El estudio FYBER (Alimente a sus bacterias intestinales con más fibra) de Alberta

Tener sobrepeso y obesidad aumenta significativamente el riesgo de desarrollar numerosas enfermedades, incluidas las enfermedades cardiovasculares (CVD), la diabetes tipo 2 (T2D) y ciertos tipos de cáncer. La comunidad microbiana (microbiota) que reside dentro del intestino juega un papel notable en la obesidad y sus patologías asociadas (p. CVD, T2D), y por lo tanto es un objetivo terapéutico potencial. Se sabe que la dieta determina si las contribuciones de la microbiota intestinal al metabolismo del huésped son beneficiosas o perjudiciales. Una dieta occidentalizada alta en grasas y azúcares se asocia con inflamación sistémica, mientras que la ingesta de grasas aumenta la translocación de lipopolisacáridos a través de la membrana intestinal. Además, el metabolismo microbiano intestinal de colina y L-carnitina puede producir trimetilamina, que se ha demostrado que contribuye a la aterosclerosis después de ser oxidada en el hígado a N-óxido de trimetilamina (TMAO). Por el contrario, las dietas ricas en fibra dietética de frutas, verduras y cereales integrales se asocian inversamente con la inflamación y pueden revertir potencialmente los efectos de una dieta rica en grasas. Los tipos de fibra fermentable pueden resistir la digestión del huésped, pero luego son fermentados por la microbiota intestinal a ácidos grasos de cadena corta (AGCC), que se sabe que tienen beneficios metabólicos e inmunológicos. En consecuencia, tanto las asociaciones epidemiológicas como los ensayos de intervención humana sugieren una asociación inversa entre la ingesta de fibra, la reducción de la inflamación sistémica y la mejora del metabolismo de los lípidos y la glucosa; sin embargo, los resultados siguen siendo inconsistentes. Estas discrepancias podrían atribuirse en parte a (I) las bajas dosis de fibra utilizadas en la mayoría de los estudios y (II) el alto grado de variación interindividual en la respuesta a la fibra, que puede derivarse de las respuestas individualizadas del microbioma a la fibra. La evidencia emergente de que la fibra y la microbiota intestinal interactúan para influir en la fisiología del huésped justifican la investigación clínica en humanos que investiga la capacidad de fibras químicamente distintas para modular el metabolismo y la inflamación del huésped, y el papel mecánico de la microbiota intestinal en sus efectos fisiológicos.

Nuestro objetivo a largo plazo es contribuir a dicho marco a través de la investigación clínica que aplica un enfoque holístico para examinar el efecto de la fibra tanto en el huésped como en su microbiota intestinal. Nuestra hipótesis es que las fibras muestran efectos dependientes de la estructura en los marcadores inflamatorios, metabólicos y hormonales de las patologías asociadas a la obesidad que se pueden predecir a través de las características de composición, funcionales y genéticas del microbioma fecal de un individuo. Proponemos los siguientes objetivos específicos:

OBJETIVO 1. Realizar un estudio de intervención exploratoria de brazos paralelos en individuos con sobrepeso y obesidad leve para determinar el impacto de altas dosis de fibras químicamente distintas en los marcadores inflamatorios del huésped, medidas de sensibilidad a la insulina y otros resultados clínicos.

El efecto de dos fibras dietéticas fermentables fisicoquímicamente distintas (goma de acacia y almidón resistente tipo 4) sobre los marcadores clínicos de enfermedades metabólicas se comparará con una fibra dietética relativamente no fermentable (celulosa microcristalina - control). Emplearemos un ensayo exploratorio aleatorizado estratificado, simple ciego, controlado con placebo, de tres brazos, de diseño paralelo. Las fibras se administrarán en forma relativamente pura todos los días durante seis semanas sin más ajustes en el estilo de vida. Las dosis utilizadas en el ensayo serán de 25 g/día de fibra para mujeres y 35 g/día para hombres (cerca de las recomendaciones dietéticas de Health Canada). Aunque, los dos primeros días de tratamiento se utilizará la mitad de la dosis diaria de tratamiento de fibra (mujeres: 12,5 g/día; hombres: 17,5 g/día), para facilitar la incorporación de la fibra a la dieta. Se asesorará a los participantes sobre cómo incorporar las fibras en su dieta, para mejorar la tolerancia y el cumplimiento.

El impacto de la fibra dietética en un conjunto integral de biomarcadores relacionados con la obesidad bien establecidos se determinará mediante la cuantificación al inicio y después de la intervención dietética. Proteína C reactiva de alta sensibilidad y otros marcadores inflamatorios (p. interleucina-6, interleucina-10), así como marcadores establecidos para el síndrome metabólico (p. glucosa y triglicéridos en ayunas) constituirán criterios de valoración clave del ensayo exploratorio. Para obtener una mayor comprensión de los mecanismos que median las mejoras metabólicas e inflamatorias; cinco hormonas intestinales primarias, incluidas las hormonas de señalización de saciedad/hambre (p. péptido-1 similar al glucagón, leptina y grelina). Los indicadores de estilo de vida, el cumplimiento del tratamiento y la saciedad se evaluarán más a fondo mediante cuestionarios autoadministrados.

OBJETIVO 2. Evaluar los impactos a corto y largo plazo de tipos químicamente distintos de fibra dietética en la composición de la microbiota intestinal, las características genéticas y la producción de metabolitos antiinflamatorios (SCFA) y patógenos (TMAO).

Utilizaremos la secuenciación de ARNr Illumina 16S y la secuenciación metagenómica completa para caracterizar la microbiota fecal (que se enriquecerá para las bacterias del intestino grueso) de los participantes de nuestro ensayo exploratorio en las semanas 0, 1 y 6, para explorar los cambios inducidos por fibra en la composición de la microbiota intestinal. y contenido genético. Estos métodos se utilizarán ya que la mayoría de la microbiota intestinal no es cultivable actualmente. Para investigar más a fondo la función de la microbiota intestinal, cuantificaremos los metabolitos asociados a bacterias específicas en el plasma (TMAO) y en las heces (AGCC y ácidos biliares). Paralelamente, cuantificaremos los metabolitos fecales después de la fermentación in vitro, para dar cuenta de la absorción en el intestino humano. Esto nos permitirá obtener información sobre los cambios inducidos por la fibra en la composición, el metabolismo y la funcionalidad de la microbiota intestinal que coinciden con los efectos fisiológicos observados en el huésped.

OBJETIVO 3. Caracterizar las asociaciones entre los resultados clínicos y los cambios en el microbioma y determinar qué tan bien las configuraciones individuales del microbioma predicen los impactos de la fibra dietética.

Con el establecimiento de un sólido ensayo exploratorio en humanos, un conjunto bien definido de fenotipos del huésped y características del microbioma participante, el Objetivo 3 integrará estadísticamente estos datos para probar específicamente las asociaciones entre la dieta, el microbioma intestinal y el metabolismo del huésped, y evaluar si Las firmas fenotípicas del microbioma y del huésped al inicio pueden predecir los resultados clínicos de las fibras dietéticas