根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，兒童營(yíng)養(yǎng)不良是一個(gè)巨大的全球性健康問題，影響全世界1.5億名5歲以下的兒童。

在孟加拉國(guó)進(jìn)行的一項(xiàng)初步臨床試驗(yàn)中，一種專為修復(fù)營(yíng)養(yǎng)不良兒童的腸道微生物組而設(shè)計(jì)的新型治療性食品優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)療法。

來自美國(guó)華盛頓大學(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院和孟加拉國(guó)腹瀉疾病研究國(guó)際中心等研究機(jī)構(gòu)的一個(gè)跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)采取了一種新方法來解決兒童營(yíng)養(yǎng)不良這一緊迫的全球健康問題。他們的方法著重關(guān)注于通過使用負(fù)擔(dān)得起的文化上可接受的食物中存在的成分選擇性地促進(jìn)關(guān)鍵的促生長(zhǎng)的腸道微生物的健康發(fā)育。他們的研究支持這樣一種觀念，即嬰兒和兒童的健康成長(zhǎng)與他們出生后的腸道微生物群落的健康發(fā)育密不可分。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年7月12日的Science期刊上的兩篇論文中，論文標(biāo)題分別為“Effects of microbiota-directed foods in gnotobiotic animals and undernourished children”和“A sparse covarying unit that describes healthy and impaired human gut microbiota development”。

論文通訊作者、華盛頓大學(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院基因組科學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任Jeffrey I. Gordon博士說道，“我們發(fā)現(xiàn)與健康兒童相比，營(yíng)養(yǎng)不良的兒童具有不完全形成的腸道微生物群落。因此，我們著手開發(fā)治療性食品來修復(fù)這種[腸道微生物群落]不成熟現(xiàn)象，并確定這種修復(fù)是否會(huì)恢復(fù)健康生長(zhǎng)。”這項(xiàng)臨床試驗(yàn)由孟加拉國(guó)腹瀉疾病研究國(guó)際中心營(yíng)養(yǎng)與臨床服務(wù)主任Tahmeed Ahmed博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開展，包括63名年齡為12～18個(gè)月的孟加拉國(guó)兒童，這些兒童被診斷為中度急性營(yíng)養(yǎng)不良，這意味著這些兒童生病了，但沒有接近死亡。

這些兒童被隨機(jī)分配到四個(gè)治療組。在其中的三個(gè)治療組中，每個(gè)治療組中的兒童接受三種新開發(fā)的治療性食品中的一種，而第四個(gè)治療組中的兒童接受標(biāo)準(zhǔn)治療性食品，其中標(biāo)準(zhǔn)治療性食品在開發(fā)時(shí)并沒有考慮到它對(duì)腸道微生物組的影響。

所有用于這項(xiàng)臨床試驗(yàn)中的食品都是由孟加拉國(guó)腹瀉疾病研究國(guó)際中心在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的。這些兒童每天兩次被帶到一個(gè)營(yíng)養(yǎng)康復(fù)中心，在那里，這些治療性食品由他們的母親在衛(wèi)生保健工作者的監(jiān)督下進(jìn)行管理。基于基因組醫(yī)學(xué)的進(jìn)展開發(fā)出的一組測(cè)量工具為與營(yíng)養(yǎng)不良相關(guān)的分子特征、它的內(nèi)在機(jī)制和治療效果提供了一種新的更全面的定義。

其中的一種治療性食品從其他食品中脫穎而出，即便在這項(xiàng)相對(duì)較短的為期一個(gè)月的臨床試驗(yàn)中也是如此。這些研究人員測(cè)量了1300種血液蛋白，包括那些密切參與指導(dǎo)骨骼生長(zhǎng)、大腦發(fā)育、免疫功能和各種組織代謝的蛋白，從而揭示出相比于其他三個(gè)治療組中的兒童，這種治療性食品（或者說食品原型）產(chǎn)生了向健康狀態(tài)的明顯轉(zhuǎn)變。

在這項(xiàng)臨床研究結(jié)束時(shí)，這些研究人員還發(fā)現(xiàn)，與其他三個(gè)治療組不同的是，存在于接受這種先導(dǎo)治療性食品的兒童的腸道中的腸道微生物群落經(jīng)歷了重新配置，并且更加類似于在同一地區(qū)生活的年齡相匹配的健康兒童中的腸道微生物群落。除其他成分外，這種治療性食品的配方包括來自鷹嘴豆、大豆、香蕉和花生的營(yíng)養(yǎng)物的混合物。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，兒童營(yíng)養(yǎng)不良是一個(gè)巨大的全球性健康問題，影響全世界1.5億名5歲以下的兒童。許多研究已表明營(yíng)養(yǎng)不良是許多因素的結(jié)果，可靠地獲得足夠數(shù)量的負(fù)擔(dān)得起的營(yíng)養(yǎng)食品僅是其中的一種但不是唯一的因素。

