Klinisk undersøgelse af resistent stivelse til forbedring af forstoppelse

Menneskets tarmmikrobiota er et af de tætteste mikrobielle samfund på jorden, herunder meget forskellige mikrobielle samfund, som giver metaboliske, immune og beskyttende funktioner og spiller en afgørende rolle for menneskers sundhed. Gastrointestinal mikroflora påvirkes af mange faktorer, herunder genetik, værtsfysiologi (værtsalder, sygdom, stress osv.) og miljøfaktorer, såsom levevilkår og stofbrug. Samtidig anses kosten for at være en vigtig miljøfaktor, der medierer gastrointestinal mikroflorasammensætning og metabolisk funktion. I lyset af det faktum, at det er svært at blive fordøjet og absorberet af den menneskelige krop, kan probiotika trænge ind i tarmkanalen gennem fordøjelseskanalen for at forbedre tarmens mikroøkologi og fremme lipid-, protein- og mineralmetabolismen.

Fødevarer rig på anti-fordøjelig stivelse har mange funktioner, såsom kontrol af kropsvægt, reduktion af blodlipider og blodsukker, regulering af tarmflora og så videre, hvilket har tiltrukket mange forskeres interesse og blevet et nyt område inden for international fødevareforskning i de seneste flere år. Resistent stivelse (RS) er den anti-fordøjelsesdel af sammensat polysaccharidstivelse. I henhold til betingelserne for enzymatisk hydrolyseresistens og stivelseskilde blev den fordøjelige resistente stivelse hovedsageligt opdelt i fire typer, nemlig RS1, RS2, RS3 og RS4. Fra årsagen til resistens har RS1 og RS2 naturlig resistens over for amylase, og resistensen kan forsvinde efter gelatinering, mens resistensen af ​​RS3 og RS4 dannes ved omdannelse af stivelse i processen med fødevareforarbejdning eller fødevareproduktion. RS1 kan sameksistere med RS2 eller RS3 i samme slags mad, og eksistensen af ​​RS4 kan øge fødeindtaget af RS3.

Kun en lille del af den fordøjelige stivelse kan fordøjes og optages i tyndtarmen, hvilket giver en meget lav udnyttelsesgrad af glukose. Når de fleste af resten af ​​de ufordøjede komponenter kommer ind i tyktarmen, fermenteres de af tarmmikrofloraen, der hovedsageligt producerer kortkædede fedtsyrer (SCFA'er): acetat, propionat og butyrat. Selvom både acetat og propionat har sundhedseffekter, menes butyrat især at forbedre sundheden og er den SCFA med den største stigning i RS-indtag. Butyrat spiller en vigtig rolle i menneskers tarmsundhed, herunder reduktion af inflammation, reduktion af risikoen for tyktarmskræft og forbedring af tarmbarrierefunktionen. In vivo og in vitro øgede resistent stivelsesdiæt og butyrat signifikant andelen af ​​ChAT-immunreaktive intermuskulære neuroner, intestinale neuroner udtrykte monocarboxylsyretransporter 2 (MCT2), lille interferens med RNA-dæmpet MCT2 og forhindrede butyrat-induceret stigning i andelen af ​​ChAT immunreaktive neuroner. Butyrat og trichostatin A øgede acetyleringen af ​​histon H3 i intestinale neuroner. Src-signalvejsinhibitorer kan blokere virkningen af ​​butyrat. Resistent stivelsesdiæt øgede tyktarmstransporten, og butyrat øgede kolinerg-medieret sammentrækning af cirkulære muskler i tyktarmen in vitro. Selvom RS har vist sig at være en af ​​de bedste fibre til at øge butyratniveauet i befolkningen, er det klart, at ikke alle kan få de samme fordele, og nogle mennesker reagerer ikke på RS-tilskud. Dette tyder på, at forskelle i individuel mikroflora spiller en vigtig rolle i at bestemme resultatet af RS-forbrug, og vi er nødt til at udforske dybere mekanismen for RS-fordøjelse, og hvordan det fører til produktion af butyrat. Derudover skal der gøres mere for at forstå de sundhedseffekter, der kan blive påvirket af RS-forbrug ud over butyratniveauer.

