Die Wirkung des Concord-Trauben-Polyphenol-Soja-Protein-Isolat-Komplexes (GP-SPI) auf die Darmmikrobiota

Die vorgeschlagene Studie wird untersuchen, wie eine kurzfristige Ergänzung mit GP-SPI die Darmmikrobengemeinschaft bei gesunden Teilnehmern verändern kann, während gleichzeitig die Funktion/Gesundheit von Leber und Nieren überwacht wird.

Bedeutung:

Die biochemischen Eigenschaften des Lebensmittelbestandteils GP-SPI sind gut dokumentiert und GP-SPI und SPI-Ergänzungsmittel wurden ausführlich an Mäusen getestet. Die vorgeschlagene Studie ist eine logische Fortsetzung von Tierstudien, die zeigten, dass Mäuse, die mit isokalorischer HFD und GP-SPI allein gefüttert wurden, im Vergleich zu Kontrollmäusen, denen eine fettreiche Diät (HFD) mit Zusatz von SPI allein verabreicht wurde, eine größere Resistenz gegen Gewichtszunahme zeigten. Adipositas und Glukoseintoleranz. Diese Effekte gingen mit Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmmikrobiota der Maus einher, einschließlich einer erhöhten Häufigkeit der Mikrobe Akkermansia muciniphila, die mit der metabolischen Widerstandsfähigkeit verbunden ist. Ähnliche Veränderungen der Darmmikrobiota wurden bei mageren Mäusen beobachtet, denen eine fettarme Diät (LFD) mit GP-SPI-Ergänzung verabreicht wurde.

Die Polyphenole der B-Typ-Proanthocyanidin-Klasse (PAC), die in Weinbeeren, insbesondere Schalen und Kernen, enthalten sind, werden mit gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht; PACs werden jedoch nur schlecht absorbiert und erreichen nur im Dickdarm eine hohe Konzentration, was Fragen zu den Wirkmechanismen aufwirft. Frühere Studien zeigten, dass diätetische PACs aus Trauben und Preiselbeeren die Darmmikrobiota im Zusammenhang mit der metabolischen Widerstandsfähigkeit verändern. PACs werden auch von Darmbakterien biotransformiert, um mikrobielle Metaboliten (MMs) zu erzeugen, die zu gesundheitlichen Vorteilen beitragen können.

Forschungsdesign und -methoden

Potenzielle Teilnehmer werden über Flyer rekrutiert, die vor Ort auf dem Campus der Rutgers University ausgehängt und an E-Mail-Listen der Universität gesendet werden. Interessierte Personen werden anhand von Einschluss- und Ausschlusskriterien überprüft.

Eingeschriebene Probanden beginnen mit dem 17-tägigen Studium.