現(xiàn)有的治療性食品是為了增加兒童攝入的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)物數(shù)量。接受這些食品的營(yíng)養(yǎng)不良兒童死亡的可能性較小，但是營(yíng)養(yǎng)不良的其他后果對(duì)治療基本沒有反應(yīng)，包括發(fā)育遲緩，免疫力下降和認(rèn)知功能下降。Gordon指出，這些食品的設(shè)計(jì)不是基于它們對(duì)腸道微生物組發(fā)育的影響。

由華盛頓大學(xué)和孟加拉國(guó)腹瀉疾病研究國(guó)際中心開發(fā)的這些新的腸道微生物組導(dǎo)向的治療性食品來自他們?cè)缜皩?duì)孟加拉國(guó)健康兒童腸道微生物群落發(fā)育的研究。幾年前，他們發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良的兒童具有未成熟的腸道微生物群落---這些腸道微生物群落看起來要比年齡相匹配的健康同齡人中的更年輕。Ahmed指出，幾年前他們發(fā)現(xiàn)常規(guī)的治療性食品未能修復(fù)他們治療過的營(yíng)養(yǎng)不良兒童中的這種不成熟現(xiàn)象。

Gordon團(tuán)隊(duì)接著將來自營(yíng)養(yǎng)不良兒童的未成熟腸道微生物群落以及來自健康兒童的通常發(fā)育成熟的腸道微生物群落移植到通常在無菌條件下飼養(yǎng)的小鼠中。

結(jié)果表明未成熟的腸道微生物群落與小鼠受者的體重增加減少、骨骼發(fā)育缺陷以及代謝和免疫功能異常有關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)提供了早期證據(jù)表明未能形成正常的腸道微生物群落可能是營(yíng)養(yǎng)不良的原因，而不是營(yíng)養(yǎng)不良的后果。

Gordon說道，“在兒童從純母乳喂養(yǎng)過渡到固體食物喂養(yǎng)的補(bǔ)充喂養(yǎng)（complementary feeding）期間，并不能確定什么食物是最好的。我們的研究受到這樣一種觀念的啟發(fā)：這些常用的、負(fù)擔(dān)得起的、文化上可接受的輔助食品可能含有在營(yíng)養(yǎng)不良兒童的腸道微生物組中代表性不足和表現(xiàn)不佳的關(guān)鍵微生物所垂涎的成分。這些微生物是我們的治療目標(biāo)。”

這項(xiàng)臨床研究提供了首個(gè)證據(jù)表明一種專門用于支持與健康腸道微生物組發(fā)育相關(guān)的腸道微生物的生長(zhǎng)和擴(kuò)張的治療性食物，在腸道外具有與健康生長(zhǎng)的許多方面相關(guān)的有益效果。這些效果涉及代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)物，以及骨骼、大腦和免疫系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)物。在營(yíng)養(yǎng)不良的兒童中，這些器官系統(tǒng)很難通過在他們的食物中添加傳統(tǒng)的治療性食品來加以修復(fù)。

在這兩篇論文的第一篇中，論文共同第一作者Jeanette L. Gehrig博士、Siddarth Venkatesh博士和Hao-Wei Chang（他們都是Gordon實(shí)驗(yàn)室的成員）描述了他們?nèi)绾问状问褂脽o菌小鼠，然后是無菌小豬，并且將來自孟加拉國(guó)兒童的腸道微生物群落成員移植到這些無菌小鼠和無菌小豬中，以便篩選由孟加拉國(guó)使用的輔助食品成分組成的一系列飲食。

他們制定了腸道微生物組導(dǎo)向的輔助食品原型（Microbiome-Directed Complementary Food prototype），這種食品原型能夠修復(fù)移植這兩種動(dòng)物模型中的源自營(yíng)養(yǎng)不良孟加拉國(guó)兒童的未成熟腸道微生物群落，并改善這些動(dòng)物的健康狀況。然后，這些研究人員依照上面描述的雙盲控制喂養(yǎng)研究對(duì)這種食品原型進(jìn)行測(cè)試。

在第二篇論文中，論文第一作者、Gordon實(shí)驗(yàn)室成員Arjun S. Raman博士描述了基于最初由經(jīng)濟(jì)物理學(xué)領(lǐng)域開發(fā)的用于分析經(jīng)濟(jì)波動(dòng)如何影響復(fù)雜動(dòng)態(tài)的金融市場(chǎng)的方法，并開發(fā)新的計(jì)算方法。這種方法提供了新的通用方法來表征人腸道微生物群落的結(jié)構(gòu)----它們的正常發(fā)育，它們?cè)跔I(yíng)養(yǎng)不良等疾病狀態(tài)中如何受到干擾，以及它們?nèi)绾螌?duì)旨在修復(fù)它們的治療干預(yù)措施作出反應(yīng)。

