HMO (Human milk oligosaccharide)

Human Milk Oligosaccharides (HMO) là các phân tử Oligosaccharides có mặt nhiều trong sữa mẹ. Nó là thành phần phổ biến thứ ba trong sữa mẹ, chỉ sau Lactose và chất béo. HMO không chỉ đóng vai trò là prebiotic mà còn có vai trò bảo vệ chống lại một số bệnh lý quan trọng ở trẻ sơ sinh. Ngoài ra HMO còn có thể lập trình hệ thống miễn dịch và do đó làm giảm tỷ lệ mắc các bệnh dị ứng và tự miễn dịch. Trong bài viết này, Thuốc Gia Đình xin gửi đến bạn đọc những thông tin về hoạt chất HMO

1 Human Milk Oligosaccharides (HMO) là gì?

Human Milk Oligosaccharides (HMO) là một trong 3 dưỡng chất quan trọng nhất trong sữa mẹ sau chất béo và đường lactose, HMO có hơn 100 loại khác nhau đóng vai trò là nền tảng đối với hệ tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch của trẻ. Chúng là một nhóm đường phức tạp khó tiêu hóa và có cấu trúc đa dạng về mặt sinh học.

2 Tỉ lệ Human Milk Oligosaccharides (HMO) có trong sữa mẹ

HMO là thành phần phổ biến thứ ba trong sữa mẹ, chỉ sau Lactose và chất béo. HMO có mặt trong sữa mẹ ở nồng độ khoảng  0,35 – 0,88 oz / L. 

Cho đến hiện tại có khoảng hơn 200 loại HMO khác nhau về cấu trúc được biết đến. Thành phần của HMO trong sữa mẹ là mang tính đặc trưng riêng cho từng người mẹ và thường có thay đổi trong giai đoạn cho con bú 

Sữa mẹ chứa ba loại HMO chính: trung tính, chứa N trung tính và axit. Chiếm tỉ lệ như sau:

Loại	Tỉ lệ	Ví dụ
HMO trung tính (Fucosyl hóa)	35% đến 50% Tổng HMO	2′-Fucosyllactose (2′-FL) và Lactodifucopentaose
HMO trung tính chứa N	42% đến 55% tổng HMO	Lacto-N-tetraose
Axit (sialyl hóa) HMO	12% đến 14% tổng HMO	2′-sialyllactose

2 oligosaccharide chiếm ưu thế trong sữa của tất cả các bà mẹ bao gồm:  2′-fucosyllactose (2′-FL) và Lacto-N-neotetraose (LNnT) trong đó 2′-fucosyllactose (2′-FL) có mặt trong sữa mẹ ở nồng độ khoảng 0,088 oz / L.

3 Vì sao lại nói “Sữa Mẹ Là Thức Ăn Tốt Nhất Cho Sự Phát Triển Của Trẻ”

Những tháng đầu đời là thời gian đặc biệt để trẻ phát triển và bảo vệ sức khỏe. Nuôi con bằng sữa mẹ là cách nuôi dưỡng tự nhiên và tốt nhất cho trẻ sơ sinh, có tác động tích cực đến sự phát triển và sức khỏe của trẻ. Sữa mẹ cung cấp sự cân bằng dinh dưỡng lý tưởng cho trẻ sơ sinh và chứa vô số thành phần hoạt tính sinh học như globulin miễn dịch, hormone, oligosaccharide và các chất khác.  Một thành phần quan trọng là oligosaccharides sữa mẹ (HMO), là glycans đa chức năng, hiện diện tự nhiên trong sữa mẹ.

HMO cực kỳ quan trọng đối với sự phát triển sớm và sức khỏe của trẻ sơ sinh vì chúng hoạt động như prebiotic và chất chống vi trùng trong ruột của trẻ bú mẹ. Chúng còn bảo vệ trẻ sơ sinh chống lại mầm bệnh bằng cách hoạt động như các thụ thể mồi nhử hòa tan để bám dính mầm bệnh cũng như thông qua một số tác dụng điều hòa miễn dịch.

Sữa non là thức ăn đầu tiên của mọi động vật có vú mới sinh, bao gồm cả con người. Nó là chất lỏng đặc, màu vàng do tuyến vú tiết ra. Nó bắt đầu hình thành ở tuyến vú khi mang thai. Nồng độ HMO cao nhất xảy ra trong sữa non và lên tới 20–23 g/L, sau đó giảm xuống trong sữa trưởng thành xuống còn 12–14 g/L. Sữa của bà mẹ sinh non có nồng độ HMO cao hơn sữa của bà mẹ sinh đủ tháng.

