Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis y el Centro Internacional para la Investigación de Enfermedades Diarreicas en Dhaka, Bangladesh, han adoptado un nuevo enfoque para abordar el acuciante problema de salud mundial de la desnutrición infantil. Su enfoque se centra en impulsar selectivamente microbios intestinales clave que promueven el crecimiento utilizando ingredientes presentes en asequibles, alimentos culturalmente aceptables.
Su trabajo apoya la noción de que el crecimiento saludable de bebés y niños está inexorablemente vinculado al desarrollo saludable de sus comunidades intestinales después del nacimiento. Los resultados de su investigación se describen en dos informes publicados el 12 de julio en la revista Ciencias.
"Encontramos que los niños que están desnutridos tienen comunidades microbianas intestinales formadas de manera incompleta en comparación con sus contrapartes saludables", dijo el autor principal Jeffrey I. Gordon, MARYLAND, el Dr. Robert J. Glaser, profesor universitario distinguido y director del Edison Family Center for Genome Sciences &Systems Biology en la Facultad de Medicina. "Por lo tanto, nos dispusimos a diseñar alimentos terapéuticos para reparar esta inmadurez y determinar si dicha reparación restauraría un crecimiento saludable ".
El ensayo clínico, que fue dirigido por un equipo dirigido por Tahmeed Ahmed, Doctor, el director de Nutrición y Servicios Clínicos del Centro Internacional para la Investigación de Enfermedades Diarreicas, incluyó a 63 niños de Bangladesh, 12-18 meses de edad, diagnosticado con desnutrición aguda moderada, lo que significa que los niños estaban enfermos pero no cerca de la muerte. Los niños fueron asignados al azar a uno de los cuatro grupos de tratamiento. Los niños de tres de los grupos recibieron cada uno uno de los tres alimentos terapéuticos de nuevo diseño, mientras que los del cuarto grupo recibieron un alimento terapéutico estándar que no fue diseñado basándose en una consideración de sus efectos sobre el microbioma intestinal.
Todos los alimentos para el ensayo se produjeron localmente en el Centro Internacional para la Investigación de Enfermedades Diarreicas. Los niños fueron llevados dos veces al día a un centro de rehabilitación nutricional. donde los alimentos terapéuticos fueron administrados por sus madres bajo la supervisión de trabajadores de la salud. Un conjunto de herramientas de medición, desarrollado a través de los avances en la medicina genómica, proporcionó un nuevo, definición mucho más completa de las características moleculares asociadas con la desnutrición, sus mecanismos subyacentes, y la eficacia del tratamiento.
Uno de los alimentos terapéuticos se destacó del resto, incluso en esta prueba relativamente corta de un mes. Midiendo 1, 300 proteínas sanguíneas, incluidos aquellos íntimamente involucrados en la dirección del crecimiento óseo, desarrollo del cerebro, función inmune, y metabolismo en varios tejidos, reveló que este prototipo de alimento había producido un cambio pronunciado hacia un estado saludable en comparación con lo observado en los otros tres grupos de niños.
Al final del estudio, los investigadores también encontraron que, a diferencia de los otros tres grupos de tratamiento, las comunidades microbianas intestinales que residen en los intestinos de los niños que reciben este alimento terapéutico de plomo se han reconfigurado y se parecen más a las comunidades microbianas que se encuentran en los niños sanos de la misma edad que viven en el mismo lugar. Esta formulación contenía, entre otros componentes, una mezcla de nutrientes de garbanzos, soja, plátanos y cacahuetes.
La desnutrición infantil es un problema de salud mundial masivo, afecta a 150 millones de niños menores de 5 años en todo el mundo, según la Organización Mundial de la Salud. Muchos estudios han demostrado que la desnutrición es el resultado de muchos factores, con acceso confiable a cantidades adecuadas de asequibles, los alimentos nutritivos son uno de los factores, pero no el único.
Los alimentos terapéuticos existentes se desarrollaron para aumentar la cantidad de nutrientes clave que consumen los niños. Los niños desnutridos que reciben estos alimentos tienen menos probabilidades de morir, pero otras consecuencias de la desnutrición no han respondido en gran medida al tratamiento, incluyendo retraso en el crecimiento, inmunidad deteriorada y función cognitiva reducida. Gordon señaló que estos alimentos no se diseñaron teniendo en cuenta sus efectos en el desarrollo del microbioma intestinal.
Los nuevos alimentos terapéuticos dirigidos por microbiomas desarrollados por la Universidad de Washington y el equipo del Centro Internacional para la Investigación de Enfermedades Diarreicas emanaron de sus estudios anteriores sobre el desarrollo de la comunidad microbiana intestinal en niños sanos que viven en Bangladesh. Muchos años atrás, El equipo descubrió que los niños con desnutrición tenían comunidades intestinales inmaduras, que parecían más jóvenes que sus contrapartes saludables de la misma edad. Ahmed señaló que hace varios años descubrieron que los alimentos terapéuticos convencionales no reparaban esta inmadurez en los niños desnutridos que habían tratado.
El grupo de Gordon pasó a trasplantar comunidades inmaduras de niños desnutridos, y comunidades que normalmente maduran a partir de niños sanos, en ratones que habían sido criados en condiciones estériles. Los resultados revelaron que las comunidades inmaduras se asociaron con un aumento de peso reducido, desarrollo óseo defectuoso más funciones metabólicas e inmunes anormales en los animales receptores. Estos hallazgos proporcionaron evidencia preliminar de que la falta de formación de una comunidad microbiana normal puede ser una causa más que un simple efecto de la desnutrición.
