同期兩篇《科學》：這份專為腸道細菌設計的營養餐，幫助兒童健康成長

▎學術經緯/報導

當嬰兒呱呱墜地，隨著這個小生命的生長，他們體內的腸道細菌也在不斷生長和變化，並且影響著人體健康。

聖路易斯華盛頓大學（Washington University School of Medicine in St. Louis）的Jeffrey I. Gordon教授與其團隊，多年來關注健康兒童與營養不良的兒童在腸道菌群上的差異，並制定營養方案幫助腸道菌群受損的兒童恢復健康。

▲Jeffrey Gordon教授的研究團隊，他是研究腸道微生物生態學和演化的國際先行者（圖片來源：聖路易斯華盛頓大學官網）

在頂尖學術期刊《科學》最新一期上，Gordon教授和孟加拉國國際腹瀉病研究中心（International Centre for Diarrhoeal Disease Research）的同事們同時發表了兩篇論文，基於對腸道細菌的認識，設計了一套新型治療性食物。臨床試驗的結果表明，給營養不良的幼兒餵食這種包含鷹嘴豆、大豆、香蕉和花生粉的混合食物，可以幫助恢復腸道菌群，全面促進健康。

儘管我們在現代社會似乎更常擔心營養和能量攝入過多而造成肥胖，但在全世界範圍內，兒童營養攝入不足和失衡也是一個嚴重的健康問題。據世界衛生組織估計，營養不良影響了1.5億名5歲以下兒童。一些經歷營養不良而倖存的孩子，就算補充常用的營養素，也常出現體格瘦小、大腦發育遲緩、經常腹瀉生病等後遺症。

▲經歷過營養不良的孩子，多年以後仍然容易生病（圖片來源：123RF）

Gordon教授的團隊過去發現，嬰幼兒階段，腸道細菌的成分和比例也在經歷一個變「成熟」的過程。

研究人員在孟加拉國收集了嚴重急性營養不良兒童的糞便標本，同時以健康同齡兒童作為對照。他們把取得的菌群分別移植到無菌條件下培養的小鼠體內。結果發現，孩子嚴重營養不良時，「發育不良」的腸道細菌讓動物體重增加不足，骨骼發育不良，代謝和免疫功能異常。換句話說，不能形成健康的微生物群，可能是營養不良的原因，而非簡單的後果。

因此，科學家們開始基於對腸道菌群如何發育的理解，採取新的方法來設計營養食物。

在此次的第一篇論文中，科學家研究了孟加拉國幼兒的腸道菌群，從嬰兒出生起到5歲大，每個月取得腸道菌群的標本。然後，他們借用一種最初用於金融市場的統計方法，找出隊列中健康成員腸道中有哪些主要的細菌類型。最終，確定了一個由15種腸道細菌成員相互作用的「生態系統」，可以據此確定營養不良的兒童腸道菌群受破壞的程度。

▲15個分類單元組成的網路（圖片來源：參考資料[1]）

接著，研究人員把孩子的腸道細菌送入無菌小鼠和無菌小豬體內，來篩選和特定細菌群落生長有關的食物配方。由此制定出的新補充食品原型，可以在小鼠和豬這兩種動物模型中幫助未成熟的腸道菌群向成熟形態發展，改善動物的健康。

有了臨床前實驗的基礎，國際腹瀉病研究中心的主任Tahmeed Ahmed博士帶領研究小組展開了臨床試驗。63名年齡在12~18個月、被診斷為中度營養不良的孟加拉幼兒被隨機分配到4個治療組。其中，1組補充的是過去常用的治療食物，也就是沒有根據腸道細菌設計的食物；另外3組分別接受了三套新設計的治療食物。

在這個過程中，研究團隊特地選擇了當地就可以獲得、「文化上可以接受」、可以負擔得起的食物成分。

▲臨床試驗的設計和4套補充食物（圖片來源：參考資料[2]）

在為期一個月的治療過程中，其中包含了鷹嘴豆、大豆、香蕉和花生粉的治療食品效果令人欣喜。研究人員檢測了1300種指標，包括與骨骼生長、大腦發育、免疫功能、各種組織代謝密切相關的蛋白質，發現這組治療食物產生了明顯的促健康作用。同時，存在於健康兒童腸道的15種微生物也通過這組食物獲得了增強。

▲臨床試驗檢測了與骨骼發育、中樞神經系統和免疫系統有關的多項生物標記物（圖片來源：參考資料[2]）

Gordon教授總結說：「這些結果首次證明，一種專門為促進腸道菌群生長和擴張而開發的治療性食物，在腸道以外也有許多益處，關係到健康成長的許多方面，包括對新陳代謝、骨骼、大腦和免疫系統的發育起到關鍵的調節作用。而在營養不良的兒童身上，傳統的營養補充食品是很難修復這些受損器官系統的。」

據研究者介紹，孟加拉國的兩個試驗點目前正在進行更長期、更大範圍的臨床試驗，以確定這種為腸道菌群設計的「補品」是否有持續的幫助。Gordon教授表示，他們最終目的是想為兒童在最初幾年的餵養提供一套更有依據的指導方針，幫助孩子發展健康的腸道菌群。我們感謝科學家們的不懈努力，讓世界上的每一個孩子可以更健康地成長。

參考資料：

[1] Arjun Raman et al., (2019) A sparse covarying unit that describes healthy and impaired human gut microbiota development. Science. DOI: 10.1126/science.aau4735

[2] Jeanette Gehrig et al., (2019) Effects of microbiota-directed foods in gnotobiotic animals and undernourished children. Science. DOI: 10.1126/science.aau4732

[3] Starving children often don』t recover, even when fed enough. Restoring their gut bacteria could help. Retrieved Jul. 12, 2019, from https://www.sciencemag.org/news/2019/07/starving-children-often-don-t-recover-even-when-fed-enough-restoring-their-gut-bacteria

[4] For malnourished children, new therapeutic food boosts gut microbes, healthy development. Retrieved Jul. 14, 2019, from https://medicine.wustl.edu/news/for-malnourished-children-new-type-of-therapy-boosts-gut-microbes-healthy-development/

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