Ballaststoffe und Sättigung bei bariatrischen Patienten (FIBAR)

Fettleibigkeit hat weltweit epidemische Ausmaße angenommen. Die einzige derzeit verfügbare wirksame Behandlungsoption ist die bariatrische Chirurgie mit dem Goldstandardverfahren, dem Roux-en-Y-Magenbypass (RYGB), der zu einem dramatischen und anhaltenden Übergewichtsverlust von 60–75 % und oft zu einer sofortigen Besserung von Typ-2-Diabetes führt mellitus (T2DM). Die beispiellose Wirksamkeit der bariatrischen Chirurgie bei der Behandlung von Fettleibigkeit eröffnet eine völlig neue Perspektive für die Entwicklung von Medikamenten gegen Fettleibigkeit und legt nahe, dass der Magen-Darm-Trakt (GI) für die Kontrolle des Essens und die Energiehomöostase von viel größerer Bedeutung ist als bisher angenommen.Zweitens Es wurden wichtige GI-Mechanismen identifiziert, die das Essen hemmen: 1) Magendehnung, die zur Aktivierung von Mechanorezeptoren und neuralen Signalen im Darmhirn führt, und 2) Nährstoffwahrnehmung im Dünndarm, die zur Sekretion von Sättigungspeptiden wie CCK, GLP-1 und PYY führt.

Eine völlig neue Schlussfolgerung aus der Bedeutung des Magen-Darm-Trakts bei der Kontrolle der Ernährung und des Körpergewichts ist die Rolle des Dickdarms und des Darmmikrobioms sowie seiner Stoffwechselprodukte. Dass das Darmmikrobiom starke Auswirkungen auf die Ernährung und das Körpergewicht haben kann wurde erstmals in bahnbrechenden Experimenten mit keimfreien Mäusen erkannt, die fettleibig wurden, wenn sie mit Mikrobiota von fettleibigen Mäusen oder Menschen geimpft wurden, während sie schlank blieben, wenn Mikrobiota von mageren Mäusen transplantiert wurden.

Die genauen Mechanismen, die das Darmmikrobiom mit der Kontrolle der Nahrungsaufnahme und der Energiehomöostase verbinden, sind jedoch noch weitgehend unerforscht. Ein Hinweis auf die Entwicklung von Fettleibigkeit ist, dass das „fettleibige“ Mikrobiom im Vergleich zu einem „mageren“ Mikrobiom möglicherweise eine größere Fähigkeit hat, Energie aus der gleichen Ernährung zu gewinnen. Tatsächlich können kurzkettige Fettsäuren (SCFA), die durch bakterielle Fermentation unverdaulicher Kohlenhydrate entstehen, dem Wirt zusätzliche Energie liefern (etwa 10 % der Gesamtenergie aus der Nahrung). Ob dies jedoch die Hauptursache für die Entwicklung von Fettleibigkeit ist, bleibt umstritten, da SCFA auch die Sekretion von Leptin, GLP-1 und PYY stimulieren und so esshemmende Mechanismen aktivieren. Denn unter physiologischen Bedingungen dauert es etwa 6 Stunden oder länger (abhängig von der Zusammensetzung der Mahlzeit und der interindividuellen Variabilität der Darmpassage), bis sie den Dickdarm erreicht, sodass fermentierbare Mahlzeitbestandteile zu SCFA, dem Beitrag von SCFA, verstoffwechselt werden können Eine akute esshemmende Wirkung beim Menschen wurde in Frage gestellt. Bariatrische Patienten stellen ein ideales Modell zur Untersuchung dieses Mechanismus dar. Basierend auf den anatomischen Veränderungen während der RYGB-Operation, die zu einem viel schnelleren Nährstofftransport in den Dickdarm führen, kann die Hypothese aufgestellt werden, dass eine schnellere und ausgeprägtere Produktion von SCFA zu den ausgeprägten akuten ernährungshemmenden Effekten beiträgt, die nach der Operation beobachtet werden. Darüber hinaus haben RYGB-Patienten einen kleinen Magenbeutel, der etwa 2 % der Größe eines normalen, nicht operierten Magens beträgt, was zu einer frühen Aufblähung bei der Nahrungsaufnahme führt. Die Auswirkung einer erhöhten Magendehnung und ihr Beitrag zu den Gesamteffekten auf das Essverhalten und den Gewichtsverlust wurden unseres Wissens nach nicht untersucht. Ballaststoffe stellen eine ideale Ernährungsintervention dar, um die zugrunde liegenden esshemmenden Wirkungen der RYGB-Operation zu untersuchen. 1) Hochviskose Ballaststoffe wie Hafer-Beta-Glucan verzögern die Magenentleerung und können daher über eine Erhöhung der Magendehnung zum Esseffekt beitragen. 2) Nichtviskose, fermentierbare Ballaststoffe wie Inulin oder Fructo-Oligossachide (FOS) werden bei der Einnahme im Dickdarm stark zu SCFA fermentiert und können somit über die Aktivierung von SCFA-Rezeptoren und die Freisetzung von Sättigungshormonen an der Esswirkung beteiligt sein.

Das Hauptziel sowohl in Studie A als auch B besteht darin, die Wirkung eines viskosen und fermentierbaren Ballaststoffs auf das Ad-libitum-Essen bei krankhaft fettleibigen Patienten vor und 6 Monate nach der RYGB-Operation zu bewerten.

Darüber hinaus ist in der Pilotstudie in Studie B das primäre Ziel der zeitliche Verlauf der faserinduzierten Dickdarmfermentation.

Die sekundären Ziele in Studie A und B bestehen darin, die Wirkung eines viskosen und fermentierbaren Ballaststoffs auf den wahrgenommenen Appetit, die Produktion von SCFA, Atemwasserstoff (als Marker für die Fermentation im Dickdarm), die Sekretion von gastrointestinalen Sättigungshormonen und den Blutzuckerspiegel zu untersuchen Krankhaft fettleibige Patienten vor und 6 Monate nach der RYGB-Operation.

Das primäre Studienergebnismaß sowohl in Studie A als auch B ist die Makronährstoff- und Nahrungsaufnahme (verzehrte Gramm und kcal) bei der Ad-libitum-Buffetmahlzeit sowie die Zeit bis zum Abschluss der Mahlzeit.

Darüber hinaus sind in der Pilotstudie in Studie B die Wasserstoffkonzentrationen in der Atemluft und die SCFA-Konzentrationen im Plasma das primäre Ergebnismaß der Studie.

Sekundäre Ergebnismaße in Studie A und B sind 1) Appetitbewertungen (validierte visuelle Analogskalen, VAS), einschließlich Hunger, Völlegefühl, Durst, Verlangen zu essen und Menge der gewünschten Nahrung. 2) Plasmakonzentrationen von SCFA (Propionat, Acetat, Butyrat). 3) Atemwasserstoff (als Marker für die Fermentation im Dickdarm). 4) Plasmakonzentrationen von Magen-Darm-Hormonen (Ghrelin, CCK, GLP-1, PYY und möglicherweise andere, noch zu identifizierende Darmhormone). 4) Konzentrationen von Plasmainsulin und Glucagon sowie Blutzucker.

Randomisierte, einfach verblindete Cross-Over-Studie mit 24 krankhaft fettleibigen Probanden, die sich einer RYGB unterzogen (Studie A, n=12; Studie B, n=12). Studie B umfasst außerdem eine zusätzliche Pilotstudie mit 6 krankhaft fettleibigen Patienten vor und 6 Monate nach der RYGB-Operation. Somit beträgt die Gesamtzahl der Probanden einschließlich der Pilotstudie 30.