L'effetto del complesso isolato di proteine ​​​​di soia e polifenoli dell'uva Concord (GP-SPI) sul microbiota intestinale

Lo studio proposto indagherà su come l'integrazione a breve termine con GP-SPI possa modificare la comunità microbica intestinale in partecipanti sani monitorando la funzionalità/salute del fegato e dei reni.

Significato:

Le proprietà biochimiche dell'ingrediente alimentare GP-SPI sono ben documentate e gli integratori GP-SPI e SPI sono stati ampiamente testati nei topi. Lo studio proposto è un logico follow-up degli studi sugli animali, che hanno dimostrato che rispetto ai topi di controllo alimentati con una dieta ricca di grassi (HFD) integrata solo con SPI, i topi alimentati con un HFD isocalorico integrato con GP-SPI hanno mostrato una maggiore resistenza all'aumento di peso, adiposità e intolleranza al glucosio. Questi effetti sono stati accompagnati da cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale murino, inclusa una maggiore abbondanza del microbo Akkermansia muciniphila, associato alla resilienza metabolica. Simili cambiamenti del microbiota intestinale sono stati osservati nei topi magri alimentati con una dieta a basso contenuto di grassi (LFD) integrata con GP-SPI.

La classe di polifenoli delle proantocianidine di tipo B (PAC) contenute negli acini d'uva, in particolare bucce e semi, è stata associata a benefici per la salute; tuttavia, i PAC sono scarsamente assorbiti e raggiungono concentrazioni elevate solo nel colon, sollevando interrogativi sui meccanismi di azione. Studi precedenti hanno dimostrato che i PAC dietetici di uva e mirtillo rosso alterano il microbiota intestinale in associazione con la resilienza metabolica. I PAC sono anche biotrasformati dai batteri intestinali per produrre metaboliti microbici (MM) che possono contribuire a benefici per la salute.

Disegno e metodi della ricerca

I potenziali partecipanti saranno reclutati tramite volantini pubblicati localmente nei campus della Rutgers University e inviati alle mailing list dell'università. Le persone interessate saranno selezionate secondo criteri di inclusione ed esclusione.

I soggetti iscritti inizieranno lo studio di 17 giorni.

