¿Cuáles son los beneficios de los galacoligosacáridos?

Galacto-oligosacáridos(GOS) are a functional oligosaccharide cona relative sweetness de30% a40% desucrose. They are present entrace amounts enAnimal animalmilk, but enhigher amounts enhumanbreast milk, yare not digested pordigestive enzymes enelhumanbody. GOS can be synthesized desdelactose as a raw material. Catalyzed porβ-galactosidase, hydrolysesytrans-galactosylatieloccur, through a mechanism deretention, a covalent bond is formed entreelgalactose group ythe enzyme elthe galactose group dethe lactose molecule, ythen the galactose group is transferred aa nucleophilic acceptor, mostly enthe form dea β(1-4) bond [a few enthe form dea β(1-6) bond)] ylinked to 1 to 7 galactose molecules, thus forming a mixed impurity oligosaccharide composed deGlucosa en glucosa (glucosa glucosa en glucosaylactose. GOS Derivado del derivadofrom lactose is considered safe yis allowed to be added to foods1!

 Los GOS, a diferencia de los oligosacáridos no funcionales, pertenecen a la categoría de factores funcionales de los prebióticos. Tiene excelentes propiedades fisicoquímicas y funciones fisiológicas únicas, y se utiliza actualmente en alimentos de fórmula de nutrición infantil, productos lácteos, pasteles, galletas, bebidas, dulces y otros alimentos [2,3].

Este artículo detalla el papel de los GOS en el mantenimiento del equilibrio microbiintestinal, la resistencia a las infecciones virintestinales, la participación en la regulación del sistema inmune, la inhibide la producción de células tum, la mejora de la absorción de minerales en el cuerpo humano, y la mejora de la enfermedad Cardiovascular cardiovasculary otros mecanismos fisiológicos. Proporciona apoyo teórico para el desarrollo futuro deGOS enfunctional foods yits applicatielenthe field deSalud saludcare.

1 garantizar la salud intestinal

1.1 mantener el equilibrio microbiintestinal

El GOS es un prebiótico. Recientemente, los expertos han llegado a una nueva comprensión de los prebióticos: un sustrque es utilizado selectivamente por microorganismos huéspedes benéficos y tiene un efecto beneficioso sobre la salud14]. La fermentación prebiótica Intestinal implica un mecanismo simbiótico en el que los productos de fermentación de una o más bacterias proporcionan un sustrpara otros microorganismos. Este complejo comportamiento cooperativo de los microorganismos intestinales está estrechamente relacionado cella salud5 En el intestino de un adulto sano (tomando el intestino grueso como ejemplo), hay una microflora de aproximadamente 10⁷ a 10¹ CFU/mL, incluyendo los géneros Bacteroides, Clostridium, Bifidobacterium, y Bacillus. Un desequilibrio en la flora Intestinal intestinalsupondrá una amenaza para la salud humana [6]. Por ejemplo, un crecimiento excesivo de microorganismos intestinales, especialmente aquellos en el Firmicutes phylum, tales como Proteobacteria, Bacteroides, y Actinobacteria, es un factor de riesgo importante para la osteoporosis [7]. La participación de probióticos reducirá efectivamente este riesgo, y el GOS ralentizará efectivamente la osteoporosis [8].

La ingesta de prebióticos como GOS puede promover selectivamente la proliferación de bacterias beneficiosas en el intestino, inhibila proliferación de bacterias patógenas, y mantener el equilibrio de la flora intestinal. La proliferación de bacterias beneficipromovidas por una serie de prebióticos como GOS induce la expresión del operón LacS lac, que codifica una proteína de transporte y una hidrolasa de lac. Mientras que proporciona una fuente de carbono para el crecimiento de probióticos, GOS se puede convertir en ácidos grasos de cadena corta (ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, etc.), ácido lác, ácido succínico y gases (dióxido de carbono, metano, hidrógeno, etc.) durante el proceso de regulación de la flora intestinal. También se puede formar una pequeña cantidad de formi, acetato, pentanoato, meti2-butirato e isovalerato. Entre estos ácidos grasos de cadena corta, los que juegan un papel importante en los mecanismos fisiológicos como la regulación inmune, el metabolismo de las grasas y la absorción de minerales incluyen formi, acetato, pentanoato, meti2-butanoato e isovalerato [10].

