Für unterernährte Kinder, neue therapeutische Nahrung steigert die Darm-Mikroben, die die gesunde Entwicklung: Neues Konzept für Darm Mikroben beweist überlegen standard-Behandlung

Eine neue Art der therapeutischen Nahrung, die speziell entwickelt, um zu reparieren Darm microbiomes von unterernährten Kindern, überlegen ist der standard-Therapie in einer ersten klinischen Studie, die in Bangladesch.

Ein interdisziplinäres team von Ermittlern von der Washington University School of Medicine in St. Louis und dem International Centre for Diarrhoeal Disease Research in Dhaka, Bangladesch, unternommen haben, einen neuen Ansatz für die Bewältigung der drängenden globalen problem für die Gesundheit von kindheit an Unterernährung. Ihr Ansatz konzentriert sich auf die selektiv Steigerung der Taste Wachstum-Förderung der Darm-Mikroben mit Zutaten, die vorhanden in der erschwinglichen, kulturell akzeptablen Nahrungsmitteln.

Ihre Arbeit unterstützt die Vorstellung, dass ein gesundes Wachstum von Säuglingen und Kindern ist unaufhaltsam verknüpft, die die gesunde Entwicklung Ihrer Darm Gemeinschaften nach der Geburt. Die Forschungsergebnisse sind beschrieben in zwei berichten veröffentlicht Juli 12 in der Zeitschrift Science.

„Wir haben festgestellt, dass Kinder, die unterernährt sind, haben unvollständig gebildet Darm mikrobiellen Gemeinschaften, verglichen mit Ihren gesunden Kollegen“, sagt senior-Autor Jeffrey I. Gordon, MD, die Dr. Robert J. Glaser Distinguished University Professor und Direktor des Edison-Familien-Mitte für Genom-Wissenschaften & Systembiologie an der medizinischen Fakultät. „Daher setzen wir über zur Gestaltung therapeutischer Lebensmittel zu reparieren diese Unmündigkeit, und um zu bestimmen, ob eine solche Reparatur wäre wieder ein gesundes Wachstum.“

Die klinische Studie, die durchgeführt wurde durch ein team unter der Leitung von Tahmeed Ahmed, PhD, International Centre for Diarrhoeal Disease Research director der Ernährung und Klinische Dienstleistungen, 63 Kinder in Bangladesch, 12-18 Monate alt sind, diagnostiziert mit moderaten akuten Mangelernährung, Bedeutung der Kinder waren krank, aber nicht dem Tode nahe. Die Kinder wurden randomisiert einer von vier Behandlungsgruppen. Kinder in drei Gruppen erhielten jeweils eines der drei neu konzipierte therapeutische Nahrungsmittel, während die vierte Gruppe erhielt eine standard-therapeutische Nahrung, die nicht entwickelt wurde, basiert auf einer Betrachtung der Auswirkungen auf das Darm-mikrobiom.

Alle Lebensmittel, die für die Studie wurden lokal produziert das International Centre for Diarrhoeal Disease Research. Kinder kamen zweimal täglich ein Ernährungs-Rehabilitations-Zentrum, wo die therapeutische Nahrungsmittel verabreicht wurden, die von Ihren Müttern unter der Aufsicht des medizinischen Personals. Eine Reihe von mess-tools, entwickelt durch Fortschritte in der genomischen Medizin, stellte eine neue, viel umfassendere definition von molekularen Eigenschaften im Zusammenhang mit Mangelernährung, die Ihr zugrunde liegenden Mechanismen und die Wirksamkeit der Behandlung.

Eine der therapeutischen Lebensmitteln Stand aus der Ruhe, selbst in dieser relativ kurzen ein-Monats-Studie. Messung von 1.300 Blut-Proteine, einschließlich derjenigen, die sehr eng eingebunden in der Leitung Knochenwachstum, die Entwicklung des Gehirns, das Immunsystem und den Stoffwechsel in verschiedenen Geweben zeigte, dass diese Lebensmittel Prototypen produziert hatte, eine ausgeprägte Verschiebung hin zu einem gesunden Zustand im Vergleich mit dem, was beobachtet wurde in den anderen drei Gruppen von Kindern.

