במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבעקבוצת חוקרים חקרה כיצד מזון משלים מכוון מיקרוביוטה (MDCF-2) משפר את העלייה במשקל בילדים מתת-תזונה, תוך התמקדות בתפקיד של Prevotella copri (P. copri) והאינטראקציות שלו עם חיידקי מעיים אחרים.
מחקר: חברי Prevotella copri ומיקרוביוטה מתווכים את ההשפעות המועילות של מזון טיפולי לתת תזונה. קרדיט תמונה: TopMicrobialStock / Shutterstock
רקע כללי
התפתחות המיקרוביום של המעי של תינוקות, המעוצבת על ידי תנאי לידה, חיידקים אימהיים ותזונה מוקדמת, מבשילה בדרך כלל להידמות למיקרוביוטה של מבוגרים עד גיל שלוש. עם זאת, ילדים חסרי תזונה מראים התפתחות מיקרוביום איטית יותר, המשפיעה על גדילתם ועל בריאותם הכללית. מחקר שנערך עם ילדים בנגלדשים שסובלים מתת תזונה גילה כי מזון מיוחד, דל קלוריות, MDCF-2, שיפר משמעותית את העלייה במשקל בהשוואה לתוספי מזון סטנדרטיים. זה יוחס לפירוק יעיל של פוליסכרידים MDCF-2 על ידי חיידקי מעיים ספציפיים, כמו פ.קופרי, הדגשת הפוטנציאל של התערבויות מזון ממוקדות מיקרוביום בטיפול בתת תזונה, עם מחקר נוסף הנדרש כדי לחדד אסטרטגיות אלו.
לגבי המחקר
המחקר הנוכחי עמד בכל ההנחיות האתיות הרלוונטיות. זני חיידק בודדו מדגימות צואה שנאספו בהסכמה מדעת, בהתאם לסטנדרטים האתיים של המרכז הבינלאומי לחקר מחלות שלשול, בנגלדש (icddr,b), ובהסכמה להעברת חומר בין icddr,b ואוניברסיטת וושינגטון בסנט. לואיס. השימוש בעכברים gnotobiotic פעל לפי פרוטוקולים שאושרו על ידי המוסד לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת וושינגטון וועדות הבטיחות הביולוגיות והכימיות המוסדיות.
עבור רצף הגנום החיידקי, מונו-תרבותיות גודלו בצורה אנאירובית וגנומית חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) חולץ, כמת והוכן לריצוף. ה-DNA עבר רצף קריאה ממושך, והנתונים שהתקבלו עובדו להרכבה והערה של הגנום, זיהוי מסגרות קריאה פתוחות והקצאת פונקציות על סמך תת-מערכות מטבוליות. קשרים פילוגנטיים בין פ.קופרי נותחו מבודדים וגנומים המורכבים ממטגנום, עם ציוני זהות רצף נוקלאוטידים ממוצעים (ANI) שחושבו כדי לקבוע קווי דמיון גנומיים.
בניסויי העכברים הגנוטוביוטים, עכברים נטולי חיידקים התיישבו עם זני חיידקים ספציפיים, כולל פ.קופרי, והאכילו בתזונה המכילה MDCF-2. עלייה במשקל של עכברים הוערכה, והשפע המוחלט של זני חיידקים במעיים נכמת באמצעות רצף רובה ציד. המחקר ניתח עוד יותר את ההשפעה של התיישבות חיידקים על חילוף החומרים של המארח, כולל ההשקעות המטבוליות הנדרשות להחלפת תאי אפיתל מעיים ותפקודם.
תוצאות המחקר
במחקר, החוקרים תכננו קהילה של חיידקי מעיים אנושיים המבוססים על המיקרוביוטה של ילדי בנגלדש, ובחרו 20 זני חיידקים שכללו פ.קופרי בשל המתאם שלו עם עלייה משופרת במשקל. הגדרה זו אפשרה בדיקה של של פ.קופרי תפקיד בפירוק גליקן בתזונה והשפעתו על חילוף החומרים של המארח בעת צריכת MDCF-2.
החקירה העלתה כי תוך כדי Bifidobacterium infantis (ב' אינפנטיס) מילאו תפקיד קריטי בהתיישבות מוקדמת של המעיים ובמבנה הקהילה, נוכחותם של פ.קופרי היה חשוב לפירוק יעיל של גליקנים MDCF-2, דבר המצביע על אינטראקציה סינרגטית שהעדיפה ספיגת חומרים מזינים ועלייה במשקל. באופן מיוחד, פ.קופרי זנים נבחרו על סמך הדמיון הגנטי שלהם לזנים הקשורים לתוצאות גדילה חיוביות בילדים, ויכולתם לפרק פוליסכרידים מורכבים שנמצאו ב-MDCF-2 אוששה באמצעות מבחני מטבוליים שונים.
בנוסף, המחקר השתמש במודלים של עכברים גנוטוביוטים כדי לחקות את התפתחות קהילת החיידקים במעיים בתינוקות ולהעריך את ההשפעות של התיישבות חיידקים על הפיזיולוגיה של המארח. התוצאות הראו שעכברים התיישבו עם פ.קופרי וניזונו מ-MDCF-2 הראו עלייה משמעותית יותר במשקל בהשוואה לאלו ללא התערבות מיקרוביאלית ספציפית זו. זה יוחס ל של פ.קופרי היכולת לבצע חילוף חומרים של MDCF-2 גליקנים, ובכך לשפר את הזמינות של חומרים מזינים מעודדי צמיחה.
יתר על כן, המחקר הדגיש את הטבע התלוי בתזונה של של פ.קופרי השפעות על עלייה במשקל. הוא הדגיש את החשיבות של זנים מיקרוביאליים ספציפיים בוויסות התגובות המטבוליות של המארח להתערבויות בתזונה. על ידי ניתוח חיידקים חומצה ריבונוקלאית רצפי (RNA) ופרופילים מטבולומיים, הצוות זיהה הבדלים משמעותיים בפירוק גליקן ובספיגה של חומרים מזינים בין עכברים שהתנחלו בקהילות מיקרוביאליות שונות, וסיפקו תובנות לגבי המנגנונים שבאמצעותם פ.קופרי משפיע על חילוף החומרים והגדילה של המארח.
מסקנות
לסיכום, מחקר זה השתמש בשיטת 'תרגום הפוך' כדי לבחון את ההשפעה של תזונה ממוקדת מיקרוביום על הפיזיולוגיה והמיקרוביוטה של ילדים עם תת-תזונה, תוך התמקדות בתפקיד של פ.קופרי עם דיאטה המכונה MDCF-2. השימוש בעכברים גנוטוביוטים שעוצבו לפי מיקרוביום המעי של ילדים בנגלדשים שסובלים מתת תזונה, המחקר חשף P. copri'תפקידו המשמעותי בעיבוד פוליסכרידים MDCF-2 והשפעתו על עלייה במשקל ומטבוליזם תזונתי, בהתאם לתזונה. למרות התובנות לגבי משחק הגומלין בין המיקרוביום למארח, אתגרים בעכברים המיישב מונו עם פ.קופרי הדגיש את הצורך במחקר נוסף כדי להבין את הפוטנציאל הטיפולי שלו ולחדד את ההתערבויות בתת תזונה.