Los GOS pueden promover eficazmente el crecimiento de bifidobacterias y lactobacilli []. Las bifidobacterias y los lactobacilos son probióticos en el intestino. Las bacterias patógenas como Salmonella y Shigella se unen a la superficie de la mucosa intestinal, destruyen la mucosa intestinal e invael intestino para multiplicarse. Los probióticos pueden unirse firmemente a las células epiteliales de la mucosa intestinal a través de fosfolípidos y formar una barrera protectora de biofilm en la superficie de la mucosa intestinal, que puede prevenir eficazmente la invasión, colonización y reproducción de bacterias dañinas en el intestino [3.41.

Los GOS pueden resistir los efectos del ácido gástrico, las sales biliares y las enzimas digestivas, eliminar la interferencia con el sistema digestivo, entrar selectivamente en el intestino grueso, y ser utilizado por bifidobacterias y otras bacterias intestinales benefici, mientras que apenas es utilizado por las bacterias dañinas. Se considera que son "oligosacárino digeribles" [12]. Los probióticos pueden descomponer GOS en sustancias como ácido lác, ácido acético y antibióticos. Al mismo tiempo, la beta-galactosidasa que producen puede degradar los polisacáridos complejos de las células epiteliales de la mucosa intestinal, reducir el pH en los intestinos e inhibir el crecimiento de bacterias dañinas. Cuando los probióticos intestinales proliferan utilizando GOS, pueden producir polisacáridos extracelulares, que se adhia a bacterias dañinas y juntos protegen la salud intestinal [13]. Hong et al. [14 encontraron que en comparación con el grupo al que se le administró una dosis única de Bifidobacterium, el grupo al que se le administró una dieta con GOS de alta pureza al 1% (en masa) fue capaz de producir más Bifidobacterium en el intestino.

Los GOS también pueden inhibir el crecimiento de microorganismos relativamente dañinos. Los niños con autismo son más propensos a tener un desequilibrio en la flora intestinal, con niveles más altos de Clostridium y niveles más bajos de bifidobacterias, que los niños no autistas [15]. Los experimentos han confirmado que los GOS pueden aumentar la proliferación de bifidobacterias y lactobacilos, inhibila proliferación de microorganismos como Clostridium, Bacteroides y Veillonella, y cambiar la producción de ácidos grasos de cadena corta.

1.2 protección contra la infección por enterovirus

Rotavirus is the maencause desevere dehydrating diarrhea enchildren under the age de5 worldwide [16]. GOS can effectively protect contrarotavirus infection yalleviate diarrhea symptoms [17]. Researchers fed newborn ratoneswith a rotavirus infection modelofermented milk supplemented with a short-chaengalacto-oligosaccharide/long-chain fructo-oligosaccharide (scGOS/lcFOS 9:1) structure similar to human milk oligosaccharides. Follow-up studies found that the virus-infected mice had reduced diarrhea symptoms, ythat fermented milk supplemented with this prebióticomixture could effectively bind the virus and reduce its binding clefts [18].

2 participar en la regulación del sistema inmune

Los GOS se pueden convertir en ácidos grasos de cadena corta en el intestino, que promueven el crecimiento de probióticos y juegan un papel importante en el mecanismo de regulación inmune. Los GOS y los probióticos juntos reducen la permede la pared intestinal, previenen eficazmente la migración de patógenos del intestino al tejido adiposo mesentérico y la sangre, reducen la inflamación sist, y regulan la respuesta inmune del huésped. Un desequilibrio en la flora intestinal afectará seriamente la función de la barrera intestinal y el equilibrio del sistema inmune [19]. La vía de señalización NF- − B (factor nuclear Kappa B) se considera un centro importante de la respuesta inmune.

