Hidratos de carbono complejos en la leche materna: los oligosacáridos (Parte 1) / Complex carbohydrates in breast milk: oligosaccharides (Part 1)

Los oligosacáridos de la leche materna (HMOs) son unas 200 moléculas distintas sintetizadas y secretadas por la glándula mamaria a partir de lactosa a la que diversos enzimas unen monosacáridos simples (glucosa, galactosa, n-acetil galactosamina, fucosa y ácido siálico). Estas uniones y sus diferentes orientaciones espaciales generan una gran diversidad de estructuras químicas y de funcionalidades. La concentración de los HMOs es mayor en el calostro (± 25 g/L), está relacionada con la duración del embarazo y la lactancia: disminuyen progresivamente hasta la mitad de los niveles iniciales. La genética materna influye en el perfil de algunos HMOs; el gen FUT2, que codifica la síntesis de la fucosiltransferasa 2 (FUT2) condiciona el llamado carácter secretor en 75-85% de las mujeres y hace que los antígenos del grupo ABO(H) sean secretados en los líquidos orgánicos (saliva, lágrimas, semen). La ausencia de actividad del gen FUT2 condiciona el carácter no-secretor (15-25% de las mujeres). La actividad del gen FUT3 condiciona la actividad de la fucosiltransferasa 3 (FUT3) que se asocia con el grupo sanguíneo Lewis+ mientras que su ausencia caracteriza a los portadores como Lewis 0. Los HMOs son absorbidos a nivel del intestino como trazas (1%) pero incluso en esas cantidades ejercerían efectos sistémicos.

Human milk oligosaccharides (HMOs) are a family of some 200 different molecules synthesized by the mammary gland. At the core is a molecule of lactose, which is linked by different enzymes to glucose, galactose, n-acetyl galactosamine, fucose or sialic acid. These linkages and their different spatial orientation generate, besides the possibilities of numerous chemical structures, the potential for different spatial isomers. The concentration of HMOs in human milk depends on pregnancy and breastfeeding duration. They are highest in colostrum (± 25 g/L) and decrease over time to half this initial level. Maternal genetics modifies the concentration and profile of some oligosaccharides. For example, the FUT2 gene codifies the synthesis of fucosyltransferase 2 (FUT2) whose activity generates the secretor status for antigens of the ABO(H) blood group in organic fluids (saliva, milk, tears, semen) among 75-85% of the carriers of the trait. The absence of activity of the FUT2 gene conditions the non-secretor status (15-25% of women). The FUT3 gene regulates the activity of the fucosyltransferase 3 (FUT3) that is associated with the Lewis blood group. Traces of HMOs (1%) are absorbed in the intestinal tract, however, they exert important systemic effects even at low concentrations.

Leche materna: características funcionales de los oligosacáridos de la leche materna (Parte 2) / Breast milk: functional characteristics of breast milk oligosaccharides (Part 2)

Durante los primeros meses de vida, los oligosacáridos de la leche materna (HMOs) aportados por la leche materna participan en procesos asociados con la maduración de tejidos y sistemas del tubo digestivo, modulan algunos de sus procesos metabólicos y ejercen efectos prebióticos y antimicrobianos. Otros efectos estudiados son su contribución a la instalación, desarrollo y estimulación de la microbiota residente con predomino de Bifidobacterium y Bacteroides, con efectos protectores frente a posibles colonizaciones o patologías por enteropatógenos (bacterianas, virus o parásitarias) que pueden actuar nivel local en el tubo digestivo, pero también pueden influir a nivel sistémico. Los HMOs modularían el desarrollo de la inmunidad innata y adaptativa, y probablemente previenen el desarrollo de fenómenos de atopia/alergia. Una patología propia de la etapa neonatal de los prematuros es la enterocolitis necrosante y algunos HMOs podrían disminuir el riesgo de su manifestación. Las actividades de los oligosacáridos de la leche materna contribuyen a la adaptación del lactante a los desafíos que plantea su entorno incluyendo la prevención de algunas patologías en edades posteriores, como es el caso de la diabetes tipo 1 y la obesidad.

During the first months of life, breast milk oligosaccharides (HMOs) stimulate development of the gastrointestinal tract in newborns and young infants; they modulate its metabolism and transport capabilities. Additionally, they exert prebiotic and antimicrobial activities and contribute to the development of the resident intestinal microbiota with a predominance of Bifidobacterium and Bacteroides and protect from colonization and infections by enteropathogens (bacteria, virus or parasites). It is highly probable that their activities extend beyond infancy and persist into adult life. HMOs stimulate the development of the innate and adaptive immune systems and decrease the risk of atopy/allergy. Their intake has been associated with a degree of protection against as necrotizing enterocolitis among premature infants. HMOs contribute to the long term adaptation and protection of newborn infants to unfavorable conditions of their environment and in this way may contribute to protect breastfed infants from type 1 diabetes and obesity.

Leche materna: efectos de los oligosacáridos de la leche materna en el crecimiento y desarrollo de los lactantes (Parte 3) / Breast milk: effects of breast milk oligosaccharides on the growth and development of infants (Part 3)

Actualmente existe la capacidad de sintetizar oligosacáridos de leche materna (HMOs) en cantidades importantes a partir de hidratos de carbono simples para emplear en estudios en lactantes e incluso en adultos. En los lactantes las fórmulas que contienen HMOs mantienen velocidades normales de incremento del peso, largo corporal y perímetro cefálico con variaciones del largo corporal, el peso y las masas magra y grasa característicos de ciertos HMOs. Algunos HMOs estimulan in vitro en monocitos estimulan en sangre periférica marcadores de inflamación semejantes a los observados con estímulos iguales en lactantes amamantados. Los HMOs están asociados con disminuciones del riesgo de enterocolitis necrosante en prematuros y en ratones. En seguimientos por cuatro meses, lactantes alimentados con una fórmula con 2' fucosil lactosa (2'FL) y lacto-N- neotetraosa (LNnT), mostraron patrones de crecimiento del peso, el largo corporal y el perímetro cefálico comparables a los de un grupo control que recibió la misma fórmula sin HMOs; tampoco hubo diferencias en sus patologías intercurrentes. Las concentraciones de HMOs en la leche pueden variar dependiendo de la localidad geográfica donde fueron obtenidas o el estado de la nutrición materna estos factores deben ser tenidos en cuenta al planificar estudios en grupos de población.

Human milk oligosaccharides (HMOs) are currently synthesized in amounts allowing studies with large numbers and longer follow ups of infants and adults. HMOs have been administered to adults in amounts of up to 20 grams per day without associated symptoms of gastrointestinal fermentation. The microbiota of these individuals presents changes considered positive: increases of Bifidobacterium and decreases of Firmicutes and Proteabacteria. A recent study in infants showed that specific HMOs modulate the growth of lean and fat mass or, on the contrary, decrease adipose tissue mass through not well characterized mechanisms. A study in infants fed for 4 months a formula containing both 2'-O-Fucosyllactose (2'-FL) and Lacto-N-neotetraose (LNnT) with a follow up of 8 months showed that body length, weight gain and head perimeter increased at rates comparable to those of breastfed infants or those fed a control formula. No differences in the incidence of upper and lower respiratory tract infections, skin allergies or use of antibiotics was observed. In the planning of population studies it is important to consider that in ethnically different populations breast milk may contain different profiles of HMOs depending on the area where live, suggesting that some of these profiles may be influenced by consanguinity.