Poprawianie bakterii jelitowych u niedożywionych dzieci może pomóc im w rozwoju

W naszych jelitach przenosimy niezliczone rodzaje bakterii, ale u niedożywionych dzieci wiele pomocnych drobnoustrojów jelitowych nie ma wystarczającej ilości paliwa do rozwoju. Obecnie badanie kliniczne sugeruje, że nowy suplement diety może pomóc w odbudowie bakterii jelitowych niedożywionych dzieci, pomagając im przybrać na wadze i zdrowo rosnąć.

Próba odbyła się w dzielnicy Mirpur w Dhace w Bangladeszu, a naukowcy stworzyli nowy suplement diety z lokalnie dostępnych składników, w tym ciecierzycy, mąki sojowej, orzeszków ziemnych, zielonych bananów, oleju i cukru. W porównaniu z dziećmi otrzymującymi standardowe leczenie niedożywienia – wysokokaloryczną „gotową do spożycia jedzenie uzupełniające” (ready-to-use supplementary food / RUSF) – dzieci, którym podano nowy suplement, przybrały na wadze i przybierały na wadze w szybszym tempie.

Co więcej, próbki kału od tych dzieci wykazały, że ich bakterie jelitowe były bardziej zbliżone do bakterii zdrowych dzieci pod koniec badania. Ta zmiana w drobnoustrojach jelitowych była związana z pojawieniem się pewnych białek we krwi; w szczególności wzrosła liczba kluczowych białek zaangażowanych we wzrost kości i rozwój mózgu, podczas gdy markery stanu zapalnego zmniejszyły się, zgodnie z badaniem, które zostało opublikowane 7 kwietnia w The New England Journal of Medicine.

Odkrycie to wskazują, że „wpływ społeczności [drobnoustrojów] sięga daleko poza ścianę jelita i wpływa na cały organizm” – powiedział starszy autor dr Jeffrey Gordon, dyrektor Edison Family Center for Genome Sciences and Systems Biology w Washington University School of Medicine w St. Louis.

Co ciekawe, standardowa kuracja RUSF zawiera około 20% więcej kalorii niż nowy suplement, a jednak „ta interwencja z mniejszą ilością kalorii może w rzeczywistości poprawić przyrost masy ciała u tych dzieci w większym stopniu niż jedzenie o większej ilości kalorii” – powiedział Ruairi Robertson, pracownik naukowy z tytułem doktora, który bada mikrobiom jelitowy na Queen Mary University of London, ale nie brał udziału w badaniu. Ten wynik zmienia zwykłe myślenie o odżywianiu i spożyciu kalorii i podkreśla znaczenie bakterii jelitowych w rozwoju dziecka, powiedział.

Potrzeba więcej danych, aby potwierdzić, czy suplement pomaga dzieciom rosnąć w dłuższej perspektywie i czy obserwowane zmiany poziomu białka faktycznie przekładają się na mocne kości i zdrowy mózg, powiedział Robertson. Na razie naukowcy nie wiedzą, jak długo utrzymają się obserwowane korzyści lub czy leczenie może przynieść podobne korzyści wszystkim niedożywionym dzieciom, powiedział Gordon.

„Jest dużo do zrobienia, ale wydaje mi się, że wyniki są zachęcające” – powiedział Gordon.

Najlepsze paliwo dla jelit

Przed rozpoczęciem badania klinicznego Gordon i jego koledzy przeprowadzili wyczerpujące badania próbek ludzkiego kału, a także badania laboratoryjne myszy i świń, aby ustalić, które pokarmy mogą dostarczyć najlepszego paliwa dla mikrobiomu jelitowego niedożywionego dziecka, społeczności drobnoustrojów która żyje w układzie pokarmowym.

Zespół najpierw pobrał próbki kału dzieci z różnych krajów – w tym Wenezueli, Malawi, Stanów Zjednoczonych i Bangladeszu – i szukał wzorców w zakresie zróżnicowania bakterii jelitowych w zależności od ich lokalizacji, wieku, diety i stanu odżywienia. Zauważyli, że zdrowe dzieci gromadziły określony zestaw drobnoustrojów jelitowych w ciągu pierwszych dwóch lat życia, podczas gdy mikrobiomy jelitowe niedożywionych dzieci wydawały się „skarłowaciałe”.

Innymi słowy, podobnie jak narządy w organizmie, mikrobiom jelitowy dojrzewa i zmienia się z upływem czasu, ale mikrobiom niedożywionych dzieci „wyglądają „młodziej”, niż można by się spodziewać” – powiedział Gordon.

„Po osiągnięciu wieku około dwóch lub trzech lat mikrobiom jelitowy stabilizuje się i wygląda podobnie do tego u osoby dorosłej” – powiedział Robertson. „Stawiamy hipotezę, że jeśli są zakłócenia… w tym krytycznym oknie, może to faktycznie zakłócić późniejsze trajektorie”, jeśli chodzi o dojrzewanie ciała dziecka.

Aby zobaczyć, jak “utknięcie” mikrobiomu w tym niedojrzałym stanie może zagrozić rozwojowi dziecka, zespół przetestował ten pomysł na myszach. Gdy zespół przeszczepił zwierzętom próbki kału niedożywionych dzieci, ich tempo przyrostu masy ciała i wzrostu kości uległo pogorszeniu. Zaczęły się również rozwijać u nich dysfunkcje metaboliczne, ponieważ na przykład organizm zaczął rozkładać aminokwasy na energię zamiast cukrów –  problemów obserwowanych u niedożywionych dzieci.

