Novos alimentos terapêuticos aumentam os principais micróbios intestinais promotores de crescimento em crianças desnutridas

Um novo tipo de alimento terapêutico, projetado especificamente para reparar os microbiomas intestinais de crianças desnutridas, é superior à terapia padrão em um ensaio clínico inicial conduzido em Bangladesh.

Uma equipe interdisciplinar de investigadores da Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis e do Centro Internacional para Pesquisa de Doenças Diarréicas em Dhaka, Bangladesh, empreenderam uma nova abordagem para abordar o problema de saúde global urgente da desnutrição infantil. Sua abordagem se concentra em impulsionar seletivamente os principais micróbios intestinais promotores de crescimento usando ingredientes presentes em preços acessíveis, alimentos culturalmente aceitáveis.

Seu trabalho apóia a noção de que o crescimento saudável de bebês e crianças está inexoravelmente ligado ao desenvolvimento saudável de suas comunidades intestinais após o nascimento. Os resultados de sua pesquisa são descritos em dois relatórios publicados em 12 de julho na revista. Ciência.

"Descobrimos que as crianças desnutridas têm comunidades microbianas intestinais incompletamente formadas em comparação com suas contrapartes saudáveis", disse o autor sênior Jeffrey I. Gordon, MD, o Dr. Robert J. Glaser Distinguished University Professor e diretor do Edison Family Center para Genome Sciences &Systems Biology na School of Medicine. "Portanto, começamos a projetar alimentos terapêuticos para reparar essa imaturidade e determinar se tal reparo restauraria o crescimento saudável. "

O ensaio clínico, conduzido por uma equipe liderada por Tahmeed Ahmed, PhD, o diretor de Nutrição e Serviços Clínicos do International Center for Diarrheal Disease Research, incluiu 63 crianças de Bangladesh, 12-18 meses de idade, diagnosticado com desnutrição aguda moderada, o que significa que as crianças estavam doentes, mas não perto da morte. As crianças foram distribuídas aleatoriamente em um dos quatro grupos de tratamento. As crianças em três dos grupos receberam, cada uma, um dos três alimentos terapêuticos recém-concebidos, enquanto os do quarto grupo receberam um alimento terapêutico padrão que não foi elaborado com base na consideração de seus efeitos no microbioma intestinal.

Todos os alimentos para o ensaio foram produzidos localmente no International Center for Diarrheal Disease Research. As crianças eram levadas duas vezes ao dia a um centro de reabilitação nutricional, onde os alimentos terapêuticos eram administrados por suas mães sob a supervisão de profissionais de saúde. Um conjunto de ferramentas de medição, desenvolvido por meio de avanços na medicina genômica, forneceu um novo, definição muito mais abrangente das características moleculares associadas à desnutrição, seus mecanismos subjacentes, e a eficácia do tratamento.

Um dos alimentos terapêuticos se destacou dos demais, mesmo neste teste relativamente curto de um mês. Medindo 1, 300 proteínas do sangue, incluindo aqueles intimamente envolvidos no direcionamento do crescimento ósseo, desenvolvimento do cérebro, função imune, e metabolismo em vários tecidos, revelou que este protótipo de comida produziu uma mudança pronunciada em direção a um estado saudável em comparação com o que foi observado nos outros três grupos de crianças.

No final do estudo, os pesquisadores também descobriram que, ao contrário dos três outros grupos de tratamento, as comunidades microbianas do intestino que residem nos intestinos das crianças que recebem este alimento terapêutico chumbo passaram por uma reconfiguração e se assemelham mais às comunidades microbianas encontradas em crianças saudáveis ​​da mesma idade que vivem no mesmo local. Esta formulação continha, entre outros componentes, uma mistura de nutrientes do grão de bico, soja, bananas e amendoins.

