Høj fructose diæt, tarmmikrobiomet og metabolisk sundhed

Amerikanere indtager almindeligvis overskydende mængder fructose i kosten. Tilsat fruktose har vist sig at have en negativ indvirkning på metabolisk sundhed, herunder øget insulinresistens og type 2 diabetes (T2D) risiko. Men de mekanismer, der forbinder kostfructose og metabolisk sundhed, er dårligt forstået. Malabsorption eller ufuldstændig metabolisme af fructose i tyndtarmen er almindelig i befolkningen. Overskydende fructose når tyktarmen, hvor det kan ændre strukturen og funktionen af ​​tarmmikrobiomet, ændre bakterielle metabolitter og udløse inflammatoriske reaktioner, der påvirker T2D-risikoen. For at afklare, om almindeligt forbrugte niveauer af fructose i kosten påvirker metaboliske resultater ved at ændre tarmmikrobiomet, vil forskerholdet randomisere 30 deltagere til en kontrolleret cross-over diætintervention, hvor deltagerne vil indtage 12-dages isokaloriske diæter, tilsat fructose eller glukose. (25 % af de samlede kalorier) adskilt af en 10-dages kontrolleret diætudvaskningsperiode.

Forskerholdet har til formål at:

1. Bestem forholdet mellem højt fructoseforbrug, tarmmikrobiomet og metabolisk risiko.
2. Karakteriser den eller de årsagsroller, som fructose-inducerede ændringer i tarmmikrobiomet har på metabolisk risiko ved hjælp af en bakteriefri musemodel.

Forskerholdet vil måle 1) mikrobiotasamfundets struktur og funktion via metagenomisk sekventering af afføring, 2) fækale metabolitter via målrettet og ikke-målrettet metabolomik, 3) antropometri, 4) insulinresistens, serummarkører for T2D-risiko og inflammatoriske cytokiner, 5) fækal mikrobiel kulhydrat oxidationskapacitet og 6) leverfedt via MR-elastografi. Forskerholdet vil bruge nye statistiske tilgange, herunder distribueret lagmodellering, til at forstå de komplekse sammenhænge mellem kost, mikrobiomet, metabolitter og sundhedsresultater.

Forskerholdet vil derefter udføre kontrollerede diætinterventioner og undersøgelser af fækal mikrobiomtransplantation i bakteriefri mus. Donorfækale prøver fra menneskelige deltagere i både glucose- og fructosearme af den kliniske intervention vil blive transplanteret til bakteriefrie og koloniserede mus for at etablere en årsagssammenhæng mellem fructose-inducerede ændringer i tarmmikrobiomet, leverfedt og kendte metaboliske og inflammatoriske ændringer for at øge risikoen for T2D.

Forskerholdet har til formål at foretage en omfattende vurdering af de strukturelle og funktionelle ændringer i tarmmikrobiomet forårsaget af en kost med højt fructoseindhold. Bestemmelse af virkningen af ​​overskydende fruktose på mikrobiomet vil hjælpe med at identificere nye måder, hvorpå fructose bidrager til risikoen for metabolisk sygdom. Ud over at identificere strategier til at forbedre metabolisk sundhed hos voksne, kan data fra dette forslag hjælpe med at informere målrettede tilgange til at mindske fremtidig sygdomsrisiko i sårbare befolkningsgrupper, der indtager høje niveauer af fruktose, såsom børn.