Un nuevo tipo de alimento terapéutico, diseñado específicamente para reparar los microbiomas intestinales de niños desnutridos, es superior a la terapia estándar en un ensayo clínico inicial realizado en Bangladesh.
Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis y el Centro Internacional de Investigación de Enfermedades Diarreicas en Dhaka, Bangladesh, han emprendido un nuevo enfoque para abordar el apremiante problema de salud global de la desnutrición infantil. Su enfoque se centra enimpulsar selectivamente los microbios intestinales clave que promueven el crecimiento utilizando ingredientes presentes en alimentos asequibles y culturalmente aceptables.
Su trabajo apoya la noción de que el crecimiento saludable de los bebés y niños está inexorablemente relacionado con el desarrollo saludable de sus comunidades intestinales después del nacimiento. Los resultados de su investigación se describen en dos informes publicados el 12 de julio en la revista ciencia .
"Descubrimos que los niños que están desnutridos han formado comunidades microbianas intestinales de manera incompleta en comparación con sus contrapartes saludables", dijo el autor principal Jeffrey I. Gordon, MD, el Dr. Robert J. Glaser, Profesor Distinguido de la Universidad y director del Centro Familiar Edison paraGenome Sciences & Systems Biology en la Facultad de Medicina. "Por lo tanto, nos propusimos diseñar alimentos terapéuticos para reparar esta inmadurez y determinar si dicha reparación restablecería un crecimiento saludable".
El ensayo clínico, realizado por un equipo dirigido por Tahmeed Ahmed, PhD, director del Centro Internacional de Investigación de Enfermedades Diarreicas y Servicios Clínicos de Nutrición, incluyó a 63 niños de Bangladesh, de 12 a 18 meses de edad, diagnosticados con desnutrición aguda moderada, lo que significa que los niños estaban enfermos pero no cerca de la muerte. Los niños fueron asignados aleatoriamente a uno de los cuatro grupos de tratamiento. Los niños en tres de los grupos recibieron cada uno de los tres alimentos terapéuticos recientemente diseñados, mientras que los del cuarto grupo recibieron un estándaralimento terapéutico que no fue diseñado en base a una consideración de sus efectos sobre el microbioma intestinal.
Todos los alimentos para el ensayo se produjeron localmente en el Centro Internacional de Investigación de Enfermedades Diarreicas. Los niños fueron llevados dos veces al día a un centro de rehabilitación nutricional, donde los alimentos terapéuticos fueron administrados por sus madres bajo la supervisión de los trabajadores de la salud.de herramientas de medición, desarrolladas a través de los avances en la medicina genómica, proporcionaron una definición nueva y mucho más completa de las características moleculares asociadas con la desnutrición, sus mecanismos subyacentes y la efectividad del tratamiento.
Uno de los alimentos terapéuticos se destacó del resto, incluso en esta prueba relativamente corta de un mes. Mide 1.300 proteínas de la sangre, incluidas aquellas que están íntimamente involucradas en la dirección del crecimiento óseo, el desarrollo del cerebro, la función inmune y el metabolismo en varios tejidos, reveló que este prototipo de comida había producido un cambio pronunciado hacia un estado saludable en comparación con lo que se observó en los otros tres grupos de niños.
Al final del estudio, los investigadores también encontraron que, a diferencia de los otros tres grupos de tratamiento, las comunidades microbianas intestinales que residen en los intestinos de los niños que reciben este alimento terapéutico con plomo habían sido reconfiguradas y se parecían más a las comunidades microbianas encontradas enniños sanos de la misma edad que viven en el mismo lugar. Esta formulación contenía, entre otros componentes, una mezcla de nutrientes de garbanzos, soja, plátanos y maní.
La desnutrición infantil es un problema de salud global masivo que afecta a 150 millones de niños menores de 5 años en todo el mundo, según la Organización Mundial de la Salud. Muchos estudios han demostrado que la desnutrición es el resultado de muchos factores, con acceso confiable a cantidades adecuadas de alimentos asequibles y nutritivosla comida es uno pero no el único factor
Los alimentos terapéuticos existentes se desarrollaron para aumentar la cantidad de nutrientes clave que consumen los niños. Los niños desnutridos que reciben estos alimentos tienen menos probabilidades de morir, pero otras consecuencias de la desnutrición no han respondido en gran medida al tratamiento, incluido el retraso del crecimiento, la inmunidad deteriorada y la reducción cognitivaGordon notó que estos alimentos no fueron diseñados en base a una consideración de sus efectos en el desarrollo del microbioma intestinal.
