Studie Alberta FYBER (nakrmte své střevní bakterie více vlákninou).

Nadváha a obezita výrazně zvyšuje riziko vzniku řady onemocnění, včetně kardiovaskulárních onemocnění (CVD), cukrovky 2. typu (T2D) a některých druhů rakoviny. Mikrobiální komunita (mikrobiota), která sídlí ve střevě, hraje významnou roli v obezitě a souvisejících patologiích (např. CVD, T2D), a je proto potenciálním terapeutickým cílem. Je známo, že strava určuje, zda příspěvky střevní mikroflóry k metabolismu hostitele jsou prospěšné nebo škodlivé. Westernizovaná strava s vysokým obsahem tuku a cukru je spojena se systémovým zánětem, zatímco příjem tuku zvyšuje translokaci lipopolysacharidů přes střevní membránu. Kromě toho střevní mikrobiální metabolismus cholinu a L-karnitinu může produkovat trimethylamin, o kterém bylo prokázáno, že přispívá k ateroskleróze poté, co byl oxidován v játrech na trimethylamin-N-oxid (TMAO). Naproti tomu diety s vysokým obsahem vlákniny z ovoce, zeleniny a celých zrn jsou nepřímo spojeny se záněty a mohou potenciálně zvrátit účinky diety s vysokým obsahem tuku. Fermentovatelné typy vlákniny mohou odolávat trávení hostitelem, ale následně jsou následně fermentovány střevní mikroflórou na mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA), o kterých je známo, že mají metabolické a imunologické výhody. V souladu s tím, jak epidemiologické asociace, tak lidské intervenční studie naznačují inverzní souvislost mezi příjmem vlákniny, snížením systémového zánětu a zlepšeným metabolismem lipidů a glukózy; výsledky však zůstávají nekonzistentní. Tyto nesrovnalosti lze částečně připsat (I) nízkým dávkám vlákniny používaným ve většině studií a (II) vysokému stupni interindividuálních variací v reakci na vlákninu, která může pramenit z individualizovaných odpovědí mikrobiomu na vlákninu. Objevující se důkazy, že vláknina a střevní mikroflóra interagují a ovlivňují fyziologii hostitele, vyžadují klinický výzkum na lidech, který zkoumá schopnost chemicky odlišných vláken modulovat metabolismus a zánět hostitele a mechanickou roli střevní mikroflóry v jejich fyziologických účincích.

Naším dlouhodobým cílem je přispět k takovému rámci prostřednictvím klinického výzkumu, který uplatňuje holistický přístup ke zkoumání účinku vlákniny jak na hostitele, tak na jeho střevní mikroflóru. Předpokládáme, že vlákna vykazují strukturně závislé účinky na zánětlivé, metabolické a hormonální markery patologií spojených s obezitou, které lze předvídat prostřednictvím kompozičních, funkčních a genetických charakteristik fekálního mikrobiomu jedince. Navrhujeme následující konkrétní cíle:

CÍL 1. Provést explorativní intervenční studii s paralelními rameny u jedinců s nadváhou a mírně obézních jedinců za účelem stanovení vlivu vysokých dávek chemicky odlišných vláken na zánětlivé markery hostitele, měření citlivosti na inzulín a další klinické výsledky.

Bude porovnán účinek dvou fyzikálně chemicky odlišných fermentovatelných dietních vláken (akáciová guma a rezistentní škrob typu 4) na klinické markery metabolického onemocnění s relativně nefermentovatelnou dietní vlákninou (mikrokrystalická celulóza - kontrola). Použijeme tříramennou, paralelně navrženou, jednoduše zaslepenou, placebem kontrolovanou, stratifikovanou randomizovanou explorativní studii. Vláknina bude podávána v relativně čisté formě denně po dobu šesti týdnů bez jakýchkoli dalších úprav životního stylu. Dávky použité ve studii budou 25 g/den vlákniny pro ženy a 35 g/den pro muže (blízko dietních doporučení Health Canada). I když první dva dny léčby použije polovinu denní léčebné dávky vlákniny (ženy: 12,5 g/den; muži: 17,5 g/den), aby se usnadnilo začlenění vlákniny do stravy. Účastníci budou informováni o tom, jak začlenit vlákninu do své stravy, aby se zlepšila tolerance a kompliance.

Vliv dietní vlákniny na komplexní soubor dobře zavedených biomarkerů souvisejících s obezitou bude určen kvantifikací na začátku a po dietní intervenci. Vysoce citlivý C-reaktivní protein a další zánětlivé markery (např. interleukin-6, interleukin-10), stejně jako zavedené markery metabolického syndromu (např. glukóza a triglyceridy nalačno) budou představovat klíčové koncové body průzkumné studie. Získat další znalosti o mechanismech, které zprostředkovávají metabolická a zánětlivá zlepšení; pět primárních střevních hormonů, včetně hormonů signalizujících sytost/hlad (např. glukagonu podobný peptid-1, leptin a ghrelin), budou zahrnuty. Indikátory životního stylu, compliance s léčbou a sytost budou dále hodnoceny prostřednictvím dotazníků, které si sami zadají.

CÍL 2. Zhodnotit krátkodobé a dlouhodobé dopady chemicky odlišných typů dietní vlákniny na složení střevní mikroflóry, genetické vlastnosti a produkci protizánětlivých (SCFA) a patogenních (TMAO) metabolitů.

Využijeme sekvenování rRNA Illumina 16S a celé metagenomické sekvenování k charakterizaci fekální mikroflóry (která bude obohacena o bakterie tlustého střeva) našich účastníků průzkumné studie v týdnech 0, 1 a 6, abychom prozkoumali změny ve složení střevní mikroflóry vyvolané vlákny. a obsah genů. Tyto metody budou použity, protože většinu střevní mikroflóry nelze v současnosti kultivovat. Abychom dále prozkoumali funkci střevní mikroflóry, budeme kvantifikovat specifické bakteriální metabolity v plazmě (TMAO) a ve stolici (SCFA a žlučové kyseliny). Paralelně budeme kvantifikovat fekální metabolity po fermentaci in vitro, abychom zohlednili absorpci v lidském střevě. To nám umožní získat vhled do změn ve složení střevní mikroflóry, metabolismu a funkčnosti vyvolaných vlákny, které se shodují s fyziologickými účinky pozorovanými u hostitele.

CÍL 3. Charakterizujte souvislosti mezi klinickými výsledky a posuny mikrobiomu a zjistěte, jak dobře jednotlivé konfigurace mikrobiomů předpovídají dopady dietní vlákniny.

Se zavedením robustní výzkumné studie na lidech, dobře definovaného souboru hostitelských fenotypů a charakteristik mikrobiomu účastníků bude cíl 3 statisticky integrovat tato data, aby konkrétně testoval souvislosti mezi stravou, střevním mikrobiomem a metabolismem hostitele a vyhodnotil, zda mikrobiom a fenotypové znaky hostitele na začátku mohou předpovídat klinické výsledky dietní vlákniny