Ziel und Gegenstand der experimentellen Arbeiten:
Die komplexen Oligosaccharide der Humanmilch (HMO) sind sowohl hinsichtlich ihrer Konzentration in der Milch als auch aufgrund ihrerstrukturellen Vielfalt einzigartig im Reich der Säuger. Weder über ihr Schicksal nach Aufnahme durch den Säugling noch über ihre biologischeFunktion besteht gegenwärtig Klarheit. In der vorliegenden Arbeit wurden daher folgende Aspekte näher untersucht: 1) die hydrolytische Stabilität derHMO im Gastrointestinaltrakt, 2) Art und Umfang der Resorption der HMO, 3) zellbiologische sowie 4) antiadhäsive Wirkungen der HMO.
Untersuchungsmethoden und Befunde:
Ad 1) Verschiedene aus Humanmilch isolierte Fraktionen von HMO wurden bis zu 20 Stunden mit Präparationen von Pankreas- undDünndarmgewebe inkubiert und enzymatisch sowie massenspektro-metrisch charakterisiert. Exemplarisch wurden im Tiermodell HMO an jungeMäuse intragastral verabreicht und deren Schicksal durch dünnschichtchromatographischen Nachweis in Faecesproben und Organen betrachtet.Sowohl die in vitro als auch die in vivo Untersuchungen ergaben, daß die HMO eine außergewöhnliche Stabilität gegenüber Hydrolasen desGastro-intestinaltraktes aufweisen. HMO können damit weitgehend unverändert den Dünndarm passieren und unterliegen erst im Dickdarm einerbakteriellen Hydrolyse. Die Oligosaccharide können aus diesem Blickwinkel als die lösliche Ballaststofffraktion der Humanmilch angesehen werden.
Ad 2) Die intestinale Resorption von HMO wurde in Zellkulturmodellen des menschlichen Dünndarms und tierexperimentell an Mäusen untersucht.Die in vitro Versuche ergaben, daß HMO in einem Umfang von 2 bis 3 % der angebotenen Menge in intakter Form das Epithel von Caco-2 Zellenpermeieren können und dies überwiegend parazellulär erfolgt. Die ermittelten Resorptionsraten stimmen mit denen in Mäuse überein, bei welchendie HMO in geringem Umfang sowohl in der Leber als auch im Urin zum Teil noch in intakter Form nachgewiesen werden konnten.
Ad 3) Die hohe Stabilität und geringe Resorptionsrate der HMO ermöglichen den intensiven Kontakt mit Epithelzellen im Dünndarm und Dickdarm.Bei den Studien zur möglichen Beeinflussung der Zellproliferation, -differenzierung und Apoptose zeigten die Oligosaccharide meist nur schwacheWirkungen auf die Biologie der Epithelzellen. Die nachgewiesenen proliferationshemmenden Effekte einiger Vertreter der HMO (negativ geladenebzw. höhermolekulare HMO) erscheinen unter physiologischen Bedingungen und im Vergleich zu anderen Nahrungsinhaltstoffen als relativunbedeutend.
Ad 4) Nach Befunden aus der Literatur besitzen ausgewählte HMO antibakterielle und antivirale Eigenschaften, da sie als lösliche Liganden imRespirations-, Gastrointestinal- und Urogenitaltrakt fungieren können. Trotz umfangreicher Validierung verschiedenster Modellsysteme gelang esuns nicht, die antiadhäsive Wirkungen von HMO in physiologischen Konzentrationsbereichen nachzuweisen. Reproduzierbare Befunde konntenjedoch mit dem glykosylierten Peptidbruchstück des bovinen K-Casein erhalten werden. Zusammenfassend lässt sich für die hier durchgeführtenStudien zum Schicksal der Oligosaccharide der Humanmilch im Gastrointestinaltrakt und zu ihrer biologischen Rolle feststellen: Aufgrund ihreraußerordentlichen Stabilität gegenüber intestinalen Hydrolasen und ihrer geringen Resorptionsrate im Dünndarm scheinen die Oligosaccharide inerster Linie als fermentierbare Ballaststoffe für den Säugling zu fungieren.
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