Suikers in menselijke moedermelk zijn een nieuwe klasse antibacteriŽle middelen

VANDERBILT UNIVERSITEIT

Moedermelk, die uit een complexe en voortdurend veranderende mix van eiwitten, vetten en suikers bestaat, helpt babyís te beschermen tegen bacteriŽle infecties.

In het verleden hebben wetenschappers in hun zoektocht naar de bron van de antibacteriŽle eigenschappen zich geconcentreerd op de eiwitten die aanwezig zijn in moedermelk. Een interdisciplinair team van chemici en artsen van de Vanderbilt Universiteit heeft echter ontdekt dat in de moedermelk sommige koolhydraten niet alleen antibacteriŽle eigenschappen hebben, maar ook de effectiviteit van de aanwezige antibacteriŽle eiwitten verbeteren.

"Dit is het eerste voorbeeld van algemene, antimicrobiŽle activiteit van de koolhydraten in moedermelk," zei de assistent professor in de chemie Steven Townsend, die de studie heeft geleid. "Een van de opmerkelijke eigenschappen van deze verbindingen is dat ze duidelijk niet giftig zijn, dit in tegenstelling tot de meeste antibiotica.Ē

De resultaten werden op 20 augustus gepresenteerd tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Chemical Society in Washington DC, door doktoraal student Dorothy Ackerman, en werd op 1 juni gepubliceerd in het ACS Infectious Diseases Journal, in een krant met de titel "Human Milk Oligosaccharides Exhibit Antimicrobial and Anti-Biofilm Properties Against Group B. Streptococcus.ď

De fundamentele motivatie voor het onderzoek was het groeiende probleem van bacteriŽle resistentie tegen antibiotica die de jaarlijkse, door de Center for Disease Control en Prevention geschatte, 23.000 sterfgevallen veroorzaakt.

"We zijn begonnen met het zoeken naar verschillende methoden om infectieuze bacteriŽn te verslaan. Voor inspiratie keken we naar een bepaalde bacterie, groep B Strep. We vroegen ons af of zijn gemeenschappelijke gastvrouw, zwangere vrouwen, verbindingen produceert die de B strep kunnen verzwakken of doden, wat de belangrijkste oorzaak is van infecties bij pasgeborenen wereldwijd,Ē zei Townsend.

In plaats van in moedermelk te zoeken naar eiwitten met antimicrobiŽle eigenschappen, richtten Townsend en zijn collega's hun aandacht op de suikers, die aanzienlijk moeilijker te bestuderen zijn.

ďIn het grootste deel van de vorige eeuw hebben biochemici aangevoerd dat eiwitten het belangrijkst zijn en suikers bijzaak. De meeste mensen konden zich vinden in dit argument hoewel er geen gegevens zijn om het te ondersteunen,Ē zei Townsend. "Veel minder is bekend over de functie van suikers dus, als geoefende glycoproteÔnechemicus, wilde ik hun rol onderzoeken.Ē

Om dit te kunnen doen verzamelden de onderzoekers koolhydraten uit menselijke moedermelk, ook wel oligosacchariden genaamd, uit een aantal verschillende donormonsters en profileerde ze met een massa-spectrometrische techniek die tegelijkertijd duizenden grote biomoleculen kan identificeren. Vervolgens voegden ze de verbindingen toe aan strep culturen en observeerden het resultaat onder de microscoop. Die toonde aan dat sommige van deze oligosacchariden niet alleen direct de bacteriŽn doden maar ook de biofilms die de bacteriŽn vormen om zichzelf te beschermen, fysiek breken.

In een pilotstudie verzamelde Townsend's laboratorium vijf monsters. Zij vonden dat de suikers uit ťťn monster bijna een hele strepkolonie vernietigde. In een ander monster waren de suikers gematigd effectief terwijl de overige drie monsters een lager niveau van activiteit vertoonden. In een vervolgstudie testen ze meer dan twee dozijn extra monsters. Tot nu toe hebben twee monsters bacteriŽle biofilms afgebroken en de bacteriŽn gedood, vier monsters braken biofilms af maar de bacteriŽn werden niet gedood en twee monsters vernietigden de bacteriŽn zonder de biofilms af te breken.

ďOnze resultaten laten zien dat deze suikers een een-tweetje doen,Ē zei Townsend. ďEerst maken ze de bacteriŽn gevoelig en dan doden ze de bacteriŽn. Biologen noemen dit soms Ďsynthetische dodelijkheidí en er is een belangrijke druk om nieuwe antimicrobiŽle geneesmiddelen te ontwikkelen met deze mogelijkheid.Ē

Door de strep-culturen te doseren met een mengsel van melksuikers en antimicrobiŽle peptiden uit menselijk speeksel, toonden de onderzoekers ook aan dat het vermogen van de suikers om biofilms af te breken ook de effectiviteit van de andere antimicrobiŽle middelen, die aanwezig zijn in moedermelk, kan verbeteren.

In follow-up studies heeft het team ook aangetoond dat de antimicrobiŽle activiteit van de melk suikers zich uitbreidt tot een aantal andere infectieuze bacteriŽn, waaronder twee van de zes "ESKAPE" pathogenen die de oorzaak zijn van ziekenhuisinfecties wereldwijd.

Townsend werkt samen met collega's in het Mass Spectrometry Research Center van de Vanderbilt universiteit om de specifieke typen koolhydraten moleculen te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de antibacteriŽle effecten die ze hebben ontdekt.

Vertaling: Lia Keizer


Naar het overige nieuws en artikelen van vandaag


Omega 3 algen

Multivitamine

Spirulina

Probiotica