På grund af den komplekse struktur af RS kræves visse bakterier for at starte nedbrydningen af ​​dette semi-krystallinske materiale. R. bromii og Bifidobacterium juvenis er de eneste kendte humane tarmmikroorganismer med RS-nedbrydende evne.

R. bromii har fået opmærksomhed for sin rolle som en nøglestensart for RS-metabolisme, fodring og/eller at gøre det muligt for andre medlemmer af tarmmikrobiomet at få adgang til dette substrat. Det stivelsesbrydende enzym af R. bromii har en unik organisationsstruktur og danner et multienzymkompleks, som er knyttet til celleoverfladen gennem stilladsproteinet i fibrinosomerne gennem adhæsionsproteinet og dockerin-modulerne, så det kaldes amylasom. Dette system er blevet fundet i en række humane rumenococcus, og nøgleenzymstrukturen af ​​dets amylasom er meget konserveret på tværs af stammer. På trods af sin utrolige evne til at nedbryde RS, ser R. bromii i sig selv ikke ud til at udkonkurrere eller dominere andre arter, men tjener snarere et gavnligt formål ved at krydsfodre andre arter ved at frigive forskellige længder af sukker og acetat. En undersøgelse fandt, at median fækalt butyrat steg med 50 % efter behandling med kartoffelstivelse (RS2), men yderligere undersøgelse af individuelle responser afslørede forskellige ændringer i butyrat. En opfølgende undersøgelse foretaget af samme gruppe viste, at dem med øget R. bromii-overflod i deres mikrobiota var mere tilbøjelige til at have et højere butyratrespons på kartoffelstivelse, hvilket tyder på, at den rigtige kombination af primære nedbrydende bakterier og resistent stivelse er nødvendig for at øge butyratproduktion.

Forstoppelse er en af ​​de mest almindelige gastrointestinale (GI) lidelser i klinisk praksis, hvor ca. 11-20% af voksne verden over lider af forstoppelse. Klinisk reduceres afføringshyppigheden, eller afføringen er besværlig, blokeret, vanskelig, og afføringen er tør og svær at løse, hvilket kaldes obstipation [16]. Klinisk er refraktær forstoppelse vanskelig at behandle, og overdreven afhængighed af afføringsmidler fører ofte til vand- og elektrolyt-ubalance, mave-tarmdysfunktion, melanose i tyktarmen, afslapning af anal lukkemuskel og andre problemer, og fører endda til tyktarmskræft, diabetes, anorexia nervosa og andre problemer. andre komplikationer i nogle tilfælde. Derfor er det meget vigtigt at finde et sikkert og effektivt afføringsmiddel eller diæt for at forbedre og lindre symptomer på forstoppelse. Den sundhedsfremmende effekt af resistent stivelse skyldes hovedsageligt det kortkædede fedt og gas produceret af mikrobiel gæring i tyktarmen, og dets rolle i forebyggelsen af ​​tyktarmskræft og nogle kostrelaterede kroniske sygdomme er stærkere end kostfibre, og det kan effektivt overvinde den negative lugt, ru tekstur, dårlig kvalitet og andre ulemper ved mad beriget med kostfibre. Fra forskningsdataanalysesynspunktet spiller føderessourcer som en naturlig, sikker "medicin og mad" en meget vigtig rolle for menneskers sundhed, ligesom kostfibre. Det har vigtig industriel anvendelsesværdi og brede markedsudviklingsmuligheder, åbner et nyt felt inden for funktionel fødevareforskning og opvejer ulemperne ved traditionelle kostfibre.

