对于营养不良的儿童来说,新的治疗食品可以促进肠道微生物的生长,促进健康发展

在孟加拉国进行的一项初步临床试验中,一种专为修复营养不良儿童肠道微生物群而设计的新型治疗食品优于标准疗法。

来自圣路易斯华盛顿大学医学院和孟加拉国达卡国际腹泻病研究中心的一个跨学科研究小组已采取新的办法来解决儿童营养不良这一紧迫的全球卫生问题。他们的方法侧重于选择性地促进关键的生长促进肠道微生物使用成分存在于可负担得起的,文化上可接受的食物。

他们的工作支持这样一种观点,即婴儿和儿童的健康成长与他们出生后肠道群落的健康发展有着不可分割的联系。他们的研究结果发表在7月12日出版的《科学》杂志上的两篇报告中。

“我们发现营养不良的儿童与健康儿童相比,肠道微生物群落发育不完全,”资深作者Jeffrey I. Gordon医学博士说,他是Robert J. Glaser杰出大学教授和爱迪生家庭基因组科学中心主任医学院的系统生物学。“因此,我们开始设计治疗性食品来修复这种不成熟,并确定这种修复是否会恢复健康的生长。”

这项临床试验由国际腹泻病研究中心(International Centre for Disease Research)营养和临床服务主任塔米德•艾哈迈德(Tahmeed Ahmed)领导的一个团队进行,包括63名孟加拉国儿童,年龄12至18个月,被诊断为中度急性营养不良,这意味着这些儿童虽然患病,但并未接近死亡。这些儿童被随机分配到四个治疗组。在三组中,每组的儿童都接受了三种新设计的治疗食物中的一种,而第四组的儿童则接受了一种标准的治疗食物,这种食物的设计并没有考虑到它对肠道微生物群的影响。

所有用于试验的食品都是由国际腹泻病研究中心在当地生产的。孩子们每天被带到营养康复中心两次,在那里,治疗食物由他们的母亲在卫生保健工作者的监督下管理。通过基因组医学的发展,一套测量工具为营养不良相关的分子特征、其潜在机制和治疗效果提供了一个新的、更全面的定义。

即使是在这个相对较短的一个月的试验中,其中一种治疗性食物也脱颖而出。通过检测1300种血液蛋白,包括那些与指导骨骼生长、大脑发育、免疫功能和各种组织代谢密切相关的蛋白,发现与其他三组儿童相比,这种食物原型已经产生了明显的健康状态转变。

在研究结束时,研究人员还发现,与其他三个治疗组,儿童的肠道微生物群落居住在肠道接受这个治疗食物经历了重组和更多的微生物群落相似的同龄健康儿童生活在同一地区。除了其他成分外,这种配方还含有鹰嘴豆、大豆、香蕉和花生的营养成分。

根据世界卫生组织(World health Organization)的数据,儿童营养不良是一个巨大的全球健康问题,影响着全球1.5亿名5岁以下儿童。许多研究表明,营养不良是许多因素的结果,可靠地获得足够数量的负担得起的营养丰富的食物是其中一个因素,但不是唯一的因素。

现有的治疗性食品是为了增加儿童摄入的关键营养素。接受这些食物的营养不良儿童死亡的可能性较低,但营养不良的其他后果在很大程度上仍然对治疗没有反应,包括生长发育迟缓、免疫力受损和认知功能下降。戈登指出,这些食物的设计并没有考虑到它们对肠道微生物群发育的影响。

华盛顿大学(Washington University)和国际腹泻病研究中心(International Centre for Disease)的研究团队开发的新型微生物群导向治疗食品,源自他们对孟加拉国健康儿童肠道微生物群落发展的早期研究。几年前,研究小组发现营养不良的儿童肠道菌群发育不成熟,这些菌群看起来比同龄的健康儿童要年轻。艾哈迈德指出,几年前,他们发现传统的治疗食品无法修复营养不良儿童的这种不成熟。

戈登的小组继续将营养不良儿童的未成熟群体,以及健康儿童的正常成熟群体移植到无菌条件下饲养的小鼠体内。结果表明,不成熟的群体与受体动物体重增加减少、骨骼发育缺陷以及代谢和免疫功能异常有关。这些发现提供了早期证据,表明不能形成正常的微生物群落可能是营养不良的原因,而不是简单的后果。

戈登说:“在补充喂养期间,也就是孩子们从纯母乳喂养过渡到固体食物喂养的时候,究竟什么食物是最好的,目前还不确定。”“我们的研究灵感来自这样一种观念,即这些常用的、负担得起的、在文化上可以接受的补充食品可能含有关键微生物梦寐以求的成分,而这些关键微生物在营养不良儿童的肠道微生物群中代表性不足、表现不佳。”这些微生物是我们的治疗目标。”

