Wissenschaft & Technik
| Unterernährung
Mangelernährung kann durch Förderung der richtigen Darmbakterien behandelt werden
Eine speziell entwickelte Diät aus billigen Zutaten funktioniert gut
Tdas Beste Behandlung von Mangelernährung bei Kindern scheint offensichtlich: mehr und nahrhaftere Nahrung. Und der Standardansatz ist in der Tat genau das. Im Laufe der Jahre wurden Formeln für gebrauchsfertige Zusatznahrung (RUSF)- Riegel und Pastenpackungen für leichte Fälle, die aus Reis, Linsen, Zucker, Sojaöl und Milchpulver hergestellt werden, sowie ähnliche therapeutische Lebensmittel (RUTF), eine auf Nüssen basierende Behandlung für schwerere Fälle, entwickelt worden. Sie funktionieren. Aber Tahmeed Ahmed, Geschäftsführer des Forschungsinstituts icddr,b in Dhaka, Bangladesch, und sein Team glauben, dass sie etwas Besseres gefunden haben.
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In Zusammenarbeit mit Jeffrey Gordon und seinen Kollegen von der Washington University in St. Louis, Missouri, hat das Team von Dr. Ahmed eine neue Mischung für die Behandlung von Unterernährung entwickelt. Diese Mischung liefert nicht nur Nährstoffe, sondern fördert auch die Darmgesundheit. Das bringt den unterernährten Menschen Vorteile, die der herkömmliche Ansatz nicht bietet. Nun hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) testet das Ergebnis mit der Bezeichnung MDCF-2, in Bangladesch, Indien, Mali, Pakistan und Tansania.
Die Bugs im System
Bis vor kurzem wurde der Rolle der Billionen von Mikroben, die im menschlichen Darm leben und als Mikrobiota oder Mikrobiom bezeichnet werden, bei der Verdauung wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Das änderte sich 2013, als Dr. Gordon die Darmflora von Zwillingspaaren in Malawi verglich. Dabei ging er davon aus, dass die Ernährungsgeschichte von Zwillingen identisch ist, da sie zusammen geboren werden und im selben Haushalt aufwachsen.
Dennoch stieß er auf eine Reihe von Fällen, in denen ein Zwilling eines Paares an einer Form der Unterernährung namens Kwashiorkor litt, während der andere gesund blieb. Dabei stellte er auch fest, dass sich ihre Mikrobiome systematisch unterschieden. Darüber hinaus entdeckte er, dass die Tiere, die Transplantate von einem Zwilling mit Kwashiorkor erhalten hatten, das murine Äquivalent dieser Krankheit entwickelten, wenn die fraglichen Keime in Labormäuse transplantiert wurden, die in einer keimfreien Umgebung aufgezogen worden waren.
Während die Ursache von Kwashiorkor zweifellos ein Nährstoffmangel ist, könnten unterernährte Personen, die ansonsten von den Symptomen (aufgeblähter Bauch, Verlust von Muskelmasse, verkümmertes Wachstum und brüchiges Haar) verschont bleiben würden, durch ein unausgewogenes Mikrobiom in die Enge getrieben werden.
Im Jahr 2014 verglichen Dr. Ahmed, Dr. Gordon und ihre jeweiligen Teams im Anschluss an diese Arbeit die Darmmikrobiome gesunder Kinder, die in den Slums von Dhaka leben, mit denen von Kindern, die wegen schwerer akuter Unterernährung wie Kwashiorkor behandelt werden. Sie wiesen nach, dass die Aufnahme von mehr Kalorien und Proteinen keinen Unterschied im Mikrobiom der Kinder machte. Sie zeigten auch, wie das Mikrobiom von Säuglingen reift und dass unterernährten Kindern die Bakterien fehlen, die für die richtige Verdauung der Nahrung und die Produktion bestimmter Vitamine erforderlich sind. Im Alter von drei Jahren hat ein gesundes Kind ein voll entwickeltes Mikrobiom. Ein Dreijähriger mit schwerer akuter Unterernährung hingegen hat ein Mikrobiom, das dem eines gesunden Eineinhalbjährigen ähnelt.