I vores tidligere analyse viste afføringsmikroorganismer fra 20 patienter med forstoppelse og 20 raske mennesker at være meget forskellige i struktur. Forskelsanalysen viste, at Ruminococcus var rigeligt hos raske mennesker. En klassifikationsmodel af AUROC0.967 blev etableret ved hjælp af Lasso-algoritmen, og vigtige funktioner i klassificeringsmodellen var som følger: Ruminococcus er den funktion med den højeste vægt. SPINGO bemærker, at slægten Ruminococcus indeholder arter, hvor R. bromii har den højeste relative overflod. En søgning i data fra GMrepo-databasen afslørede, at Ruminococcus blev fundet i 28.796 forsøg, tilhørende 93 fænotyper. I alt 40.795 gyldige kørsler tilhørte disse fænotyper. Den relative forekomst af Ruminococcus hos raske mennesker er signifikant højere end hos personer med forstoppelse, og den relative forekomst af R. bromii hos raske mennesker er signifikant højere end hos forstoppede. Den relative overflod af Ruminococcus hos raske mennesker var signifikant højere end hos personer med forstoppelse. Derfor er formålet med dette kliniske forsøg at supplere resistent stivelse til obstipationspatienter og (1) observere om symptomerne hos obstipationspatienter er forbedret; (2) At analysere ændringer i tarmmikrober hos patienter med forstoppelse; (3) Kontroller, om den relative mængde af R. bromii stiger, og analyser sammenhængen mellem den relative mængde af R. bromii i tarmen og forbedringen af ​​forstoppelsessymptomer hos patienter med forstoppelse.

Undersøgelsen var en ikke-randomiseret kontrolleret undersøgelse uden placebogruppe og inkluderede 30 patienter med funktionel obstipation diagnosticeret af læger. En spørgeskemaundersøgelse bruges til at forstå, om symptomerne hos patienter med forstoppelse er forbedret. Samtidig indsamles afføringsprøver til metagenom-sekventeringsanalyse for at studere ændringer i tarmmikrober hos patienter før og efter den resistente stivelsesintervention. Der lægges særlig vægt på, om den relative mængde af R. bromii øges.

Denne undersøgelse kræver ikke rekrutteringsannoncer, og emner rekrutteres på helt frivillig basis. Mulige risici under forsøget forklares til forsøgspersoner, og informeret samtykke underskrives, efter at de accepterer at deltage i undersøgelsen. De frivillige, der indvilligede i at deltage i eksperimentet, blev undersøgt ved hjælp af et spørgeskema for at få deres tarmsundhed og andre sundhedstilstande, og screenet i henhold til ovenstående kriterier for udvælgelse af forskningsobjekter og eksklusionskriterier. De indsamlede prøver er navngivet efter nummeret, og forsøgspersonens personlige oplysninger vil ikke blive afsløret. Forsøgspersonernes identitet blev holdt hemmelig gennem hele undersøgelsen, og kun antallet og sygdomsfænotypen var synlige. Forsøgspersoner kan til enhver tid trække sig fra undersøgelsen.

I denne undersøgelse vil sammensætningen og strukturen af ​​forsøgspersonernes tarmflora blive analyseret, og forsøgspersonerne kan holde sig ajour med forløbet af testen og analysen og indhente deres egne relevante data.

Den resistente stivelse brugt i denne undersøgelse (HiMaize260) er produceret af Ingredion. HI-MAIZE®260 resistent stivelse er en kostfiber afledt af Ingredions proprietære majsstivelse med højt amyloseindhold, der øger næringsindholdet i hverdagsmad såsom hvidt brød, muffins, småkager, kager og pasta.

HI-MAIZE®260-standarden er GB31637-2016, som er i overensstemmelse med de nationale standarder for fødevaresikkerhed. Den HI-MAIZE®260 resistente stivelse indeholder ca. 53 % resistent stivelse (kostfibre) og 40 % fordøjelig stivelse og kan nemt tilsættes til standardformuleringer ved delvist at erstatte almindeligt mel. Desuden, fordi HI-MAIZE®260 resistent stivelse indeholder færre kalorier end mel, øger det næringsindholdet i fødevarer.