Nova terapevtska hrana krepi ključne črevesne mikrobe, ki spodbujajo rast pri podhranjenih otrocih

Nova vrsta terapevtske hrane, posebej zasnovani za popravljanje črevesnih mikrobiomov podhranjenih otrok, je v začetnem kliničnem preskušanju v Bangladešu boljša od standardne terapije.

Interdisciplinarna skupina raziskovalcev z Medicinske fakultete Univerze Washington v St. Louisu in Mednarodnega centra za raziskave diareje v Dhaki, Bangladeš, so sprejele nov pristop za reševanje perečega globalnega zdravstvenega problema podhranjenosti otrok. Njihov pristop se osredotoča na selektivno spodbujanje ključnih črevesnih mikrobov, ki spodbujajo rast, z uporabo sestavin, ki so na voljo po dostopnih cenah, kulturno sprejemljiva živila.

Njihovo delo podpira idejo, da je zdrava rast dojenčkov in otrok neizogibno povezana z zdravim razvojem njihovih črevesnih skupnosti po rojstvu. Rezultati njihovih raziskav so opisani v dveh poročilih, objavljenih 12. julija v reviji Znanost.

"Ugotovili smo, da imajo otroci, ki so podhranjeni, nepopolno oblikovane črevesne mikrobne skupnosti v primerjavi z njihovimi zdravimi kolegi," je povedal višji avtor Jeffrey I. Gordon, MD, ugledni univerzitetni profesor dr. Robert J. Glaser in direktor družinskega centra Edison za genomsko znanost in sistemsko biologijo na Medicinski fakulteti. "Zato, lotili smo se oblikovanja terapevtskih živil, da bi popravili to nezrelost in ugotovili, ali bi takšno popravljanje povrnilo zdravo rast. "

Klinično preskušanje, ki ga je vodila ekipa pod vodstvom Tahmeeda Ahmeda, Doktor znanosti, direktor za prehrano in klinične storitve Mednarodnega centra za raziskave diareje, vključenih 63 otrok iz Bangladeša, 12-18 mesecev starosti, z diagnozo zmerne akutne podhranjenosti, kar pomeni, da so bili otroci bolni, vendar ne blizu smrti. Otroci so bili naključno razporejeni v eno od štirih zdravljenih skupin. Otroci v treh skupinah so vsak prejeli eno od treh na novo oblikovanih terapevtskih živil, medtem ko so tisti v četrti skupini prejemali standardno terapevtsko hrano, ki ni bila zasnovana na podlagi upoštevanja njenih učinkov na črevesni mikrobiom.

Vsa živila za preskušanje so bila lokalno proizvedena v Mednarodnem centru za raziskave diareje. Otroke so dvakrat dnevno pripeljali v center za prehransko rehabilitacijo, kjer so matere dajale terapevtsko hrano pod nadzorom zdravstvenih delavcev. Komplet merilnih orodij, razvit z napredkom genomske medicine, zagotovil novo, veliko celovitejša opredelitev molekularnih značilnosti, povezanih s podhranjenostjo, njegovi osnovni mehanizmi, in učinkovitost zdravljenja.

Eno izmed terapevtskih živil je izstopalo od ostalih, tudi v tem sorazmerno kratkem enomesečnem preskušanju. Merjenje 1, 300 beljakovin v krvi, vključno s tistimi, ki tesno sodelujejo pri usmerjanju rasti kosti, razvoj možganov, imunska funkcija, in presnovo v različnih tkivih, je razkrilo, da je ta prototip hrane povzročil izrazit premik v zdravo stanje v primerjavi s tistimi, ki so jih opazili pri ostalih treh skupinah otrok.

Na koncu študije, Raziskovalci so ugotovili tudi, za razliko od treh drugih skupin zdravljenja, črevesne mikrobne skupnosti, ki prebivajo v črevesju otrok, ki so prejemale to svinčevo terapevtsko hrano, so bile podvržene rekonfiguraciji in so bile bolj podobne mikrobnim skupnostim, ki jih najdemo pri starostno prilagojenih zdravih otrocih, ki živijo na istem območju. Ta formulacija je vsebovala, med drugimi sestavinami, mešanica hranil iz čičerike, soja, banane in arašidi.

