La leche materna proporciona nutrientes vitales no solo a los bebés, sino también a los microbios beneficiosos que habitan en el tracto gastrointestinal. Un estudio publicado el 6 de abril en Biología Química Celular muestra que una especie bacteriana llamada Bifidobacterium longum se ha adaptado con éxito al nicho único del intestino infantil al producir una enzima llamada LnbX, que permite que este microbio crezca en un azúcar que es abundante solo en la leche humana.
"Dados los efectos que promueven la salud de las bifidobacterias, nuestros hallazgos revelan una posible ruta evolutiva para la simbiosis impulsada por la leche materna entre los microbios intestinales y los humanos", dice el coautor del estudio Takane Katayama, de la Universidad de Kyoto.
Se cree que los microbios intestinales en la vida temprana tienen efectos duraderos en la salud humana, y los estudios han demostrado que la dieta influye fuertemente en la composición de esta población. Por ejemplo, se sabe que los azúcares de la leche humana promueven selectivamente el crecimiento de microbios intestinales beneficiososcomo las bifidobacterias, que previenen la diarrea y la infección patogénica en los bebés. Un componente importante de la leche humana es un azúcar llamado lacto-N-tetraosa, que está prácticamente ausente en la leche de otros mamíferos. Las bifidobacterias producen enzimas que descomponen este azúcar, fuertementelo que sugiere que recientemente se desarrolló una relación simbiótica entre estos microorganismos y los humanos.
Mientras investigaba cómo evolucionó esta relación simbiótica, Katayama y el coautor del estudio Shinya Fushinobu, de la Universidad de Tokio, caracterizaron previamente LnbB y LnbX aislado, enzimas que degradan la lacto-N-tetraosa Bifidobacterium bifidum y Bifidobacterium longum , respectivamente. En el nuevo estudio, los investigadores se propusieron aprovechar estos hallazgos determinando la estructura cristalina de rayos X del dominio catalítico de LnbX. La estructura cristalina, en combinación con mutaciones y experimentos farmacológicos, reveló que LnbX tieneUna estructura distinta y un mecanismo catalítico de LnbB y, por lo tanto, pertenece a una nueva familia de enzimas glucósidos hidrolasas llamada GH136.
"Aunque B. longum y B. bifidum pertenecen al mismo género y habitan en el mismo ambiente, usan diferentes enzimas para descomponer la lacto-N-tetraosa, aprovechando las variadas estructuras de este azúcar único de la leche humana ", dice Fushinobu." Los resultados sugieren que diferentes cepasy las especies de bifidobacterias beneficiosas han desarrollado independientemente herramientas moleculares distintas para digerir el mismo azúcar de la leche humana, explicando su capacidad de coexistir y prosperar en el tracto gastrointestinal de los bebés alimentados con leche materna ".
Experimentos adicionales mostraron que el gen lnbX es crítico para la capacidad de B. longum para crecer específicamente en lacto-N-tetraosa. Además, un análisis de ADN fecal reveló que B. longum y el gen lnbX era más abundante en el tracto gastrointestinal de diez bebés que consumían exclusivamente leche materna en comparación con seis bebés alimentados con una mezcla de fórmula y leche materna. "En conjunto, estos hallazgos sugieren que lnbX es importante para B. longum para persistir en el ecosistema intestinal de los lactantes alimentados con leche materna, y los azúcares de la leche humana han sido la principal presión selectiva para la evolución de lnbX ", dice Katayama.
En futuros estudios, los investigadores investigarán si otras especies de bifidobacterias producen diferentes enzimas para digerir los azúcares de la leche materna. También buscarán metabolitos bifidobacterianos que promuevan la salud infantil. Al final, esta investigación podría mejorar la leche de fórmula mediante el enriquecimiento concompuestos bacterianos, o con enzimas microbianas que han sido manipuladas para llevar a cabo la reacción inversa y sintetizar azúcares de leche humana a bajo costo y a gran escala.
"Aunque en la mayoría de los casos se recomienda amamantar durante el primer año de vida, algunas madres tienen que depender de la leche de fórmula porque tienen infecciones virales o no producen leche con nutrientes clave como el zinc", dice Katayama. "Por lo tanto,El desarrollo de nuevas estrategias para fortificar la leche de fórmula con ingredientes que promuevan la salud será especialmente crítico en estos raros casos en los que no es posible la alimentación con leche materna ".
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