Nieuwe inzichten in de wetenschap achter HMO’s, deel 3: De mogelijke voordelen van HMO’s voor het immuunsysteem

Voeding in het vroege leven heeft gevolgen voor de gezondheid op latere leeftijd: Deskundigen geven hun mening

• In dit derde artikel voor , onderdeel van de driedelige serie over de invloed van Oligosacchariden met menselijke melk (HMO’s) op de menselijke gezondheid, gaan we in op de mogelijke rol van HMO’s bij de ontwikkeling en werking van het immuunsysteem. Daarnaast wordt ingegaan op de zich ontwikkelende wetenschappelijke inzichten over de manier waarop HMO’s de darm-hersen-immuunas kunnen beïnvloeden. 
• HMO’s, het op twee na grootste bestanddeel van moedermelk (water niet meegerekend) na vet en lactose, hebben in preklinische onderzoeken aangetoond dat ze de immuniteit van pasgeborenen kunnen beïnvloeden.^1-5 Daarnaast komen er steeds meer klinische gegevens naar voren over mogelijke voordelen voor de immuun bij zuigelingen.^6,7 Wetenschappers willen graag meer inzicht krijgen in hoe HMO’s de immuniteit positief kunnen beïnvloeden en bijdragen aan de menselijke gezondheid.^8,9 
• In dit artikel geven dr. Louise Kristine Vigsnæs, hoofd Biologie bij dsm-firmenich, en Stine Dam Jepsen, wetenschapper bij dsm-firmenich, een overzicht van wat er bekend is over de mogelijke invloed van HMO’s op het immuunsysteem en leggen ze uit hoe we de tot nu toe beschikbare gegevens moeten interpreteren. 

Wetenschappers onderzoeken de mogelijke invloed van HMO’s op de afweer

Aangezien HMO’s een groot deel uitmaken van de samenstelling van moedermelk en een duidelijk onderscheidend kenmerk vormen tussen moedermelk en koemelk,^1,2 zijn wetenschappers nieuwsgierig geworden naar de rol die ze spelen in de menselijke ontwikkeling. Bovendien vertonen zuigelingen die borstvoeding krijgen een aantal unieke, positieve gezondheidseffecten , die mogelijk    aan HMOs kunnen worden toegeschreven, aangezien in vergelijking met zuigelingen die flesvoeding krijgen , die over het algemeen geen HMOs binnenkrijgen.¹⁰ Van de vele bioactieve moleculen in moedermelk komen HMOs het meest voor, wat de nieuwsgierigheid vergroot naar de manier waarop ze het menselijk lichaam ten goede komen.^11,12  

Er komt steeds meer bewijs naar voren over HMO’s en hun invloed op het immuunsysteem, en een groot deel daarvan is afkomstig uit preklinisch onderzoek. Uit de gegevens van de ‘ ’ blijkt dat HMO’s mogelijk invloed uitoefenen op het immuunsysteem via een aantal voorgestelde mechanismen: door wijziging van de darmmicrobiota,^1,13,14 door hun vermogen om te voorkomen dat ongewenste organismen zich aan celwanden hechten, ^5,15,16 en door ondersteuning van de immuunrespons.^1,17,18 Er is verder onderzoek en aanvullende klinische gegevens nodig voordat een duidelijk inzicht kan worden verkregen in de invloed van HMO's op het immuunsysteem, maar de nieuwe gegevens zijn veelbelovend.^8,9

De vroege levensfase is een cruciale periode voor de ontwikkeling van het immuunsysteem 

Louise Vigsnaes, Hoofd van Biologie bij dsm-firmenich, en Stine Dam Jepsen, wetenschapper bij dsm-firmenich, dragen bij aan ons begrip van HMO’s en immuniteit via de volgende vraag-&-antwoordrubriek. Om te beginnen wordt ingegaan op de ontwikkeling van het immuunsysteem immuunsysteem in de vroege levensjaren: 

V: Beschrijf hoe de normale ontwikkeling van het immuunsysteem verloopt bij een gezonde, voldragen baby. En wanneer wordt de -functionaliteit van het -immuunsysteem beschouwd als „volwassen”?

