Utilizarea acidului sialic avansează în nutriția academică din Oxford

Dezvăluiri ale autorului: N. Sprenger și P.I. Duncan sunt angajați ai Nestec S.A.

Norbert Sprenger, Peter I. Duncan, Utilizarea acidului sialic, Progrese în nutriție, Volumul 3, Ediția 3, mai 2012, Pagini 392S - 397S, https://doi.org/10.3945/an.111.001479

ABSTRACT

Dezvoltarea postnatală timpurie întâlnește laptele ca o variabilă de mediu cheie și totuși singura sursă de nutrienți. Un constituent conservator evolutiv al laptelui este acidul sialic, care este în general afișat pe glicoconjugați și glicani liberi. În timpul dezvoltării postnatale timpurii, sa propus ca necesarul ridicat de acid sialic să nu fie satisfăcut de capacitatea sintetică de acid sialic endogen. Prin urmare, acidul sialic din lapte a fost propus să servească drept nutrient condiționat pentru nou-născut. La vârstnici, la celălalt capăt al ontogeniei, se observă scăderea sialilării în creier, salivă și sistemul imunitar. Analog situației neonatale, capacitatea sintetică endogenă poate fi incapabilă să țină pasul cu nevoia din această grupă de vârstă. Datele discutate aici propun un rol alimentar funcțional al acidului sialic ca element de bază pentru sialilare și nu numai.

Introducere

Dezvoltarea mamiferelor postnatale este deosebită prin faptul că mamele oferă copiilor lor singura sursă de nutrienți și o parte importantă a stimulilor lor de mediu sub formă de lapte. În general, laptele este unul dintre cele mai complexe fluide biologice care furnizează substanțe nutritive, compuși de protecție și factori de creștere și dezvoltare (1, 2). În funcție de specie, durata lactației și cantitatea de lapte și constituenții săi variază. De asemenea, printre diferitele specii de mamifere, unii constituenți sunt mai mult conservați (3-6). Pentru componentele conservate, acest lucru sugerează că există roluri universale în dezvoltarea nou-născutului, în ciuda istoricelor de viață variate și a diversității largi a habitatelor pe care le ocupă mamiferele. Faptul că există diferențe în compoziția laptelui sugerează, de asemenea, că fiecare mamifer și-a adaptat compoziția laptelui pentru a face față nevoilor specifice nou-născuților lor.

Pe baza comparațiilor anatomice și metabolice ale ouălor primitive și ale mamiferelor mai moderne, au fost prezentate mai multe teorii cu privire la originea glandelor mamare și secrețiile acestora. O astfel de teorie este că furnizarea de factori de protecție înnăscută se afla la baza lactației și că furnizarea de nutrienți a fost secundară (4, 7).

Rolul și potențialul acidului sialic din lapte în alimentația umană și mai ales ca hrană pentru creier au fost revizuite recent (12, 13). Aici, discutăm despre acidul sialic ca gliconutrienți pentru nou-născuți și vârstnici, cu accent pe posibilele destine metabolice.

Starea actuală a cunoașterii

Ce este acidul sialic și de ce controlul asupra nivelurilor de acid sialic este central

Înțelegerea noastră despre mecanismele și reglarea absorbției dietice a acidului sialic (Neu5Ac și Neu5Gc) este destul de limitată. Cu toate acestea, studii recente in vitro arată că Neu5Ac poate depăși absorbția Neu5Gc, sugerând că se utilizează aceeași cale prin pinocitoză și transportatorul lizozomal de acid sialic SLC17A5 (22). Implicațiile acestei observații pentru absorbția și utilizarea Neu5Ac și Neu5Gc din surse dietetice cu predominanță a uneia sau altei forme de acid sialic merită investigații suplimentare.

Pe celulele de mamifere, acizii sialici sunt afișați terminal fie ca o singură porțiune de acid sialic, fie ca lanțuri de acid polisialic pe glicanii glicoproteinelor și glicolipidelor legate de N și O. Similar altor glicani, adăugarea și îndepărtarea acizilor sialici sunt un mijloc de a modula stabilitatea structurală, recunoașterea celulelor și procesele de comunicare (23-25). Aceasta implică faptul că reglarea sialilării și disponibilitatea acidului sialic sunt de o importanță capitală.