Mikrobiome sind leicht aus dem Gleichgewicht zu bringen. Nach Kaiserschnittgeburten beispielsweise sind die Babys den Bakterien ihrer Mütter nicht in dem Maße ausgesetzt wie bei vaginalen Geburten. Solche Übertragungen tragen dazu bei, die frühe mikrobielle Population des kindlichen Darms zu bestimmen – und ein Drittel der Kinder in Bangladesch wird per Kaiserschnitt geboren, verglichen mit etwa einem Viertel in reichen westlichen Ländern.
Auch orale Antibiotika können das Darmmikrobiom schädigen, indem sie nützliche Bakterien zusammen mit den krankheitsverursachenden abtöten. In Bangladesch, wo Medikamente häufig als Ausgleich für die schlechten hygienischen Verhältnisse eingesetzt werden, können Antibiotika in Apotheken und auf Märkten ohne Rezept gekauft werden. Auch die Ärzte geben sie großzügig aus.
Kein Hindernis für den Erfolg
Das Mikrobiom wieder ins Gleichgewicht zu bringen, wenn es einmal aus dem Gleichgewicht geraten ist, ist schwierig. Die 2019 veröffentlichten Forschungsergebnisse von Dr. Ahmed und Dr. Gordon zeigen jedoch, dass dies durch eine sorgfältige Steuerung der Ernährung von Kindern möglich ist. Die beiden Forscher und ihre Teams untersuchten die Ernährung von Kindern in den Slums von Mirpur, einem Vorort von Dhaka, und setzten das, was die einzelnen Kinder aßen, mit der Bakterienmischung in ihrem Mikrobiom in Beziehung. Anschließend entwickelten sie 14 verschiedene Versuchsdiäten, von denen sie annahmen, dass sie das Wachstum der erwünschten Darmbakterien fördern könnten. Anschließend verfütterten sie diese an Mäuse und Ferkel, die zuvor mit den Bakterien der betreffenden Kinder geimpft worden waren.
Diese Tests führten sie zu drei „mikrobiota-gesteuerten Ergänzungsnahrungen“, die sie als MDCF-1, -2 und -3, die das Mikrobiom der Tiere zu reifen scheinen. Anschließend testeten sie dieses erfolgreiche Trio einen Monat lang an Gruppen von unterernährten Kindern, während sie eine vierte Gruppe RUSF als Kontrolle. MDCF-2, hergestellt aus Bananen, Kichererbsen, Erdnüssen und Soja, schnitt am besten ab. Am Ende des Tests sahen die Mikrobiome der Kinder in den anderen drei Gruppen wie die von unbehandelten Kindern mit Unterernährung aus, während die Mikrobiome der Kinder, die mit MDCF-2 hatten ein Mikrobiom, das dem eines gesunden Kindes nahe kam.
Dies, so spekuliert Dr. Ahmed, könnte erklären, warum Kinder mit konventioneller Zusatznahrung wie RUSF oft einen Rückfall in die Unterernährung, wenn sie zu ihrer ursprünglichen Ernährungsweise zurückkehren. Eine Folgestudie, die er letztes Jahr veröffentlichte, bestätigt diese Hypothese. Unterernährte Kleinkinder aus den Slums von Mirpur gefüttert MDCF-2 zweimal täglich drei Monate lang gefüttert wurden, wuchsen praller und schneller als eine vergleichbare Gruppe. RUSF, auch wenn MDCF-2 hat 20 % weniger Kalorien. Ihr „Gewicht-pro-Länge“-Wert – ein Standardmaß für das Wachstum von Säuglingen – nahm ebenfalls schneller zu.
Außerdem essen Kinder, die MDCF-2 erzielten auch nach Beendigung der Intervention weitere Fortschritte im Vergleich zu den anderen. Ihr Mikrobiom entwickelte sich weiter, wobei 21 Bakterientypen, die mit dem Wachstum und der Produktion von Vitaminen in Verbindung gebracht werden, in größerer Zahl vorkamen. Und auch die Werte von 70 Blutplasmaproteinen, die als Marker für den Ernährungszustand bekannt sind, verbesserten sich.