Am Ende der Studie fanden die Forscher auch, dass, anders als in den anderen drei Behandlungsgruppen, der Darm mikrobiellen Gemeinschaften, die Ihren Wohnsitz in den Darm von Kindern, die diese führen therapeutische Nahrung hatte sich Rekonfiguration und mehr ähnelte mikrobiellen Gemeinschaften in altersgleichen gesunden Kindern Leben in der gleichen Gebietsschema. Diese Formulierung enthielt unter anderen Komponenten, die eine Mischung von Nährstoffen aus Kichererbsen, Soja, Bananen und Erdnüsse.

Kindheit Mangelernährung ist ein massives globales problem für die Gesundheit, Auswirkungen auf 150 Millionen Kinder unter 5 Jahren weltweit, nach der Weltgesundheitsorganisation. Viele Studien haben gezeigt, dass Unterernährung ist das Ergebnis von vielen Faktoren ist, die zu verlässlichen Zugang zu ausreichenden Mengen von erschwinglichen, nahrhaften Essen, das man aber nicht der einzige Faktor.

Die bestehenden therapeutischen Lebensmitteln wurden entwickelt, um zu erhöhen die Menge der wichtigsten Nährstoffe, die Kinder konsumieren. Mangelernährte Kinder erhalten diese Lebensmittel sind weniger wahrscheinlich zu sterben, aber andere Folgen von Mangelernährung weitgehend nicht mehr auf die Behandlung, einschließlich Wachstumsstörungen, geschwächtes Immunsystem und reduziert die kognitive Funktion. Gordon bemerkte, dass diese Lebensmittel nicht entwickelt wurden, basieren auf einer Betrachtung Ihrer Auswirkungen auf die Entwicklung des Darms microbiome.

Die neuen mikrobiom-gerichtete therapeutische Nahrungsmittel, entwickelt von der Washington University und dem International Centre for Diarrhoeal Disease Research-team strahlte aus Ihren früheren Studien der Darm mikrobiellen Gemeinschaft Entwicklung in gesunde Kinder Leben in Bangladesch. Vor einigen Jahren, das team entdeckte, dass Kinder mit Mangelernährung hatten unreifen Darm Gemeinschaften — diejenigen, die schien jünger als Ihre altersgleichen gesunden Kollegen. Ahmed bemerkt, dass vor einigen Jahren fanden Sie heraus, dass herkömmliche therapeutische Lebensmittel Fehler beim reparieren diese Unmündigkeit, in der unterernährte Kinder behandelt werden mussten.

Gordon ‚ s Gruppe ging zur Transplantation von unreifen Gemeinden von unterernährten Kindern, und normalerweise Reifung von Gemeinschaften von gesunden Kindern, in Mäusen, die hatte angehoben worden, die unter sterilen Bedingungen. Die Ergebnisse zeigten, dass unreife Gemeinden waren assoziiert mit einer reduzierten Gewichtszunahme, mangelhafte Entwicklung der Knochen plus abnorme Stoffwechsel-und Immunfunktionen in der Empfänger-Tiere. Diese Ergebnisse zur Verfügung gestellt frühe Beweise, dass scheitern, um die form eines normalen mikrobiellen Gemeinschaft können eine Ursache sein, anstatt einfach einen Effekt von Unterernährung.

