Come i batteri sono legati alla crescita stentata nei bambini malnutriti

Come i batteri sono legati alla crescita stentata nei bambini malnutritiI bambini nel campo profughi di Kutupalong a Cox's Bazar, in Bangladesh, ricevono screening e cure per la malnutrizione. (Credito: Maggie Moore / USAID / Flickr)

La malnutrizione può portare a una crescita stentata. Un nuovo studio sui bambini in Bangladesh coinvolge 14 tipi di batteri nell'intestino tenue.

Molti bambini che ricevono cure per la malnutrizione nei paesi in via di sviluppo non si riprendono mai completamente. Possono anche sperimentare disfunzioni del sistema immunitario e scarso sviluppo cognitivo che in genere causano problemi di salute a lungo termine nell'età adulta.

I batteri in questione contribuiscono alle malattie del rivestimento dell'intestino tenue - una condizione chiamata disfunzione enterica ambientale - che compromette l'assorbimento dei nutrienti dal cibo e sopprime i fattori di crescita necessari per uno sviluppo sano.

La ricerca, pubblicata in Il New England Journal of Medicine, può aiutare gli scienziati a progettare nuove terapie per bambini malnutriti che rimangono stentati e sottopeso anche dopo aver ricevuto cibi terapeutici, dicono i ricercatori.

In un editoriale che accompagna lo studio, Ramnick J. Xavier, del Massachusetts General Hospital e del Broad Institute of MIT e Harvard, ha definito la nuova ricerca "che ricorda l'identificazione di Helicobacter pylori come causa di ulcere. "

Secondo Xavier, il lavoro lega una malattia a un gruppo di batteri che colonizza una regione specifica dell'intestino e illustra i vantaggi dell'integrazione della salute globale con studi meccanicistici di base sulle cause della malattia.

Ruolo vitale dell'intestino tenue

Il microbioma intestinale ha una relazione simbiotica con il suo ospite umano. Prove stanno emergendo circa i suoi contributi critici durante i primi anni di vita a crescita e sviluppo sani. Molte ricerche sul microbioma intestinale si sono concentrate sui batteri misurati in campioni fecali, che non sono necessariamente rappresentativi delle comunità microbiche che vivono in diverse regioni lungo la lunghezza del tratto gastrointestinale.


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Per il nuovo studio, i ricercatori si sono concentrati sull'intestino tenue superiore - la regione dell'intestino che segue immediatamente lo stomaco - perché è in gran parte non studiato e perché ci sono state indicazioni che potrebbe svolgere un ruolo importante nella malnutrizione.

"Gran parte dell'assorbimento dei nutrienti del corpo avviene nell'intestino tenue", afferma l'autore senior Jeffrey I. Gordon, professore e direttore del Centro familiare Edison per le scienze del genoma e la biologia dei sistemi presso la Washington University School of Medicine di St. Louis. “L'intestino tenue è rivestito da sporgenze simili a dita chiamate villi, che aumentano la superficie assorbente dell'intestino.

“Nella disfunzione enterica ambientale, questi villi sono danneggiati e collassano, causando infiammazione nella parete dell'intestino e riducendo la sua capacità di assorbire i nutrienti. Questo disturbo è stato molto difficile da diagnosticare e la sua causa è enigmatica, così come la sua relazione con le molte manifestazioni di malnutrizione, inclusa la bassa statura (arresto della crescita).

“Il nostro studio è stato progettato per rispondere a queste domande. I risultati ci hanno aiutato a decifrare i meccanismi della malattia e forniscono anche una logica per lo sviluppo di nuove terapie che mirano al microbioma intestinale piccolo. "

Acrobazia e malnutrizione

Per il nuovo studio, i ricercatori hanno iniziato con un intervento nutrizionale per 525 bambini malnutriti, che avevano una media di 18 mesi e avevano una crescita stentata. Hanno ricevuto un supplemento nutrizionale standard che includeva latte, uova, minerali e vitamine.

Gli investigatori hanno ricevuto l'autorizzazione dai genitori di ciascuno dei 110 bambini che non hanno mostrato miglioramenti con questo trattamento per eseguire un'endoscopia sul loro bambino. La procedura ha permesso ai ricercatori di ottenere biopsie tissutali e raccogliere campioni microbici dall'intestino tenue superiore dei bambini.

"In passato, si sperava che fornire cibo più nutriente e migliorare i servizi igienico-sanitari sarebbe stato sufficiente per superare lo stordimento", afferma il primo autore Robert Y. Chen, uno studente di dottorato nel laboratorio di Gordon. “Ma questo approccio non ha funzionato per molti bambini.