Zespół zastanawiał się, czy określone pokarmy mogą naprawić zahamowany mikrobiom i potencjalnie pomóc dzieciom przywrócić normalny rozwój. Pracując z lokalnie dostępną żywnością z Dhaki, zespół przetestował, jak różne kombinacje składników wpływają na mikrobiom jelitowy w ich modelach zwierzęcych i jak te zmiany korelują ze wzrostem.

„Najlepiej byłoby, gdyby taka żywność była produkowana lokalnie i dostarczana lokalnie” i żeby była zgodna z lokalnymi standardami kulturowymi, powiedział Robertson.

Widząc obiecujące wyniki swoich badań na zwierzętach, naukowcy przeprowadzili małą próbę nowych suplementów diety u dzieci, testując trzy preparaty. Jeden z nich wyróżnił się jako szczególnie obiecujący i godny większych badań.

Wystawiony na próbę

Badanie zostało przeprowadzone na 118 dzieciach z umiarkowanym ostrym niedożywieniem, a ich wiek wahał się od 12 do 18 miesięcy. (Z definicji dzieci z umiarkowanym ostrym niedożywieniem mają dwa do trzech odchyleń standardowych poniżej średniej wagi w stosunku do ich wzrostu, podczas gdy dzieci z ciężkim ostrym niedożywieniem spadają co najmniej o trzy poniżej, według Światowej Organizacji Zdrowia) .

Połowa dzieci otrzymała RUSF, a druga połowa otrzymała nowy suplement diety, zwany „prototypem uzupełniającej żywności ukierunkowanej na mikrobion” (microbiota-directed complementary food prototype / MDCF). RUSF użyty w badaniu zawierał również lokalne składniki – głównie ryż i soczewicę – ale te produkty nie zostały specjalnie dobrane do odżywiania mikrobiomu jelitowego, jak w nowym MDCF, powiedział pierwszy autor Robert Chen, student medycyny i doktorant w laboratorium Gordona.

Dzieci otrzymywały przypisany im dodatek dwa razy dziennie przez trzy miesiące, a następnie przeszły kolejny miesiąc obserwacji. Naukowcy zmierzyli wagę, długość i obwód ramion dzieci, śledząc zmiany w czasie i odkryli, że dzieci, którym podano MDCF, szybciej rosły i przybrały na wadze.

„Te wyniki z pewnością był dla nas bardzo zaskakujące” – powiedział Chen.

Chociaż poprawa wagi i wzrostu była znacząca, ogólnie była stosunkowo niewielka, powiedział Robertson. Może to być związane z faktem, że dzieci były umiarkowanie niedożywione, podczas gdy takie samo leczenie poważnie niedożywionych dzieci „może mieć bardziej bardziej widoczne skutki” – powiedział. W każdym razie „nie możemy spodziewać się całkowitego wyzdrowienia w ciągu trzech miesięcy” – dodał.

Zespół pobrał również próbki krwi, aby ocenić białka w dziecięcym osoczu i próbki kału, aby przeanalizować bakterie jelitowe. Dzieci, które otrzymały nowy suplement, wykazały większy wzrost 70 białek osocza związanych z rozwojem niż dzieci, które otrzymały RUSF; obejmowały one kluczowe białka dla wzrostu kości oraz rozwoju nerwów i mózgu. Wzrost tych 70 białek był skorelowany ze znacznym przyrostem masy ciała i wzrostu.

Chociaż jest to interesujące, wahające się poziomy białka nie mogą ostatecznie wskazać, czy te dzieci będą mieć zdrowe kości i mózgi; potrzebne będą większe i dłuższe badania kliniczne, aby zobaczyć, jak te poziomy białka przekładają się na rzeczywiste wyniki zdrowotne, powiedział Robertson. Jednak poprzez wskazanie “interesujących białek”, obecne badanie stanowi „skarbnicę, w którą mogą zagłębić się inni badacze” – powiedział.

U wszystkich dzieci zespół zidentyfikował 21 typów bakterii, które wydają się być powiązane ze znacznym przyrostem wzrostu, a także dwa typy bakterii związane ze słabym wzrostem. Te dwie ostatnie bakterie obejmowały Escherichia coli [pałeczka okrężnicy] i gatunek Bifidobacterium [Bifidobakteria], probiotyk występujący w dużych ilościach u niemowląt karmionych piersią.

„Chcesz, żeby było ich dużo w pierwszych miesiącach życia, ponieważ rozkładają i metabolizuje cukry – oligosacharydy w mleku matki” – powiedział Robertson. „Co ciekawe, późniejsze posiadanie [tych bakterii] w większej ilości negatywnie wpływało na wzrost” – powiedział. Być może na etapie niemowlęctwa, kiedy dzieci są odstawiane od mleka matki, te niegdyś korzystne jelitowy bakterie powinien stać się mniej powszechny, pozwalając innym mikrobom zająć ich miejsce, powiedział.

Widząc, że MDCF pomógł we wprowadzeniu mikrobiomów dziecięcych do bardziej “dojrzałego stanu”, Gordon i jego zespół monitorują teraz dzieci, aby zobaczyć, jak będą się rozwijać. W przyszłości naukowcy chcą lepiej zbadać zależności między dietą dzieci, ich bakteriami jelitowymi, białkami osocza i ich wpływem na zdrowie.

Te drobne szczegóły powinny pomóc naukowcom dostosować ich MDCF do potrzeb dzieci w różnych miejscach, w których suplement może być wytwarzany z różnych składników.

Źródło: Mindy Weisberger

A Microbiota-Directed Food Intervention for Undernourished Children

A sparse covarying unit that describes healthy and impaired human gut microbiota development

Human gut microbiome viewed across age and geography

Supplementary foods for the management of moderate acute malnutrition in children aged 6–59 months

Severe acute malnutrition

Zdjęcie: Getty/CHRISTOPH BURGSTEDT/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x