A desnutrição infantil é um grande problema de saúde global, afetando 150 milhões de crianças menores de 5 anos em todo o mundo, de acordo com a Organização Mundial da Saúde. Muitos estudos têm mostrado que a desnutrição é o resultado de muitos fatores, com acesso confiável a quantidades adequadas de preços acessíveis, alimentos nutritivos são um, mas não o único fator.

Os alimentos terapêuticos existentes foram desenvolvidos para aumentar a quantidade de nutrientes essenciais que as crianças consomem. Crianças desnutridas que recebem esses alimentos têm menos probabilidade de morrer, mas outras consequências da desnutrição permaneceram amplamente indiferentes ao tratamento, incluindo crescimento atrofiado, imunidade prejudicada e função cognitiva reduzida. Gordon observou que esses alimentos não foram elaborados com base na consideração de seus efeitos no desenvolvimento do microbioma intestinal.

Os novos alimentos terapêuticos dirigidos por microbiomas desenvolvidos pela equipe da Universidade de Washington e do Centro Internacional de Pesquisa de Doenças Diarréicas surgiram de seus estudos anteriores sobre o desenvolvimento da comunidade microbiana intestinal em crianças saudáveis ​​que vivem em Bangladesh. Vários anos atrás, a equipe descobriu que crianças com desnutrição tinham comunidades intestinais imaturas - aquelas que pareciam mais jovens do que suas contrapartes saudáveis ​​da mesma idade. Ahmed observou que há vários anos eles descobriram que os alimentos terapêuticos convencionais não conseguiram reparar essa imaturidade nas crianças desnutridas que trataram.

O grupo de Gordon passou a transplantar comunidades imaturas de crianças desnutridas, e comunidades que normalmente amadurecem com crianças saudáveis, em ratos que foram criados em condições estéreis. Os resultados revelaram que as comunidades imaturas foram associadas ao ganho de peso reduzido, desenvolvimento ósseo defeituoso mais funções metabólicas e imunológicas anormais nos animais receptores. Essas descobertas forneceram evidências iniciais de que a falha em formar uma comunidade microbiana normal pode ser uma causa, em vez de simplesmente um efeito da desnutrição.

“Há incerteza sobre quais alimentos são melhores administrar durante o período de alimentação complementar -; quando as crianças fazem a transição da alimentação com leite exclusivo para alimentos sólidos, "Gordon disse." Nossos estudos foram inspirados pela noção de que estes são comumente usados, acessível, alimentos complementares culturalmente aceitáveis ​​podem conter ingredientes cobiçados por micróbios-chave que são sub-representados e de baixo desempenho nos microbiomas intestinais de crianças desnutridas. Esses micróbios eram nossos alvos terapêuticos. "

Este estudo fornece a primeira evidência de que um alimento terapêutico, desenvolvido especificamente para apoiar o crescimento e a expansão de micróbios intestinais ligados ao desenvolvimento de microbiomas saudáveis, tem efeitos benéficos fora do intestino relacionados a muitos aspectos do crescimento saudável. Esses efeitos envolvem mediadores-chave do metabolismo, e de osso, desenvolvimento do cérebro e do sistema imunológico -; sistemas orgânicos que têm sido muito difíceis de reparar em crianças desnutridas, complementando sua dieta com alimentos terapêuticos tradicionais.

No primeiro dos dois artigos -; co-primeiros autores Jeanette L. Gehrig, PhD, Siddarth Venkatesh, PhD, e Hao-Wei Chang, todos os membros do laboratório Gordon -; descrevem como eles usaram ratos livres de germes pela primeira vez, e leitões livres de germes, colonizado com membros da comunidade microbiana intestinal de crianças de Bangladesh para examinar uma série de dietas compostas de ingredientes alimentares complementares usados ​​em Bangladesh. Eles formularam protótipos de Alimentos Complementares Direcionados por Microbioma que poderiam reparar comunidades microbianas imaturas de crianças desnutridas de Bangladesh em ambos os modelos animais e melhorar a saúde dos animais. Esses protótipos foram então testados no estudo duplo-cego de alimentação controlada descrito acima.

