Лакто -N -тетраоза — сложный сахар , содержащийся в человеческом молоке . Это один из немногих охарактеризованных олигосахаридов женского молока (HMO), который ферментативно синтезируется из субстрата лактозы . Он биологически важен для раннего развития кишечной флоры младенца .
Лакто -N - тетраоза — это тетрасахарид, состоящий из четырех моносахаридных единиц в следующем порядке: галактоза , N -ацетилглюкозамин , еще одна галактоза и глюкоза , соединенные «1-3 β-связями» в линейную цепь. [1] Он имеет химическую формулу C26H45NO21 , общую с его родственным олигосахаридом женского молока — лакто - N - неотетраозой . [2] Молекула, состоящая из первых двух моносахаридных единиц, называется лакто-N-биозой (предположительно, потому что это биоза, содержащая атом азота и входящая в состав молока). Когда она присоединена к молекуле лактозы, тетрасахарид называется лакто - N -тетраозой. [3]
Это восстанавливающий сахар со свободным аномерным центром на конце молекулы глюкозы, что указывает на равновесие между альфа (α) и бета (β) аномерами . Эта характеристика восстанавливающих сахаров наблюдается через положительный тест Бенедикта .
Лактозо- N -тетраоза имеет олигосахаридную номенклатуру β -D -галактозил-(1→3) -N -ацетил-β- D -глюкозаминил-(1→3)-β- D -галактозил-(1→4) -D -глюкоза и состоит из лактозы с дополнительным дисахаридом лактозо -N -биозой на невосстанавливающем конце. [1] [4] [5]
Лакто- N -тетраоза классифицируется как олигосахарид цепи типа I из-за связи β(1→3) на невосстанавливающем конце. Связь β(1→4) на невосстанавливающем конце лакто- N -неотетраозы делает ее цепью типа II.
С помощью химической и структурной характеристики было установлено, что родственные олигосахариды часто являются модификациями одного дисахарида. Это наблюдалось для олигосахаридов грудного молока, с лактозой в качестве общего сахара, и в растительных олигосахаридах ряда рафинозы , которые основаны на сахарозе . [6]
Лакто -N -тетраоза считается пребиотиком , способствующим росту здоровых бактерий в микробиоме кишечника . Это один из первых функциональных продуктов , которые потребляет младенец. У людей нет ферментов для расщепления гликозидных связей олигосахаридов грудного молока, поэтому эти сахара не имеют калорийной ценности для людей и функционируют как диетическое волокно в кишечнике . [7]
Только небольшая часть HMOs всасывается непереваренными через эпителий и обнаруживается в кровотоке , что может указывать на другие системные функции этих соединений, в настоящее время неизвестные. [8] [9] Лакто-N-тетраоза и другие олигосахариды грудного молока впоследствии обнаруживаются в моче после потребления грудного молока. [8] [9]
В частности, было обнаружено, что лакто -N -тетраоза специфически способствует росту вида Bifidobacterium longum подвида infantis . [10] [6] B. infantis помогает пищеварению и считается «хорошей» бактерией . [6] Генетические исследования B. infantis выявили локус метаболизма HMO , который сохраняется во всех штаммах, наблюдаемых на сегодняшний день. [10] Это предполагает возможную совместную эволюцию бактерии с кишечником младенца и составом грудного молока. [10]
У бифидобактерий есть метаболический путь для поглощения и переваривания определенных олигосахаридов грудного молока. [11] Это достигается с помощью определенных транспортных белков и гликозидаз для расщепления химических связей, обнаруженных в лакто - N -тетраозе, лакто- N -неотетраозе и других олигосахаридах грудного молока. [10] [11] Расщепление лакто- N -тетраозы и лакто- N -неотетраозы требует разных ферментов из-за их различной гликозидной связи на невосстанавливающем конце. [12] Было обнаружено, что бифидобактерии в кишечнике человека содержат лакто -N -биозидазу цепи I типа , способную расщеплять лакто -N -тетраозу до лактозо -N -биозы и лактозы. [11]
Лакто- N -тетраоза является неконкурентным источником пищи для B. infantis, поскольку другие кишечные бактерии не имеют необходимых белков и не способны расщеплять сахар на пригодные источники углерода для гликолиза . [11] Когда младенец потребляет грудное молоко, лакто -N -тетраоза дает преимущество в росте Bifidobacterium , поскольку они способны метаболизировать этот сахар для производства АТФ , тогда как другие кишечные бактерии не могут. [6] Этот чрезмерный рост здоровых бактерий B. infantis может дополнительно препятствовать росту других патогенных бактерий в кишечнике. [6]
Исследования показали, что только определенные виды бифидобактерий, например, в кишечнике младенца, содержат ген лакто- N -биозидазы . [11] Анализ бифидобактерий в кишечнике домашних животных не выявил никаких признаков этого фермента. [11] Штаммы B. infantis, высоко адаптированные к использованию олигосахаридов грудного молока, также предполагают селективную коэволюцию между кишечным микробиомом и младенцем. [10] [11]
Было обнаружено, что микробиом кишечника у детей , находящихся на грудном вскармливании, и у детей , находящихся на искусственном вскармливании, существенно отличается. [11] По этой причине добавление HMO в детские смеси представляет интерес.
Выделение отдельных олигосахаридов необходимо для дальнейшего изучения их биологической функции . Женское молоко недоступно в больших количествах, а его сложный состав делает разделение отдельных молекулярных компонентов сложной задачей. Синтез лакто -N -тетраозы был зарегистрирован в общем химическом синтезе , а также в рекомбинантных клетках Escherichia coli . [4] [13] Растущая доступность этого соединения является областью продолжающихся исследований для дальнейшего раскрытия физиологической и биохимической роли лакто -N -тетраозы и других олигосахаридов женского молока в организме . [8]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )