Concord-rypäleen polyfenoli-soijaproteiini-isolaattikompleksin (GP-SPI) vaikutus suolen mikrobiotaan

Ehdotetussa tutkimuksessa tutkitaan, kuinka lyhytaikainen GP-SPI-lisäys voi muuttaa suoliston mikrobiyhteisöä terveillä osallistujilla samalla kun seurataan maksan ja munuaisten toimintaa/terveyttä.

Merkitys:

GP-SPI-ravinnon ainesosan biokemialliset ominaisuudet ovat hyvin dokumentoituja, ja GP-SPI- ja SPI-lisäaineita on testattu laajasti hiirillä. Ehdotettu tutkimus on looginen jatko eläintutkimuksille, jotka osoittivat, että verrattuna kontrollihiiriin, joita ruokittiin korkearasvaisella ruokavaliolla (HFD), jota täydennettiin pelkällä SPI:llä, hiiret, joita ruokittiin isokalorisella HFD:llä, jota oli täydennetty GP-SPI:llä, vastustivat paremmin painonnousua. rasvaisuus ja glukoosi-intoleranssi. Näihin vaikutuksiin liittyi muutoksia hiiren suolen mikrobiston koostumuksessa, mukaan lukien Akkermansia muciniphila -mikrobin lisääntynyt runsaus, joka liittyy aineenvaihdunnan kestävyyteen. Samanlaisia ​​suoliston mikrobiotan muutoksia havaittiin laihoissa hiirissä, joita ruokittiin vähärasvaisella ruokavaliolla (LFD), jota oli täydennetty GP-SPI:llä.

Rypälemarjojen, erityisesti kuorien ja siementen, sisältämien B-tyypin proantosyanidiinien (PAC) polyfenolien on yhdistetty terveyshyötyihin; PAC:t imeytyvät kuitenkin huonosti ja saavuttavat korkean pitoisuuden vain paksusuolessa, mikä herättää kysymyksiä vaikutusmekanismeista. Aiemmat tutkimukset osoittivat, että rypäleen ja karpalon ravinnon PAC:t muuttavat suoliston mikrobiota yhdessä aineenvaihdunnan joustavuuden kanssa. Myös suoliston bakteerit biotransformoivat PAC:ita, jolloin muodostuu mikrobiaalisia metaboliitteja (MM), jotka voivat edistää terveydellisiä hyötyjä.

Tutkimuksen suunnittelu ja menetelmät

Mahdolliset osallistujat rekrytoidaan paikallisesti Rutgersin yliopiston kampuksille lähetettävien ja yliopistojen sähköpostilistoille lähetettävien lehtisten avulla. Kiinnostuneet henkilöt seulotaan mukaanotto- ja poissulkemiskriteerien mukaan.

Ilmoittautuneiden koehenkilöt aloittavat 17 päivän opinnot.

