Loading...

HMO

>HMO
HMO 2017-05-15T15:59:10+00:00

.

Human Milk Oligosaccharides

NUTRICARE CO., LTD

About Human Milk Oligosaccharides

20세기 초반, 소아과 의사들은 모유에서 그때까지 알려지지 않은 sugar 복합체를 발견하였다.(현재 human milk oligosaccharides라고 불림)
모유수유를 한 아이들이 사망률이 낮다는 점이 이 물질을 발견하도록 하였다. 1900년대 초 신생아의 평균 15~20%가 태오난지 1년안에 죽었고 이중 모유수유를 하지 않은 아기들의 사망률이 훨씬 높았다.

이 이유로서 human milk oligosaccharides가 신생아의 건강과 발달에 중요한 역할을 하기 때문이라고 인지 되었으며 계속해서 과학자들은 특히 인간에 유익한 150가지 이상의 human milk oligosaccharides를 발견하게 되었고 이 sugar들의 특성을 연구하게 되었다.

최근 10년 사이에 human milk oligosaccharides 의 이점을 보여주는 다양하고 방대한 연구 결과들이 나오기 시작했으며 이 때 체내 장내 세균군에 영향을 미치는 human milk oligosaccharides의 prebiotics 특성이 제시되기 시작하였다.
게다가 이 sugar들은 박테리아성, 바이러스성 감염에 대한 위험을 줄이고 뇌 건강과 기능에 중요한 영양분이라는 생각을 하게 된다.

하지만 human milk oligosaccharides의 역할에 대한 획기적인 발견에도 불구하고, 최근까지 이들 sugar를 대량생산할 수 있는 기술이 없었는데 이 이유는 이 성분들을 식품 첨가물에 사용할 수 있을 것이라는 가능성이 없었기 때문이었다.

Natural Occurrence and Concentration

모유는 높은 함량의 복합 다당체를 함유한다는 점에서 아주 특별하다
모유에 함유된 복합 다당체의 높은 농도와 구조적인 다양성은 모유 고유의 특징이며 다른 착유동물의 유즙에서는 발견 되지 않는다.

모유에서 HMO는 젖당, 단백질 다음으로 많은 비율을 차지하고 있고 대략 적인 농도는 1리터당 10~15g정도 함유되어 있다.
우유(소)와는 달리 모유는 고농도의 탄수화물과 당류를 함유하고 상대적으로 낮은 농도의 단백질을 함유하고 있다.

150종 이상의 HMO가 모유에 있다고 밝혀졌으며 최소 trisaccharide(삼당류)부터 12개이상의 당 잔기(sugar residue) 로 구성되어 있다.
모유에 가장 함유된 다당체는 2’-Fucosyllactose로 80%정도를 차지하며 리터당 2.5g정도이다
이외에 풍부하게 함유된 HMO는 3-Fucosyllactose, Lacto-N-tetraose, Lacto-N-neo-tetraose, Lacto-fucopentaose 그리고 시알산(Sialic acid)인 3’-Sialyllactose and 6’-Sialyllactose 등이 있다.

이렇게 다양한 구조의 HMO가 체내 존재한다는 것이 체내에서 얼마나 다양한 역할을 하는 지를 시사하는 단서가 된다.
이 중 어떤 군은 체내 병원균과 결합하여 감염의 위험성을 줄이는 역할을 하며, 어떤 군은 장내 유익균의 성장을 촉진하여 장내 세균군 구성에 영향을 미치기도 한다.

Reduction of Infection Risks

다양한 연구를 모유 수유가 아이들이 전염성 질병에 걸리는 위험을 약 50%까지 감소시킨다는 것이 밝혀졌으며 추가된 연구들에서는 human milk oligosaccharides(HMO)가 이 위험을 줄이는데 큰 역할을 한다는 것이 밝혀졌다.

HMO의 단순하지만 매우 효율적인 메커니즘은 잘 알려져 있다. HMO는 병원균이 인간체내를 숙주로 인지 못하도록 막아 궁극적으로 감염을 일으키지 못하도록 한다.

병원균들은 감염을 일으키기 위해 인간 세포 표면에 있는 특별한 구조(Surface-bound sugar)에 결합해야 하는데 이 구조들은 세포와 세포 사이의 커뮤니케이션과 면역 반응, 혈액형을 구분할 수 있는 구조이므로 반드시 필요하며 대부분 다당체 구조로 되어있다.

병원균들은 이 구조를 인지해 인간이 숙주라는 것을 확인하며 여기에 결합한 후 세포 안으로 들어갈 수 있는 메커니즘을 통해 병을 일으킨다. 70% 이상의 병원균이 세포 표면의 다당체 감염 수용체(receptor) 또는 수용 매개체(co-receptor : 이것을 통해 receptor에 결합)로 인지한다.

HMO는 세포표면에 있는 다당체와 비슷한 구조를 가지고 있어 이를 구별하지 못하는 병원균들이 세포 표면에 결합하기 전에 HMO에 먼저 결합하도록 하는 ‘유인책'역할을 한다.

