Effekter af impulser gennem tarmmikrobiomet og biotilgængelighed af bioaktive forbindelser (LEGUMINIBUS)

Bælgplanter er anerkendt for deres karakteristiske ernæringsprofil, rig på plantebaserede proteiner, kulhydrater med lavt glykæmisk indeks, fibre, B-vitaminer, mineraler og polyfenoler. På grund af deres proteinindhold og aminosyresammensætning kan bælgfrugter i kombination med korn effektivt erstatte kød og dets derivater. På trods af verdensomspændende ernæringsmæssige retningslinjer, der anbefaler bælgfrugter som den overvejende kilde til kostprotein, er forbruget af rødt kød og kødprodukter fortsat højt og kan have negative konsekvenser for folkesundheden. Epidemiologiske beviser tyder faktisk på, at langsigtet forbrug af stigende mængder af rødt og forarbejdet kød er forbundet med en højere risiko for dødelighed, hjerte-kar-sygdomme, tyktarmskræft og type 2-diabetes. Desuden har en nylig undersøgelse vist, at højere indtag af rødt kød og cholin er forbundet med højere koncentrationer af trimethylamin-N-oxid (TMAO), et tarmmikrobiotabiprodukt, der har været forbundet med en højere forekomst af uønskede kardiovaskulære hændelser. Talrige forskningsstudier peger på, at indtagelse af plantebaserede fødevarer medfører sundhedsmæssige fordele for mennesker og understøtter anbefalingen af ​​internationale retningslinjer for at ændre kostvaner i retning af en kost, der er rigere på plantebaserede produkter. Derudover viser epidemiologiske undersøgelser en mulig sammenhæng mellem højt forbrug af bælgplanter og et fald i koronar hjertesygdom og kolorektal adenom, mens beviset for en beskyttende rolle af bælgfrugter mod hjerte-kar-sygdomme er mindre stærk på grund af heterogenitet i resultater og/eller potentielle forstyrrende faktorer. . Bælgplanters evne til at reducere kardiometaboliske risikofaktorer understøttes også af forskellige videnskabelige beviser fra kliniske forsøg. Disse undersøgelser viser, at indtagelse af bælgfrugter har en positiv effekt på lipidprofil, glukosemetabolisme, blodtryk, kropsvægt, oxidativ stress og inflammatorisk status.

På trods af de anerkendte sundhedsmæssige fordele ved at indtage bælgfrugter regelmæssigt, er der stadig en begrænset forståelse af de underliggende fysiologiske mekanismer, der driver disse positive effekter. En observationsundersøgelse udført i Italien kastede lidt lys over dette spørgsmål ved at påvise, at personer, der nøje følger middelhavsdiæten, som lægger vægt på at reducere forbruget af rødt kød og øge indtaget af frugt, grøntsager og bælgfrugter, har tarmmikrobiota karakteriseret ved en højere overflod af fibernedbrydende bakterier. Disse individer udviser også højere niveauer af kortkædede fedtsyrer i deres afføring og lavere koncentrationer af TMAO i deres urin. Ydermere afslørede et randomiseret kontrolleret forsøg udført på personer med risiko for hjerte-kar-sygdomme på grund af en usund livsstil, at skift fra en typisk vestlig kost til et mere middelhavslignende mønster førte til en stigning i tilstedeværelsen af ​​fibernedbrydende bakteriearter i tarmen. mikrobiota. Denne kostændring resulterede også i forhøjede cirkulerende mikrobielle metabolitter forbundet med forbedret inflammatorisk status. Mens der stadig mangler omfattende in vivo undersøgelser, der vurderer biotilgængeligheden af ​​næringsstoffer fra bælgfrugter, har nogle få kliniske forsøg undersøgt bælgplanternes indflydelse på tarmmikrobiomet. Ikke desto mindre indikerer den tilgængelige litteratur, at bælgplanter har evnen til at påvirke den menneskelige mikrobiota. Det er dog vigtigt at bemærke, at bælgplanternes specifikke virkninger på mikrobiotaen kan variere betydeligt på tværs af forskellige undersøgelser, hvilket gør det vanskeligt at generalisere disse fund til alle typer bælgplanter.

I denne ramme vil nærværende projekt fokusere på evalueringen af ​​effekten af ​​at erstatte rødt kød med bælgfrugter (PulD) eller en kombination af bælgfrugter og plantebaserede køderstatninger (PPD) på den kardiometabolske sundhed hos personer med usunde vaner og stillesiddende livsstil. via modifikation af tarmmikrobielle samfund. Derudover søger den at undersøge virkningerne på sundhedsresultater med et primært fokus på at evaluere ændringer i inflammatorisk, oxidativ, immun og hormonel status. Undersøgelsen vil omfatte etablering af en 2-måneders diætintervention med en isokalorisk og isoprotein-impulsdiæt (PulD) og en planteproteindiæt (PPD). Sammen med detaljeret værtsfænotypning og tarmmikrobiotaprofilering under og efter interventionen vil dette muliggøre vurdering af årsagsvirkningerne af en kost rig på plantebaserede proteiner (hovedsageligt fra bælgfrugter) og tarmmikrobiomet i populationer med høj risiko for hjerte-kar-sygdomme ( CVD).

