2019年7月11日

对于营养不良的儿童，新的食疗食品可以促进肠道微生物，促进健康发育

在孟加拉国进行的一项初步临床试验中，一种专门用于修复营养不良儿童肠道微生物群的新型食疗食品优于标准疗法。

来自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个跨学科研究小组采取了一种新方法来解决儿童营养不良这一紧迫的全球健康问题。他们的方法侧重于使用经济实惠、文化上可接受的食物中存在的成分，选择性地促进关键的促进生长的肠道微生物。

他们的工作支持了这样一种观点，即婴儿的健康成长和孩子们与他们出生后肠道群落的健康发展密不可分。他们的研究结果在7月12日发表在该杂志上的两份报告中得到了描述科学．

“我们发现营养不良的儿童与健康儿童相比，肠道微生物群落的形成不完全，”资深作者杰弗里·i·戈登医学博士说，他是罗伯特·j·格拉泽博士杰出大学教授，医学院爱迪生家族基因组科学与系统生物学中心主任。“因此，我们开始设计治疗性食品来修复这种不成熟，并确定这种修复是否能恢复健康的生长。”

该临床试验由国际腹泻病研究中心营养和临床服务主任Tahmeed Ahmed博士领导的团队进行，包括63名12-18个月大的孟加拉国儿童，被诊断为中度急性营养不良，这意味着这些儿童生病了，但没有濒临死亡。这些孩子被随机分配到四个治疗组。其中三组儿童分别接受了三种新设计的食疗食物中的一种，而第四组儿童则接受了一种标准的食疗食物，这种食物的设计并没有考虑到它对肠道微生物群的影响。

试验中使用的所有食品都是由国际腹泻病研究中心在当地生产的。儿童每天被带到营养康复中心两次，在保健工作者的监督下，由他们的母亲管理治疗性食物。通过基因组医学的进步，开发了一套测量工具，为与营养不良相关的分子特征、其潜在机制和治疗有效性提供了新的、更全面的定义。

即使在这个相对较短的一个月的试验中，其中一种治疗性食物也从其他食物中脱颖而出。研究人员测量了1300种血液蛋白质，包括那些与指导骨骼生长、大脑发育、免疫功能和各种组织代谢密切相关的蛋白质，结果显示，与其他三组儿童相比，这种食物原型明显朝着健康状态转变。

在研究结束时，研究人员还发现，与其他三个治疗组不同，接受这种主要治疗性食品的儿童肠道内的肠道微生物群落经历了重构，与生活在同一地区的年龄匹配的健康儿童中发现的微生物群落更加相似。除其他成分外，这种配方还含有鹰嘴豆、大豆、香蕉和花生的营养混合物。

根据世界卫生组织的数据，儿童营养不良是一个巨大的全球健康问题，影响着全球1.5亿5岁以下儿童。许多研究表明，营养不良是多种因素造成的，可靠地获得足够数量的负担得起的营养食物是其中一个因素，但不是唯一的因素。

现有的食疗食品是为了增加儿童摄入的关键营养素而开发的。接受这些食物的营养不良儿童死亡的可能性较低，但营养不良的其他后果在很大程度上仍然对治疗没有反应，包括发育迟缓、免疫力受损和认知功能下降。戈登指出，这些食物的设计并没有考虑到它们对儿童发育的影响肠道微生物组．

华盛顿大学和国际腹泻病研究中心的团队开发的这种新的以微生物群为导向的食疗食品，源于他们早期对生活在孟加拉国的健康儿童肠道微生物群落发展的研究。几年前，研究小组发现营养不良儿童的肠道群落不成熟，比同龄的健康儿童看起来更年轻。艾哈迈德指出，几年前，他们发现传统的治疗性食品无法修复他们治疗过的营养不良儿童的这种不成熟。

戈登的研究小组继续将营养不良儿童的未成熟社区和健康儿童的正常成熟社区移植到无菌条件下饲养的小鼠体内。结果显示，不成熟的群落与受体动物体重增加减少、骨骼发育缺陷以及代谢和免疫功能异常有关。这些发现提供了早期证据，表明无法形成正常的微生物群落可能是营养不良的原因，而不仅仅是营养不良的结果。

