Barn i Kutupalong flyktingläger i Coxs Bazar, Bangladesh får screening och behandling för undernäring. (Kreditera: Maggie Moore / USAID / Flickr)
Underernäring kan leda till stuntad tillväxt. En ny studie av barn i Bangladesh innebär 14 typer av bakterier i tunntarmen.
Många barn som får behandling för undernäring i utvecklingsländerna återhämtar sig aldrig helt. De kan också uppleva dysfunktion i immunsystemet och dålig kognitiv utveckling som vanligtvis orsakar långvariga hälsoproblem i vuxen ålder.
Bakterierna i fråga bidrar till sjukdomar i fodret i tunntarmen - ett tillstånd som kallas enterisk dysfunktion i miljön - vilket försämrar absorptionen av näringsämnen från mat och dämpar tillväxtfaktorer som är nödvändiga för en sund utveckling.
Forskningen, publicerad i The New England Journal of Medicine, kan hjälpa forskare att utforma nya terapier för underernärda barn som förblir bedövade och underviktiga även efter att ha fått terapeutiska livsmedel, säger forskare.
I ett redaktionella som åtföljer studien, Ramnick J. Xavier, Massachusetts General Hospital och Broad Institute of MIT och Harvard, kallade den nya forskningen "som påminner om identifieringen av Helicobacter pylori som orsak till sår. ”
Enligt Xavier binder arbetet en sjukdom till en grupp bakterier som koloniserar en specifik region i tarmen och illustrerar fördelarna med att integrera global hälsa med grundläggande mekanistiska studier av sjukdomens orsaker.
Tunntarms vitala roll
Tarmens mikrobiom har ett symbiotiskt förhållande till dess mänskliga värd. Det visar sig att det finns kritiska bidrag under de första åren av livet till en sund tillväxt och utveckling. Mycket forskning som involverar tarmmikrobiomet har fokuserat på bakterier uppmätta i fekala prover, som inte nödvändigtvis är representativa för de mikrobiella samhällena som lever i olika regioner längs mag-tarmkanalen.
För den nya studien fokuserade forskare på den övre tunntarmen - regionen i tarmen omedelbart efter magen - för att den till stor del är obelastad och eftersom det fanns antydningar om att det skulle kunna spela en viktig roll i undernäring.
”Mycket av kroppens näringsupptagning sker i tunntarmen”, säger seniorförfattare Jeffrey I. Gordon, professor och chef för Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology vid Washington University School of Medicine i St. Louis. ”Tunntarmen är fodrad med fingerliknande utsprång som kallas villi, vilket ökar tarmens absorberande ytarea.
”Vid enterisk dysfunktion i miljön skadas dessa villier och kollapsar, vilket orsakar inflammation i tarmsväggen och minskar dess förmåga att ta upp näringsämnen. Denna störning har varit mycket svår att diagnostisera, och dess orsak är gåtfull, liksom dess förhållande till de många manifestationerna av undernäring, inklusive kort statur (dvärgväxt).
”Vår studie var utformad för att ta itu med dessa frågor. Resultaten har hjälpt oss att dechiffrera sjukdomsmekanismer och ger också en grund för att utveckla nya terapier som riktar sig mot tunntarmsmikrobiomet. ”
Stunting och undernäring
För den nya studien började forskare med en näringsmässig ingripande för 525 undernärda barn, som var i genomsnitt 18 månaders ålder och hade stunted tillväxt. De fick ett vanligt kosttillskott som inkluderade mjölk, ägg, mineraler och vitaminer.
Utredarna fick tillstånd från föräldrarna till vart och ett av de 110 barnen som inte visade förbättring med denna behandling för att utföra en endoskopi på sitt barn. Förfarandet gjorde det möjligt för forskarna att få vävnadsbiopsier och samla mikrobiella prover från barnens övre tunntarmen.
"Tidigare hoppades man att tillhandahålla mer näringsrik mat och förbättrad sanitet skulle vara tillräckligt för att övervinna stunting," säger första författaren Robert Y. Chen, doktorand i Gordons labb. ”Men den metoden har inte fungerat för många barn.
"I den här studien kunde vi titta närmare på molekyler och mikrober i tunntarmen för att förstå mer detaljerat vad som händer hos dessa barn som gör deras tillstånd så motståndskraftigt mot näringsinsatser."
Forskarna fokuserade på 80 av de 110 barnen för vilka de också hade blodprover och i vilka de hade funnit bevis på miljömässig enterisk dysfunktion via tarmbiopsier. De mätte överflödet av tusentals proteiner i blodprover och i tunntarmsbiopsiproven.
Resultaten avslöjade lägre än normala nivåer av proteiner involverade i olika aspekter av tillväxt, högre nivåer av proteiner till följd av nedbrytning av slemhinnan i tarmen och hyperaktivering av tarmsimmunsystemet. Prover av mikrobiellt innehåll i samma region i tunntarmen avslöjade en grupp av 14 typer av bakterier; ju högre nivåer av dessa organismer, desto svårare är stuntingen. Forskarna kopplade också nivåerna av dessa organismer till nivåerna av tarmproteiner som är involverade i inflammation, vilket kan skada tarmen.
