营养不良儿童的肠道细菌受益于治疗性食品中的关键元素

2021 年报告的一项临床试验由圣路易斯华盛顿大学医学院和孟加拉国达卡国际腹泻病研究中心的一组研究人员进行，结果表明，一种旨在修复营养不良儿童肠道微生物组发育不良的新设计的治疗性食品优于广泛使用的标准治疗性食品。

现在，华盛顿大学医学院同一研究小组的另一项研究已经确定了这种新型治疗性食品的关键天然生化成分以及加工这些成分的重要细菌菌株。该研究表明，确定这些成分和作为其治疗靶点的关键促进生长的肠道细菌菌株可以帮助指导当前食品配方的治疗，并可能在未来创造新的、更有效的配方。

这项研究由华盛顿大学Robert J. Glaser博士杰出大学教授Jeffrey I. Gordon博士领导，于12月13日发表在《自然》杂志上。

“我们已经确定了微生物组导向食品的生物活性元素，”戈登说，他也是医学院爱迪生家族基因组科学与系统生物学中心的主任。“这些是天然存在的碳水化合物结构，理论上可以从食品制造的副产品流中大量回收，并用于生产益生元。我们还确定了处理这些食物成分的微生物，从理论上讲，这些生物体本身有可能成为完全缺乏这些有益肠道微生物的儿童治疗干预的一部分。

在这项工作的基础上，世界卫生组织与比尔和梅琳达·盖茨基金会一起支持一项大型多中心临床试验，研究这种新的治疗性食品 – 称为MDCF-2，或微生物组指导的补充食品。该试验尚处于早期阶段，旨在招募生活在非洲和东南亚的约6,500名年龄在6个月至2岁之间的营养不良儿童。

根据世界卫生组织和联合国儿童基金会的数据，营养不良是 5 岁以下儿童死亡的主要原因，近 1.5 亿名 5 岁以下儿童发育迟缓。用传统治疗性食品治疗可以减少死亡，但并不能实质性改善营养不良的其他长期影响，包括新陈代谢、骨骼生长、免疫功能和大脑发育问题。

“我们的工作表明，肠道中健康的微生物群落对于健康生长是必要的，”戈登说。“在生命的头两年，肠道微生物群落的发育需要与身体其他部位（其他器官系统）的发育同步。当这个微生物群落不完全形成时，简单地给予更多的卡路里并不能修复它。我们正在寻找特定的食物成分，以培育健康的肠道微生物群落，以期修复营养不良儿童功能失调的肠道微生物群落。

研究人员，包括共同第一作者Matthew C. Hibberd博士，病理学和免疫学助理教授，以及Daniel M. Webber，医学博士，病理学和免疫学讲师，发现细菌Prevotella copri的菌株与儿童生长增加呈正相关。这些生物体显示出使用MDCF-2治疗性食品中存在的有益生物活性碳水化合物结构的代谢途径活性的增加。与接受传统治疗性食品的儿童相比，接受MDCF-2的儿童在血液中显示出支持肌肉骨骼生长和神经发育的某些蛋白质的较高水平，以及与炎症有关的蛋白质水平较低 – 这表明微生物组修复的影响远远超出了肠道壁。

“我们对这些儿童的粪便样本进行了广泛的基因组分析，”Hibberd说。“我们知道对这些食物成分有反应的细菌的身份，以及这些细菌对治疗的反应所具有和表达的代谢能力。事实证明，许多与儿童生长密切相关的细菌富含碳水化合物代谢的途径。

在 2021 年的临床试验中，MDCF-2 治疗性食品作为膳食补充剂提供，以提供儿童每日能量需求的约 20%。MDCF-2的成分包括鹰嘴豆粉、大豆粉、花生酱和捣碎的青香蕉果肉;传统的高热量即食辅食包括大米、扁豆和奶粉。对这些食物中碳水化合物的详细分析表明，MDCF-2含有更多的多糖，称为半乳聚糖和甘露聚糖，而传统的治疗性食物含有更多的淀粉和纤维素。与接受传统补充食物的儿童相比，接受MDCF-2的儿童表现出生长增加，尽管MDCF-2的热量密度比高热量食物低15%。与 MDCF-2 治疗相关的生长增加与儿童微生物组中某些普雷沃氏菌菌株中存在的代谢途径表达增加相关——这些途径参与生物体利用 MDCF-2 中存在的多糖。

“来自食物频率问卷的信息表明，对MDCF-2反应最大的儿童也食用了更多的坚果和豆类作为他们日常饮食的一部分，”韦伯说。“这些坚果和豆类具有一些与MDCF-2相同的多糖。这表明可能有机会调整MDCF-2的成分和剂量，以进一步增强其治疗效果。

Gordon补充说：“即将在东非和西非以及南亚进行的MDCF-2临床试验将测试其在6个月至24个月大的营养不良儿童中的有效性的普遍性，这些儿童患有不同程度的营养不良。这些和其他研究的结果应该有助于我们了解我们的微生物如何与我们的人类细胞和器官合作以影响发育生物学，完善我们开发微生物组定向疗法的方法，并帮助我们开发新的方法来喂养我们的孩子，以确保在出生后生命的最初几年形成健康的微生物组。

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Hibberd MC、Webber DM、Rodionov DA、Henrissat S、Chen RY、Zhou C、Lynn HM、Wang Y、Chang H、Lee EM、Lelwala-Guruge J、Kazanov MD、Arzamasov AA、Leyn SA、Lombard V、Terrapon N、Henrissat B、Castillo JJ、Couture G、Bacalzo NP、Chen Y、Lebrilla CB、Mostafa I、Das S、Mahfuz M、Barratt MJ、Osterman AL、Ahmed T、 季国栋.营养不良儿童以微生物组为导向的食品中的生物活性聚糖。自然界。12月13,2023。

这项工作得到了比尔和梅琳达·盖茨基金会的支持;美国国立卫生研究院 （NIH），授权号 DK30292;以及华盛顿大学-Centene 个性化医疗计划。Gordon 是安捷伦思想领袖奖的获得者。内容完全由作者负责，并不一定代表NIH的官方观点。

Gordon、Hibberd、Webber 和其他几位合著者是一项专利的共同发明人，该专利名为“普雷沃氏菌和膳食聚糖的合生元组合治疗营养不良”。华盛顿大学-icddr，b 团队坚定地致力于让有需要的人负担得起和获得这些食物。

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原文发表于医学院网站