnecessária ou inadequadamente. É importante que uma família tenha uma alimentação equilibrada e que, no momento da introdução de alimentos complementares na dieta da criança ou lactente, respeitem-se os hábitos culturais e que a criança seja orientada a ter escolhas alimentares saudáveis. Em conformidade com o Decreto n o 8.552/15, a Lei n o /06, a Resolução da Anvisa n o 222/02, a OMS Código Internacional de Comercialização dos Substitutos do Leite Materno (Resolução WHA 34:22, maio de 1981) e a Portaria MS n o 2.051, de 08 de novembro de material destinado exclusivamente ao profissional de saúde. proibida a distribuição aos consumidores. NI1321 The Nest_vol 40 novo revisado 7.indd 8