Luxemburgische Faserkohorte (Lux-FiCo)

Industrienationen neigen dazu, weniger Ballaststoffe zu sich zu nehmen, und in vielen Ländern mit westlicher Ernährung liegt der durchschnittliche Verbrauch bei der Hälfte der empfohlenen Tagesdosis von 25-38 g/Tag. Ballaststoffe sind ein wichtiger Bestandteil einer gesunden Ernährung, da sie die fäkale Aufblähung und Entleerung erhöhen, den Cholesterinspiegel senken und den Blutzuckerspiegel regulieren. Der Zusammenhang zwischen einer geringen Ballaststoffzufuhr und Krankheiten könnte auf der Darmmikrobiota beruhen, den Billionen kommensaler Mikroorganismen, die den Magen-Darm-Trakt bewohnen. Bakterien im Darm sind für eine Reihe von Funktionen verantwortlich, die die menschliche Gesundheit unterstützen, einschließlich der Umwandlung von vom Wirt unverdaulichen Ballaststoffen in kurzkettige Fettsäuren (SCFAs), die Energie für Dickdarmzellen liefern, die Schleimproduktion unterstützen und das Immunsystem modulieren.

Die Forscher haben kürzlich die Auswirkungen einer ballaststofffreien Ernährung in einem gnotobiotischen Mausmodell mit einer 14-köpfigen synthetischen mikrobiellen Gemeinschaft untersucht und gezeigt, dass schleimabbauende Bakterien ballaststoffabbauende Bakterien verdrängen und einen Abbau der Dickdarmschleimschicht verursachen. Ein Mitglied dieser synthetischen Gemeinschaft, Akkermansia muciniphila, ist ein kommensales Bakterium, das mit einer relativen Häufigkeit von 1–4 % im menschlichen Darm vorkommt und sich speziell von den vom Wirt ausgeschiedenen Mucinen ernährt. Dieses Bakterium ist jedoch im Darm von Patienten mit Multipler Sklerose und Darmkrebs signifikant angereichert, was darauf hindeutet, dass seine mukolytischen Fähigkeiten bei diesen Krankheiten eine Rolle spielen könnten. Eine mikrobielle Verschiebung hin zur Anreicherung von mukolytischen Bakterien könnte ein wichtiger Vorläufer von Darmerkrankungen sein. Während Beobachtungsstudien ein geringeres Risiko für Reizdarmerkrankungen (CED) bei Menschen festgestellt haben, die eine ballaststoffreiche, obst- und gemüsereiche Ernährung zu sich nehmen, hat keine Studie explizit die Auswirkungen von Ballaststoffen auf die Funktionsfähigkeit des menschlichen Darmmikrobioms in diesem Zusammenhang untersucht Auswirkungen auf das schleimabbauende Mikrobiom. Basierend auf unserer veröffentlichten Arbeit an Mäusen stellen die Forscher für das aktuelle Projekt die Hypothese auf, dass ein Mangel an Ballaststoffen beim Menschen eine erhöhte Aktivität von schleimabbauenden Bakterien fördert und dadurch die Schleimhaut im Darm reduziert. Die Forscher fordern eine Pumpenvorbereitung, um dieses Pilotprojekt zu initiieren, da es grundlegende Datensätze generieren wird, um zahlreiche Folgestudien zu informieren.

Daher versucht das aktuelle Projekt, Erkenntnisse aus Mausmodellen auf den Menschen zu übertragen, indem eine Crossover-Studie bei gesunden Erwachsenen verwendet wird. Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip einer ersten Ernährungsintervention zugeordnet, die wenig oder viel Ballaststoffe enthält, und dann nach einer Auswaschphase, die darauf abzielt, Änderungen in der Zusammensetzung rückgängig zu machen, auf die zweite Ernährungsart umgestellt. Die Diäten werden von einem Ernährungsberater bewertet, um sicherzustellen, dass sie sich im Ballaststoffgehalt unterscheiden, aber in Bezug auf den Kalorien- und Makronährstoffgehalt vergleichbar sind. Die angestrebte Menge an Ballaststoffzufuhr aus den ballaststoffreichen Testmahlzeiten liegt etwa 30 g/d über der ballaststoffarmen Ernährung. Zusätzlich zu den Ernährungsaufzeichnungen führen die Prüfärzte Fragebögen durch, erhalten grundlegende klinische Messungen (Blutdruck, Gewicht, Größe, Taillen-/Oberschenkelumfang), sammeln Blutproben für immunologische Tests und sammeln Stuhlproben vor und am Ende jeder Diätintervention für Sequenzierung und Funktionsprofilierung von Bakteriengemeinschaften.