==> Xem thêm hoạt chất: Beta-Carotene: Tiền chất Vitamin A

4 Lợi ích của HMO đối với sự phát triển của trẻ

4.1 Ngăn ngừa sự bám dính của mầm bệnh

Bằng chứng cho tác dụng ngăn cản sự bám dính của mầm bệnh này đã được nghiên cứu ở cả in vitro và ex vivo. 

HMO đóng vai trò là chất tương tự phối tử hòa tan và ngăn chặn sự bám dính của mầm bệnh. Nhiều loại virus hoặc vi khuẩn phải bám vào bề mặt tế bào biểu mô để sinh sôi nảy nở và gây bệnh. Thông thường, sự gắn kết đầu tiên là với đường biểu mô trên bề mặt tế bào (glycan), còn được gọi là glycocalyx. HMO giống với một số cấu trúc glycan và đóng vai trò là thụ thể thu hút hòa tan, sau đó ngăn chặn mầm bệnh liên kết với các tế bào biểu mô. Các mầm bệnh không liên kết không thể bám vào bề mặt tế bào và được đào thải ra ngoài mà không gây bệnh.

4.2 Tác dụng của HMO đối với thành phần hệ vi sinh vật

Sự phát triển của hệ vi sinh đường ruột của trẻ sơ sinh là một quá trình tuần tự. Sự bắt đầu của quá trình này được coi là sự sống của bào thai và kết thúc vào khoảng 3 tuổi. Lúc này, Đường tiêu hóa bị vi khuẩn xâm chiếm, chủ yếu thuộc họ Enterobacteriacae, đặc biệt là từ các nhóm Escherischa coli , Klebsiella , Enterobacter, Bacteroides và Clostridia . Ở trẻ bú sữa mẹ, vi khuẩn bifidobacteria chiếm ưu thế. Có ít vi khuẩn thuộc chi Clostridium và Enterococcus hơn , trong khi ít nhất là Klebsiella và Enterobacter. Ở những trẻ được nuôi bằng sữa ngoài, hệ vi sinh vật giống với đường tiêu hóa của người lớn và do đó thành phần của nó phức tạp hơn so với những trẻ được bú sữa mẹ.

Ở ruột già, Oligosacarit được lên men bởi vi khuẩn bifidobacteria. Sản phẩm chính của quá trình lên men này là axit axetic, làm giảm độ pH trong ruột. Nó có tác dụng kìm khuẩn, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh. Ngoài axit axetic, các sản phẩm lên men còn có axit butyric và axit propionic. Chúng cũng có chức năng quan trọng, Axit butyric là nguồn năng lượng quan trọng cho tế bào ruột kết. HMO có thể gián tiếp làm tăng sản xuất axit béo chuỗi ngắn (SCFA), và những mức độ tăng cao này được trung gian bởi các loài bifidobacteria. 

SCFA là nguồn năng lượng quan trọng cho tế bào ruột và là phân tử quan trọng để duy trì sức khỏe đường ruột. Ở người trưởng thành, hầu hết SCFA được tế bào ruột kết hấp thụ hoặc sử dụng nhanh chóng làm nguồn năng lượng. Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy SCFA có tác dụng toàn thân rộng hơn vì chúng hoạt động như các phân tử tín hiệu và tham gia vào việc điều hòa biểu hiện gen. Người ta tin rằng SCFA có liên quan đến việc ức chế sự thèm ăn bằng cách kích hoạt các thụ thể axit béo tự do trong ruột và tăng cường lưu thông hormone gây chán ăn trong ruột. SCFA cũng đã được chứng minh là đóng một vai trò quan trọng trong việc kích hoạt và biệt hóa tế bào miễn dịch và có liên quan đến các bệnh viêm và dị ứng

4.3 Hoạt động kháng virut 

HMO có tiềm năng cao trong việc bảo vệ chống lại một số mầm bệnh vi-rút. HMO thúc đẩy sự trưởng thành của hệ thống miễn dịch và tạo ra phản ứng cytokine Th1/Th2 cân bằng hơn. Chúng có thể kích thích phản ứng miễn dịch và sự trưởng thành của các tế bào biểu mô để bảo vệ vật chủ chống lại sự nhiễm virus. 