Podhranjenost otrok je velik svetovni zdravstveni problem, prizadene 150 milijonov otrok, mlajših od 5 let, po vsem svetu, po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije. Številne študije so pokazale, da je podhranjenost posledica številnih dejavnikov, z zanesljivim dostopom do ustreznih zneskov cenovno dostopnih, hranljiva hrana je eden, vendar ne edini dejavnik.

Obstoječa terapevtska živila so bila razvita za povečanje količine ključnih hranil, ki jih otroci zaužijejo. Podhranjeni otroci, ki prejemajo ta živila, manj verjetno umrejo, druge posledice podhranjenosti pa se večinoma ne odzivajo na zdravljenje, vključno z upočasnjeno rastjo, oslabljena imunost in zmanjšana kognitivna funkcija. Gordon je opozoril, da ta živila niso bila zasnovana na podlagi upoštevanja njihovih učinkov na razvoj črevesnega mikrobioma.

Nova terapevtska živila, usmerjena v mikrobiome, ki sta jih razvila ekipa Univerze v Washingtonu in Mednarodnega centra za raziskave diareje, so izhajala iz njihovih prejšnjih študij razvoja črevesne mikrobne skupnosti pri zdravih otrocih, ki živijo v Bangladešu. Pred nekaj leti, ekipa je odkrila, da imajo otroci s podhranjenostjo nezrele črevesne skupnosti-tiste, ki so bile videti mlajše od svojih zdravih kolegov, prilagojenih starosti. Ahmed je opozoril, da so pred nekaj leti ugotovili, da običajna terapevtska živila niso uspela popraviti te nezrelosti pri podhranjenih otrocih, ki so jih zdravili.

Gordonova skupina je presadila nezrele skupnosti iz podhranjenih otrok, in normalno dozorevajo skupnosti iz zdravih otrok, v miši, ki so bile vzgojene v sterilnih pogojih. Rezultati so pokazali, da so nezrele skupnosti povezane z zmanjšanjem telesne mase, okvarjen razvoj kosti ter nenormalne presnovne in imunske funkcije pri živalih prejemnicah. Te ugotovitve so pokazale zgodnje dokaze, da je neuspeh pri oblikovanju normalne mikrobne skupnosti lahko vzrok in ne le posledica podhranjenosti.

"Obstaja negotovost glede tega, katera živila je najbolje zaužiti v obdobju dopolnilnega hranjenja -ko otroci prehajajo z izključnega hranjenja z mlekom na trdno hrano, "Je rekel Gordon." Naše študije so bile navdihnjene z mislijo, da se te pogosto uporabljajo, cenovno dostopne, kulturno sprejemljiva dopolnilna živila bi lahko vsebovala sestavine, ki si jih želijo ključni mikrobi, ki so v črevesju mikrobiomi podhranjenih otrok premalo zastopani in slabše uspešni. Ti mikrobi so bili naše terapevtske tarče. "

Ta študija ponuja prve dokaze, da je terapevtsko živilo, razvita posebej za podporo rasti in širjenju črevesnih mikrobov, povezanih z zdravim razvojem mikrobiomov, ima koristne učinke zunaj črevesja, povezane z mnogimi vidiki zdrave rasti. Ti učinki vključujejo ključne posrednike presnove, in iz kosti, razvoj možganov in imunskega sistema -; organskih sistemov, ki jih je bilo pri podhranjenih otrocih zelo težko popraviti z dopolnjevanjem njihove prehrane s tradicionalnimi terapevtskimi živili.

V prvem od obeh člankov -; soavtorica Jeanette L. Gehrig, Doktor znanosti, Siddarth Venkatesh, Doktor znanosti, in Hao-Wei Chang, vsi člani laboratorija Gordon -; opišite, kako so prvič uporabili miši brez kalčkov, in nato pujski brez kalčkov, kolonizirali s črevesno mikrobno skupnostjo iz bangladeških otrok, da bi pregledali vrsto diet, sestavljenih iz dopolnilnih sestavin hrane, ki se uporabljajo v Bangladešu. Oblikovali so prototipe komplementarne hrane, usmerjene z mikrobiomi, ki bi lahko popravili nezrele mikrobne skupnosti pri podhranjenih otrocih iz Bangladeša v obeh živalskih modelih in izboljšali zdravje živali. Ti prototipi so bili nato preizkušeni v zgoraj opisani dvojno slepi kontrolirani študiji hranjenja.