No segundo artigo, primeiro autor Arjun S. Raman, MD, PhD, do laboratório Gordon, descreve o desenvolvimento de novos métodos computacionais, com base em métodos originalmente desenvolvidos pelo campo da econofísica para analisar como as flutuações na economia afetam as características dos complexos, mercados financeiros dinâmicos. A abordagem forneceu novos, formas geralmente aplicáveis ​​de caracterizar a organização das comunidades intestinais humanas -; seu desenvolvimento normal, como eles são perturbados em estados de doença, como desnutrição, e como eles respondem às intervenções terapêuticas destinadas a repará-los.

O objetivo da pesquisa do microbioma humano não é simplesmente descrever as partes componentes de uma comunidade microbiana, mas sim caracterizar como os componentes interagem entre si para moldar as funções da comunidade. Para complicar as coisas, o número de possíveis interações entre os componentes em uma comunidade intestinal é literalmente astronômico. "

O autor sênior Jeffrey I. Gordon, MD

De acordo com Raman, os pesquisadores queriam ser capazes de focar sua atenção, encontrar maneiras de reduzir o número de componentes ou características do microbioma a um número mínimo que pudesse retratar de forma informativa as propriedades organizacionais de comunidades intestinais saudáveis ​​e doentes.

Estudar os microbiomas de crianças saudáveis ​​de Bangladesh amostradas mensalmente desde o nascimento até cinco anos, e usando o novo método computacional, eles identificaram uma rede de 15 membros da comunidade bacteriana intestinal que interagiam consistentemente uns com os outros. Eles chamaram essa rede de ecogrupo. Os componentes do ecogrupo forneceram uma maneira precisa de descrever o desenvolvimento intestinal normal de bebês e crianças que vivem em Bangladesh, bem como em vários outros países de baixa renda. Além disso, serviu como uma maneira sensível e precisa de determinar o quão severamente perturbadas as comunidades microbianas estão em crianças com desnutrição moderada e severa, e o grau em que são reparados com vários tratamentos.

"Um ensaio clínico mais longo e maior está em andamento em dois locais em Bangladesh para ver se o novo alimento complementar dirigido por microbiota tem benefícios sustentados, "Ahmed disse." Este ensaio inclui crianças com desnutrição moderada, bem como crianças com desnutrição grave tratadas com terapia convencional, mas deixadas com microbiomas incompletamente reparados, atrofia e vários outros problemas de crescimento. "

Michael J. Barratt, PhD, um professor assistente de patologia e imunologia e diretor executivo do Centro para Microbioma Intestinal e Pesquisa de Nutrição da Universidade de Washington acrescentou:

É possível que algumas crianças tenham comunidades microbianas intestinais tão danificadas que uma intervenção baseada em alimentos por si só não será suficiente. Portanto, nossa equipe da Universidade de Washington e do Centro Internacional de Pesquisa de Doenças Diarréicas está interessada em estudar a possibilidade de dar a organismos benéficos específicos -; ou mesmo os produtos benéficos que esses micróbios fazem, à medida que nos tornamos mais informados sobre o que são -; em combinação com um alimento complementar dirigido por microbiota. Essa poderia ser uma segunda linha de defesa. Nossos estudos também apresentam a possibilidade de monitorar o desenvolvimento de comunidades microbianas intestinais e detectar desvios do desenvolvimento normal no início da vida, dando-nos oportunidades de prevenção. "

Gordon enfatizou que seus esforços para reparar as comunidades microbianas perturbadas de crianças desnutridas prometem revelar diretrizes mais informadas para alimentar crianças nos primeiros anos de vida, para que possam desenvolver microbiomas saudáveis.

"Precisamos ser administradores eficazes dos preciosos recursos microbianos de nossos filhos, "disse ele." Se formos, os efeitos podem ser duradouros e anunciar uma nova dimensão para a medicina preventiva -; um que começa com seus microbiomas em desenvolvimento. "

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