Den potentielle berettigelse af forsøgspersoner til at deltage i denne undersøgelse vil blive vurderet gennem præ-rekruttering spørgeskemaer. Disse spørgeskemaer vil indsamle personlige og sociodemografiske data om frivillige, generelle helbredsoplysninger (herunder antropometri, helbredsstatus, sygehistorie, ryge- og alkoholforbrugsvaner), detaljer om individuelle kostvaner ved hjælp af Food Frequency Questionnaire (FFQ), information om spisning adfærd gennem Three Factor Eating Questionnaire (TFEQ) og niveauer af fysisk aktivitet ved hjælp af International Physical Activity Questionnaire (IPAQ). Forsøgspersoner i PulD-gruppen og PPD-gruppen vil blive tildelt en personlig diæt tilberedt på basis af egne spisevaner som fastlagt ved tilbagekaldelse af 7-dages maddagbog. Energiværdier og hele makronæringsstofsammensætningen af ​​sædvanlige diæter vil blive holdt uændret under PulD- og PPD-intervention. Ændringer i sammensætningen af ​​kulhydrat (kostfibre vs. stivelse), kostfedt (mættede vs. mono/flerumættede fedtsyrer) og protein (vegetabilsk vs. animalsk) sammensætning vil blive anvendt som en konsekvens af at erstatte kød med bælgfrugter (PulD-gruppen). eller med en blanding af bælgfrugter og plantebaserede køderstatninger (PPD-gruppe). Kontrolpersoner vil ikke ændre deres sædvanlige kost (HabD) under intervention. Alle forsøgspersoner vil blive bedt om ikke at ændre fysisk aktivitetsniveau i løbet af den 8 ugers interventionsperiode. Overholdelse vil blive vurderet hver 2. uge med et telefoninterview for at evaluere kostindtaget og fysisk aktivitet i den foregående uge. Ved hvert interventionstidspunkt (baseline, 4 uger, 8 uger) til ernæringskontrollen vil forsøgspersonerne udfylde 7-dages maddagbøger og tilhørende spørgeskemaer om appetit (Visual Analog Scale, VAS) relateret til den foregående uge før ernæringsanalysen . Derudover vil der blive udført målinger af blodtryk, vægt, omkreds (talje og hofter) og kropssammensætning gennem bioimpedanstest. I interventionsperioden vil forsøgspersonerne blive bedt om at udfylde International Physical Activity Questionnaire (IPAQ), spørgeskemaer om livskvalitet (QoL), om depression, angst og stress (DASS), King's Stool Chart (KSC) for at evaluere frekvensen , vægt og konsistens af afføring sammen med Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) for at evaluere søvnkvaliteten.

Yderligere analyse af compliance vil blive udført baseret på metabolomics, hvilket muliggør diskrimination af animalsk/vegetabilsk proteinindtag. Metabolomer (velkendt for at afspejle både diæt og mikrobiel metabolisme) vil også blive sammenlignet mellem kategorier for at identificere beskyttende eller risikoprofiler ved brug af både bioinformatik og kemometriske tilgange. Metagenomer vil blive analyseret efter Standard Operating Procedures (SOP'er) brugt i skelsættende undersøgelser, der allerede er offentliggjort. Sammenligning af foruddefinerede grupper af individer vil tillade identifikation af mikrobielle gener, der har forskellig forekomst i grupperne. Desuden vil gener være forbundet med kontinuerlige variabler af klinisk og ernæringsmæssig interesse (f.eks. indtagelse af specifikke kostkomponenter, insulinfølsomhed) ved kovariansanalyse. Sammenkædede datasæt af fysiologiske outputdata, metagenomiske og metabolomprofiler fra interventionsundersøgelserne vil blive brugt til at forudsige undergrupper af funktioner ved multivariat analyse (PLS-DA), der kan klassificere forsøgspersoner i henhold til deres relative overholdelse af en PulD eller PPD. Profilen vil blive brugt til at sondere mikrobiomet for specifikke ændringer som funktion af indgrebene.

Den nødvendige stikprøvestørrelse for at påvise en effekt af PulD og/eller PPD på individuelle TMAO-niveauer er defineret baseret på en tidligere undersøgelse (Crimarco et al., 2020), som viste, at 24 deltagere i hver behandlingsgruppe ville give tilstrækkelig kraft (α- fejl 0.05, 80 % effekt) for at detektere en minimumsændring på 32 % i TMAO-niveauer. Derudover anslås det, at en stikprøvestørrelse på 26 deltagere ville være tilstrækkelig til at påvise en ændring på 10 % i fastende totalkolesterol ved brug af variation i overensstemmelse med en tidligere undersøgelse (Meslier et al., 2020). Prøver (fæces, venøst ​​blod og ikke-forsuret 24-timers urin) vil blive indsamlet ved baseline, 4 og 8 uger efter påbegyndelse af diætinterventionen.