Human milk (HM) is a complex biofluid rich in nutrients and bioactive components essential for infant development and immune protection. Among these components, glycosaminoglycans (GAGs) play a significant role in antiviral defense. GAGs are present in human milk, particularly during the early stages of lactation, and have been shown to inhibit viral infections by acting as decoy receptors. This study focuses on the composition and antiviral activity of GAGs in human milk, specifically investigating their effects on pediatric viral infections such as cytomegalovirus (HCMV) and respiratory syncytial virus (RSV), as well as emerging flaviviruses like Zika virus (ZIKV) and Usutu virus (USUV), which pose potential risks to infant health. High-performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis were used to isolate and characterize GAGs from human milk at different stages of lactation. Viral inhibition assays were performed to assess the antiviral activity of these GAGs against HCMV, RSV, ZIKV, and USUV. Additionally, the study explored the binding inhibition of viruses to cells and the impact of human milk components on this process. The results demonstrate that human milk and HM-GAGs exhibit significant antiviral activity, particularly in the early stages of lactation, where concentrations are higher. The composition of HM-GAGs includes heparin (hep), heparan sulfate (HS), chondroitin sulfate (CS), and dermatan sulfate (DS), with varying degrees of sulfation, which influence their antiviral potential. GAGs were able to inhibit the binding and infection of HCMV, RSV, ZIKV, and USUV to host cells, with the most potent activity observed in colostrum. The inhibition was attributed to the ability of GAGs to act as decoy receptors, preventing viruses from attaching to cell surface receptors. This study highlights the critical role of GAGs in human milk as antiviral agents, supporting the idea that breastfeeding provides substantial protection against viral infections in infants. The findings suggest that human milk GAGs could be further explored for therapeutic applications, particularly in preventing viral infections during the early stages of infant development.
Il latte materno è un fluido biologico complesso, ricco di nutrienti e componenti bioattivi essenziali per lo sviluppo del neonato e della sua protezione immunitaria. Tra questi componenti, i glicosaminoglicani (GAGs) sembrano svolgere un ruolo significativo nella difesa antivirale. Questo studio si è concentrato sull’identificazione della composizione e dell'attività antivirale dei GAGs contenuti nel latte materno, indagando specificamente i loro effetti su infezioni virali di interesse pediatrico come il citomegalovirus (HCMV) e il virus respiratorio sinciziale (RSV), oltre che su flavivirus emergenti come il virus Zika (ZIKV) e il virus Usutu (USUV), che rappresentano un rischio potenziale per la salute dei neonati. Durante lo studio sono state utilizzate metodologie quali la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) e l'elettroforesi capillare per isolare e caratterizzare i GAGs dal latte materno nelle diverse fasi della lattazione. È stato possibile determinare che la composizione dei GAGs nel latte materno; che include eparina, eparan solfato (HS), condroitin solfato (CS) e dermatan solfato (DS), con diversi gradi di solfatazione e se ne è evidenziata una maggior concentrazione nelle prime fasi della lattazione, nel colostro Successivamente è stata valutata l'attività antivirale del latte materno e dei GAGs da esso estratti, dimostrando che essi abbiano una significativa attività antivirale, soprattutto nel colostro in cui le concentrazioni di GAGs sono più elevate. Inoltre, lo studio ha cercato di esplorare e capire il meccanismo d’azione tramite cui i GAGs svolgono la loro attività antivirale. È stato osservato che queste molecole sono in grado di inibire il legame dei virus alle cellule e la conseguente infezione. L'inibizione è stata attribuita alla capacità dei GAGs di agire come recettori esca, legandosi ai virus ed impedendo loro di attaccarsi ai recettori sulla membrana cellulare. Questo studio evidenzia il ruolo cruciale che svolgono i GAGs nel latte materno come agenti antivirali, supportando l'idea che l'allattamento al seno offra una protezione sostanziale contro le infezioni virali nei neonati. I risultati ottenuti incoraggiano ulteriori approfondimenti sui GAGs presenti nel latte materno che dovrebbero essere ulteriormente esplorati per applicazioni terapeutiche, in particolare nella prevenzione delle infezioni virali nelle prime fasi dello sviluppo infantile.
Il latte umano e le sue proprietà antivirali: focus sulla caratterizzazione dei glicosaminoglicani e del loro ruolo nelle infezioni virali di interesse pediatrico / Federica Capitani , 2025 Jan 22. 36. ciclo, Anno Accademico 2022/2023.
Il latte umano e le sue proprietà antivirali: focus sulla caratterizzazione dei glicosaminoglicani e del loro ruolo nelle infezioni virali di interesse pediatrico.
CAPITANI, FEDERICA
2025
Abstract
Human milk (HM) is a complex biofluid rich in nutrients and bioactive components essential for infant development and immune protection. Among these components, glycosaminoglycans (GAGs) play a significant role in antiviral defense. GAGs are present in human milk, particularly during the early stages of lactation, and have been shown to inhibit viral infections by acting as decoy receptors. This study focuses on the composition and antiviral activity of GAGs in human milk, specifically investigating their effects on pediatric viral infections such as cytomegalovirus (HCMV) and respiratory syncytial virus (RSV), as well as emerging flaviviruses like Zika virus (ZIKV) and Usutu virus (USUV), which pose potential risks to infant health. High-performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis were used to isolate and characterize GAGs from human milk at different stages of lactation. Viral inhibition assays were performed to assess the antiviral activity of these GAGs against HCMV, RSV, ZIKV, and USUV. Additionally, the study explored the binding inhibition of viruses to cells and the impact of human milk components on this process. The results demonstrate that human milk and HM-GAGs exhibit significant antiviral activity, particularly in the early stages of lactation, where concentrations are higher. The composition of HM-GAGs includes heparin (hep), heparan sulfate (HS), chondroitin sulfate (CS), and dermatan sulfate (DS), with varying degrees of sulfation, which influence their antiviral potential. GAGs were able to inhibit the binding and infection of HCMV, RSV, ZIKV, and USUV to host cells, with the most potent activity observed in colostrum. The inhibition was attributed to the ability of GAGs to act as decoy receptors, preventing viruses from attaching to cell surface receptors. This study highlights the critical role of GAGs in human milk as antiviral agents, supporting the idea that breastfeeding provides substantial protection against viral infections in infants. The findings suggest that human milk GAGs could be further explored for therapeutic applications, particularly in preventing viral infections during the early stages of infant development.File | Dimensione | Formato | |
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