Undersøgelse af virkningerne af sojaeksponering i det tidlige liv på knogleudvikling og tarmmikrobiota

Maksimal knoglemasse, opnået i slutningen af ​​vækstperioden, spiller en afgørende rolle i risikoen for osteoporotiske frakturer, der opstår senere i livet. En 10% stigning i maksimal knoglemasse blev forudsagt at forsinke udviklingen af ​​osteoporose med 13 år. Determinanterne for maksimal knoglemasse omfatter både genetiske (såsom køn og race), som tegner sig for op til 75 % af knoglemassen, og livsstilsfaktorer (såsom kost og fysiske aktiviteter), som tegner sig for de resterende 25 %. Livsstilsfaktorer spiller en vigtig rolle i optimering af knogletilvækst under vækst, f.eks. blev Ca i kosten forudsiget 10-15 % af skelet-Ca-retention i ungdomsårene, mens motion kunne øge virkningerne af Ca via kosten ved at forbedre knoglegeometrien.

Nylige undersøgelser tyder på, at tarmmikrobiota er en vigtig regulator af knoglemasse. Eksperimentelle undersøgelser viste, at knoglemineraltæthed (BMD) blev ændret ved ablation af tarmmikrobiota i bakteriefrie mus såvel som i mus behandlet med antibiotika. Desuden viste det sig, at administration af antibiotika enten ved fødslen eller ved fravænning havde en længerevarende effekt på BMD hos C57BL/6 hunmus ved 20 ugers alderen, men ikke hos hanmus. Dette fund tyder på, at ændring af mikrobiota i et kritisk udviklingsvindue har en langsigtet indvirkning på knoglesundheden. Faktisk menes etableringen af ​​tarmmikrobiota hos mennesker at finde sted begyndende ved fødslen, hvor bakterier fra moderen straks vil kolonisere mave-tarmkanalen hos den nyfødte, indtil den stabiliserer sig mod en voksenlignende konfiguration i løbet af 3-års perioden efter fødsel. Udviklingen af ​​tarmmikrobiota i denne kritiske periode vil sandsynligvis blive påvirket af forskellige miljøfaktorer, herunder amning, diæt og antibiotikabehandling. Etablering af optimal tarmmikrobiota i en kritisk udviklingsperiode er således et potentielt middel til at forbedre knoglesundheden.

Sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen er blevet rapporteret at blive ændret af dyrebaseret kost, middelhavsdiæt samt forskellige kostfaktorer såsom kost-/præbiotiske fibre og probiotika. For eksempel er galacto-oligosaccharider en præbiotisk fiber, der kan øge andelen af ​​bifidobakterier i mave-tarmkanalen, øge kortkædede fedtsyrer (SCFA'er) og sænke cecal pH og derved øge mineralabsorption, knogle biomekanisk styrke samt BMD af voksende hankøn. rotter. På samme måde blev probiotika Lactobacillus rhamnosus GG vist at reducere tarmpermeabilitet, mindske tarm- og knoglemarvsinflammation og fuldstændigt beskytte mod kønssteroid-mangel associeret knogletab. Forskellene i sammensætningen af ​​tarmmikrobiota menes også at bidrage til forskellene i personens evne til at producere equol, et ikke-steroidt østrogen metaboliseret af bakterier fra sojaisoflavoner, der tegner sig for de østrogene virkninger af soja i knogler. Sådanne forskelle kan forklare effektiviteten af ​​sojaisoflavoner til beskyttelse mod knogletab i asiatiske, men ikke vestlige befolkninger. Evnen til at producere equol hos raske spædbørn viste sig at være udviklingsreguleret og påvirket af kostsammensætning, hvor kun spormængder af equol kunne påvises i spædbørns plasma ved 6 måneders alderen, muligvis på grund af manglen på udviklet tarmmikroflora. Efterfølgende undersøgelser peger på betydningen af ​​sædvanlige diæter for at bidrage til equol-produktion, hvor equol-producenter ser ud til at have et højere indtag af kulhydrat og kostfibre, soja og planteprotein og lavere indtag af fedt end ikke-producenter. Det er således af stor betydning at identificere kostfaktorer, der kan optimere udviklingen af ​​tarmmikrobiota og produktionen af ​​equol for at optimere knoglesundheden.

Sojaholdige diæter er rapporteret at være kostfaktorer i det tidlige liv, der optimerer knogleopsamling. Sojaeksponering tidligt i livet viste sig at fremme knoglevækst, og neonatal administration af sojaisoflavoner kunne svække knogleforringelsen i voksenalderen. Imidlertid blev virkningen af ​​sojakomponenter på tarmmikrobiota i disse undersøgelser ikke karakteriseret, og det er uklart, om disse knogleoptagelseseffekter er relateret til sojas virkning på tarmmikrobiotasammensætningen. Desuden skal det bemærkes, at forskellige sojapræparater blev brugt i forskellige prækliniske og kliniske undersøgelser, herunder sojaisoflavonekstrakt eller rensede forbindelser (genistein og daidzein), sojaproteinisolater med isoflavoner, hele sojaprodukter (sojamælk og andre sojabønneprodukter). Forskellene i sojapræparater kan have forskellige virkninger på tarmmikrofloraen og dermed på knoglerne. Ud over at være kostkilder til protein og isoflavoner, er sojabønner faktisk også rige på fibre (polysaccharider og oligosaccharider). Sojabønneoligosaccharider (SBOS) er blevet rapporteret at øge populationen af ​​bifidobakterier i humane fækale prøver. Derudover kan opløselige fibre fra soja fermenteres af tarmbakterier, hvilket fører til SCFA-dannelse og derved potentielt udøve gavnlige virkninger på knogler. Det vil således være vigtigt at identificere, hvilke diætkomponenter af soja (sojafibre eller sojaisoflavoner), der eksponeres tidligt i livet, vil opnå optimal knogleoptagelse og tarmmikrobiota.

Ændring af sammensætningen af ​​tarmmikrobiota tidligt i livet med soja i kosten ser ud til at være en lovende tilgang til at øge knoglevæksten. Der er dog behov for flere undersøgelser for at løse følgende spørgsmål, før der kan gives kostråd til brug af soja til optimering af knoglevækst: Hvornår vil være det bedste tidspunkt (før fødslen, amning eller efter fravænning) til sojaeksponering i kosten for optimal tarm mikrobiota og knoglevækst? Hvilken komponent i soja (fibre eller isoflavoner eller begge dele) tilbyder bedre effekter på knoglevækst via modulering af tarmmikrobiom? Hvilke mikrober ændret af soja er forbundet med optimal knoglevækst? Hvilke biomarkører/metabolitter (SCFA'er, equol eller nye metabolitter) kan stå for den optimale knoglevækst ved sojaeksponering?