戈登说:“在辅食喂养期间，当孩子从纯奶喂养过渡到固体食物时，什么食物是最好的，这是不确定的。”“我们的研究受到了这样一种概念的启发，即这些常用的、负担得起的、文化上可接受的辅食可能含有关键微生物梦寐以求的成分，而这些关键微生物在营养不良儿童的肠道微生物群落中代表性不足，表现不佳。这些微生物是我们的治疗目标。”

这项研究提供了第一个证据，一种治疗性食品，专门开发来支持生长和扩张肠道微生物与健康的微生物组发育有关，对肠道外健康生长的许多方面都有有益的影响。这些影响涉及代谢、骨骼、大脑和免疫系统发育的关键介质，这些器官系统在营养不良儿童中很难通过补充传统治疗性食物来修复。

在这两篇论文的第一篇——共同第一作者Jeanette L. Gehrig博士，Siddarth Venkatesh博士和Hao-Wei Chang，都是Gordon实验室的成员——描述了他们如何首先使用无菌小鼠，然后使用无菌仔猪，与来自孟加拉国儿童的肠道微生物群落成员定植，以筛选一系列由孟加拉国使用的辅食成分组成的饮食。他们制定了微生物群导向的辅食原型，可以在这两种动物模型中修复营养不良的孟加拉国儿童体内未成熟的微生物群落，并改善动物的健康。这些原型随后在上述双盲控制喂养研究中进行了测试。

在第二篇论文中，第一作者Arjun S. Raman，医学博士，来自戈登实验室，描述了新的计算方法的发展，基于最初由经济物理学领域开发的方法，以分析经济波动如何影响复杂、动态的金融市场的特征。这种方法提供了新的、普遍适用的方法来描述人类肠道群落的组织——它们的正常发育，它们在疾病状态下(如营养不良)是如何受到干扰的，以及它们如何对旨在修复它们的治疗干预做出反应。

戈登说:“人类微生物组研究的目标不是简单地描述微生物群落的组成部分，而是描述这些组成部分如何相互作用以形成群落功能。”“更复杂的是，肠道群落中各组件之间可能相互作用的数量简直是天文数字。”

根据Raman的说法，研究人员希望能够集中注意力，找到方法将微生物组的成分或特征的数量减少到最小数量，从而以一种信息丰富的方式描绘健康和患病肠道群落的组织属性。

他们研究了孟加拉国健康儿童从出生到五岁的每月抽样的微生物群，并使用新的计算方法，确定了一个由15个肠道细菌群落成员组成的网络，这些细菌群落成员始终相互作用。他们把这个网络命名为生态群。生态组的组成部分提供了一种准确的方式来描述生活在孟加拉国以及其他几个低收入国家的婴儿和儿童的正常肠道发育。它还可以作为一种敏感而准确的方法，确定中度和重度营养不良儿童体内微生物群落被严重破坏的程度，以及通过各种治疗修复的程度。

艾哈迈德说:“目前正在孟加拉国的两个地点进行一项更长、更大规模的临床试验，以观察这种新的微生物导向辅食是否具有持续的益处。”“这项试验包括中度营养不良的儿童，以及接受常规治疗的严重营养不良儿童，但留下了未完全修复的微生物群，发育迟缓和各种其他生长障碍。”

病理学和免疫学助理教授、华盛顿大学肠道微生物组和营养研究中心执行主任迈克尔·j·巴拉特博士补充说:“有可能有些儿童的肠道微生物群落受到了严重的破坏，以至于a食物仅仅基于基础的干预是不够的。因此，我们的华盛顿大学和国际腹泻病研究中心的研究团队有兴趣研究将特定的有益微生物——甚至是这些微生物制造的有益产品——与微生物群导向的辅食相结合的可能性。这可以作为第二道防线。我们的研究还提供了监测肠道微生物群落发育的可能性，并在生命早期捕捉正常发育的偏差，为我们提供了预防的机会。”