Một hoạt tính chống virus khác của HMO dựa trên thực tế là cấu trúc của sinh vật giống với cấu trúc của nhiều loại carbohydrate trên bề mặt tế bào. Do đó, HMO bắt được những loại virus không bám vào tế bào. Cơ chế này dựa trên sự tương đồng về cấu trúc của HMO với chuỗi đường glycoconjugate có trên bề mặt tế bào biểu mô. HMO bắt chước glycans bề mặt của tế bào biểu mô. 

4.3.1 Đối với Norovirus

Norovirus được công nhận là một trong những nguyên nhân quan trọng nhất gây nhiễm trùng không rõ nguyên nhân, đặc biệt là ở người lớn. Người suy nhược và người già có thể bị nhiễm các loại virus này, dẫn đến tử vong trực tiếp do mất nước.

Người ta đã chứng minh rằng việc bổ sung HMO vào thực phẩm có thể giúp chống lại norovirus. HMO hoạt động bằng cách ngăn chặn sự liên kết của nó với bề mặt biểu mô. HMO bắt chước cấu trúc của O-glycan loại chất nhầy hoạt động trong máu. Chúng là nguồn cạnh tranh tiềm năng lý tưởng cho các thụ thể glycan của virus.

4.3.2 Đối với Rotavirus

Rotavirus thuộc họ Reoviridae và chứa chuỗi RNA kép, được bao bọc trong một lớp vỏ 20 lớp, không có vỏ bọc. Trong số bảy nhóm rotavirus chính (A đến G), bệnh ở người chủ yếu do rotavirus nhóm A gây ra, và ít gặp hơn do nhóm B và C.

Nhiễm Rotavirus là nguyên nhân chính gây viêm dạ dày ruột và tiêu chảy ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ và chiếm 5% tổng số ca tử vong ở trẻ dưới 5 tuổi. Trẻ sơ sinh bú sữa mẹ có tỷ lệ mắc bệnh viêm dạ dày ruột cấp tính do rotavirus thấp hơn so với trẻ bú sữa công thức 

4.3.3 Virus đường hô hấp

Virus cúm thuộc họ Orthomyxoviridae. Loại A, B và C được phân biệt trong số đó. Trong số tất cả các đại diện của nó, chỉ có virus loại A có khả năng lây nhiễm trên nhiều vật chủ: cả động vật và con người. 

Khi có mặt, HMO sẽ tác động lên vùng thanh quản. Người ta đã công nhận rằng nó có thể làm giảm sự bám dính của mầm bệnh ở lối vào tế bào biểu mô của niêm mạc đường hô hấp

2′FL đã được chứng minh là làm giảm tải lượng virus RSV, trong khi LNnT và 6′SL làm giảm tải lượng virus cúm. Người ta đã kết luận rằng HMO bằng hoặc thấp hơn mức có trong sữa mẹ làm tăng khả năng miễn dịch bẩm sinh đối với các virus đường hô hấp trong ống nghiệm và có thể ảnh hưởng đến khả năng miễn dịch bẩm sinh. Nhờ ngăn chặn quá trình ngưng kết hồng cầu của vi rút cúm, các phần đính kèm 3′SL và 6′SL cố định sẽ ngăn chặn sự lây nhiễm của vi rút cúm

4.3.4 Đối với Virus gây suy giảm miễn dịch ở người

HIV là một loại virus RNA thuộc chi Lentivirus thuộc họ Retroviridae. Bất kỳ nhiễm HIV nào cũng dẫn đến hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS). 

Vật liệu lây nhiễm là máu, tinh dịch, tiền xuất tinh, dịch tiết âm đạo, dịch tiết trực tràng, sữa và các mô không cố định. Virus HIV-1 có thể lây truyền từ mẹ sang con trong thời gian cho con bú. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 10–15% trẻ sơ sinh bị bệnh do mẹ nhiễm HIV do bú mẹ hoàn toàn. Virus HIV liên kết với phân tử bám dính tế bào đặc hiệu tế bào đuôi gai (DC-SIGN) trên tế bào đuôi gai của con người để mang virus qua hàng rào niêm mạc. Cơ chế hoạt động có khả năng xảy ra nhất của HMO trong việc làm gián đoạn quá trình lây nhiễm HIV là HMO can thiệp vào sự gắn kết của HIV với DC-SIGN. DC-SIGN cũng có ái lực mạnh với kháng nguyên nhóm máu Lewis, kháng nguyên này tạo thành một phần của HMO trong sữa của một số phụ nữ 