Un alt grup de mutații legate de controlul nivelurilor de acid sialic afectează transportorul de acid sialic SLC17A5 (sialin) și duce la boala de stocare a acidului sialic. Acumularea rezultată de acid sialic în lizozomi afectează negativ dezvoltarea și funcția sistemului nervos. SLC17A5 nu doar transportă acidul sialic, ci și glutamatul și aspartatul în vezicule sinaptice. Prin urmare, unele dintre simptomele acestei boli ar putea fi cauzate de deficiențe ale aminoacizilor pentru neurotransmisie (33). La fel, mutațiile genei neuraminidazei NEU1 duc la sialidoză caracterizată prin acumularea de glicani sialilați în țesuturi și numeroase probleme de dezvoltare (34).

Împreună, controlul asupra nivelurilor și distribuției acidului sialic este crucial. În comparație cu oamenii, șoarecii par a fi mai afectați de sinteza de acid sialic endogen scăzută sau insuficientă.

Laptele ca model al naturii pentru furnizarea de gliconutrienți, cum ar fi acidul sialic

Când laptele este sursa exclusivă de substanțe nutritive, acidul sialic alimentar și calea de recuperare a acidului sialic (de exemplu, reciclarea biochimică a acidului sialic în biomolecule complexe) sunt utilizate de preferință față de acidul sialic nou sintetizat endogen? Cu alte cuvinte, există momente de cerere metabolică ridicată de acid sialic cu capacitate sintetică endogenă insuficientă?

Laptele uman este o sursă destul de bogată de acid sialic, variind de la 0,51,5 g/L în colostru la 1 g/L în laptele de tranziție și 0,3 g/L în laptele matur la 3 luni postpartum (35). În general, formulele pentru sugari conțin mult mai puțin acid sialic decât laptele matern uman, iar raportul dintre Neu5Ac și Neu5Gc în formulă poate varia în funcție de laptele animal utilizat. Formulele derivate din lapte de vacă furnizează în general> 95% din acid sialic ca Neu5Ac, în timp ce formulele derivate din lapte de capră ar putea oferi Neu5Gc relativ mult mai mare (17). Interesant este faptul că majoritatea acidului sialic din laptele uman este legat de oligozaharide și această fracție este mult mai mică în formulele pentru sugari pe bază de lapte de vacă. Cu toate acestea, nivelul acidului sialic legat de proteine în laptele uman la aproximativ 3 luni postpartum este similar cu nivelul acidului sialic legat de proteine în formula pentru sugari predominant din zer (35, 36)

Această serie de observații a determinat propunerea conform căreia acidul sialic din lapte servește drept gliconutrient la nou-născut prin calea de recuperare, ducând astfel la creșterea nivelului de acid sialic în țesuturi și saliva sugarilor alăptați (37-39). Dacă creșterea nivelurilor de salivă și acid sialic al creierului este derivată din acidul sialic alimentar în sine și dacă la om aceasta influențează sănătatea, fiziologia și funcția sistemului nervos rămâne de demonstrat.

Modele animale pentru studierea utilizării acidului sialic din lapte

Șobolanii și șoarecii sunt folosiți pe scară largă ca modele de cercetare și acest lucru este valabil mai ales pentru studiul acidului sialic din lapte. Laptele lor conține 3′- și 6′-sialyllactoses (Neu5Ac-α2,3-lactoză și Neu5Ac-α2,6-lactoză) ca singurele oligozaharide din lapte, care sunt prezente în cantități destul de mari (∼1-6 g/100 g materie uscată din lapte). În prezent, nu s-a raportat Neu5Gc în oligozaharidele din laptele de șobolan și șoarece (10, 40). Mai mult de 80% din acidul sialic total al laptelui este prezentat de fapt sub formă de sialilactoză (40, 41). Atât în laptele de șoarece, cât și în cel de șobolan, 3'-sialilactoza este cea mai mare 5-7 d postpartum și scade după aceea. La șobolani, 6'-sialilactoză crește în paralel cu 3'-sialilactoză, dar numai la aproximativ 10% din nivelurile de 3'-sialilactoză și rămâne constantă după aceea (40). În contrast ușor, în laptele timpuriu al șoarecelui, nivelurile de 6'-sialilactoză sunt aproximativ jumătate din cele ale 3'-sialilactozei și rămân constante pe toată durata alăptării (10).