Tutkimusmenettelyt

• Aihetta otetaan kolmekymmentä.
• Ruokalista: Osallistujat noudattavat tavanomaista ruokavaliotaan lukuun ottamatta toimitettua luetteloa PAC-pitoisista ruoista, joita heitä pyydetään pidättäytymään 5 päivän pesujakson ja 10 päivän interventiojakson aikana. Ruokalista on alla. Tavoitteena on, että GP-SPI on pääasiallinen/ainoa PAC-lähde ruokavaliossa tutkimusjakson ajan.
• Huuhtelu ja SPI (päivät -5 - -1): Päivänä -5 (ennen lähtötasoa) ennen lisäravinteita kukin koehenkilö kerää uloste- ja virtsanäytteensä. Jokainen koehenkilö kuluttaa sitten SPI:tä kahdesti päivässä (toimitetaan esipunnittuina 20 g:n paketteina) 5 päivän pesujakson aikana (päivät -5, -4, -3, -2 ja -1). Koehenkilöitä neuvotaan sekoittamaan jokainen SPI-paketti 250 ml:aan vettä tai smoothieen (reseptiesimerkki alla) käyttämällä sallittuja ruokia ohjeiden mukaisesti ja nauttimaan kerran aamulla ennen aamiaista ja kerran illalla ennen illallista.
• Päivä 0: Seuraavana päivänä jokainen koehenkilö kerää lähtötilanteen (päivä 0) uloste- ja virtsanäytteensä. Heiltä otetaan verinäyte tutkimushoitajan toimesta. Verta käytetään CMP-testissä ja valmistettu seerumi jaetaan eriin ja säilytetään -80 °C:ssa, kunnes ne käsitellään markkerianalyysiä ja metabolomiikkaa varten. Päivän 0 näytteiden analyysin pitäisi auttaa eristämään pelkästä SPI:stä johtuvat vaikutukset myöhemmistä näytteistä, jotka on kerätty GP-SPI-toimenpiteen aikana. Päivänä 0 koehenkilöt jättävät virtsa- ja ulostenäytteet IFNH:lle ja keräävät GP-SPI-paketteja. Päivänä 0 osallistujat pitävät myös tauon SPI:n kuluttamisesta ja aloittavat GP-SPI-lisähoidon 1. päivän aamuna.
• GP-SPI (päivät 1 - 10): Jokainen koehenkilö saa kaksikymmentä esipunnittua 20 g:n GP-SPI-pakettia. Päivänä 1 koehenkilöitä ohjeistetaan sekoittamaan jokainen GP-SPI-paketti 250 ml:aan vettä tai smoothieen (reseptiesimerkki annetaan, katso alla) käyttämällä sallittuja ruokia ohjeiden mukaisesti ja nauttimaan GP-SPI-seos kerran aamulla ennen aamiaista ja kerran illalla ennen illallista 10 peräkkäisenä päivänä.
• Koehenkilöt saavat henkilökohtaisen tehosekoittimen smoothien valmistusta varten (arvo ~ 25 dollaria), jonka he voivat pitää.
• Digitaalinen ruokapäiväkirja: Osallistujia pyydetään ottamaan valokuvat kaikista ruoistaan ​​ja juomistaan ​​(paitsi vettä) mukaan lukien tutkimuslisät henkilökohtaisella mobiilitietokoneella (esim. älypuhelin, iPad tai vastaava). Osallistujien tulee ladata ilmainen mobiilisovellus WhatsApp lähettääkseen kuvia, joissa on lyhyt kuvaus elintarvikkeista. Valokuvia ja ruokakuvaus voidaan lähettää myös tätä tutkimusta varten luotuun sähköpostiosoitteeseen (food4microbes@sebs.rutgers.edu). Ruokapäiväkirjaa on säilytettävä 5 päivän SPI- ja huuhtoutumisjakson ajan, päivän 0 (taukopäivä), 10 päivän GP-SPI-interventiojakson ajan ja viimeisen verinäytteen 11. päivään asti (yhteensä 17 päivää). .
• Ulostenäytteet: Koehenkilöille annetaan putket, jotka sisältävät 95 % etanolia ja/tai putket, jotka sisältävät 50 % glyserolia (50 % vettä), sekä paperi-wc-tarvikkeita ulostenäytteiden itsekeräämiseksi. Jokainen osallistuja opastetaan ulosteiden keräysmateriaalien käytöstä. Ulostenäytteet jaetaan eriin ja niitä säilytetään -80 °C:ssa uuttamiseen asti. Ulostenäytteiden kerääminen 50-prosenttisessa glyserolissa ja välitön jäädytys mahdollistaa suoliston bakteerien viljelyn in vitro -kokeita varten.
• Bristolin ulosteasteikkolomake: Koehenkilöille toimitetaan Bristolin ulosteasteikko (BSS) -lomake, ja heitä pyydetään täyttämään se ulostenäytteitä varten, jotka he keräävät tutkimuksen päivinä -5, 0, 2, 4, 6, 8 ja 10. Ulosteen konsistenssin on osoitettu korreloivan vahvasti suoliston mikrobiston rikkauden ja koostumuksen, enterotyyppien ja bakteerien kasvun kanssa. Koehenkilöt, jotka raportoivat vähintään yhdestä suolen liikkeestä päivässä, rekrytoidaan tutkimusprotokollan noudattamisen helpottamiseksi. Lisäksi BSS-lomake sisältää ylimääräisen sarakkeen kuukautistietojen keräämiseen näytteiden keräämisen aikana, koska tämä muuttuja voi vaikuttaa metaboliitti- tai bakteeriprofiileihin.
• Virtsanäytteet: Koehenkilöille annetaan steriilit keräysastiat virtsanäytteiden keräämistä varten päivinä 2, 4, 6, 8, 10 ja niitä pyydetään säilyttämään näytteet 4 °C:n jääkaapissa laboratorioon kuljetukseen asti metaboliitin stabiilisuuden säilyttämiseksi. Koehenkilöitä pyydetään tuomaan näytteensä laboratorioon mahdollisimman pian, 2-3 päivän kuluessa keräämisestä, käsittelyä varten. Virtsanäytteet jaetaan eriin ja säilytetään -80 °C:ssa, kunnes ne käsitellään metabolomiikkatutkimuksia varten.
• Verinäyte: Päivänä 11 koehenkilöille otetaan lopullinen verinäyte. Verta käytetään CMP-testissä ja valmistettu seerumi jaetaan eriin ja säilytetään -80 °C:ssa, kunnes ne käsitellään markkerianalyysiä ja metabolomiikkaa varten.

Näytteitä käytetään pitkittäisessä, mikrobiomin laajuisessa assosiaatiotutkimuksessa (MWAS) sellaisten suolistobakteerilajien/-kantojen tunnistamiseksi, jotka liittyvät positiivisesti tai negatiivisesti GP-SPI-lisään. Aineenvaihdunta-analyysi suoritetaan kerätyille virtsa-, uloste- ja verinäytteille tunnettujen ja tuntemattomien metaboliittien tunnistamiseksi/kvantifioimiseksi. Haulikon metagenominen sekvensointi suoritetaan ulostenäytteille korkealaatuisten genomien luomiseksi laji-/kantatason tunnistamista varten. Nämä dynaamiset tietojoukot toimivat syötteenä MWAS:lle korreloimaan lisääntyviä/laskevia suoliston bakteerilajien/kantojen tasoja lisääntyviin/väheneviin metaboliitteihin. Näitä bakteeri-aineenvaihduntayhdistelmiä käytetään sitten päättelemään syy-seuraussuhteita, joita voidaan testata edelleen in vitro ja hiirimalleissa. Odotamme, että näiden tutkimusten onnistunut loppuun saattaminen myötävaikuttaa mekaanisiin selityksiin siitä, kuinka ravinnon polyfenolit, kuten rypäleen PAC:t, muuttavat suoliston mikrobiotaa ja tuloksena olevaa MM:ää edistämään aineenvaihdunnan terveyttä.