„Es besteht Unsicherheit darüber, was Lebensmittel sind am besten zu verwalten, während der Zeit der Beikost-wenn Kinder den übergang von der ausschließlichen Fütterung, Feste Nahrung,“ sagte Gordon. „Unsere Untersuchungen waren inspiriert von der Vorstellung, dass diese Häufig verwendet, günstig, kulturell akzeptabel Beikost könnte Inhaltsstoffe enthalten, die begehrte von key Mikroben, die sind unterrepräsentiert und überdurchschnittlich in den Darm microbiomes von unterernährten Kindern. Diese Mikroben wurden, unsere therapeutischen Ziele.“

Diese Studie liefert den ersten Nachweis, dass eine therapeutische Nahrung, die speziell zur Unterstützung von Wachstum und expansion von Darm-Mikroben verknüpft gesundes mikrobiom-Entwicklung, hat positive Effekte außerhalb des Darms in Bezug auf viele Aspekte für ein gesundes Wachstum. Diese Effekte Einbeziehung der wichtigsten Mediatoren der Stoffwechsel und der Knochen, Gehirn und Immunsystem-Entwicklung — Orgel von Systemen, die sehr schwierig zu reparieren ist bei unterernährten Kinder durch Ergänzung Ihrer Ernährung mit traditionellen therapeutischen Nahrungsmitteln.

In der ersten der zwei Papiere-co-erstautoren Jeanette L. Gehrig, PhD, Siddarth Venkatesh, PhD, und Hao-Wei Chang, alle Mitglieder der Gordon lab — die beschreiben, wie Sie zuerst verwendet keimfreie Mäuse, und dann keimfreie Ferkel, kolonisiert mit gut microbial community-Mitglieder aus dem Kinder in Bangladesch auf dem Bildschirm eine Reihe von Diäten, die aus sich ergänzenden Lebensmittel verwendeten Zutaten in Bangladesch. Sie formuliert Mikrobiom-Regie Beikost Prototypen, die das reparieren könnte unreifen mikrobiellen Gemeinschaften aus dem unterernährten Kinder in Bangladesch in den beiden Tier-Modellen und die Verbesserung der Gesundheit der Tiere. Diese Prototypen wurden dann erprobt in der Doppel-blind-kontrollierte Fütterung-Studie wie oben beschrieben.

In der zweiten Papier, erste, Autor, Arjun S. Raman, MD, PhD, von der Gordon-Labor, beschreibt die Entwicklung von neuen Berechnungsverfahren, die auf Methoden beruht, die ursprünglich von dem Bereich der econophysics zu analysieren, wie die Schwankungen in der Wirtschaft beeinflussen die Funktionen von komplexen, dynamischen Finanzmärkten. Der Ansatz, neue, allgemein anwendbare Möglichkeiten zur Charakterisierung der Organisation des menschlichen Darms Gemeinschaften — Ihre normale Entwicklung, wie Sie sind gestört in Krankheitszuständen wie Unterernährung, und wie Sie reagieren auf therapeutische Interventionen entwickelt, um zu reparieren.

„Das Ziel des menschlichen mikrobiom-Forschung ist nicht einfach zu beschreiben, die Teile eines mikrobiellen Gemeinschaft sondern um zu charakterisieren, wie die Komponenten miteinander interagieren, um die Form zu community-Funktionen,“ sagte Gordon. „Erschwerend kommt die Anzahl der möglichen Interaktionen zwischen den Komponenten in einem gut Gemeinschaft ist buchstäblich astronomisch.“

Nach Raman, wollten die Forscher in der Lage sein, um Ihre Aufmerksamkeit, der Suche nach Möglichkeiten zur Verringerung der Anzahl der Komponenten oder Funktionen der mikrobiom-zu einer minimalen Anzahl könnte, darzustellen, in einer informativen Art und Weise der organisatorischen Eigenschaften von gesunden und Kranken Darm Gemeinden.

Studium der microbiomes der gesunden Kinder in Bangladesch Stichprobe monatlich von der Geburt bis fünf Jahren, und mit der neuen Rechenmethode, die Sie identifiziert ein Netzwerk von 15 Darm bakterielle community-Mitglieder, die konsequent ausgetauscht. Sie nannte dieses Netzwerk ein ecogroup. Die Komponenten des ecogroup lieferte eine exakte Beschreibung der normalen Darm die Entwicklung von Säuglingen und Kinder Leben in Bangladesch sowie mehrere andere Länder mit niedrigem Einkommen. Weiter diente als eine sensible und genaue Weise zu bestimmen, wie stark gestörten mikrobiellen Gemeinschaften sind in Kinder mit mäßiger und schwerer Mangelernährung, und der Grad, zu dem Sie repariert werden, die mit verschiedenen Behandlungen.