Het immuunsysteem is dynamisch en verandert en past zich gedurende de hele levenscyclus aan. Tijdens de geboorte en gaat de zuigeling over van een vrijwel steriele omgeving naar een omgeving vol antigenen, waarvan er vele verband houden met de gunstige darmmicrobiota , maar waarvan sommige mogelijk in verband staan met ziekteverwekkers.  Deze verandering dwingt het immuunsysteem van de zuigeling om onderscheid te gaan maken tussen niet-bedreigende en bedreigende antigenen, en op gepaste wijze te reageren op die welke een gevaar vormen.^19,21  Zowel het aangeboren als het adaptieve immuunsysteem van de pasgeborene zijn echter onvolgroeid in vergelijking met dat van oudere kinderen en volwassenen, waardoor de zuigeling vatbaar blijft voor infecties. De vroege levensjaren vormen een cruciale periode waarin het immuunsysteem zich ontwikkelt, en er zijn tal van factoren die bijdragen aan de ontwikkeling ervan, waaronder de wijze van bevalling (d.w.z. vaginaal versus keizersnede), de zwangerschapsduur bij de geboorte, het type voeding  (bijv. moedermelk, flesvoeding of beide) en zelfs omgevingsfactoren zoals  de geografische ligging.^19,40 Naarmate het  immuunsysteem in de eerste levensjaren volwassen wordt, ontwikkelt het zich tot een effectievere eerste verdedigingslinie tegen ziekteverwekkende bacteriën of virussen.¹⁹

De ontwikkeling van het immuunsysteem is een dynamisch en complex proces, maar men gaat ervan uit dat het op zijn best functioneert wanneer we de puberteit en de vroege volwassenheid bereiken. Op latere volwassen leeftijd neemt de functionaliteit van het immuunsysteem af en wordt het minder effectief.^21,23

Vraag: Ongeveer 70% van de cellen van het immuunsysteem bevindt zich in de darmen, wat aantoont dat het maag-darmkanaal een belangrijke rol speelt bij de immuniteit. Leg uit waarom de darmen een centrale rol spelen bij de werking van ons immuunsysteem.

De darm is een indrukwekkend orgaan, en vormt het grootste onderdeel van het immuun -systeem.  De darmwand vervult de cruciale rol van het opnemen van voedingsstoffen en voorkomt tegelijkertijd dat ongewenste micro-organismen in de bloedbaan terechtkomen.  De darm is namelijk het grootste oppervlak van het lichaam dat wordt blootgesteld aan vreemde stoffen en microben.²⁴ Bovendien vormt de darm een leefomgeving voor een oneindig aantal micro-organismen, waarvan de meeste onschadelijk zijn en  zelfs voordelen kunnen opleveren voor de gastheer, zoals het helpen trainen van het immuunsysteem en het ondersteunen van een goede immuunrespons.²⁵ De darm kan echter ook infectieuze agentia en problematisch vreemd materiaal herbergen. 

De darm e is in staat om de bijna eindeloze reeks mogelijke bedreigingen voor onze gezondheid te temperen met behulp van enkele van de krachtigste afweermechanismen van het lichaam. Hieronder vallen onder meer de darmwand  – die fungeert als fysieke barrière – en de commensale bacteriën. Dit zijn bacteriën die helpen een ongunstige omgeving voor ziekteverwekkers te creëren, waardoor wordt voorkomen dat deze het maag-darmkanaal kunnen binnendringen en zich daar kunnen vestigen, en die de optimale werking van het immuunsysteem van de gastheer ondersteunen.^26,27 Naast deze beschermende factoren vervullen verschillende soorten immuuncellen taken die cruciaal zijn voor de algehele immuunfunctie. Hieronder vallen 1) ‘fagocytische’ cellen van het aangeboren immuunsysteem die de eerste verdedigingslinie vormen door vreemd materiaal en ongewenste micro-organismen op te nemen en te verwijderen, en 2) de antigeenspecifieke lymfocyten die de indringing van vreemde indringers bestrijden wanneer het aangeboren immuunsysteem is doorbroken.²⁸ Een evenwichtige immuunrespons is echter van cruciaal belang! Als de afweermechanismen van het lichaam er niet in slagen indringers te elimineren, kunnen er infecties ontstaan. Aan de andere kant kan het, als het lichaam een immuunreactie opwekt tegen onschadelijke antigenen, leiden tot aanhoudende ontstekingen of auto-immuniteit (een aanval op de eigen cellen).²⁹

Preklinische en klinische onderzoeken brengen aan het licht hoe HMO’s het immuunsysteem ondersteunen

V: Er zijn enkele interessante cel- en dierstudies die erop wijzen dat HMO’s mogelijk invloed hebben op het immuunsysteem. Kunt u aangeven waarom dit het geval zou kunnen zijn?