Studienabläufe

• Es werden 30 Fächer eingeschrieben.
• Lebensmittelliste: Die Teilnehmer behalten ihre übliche Ernährung bei, mit Ausnahme einer bereitgestellten Liste PAC-reicher Lebensmittel, auf die sie während einer 5-tägigen Auswaschphase und während der 10-tägigen Intervention verzichten sollen. Die Lebensmittelliste finden Sie unten. Ziel ist es, GP-SPI während des Studienzeitraums als Haupt-/einzige PAC-Quelle in der Ernährung zu haben.
• Auswaschen und SPI (Tag -5 bis -1): Am Tag -5 (vor Studienbeginn) vor jeder Nahrungsergänzung entnimmt jeder Proband seine Stuhl- und Urinprobe. Jeder Proband nimmt dann während einer 5-tägigen Auswaschphase (Tage -5, -4, -3, -2 und -1) zweimal täglich SPI zu sich (bereitgestellt als vorgewogene Päckchen zu 20 g). Die Probanden werden angewiesen, jedes Päckchen SPI in 250 ml Wasser oder in einen Smoothie zu mischen (ein Rezeptbeispiel finden Sie weiter unten) und dabei die zugelassenen Lebensmittel gemäß der Anleitung zu verwenden und einmal morgens vor dem Frühstück und einmal abends vor dem Abendessen zu verzehren.
• Tag 0: Am folgenden Tag sammelt jeder Proband seine Ausgangs-Stuhl- und Urinproben (Tag 0). Ihnen wird von einer Studienkrankenschwester eine Blutprobe entnommen werden. Für den CMP-Test wird Blut verwendet und das vorbereitete Serum wird aliquotiert und bis zur Verarbeitung zur Markeranalyse und Metabolomik bei -80 °C gelagert. Die Analyse von Tag-0-Proben sollte dabei helfen, etwaige Auswirkungen, die allein auf SPI zurückzuführen sind, aus nachfolgenden Proben zu isolieren, die während der GP-SPI-Intervention gesammelt wurden. Am Tag 0 geben die Probanden Urin- und Stuhlproben am IFNH ab und sammeln GP-SPI-Pakete. Am Tag 0 machen die Teilnehmer außerdem eine Pause von der Einnahme von SPI und beginnen am Morgen des ersten Tages mit der GP-SPI-Supplementierung.
• GP-SPI (Tag 1 – 10): Jeder Proband erhält zwanzig vorgewogene 20-g-Päckchen GP-SPI. Am ersten Tag werden die Probanden angewiesen, jede Packung GP-SPI in 250 ml Wasser oder in einen Smoothie zu mischen (Rezeptbeispiel wird bereitgestellt, siehe unten) und die zugelassenen Lebensmittel gemäß den Anweisungen zu verwenden und die GP-SPI-Mischung einmal zu verzehren jeweils morgens vor dem Frühstück und einmal abends vor dem Abendessen an 10 aufeinanderfolgenden Tagen.
• Den Probanden wird ein persönlicher Mixer zur Smoothie-Zubereitung (Wert ca. 25 $) zur Verfügung gestellt, den sie behalten können.
• Digitales Ernährungstagebuch: Die Teilnehmer werden gebeten, alle ihre Lebensmittel und Getränke (außer Wasser) einschließlich der Studienbeilagen mit ihrem persönlichen mobilen Computergerät (z. B. Smartphone, iPad o.ä.). Die Teilnehmer müssen die kostenlose mobile App WhatsApp herunterladen, um Fotos mit einer kurzen Beschreibung der Lebensmittel zu senden. Fotos und Lebensmittelbeschreibungen können auch an eine für diese Studie erstellte E-Mail-Adresse gesendet werden (food4microbes@sebs.rutgers.edu). Das Ernährungstagebuch muss über den 5-tägigen SPI- und Auswaschzeitraum, Tag 0 (Pausentag), den 10-tägigen GP-SPI-Interventionszeitraum und bis zur letzten Blutentnahme am 11. Tag (insgesamt 17 Tage) geführt werden. .
• Stuhlproben: Den Probanden werden Röhrchen mit 95 % Ethanol und/oder Röhrchen mit 50 % Glycerin (50 % Wasser) sowie Toilettenzubehör aus Papier zur einfachen Selbstentnahme von Stuhlproben zur Verfügung gestellt; Jeder Teilnehmer wird in die Verwendung von Materialien zur Stuhlsammlung eingewiesen. Stuhlproben werden aliquotiert und bis zur Extraktion bei -80 °C gelagert. Das Sammeln von Stuhlproben in 50 % Glycerin und das sofortige Einfrieren ermöglichen die Kultivierung von Darmbakterien für In-vitro-Experimente.
• Formular zur Bristol-Stuhlskala: Den Probanden wird das Formular zur Bristol-Stuhlskala (BSS) zur Verfügung gestellt und sie werden gebeten, es für Stuhlproben auszufüllen, die sie an den Tagen -5, 0, 2, 4, 6, 8 und 10 der Studie sammeln. Es wurde gezeigt, dass die Stuhlkonsistenz stark mit dem Reichtum und der Zusammensetzung der Darmmikrobiota, den Enterotypen und den Bakterienwachstumsraten korreliert. Probanden, die mindestens einen Stuhlgang pro Tag melden, werden rekrutiert, um die Einhaltung des Studienprotokolls zu erleichtern. Darüber hinaus enthält das BSS-Formular eine zusätzliche Spalte zur Erfassung von Informationen über die Menstruation während der Probenentnahme, da diese Variable Auswirkungen auf Metaboliten- oder Bakterienprofile haben könnte.
• Urinproben: Den Probanden werden sterile Sammelbehälter zur Sammlung von Urinproben an den Tagen 2, 4, 6, 8, 10 zur Verfügung gestellt und sie werden gebeten, die Proben bis zum Transport ins Labor im Kühlschrank bei 4 °C aufzubewahren, um die Stabilität der Metaboliten aufrechtzuerhalten. Die Probanden werden gebeten, ihre Proben so bald wie möglich, innerhalb von 2-3 Tagen nach der Entnahme, zur Verarbeitung ins Labor zu bringen. Urinproben werden aliquotiert und bis zur Verarbeitung für Metabolomics-Studien bei -80 °C gelagert.
• Blutprobe: Am 11. Tag wird den Probanden eine letzte Blutprobe entnommen. Für den CMP-Test wird Blut verwendet und das vorbereitete Serum wird aliquotiert und bis zur Verarbeitung zur Markeranalyse und Metabolomik bei -80 °C gelagert.

Die Proben werden für eine longitudinale, mikrobiomweite Assoziationsstudie (MWAS) verwendet, um Darmbakterienarten/-stämme zu identifizieren, die positiv oder negativ mit der GP-SPI-Supplementierung assoziiert sind. An gesammelten Urin-, Stuhl- und Blutproben wird eine Metabolomikanalyse durchgeführt, um bekannte und unbekannte Metaboliten zu identifizieren/quantifizieren. An Stuhlproben wird eine metagenomische Shotgun-Sequenzierung durchgeführt, um qualitativ hochwertige Entwurfsgenome für die Identifizierung auf Arten-/Stammebene zu erstellen. Diese dynamischen Datensätze werden als Eingabe für das MWAS dienen, um steigende/abfallende Mengen an Darmbakterienarten/-stämmen mit zunehmenden/abfallenden Metaboliten zu korrelieren. Diese Bakterien-Metabolit-Assoziationen werden dann verwendet, um Ursache-Wirkungs-Beziehungen abzuleiten, die in vitro und in Mausmodellen weiter getestet werden können. Wir gehen davon aus, dass der erfolgreiche Abschluss dieser Studien zu mechanistischen Erklärungen dafür beitragen wird, wie Nahrungspolyphenole wie Trauben-PACs die Darmmikrobiota und die daraus resultierende MM verändern, um die Stoffwechselgesundheit zu fördern.