Effekten af ​​Concord Grape Polyphenol-Soja Protein Isolate Complex (GP-SPI) på tarmmikrobiota

Den foreslåede undersøgelse vil undersøge, hvordan kortsigtet tilskud med GP-SPI kan ændre tarmens mikrobielle samfund hos raske deltagere, mens lever- og nyrefunktion/sundhed overvåges.

Betydning:

Biokemiske egenskaber af GP-SPI fødevareingrediensen er veldokumenterede, og GP-SPI og SPI kosttilskud er blevet testet omfattende i mus. Den foreslåede undersøgelse er en logisk opfølgning på dyreforsøg, som viste, at sammenlignet med kontrolmus fodret med en fedtrig diæt (HFD) suppleret med SPI alene, udviste mus fodret med en isokalorisk HFD suppleret med GP-SPI større modstand mod vægtøgning, fedme og glukoseintolerans. Disse virkninger blev ledsaget af ændringer i murin tarmmikrobiotasammensætning, herunder øget overflod af mikroben Akkermansia muciniphila, forbundet med metabolisk modstandskraft. Lignende ændringer i tarmmikrobiota blev observeret i magre mus fodret med fedtfattig diæt (LFD) suppleret med GP-SPI.

B-type proanthocyanidin (PAC) klasse af polyfenoler indeholdt i vindruebær, især skind og frø, er blevet forbundet med sundhedsmæssige fordele; PAC'er absorberes imidlertid dårligt og når kun høj koncentration i tyktarmen, hvilket rejser spørgsmål om virkningsmekanisme(r). Tidligere undersøgelser har vist, at kost-PAC'er fra vindruer og tranebær ændrer tarmmikrobiotaen i forbindelse med metabolisk modstandskraft. PAC'er biotransformeres også af tarmbakterier for at give mikrobielle metabolitter (MM'er), der kan bidrage til sundhedsmæssige fordele.

Forskningsdesign og -metoder

Potentielle deltagere vil blive rekrutteret gennem flyers, der er opslået lokalt på Rutgers Universitys campusser og sendt til universitetets e-mail-lister. Interesserede personer vil blive screenet i henhold til inklusions- og eksklusionskriterier.

Tilmeldte forsøgspersoner vil begynde det 17-dages studie.