4.4 HMO có vai trò quan trọng trong phát triển hệ thống miễn dịch

Hệ thống miễn dịch của trẻ sơ sinh khác với hệ thống miễn dịch của người lớn vì nó chưa có chức năng và có thành phần định lượng và chất lượng khác nhau. Sự khác biệt rất quan trọng đối với trẻ sơ sinh dưới 1 tháng tuổi vì việc nuôi con bằng sữa mẹ làm giảm tỷ lệ mắc bệnh và làm giảm bớt diễn biến của các bệnh truyền nhiễm ảnh hưởng đến sự sống còn của trẻ sơ sinh. Nuôi con bằng sữa mẹ trong sáu tháng đầu đời của trẻ sơ sinh đã được chứng minh là có ảnh hưởng đến sự trưởng thành của hệ thống miễn dịch. Có bằng chứng cho thấy nuôi con bằng sữa mẹ hoàn toàn làm giảm tỷ lệ mắc nhiều bệnh như hen suyễn, dị ứng, bệnh viêm ruột, tiểu đường tuýp 1, bệnh Celiac và bệnh bạch cầu.

Tác dụng của HMO từ sữa non lên tế bào niêm mạc ruột của thai nhi đã được nghiên cứu. HMO là thành phần rất quan trọng của sữa mẹ vì chúng có thể ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch của trẻ thông qua nhiều cơ chế khác nhau. Thành phần của hệ vi sinh vật ở trẻ sơ sinh và phản ứng của tế bào biểu mô qua trung gian HMO có thể ảnh hưởng gián tiếp đến hệ thống miễn dịch của trẻ sơ sinh.

4.5 HMO giúp ngăn ngừa bệnh viêm ruột hoại tử (NEC) ở trẻ

Viêm ruột hoại tử (NEC) dẫn đến sự phá hủy nghiêm trọng và thường gây tử vong cho ruột của trẻ sơ sinh. Nó ảnh hưởng đến 5–10% trẻ sinh non có cân nặng khi sinh thấp (dưới 1500 g). Hơn 25% trẻ sơ sinh mắc NEC tử vong. Trẻ sơ sinh sống sót thường bị biến chứng thần kinh lâu dài. Trẻ sơ sinh bú sữa mẹ có nguy cơ mắc NEC thấp hơn từ 6 đến 10 lần so với trẻ bú sữa công thức

Mặc dù sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh đã được cải thiện trong 10–15 năm qua, sự khác biệt về nguy cơ NEC giữa trẻ bú sữa công thức và trẻ bú mẹ vẫn không thay đổi. Người ta đã kết luận rằng HMO góp phần vào tác dụng bảo vệ của sữa mẹ chống lại NEC. Các nghiên cứu được thực hiện trên mô hình chuột đã chỉ ra rằng HMO có tác dụng bảo vệ chống lại NEC.

4.6 HMO giúp phát triển các vi khuẩn có lợi ở ruột

HMO đem lại nhiều lợi ích miễn dịch hơn Prebiotic đơn thuần. Việc có mặt của HMO không chỉ đơn thuần là các prebiotic (chất xơ GOS và FOS) mà còn giúp nuôi dưỡng, cung cấp nguồn dưỡng chất, thúc đẩy sự phát triển của lợi khuẩn trong đường ruột. Sự có mặt của các lợi khuẩn trong đường ruột giúp hệ tiêu hoá của bé ngày càng khoẻ mạnh, tăng cường hệ miễn dịch, hạn chế các vấn đề về tiêu hoá, ít ốm vặt hơn và hấp thụ dưỡng chất tốt.

==> Xem thêm hoạt chất: Azacitidine: Điều trị ung thư tủy xương và rối loạn máu

5 Ứng dụng trong sữa công thức và các sản phẩm khác

Những khám phá về tiềm năng và lợi ích của HMO đã thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học cũng như các nhà sản xuất trong ngành dinh dưỡng trên thế giới.

Trước đây, HMO không có trong sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh và vì vậy trẻ sơ sinh dùng những loại sữa công thức này không nhận được những lợi ích về sức khỏe khi tiêu thụ HMO.

