Účinky stravy s vysokým obsahem bílkovin na tlusté střevo u lidí s nadváhou

Vysokoproteinové diety jsou široce používány pro svůj hubnoucí účinek. Tyto diety zvyšují množství nestrávených bílkovin a peptidů, které se dostanou do tlustého střeva. Microbiota využívá proteiny a peptidy jako substráty a produkuje metabolity odvozené od aminokyselin, jako jsou mastné kyseliny s krátkým řetězcem, mastné kyseliny s rozvětveným řetězcem, laktát, formiát, sukcinát, amonium, sirovodík a fenolové sloučeniny. U některých z těchto metabolitů se ukázalo, že jsou prospěšné pro hostitele, zatímco jiné mohou být škodlivé. Diety s vysokým obsahem bílkovin mohou mít různé účinky, ať už jsou založeny na živočišných nebo rostlinných bílkovinách, protože tyto dva druhy bílkovin mají odlišné složení aminokyselin a mírně odlišnou stravitelnost. Cílem této studie je vyhodnotit u dobrovolníků s nadváhou důsledky vysokoproteinové diety (živočišné vs. rostlinné) vs. izokaloricko-normoproteinové diety na úrovni tlustého střeva a metabolismu. Nejprve bude stanoveno složení a aktivita mikrobioty a metabolitů produkovaných v lumen tlustého střeva. Poté, aby se vyhodnotily důsledky testovaných diet na fyziologii sliznic, bude analyzována genová exprese v rektálních biopsiích a fekální voda bude testována na buněčných liniích kolonocytů. Nakonec budou vyhodnoceny důsledky diet na metabolismus hostitele.

Dietní intervence

Před studií dobrovolníci (n=42) poskytnou 3denní záznam o jídle, který bude použit dietologem k výpočtu jejich obvyklého energetického příjmu. Studie bude zahájena 2týdenním normalizačním obdobím, během kterého se dobrovolníci budou muset stravovat podle jídelníčku (obr. 1). Dieta zajistí dobrovolníkovi jeho obvyklý individuální energetický příjem; bílkoviny, sacharidy a tuky zajistí 15, 50 a 35 % energetického příjmu.

Na konci tohoto standardizačního období budou dobrovolníci náhodně rozděleni do 3 skupin (n=14) po dobu 3 týdnů (období intervence) (obr. 1). Dobrovolníci ze 3 skupin budou dodržovat dietu se sníženým příjmem stravitelných sacharidů (15 % energetického příjmu), přičemž příjem nestravitelných sacharidů zůstane nezměněn. Dobrovolníci budou konzumovat 3x denně doplněk stravy v prášku, který rozpustí ve vodě a poté vypijí. Tento doplněk jim zajistí 15 % jejich energetického příjmu. První skupina bude dostávat doplněk kaseinu (živočišné bílkoviny), takže bude mít stravu s vysokým obsahem bílkovin (bílkoviny, sacharidy a tuky zajistí 30, 35 a 35 % energetického příjmu). Druhá skupina bude dostávat sójový proteinový (rostlinný) doplněk, takže bude konzumovat i stravu s vysokým obsahem bílkovin (bílkoviny, sacharidy a tuky zajistí 30, 35 a 35 % energetického příjmu). Třetí skupina dostane doplněk maltodextrinu (stravitelné sacharidy, kontrola s placebem), takže bude přijímat normoproteinovou stravu, podobnou složením makroživin jako standardní strava (bílkoviny, sacharidy a tuky poskytují 15, 50 a 35 % energie přívod). Doplněk stravy bude podáván ve dvojitě zaslepeném protokolu. Mezi obdobím normalizace a intervence nedojde k žádnému energetickému omezení.

Klinický protokol

Denně budou dobrovolníci měřit svou tělesnou hmotnost a zaznamenávat spotřebu jídla a fyzickou aktivitu. Jednou týdně budou mít telefonický hovor s dietologem, aby zajistili dodržování diety (obr. 2).

Na konci normalizačního období, 13 dní po začátku studie (D13), budou dobrovolníci sbírat 24hodinové vzorky moči. Vzorky stolice budou odebírány od večera D13 do rána D14. Dobrovolníkovi bude poskytnut chladič pro skladování a přepravu vzorků. Po jednom nočním půstu, ráno v D14, přijedou dobrovolníci do nemocnice a přinesou své vzorky, které budou ihned upraveny ke skladování. Budou odebrány vzorky krve. Poté budou odebrány rektální biopsie. Každý týden během intervenčního období budou odebírány vzorky moči stolice a krve (D21, D28, D35). Na konci období intervence budou odebrány rektální biopsie (D35). Při každé návštěvě bude měřena tělesná hmotnost a krevní tlak.

Analýzy Všechny měřené parametry budou vyjádřeny relativně k základní linii.

Dietní příjem bude vyhodnocen dietologem na základě potravinových záznamů.

Vzorky stolice

• Složení a funkce mikrobioty
• Složení luminálních metabolitů
• pH, osmolarita, obsah vody
• Test fekální vody na HT-29 buňkách (kolonocytech) na mitochondriální dýchání, proliferaci, genotoxicitu, cytotoxicitu, genovou expresi

Moči

• Stanovení močoviny a kreatininu (ukazatel spotřeby bílkovin pro ověření dodržování diety)
• Metabolomika

Krev

• Klinické parametry (celkový cholesterol, LDL a HDL cholesterol, neesterifikované mastné kyseliny, triglyceridy, glykémie, inzulinémie)
• Metabolomika

Rektální biopsie

• Transkriptomické analýzy