Los ácidos grasos de cadena corta pueden entrar en las células para regular la homeostasis inmune e inhibila producción de factores pro-inflamatorios como la proteína C reactiva de alta sensibilidad, el factor de necrosis tumoral a (TNF-a), el interferón y (IFN-y), la interleucina (IL), etc., mediante la regulación de la vía de señalización NF-KB. Entre ellos, el ácido butírico puede inhibir la expresión de la quimioquina MCP-1 e inhibir el antígeno asociado con la función inmune de los linfocitos. Los ácidos grasos de cadena corta juegan un papel importante en el mantenimiento de la barrera intestinal. La mucina es un factor clave para mantener la función de barrera del epitelio intestinal. Los ácidos grasos de cadena corta (especialmente el ácido butírico) pueden regular el promotor de MUC2 para promover la síntesis de MUC2 [15.6]. La proteína quinasa activada por monofosfato de adenosina (AMPK) está estrechamente relacionada con la función de la barrera intestinal [5.6.10]. Algunas bacterias intestinales pueden promover la producción de IL-1, IL-6, IL-12, etc., e inducir la secreción de IgA [14,5]. Los GOS, los ácidos grasos de cadena corta y el microbioma intestinal trabajan juntos para regular el cuerpo#39;srespuesta inmune.

Perdijk et al. l − 0] confirmaron en experimentos que el GOS regula la función de barrera de las células epiteliales. Wang et al. 12 encontraron que los GOS pueden producir más ácidos grasos de cadena corta en lechones y regular la homeostasis inmune mediante la regulación de la expresión génica de factores pro-inflamatorios (IL-8 e IL-10) y proteínas de barrera (ZO-1 y ocludin Claudin-1) mediante la regulación de las vías de señalización NF-KB y AMPK. El GOS puede promover la regulación de la respuesta inmune asociada con el alivio de los síntomas de diarrea.

Se encontró que 14 días después de la infección por rotavirus, el grupo de ratones GOS presentó aumento de los niveles de IgA intestinal y IgM anti-rotavirus significativamente mayor [18]. Los investigadores alimentaron una mezcla prebióde 2'- focusilactose (2'-FL) y scGOS/lcFOS a ratones en diferentes etapas de sus vidas, y cuando eran adultos, fueron vacunados con una vacuna trivalente contra la gripe. Los resultados mostraron que una dieta prebiótica puede regular el equilibrio de la flora intestinal y promover una respuesta de anticuerpos específicos ala vacuna [22]. 14 días después del nacimiento, el grupo alimentario oligosacárido prebiótico /Bifidobacterium tuvo 29% más células T reguladoras (Tregs) en los ganglios linfáticos colónicos, aumentó 29% en el contenido de células T reguladoras (Tregs) en las células de los ganglios linfáticos del El colonen el grupo oligosacárido prebiótico /Bifidobacterium en comparación con el grupo Bifidobacterium. Estudios han demostrado que el GOS puede promover la inmunidad intestinal.

3 suprimir la producción de células tumorales

El GOS, como prebiótico, puede inducir la proliferación de bacterias beneficicomo Bifidobacterium y Lactobacillus. Sus metaboli, los ácidos grasos de cadena corta, desempeñan una función en los mecanismos inmunitarios contra el cáncer, como el metabolismo, la epigenética, las vías de señalización y la expresión génica en las células epiteliales del colon [24,25], como se muestra en la figura 1. Los ácidos grasos de cadena corta actúan como ligandos para los receptores acopla proteínas g (GPRs). Los tres principales receptores que se unen a los ácidos grasos de cadena corta, GPRs: GPR41, GPR43, y GPR109A, se asocian con el microbio intestinal mecanismo contra el cáncer [26]. La activación de GPRs inhiel el mecanismo de la formación de células tumorales y tiene propiedades epigenéticas e inmunológicas que pueden apuntar eficazmente al cáncer colorrectal [27]. La activación de GPR43 en las células T reguladoras estimulpor ácidos grasos de cadena corta inhila la respuesta inflamatoria en la etapa pre-cancerosa. La supresión de GPR109A disminuye la IL-18 y la IL-10 y regula la IL-6 y la IL-17. Mientras tanto, el ácido butírico eleva el nivel de expresión de GPR109A e inhilas células tumorales del colon [26].

Los ácidos grasos de cadena corta pueden inhibir el cáncer mediante otros mecanismos, como afectar la regulación de las histonas y la señalización celular. La mayoría de estas regulaciones dependen de la regulación genética. Por ejemplo, el ácido butírico puede aumentar la expresión de p57 en las células de cáncer de colon, induciendo así la apoptosis e inhibide la proliferación. El ácido butírico regula la expresión de p57 mediante la inhibición de la histona deacetil(HDAC), que aumenta la transcrip57 ARNm, y mediante la regulación negativa de los niveles de miR-92a, que inhila la degradación del ARNm p57 [28].

