Bestimmung der Stoffwechsel- und Mikrobiomveränderungen nach dem Konsum von Cranberrysaft bei jungen Frauen

Der Konsum von Cranberrysaft wurde mit der Vorbeugung von Harnwegsinfektionen in Verbindung gebracht. Aufgrund der Bitterkeit und Adstringenz von Cranberry-Produkten ist die Compliance der Teilnehmer an Cranberry-bezogenen klinischen Studien jedoch schlecht, was es schwierig macht, die Funktion von Cranberry-Saft weiter zu untersuchen. Dementsprechend besteht ein dringender Bedarf an einem effektiven Ansatz zur Überprüfung der Teilnehmer-Compliance. In der vorherigen Studie wurde das Metabolom im Plasma und im Urin bei jungen Frauen nach dem Konsum von Cranberrysaft mit einem globalen UHPLC- (Ultra-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie)-Q-Orbitrap-HRMS-Ansatz (hochauflösende Massenspektrometrie) untersucht. PLS-DA-Analysen (Partial Least Squares Discriminant Analysis) zeigten, dass sowohl das Plasma- als auch das Harnmetabolom bei jungen Frauen nach dem Cranberry-Konsum im Vergleich zum Ausgangswert und Apfelsaftkonsum verändert waren. Der Konsum von Cranberrysaft verursachte eine größere Ausscheidung sowohl von exogenen als auch von endogenen Metaboliten. Diese Metaboliten wurden als mögliche Biomarker für den Konsum von Cranberrysaft identifiziert. Die etablierten Modelle PLS-DA (Partial Least Squares Discriminant Analysis) / OPLS-DA (Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis) Modelle bieten eine Möglichkeit, Cranberrysaft-Konsumenten zu identifizieren.

Es ist nicht bekannt, ob der Konsum von Cranberrysaft das Darmmikrobiota-Profil beim Menschen beeinflusst. Mehrere Studien deuten jedoch darauf hin, dass eine polyphenolreiche Ernährung das Profil der Darmmikrobiota verbessert. Die vorherige In-vitro-Studie mit menschlichen Darmmikrobiota zeigte, dass der mikrobielle Abbau von Cranberry-Procyanidinen vom A-Typ Metaboliten mit unterschiedlichen Profilen und Strukturen produzierte, verglichen mit denen von Procyanidinen vom B-Typ.

Das Verständnis der Mikrobiomveränderungen im menschlichen Darm wird es den Forschern ermöglichen, Metabolomveränderungen in Urin und Blut zu korrelieren und zu erklären, und wird auch die gesundheitlichen Vorteile von Cranberries erklären.

Mit allen Proben, die in dieser Studie gesammelt werden, können die Veränderungen der Metabolomik zwischen einer Kurzzeitbehandlung mit Cranberrysaft (3 Tage) und einer Langzeitbehandlung (21 Tage) verglichen werden. Da die harnwegschützenden Wirkungen von Cranberry-Säften häufig mit chronischem Konsum in Verbindung gebracht werden, sollen durch eine Langzeitstudie weitere metabolomische Veränderungen identifiziert werden.

Forschungsplan:

Spezifisches Ziel 1: Zwanzig (20) gesunde Studentinnen im Alter von 18 bis 29 Jahren mit normalem BMI (Body Mass Index) (18,5 bis 25) und einem Gewicht von mindestens 110 Pfund werden auf dem Campus der UF (University of Florida) rekrutiert.

Die Werbung erfolgt in Form von Flyern. Die Kontaktdaten der Ermittler werden in den Flyer aufgenommen. Der Fragebogen wird verwendet, um Informationen über Themen für die Vorprüfung zu erhalten. Alle Teilnehmer werden schriftlich und mündlich über die natürlichen und potenziellen Risiken der Studie informiert.