"In questo studio, siamo stati in grado di guardare più da vicino molecole e microbi nell'intestino tenue per capire più in dettaglio cosa sta succedendo in questi bambini che rendono le loro condizioni così resistenti agli interventi nutrizionali".

I ricercatori si sono concentrati su 80 dei 110 bambini per i quali avevano anche campioni di sangue e nei quali avevano trovato prove di disfunzione enterica ambientale attraverso biopsie intestinali. Hanno misurato l'abbondanza di migliaia di proteine ​​nei campioni di sangue e nei campioni di biopsia dell'intestino tenue.

I risultati hanno rivelato livelli di proteine ​​inferiori al normale coinvolti in vari aspetti della crescita, livelli più elevati di proteine ​​derivanti dalla rottura del rivestimento intestinale e iperattivazione del sistema immunitario intestinale. Campioni del contenuto microbico della stessa regione dell'intestino tenue hanno rivelato un gruppo di 14 tipi di batteri; più alti sono i livelli di questi organismi, più grave è l'acrobazia. I ricercatori hanno anche collegato i livelli di questi organismi ai livelli di proteine ​​intestinali coinvolte nell'infiammazione, che può danneggiare l'intestino.

"Questo gruppo centrale di 14 batteri era presente nell'80% dei bambini malnutriti," afferma Chen. "Ciò che colpisce di più è che questi batteri erano altamente correlati con proteine ​​che causano uno stato pro-infiammatorio e con arresto della crescita. I marker infiammatori potrebbero anche essere misurati nel sangue, il che potrebbe aiutarci a identificare questi problemi nei bambini senza eseguire un'endoscopia. "

Un "deserto in gran parte inesplorato"

I ricercatori hanno scoperto che potevano rilevare questi 14 ceppi batterici nei campioni fecali di questi bambini e che i loro livelli differivano da quelli dei campioni fecali di bambini sani.

I ricercatori hanno anche notato che nessuno dei 14 ceppi è generalmente visto come patogeno che produce malattia. Gordon e i suoi colleghi non sono stati in grado di confrontare direttamente i campioni batterici dall'intestino tenue superiore dei bambini malnutriti con quelli di bambini sani in Bangladesh perché non sarebbe stato etico eseguire endoscopie su bambini sani.

Per stabilire se i 14 ceppi batterici nell'intestino tenue superiore svolgono un ruolo causale nella disfunzione enterica ambientale - e non sono un effetto della malnutrizione, ad esempio - i ricercatori hanno studiato topi privi di germi alimentati con una dieta rappresentativa delle diete dei bambini del Bangladesh nello studio.

Ai topi privi di germi, nati e cresciuti in condizioni sterili senza microbiomi propri, è stata data una raccolta di microbi dai bambini malnutriti, compresi i ceppi legati alla crescita stentata. Hanno anche nutrito topi di controllo con normali microbi intestinali di topo nella stessa dieta. Quelli che hanno ricevuto i microbi intestinali dall'intestino tenue superiore dei bambini malnutriti hanno sviluppato un'interruzione del rivestimento dell'intestino tenue e cambiamenti infiammatori caratteristici della disfunzione enterica ambientale.

"Il nostro studio fornisce una prova evidente che c'è di più nell'attenuazione dei colpevoli convenzionali che tradizionalmente incolpiamo per il problema: scarsità di cibo, scarsa igiene o fornitura di acqua contaminata, ad esempio", afferma il coautore Michael J. Barratt, direttore esecutivo di Centro della Washington University per il microbioma intestinale e la ricerca nutrizionale.

Aggiunge Gordon, "Il piccolo microbiota intestinale è stato un deserto in gran parte inesplorato", una "terra incognita". Queste nuove scoperte forniscono prove dell'importante contributo della comunità microbica dell'intestino tenue alla crescita sana dei bambini e di come le perturbazioni nella sua composizione e funzione possano portare alla malnutrizione.

"Occorre fare molto di più, ma i risultati del nostro team, inclusa la creazione di un modello animale che ritrae importanti caratteristiche della disfunzione enterica ambientale nei bambini, aprono la strada a nuovi metodi per diagnosticare questa malattia e nuovi trattamenti che riparano la comunità microbica intestinale. . Questi trattamenti - che si tratti di alimenti terapeutici o probiotici, ad esempio - cercherebbero di ridurre i livelli e l'impatto di questi batteri dannosi nell'intestino tenue dei bambini malnutriti ".

Tahmeed Ahmed dell'International Center for Diarrheal Disease Research di Dhaka, Bangladesh, ha collaborato allo studio. La Fondazione Bill & Melinda Gates ha finanziato il lavoro.

studio originale

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