Der nächste Schritt besteht darin, dies auch anderswo zu versuchen. Und das ist es, was die WHO nun versucht, dies zu tun. Um den neuen Fünf-Länder-Versuch realistisch zu machen, müssen die Programmverantwortlichen von Grund auf neu aufbauen. Das Team jedes Landes muss vor Ort genau die Ausrüstung finden, die in Bangladesch verwendet wird, und auch die Zutaten vor Ort beschaffen – eine Herausforderung, die Karim Manji von der Muhimbili University of Health and Allied Sciences in Dar es Salaam, einen Veteranen auf dem Gebiet der Kinderernährung, der für die Studie in Tansania verantwortlich ist, zu dem Gedanken veranlasste, als er die Liste zum ersten Mal las: „Oh mein Gott, sind wir überhaupt in der Lage, so etwas herzustellen?“
Doch Dr. Manji hat sich schnell eines Besseren besonnen. Sie ist „völlig einzigartig“, sagt er über die Studie, und könnte die Reaktion der Welt auf Unterernährung verändern. Derzeit, UNICEF, die UN Agentur, die für die Bekämpfung der Unterernährung von Kindern zuständig ist, stützt sich auf RUTF, ein fabrikmäßig hergestelltes Produkt, von dem das Land etwa 80 % der Weltproduktion kauft. Wenn, wie diese Forschung zu beweisen hofft, eine hausgemachte Alternative, die das Darmmikrobiom nährt, besser zum Gedeihen der Kinder beiträgt, UNICEF und andere, die sich mit Unterernährung befassen, sollten vielleicht einen anderen Weg einschlagen.
Die Umstellung von der Konzentration auf den Nährwert auf die Darmgesundheit ist jedoch komplex. Es ist einfacher (wenn auch teurer), fertig verpackte Riegel zu importieren und zu vertreiben, als sie vor Ort selbst herzustellen. Und MDCF-2 wird sich möglicherweise nicht als Einheitslösung erweisen. Es könnte notwendig sein, die Mischung so zu gestalten, dass sie den regionalen Unterschieden im Hinblick auf ein gesundes Mikrobiom Rechnung trägt.
Auch die Ernährungsgewohnheiten und Geschmäcker sind unterschiedlich, wie Dr. Manji bereits herausgefunden hat. Ishita Mostafa, eine weitere Forscherin am icddr,b, sagt MDCF-2, die als klebrige braune Paste daherkommt, „schmeckt süß wie Halwa“ (Halwa ist eine beliebte Süßspeise in Bangladesch). Sie fügt hinzu, dass „Babys es lieben“, und daher auch die Mütter. Aber in Mali zum Beispiel ist das vielleicht nicht so. Dr. Ahmed und seine Kollegen sind sich dieses Risikos bewusst und haben damit begonnen, Ersatzprodukte zu testen, z. B. Süßkartoffeln anstelle von Bananen, um zu sehen, ob die Auswirkungen auf das Mikrobiom dieselben sind. Um Zutaten mit ähnlichen Auswirkungen zu finden, sind jedoch komplizierte Labortests erforderlich. Im Rahmen von Hilfsprogrammen müssten diese Tests immer wieder durchgeführt werden.
Weitere Forschungsarbeiten könnten die Dinge reibungsloser machen, sagt Dr. Ahmed. Er und seine Kollegen sind noch dabei zu untersuchen, was genau es ist, das die MDCF-2 so gut funktionieren. Das wird bei der Suche nach Ersatzstoffen helfen. Sie hoffen auch, die MDCF-2 zu mütterlicher Unterernährung. Dies wirkt sich auf die Kinder aus, da unterernährte Frauen (insbesondere solche, die während der Schwangerschaft unterernährt sind) unterernährte Babys zur Welt bringen. Für viele unterernährte Kinder in der Zukunft könnte die Arbeit von Dr. Ahmed also den entscheidenden Unterschied ausmachen. ■
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Dieser Artikel erschien im Abschnitt Wissenschaft & Technologie der Printausgabe unter der Überschrift „Darmreaktionen“.