Studieprocedurer

• Tredive fag vil blive tilmeldt.
• Fødevareliste: Deltagerne vil vedligeholde deres sædvanlige kost bortset fra en medfølgende liste over PAC-rige fødevarer, som de vil blive bedt om at afstå fra i en 5-dages udvaskningsperiode og under 10-dages intervention. Madlisten findes nedenfor. Målet er at have GP-SPI som den vigtigste/eneste kilde til PAC i kosten i undersøgelsesperioden.
• Udvaskning og SPI (Dag -5 til -1): På dag -5 (før-baseline) før ethvert tilskud, vil hver forsøgsperson indsamle deres fækal- og urinprøve. Hvert forsøgsperson vil derefter indtage SPI to gange om dagen (leveres som forudvejede pakker på 20 g) i løbet af en 5-dages udvaskningsperiode (dage -5, -4, -3, -2 og -1). Forsøgspersonerne vil blive instrueret i at blande hver pakke SPI i 250 ml vand eller i en smoothie (opskriftseksempel nedenfor vil blive givet) ved at bruge tilladte fødevarer som beskrevet i instruktionerne og indtage én gang om morgenen før morgenmad og én gang om aftenen før middag.
• Dag 0: Den følgende dag vil hver forsøgsperson indsamle deres baseline (dag 0) afførings- og urinprøver. De vil få taget en blodprøve af en undersøgelsessygeplejerske. Blod vil blive brugt til CMP-test, og forberedt serum vil blive uddelt og opbevaret ved -80 °C indtil behandling til markøranalyse og metabolomik. Analyse af prøver på dag 0 bør hjælpe med at isolere eventuelle effekter på grund af SPI alene fra efterfølgende prøver indsamlet under GP-SPI intervention. På dag 0 vil forsøgspersoner aflevere urin- og afføringsprøver på IFNH og indsamle GP-SPI-pakker. På dag 0 vil deltagerne også tage en pause fra at indtage SPI og vil starte GP-SPI-tilskud om morgenen på dag 1.
• GP-SPI (Dag 1 - 10): Hvert forsøgsperson vil modtage tyve på forhånd vejede 20 g pakker med GP-SPI. På dag 1 vil forsøgspersonerne blive instrueret i at blande hver pakke GP-SPI i 250 ml vand eller i smoothie (opskriftseksempel vil blive givet, se venligst nedenfor) ved at bruge tilladte fødevarer som beskrevet i instruktionerne og indtage GP-SPI-blandingen én gang i morgenen før morgenmaden og en gang om aftenen før aftensmaden i 10 på hinanden følgende dage.
• Forsøgspersonerne vil blive forsynet med en personlig blender til smoothie-tilberedning (værdi ~ $25), som de kan beholde.
• Digital maddagbog: Deltagerne vil blive bedt om at tage billeder af al deres mad og drikke (undtagen vand) inklusive studietilskuddene med deres personlige mobile computerenhed (f.eks. smartphone, iPad eller lignende). Deltagerne bliver bedt om at downloade den gratis mobilapp WhatsApp for at sende billeder med en kort beskrivelse af madvarerne. Billeder og madbeskrivelse kan også sendes til en e-mailadresse oprettet til denne undersøgelse (food4microbes@sebs.rutgers.edu). Fødevaredagbogen skal føres over 5-dages SPI- og udvaskningsperioden, dag 0 (pausedag), 10-dages GP-SPI-interventionsperioden og frem til den endelige blodudtagning på dag 11 (17 dage i alt) .
• Afføringsprøver: Forsøgspersonerne vil blive forsynet med rør indeholdende 95 % ethanol og/eller rør indeholdende 50 % glycerol (50 % vand) sammen med papirtoilettilbehør til nem selvindsamling af fækale prøver; hver deltager vil blive instrueret i brugen af ​​afføringsmaterialer. Fækale prøver opdeles i alikvoter og opbevares ved -80 °C indtil ekstraktion. Indsamling af afføringsprøver i 50 % glycerol og øjeblikkelig frysning vil muliggøre dyrkning af tarmbakterier til in vitro eksperimenter.
• Bristol afføringsskalaformular: Forsøgspersonerne vil blive forsynet med Bristol stool scale (BSS) formularen og bedt om at udfylde den for afføringsprøver, de indsamler på dag -5, 0, 2, 4, 6, 8 og 10 af undersøgelsen. Afføringens konsistens har vist sig at korrelere stærkt med tarmens mikrobiota rigdom og sammensætning, enterotyper og bakterievæksthastigheder. Forsøgspersoner, der rapporterer mindst én afføring om dagen, vil blive rekrutteret for at lette overholdelse af undersøgelsesprotokollen. Derudover indeholder BSS-formularen en ekstra kolonne til at fange information om menstruation under prøveindsamlinger, da denne variabel kan påvirke metabolit- eller bakterieprofiler.
• Urinprøver: Forsøgspersonerne vil blive forsynet med sterile opsamlingsbeholdere til indsamling af urinprøver på dag 2, 4, 6, 8, 10 og bedt om at opbevare prøverne i 4 °C køleskab indtil transport til laboratoriet for at opretholde metabolitternes stabilitet. Forsøgspersoner vil blive bedt om at bringe deres prøver til laboratoriet så hurtigt som muligt, inden for 2-3 dage efter afhentning, til behandling. Urinprøver uddeles i alikvoter og opbevares ved -80 °C indtil behandling til metabolomiske undersøgelser.
• Blodprøve: På dag 11 vil forsøgspersonerne få udtaget en endelig blodprøve. Blod vil blive brugt til CMP-test, og forberedt serum vil blive uddelt og opbevaret ved -80 °C indtil behandling til markøranalyse og metabolomik.

Prøver vil blive brugt til et longitudinelt, mikrobiom-dækkende associationsstudie (MWAS) for at identificere tarmbakteriearter/stammer, der er positivt eller negativt forbundet med GP-SPI-tilskud. Metabolomisk analyse vil blive udført på indsamlede urin-, fækal- og blodprøver for at identificere/kvantificere kendte og ukendte metabolitter. Haglgeværmetagenomisk sekventering vil blive udført på fækale prøver for at generere trækgenomer af høj kvalitet til identifikation af art/stammeniveau. Disse dynamiske datasæt vil tjene som input for MWAS til at korrelere stigende/faldende niveauer af tarmbakteriearter/stammer med stigende/faldende metabolitter. Disse bakterie-metabolit-associationer vil derefter blive brugt til at udlede årsag-virkning-forhold, der kan testes yderligere in vitro og i musemodeller. Vi forventer, at en vellykket gennemførelse af disse undersøgelser vil bidrage til mekanistiske forklaringer på, hvordan diætetiske polyfenoler såsom drue-PAC'er ændrer tarmmikrobiotaen og resulterende MM for at fremme metabolisk sundhed.