Den Teilnehmern wird empfohlen, proanthocyanidinreiche Lebensmittel wie Cranberries, Heidelbeeren, Erdbeeren, Pflaumen, Himbeeren, Äpfel, Trauben, Traubenkernextrakt, Pycnogenol, Rotwein, Tee, Schokolade und andere Kakaoprodukte oder andere Nahrungsergänzungsmittel auf Cranberry-Basis ab dem 10 -Tag (1.-9.) Einlaufzeitraum bis zum Ende der Studie. Den Teilnehmern wird empfohlen, als Ersatz Orange, Wassermelone, Honigmelone und Melone zu konsumieren. Urin- und Stuhlprobenentnahmekits werden an alle Teilnehmer verteilt und die Teilnehmer werden in der Verwendung der Entnahmekits geschult. Eine Kotprobe wird von den Teilnehmern an einem beliebigen Tag vom 7. bis zum 9. Tag entnommen. Am Morgen des 10. Tages wird eine schnelle Urinprobe über Nacht selbst entnommen und den Probanden wird eine Blutprobe entnommen (2 Röhrchen, insgesamt 30 ml). Das Frühstück wird den Teilnehmern nach der Abnahme der nüchternen Blutprobe serviert. Ein ausgebildeter und zertifizierter Phlebotomist wird mit der Blutentnahme beauftragt. Nach der Blutentnahme konsumiert jeder Teilnehmer 1 Flasche (250 ml) Cranberry- oder Placebosaft und weitere 5 Flaschen Cranberry- oder Placebosaft werden jedem Probanden zum Verzehr am Abend des 10. Tages und am Morgen und Abend des 10. gegeben 11. und 12. Tag. Am 12.-4. Tag wird außerdem eine Kotprobe entnommen. Alle Probanden kehren am Morgen des 13. Tages mit einer selbst entnommenen Schnellurinprobe über Nacht in die klinische Abteilung zurück, und Blutproben werden 30-60 Minuten nach dem Konsum von 1 Flasche Cranberry- oder Placebosaft entnommen. Preiselbeer- oder Placebosaft wird an jeden der Probanden zum Verzehr am Abend des 13. Tages und morgens und abends während des 14. bis 29. Tages verteilt. Der Termin wird wöchentlich oder auf Wunsch der Teilnehmer zwischen dem 14. und 29. Tag festgelegt. Eine Stuhlprobe wird zwischen dem 29. und 31. Tag entnommen. Am Morgen des 30. Tages wird eine schnelle Urinprobe über Nacht selbst gesammelt und den Probanden wird eine Blutprobe entnommen, nachdem sie Cranberrysaft oder Placebo konsumiert haben. Nach der 14-tägigen Auswaschphase wechseln die Teilnehmer zum alternativen Regime und wiederholen das Protokoll. Alle gesammelten Proben werden aliquotiert und bei –80°C aufbewahrt. Es ist unwahrscheinlich, dass dies passiert, aber wenn bei einem Probanden nach dem Konsum von Saft schwerwiegende Nebenwirkungen auftreten, wird die Teilnehmerin je nach ihrer Situation aus Sicherheitsgründen aus der Studie ausgeschlossen.

Die Vorbereitung der Urin- und Plasmaprobe, die am 13., 48. Tag (3 Tage später nach Cranberry-Saft/Placebo-Verzehr) entnommen wird, erfolgt nach etablierten Protokollen. LC-HRMS-Daten (Flüssigchromatographie - Hochauflösende Massenspektrometrie) werden normalisiert und in SIMCA (Version 13.0.3, Umetrics, Umea, Schweden), um zuvor etablierte PLS-DA (Partial Least Squares Discriminant Analysis)/OPLS-DA (Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis)-Modelle zu verwenden, um Cranberrysaft-Konsumenten blind zu identifizieren. Die Ergebnisse werden zur Überprüfung an Ocean Spray gesendet.

Spezifisches Ziel 2:

Die Basis-Kotproben und die Kotprobe, die um den 30., 65. Tag (21 Tage später nach Cranberry-Saft/Placebo-Verzehr) entnommen wurden, werden auf die Zusammensetzung des Mikrobioms analysiert. Genomische mikrobielle DNA wird aus Stuhlproben unter Verwendung von MoBlo Power Boden-DNA-Isolierungskits extrahiert. Die Mikrobiota-Veränderung im Darm wird mit Metabolom-Veränderungen im Urin unter Verwendung von Redundanz- und Diskriminanzanalyse korreliert. Fäkales Muzin und IgA (Immunglobulin A, Indikatoren der Darmbarriere), kurzkettige Fettsäuren und Ammoniak in den Stuhlproben werden mit speziellen Assay-Kits oder der HPLC-Methode (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) analysiert.

Spezifisches Ziel 3:

Die Vorbereitung der Urin- und Plasmaprobe, die am 30., 65. Tag (21 Tage später nach dem Konsum von Cranberrysaft/Placebo) entnommen wird, erfolgt nach etablierten Protokollen. UHPLC (Ultrahochleistungs-Flüssigkeitschromatographie)-Q-Orbitrap-HRMS-Analysen (hochauflösende Massenspektrometrie), multivariate Datenverarbeitung und statistische Analyse sind die gleichen wie der in Spezifisches Ziel 2 besprochene Versuchsprozess.