„Eine längere und größere klinische Studie wird derzeit an zwei Standorten in Bangladesch zu sehen, wenn die neue Mikrobiom-Regie Beikost hat nachhaltig profitiert“, Ahmed sagte. „Diese Studie umfasst Kinder mit mäßiger Unterernährung als auch Kinder mit schwerer Mangelernährung behandelt werden mit einer konventionellen Therapie, sondern Links mit unvollständig repariert microbiomes, Wachstumsstörungen und verschiedene andere Wachstumsstörungen.“

Hinzugefügt von Michael J. Barratt, PhD, assistant professor für Pathologie und Immunologie und Direktor des Zentrums für Darm-Mikrobiom und Ernährung-Forschung an der Washington-Universität: „Es ist möglich, dass einige Kinder möglicherweise Darm mikrobiellen Gemeinschaften, die so beschädigt sind, dass ein Lebensmittel-basierte intervention allein wird nicht ausreichend sein. Also unsere Washington University und dem International Centre for Diarrhoeal Disease Research-team ist daran interessiert, das Studium die Möglichkeit zu geben, das bestimmte Nützlinge-oder sogar die nützlichen Produkte, die diese Mikroben machen, da wir mehr wissen über das, was diese sind-in Kombination mit Mikrobiom-Regie Beikost. Das könnte eine zweite Linie der Verteidigung. Unsere Studien haben auch die Möglichkeit, die überwachung der Entwicklung der Darm mikrobiellen Gemeinschaften und fallende Abweichungen von der normalen Entwicklung früh im Leben, was uns Chancen für Prävention.“

Gordon betonte, dass Ihre Bemühungen entwickelt, um zu reparieren das irritiert mikrobiellen Gemeinschaften von unterernährten Kindern Versprechen enthüllt mehr informiert Richtlinien für die Ernährung der Kinder in den ersten Jahren des Lebens, so dass Sie entwickeln gesunde microbiomes.

„Wir müssen effektiv sein, Hüter der kostbaren mikrobiellen Ressourcen unserer Kinder“, sagte er. „Wenn wir die Auswirkungen kann lang sein-lebte und der herald eine neue dimension der präventiven Medizin — eine, die beginnt mit Ihrer Entwicklung microbiomes.“

Gehrig JL, Venkatesh S, Chang H, et al. Wirkungen der mikrobiota-gerichtete therapeutische foods in gnotobiotic Mäuse, gnotobiotic Ferkel und unterernährten Kindern. Wissenschaft. 12. Juli 2019.

Raman-ALS, Gehrig JL, Venkatesh S, Chang H, et al. Eine sparse-co-variierende Einheit der menschlichen Darm-mikrobiota, die beschreibt, gesunde und gestörte Entwicklung der Gemeinschaft. Wissenschaft. 12. Juli 2019.

Diese Arbeit wurde unterstützt durch die Rechnung & Melinda-Gates-Stiftung als Teil der Muttermilch, Darm-Mikrobiom und dem Immunsystem (BMMI) Projekt; die National Institutes of Health (NIH), gewähren, zahlen AI043596, DK30292, GM007200, P30 AR057235, P30 DK052574, P30 CA91842, UL1TR002345; die Washington University School of Medicine Physician Scientist Training Program; der russische Science Foundation, grant zahlen 19-14-00305 und 14-14-00289; und ein Thought Leader Award von Agilent Technologies.

Gordon berichtet als co-Gründer von Matatu Inc., eine Firma, die Charakterisierung der Rolle von Ernährung-von-mikrobiota Interaktionen in der Tier-Gesundheit.