"Existe incertidumbre sobre qué alimentos es mejor administrar durante el período de alimentación complementaria; cuando los niños pasan de la alimentación exclusiva con leche a los alimentos sólidos, ", Dijo Gordon." Nuestros estudios se inspiraron en la noción de que estos, de uso común, accesible, Los alimentos complementarios culturalmente aceptables podrían contener ingredientes codiciados por microbios clave que están subrepresentados y con bajo rendimiento en los microbiomas intestinales de los niños desnutridos. Estos microbios fueron nuestros objetivos terapéuticos ".
Este estudio proporciona la primera evidencia de que un alimento terapéutico, desarrollado específicamente para apoyar el crecimiento y la expansión de microbios intestinales relacionados con el desarrollo saludable del microbioma, tiene efectos beneficiosos fuera del intestino relacionados con muchos aspectos del crecimiento saludable. Estos efectos involucran mediadores clave del metabolismo, y de hueso, desarrollo del cerebro y del sistema inmunológico; sistemas de órganos que han sido muy difíciles de reparar en niños desnutridos al complementar su dieta con alimentos terapéuticos tradicionales.
En el primero de los dos papeles -; co-primeros autores Jeanette L. Gehrig, Doctor, Siddarth Venkatesh, Doctor, y Hao-Wei Chang, todos los miembros del laboratorio de Gordon; describir cómo utilizaron por primera vez ratones libres de gérmenes, y luego lechones libres de gérmenes, colonizados con miembros de la comunidad microbiana intestinal de niños de Bangladesh para evaluar una serie de dietas compuestas de ingredientes alimentarios complementarios utilizados en Bangladesh. Formularon prototipos de alimentos complementarios dirigidos por microbiomas que podrían reparar las comunidades microbianas inmaduras de los niños malnutridos de Bangladesh en ambos modelos animales y mejorar la salud de los animales. Estos prototipos luego se probaron en el estudio de alimentación controlado doble ciego descrito anteriormente.
En el segundo artículo, primer autor Arjun S. Raman, MARYLAND, Doctor, del laboratorio de Gordon, describe el desarrollo de nuevos métodos computacionales, basado en métodos desarrollados originalmente por el campo de la econofísica para analizar cómo las fluctuaciones en la economía afectan características de complejos, mercados financieros dinámicos. El enfoque proporcionó nuevos formas generalmente aplicables de caracterizar la organización de las comunidades intestinales humanas; su desarrollo normal, cómo se perturban en estados patológicos como la desnutrición, y cómo responden a las intervenciones terapéuticas diseñadas para repararlos.
El objetivo de la investigación del microbioma humano no es simplemente describir los componentes de una comunidad microbiana, sino más bien caracterizar cómo los componentes interactúan entre sí para dar forma a las funciones de la comunidad. Para complicar las cosas, el número de posibles interacciones entre los componentes en una comunidad intestinal es literalmente astronómico ".
El autor principal Jeffrey I. Gordon, Maryland
Según Raman, los investigadores querían poder centrar su atención, encontrar formas de reducir la cantidad de componentes o características del microbioma a un número mínimo que pueda representar de manera informativa las propiedades organizativas de las comunidades intestinales sanas y enfermas.
Estudiar los microbiomas de niños sanos de Bangladesh muestreados mensualmente desde el nacimiento hasta los cinco años, y utilizando el nuevo método computacional, identificaron una red de 15 miembros de la comunidad de bacterias intestinales que interactuaban constantemente entre sí. Llamaron a esta red un ecogrupo. Los componentes del ecogrupo proporcionaron una forma precisa de describir el desarrollo intestinal normal de los bebés y niños que viven en Bangladesh, así como en varios otros países de bajos ingresos. Además, sirvió como una forma sensible y precisa de determinar qué tan gravemente perturbadas están las comunidades microbianas en los niños con desnutrición moderada y severa. y el grado en que se reparan con diversos tratamientos.
"Actualmente se está llevando a cabo un ensayo clínico más extenso en dos sitios de Bangladesh para ver si el nuevo alimento complementario dirigido por microbioma tiene beneficios sostenidos, ", Dijo Ahmed." Este ensayo incluye a niños con desnutrición moderada, así como a niños con desnutrición severa tratados con terapia convencional pero con microbiomas incompletamente reparados, " retraso en el crecimiento y otros impedimentos del crecimiento ".
Michael J. Barratt, Doctor, un profesor asistente de patología e inmunología y director ejecutivo del Centro de Investigación de Microbioma Intestinal y Nutrición de la Universidad de Washington agregó:
Es posible que algunos niños tengan comunidades microbianas intestinales tan dañadas que una intervención basada en alimentos por sí sola no sea suficiente. Así que nuestro equipo de la Universidad de Washington y el Centro Internacional para la Investigación de Enfermedades Diarreicas está interesado en estudiar la posibilidad de dar organismos benéficos específicos -; o incluso los productos beneficiosos que producen esos microbios, a medida que nos volvemos más conocedores de lo que son -; en combinación con un alimento complementario dirigido por microbiomas. Esa podría ser una segunda línea de defensa. Nuestros estudios también presentan la posibilidad de monitorear el desarrollo de las comunidades microbianas intestinales y detectar desviaciones del desarrollo normal en etapas más tempranas de la vida. dándonos oportunidades de prevención ".
Gordon enfatizó que sus esfuerzos diseñados para reparar las comunidades microbianas perturbadas de niños desnutridos prometen revelar pautas más informadas para alimentar a los niños en los primeros años de vida para que puedan desarrollar microbiomas saludables.
"Necesitamos ser administradores eficaces de los preciosos recursos microbianos de nuestros niños, ", dijo." Si lo estamos, los efectos pueden ser duraderos y anunciar una nueva dimensión de la medicina preventiva; uno que comienza con sus microbiomas en desarrollo ".
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