Účinek komplexu Concord Grape Polyfenol-Soy Protein Isolate Complex (GP-SPI) na střevní mikroflóru

Navrhovaná studie bude zkoumat, jak může krátkodobá suplementace GP-SPI modifikovat střevní mikrobiální komunitu u zdravých účastníků při sledování funkce/zdraví jater a ledvin.

Význam:

Biochemické vlastnosti složky potravy GP-SPI jsou dobře zdokumentovány a doplňky GP-SPI a SPI byly rozsáhle testovány na myších. Navrhovaná studie logicky navazuje na studie na zvířatech, které ukázaly, že ve srovnání s kontrolními myšmi krmenými stravou s vysokým obsahem tuků (HFD) doplněnou samotným SPI vykazovaly myši krmené izokalorickým HFD doplněným GP-SPI větší odolnost vůči přibírání na váze, adipozita a glukózová intolerance. Tyto účinky byly doprovázeny změnami ve složení myší střevní mikroflóry, včetně zvýšeného výskytu mikroba Akkermansia muciniphila, spojeného s metabolickou odolností. Podobné změny střevní mikroflóry byly pozorovány u štíhlých myší krmených nízkotučnou dietou (LFD) doplněnou GP-SPI.

Třída polyfenolů proanthokyanidinů typu B (PAC) obsažených v bobulích hroznů, zejména ve slupce a semenech, je spojována se zdravotními přínosy; PAC jsou však špatně absorbovány a dosahují vysoké koncentrace pouze v tlustém střevě, což vyvolává otázky o mechanismu (mechanizmech) účinku. Předchozí studie ukázaly, že dietní PAC z hroznů a brusinek mění střevní mikroflóru ve spojení s metabolickou odolností. PAC jsou také biotransformovány střevními bakteriemi za vzniku mikrobiálních metabolitů (MM), které mohou přispívat ke zdravotním přínosům.

Design a metody výzkumu

Potenciální účastníci budou náborováni prostřednictvím letáků vyvěšených lokálně v kampusech Rutgers University a zaslaných na univerzitní e-mailové seznamy. Zájemci budou prověřováni podle kritérií pro zařazení a vyloučení.

Zapsané subjekty zahájí 17denní studii.