Gordon說道，“人類微生物組研究的目標(biāo)不僅僅是描述微生物群落的組成部分，而且還表征這些組成部分如何相互作用來影響微生物群落的功能。讓事情更加復(fù)雜的是，腸道微生物群落中各種組成部分之間潛在相互作用的數(shù)量實(shí)際上是個(gè)天文數(shù)字。”

根據(jù)Raman的說法，這些研究人員希望能夠集中他們的注意力，找到將腸道微生物組的組組成部分?jǐn)?shù)量減少到最小數(shù)量的方法，從而能夠以一種提供豐富信息的方式描繪健康的和患病的腸道微生物群落的結(jié)構(gòu)特性。

通過研究從出生到5歲這段時(shí)間每月抽樣的健康孟加拉國(guó)兒童的腸道微生物組，并使用這種新的計(jì)算方法，這些研究人員鑒定出一個(gè)由15種腸道細(xì)菌群落成員組成的網(wǎng)絡(luò)，這些成員彼此之間一直在交流。他們將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)命名為生態(tài)群（ecogroup）。這種生態(tài)群的組成部分提供了一種準(zhǔn)確的方式來描述生活在孟加拉國(guó)以及其他幾個(gè)低收入國(guó)家的嬰兒和兒童的正常腸道發(fā)育情況。

它還可以作為一種靈敏而準(zhǔn)確的方法，用于確定中度和嚴(yán)重營(yíng)養(yǎng)不良兒童中腸道微生物群落的嚴(yán)重破壞程度，以及通過各種治療方法對(duì)這種破壞進(jìn)行修復(fù)的程度。

Ahmed說道，“目前正在孟加拉國(guó)的兩個(gè)地點(diǎn)開展的一項(xiàng)更長(zhǎng)更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)旨在觀察這種新的腸道微生物組導(dǎo)向的輔助食品原型是否具有持續(xù)的效果。這項(xiàng)正在開展中的臨床試驗(yàn)包括中度營(yíng)養(yǎng)不良的兒童，以及接受常規(guī)治療但腸道微生物組未得到完全修復(fù)且出現(xiàn)發(fā)育遲緩和各種其他生長(zhǎng)障礙的嚴(yán)重營(yíng)養(yǎng)不良兒童。”

論文共同作者、華盛頓大學(xué)腸道微生物組與營(yíng)養(yǎng)研究中心執(zhí)行主任、病理學(xué)與免疫學(xué)助理教授Michael J. Barratt博士補(bǔ)充道，“有可能一些兒童的腸道微生物群落受到非常嚴(yán)重的破壞，僅靠基于食物的干預(yù)措施并不是足夠的。

我們的來自華盛頓大學(xué)和孟加拉國(guó)腹瀉疾病研究國(guó)際中心的研究人員有興趣研究將特定有益微生物或者它們產(chǎn)生的有益產(chǎn)物與一種腸道微生物組導(dǎo)向的輔助食品原型組合使用的可能性，這是因?yàn)槲覀兏恿私膺@些有益微生物或有益產(chǎn)物是什么。這可能是第二道防線。我們的研究還提供了監(jiān)測(cè)腸道微生物群落發(fā)育和捕捉生命早期偏離正常發(fā)育的可能性，從而為我們提供了進(jìn)行預(yù)防的機(jī)會(huì)。”

Gordon強(qiáng)調(diào)，他們旨在修復(fù)營(yíng)養(yǎng)不良兒童的腸道微生物群落的研究工作有望在生命的最初幾年中為兒童喂食提供更明智的指導(dǎo)方針，這樣這些兒童就能夠產(chǎn)生健康的腸道微生物組。他說道，“我們需要有效地管理我們孩子體內(nèi)的寶貴的微生物資源。如果我們能夠做到這一點(diǎn)，那么它的效果可能是長(zhǎng)期存在的，并預(yù)示著預(yù)防醫(yī)學(xué)的一個(gè)新方面---即從他們的發(fā)育中的腸道微生物組開始。”

參考資料：

Jeanette L. Gehrig el al. Effects of microbiota-directed foods in gnotobiotic animals and undernourished children. Science, 2019, doi:10.1126/science.aau4732.

Arjun S. Raman el al.A sparse covarying unit that describes healthy and impaired human gut microbiota development. Science, 2019, doi:10.1126/science.aau4735.

For malnourished children, new therapeutic food boosts gut microbes, healthy development

原標(biāo)題：兩篇Science論文指出新的治療性食品可促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)不良兒童的腸道微生物組健康發(fā)育