Die Forscher werden gesunde Freiwillige rekrutieren, um an einer 2x2-Crossover-Design-Studie mit kontrollierter Ernährung teilzunehmen. Nach statistischer Beratung kommen die Ermittler zu dem Schluss, dass die Ermittler eine Stichprobengröße von n = 15 in jeder Sequenzgruppe (eine Gesamtstichprobengröße von N = 30) benötigen, um eine Trennschärfe von 87,5 % zu haben, um eine Differenz von -0,5 in den Mittelwerten für die Alpha-Diversität zu erkennen (Shannon Index) unter den beiden Diätbedingungen. Freiwillige, die alle Einschluss- und Ausschlusskriterien erfüllen, werden nach dem Zufallsprinzip einer Intervention mit ballaststoffreicher oder ballaststoffarmer Ernährung zugewiesen und erhalten dann nach einer einwöchigen Auswaschphase den zweiten Ernährungstyp. Ballaststoffreiche und ballaststoffarme Mahlzeiten mit einer Vielzahl von Ballaststoffarten werden den Teilnehmern eine Woche lang an einem bestimmten Abgabeort (zu Hause oder am Arbeitsplatz) serviert, um die Schwankungen in der Ballaststoffaufnahme zu verringern, die Einhaltung der Diät zu erhöhen und das Wissen darüber zu maximieren der Nährstoffgehalt in der Ernährung der Teilnehmer. Ausgewogene Ernährungsinterventionen werden von einem qualifizierten Ernährungsberater bei SERVIOR in Zusammenarbeit mit dem LIH-Studienteam entworfen und von Paul Eischen Traiteur, einem Partner-Catering-Service, durchgeführt. Die Teilnehmer an beiden Ernährungsinterventionen erhalten Multivitaminpräparate, um zusätzlich sicherzustellen, dass sie essentielle Vitamine und Mineralstoffe erhalten.

Beim Basisbesuch wird unser Team mit Krankenschwestern des Clinical and Epidemiological Investigation Center (CIEC, geleitet von Dr. Manon Gantenbein) zusammenarbeiten, um demografische Daten, Anthropometrie, frühe Lebensgeschichte, Familienanamnese, detaillierte Ernährungsmuster und biologische Proben zu sammeln (Blut, Urin und Stuhl). Die Teilnehmer verwenden ein Teilnehmertagebuch, um ihre Ernährung während der gesamten Studie in Form von täglichen 24-Stunden-Essensrückrufen zu protokollieren, mit Ausnahme von Speisen oder Getränken, die während der diätetischen Interventionen bereitgestellt wurden. Nach jeder Interventionsphase wird eine einwöchige Auswaschphase durchgeführt, um alle Änderungen rückgängig zu machen, die aufgrund der Ernährung aufgetreten sind.

In der Mitte jeder Interventions- und Auswaschphase führen die Ermittler eine kurze Umfrage durch, die Fragen enthält, die für unser Forschungsziel relevant sind. Bei jedem dieser Besuche werden CIEC-Krankenschwestern biologische Proben und anthropometrische Messungen sammeln. Die Teilnehmer werden auch gebeten, eine Stuhlprobe für die nächsten zwei Tage abzugeben. Alle Teilnehmerdaten werden beim Export aus der Research Electronic Data Capture-Anwendung (REDCap) zur Analyse pseudonymisiert und gemäß der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) behandelt. Die Studie wurde vom luxemburgischen Gesundheitsministerium (Ref# 835x38895) und vom Comité National d'Ethique de Recherche (CNER; Ref# 201911/03) ethisch zugelassen.