Nature：新型治疗性食物MDCF-2中的生物活性成分给营养不良儿童的健康带来益处

来自美国华盛顿大学圣路易斯医学院和孟加拉国国际腹泻病研究中心的一个研究小组在 2021 年进行的一项临床试验显示，一种新设计的旨在修复营养不良儿童发育不全的肠道微生物组（gut microbiome）的治疗性食物（therapeutic food）优于一种广泛使用的标准治疗性食物。

如今，在一项新的研究中，华盛顿大学圣路易斯医学院的研究人员确定了这种新型治疗性食物的关键天然生化成分以及处理这些成分的重要细菌菌株。他们发现确定这些成分和关键的促进生长的肠道细菌菌株作为它们的治疗目标，可以帮助指导利用当前食物配方进行的治疗，并可能在未来开发出新的、更有效的配方。相关研究结果于2023年12月13日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Bioactive glycans in a microbiome-directed food for children with malnutrition”。论文通讯作者为华盛顿大学圣路易斯医学院杰出教授Jeffrey I. Gordon博士。

Gordon说，“我们确定了一种靶向肠道微生物组的食物的生物活性成分。这些生物活性成分是天然存在的碳水化合物结构，理论上可以从食物生产的副产品流中大量回收，并用于生产益生元（prebiotics）。我们还确定了加工这些食物成分的微生物，从理论上讲，这些微生物本身有可能成为完全缺乏这些有益肠道微生物的儿童的治疗干预措施的一部分。”

在这项新研究的基础上，世界卫生组织（WHO）与比尔及梅琳达-盖茨基金会正在共同支持一项大型、多地点临床试验，以便研究这种新的治疗性食物--MDCF-2（microbiome-directed complementary food，靶向肠道微生物组的辅助食物）。该临床试验正处于早期阶段，目标是招募大约 6500 名生活在非洲和东南亚的营养不良儿童，年龄从 6 个月到 2 岁不等。

世界卫生组织和联合国儿童基金会称，营养不良是导致五岁以下儿童死亡的主要原因，近1.5亿五岁以下儿童发育迟缓。使用传统治疗性食物可以减少死亡人数，但并不能显著改善营养不良的其他长期影响，包括代谢、骨骼生长、免疫功能和大脑发育等问题。

Gordon说，“我们的研究证实，健康的肠道微生物群落是健康成长所必需的。在生命的头两年，肠道微生物群落的发展需要与身体其他器官系统的发展同步。当这个微生物群落没有完全形成时，仅仅提供更多的热量是无法修复它的。我们正在寻找能培育健康肠道微生物群落的特定食物成分，希望能修复营养不良儿童功能失调的肠道微生物群落。”

这些作者发现，Prevotella copri 细菌菌株与儿童的生长增长呈正相关。这些菌株在利用 MDCF-2治疗性食物中有益的生物活性碳水化合物结构的代谢途径中表现出活性的增加。与接受传统治疗性食物的儿童相比，接受MDCF-2治疗性食物的儿童血液中某些支持肌肉骨骼生长和神经发育的蛋白水平更高，而与炎症有关的蛋白水平更低---这表明肠道微生物组修复的作用远远超出了肠道壁。

图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06838-3。

论文共同第一作者Daniel M. Webber博士说，“我们对这些儿童的粪便样本进行了广泛的基因组分析。我们知道了对这些食物成分做出反应的细菌的身份，以及这些细菌所具有的代谢能力和对治疗做出的反应。事实证明，许多与儿童生长密切相关的细菌都富含碳水化合物代谢途径。”

在 2021 年开展的那项临床试验中，MDCF-2 治疗性食物作为膳食补充剂提供了儿童每日所需能量的 20%。

MDCF-2 的成分包括鹰嘴豆粉、大豆粉、花生酱和捣碎的青香蕉浆；传统的、热量较高的即食辅助食物包括大米、扁豆和奶粉。对这些食物中碳水化合物的详细分析显示，MDCF-2 含有更多的多糖，即半乳糖和甘露聚糖，而传统治疗性食物含有更多的淀粉和纤维素。

尽管 MDCF-2 的热量密度比热量较高的传统治疗性食物低 15%，但与接受传统治疗性食物的儿童相比，接受 MDCF-2 的儿童的生长速度有所提高。与MDCF-2治疗相关的生长增长与儿童肠道微生物组中某些Prevotella copri菌株代谢途径表达的增加有关---这些途径参与了对MDCF-2中多糖的利用。

Webber说，“来自食物频率调查问卷的信息表明，对MDCF-2反应最大的儿童在日常饮食中也摄入了更多的坚果和豆类。这些坚果和豆类拥有一些与 MDCF-2 相同的多糖。这表明，可能有机会调整MDCF-2的成分和剂量，以进一步增强其治疗效果。”

Gordon补充说，“即将在东非、西非和南亚进行的MDCF-2临床试验将检验它对6个月至24个月大不同程度营养不良儿童的疗效是否具有普遍性。这些研究和其他研究的结果应有助于推进我们对微生物与人体细胞和器官合作如何影响发育生物学的理解，完善我们开发微生物组靶向药物的方法，并帮助我们开发喂养儿童的新方法，以确保在出生后的头几年形成健康的肠道微生物组。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Matthew C. Hibberd et al. Bioactive glycans in a microbiome-directed food for children with malnutrition. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06838-3.

Gut bacteria of malnourished children benefit from key elements in therapeutic food
https://medicine.wustl.edu/news/gut-bacteria-of-malnourished-children-benefit-from-key-elements-in-therapeutic-food/