V drugem prispevku, prvi avtor Arjun S. Raman, MD, Doktor znanosti, iz laboratorija Gordon, opisuje razvoj novih računskih metod, na podlagi metod, ki jih je prvotno razvilo področje ekonofizike za analizo, kako nihanja v gospodarstvu vplivajo na značilnosti kompleksa, dinamični finančni trgi. Pristop je zagotovil novo, splošno uporabni načini označevanja organizacije človeških črevesnih skupnosti -; njihov normalen razvoj, kako se motijo ​​v bolezenskih stanjih, kot je podhranjenost, in kako se odzivajo na terapevtske posege, namenjene popravljanju.

Cilj raziskav človeških mikrobiomov ni le opisati sestavne dele mikrobne skupnosti, temveč opredeliti, kako komponente medsebojno delujejo in oblikujejo funkcije skupnosti. Zaplete zadeve, število možnih interakcij med komponentami v črevesni skupnosti je dobesedno astronomsko. "

Višji avtor Jeffrey I. Gordon, MD

Po besedah ​​Ramana, raziskovalci so želeli osredotočiti svojo pozornost, iskanje načinov za zmanjšanje števila sestavin ali lastnosti mikrobioma na najmanjše število, ki bi lahko na informativen način prikazalo organizacijske lastnosti zdravih in obolelih črevesnih skupnosti.

Študija mikrobiomov zdravih otrok iz Bangladeša, vzorčenih mesečno od rojstva do petih let, in z uporabo nove računske metode, identificirali so mrežo 15 članov črevesne bakterijske skupnosti, ki so med seboj dosledno sodelovali. To omrežje so poimenovali ekoskupina. Sestavine ekoskupine so natančno opisale normalen črevesni razvoj dojenčkov in otrok, ki živijo v Bangladešu, pa tudi v nekaterih drugih državah z nizkimi dohodki. Nadalje je služil kot občutljiv in natančen način ugotavljanja, kako močno so motene mikrobne skupnosti pri otrocih z zmerno in hudo podhranjenostjo, in stopnjo popravila z različnimi tretmaji.

"Na dveh lokacijah v Bangladešu trenutno poteka daljše in obsežnejše klinično preskušanje, da bi ugotovili, ali ima nova dopolnilna hrana, usmerjena z mikrobiomi, trajne koristi, "Je dejal Ahmed." To preskušanje vključuje otroke z zmerno podhranjenostjo in otroke s hudo podhranjenostjo, ki se zdravijo s konvencionalno terapijo, vendar imajo nepopolno popravljene mikrobiome, zaostajanje v razvoju in različne druge motnje rasti. "

Michael J. Barratt, Doktor znanosti, docent za patologijo in imunologijo ter izvršni direktor Centra za črevesne mikrobiome in raziskave prehrane na Univerzi v Washingtonu je dodal:

Možno je, da imajo nekateri otroci črevesne mikrobne skupnosti tako poškodovane, da samo posredovanje na osnovi hrane ne bo dovolj. Zato se naša ekipa Univerze v Washingtonu in Mednarodnega centra za raziskave driske zanima za proučevanje možnosti dajanja določenih koristnih organizmov -; ali celo koristne izdelke, ki jih ti mikrobi proizvajajo, ko postajamo bolj seznanjeni, kaj so to -; v kombinaciji z dopolnilno hrano, usmerjeno z mikrobiomi. To bi lahko bila druga obrambna črta. Naše študije predstavljajo tudi možnost spremljanja razvoja črevesnih mikrobnih skupnosti in odkrivanja odstopanj od normalnega razvoja v zgodnjem življenju, nam daje možnosti za preprečevanje. "

Gordon je poudaril, da njihova prizadevanja za popravilo motenih mikrobnih skupnosti podhranjenih otrok obljubljajo razkritje bolj informiranih smernic za hranjenje otrok v prvih nekaj letih življenja, da bodo lahko razvili zdrave mikrobiome.

"Moramo biti učinkoviti skrbniki dragocenih mikrobnih virov naših otrok, "je rekel." Če smo, učinki so lahko dolgotrajni in napovedujejo novo razsežnost preventivne medicine -; ki se začne z razvijajočimi se mikrobiomi. "

• Raziskave se sprašujejo, ali je za izboljšanje dojenja potrebna operacija vezave jezika
• Kofein lahko povzroči težave posameznikom z anksiozno motnjo