세포 수용체와의 결합은 대부분 irreversible(비가역 : 반응물들이 결합한 후 떨이지지 않음) 반응이기 때문에 HMO에 결합한 병원균들은 더 이상 세포에 결합할 수 없으며 HMO와 결합된 병원균들은 소화가 되지 않은 HMO와 결합된 상태로 배출된다. 이런 과정을 통해 HMO는 병원균의 감염을 감소 시킬 수 있다.

식품에 함유된 HMO는 소화가 되면서 소화기관에 고농도로 존재하며 장내로 흡수될 수 있기 때문에 혈액순환을 통해 온 몸 전체로 확산되어 나갈 수 있다.
이 의미는 HMO가 체내 어느 곳에서든 중요한 역할을 할 수 있다는 것으로 다른말로 ‘전신작용(systemic effect)’ 이라고 알려져 있다. 그리고 이를 통해 HMO가 장에서 부터 멀리 떨어진 폐, 뇌, 청각기관계까지의 전반적인 신체 영역에서 소화기관 또는 호흡기를 통해 체내로 들어온 벙원균의 감염을 어떻게 막을 수 있는 지를 설명할 수도 있다.

Nutrient for Optimal Brain Development

모유수유를 한 아기들이 높은 IQ를 가지고 있는 것에 대한 하나의 가능성 중 하나는 HMO의 존재이다.
많은 논문에서 태어난 후 한달 동안 모유수유를 한 아이들이 7~8살이 되었을 때 모유 수유를 하지 않은 아이들에 비해 높은 발달 지수와 언어 지능을 가졌다는 것을 보여준다.

Sialic acid(시알산)은 뇌안에 있는 Gangliosides(강글리오시드)의 중요한 구성성분이며 Gangliosides는 뇌발달에 중요한 역할을 하며 Neuron 표면에 자리잡고 있는 복잡한 구조를 구성하는 분자중 하나이다.

최근 연구에 따르면 이 다당체들은 뉴런 사이에서 신경 신호를 전달하여 기억을 형성하는데 중요한 역할을 한다고 알려졌으며 세포와 세포 사이의 신호를 전달하는데도 중요한 역할을 한다.

Sialic acid 역시 모유에 sialyated human milk oligosaccharides의 형태로 고농도로 함유되어 있다. 이것은 이들 sialyated sugars들이 뇌 활동과 신경 발달에 큰 역할을 한다는 것을 암시 한다.

이미 sialic acid의 섭취는 학습능력을 상당히 향상시킨다는 것이 알려져 왔다. 따라서 sialyated human milk oligosaccharides는 아아이들의 신경계 발달에 중요한 영양분이라고 추측되며 몇 몇 간행물에서도 이미 HMO가 노화에 의해 발병되는 신경 변성질환의 영향을 감소 시킨다는 것을 시사해왔다.

* Sialyated : sialic기가 결합됨

Prebiotic Effect for a Healthy Gut Flora

프로 바이오틱스는 소화 되지 않는 성분으로 선택적으로 장내 유익균의 활성과 성장을 촉진하며 장내 유익균의 향상된 활성과 성장은 건강과 웰빙에 긍적적인 영향을 미친다.

HMO의 프로바이오틱 활성은 20세기 소아과 의사들에 의해 처음 언급되었다. 그 전에도 모유수유를 한 아이들과 그렇지 않은 아이들의 장내 세균군이 다르다는 것이 알려져 왔으며 모유수유를 한 아이들의 장내 세균군의 95%는 비피더스 균으로 장내 산도에 긍정적인 영향을 미쳐 유해 박테리아의 성장을 막는다.

HMO는 프로바이오틱스 또는 비피더스균의 성장 촉진에 영향을 주며 비피더스균같은 장내 유익균은 병원균이나 인간 세포와는 달리 HMO를 성장과 활성화를 촉진시키는데 필요한 에너지 원으로 사용한다.

HMO는 유해 박테리아의 receptor(인간 세포를 인지하여 결합한 후 독성을 일으킴)와 먼저 결합하여 장 내 세포와 결합할 수 없도록 만드는 메커니즘을 통해 장내 세균군에 유익한 영향을 미친다.
따라서 HMO는 설사를 일으키는 대장균 , 캠필로 박테리아, 살모넬라 균과 같은 병원균의 성장을 저해할 수 있다.
HMO의 독특한 결합은 장내 세균군을 조절하기 위한 독특한 프로바이오틱스 역할을 하며 유익균의 활성과 성장을 촉진하는 반면 체내에서 제거되어야 하는 유해 박테리아의 성장을 저해한다.

최근 연구에 따르면 섭취된 HMO의 약 5%가 소화관 내에 있는 박테리아 대사과정에 사용된다는 것이 밝혀졌고 이는 HMO가 박테리아 활성과 성장에 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다.

위의 내용들을 통해 미생물 군집과 장내 세균군은 체내 대사과정과 건강에 상당히 중요한 역할을 하며 건강한 마이크로비옴(microbiome)은 인간 건강과 웰빙에 필수적이라는 것을 알 수 있다.

*Microbiome : 장내 미생물이라고도 부르며 인간의 몸속에서 함께 공존하고 있는 미생물의 유전정보 전체를 일컫는다.