Нов вид терапевтична храна, специално разработена за възстановяване на чревните микробиоми на недохранени деца, превъзхожда стандартната терапия в първоначалното клинично изпитване, проведено в Бангладеш.

нова

Интердисциплинарен екип от изследователи от Медицинския факултет на Университета във Вашингтон в Сейнт Луис и Международния център за изследване на диарейната болест в Дака, Бангладеш, са предприели нов подход за справяне с належащия глобален здравен проблем с недохранването в детска възраст. Техният подход се фокусира върху селективно стимулиране на ключови чревни микроби, стимулиращи растежа, използвайки съставки, присъстващи в достъпни, културно приемливи храни.

Тяхната работа подкрепя идеята, че здравословният растеж на бебета и деца е неумолимо свързан със здравословното развитие на техните чревни общности след раждането. Резултатите от техните изследвания са описани в два доклада, публикувани на 12 юли в списанието Наука.

„Открихме, че децата с недохранване имат непълно оформени чревни микробни общности в сравнение със здравите си колеги“, казва старши автор Джефри И. Гордън, д-р, д-р Робърт Дж. Глазър, уважаван университетски професор и директор на Семейния център на Едисон за геномни науки И системна биология в Медицинския факултет. "Затова се заехме да проектираме терапевтични храни, за да поправим тази незрялост и да определим дали подобно възстановяване би възстановило здравословния растеж."

Клиничното изпитване, проведено от екип, ръководен от д-р Тахмед Ахмед, директор по хранене и клинични услуги на Международния център за изследване на диарейната болест, включва 63 деца от Бангладеш на възраст 12-18 месеца, диагностицирани с умерено остър недохранване, което означава, че децата са болни, но не са близо до смърт. Децата бяха разпределени на случаен принцип в една от четирите лечебни групи. Децата в три от групите са получавали по една от трите новопроектирани терапевтични храни, докато тези от четвъртата група са получавали стандартна терапевтична храна, която не е създадена въз основа на въздействието върху чревния микробиом.

Всички храни за изпитването са произведени на местно ниво в Международния център за изследване на диарийната болест. Децата бяха доведени два пъти дневно в център за хранителна рехабилитация, където терапевтичните храни се администрираха от майките им под наблюдението на здравни работници. Набор от измервателни инструменти, разработен чрез напредък в геномната медицина, предостави нова, много по-изчерпателна дефиниция на молекулярните характеристики, свързани с недохранването, основните механизми и ефективността на лечението.

Една от терапевтичните храни се открояваше от останалите, дори в това сравнително кратко едномесечно проучване. Измерването на 1300 кръвни протеина, включително тези, които са пряко включени в насочването на растежа на костите, развитието на мозъка, имунната функция и метаболизма в различни тъкани, разкри, че този прототип на храна е довел до изразена промяна към здравословно състояние в сравнение с това, което се наблюдава в другата три групи деца.

В края на проучването изследователите също установяват, че за разлика от трите други лечебни групи, чревните микробни общности, пребиваващи в червата на деца, получаващи тази оловна терапевтична храна, са претърпели реконфигурация и по-скоро приличат на микробни общности, открити във възрастовите групи. съвпадащи здрави деца, живеещи в същия регион. Тази формулировка съдържа, наред с други компоненти, смес от хранителни вещества от нахут, соя, банани и фъстъци.

Недохранването в детството е огромен глобален здравен проблем, засягащ 150 милиона деца под 5-годишна възраст в световен мащаб, според Световната здравна организация. Много изследвания показват, че недохранването е резултат от много фактори, като надеждният достъп до адекватни количества достъпна, питателна храна е един, но не единственият фактор.

Съществуващите терапевтични храни са разработени, за да увеличат количеството на основните хранителни вещества, които децата консумират. Недохранените деца, които получават тези храни, са по-малко склонни да умрат, но други последици от недохранването остават до голяма степен неподвластни на лечението, включително забавен растеж, нарушен имунитет и намалена когнитивна функция. Гордън отбеляза, че тези храни не са проектирани въз основа на тяхното въздействие върху развитието на чревния микробиом.

Новите терапевтични храни, насочени към микробиоми, разработени от екипа на Университета във Вашингтон и Международния център за изследване на диарийната болест, произтичат от по-ранните им проучвания за развитието на чревната микробна общност при здрави деца, живеещи в Бангладеш. Преди няколко години екипът откри, че децата с недохранване имат незрели чревни общности - такива, които изглеждат по-млади от техните здрави колеги, съответстващи на възрастта. Ахмед отбеляза, че преди няколко години са открили, че конвенционалните терапевтични храни не са успели да поправят тази незрялост при недохранените деца, които са лекували.

Групата на Гордън продължи да трансплантира незрели общности от недохранени деца и нормално узряващи общности от здрави деца, на мишки, отгледани при стерилни условия. Резултатите разкриват, че незрелите общности са свързани с намалено наддаване на тегло, дефектно развитие на костите плюс ненормални метаболитни и имунни функции при реципиентите. Тези открития предоставиха ранни доказателства, че неспособността да се образува нормална микробна общност може да бъде причина, а не просто ефект на недохранване.