Al mismo tiempo, los ácidos grasos de cadena corta pueden desregular la expresión de MUC4, que está relacionada con la proliferación y el metabolismo de las células tumorales, y actuar sobre la tirosina cinasa (tirosina cinasa del bazo, Syk), inhibiendo así la supervivencia de las células tumorales [29]. El papel de los probióticos intestinales asociados con el cáncer de colon, como Bifidobacterium y Lactobacillus, se debe en parte a cambios en los ácidos grasos de cadena corta producidos por el metabolismo bacteri, 301 y en parte debido a la regulación de la síntesis de sustancias tóxicas y cancerígenas mediante la regulación de las actividades enzimtales como la -glucuronidasa, la azo reductasa y la nitroreductasa, así como la Unión efectiva de carcinógens.31 Los probióticos intestinales también pueden inhibir el cáncer en términos de inmunidad y respuesta celular [32]. Por ejemplo, el Lactobacillus rhamnosus inhila la proliferación de células cancerosas mediante la regulación negativa de − -catenina, Bcl-2 y la regulación ascendente de Bax y p53. Los probióticos intestinales pueden regular a la baja los factores proinflamnf - − B-p65 y COX-2, y pueden regular los receptores tipo peaje (TLRs). Por ejemplo, Lactobacillus acidophilus puede upregular ZO-1, cludin, MUC2 y TLR2, downregular TLR4 y COX-2, y afectar la actividad de las células presentantígeno (APCs) y el número de CD4+ T Número de células, aumento de la actividad de APC e inhibide la actividad de células T (Th) colaboradoras [33]. Esta serie de mecanismos reguladores juega un papel importante en la inhibición del cáncer colorrectal.

Fernández et al. alimentaron un ratón modelo de cáncer colorrectal con agua potable que contenía 10% de GOS (p/p). Después de 20 semanas, se analizó el tejido del tracto digestivo de los ratones y se encontró que el número de células tumorales de colon en el grupo de GOS fue significativamente menor. Al mismo tiempo, la secuencigenómostró que el número de familias y especies bacterianas pro-inflamatorias relevantes se redujo significativamente, mientras que el número de bacterias beneficiosas como Bifidobacterium se incrementó significativamente. 134). Este estudio sugiere que la administración oral de GOS puede ser un tratamiento efectivo para prevenir el cáncer colorrectal.

4 mejora la absorción Minerales minerales mineralesen el cuerpo humano

Los GOS pueden aumentar la absorción mineral. Durante el proceso mediado por la flora intestinal, GOS se convierte en ácidos grasos de cadena corta y ácido lác, y el pH del ambiente intestinal disminuye. En un ambiente ácido, iones de calcio, iones de magnesio, iones de cobre, iones de mangany sales de iones de Zinc zincse vuelven solubles. Estos iones juegan un papel importante en la formación de los componentes de la matriz ósea y como cofactores en la síntesis de colágeno. El GOS también protege la superficie de absorción Minerales minerales mineralesintestinal y por lo tanto protege la salud ósea [35-38].

Los ácidos grasos de cadena corta producidos por los GOS son absorbidos por las microvellosidades. El ácido lácy el ácido butírico se unen a los receptores acopla proteínas g GPR41 y GPR43, que son factores de crecimiento para las células intestinales y las células epiteliales del colon, y aumentan el área de superficie para la absorción de minerales en el intestino, aumentando así la absorción de minerales [39]. Los ácidos grasos de cadena corta como el ácido butírico y el ácido propiónico aumentan la expresión génica de la proteína de Unión al calcio d9k y desempeñan un papel importante en la síntesis de proteínas de Unión al calcio [40]. Los ácidos grasos de cadena corta afectan la síntesis del factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF1), que promueve el crecimiento óseo y juega un papel importante en las vías de señalización relacionadas [19]. Kaleemullah et al. [41] agreggos (5 g/100 g de peso corporal) a la dieta de ratones y encontraron que la dieta GOS aumentó la absorción de calcio, magnesio, hierro y otros iones, contribuyendo así al crecimiento y desarrollo del cuerpo.