Điểm sáng cho nghiên cứu bổ sung HMO vào sữa công thức là đề tài của tiến sĩ Rachael Buck – nhà khoa học trong lĩnh vực sức khỏe miễn dịch, hiện đang dẫn đầu chương trình nghiên cứu tiên phong về Oligosaccharide trong sữa mẹ (HMO). Theo chia sẻ của bà Rachael Buck, trước đây HMO hầu như không có hoặc có với nồng độ rất thấp trong sữa công thức dành cho trẻ sơ sinh và vì vậy trẻ sơ sinh dùng những loại sữa công thức này không nhận được những lợi ích về sức khỏe khi tiêu thụ HMO.

Vì vậy, bà đã nghiên cứu với mục đích nhằm phát triển sữa công thức cho trẻ sơ sinh càng gần giống với sữa mẹ càng tốt.

Trong số hơn 100 loại HMO có trong sữa mẹ thì 2’-fucosyllactose (2’-FL) HMO là loại HMO phổ biến nhất. Các nghiên cứu chuyên sâu về 2’-FL HMO cho thấy loại HMO này có thể mang lại nhiều lợi ích về miễn dịch cho trẻ. 

Đặc biệt nhất phải kể đến đó là nhãn hàng Abbott – tập đoàn hàng đầu về chăm sóc sức khỏe toàn cầu đã thành công việc bổ sung dưỡng chất HMO vào dòng sữa công thức tiên tiến nhất hiện nay. 

Dòng sữa Similac của Abbott là sữa công thức đầu tiên có bổ sung 2’-FL HMO, đánh dấu một bước đột phá khi đưa sữa công thức tiến gần hơn đến tiêu chuẩn vàng của sữa mẹ. Đây được xem là một trong những thành quả nghiên cứu  hàng đầu của lĩnh vực dinh dưỡng trẻ em  trong hàng  thập kỷ vừa qua. Đồng thời trong các nghiên cứu lâm sàng được công bố trên Tạp chí Dinh dưỡng (Journal of Nutrition) đã chỉ ra những trẻ sử dụng Similac có bổ sung 2’-FL HMO có lượng prebiotic trong máu và nước tiểu tương tự như trẻ bú mẹ cùng tỷ lệ tăng trưởng như trẻ bú mẹ.

Nhờ sáng kiến tiêu biểu này, Abbott đã được trao Giải thưởng Chicago Innovation Awards vào năm 2017 với vai trò là công ty đầu tiên trên thế giới đem được dưỡng chất nuôi dưỡng hệ miễn dịch (2’-FL HMO) vào trong sữa công thức.

Cho đến hiện tại, Ngoài các dòng sữa Similac thì trên thị trường đã có rất nhiều dòng sữa của nhiều nhãn hàng nổi tiếng đã bắt đầu bổ sung 2’-FL HMO, HMO vào Sữa công thức nhằm đảm bảo rằng tất cả trẻ nhỏ có được nguồn dinh dưỡng cần thiết để phát triển khỏe mạnh như:  Friso Gold Pro đến từ tập đoàn FrieslandCampina Hà Lan, Sữa NAN Optipro là sản phẩm đến từ thương hiệu sữa cao cấp Nestle Thụy Sĩ, Sữa dê Higoat Gold,…

Bên cạnh việc bổ sung vào các sản phẩm sữa công thức, 2’-FL HMO còn được thêm vào các sản phẩm chăm sóc sức khỏe, thực phẩm bảo vệ sức khỏe với những hàm lượng tương đối nhỏ có vai trò trong việc giúp bé cải thiện tiêu hóa và ngủ ngoan, giúp nuôi dưỡng các lợi khuẩn trong đường ruột của bé, tăng cường sức đề kháng ví dụ: sản phẩm SOKI TIUM BABY, SOKI NOVO, SOKI DELI,…

6 Tài liệu tham khảo

• Tác giả Michał Wiciński,Ewelina Sawicka, Jakub Gębalski, Karol Kubiak và Bartosz Malinowski (đăng ngày 20 tháng 1 năm 2020). Human Milk Oligosaccharides: Health Benefits, Potential Applications in Infant Formulas, and Pharmacology, Pubmed. Truy cập ngày 13 tháng 09 năm 2023.
• Tác Birgitte Zeuner, David Teze, Jan Muschiol,  Anne S. Meyer (đăng ngày 28 tháng 03 năm 2019). Synthesis of Human Milk Oligosaccharides: Protein Engineering Strategies for Improved Enzymatic Transglycosylation, Pubmed. Truy cập ngày 13 tháng 09 năm 2023.