这项研究提供了第一个证据,表明一种治疗性食品,专门用于支持与健康微生物群发育相关的肠道微生物的生长和扩张,在肠道外具有与健康生长的许多方面相关的有益影响。这些影响涉及代谢、骨、脑和免疫系统发育的关键介质——通过补充传统治疗性食物,营养不良儿童的器官系统很难修复。

在两篇论文——co-first第一作者珍妮特·l·伽Siddarth Venkatesh昊巍Chang,戈登实验室的所有成员,描述他们第一次使用无菌鼠,然后无菌小猪,殖民与肠道微生物群落成员从孟加拉孩子屏幕组成的一系列饮食补充食品配料用于孟加拉国。他们制定了微生物群导向的补充食品原型,可以修复营养不良的孟加拉国儿童在这两种动物模型中的未成熟微生物群落,并改善动物的健康。然后在上述双盲控制喂养研究中对这些原型进行了测试。

在第二篇论文中,第一作者Arjun S. Raman,医学博士,来自Gordon实验室,描述了新的计算方法的发展,基于最初由经济物理学领域开发的方法来分析经济波动如何影响复杂、动态金融市场的特征。该方法为描述人类肠道群落的组织提供了新的、普遍适用的方法——它们的正常发育、它们在营养不良等疾病状态下受到的干扰以及它们对旨在修复它们的治疗干预措施的反应。

Gordon说:“人类微生物组研究的目标不仅仅是描述微生物群落的组成部分,而是描述这些组成部分如何相互作用,从而形成群落功能。”“让事情更加复杂的是,肠道群落中各成分之间可能发生的相互作用的数量简直是天文数字。”

拉曼说,研究人员希望能够集中注意力,找到方法将微生物组的组成部分或特征减少到最少,从而能够以信息丰富的方式描述健康和患病肠道群落的组织特性。

他们研究了孟加拉国健康儿童从出生到5岁每月取样的微生物群,并使用新的计算方法,确定了一个由15个肠道细菌群落成员组成的网络,这些成员之间一直相互作用。他们将这个网络命名为ecogroup。西非经共体小组的组成部分提供了一种准确的方法来描述生活在孟加拉国以及其他几个低收入国家的婴儿和儿童的正常肠道发育情况。它还作为一种敏感和准确的方法,确定中度和重度营养不良儿童的微生物群落受到严重破坏的程度,以及通过各种治疗对其进行修复的程度。

艾哈迈德说:“目前,孟加拉国的两个试验点正在进行一项更长期、更大规模的临床试验,看看这种新的微生物群导向的补充食品是否能带来持续的好处。”“这项试验包括中度营养不良的儿童以及接受传统疗法治疗的重度营养不良儿童,但这些儿童的微生物群无法完全修复,发育迟缓以及其他各种生长障碍。”

华盛顿大学(Washington University)病理学和免疫学助理教授、肠道微生物群和营养研究中心(Center for Gut Microbiome and Nutrition Research)执行主任迈克尔?所以我们的华盛顿大学国际腹泻病研究中心和团队感兴趣研究的可能性给予特定的有益生物,甚至这些微生物有益的产品,随着我们越来越了解这是什么——结合Microbiome-Directed补充食物。这可能是第二道防线。我们的研究还提出了监测肠道微生物群落发育的可能性,并捕捉生命早期正常发育的偏差,这为我们提供了预防的机会。”

戈登强调,他们旨在修复营养不良儿童紊乱的微生物群落的努力有望为儿童在最初几年的喂养提供更有依据的指导方针,使他们能够发展健康的微生物群落。

“我们需要有效地管理我们孩子宝贵的微生物资源,”他说。“如果是这样的话,其效果可能是长期的,并预示着预防医学的一个新维度——从微生物群的发展开始。”


格里格,文卡特什,常和,等。微生物制剂对灵知菌小鼠、灵知菌仔猪和营养不良儿童的治疗作用。科学。2019年7月12日。
拉曼·阿斯,格里格·杰勒,文卡特什·S,张赫,等。人体肠道微生物群的一个稀疏的共变单元,描述健康和受损的社区发展。科学。2019年7月12日。
这项工作得到了法案的支持梅林达·盖茨基金会作为母乳、肠道微生物群和免疫(BMMI)项目的一部分;美国国立卫生研究院(NIH),资助编号AI043596, DK30292, GM007200, P30 AR057235, P30 DK052574, P30 CA91842, UL1TR002345;华盛顿大学医学院医师科学家培训项目;俄罗斯科学基金会,资助号为19-14-00305和14-14-00289;以及安捷伦科技公司颁发的思想领袖奖。
Gordon是Matatu Inc.的联合创始人,该公司描述了饮食与微生物相互作用在动物健康中的作用。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教职员工也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣托马斯医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位,在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作,医学院与BJC HealthCare建立了联系。

最初由医学院出版

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2019/07/for-malnourished-children-new-therapeutic-food-boosts-gut-microbes-healthy-development/

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