Los nuevos alimentos terapéuticos dirigidos por microbiomas desarrollados por el equipo de la Universidad de Washington y el Centro Internacional de Investigación de Enfermedades Diarreicas emanaron de sus primeros estudios sobre el desarrollo de la comunidad microbiana intestinal en niños sanos que viven en Bangladesh. Hace varios años, el equipo descubrió que los niños con desnutricióntenían comunidades intestinales inmaduras, que parecían más jóvenes que sus contrapartes sanas de la misma edad. Ahmed señaló que hace varios años descubrieron que los alimentos terapéuticos convencionales no repararon esta inmadurez en los niños desnutridos que habían tratado.
El grupo de Gordon trasplantó comunidades inmaduras de niños desnutridos, y comunidades normalmente maduras de niños sanos, a ratones criados en condiciones estériles. Los resultados revelaron que las comunidades inmaduras se asociaron con un aumento de peso reducido, desarrollo óseo defectuoso más anormalfunciones metabólicas e inmunes en los animales receptores. Estos hallazgos proporcionaron evidencia temprana de que el fracaso para formar una comunidad microbiana normal puede ser una causa más que un simple efecto de la desnutrición.
"Existe incertidumbre acerca de qué alimentos son mejores para administrar durante el período de alimentación complementaria, cuando los niños hacen la transición de la alimentación exclusiva con leche a los alimentos sólidos", dijo Gordon. "Nuestros estudios se inspiraron en la noción de que estos son comúnmente accesibles y asequibles, los alimentos complementarios culturalmente aceptables podrían contener ingredientes codiciados por microbios clave que están subrepresentados y tienen un bajo rendimiento en los microbiomas intestinales de niños desnutridos. Estos microbios fueron nuestros objetivos terapéuticos ".
Este estudio proporciona la primera evidencia de que un alimento terapéutico, desarrollado específicamente para apoyar el crecimiento y la expansión de microbios intestinales vinculados al desarrollo saludable de microbiomas, tiene efectos beneficiosos fuera del intestino relacionados con muchos aspectos del crecimiento saludable. Estos efectos involucran mediadores clave del metabolismoy del desarrollo de los huesos, el cerebro y el sistema inmunitario: sistemas de órganos que han sido muy difíciles de reparar en niños desnutridos al complementar su dieta con alimentos terapéuticos tradicionales.
En el primero de los dos documentos, los primeros coautores, Jeanette L. Gehrig, PhD, Siddarth Venkatesh, PhD y Hao-Wei Chang, todos miembros del laboratorio Gordon, describen cómo utilizaron por primera vez ratones libres de gérmenes,y luego lechones libres de gérmenes, colonizados con miembros de la comunidad microbiana intestinal de niños de Bangladesh para evaluar una serie de dietas compuestas de ingredientes alimentarios complementarios utilizados en Bangladesh. Formularon prototipos de alimentos complementarios dirigidos por microbioma que podrían reparar comunidades microbianas inmaduras de niños de Bangladesh malnutridos.ambos modelos animales y mejoran la salud de los animales. Estos prototipos luego se probaron en el estudio de alimentación controlada doble ciego descrito anteriormente.
En el segundo artículo, el primer autor, Arjun S. Raman, MD, PhD, del laboratorio Gordon, describe el desarrollo de nuevos métodos computacionales, basados en métodos desarrollados originalmente por el campo de la econofísica para analizar cómo las fluctuaciones en la economía afectan las características demercados financieros complejos y dinámicos. El enfoque proporcionó formas nuevas y generalmente aplicables de caracterizar la organización de las comunidades intestinales humanas: su desarrollo normal, cómo están perturbadas en estados patológicos como la desnutrición y cómo responden a las intervenciones terapéuticas diseñadas para repararlas..
