Auswirkungen des Verzehrs von Aroniabeeren auf Entzündungen, Stoffwechselprodukte und das Darmmikrobiom

Um diese Ziele zu erreichen, wird eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte klinische Studie mit Aronia im Vergleich zu einer Placebo-Behandlung über 28–30 Tage bei erwachsenen Menschen durchgeführt. Vor und nach der Intervention werden Bewertungen für die folgenden Variablen durchgeführt: Zusammensetzung des Darmmikrobioms (Mikrobenarten und relative Häufigkeit), Darmmetabolom, postprandiale Reaktion von TG, entzündliche Zytokine und Serummetabolom auf eine fettreiche Mahlzeit ( etablierter Entzündungsreiz), Nüchtern-Serumglukose, Lipid, Insulin, Entzündungsmarker und Metabolom, Blutdruck und anthropometrische Maße einschließlich Gewicht, Körperzusammensetzung, Taillenumfang und Menge an viszeralem Fettgewebe. Körperliche Aktivität, sitzendes Verhalten und gewohnheitsmäßige Ernährung werden gemessen, damit diese Variablen zur Charakterisierung der Teilnehmer und zur Unterstützung der Analyse und Interpretation der Daten verwendet werden können.

Verfahren:

Postprandiale Lipidämie- und Entzündungsreaktionen: Herausforderungen mit fettreichen Mahlzeiten mit 40 bis 100 g Nahrungsfett sind ein etablierter Labortest zur Messung sowohl postprandialer Triglyceridämie- als auch Entzündungsreaktionen. Forscher haben bei > 50 Personen eine 50-g-Dosis Fett in Form von Butter auf Toast verabreicht, da diese bestimmte Dosis wirksam bei der Unterscheidung zwischen niedrigen und hohen TG- und Entzündungsreaktionen ist. Kurz gesagt: Die Teilnehmer melden sich nach einer Fastennacht im Labor und Blutproben werden vor und 1, 2, 4 und 6 Stunden nach der Einnahme der fettreichen Mahlzeit entnommen. Die Proben werden in Echtzeit auf TG (und vollständiges Lipidpanel plus Glukose) mit einem Analysegerät für klinische Chemie (Piccolo xpress) analysiert, während Serumproben aliquotiert und bis zur Analyse auf entzündliche Zytokine, Metabolomik und Insulin bei -80 °C gelagert werden. Die Forscher werden entzündliche Zytokine (TNF-α, Interleukin(IL)-1β, IL-6, IL-17, IL-23 und Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF)) mithilfe der hochempfindlichen Luminex-Multiplexing-Technologie (Bio-) messen. RadBio-Plex® 200 HTS), hergestellt von Millipore.

Ernährungsintervention: Die Teilnehmer werden randomisiert entweder einer experimentellen (Aronia) oder einer Placebo-Kontrollgruppe zugeteilt. Die experimentelle Ergänzung besteht aus einer einmal täglichen Dosis von 100 ml Aroniasaft. Das auf Placebo abgestimmte Kontrollpräparat enthält keinen Polyphenolgehalt und besteht aus 100 ml der folgenden Mischung: Schwarzkirsch-Koolaid, blaue und rote Lebensmittelfarbe, Saccharose und Sorbit. Dieses Placebo entspricht dem Zuckergehalt des Apfelbeersafts. Die tägliche Dosis von 100 ml wird für beide Gruppen einmal täglich für die Dauer der Nahrungsergänzung von 28 bis 30 Tagen eingenommen. Alle Teilnehmer werden angewiesen, für die Dauer der Nahrungsergänzung den Verzehr von Lebensmitteln mit Polyphenolgehalt zu vermeiden. Den Teilnehmern wird eine Liste der nicht zugelassenen Lebensmittel als Referenz zur Verfügung gestellt.

Analyse des Darmmikrobioms: Massen-DNA wird aus Stuhlproben mit dem Powersoil® DNA Isolation Kit (Mo Bio Laboratories Inc.) extrahiert. Die DNA wird über Nacht zur Illumina MiSeq-Amplikonsequenzierung der variablen Region 16S V4 an das Center for Microbial Systems der University of Michigan geschickt. Rohe Sequenzierungsablesungen werden mit dem Mothur-Softwarepaket (v.1.39.5) gemäß der Mothur-MiSeq-Standardarbeitsanweisung verarbeitet und kuratiert. Potenzielle chimäre Sequenzen werden mithilfe des Uchime-Algorithmus (v.2.40) und taxonomischer Klassifizierungen identifiziert und entfernt werden mithilfe des Bayes'schen Klassifikators des Ribosomal Database Project zugewiesen, und operative taxonomische Einheiten (OTUs) werden in Mothur mithilfe des distanzbasierten Clustering-Algorithmus VSEARCH bei der Sequenzähnlichkeitsschwelle von 97 % zugewiesen.

Stoffwechselanalyse: Die Proben werden mittels hochauflösender Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LCMS) analysiert. Für eine umfassende Abdeckung werden Säulen mit hydrophiler Interaktionschromatographie (HILIC) und Umkehrphasenchromatographie (RP) verwendet. Zur Identifizierung von Metaboliten werden Fragmentierungsmusterabgleich, authentische Standards und Datenbankabgleich mit METLIN und der Human Metabome Database (HDB) verwendet. Neuartige Merkmale von erheblichem Interesse werden mit der Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie-Festphasenextraktions-Kernspinresonanz (LCMS-SPE-NMR) charakterisiert. Bei der Pathway-Analyse kommen XCMS und Mummichog zum Einsatz.

Ernährungsanalyse: Langfristige Ernährungsgewohnheiten können zu Anpassungen führen, die die Reaktion auf die kurzfristige Nahrungsergänzung mit Aronia beeinflussen. In dieser Studie wird die neueste Version (2018) des webbasierten Diet History Questionnaire (DHQ III) verwendet, ein Fragebogen zur Häufigkeit von Nahrungsmitteln für Erwachsene ab 19 Jahren, der von Mitarbeitern der Abteilung für Risikofaktorüberwachung und -methoden (RFMMB) von entwickelt wurde das NIH National Cancer Institute. Die Ergebnisse des DHQ III umfassen Kohlenhydratbestandteile, Carotinoide und Tocopherole, Nahrungsbestandteile aus Nahrungsergänzungsmitteln, Fette, Fettsäuren und Cholesterin, Makronährstoffe und Energie, Mineralien, Proteinbestandteile und Vitamine. Es handelt sich um Nahrungsbestandteile und Lebensmittelgruppen, die in den DHQ III-Ausgabedateien verfügbar sind .

Statistische Analyse: T-Tests mit zwei Stichproben zum Vergleich des Unterschieds zwischen Bewertungen vor und nach der Intervention. Die Forscher werden Veränderungen im Darmmikrobiom identifizieren, indem sie die Methoden verwenden, die in unserer vorläufigen Forschung verwendet wurden, um Merkmale des Darmmikrobioms zu identifizieren, die Responder mit niedrigem und hohem TG-Wert unterscheiden, und verwenden Sie dann die Regressionsanalyse, um den Grad der Variabilität bei Veränderungen an der Aronia und den Kontrollbehandlungen zu bestimmen erklärt durch Veränderungen in der relativen Häufigkeit von Darmmikrobenarten. Die Forscher werden Veränderungen im Darm- und Serummetabolom identifizieren und dann die Stoffwechselwege bestimmen, die mit den metabolomischen Veränderungen verbunden sind, um mögliche Mechanismen zu identifizieren, die den gesundheitlichen Auswirkungen einer Aronia-Supplementierung zugrunde liegen.