"Denna kärngrupp på 14 bakterier var närvarande i 80% av de undernärda bedövade barnen," säger Chen. ”Det som är ganska slående är att dessa bakterier var mycket korrelerade med proteiner som orsakar ett pro-inflammatoriskt tillstånd och med stunting. De inflammatoriska markörerna kan också mätas i blod, vilket kan hjälpa oss att identifiera dessa problem hos barn utan att göra en endoskopi. ”
En "i stort sett outforskad vildmark"
Forskarna fann att de kunde upptäcka dessa 14 bakteriestammar i fekala prover från dessa barn och att deras nivåer skilde sig från dem i fekala prover från friska barn.
Forskarna noterade också att ingen av de 14 stammarna vanligtvis ses som sjukdomsproducerande patogener. Gordon och hans kollegor kunde inte direkt jämföra bakterieproven från de övre tunntarmen hos de undernärda barnen med de hos friska barn i Bangladesh eftersom det inte hade varit etiskt att utföra endoskopier på friska barn.
För att fastställa om de 14 bakteriestammarna i den övre tunntarmen spelar en orsaklig roll i miljöens enteriska dysfunktion - och inte är en effekt av undernäring, till exempel - studerade forskarna kimfria möss som matade en diet som representerar dieterna hos de bangladeshiska barnen. i studien.
De groddfria möss, födda och uppfödda under sterila förhållanden utan några egna mikrobiom, fick en samling mikrober från de undernärda barnen - inklusive stammarna kopplade till avskräckt tillväxt. De matade också kontrollmöss med normala mus-tarmmikrober samma diet. De som fick tarmen mikrober från de övre tunntarmen hos de undernärda barnen utvecklade störningar i tunntarmsens foder och inflammatoriska förändringar som är karakteristiska för enterisk dysfunktion i miljön.
"Vår studie ger starka bevis på att det finns mer att bedöva än de konventionella synderna som vi traditionellt skyller på problemet - matbrist, dålig sanitet eller till exempel en förorenad vattenförsörjning", säger medförfattare Michael J. Barratt, verkställande direktör för Washington Universitys Center for Gut Microbiome and Nutrition Research.
Tillägger Gordon, ”Den lilla tarmsmikrobiota har varit en i stort sett outforskad vildmark” - en ”terra incognita.” Dessa nya fynd ger bevis för viktiga bidrag från tunntarms mikrobiella samhälle till en hälsosam tillväxt av barn, och hur störningar i dess sammansättning och funktion kan leda till undernäring.
”Mycket mer måste göras, men vårt teams resultat, inklusive skapandet av en djurmodell som beskriver viktiga funktioner i miljö-enterisk dysfunktion hos barn, banar vägen för nya metoder för att diagnostisera denna sjukdom och nya behandlingar som reparerar tarmens mikrobiella samhälle . Dessa behandlingar, antingen terapeutiska livsmedel eller probiotika, skulle försöka minska nivåerna och effekten av dessa skadliga bakterier i tunntarmen hos undernärda barn. ”
Tahmeed Ahmed från International Center for Diarrheal Disease Research i Dhaka, Bangladesh, samarbetade i studien. Bill & Melinda Gates Foundation finansierade arbetet.
Böcker om miljön från Amazons lista över bästsäljare
"Tyst vår"
av Rachel Carson
Denna klassiska bok är ett landmärke i miljövårdens historia, och uppmärksammar de skadliga effekterna av bekämpningsmedel och deras inverkan på naturen. Carsons arbete bidrog till att inspirera den moderna miljörörelsen och är fortfarande relevant idag, när vi fortsätter att brottas med utmaningarna med miljöhälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
"The Uninhabitable Earth: Life After Warming"
av David Wallace-Wells
I den här boken ger David Wallace-Wells en skarp varning om de förödande effekterna av klimatförändringar och det akuta behovet av att ta itu med denna globala kris. Boken bygger på vetenskaplig forskning och verkliga exempel för att ge en nykter blick på framtiden vi står inför om vi misslyckas med att vidta åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
"Trädens dolda liv: vad de känner, hur de kommunicerar? Upptäckter från en hemlig värld"
av Peter Wohlleben
I den här boken utforskar Peter Wohlleben trädens fascinerande värld och deras roll i ekosystemet. Boken bygger på vetenskaplig forskning och Wohllebens egna erfarenheter som skogsbrukare för att ge insikter i de komplexa sätt som träd interagerar med varandra och med naturen.
Klicka för mer info eller för att beställa
"Vårt hus brinner: scener av en familj och en planet i kris"
av Greta Thunberg, Svante Thunberg och Malena Ernman
I den här boken ger klimataktivisten Greta Thunberg och hennes familj en personlig redogörelse för sin resa för att öka medvetenheten om det akuta behovet av att ta itu med klimatförändringarna. Boken ger en kraftfull och gripande redogörelse för de utmaningar vi står inför och behovet av handling.
Klicka för mer info eller för att beställa
"The Sixth Extinction: En onaturlig historia"
av Elizabeth Kolbert
I den här boken utforskar Elizabeth Kolbert den pågående massutrotningen av arter orsakade av mänsklig aktivitet, med utgångspunkt i vetenskaplig forskning och verkliga exempel för att ge en nykter titt på inverkan av mänsklig aktivitet på den naturliga världen. Boken erbjuder en övertygande uppmaning till handling för att skydda mångfalden av livet på jorden.
al