Uit recente gegevens van preklinische studies blijkt dat HMO’s het immuunsysteem op verschillende manieren kunnen beïnvloeden, bijvoorbeeld door de ongewenste ziekteverwekker zelf te remmen, door het microbioom te ondersteunen en in de darmen een gunstig klimaat te creëren voor de groei van nuttige micro-organismen, of door de immuuncellen zelf te beïnvloeden. Deze biomoleculen dragen bij aan het ontstaan van een ecologische niche die mogelijk weerstand biedt tegen kolonisatie door ongewenste micro-organismen.³³

Momenteel wordt onderzocht in hoeverre HMO’s in staat zijn om interactie aan te gaan met immuuncellen of deze te activeren, en er is meer onderzoek nodig om dit mechanisme volledig te begrijpen. Het vroege onderzoek op dit gebied omvat onder meer een studie waarin werd gemeld – in een in-vitro-model – dat zure HMO’s zoals 3’SL de ontstekingsmarkers verminderden.³⁴ In een biggen -model bleek dat de HMO’s 2’FL, LNnT en 6’SL de duur van diarree verkortten,³⁵en in combinatie met 3’SL zowel de systemische als de gastro-intestinale immuuncellen bij geïnfecteerde dieren beïnvloedden.³⁶

Uit de hierboven genoemde preklinische studies blijkt dat verschillende HMO’s het immuunsysteem op verschillende manieren kunnen beïnvloeden, en daardoor zijn we tot het inzicht gekomen dat de structuur van HMO’s van invloed is op hun functionaliteit. Er is aangetoond dat gefucosyleerde HMO’s worden afgebroken tot korteketenvetzuren (SCFA’s), waardoor een gemeenschap van gezonde micro-organismen in het maag-darmkanaal ontstaat en de gezondheid van het immuunsysteem wordt ondersteund.³³ Er is echter verder onderzoek op dit gebied nodig voordat we volledig begrijpen hoe de verschillende structuren van HMO’s de immuunregulerende eigenschappen beïnvloeden.

V: Wat betreft het bewijs in verband met HMO’s en immuniteit in de vroege levensfase, wat leert de huidige wetenschap ons over de rol van  HMO’s in de  ontwikkeling en/of werking van het immuunsysteem van zuigelingen? 

Uit onderzoek in klinische studies blijkt dat HMO’s mogelijk bijdragen aan de ondersteuning van het immuunsysteem tijdens de zuigelingentijd.   Het is belangrijk op te merken dat, hoewel de zuigelingen gedurende de eerste zes levensmaanden de met HMO’s verrijkte voeding kregen, verschillende van deze gunstige immuuneffecten tot de leeftijd van 12 maanden werden waargenomen.  Interessant genoeg werd in een tweede publicatie uit hetzelfde onderzoek gemeld dat suppletie met 2’FL en LNnT leidde tot een toename van bifidobacteriën in de fecale microbiota van zuigelingen, die  meer lijkt op die van zuigelingen die borstvoeding krijgen. Bovendien vertoonden de zuigelingen met een hogere hoeveelheid bifidobacteriën een significant lager door de ouders gerapporteerd antibioticagebruik gedurende het eerste levensjaar.⁷

Een ander klinisch onderzoek meldde dat het toevoegen van 2’FL aan een standaard zuigelingenvoeding leidde tot een lagere incidentie van „infectieuze“ evenementen in vergelijking met de controlevoeding³⁷ en een verdere post-hocanalyse bracht een significante afname van luchtweginfecties aan het licht.³⁸ Een andere publicatie uit hetzelfde onderzoek toonde aan dat de cytokine-expressie bij zuigelingen die voeding met 2’FL kregen, dichter bij die van de groep met borstvoeding lag dan bij zuigelingen die de controlevoeding zonder 2’FL kregen.³⁹ Uit het momenteel beschikbare klinische bewijs blijkt dat 2’FL en LNnT mogelijk een rol spelen bij de ontwikkeling en/of functionaliteit van het immuunsysteem bij zuigelingen; het zal echter interessant zijn om in de toekomst de invloed van andere HMO-structuren op de immuniteit te onderzoeken.

dsm-firmenich: Een toonaangevend bedrijf op het gebied van innovatieve oplossingen voor Voeding in het vroege leven

dsm-firmenich is een toonaangevende wereldwijde leverancier van oplossingen voor de sectoren Voeding in het vroege leven en Voedingssupplementen, met een uniek assortiment dat onder meer bestaat uit voedingslipiden, vitamines en op maat gemaakte voedingsstofpremixen. Met de opname van HMO’s in haar portfolio bouwt dsm-firmenich haar leidende positie verder uit als leverancier van zinvolle oplossingen die baby’s op weg helpen naar een lang en gezond leven. Dit maakt deel uit van onze belofte om de groeiende wereldbevolking gezond te houden. De HMO’s van de volgende generatie maken deel uit van de veelbelovende innovatieplanning van dsm-firmenich en zullen de toch al snelgroeiende HMO-markt een verdere impuls geven.

dsm-firmenich is een betrouwbare, end-to-end, innovatieve en doelgerichte partner die zich baseert op Expertdiensten om wetenschappelijk onderbouwde voedings- en gezondheidsproducten en hoogwaardige op maat gemaakte oplossingen te leveren.