5 mejorar la enfermedad cardiovascular

5.1 regular el metabolismo de los lípidos

Los GOS pueden controlar los niveles de lípidosEn la sangre y los tejidos a través de interacciones con microorganismos intestinales [42]. Los lípidos altos de la sangre o lípidos anormales de la sangre son propensos a inducir enfermedad cardiovascular. Niveles altos de colesterol de lipoproteínas de baja densidad, lipoproteínas ricas en triglicy niveles bajos de colesterol de lipoproteínas de alta densidad son reconocidos como factores de riesgo para enfermedades cardiovasculares (aterosclerosis, enfermedad coron, etc.) [43]. El crecimiento excesivo de microorganismos intestinales como Escherichia coli, Achmania, Christensenia, Eubacterium, Pasteurella y Vibrio butyricus regula positivamente el nivel de colesterol sérico de las lipoproteínas de alta densidad, lo que puede conducir fácilmente a hiperlipidemia o lípidos sanguíneos anormales [44-46]. Bifidobacterias, Clostridium butyricum, Lactobacillus, Listeria monocytogenes, Streptococcus thermophilus, Bacteroides, Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, etc., están implicados en la inhibición de la expresión de genes de síntesis de grasa, oxidde ácidos grasos, absorción de colesterol, excreción de colesterol y otros mecanismos bioquímicos [46.47].

Los GOS pueden inhibir eficazmente la actividad de la hidroximetilglutaril-coenzima A reductasa e inhibila síntesis endógena del colesterol. Los ácidos grasos de cadena corta reducen el colesterol, los ácidos grasos, los triglicy las lipoproteínas de baja densidad al inhibir la expresión de los genes productores de grasa. Al mismo tiempo, pueden reducir la actividad de las enzimas lipogénicas en el hígado y activar la síntesis del estado de ayuno intestinal inhiel almacenamiento de grasa. 4 controles de la deposición de triglicy la obesidad inducida por la dieta similar a la angiopoyetina [48].

En términos de la oxidde ácidos grasos, los ácidos grasos de cadena corta afectan a los receptores ácidos biliares (como los receptores TGR5 acopla proteínas G Unidos a la membrana y los receptores nucleares de farnesyl X). Los receptores TGR5 inducla producción de péptido 1 similar al glucag(GLP-1), mientras que los receptores nucleares de farnesyl X Inhisu actividad [49], reduce la masa y el tamaño del tejido adiposo blanco, y aumenta la señalización específica de la insulina, que promueve la conversión de la grasa de la síntesis a la oxid[50]. Los microbios intestinales pueden producir óxido de trimetilamina, que puede reducir el riesgo de enfermedades como la aterosclerosis a través del metabolismo de esteroles y colesterol [46,51]. Los microorganismos, incluidas las bacterias beneficiosas, participan en la conversión enzimy la regulación de los ácidos biliares, la conversión del colesterol y la excreción [S²]. En un experimento doble ciego, las personas con factores de riesgo para enfermedad cardiovascular fueron asignadas al azar a un grupo de placebo, un grupo de maltodextrina y un grupo de dieta GOS. Después de 12 semanas, el grupo de GOS tuvo niveles plasde colesterol significativamente más bajos que el grupo de placebo [42].

5.2 incertidumbre sobre la función del control de la glucemia

La Diabetes mellitus es más comúnmente Diabetes tipo 2. La insulina juega un papel crucial en la homeostasis de la glucosa y la regulación de la glucosa en sangre. La resistencia a la insulina es la causa principal de la diabetes tipo 2. La acumulación excesiva de grasa visceral puede desencadinflamación crónica, altos niveles de infiltrde macrófagos, resistencia a la insulina e hiperinsulinemia compensatoria. En los tejidos periféricos, los factores pro-inflamatorios bloquean la señalización de la insulina y causan resistencia a la insulina [53,54]. Los cambios en la Microbiota microbiotaintestinal están directamente relacionados con la diabetes tipo 1 y tipo 2. La diabetes tipo 2 se asocia con un aumento de las bacterias patógenas como Clostridium, β-Proteobacteria, Bacteroides y Desulfovibrio, y una disminución de las bifidobacterias. La diabetes tipo 1 es propensa a un aumento en Bacteroides, Clostridium, Veillonella, y una disminución en Lactobacillus, Bifidobacteria, y Prevotella. Este desequilibrio puede conducir a un aumento de lipopolisacárido (LPS) y una disminución de la tolerancia ala glucosa [55,561.

