Les aliments dirigés par le microbiome stimulent la nutrition des enfants

Dans une récente étude publiée sur medRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont reconstruit les génomes bactériens intestinaux.

L’étude a identifié les voies métaboliques qui sont exprimées de manière différentielle en réponse à un prototype d’aliment complémentaire dirigé par le microbiote (MDCF-2) dans les génomes assemblés par métagénome (MAG) liés aux changements des scores Z poids-pour-longueur (WLZ).

Ils ont également évalué l’impact de l’expression génétique différentielle sur le traitement des composants MDCF-2 et les réponses de croissance pondérale.

Étude: Glycanes bioactifs dans un aliment dirigé vers le microbiome pour les enfants malnutris. Crédit d’image : ART-ur/Shutterstock.com

*Avis important: medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.

Arrière-plan

La malnutrition infantile est un problème de santé mondial important, entraînant des conséquences à long terme telles que des troubles de la croissance, des fonctions immunitaires et métaboliques et du développement neurologique.

L’épidémie de coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) a exacerbé ce problème, les enfants souffrant de malnutrition aiguë modérée ou sévère (MAM ou SAM) présentant une croissance pondérale et un développement de la communauté microbienne altérés.

Concevoir des aliments thérapeutiques efficaces et ciblés sur le microbiote est crucial pour faire face à ces perturbations et améliorer l’état nutritionnel des enfants.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué comparativement le changement de poids après le traitement MDCF-2 par rapport au traitement RUSF conventionnel et plus calorique chez les enfants MAM.

L’équipe a utilisé des échantillons biologiques de participants à un essai clinique randomisé comparant le MDCF2, qui induisait plus de prise de poids que les aliments complémentaires prêts à l’emploi (RUSF) chez les enfants bangladais âgés de 12 à 18 mois atteints de MAM.

Les personnes recevant MDCF-2 vs RUSF (portions de 25 g, fournissant 220 à 250 kcal par jour) deux fois par jour pendant 3,0 mois et les destinataires MDCF-2 dans les quartiles supérieurs et inférieurs des réponses de gain de poids ont été comparés.

Un total de 1 000 MAG dans les microbiomes fécaux liés aux réponses de croissance pondérale ont été reconstruits à l’aide d’acide désoxyribonucléique (ADN) isolé à partir d’échantillons de selles (n = 942 ; sept à huit échantillons de chaque participant).

Des amplicons de réaction en chaîne par polymérase (PCR) générés à partir de gènes bactériens d’acide ribonucléique ribosomal (ARNr) 16S dans des échantillons biologiques fécaux ont été séquencés.

Des échantillons fécaux ont été prélevés tous les 10,0 jours le mois initial et toutes les 4,0 semaines par la suite. La chromatographie liquide ultra-haute performance et la spectrométrie de masse quadripolaire triple (UHPLC-QqQ-MS) ont été utilisées pour quantifier les structures glucidiques du MDCF-2.

Des souris gnotobiotiques colonisées par des bactéries WLZ et liées à l’âge, cultivées à partir des participants et à condition que des régimes similaires à ceux suivis par les participants aient été utilisées pour déterminer l’association entre l’utilisation du MDCF-2 glycane, Couverture Prévotellala croissance pondérale de l’hôte et le métabolisme génétique dans l’intestin.

Des modèles de souris et de porcelets gnotobiotiques ont été utilisés pour concevoir des formulations MDCF pour restaurer l’équilibre microbien intestinal des enfants MAM.

La taxonomie a été attribuée aux MAG à l’aide des données de la base de données de taxonomie du génome (GTDB). Une modélisation linéaire des effets mixtes a été réalisée pour identifier les MAG avec des abondances significativement liées au gain de poids.

Résultats

MDCF-2 contenait significativement plus de mannanes et de galactanes que RUSF, alors que RUSF contenait significativement plus de cellulose et d’amidon. 59 enfants MAM de chaque groupe ont terminé les traitements et un mois de suivi.

Sur les 1 000 génomes bactériens reconstruits, les abondances de 75 génomes ont montré des associations positives avec un gain de poids et des changements caractérisés dans les MAG en réponse au type de traitement et à la réponse au gain de poids.

Les MAG montrant des associations significatives et positives avec le gain de poids sont principalement liés à la mouillé, Agathobacter, Prévotelle, et Faecalibactérie genres.

Les résultats de l’analyse de l’enrichissement de l’ensemble de gènes (GSEA) ont montré que les MAG dont l’abondance augmentait plus rapidement dans le MDCF-2 par rapport au groupe RUSF étaient significativement enrichis pour ceux positivement associés à la WLZ.

Le séquençage des amplicons PCR a montré 23 taxons bactériens significativement liés à WLZ ; 21 étaient associés positivement, tandis que deux étaient associés négativement. L’abondance des taxons positivement associés a augmenté de manière significativement plus grande avec MDCF-2 par rapport au traitement RUSF.

L’analyse a révélé un modèle d’expression génique associé au MDCF-2 caractérisé par un enrichissement significatif de trois voies métaboliques liées à l’utilisation des glucides [fucose, arabinose, and arabinose-oligosaccharide (aAOS)]trois voies associées à Novo la synthèse des acides aminés (lysine, arginine et glutamine), et une voie pour encore synthèse de vitamines (folate).

Deux MAG de Couverture Prévotellamontrant des associations positives avec la prise de poids, a largement contribué à la transcription régulée par le prototype d’aliment complémentaire dirigée par le microbiote des processus métaboliques impliqués dans l’utilisation de ses glycanes constitutifs.

De plus, les particularités estimées des substances enzymatiques digestives liées aux glucides libérées par les loci d’utilisation des polysaccharides (PUL) dans les deux MAG ont été associées à (i) la in vitro développement du Bangladesh Couverture Prévotella souches avec divers degrés de loci d’utilisation de polysaccharides et le contenu génétique global comparable aux MAG cultivés dans des milieux définis avec des glycanes isolés distincts indicatifs de ceux constituant le prototype d’aliment complémentaire dirigé par le microbiote, et (ii) le nombre de glucides trouvés dans les selles échantillons de participants.

Les analyses protéomiques sérologiques ont montré 70 protéines avec des associations significativement positives avec les changements de poids, y compris les médiateurs du développement neurologique et de la croissance musculo-squelettique.

Les protéines ont augmenté significativement plus chez les receveurs MDCF-2 que chez les receveurs RUSF. Plusieurs protéines associées aux processus immuno-inflammatoires ont montré des corrélations négatives avec le gain de poids et nettement réduites après le traitement au MDCF-2.

Conclusion

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que le MDCF-2 améliorait considérablement les taux de prise de poids par rapport au RUSF, même avec une densité calorique inférieure de 15 %, et avait des médiateurs clés dans les réponses du microbiome, affectant les réponses pondérales et l’utilisation des glycanes chez l’hôte.

L’identification de glycanes biologiquement actifs dans des prototypes d’aliments complémentaires dirigés par le microbiote et métabolisés par des taxons bactériens liés à la croissance pourrait orienter les recommandations d’utilisation chez les enfants malnutris et permettre la formulation d’alternatives biologiquement équivalentes.

*Avis important: medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.