Rotavirus (RV) is the main cause of viral gastroenteritis among children younger than 5 years. Despite two vaccines are available to prevent RV infection and others are under investigation, nowadays there are no specific antiviral drugs. In the last decade human milk oligosaccharides (HMO) got the attention of scientific community because of their role in the neonate’s development and protection. These molecules are carbohydrates that form an heterogeneous class of compounds present in high concentration in maternal milk (10-15 g/l), made up of different monosaccharides giving origin to 200 different oligosaccharides. This thesis analyses three scientific articles investigating the properties of HMOs towards RV infection. The first article analyzed (Lauricia et.al., The Journal of Nutrition, 2017) investigates the effects of HMOs on the infectivity of RV human strains showing that among all HMOs tested, G1P[8] strain is strongly inhibited by the treatment with 2’fucosyllactose (2’FL), while for the G1P[4] strain similar results were obtained treating with a mixture of HMOs formed by 3’sialyllactose (3’SL) and 6’sialyllactose(6’SL). Interestingly, it has been observed that this effect is mediated by an action on the virus rather than on the cells. The second article (Hester et.al., British Journal of Nutrition, 2013) confirms the protective role of HMOs against RV infection, showing that acidic HMOs can inhibit in vitro replication of porcine RV OSU strain in a dose-dependent manner. The third article taken into consideration (Ramani et.al., Nature Communication, 2018) aims at investigating the complex interaction among RVs, HMOs, maternal milk microbioma and neonatal intestinal microbioma. Interestingly, the authors found that high concentrations of selected HMOs correlate with the prevalence of specific bacterial genera in maternal milk and infant stool microbiome. Moreover, the same HMOs can increase the infectivity of the RV attenuated strain contained in the Rotavac vaccine. Taken together, these results highlight how the genetic variability of the mothers determines HMOs composition which in turns influence both their anti-RV activity, and the composition of maternal microbioma, thereby playing an essential role in the development of a symptomatic infection.
Il Rotavirus (RV) è la causa principale delle gastroenteriti tra i bambini di età inferiore ai 5 anni. Nonostante due vaccini siano disponibili per prevenire le infezioni da RV e altri siano in fase di studio, ad oggi non sono presenti farmaci antivirali. Nell'ultimo decennio gli oligosaccaridi del latte umano (HMO) hanno ottenuto l’attenzione della comunità scientifica grazie al ruolo che hanno nello sviluppo e nella protezione del neonato. Queste molecole sono carboidrati che formano una classe eterogenea di composti presenti in elevate concentrazioni nel latte materno ( 10-15 g/l), formati da diversi monosaccaridi che danno origine a 200 diversi oligosaccaridi. Questa tesi analizza tre articoli scientifici che investigano le proprietà degli HMOs nei confronti delle infezioni da RV. Il primo articolo analizzato (Lauricia et.al., The Journal of Nutrition, 2017) investiga gli effetti degli HMOs sull’infettività dei ceppi umani di RV mostrando che tra tutti gli HMOs testati, il ceppo G1P[8] è fortemente inibito dal trattamento con 2’ fucosillattosio (2’FL), mentre per quanto riguarda il ceppo G1P[4] risultati simili si sono osservati in seguito al trattamento con una miscela di HMOs formata da 3’ sialillattosio (3’SL) e 6’ sialillattosio (6’SL). Inoltre, è stato osservato che questo effetto è mediato da una azione sul virus piuttosto che sulle cellule. Il secondo articolo (Hester et.al., British Journal of Nutrition, 2013) conferma il ruolo protettivo degli HMOs contro le infezioni da RV, mostrando che gli HMO acidi possono inibire in vitro la replicazione del ceppo RV suino OSU in maniera dose-dipendente. Il terzo articolo preso in considerazione (Ramani et.al., Nature Communication, 2018) ha lo scopo di investigare la complessa interazione tra i RV, gli HMOs, il microbioma del latte materno e il microbioma intestinale del neonato. Curiosamente gli autori hanno ottenuto che alte concentrazioni di determinati HMOs correlano con la prevalenza di specie batteriche nel latte materno e nelle feci dei neonati. Inoltre gli stessi HMOs possono aumentare l’infettività del RV attenuato contenuto nel vaccino Rotavac. Nel complesso questi risultati sottolineano come la variabilità genetica delle madri sia rilevante nella composizione del latte in termini di HMOs, e come questo a sua volta influenzi la loro azione anti-RV e la composizione del microbioma materno, giocando un ruolo essenziale nello sviluppo di una infezione sintomatica.
Anti-rotavirus activity of human milk oligosaccharides
GRASSO, FEDERICA
2019/2020
Abstract
Il Rotavirus (RV) è la causa principale delle gastroenteriti tra i bambini di età inferiore ai 5 anni. Nonostante due vaccini siano disponibili per prevenire le infezioni da RV e altri siano in fase di studio, ad oggi non sono presenti farmaci antivirali. Nell'ultimo decennio gli oligosaccaridi del latte umano (HMO) hanno ottenuto l’attenzione della comunità scientifica grazie al ruolo che hanno nello sviluppo e nella protezione del neonato. Queste molecole sono carboidrati che formano una classe eterogenea di composti presenti in elevate concentrazioni nel latte materno ( 10-15 g/l), formati da diversi monosaccaridi che danno origine a 200 diversi oligosaccaridi. Questa tesi analizza tre articoli scientifici che investigano le proprietà degli HMOs nei confronti delle infezioni da RV. Il primo articolo analizzato (Lauricia et.al., The Journal of Nutrition, 2017) investiga gli effetti degli HMOs sull’infettività dei ceppi umani di RV mostrando che tra tutti gli HMOs testati, il ceppo G1P[8] è fortemente inibito dal trattamento con 2’ fucosillattosio (2’FL), mentre per quanto riguarda il ceppo G1P[4] risultati simili si sono osservati in seguito al trattamento con una miscela di HMOs formata da 3’ sialillattosio (3’SL) e 6’ sialillattosio (6’SL). Inoltre, è stato osservato che questo effetto è mediato da una azione sul virus piuttosto che sulle cellule. Il secondo articolo (Hester et.al., British Journal of Nutrition, 2013) conferma il ruolo protettivo degli HMOs contro le infezioni da RV, mostrando che gli HMO acidi possono inibire in vitro la replicazione del ceppo RV suino OSU in maniera dose-dipendente. Il terzo articolo preso in considerazione (Ramani et.al., Nature Communication, 2018) ha lo scopo di investigare la complessa interazione tra i RV, gli HMOs, il microbioma del latte materno e il microbioma intestinale del neonato. Curiosamente gli autori hanno ottenuto che alte concentrazioni di determinati HMOs correlano con la prevalenza di specie batteriche nel latte materno e nelle feci dei neonati. Inoltre gli stessi HMOs possono aumentare l’infettività del RV attenuato contenuto nel vaccino Rotavac. Nel complesso questi risultati sottolineano come la variabilità genetica delle madri sia rilevante nella composizione del latte in termini di HMOs, e come questo a sua volta influenzi la loro azione anti-RV e la composizione del microbioma materno, giocando un ruolo essenziale nello sviluppo di una infezione sintomatica.| File | Dimensione | Formato | |
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