"El objetivo de la investigación de microbiomas humanos no es simplemente describir las partes componentes de una comunidad microbiana, sino caracterizar cómo los componentes interactúan entre sí para dar forma a las funciones de la comunidad", dijo Gordon. "Para complicar las cosas, el número de posibles interaccionesentre los componentes en una comunidad intestinal es literalmente astronómico "
Según Raman, los investigadores querían poder centrar su atención, encontrar formas de reducir el número de componentes o características del microbioma a un número mínimo que pudiera representar de manera informativa las propiedades organizativas de las comunidades intestinales sanas y enfermas.
Estudiando los microbiomas de niños sanos de Bangladesh muestreados mensualmente desde el nacimiento hasta los cinco años, y utilizando el nuevo método computacional, identificaron una red de 15 miembros de la comunidad bacteriana intestinal que interactuaban constantemente entre sí. Llamaron a esta red un ecogrupo. Los componentesdel grupo ecológico proporcionó una forma precisa de describir el desarrollo intestinal normal de los bebés y niños que viven en Bangladesh, así como en varios otros países de bajos ingresos, y sirvió además como una forma sensible y precisa de determinar qué tan severamente afectadas están las comunidades microbianas en los niños con enfermedades moderadas.y desnutrición severa, y el grado en que se reparan con diversos tratamientos.
"Actualmente se está llevando a cabo un ensayo clínico más largo y más grande en dos sitios en Bangladesh para ver si el nuevo Alimento Complementario Dirigido por Microbioma tiene beneficios sostenidos", dijo Ahmed. "Este ensayo incluye a niños con desnutrición moderada, así como a niños con desnutrición severa".tratado con terapia convencional pero dejado con microbiomas reparados de forma incompleta, retraso en el crecimiento y otras alteraciones del crecimiento "
Agregó Michael J. Barratt, PhD, profesor asistente de patología e inmunología y director ejecutivo del Centro de Investigación de Microbiomas Intestinales y Nutrición de la Universidad de Washington: "Es posible que algunos niños tengan comunidades microbianas intestinales tan dañadas que un alimentouna intervención basada en la enfermedad por sí sola no será suficiente. Por lo tanto, nuestro equipo de la Universidad de Washington y el Centro Internacional de Investigación de Enfermedades Diarreicas está interesado en estudiar la posibilidad de dar los organismos beneficiosos específicos, o incluso los productos beneficiosos que producen esos microbios, a medida que conocemos mejorsobre lo que son, en combinación con un alimento complementario dirigido por microbiomas. Esa podría ser una segunda línea de defensa. Nuestros estudios también presentan la posibilidad de monitorear el desarrollo de las comunidades microbianas intestinales y detectar desviaciones del desarrollo normal más temprano en la vida, dándonosoportunidades de prevención "
Gordon enfatizó que sus esfuerzos diseñados para reparar las comunidades microbianas perturbadas de niños desnutridos tienen la promesa de revelar pautas más informadas para alimentar a los niños en los primeros años de vida para que puedan desarrollar microbiomas saludables.
"Necesitamos ser administradores efectivos de los preciosos recursos microbianos de nuestros hijos", dijo. "Si lo somos, los efectos pueden ser de larga duración y anunciar una nueva dimensión de la medicina preventiva, una que comienza con su desarrollomicrobiomas "
Gehrig JL, Venkatesh S, Chang H, et al. Efectos de los alimentos terapéuticos dirigidos por microbiota en ratones gnotobióticos, lechones gnotobióticos y niños desnutridos. ciencia .12 de julio de 2019.
Raman AS, Gehrig JL, Venkatesh S, Chang H, et al. Una unidad co-variable escasa de la microbiota intestinal humana que describe el desarrollo comunitario sano y deteriorado. ciencia .12 de julio de 2019.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Bill y Melinda Gates como parte del Proyecto de Leche Materna, Microbioma Intestinal e Inmunidad BMMI; los Institutos Nacionales de Salud NIH, números de subvención AI043596, DK30292, GM007200, P30 AR057235, P30DK052574, P30 CA91842, UL1TR002345; el Programa de Capacitación de Científicos Médicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington; la Fundación de Ciencias de Rusia, otorga los números 19-14-00305 y 14-14-00289; y un Premio al Líder del Pensamiento de Agilent Technologies.
Gordon informa ser cofundador de Matatu Inc., una compañía que caracteriza el papel de las interacciones dieta por microbiota en la salud animal.
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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