Animal experiments have shown that the intestinal microbiota may mediate insulin resistance in type 2 diabetes. Prebiotics or probiotics may promoverinsulin sensitivity poreffectively improving the composicióndethe intestinal flora, reduce the accumulation deendotoxins in the intestine, and reduce the produccióndepro-inflammatory factors through the NF-KB signaling pathway, reduce intestinal permeability, and reduce oxidative stress. GOS can produce short-chain Grasa grasaacids, which play an important funciónin glucose homeostasis through various reaction mechanisms . It activates G protein-coupled receptors, induces the release deGLP-1 and peptide yy (PYY), increases insulin, reduces glucagon secretion, and suppresses appetite [54-58]. In theory, GOS may have the potential to resist diabetes, but there is currently insufficient support from relevant clinical trials to effectively confirm this theory.

El GOS afecta la expresión de genes que regulan las vías metabólicas y la secreción hormonal. En el experimento de Hong et al. 14, el nivel de GLP-1 en el suero en el grupo GOS aumentó, y pyaumentó, lo que demuestra que los GOS afecta a la expresión génica de GLP-1 y PYY. Izumi et al. [23 mostró que los GOS pueden inducir la up regulación de GLP-1 y GLP-2 expresión.

Gonai et al. [15 mostraron que el GOS puede mejorar la reducción de bifidobacterias en pacientes con diabetes tipo 2 y restaurar las bifidobacterias. Sin embargo, en este experimento a corto plazo, no está bien establecido si los GOS afectan el LPS y la tolerancia a la glucosa. Canfora et al. realizaron un experimento doble ciego en el cual 44 hombres con sobrepeso u obesidad (índice de masa corporal IMC, 28 -40 kg/m²) y mujeres con prediabetes fueron asignados al azar a un grupo de GOS o a un grupo de placebo. Durante 12 semanas, los participantes agreg15 g de GOS o maltodextrina (placebo) con el mismo contenido energético a su dieta diaria normal. El estudio mostró que la cantidad de bifidobacterias en las heces del grupo GOS aumentó cinco veces, pero no se encontraron cambios significativos en la sensibilidad a la insulina durante el experimento. S8] en otro experimento, los investigadores complementaron la dieta de las mujeres con 100 mg de FOS/500 mg de GOS por día durante 3 meses. Los resultados mostraron que el IMC no cambió, los niveles de glucosa en sangre en ayunas disminuyeron en un 10% después de 3 meses, y los niveles de colesterol total disminuyeron en un 13%. Este estudio muestra que los GOS y los FOS tienen un efecto positivo sobre el azúcar en la sangre y el metabolismo lipídico l − 9].

6 debate

GOS juega un papel importante en el mantenimiento de la salud intestinal, la regulación de los mecanismos inmun, inhibidel crecimiento de las células tumorales, mejorando el cuerpo's absorción mineral, y regulación del metabolismo lipídico. El único efecto secundario conocido de GOS es la diarrea osmótica transitoria causada por la ingesta excesiva, que es similar a los síntomas causados por la incapacidad de absorber alcohode azúcar o lactosa en personas con intolerancia a la lac. Sin embargo, esto no afecta el uso de GOS en alimentos funcionales.160 El GOS también tiene las siguientes ventajas funcionales:GOS is completely soluble in water, fully soluble in milk and dairy products, has a more suitable taste, is stable in low pH and high temperatures, has low calories, can effectively prevent tooth decay, and reduce constipation. This gives GOS broad prospects in the desarrollodefunctional foods and the field deSalud saludcare, benefiting all types depeople. GOS can not only be added to infant nutritional formula foods and dairy products, but also to some non-refrigerated juices and other foods. It can not only be used as a sugar substitute to satisfy the sweet tooth of diabetics or obese patients, but also has a positive effect on the dietary needs of people with irregular eating habits, intestinal flora imbalances, diabetes, cardiovascular disease and weight control. It can also be used as a nutritional supplement for the weak and Cáncer de cáncerpatients. In summary, GOS will play a funciónin a variety of foods due to its excellent physiological functions.

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