Studijní postupy

• Zapsáno bude třicet předmětů.
• Seznam potravin: Účastníci budou dodržovat svou obvyklou stravu s výjimkou poskytnutého seznamu potravin bohatých na PAC, kterých se budou muset zdržet po dobu 5 dnů a během 10denní intervence. Seznam potravin je uveden níže. Cílem je mít GP-SPI jako hlavní/jediný zdroj PAC ve stravě po dobu studie.
• Vymývání a SPI (den -5 až -1): V den -5 (před výchozí hodnotou) před jakoukoli suplementací si každý subjekt odebere vzorek stolice a moči. Každý subjekt pak bude konzumovat SPI dvakrát denně (poskytovaný jako předem zvážené balíčky po 20 g) během 5denního vymývacího období (dny -5, -4, -3, -2 a -1). Subjekty budou instruovány, aby rozmíchaly každý balíček SPI ve 250 ml vody nebo ve smoothie (příklad receptu bude uveden níže) s použitím povolených potravin, jak je podrobně popsáno v pokynech, a konzumovali je jednou ráno před snídaní a jednou večer před večeří.
• Den 0: Následující den si každý subjekt odebere své výchozí (den 0) vzorky stolice a moči. Vzorek krve jim odebere studijní sestra. Krev bude použita pro test CMP a připravené sérum bude rozděleno na alikvoty a skladováno při -80 °C až do zpracování pro analýzu markerů a metabolomiku. Analýza vzorků v den 0 by měla pomoci izolovat jakékoli účinky způsobené samotným SPI od následných vzorků odebraných během intervence GP-SPI. V den 0 subjekty odevzdají vzorky moči a stolice v IFNH a odeberou balíčky GP-SPI. V den 0 si účastníci také dají pauzu od konzumace SPI a začnou suplementaci GP-SPI ráno 1. dne.
• GP-SPI (1. až 10. den): Každý subjekt obdrží dvacet předem zvážených 20g balíčků GP-SPI. V den 1 budou subjekty instruovány, aby rozmíchaly každý balíček GP-SPI ve 250 ml vody nebo ve smoothie (uvedeme příklad receptury, viz níže) s použitím povolených potravin, jak je podrobně popsáno v pokynech, a spotřebovali směs GP-SPI jednou za použití. ráno před snídaní a jednou večer před večeří po dobu 10 po sobě jdoucích dní.
• Subjektům bude poskytnut osobní mixér na přípravu smoothie (v hodnotě ~ 25 USD), který si mohou ponechat.
• Digitální deník jídla: Účastníci budou požádáni, aby si vyfotografovali veškeré své jídlo a pití (kromě vody) včetně studijních doplňků svým osobním mobilním počítačovým zařízením (např. chytrý telefon, iPad apod.). Účastníci si budou muset stáhnout bezplatnou mobilní aplikaci WhatsApp, aby mohli posílat fotografie se stručným popisem potravin. Fotografie a popis jídla mohou být také zaslány na e-mailovou adresu vytvořenou pro tuto studii (food4microbes@sebs.rutgers.edu). Potravinový deník musí být veden po dobu 5 dnů SPI a vymývacího období, den 0 (den přestávky), 10denní období intervence GP-SPI a až do konečného odběru krve v den 11 (celkem 17 dnů) .
• Vzorky stolice: Subjektům budou poskytnuty zkumavky obsahující 95 % etanolu a/nebo zkumavky obsahující 50 % glycerolu (50 % vody) spolu s příslušenstvím papírové toalety pro snadný vlastní odběr vzorků stolice; každý účastník bude poučen o použití materiálů pro odběr stolice. Vzorky stolice budou rozděleny na alikvoty a skladovány při -80 °C až do extrakce. Odběr vzorků stolice v 50% glycerolu a okamžité zmrazení umožní kultivaci střevních bakterií pro experimenty in vitro.
• Formulář Bristol stool scale: Subjektům bude poskytnut formulář Bristol stool scale (BSS) a požádáni o jeho vyplnění pro vzorky stolice, které odebírají ve dnech -5, 0, 2, 4, 6, 8 a 10 studie. Bylo prokázáno, že konzistence stolice silně koreluje s bohatostí a složením střevní mikroflóry, enterotypy a rychlostí růstu bakterií. Subjekty, které uvádějí alespoň jeden pohyb střev za den, budou přijaty pro snadné dodržování protokolu studie. Kromě toho formulář BSS obsahuje další sloupec pro zachycení informací o menstruaci během odběru vzorků, protože tato proměnná by mohla ovlivnit profily metabolitů nebo bakterií.
• Vzorky moči: Subjektům budou poskytnuty sterilní sběrné nádoby pro odběr vzorků moči ve dnech 2, 4, 6, 8, 10 a budou požádány, aby vzorky uchovávaly v chladničce při 4 °C až do transportu do laboratoře, aby byla zachována stabilita metabolitu. Subjekty budou požádány, aby přinesly své vzorky do laboratoře co nejdříve, do 2-3 dnů od odběru, ke zpracování. Vzorky moči budou rozděleny na alikvoty a skladovány při -80 °C až do zpracování pro metabolomické studie.
• Vzorek krve: V den 11 bude subjektům odebrán konečný vzorek krve. Krev bude použita pro test CMP a připravené sérum bude rozděleno na alikvoty a skladováno při -80 °C až do zpracování pro analýzu markerů a metabolomiku.

Vzorky budou použity pro longitudinální asociační studii v celém mikrobiomu (MWAS) k identifikaci druhů/kmenů střevních bakterií, které jsou pozitivně nebo negativně spojeny se suplementací GP-SPI. Metabolomická analýza bude provedena na odebraných vzorcích moči, stolice a krve, aby se identifikovaly/kvantifikovaly známé a neznámé metabolity. Shotgun metagenomické sekvenování bude provedeno na vzorcích stolice, aby se vytvořily vysoce kvalitní návrhy genomů pro identifikaci na úrovni druhů/kmenů. Tyto dynamické soubory dat budou sloužit jako vstup pro MWAS ke korelaci zvyšujících se/snižujících se hladin střevních bakteriálních druhů/kmenů se zvyšujícími se/snižujícími se metabolity. Tyto asociace mezi bakteriemi a metabolity pak budou použity k odvození vztahů příčina-účinek, které lze dále testovat in vitro a na myších modelech. Očekáváme, že úspěšné dokončení těchto studií přispěje k mechanickému vysvětlení toho, jak dietní polyfenoly, jako jsou hroznové PAC, mění střevní mikroflóru a výsledný MM k podpoře metabolického zdraví.