"Съществува несигурност относно това кои храни е най-добре да се прилагат по време на периода на допълващо хранене - когато децата преминават от изключително хранене с мляко към твърди храни", каза Гордън. "Нашите проучвания бяха вдъхновени от идеята, че тези често използвани, достъпни, културно приемливи допълнителни храни могат да съдържат съставки, желани от ключови микроби, които са недостатъчно представени и се представят недостатъчно в чревните микробиоми на недохранени деца. Тези микроби бяха нашите терапевтични цели."

Това проучване предоставя първите доказателства, че терапевтичната храна, разработена специално за подпомагане на растежа и разширяването на чревните микроби, свързани със здравословното развитие на микробиома, има благоприятни ефекти извън червата, свързани с много аспекти на здравословния растеж. Тези ефекти включват ключови медиатори на метаболизма и на развитието на костите, мозъка и имунната система - органични системи, които са били много трудни за възстановяване при недохранени деца, като допълват диетата си с традиционни терапевтични храни.

В първата от двете статии - съавторите на д-р Джанет Л. Гериг, д-р Сиддарт Венкатеш и д-р Хао-Уей Чанг, всички членове на лабораторията на Гордън - описват как за първи път са използвали без микроби мишки и след това прасенца без микроби, колонизирани с членовете на чревната микробна общност от деца от Бангладеш, за да проверят поредица от диети, съставени от допълнителни хранителни съставки, използвани в Бангладеш. Те формулираха прототипи на допълнителни храни, насочени към микробиоми, които биха могли да поправят незрели микробни съобщества от недохранени деца от Бангладеш в двата модела животни и да подобрят здравето на животните. След това тези прототипи бяха тествани в двойно-сляпо контролирано проучване за хранене, описано по-горе.

Във втората статия, първият автор д-р Арджун С. Раман от лабораторията в Гордън описва разработването на нови изчислителни методи, базирани на методи, първоначално разработени в областта на еконофизиката, за да анализира как колебанията в икономиката влияят върху характеристиките на сложни, динамични финансови пазари. Подходът предоставя нови, общоприложими начини за характеризиране на организацията на човешките чревни общности - тяхното нормално развитие, как те са обезпокоени при болестни състояния като недохранване и как реагират на терапевтични интервенции, предназначени да ги поправят.

"Целта на изследването на човешкия микробиом не е просто да опише съставните части на микробна общност, а по-скоро да характеризира как компонентите взаимодействат помежду си, за да оформят функциите на общността", каза Гордън. "Усложняващите неща, броят на възможните взаимодействия между компонентите в червата е буквално астрономически."

Според Раман изследователите искат да могат да фокусират вниманието си, като намират начини да намалят броя на компонентите или характеристиките на микробиома до минимален брой, който може да изобрази по информативен начин организационните свойства на здравите и болни чревни общности.

Изучавайки микробиомите на здрави деца от Бангладеш, взети проби ежемесечно от раждането до пет години и използвайки новия изчислителен метод, те идентифицираха мрежа от 15 члена на чревната бактериална общност, които постоянно си взаимодействаха помежду си. Те кръстиха тази мрежа екогрупа. Компонентите на екогрупата предоставиха точен начин за описание на нормалното развитие на червата на бебета и деца, живеещи в Бангладеш, както и в няколко други страни с ниски доходи. Освен това той служи като чувствителен и точен начин за определяне на това колко силно са нарушени микробните общности при деца с умерено и тежко недохранване и степента, до която те се възстановяват с различни лечения.

"Понастоящем се провежда по-продължително и по-голямо клинично изпитване на две места в Бангладеш, за да се види дали новата допълнителна храна, насочена към микробиома, има ползи", каза Ахмед. "Това проучване включва деца с умерено недохранване, както и деца с тежко недохранване, лекувани с конвенционална терапия, но останали с непълно ремонтирани микробиоми, забавяне на растежа и различни други нарушения на растежа."

Добавен е д-р Майкъл Дж. Барат, асистент по патология и имунология и изпълнителен директор на Центъра за изследване на микробиомите и храненето на червата във Вашингтонския университет: „Възможно е някои деца да имат толкова увредени чревни микробни общности, че намесата на базата на храна сама по себе си няма да е достатъчна. Така че нашият екип от университета във Вашингтон и Международния център за изследване на диарията се интересуват от изучаването на възможността за даване на специфичните полезни организми - или дори на полезните продукти, които тези микроби произвеждат, когато станем по-добре осведомени за това какви са те - в комбинация с насочена към микробиола допълнителна храна. Това може да бъде втора линия на защита. Нашите проучвания също така представят възможността за наблюдение на развитието на чревните микробни съобщества и улавяне на отклонения от нормалното развитие по-рано в живота, което ни дава възможности за превенция. "

Гордън подчерта, че усилията им, насочени към възстановяване на нарушените микробни общности на недохранени деца, обещават да разкрият по-информирани насоки за хранене на децата през първите няколко години от живота, за да могат те да развият здравословни микробиоми.

„Трябва да бъдем ефективни управители на ценните микробни ресурси на нашите деца“, каза той. "Ако сме, ефектите може да са дълготрайни и да предвещават ново измерение на превантивната медицина - такова, което започва с развитието на техните микробиоми."