Procedure di studio

• Saranno arruolati trenta soggetti.
• Elenco degli alimenti: i partecipanti manterranno la loro dieta abituale ad eccezione di un elenco fornito di alimenti ricchi di PAC da cui verrà loro chiesto di astenersi per un periodo di 5 giorni di interruzione e durante l'intervento di 10 giorni. La lista degli alimenti è fornita di seguito. L'obiettivo è avere GP-SPI come principale/unica fonte di PAC nella dieta per il periodo di studio.
• Wash-out e SPI (dal giorno -5 al -1): il giorno -5 (pre-basale) prima di qualsiasi integrazione, ogni soggetto raccoglierà il proprio campione di feci e urina. Ogni soggetto consumerà quindi SPI due volte al giorno (fornito in pacchetti pre-pesati da 20 g) durante un periodo di lavaggio di 5 giorni (giorni -5, -4, -3, -2 e -1). Ai soggetti verrà chiesto di mescolare ogni pacchetto di SPI in 250 ml di acqua o in un frullato (verrà fornito un esempio di ricetta di seguito) utilizzando gli alimenti consentiti come dettagliato nelle istruzioni e consumare una volta al mattino prima di colazione e una volta alla sera prima di cena.
• Giorno 0: il giorno successivo ogni soggetto raccoglierà i propri campioni di feci e urine di riferimento (giorno 0). Avranno un campione di sangue prelevato da un'infermiera dello studio. Il sangue sarà utilizzato per il test CMP e il siero preparato sarà aliquotato e conservato a -80 °C fino al trattamento per l'analisi dei marcatori e la metabolomica. L'analisi dei campioni del giorno 0 dovrebbe aiutare a isolare eventuali effetti dovuti al solo SPI dai campioni successivi raccolti durante l'intervento GP-SPI. Il giorno 0 i soggetti consegneranno campioni di urina e feci all'IFNH e raccoglieranno i pacchetti GP-SPI. Il giorno 0 i partecipanti prenderanno anche una pausa dal consumo di SPI e inizieranno l'integrazione GP-SPI la mattina del giorno 1.
• GP-SPI (Day 1 - 10): Ogni soggetto riceverà venti pacchetti prepesati da 20 g di GP-SPI. Il giorno 1 i soggetti verranno istruiti a mescolare ogni pacchetto di GP-SPI in 250 ml di acqua o in un frullato (verrà fornito un esempio di ricetta, vedere di seguito) utilizzando gli alimenti consentiti come dettagliato nelle istruzioni e consumare la miscela GP-SPI una volta dentro la mattina prima di colazione e una volta la sera prima di cena per 10 giorni consecutivi.
• Ai soggetti verrà fornito un frullatore personale per la preparazione del frullato (valore ~ ​​$ 25) che possono conservare.
• Diario alimentare digitale: ai partecipanti verrà chiesto di scattare foto di tutti i loro cibi e bevande (eccetto l'acqua), compresi gli integratori dello studio, con il proprio dispositivo informatico mobile personale (ad es. smartphone, iPad o simili). Ai partecipanti sarà richiesto di scaricare l'app mobile gratuita WhatsApp per inviare foto con una breve descrizione degli alimenti. Le foto e la descrizione del cibo possono anche essere inviate a un indirizzo e-mail creato per questo studio (food4microbes@sebs.rutgers.edu). Il diario alimentare deve essere tenuto durante il periodo di SPI e wash-out di 5 giorni, il giorno 0 (giorno di pausa), il periodo di intervento GP-SPI di 10 giorni e fino al prelievo di sangue finale il giorno 11 (17 giorni in totale) .
• Campioni di feci: ai soggetti verranno fornite provette contenenti il ​​95% di etanolo e/o provette contenenti il ​​50% di glicerolo (50% di acqua) insieme ad accessori di carta igienica per una facile auto-raccolta di campioni fecali; ogni partecipante verrà istruito sull'uso dei materiali per la raccolta delle feci. I campioni fecali saranno aliquotati e conservati a -80 °C fino all'estrazione. La raccolta di campioni fecali in glicerolo al 50% e il congelamento immediato consentiranno la coltura di batteri intestinali per esperimenti in vitro.
• Modulo della scala delle feci di Bristol: ai soggetti verrà fornito il modulo della scala delle feci di Bristol (BSS) e verrà chiesto di completarlo per i campioni di feci che raccolgono nei giorni -5, 0, 2, 4, 6, 8 e 10 dello studio. È stato dimostrato che la consistenza delle feci è fortemente correlata alla ricchezza e alla composizione del microbiota intestinale, agli enterotipi e ai tassi di crescita batterica. I soggetti che segnalano almeno un movimento intestinale al giorno verranno reclutati per facilitare la conformità al protocollo di studio. Inoltre, il modulo BSS contiene una colonna aggiuntiva per acquisire informazioni sulle mestruazioni durante il periodo di raccolta dei campioni poiché questa variabile potrebbe influire sui profili dei metaboliti o dei batteri.
• Campioni di urina: ai soggetti verranno forniti contenitori di raccolta sterili per la raccolta di campioni di urina nei giorni 2, 4, 6, 8, 10 e verrà chiesto di conservare i campioni in frigorifero a 4 ° C fino al trasporto al laboratorio per mantenere la stabilità del metabolita. Ai soggetti verrà chiesto di portare i loro campioni al laboratorio il prima possibile, entro 2-3 giorni dalla raccolta, per l'elaborazione. I campioni di urina saranno aliquotati e conservati a -80 °C fino al trattamento per gli studi di metabolomica.
• Campione di sangue: il giorno 11 i soggetti riceveranno un campione di sangue finale prelevato. Il sangue sarà utilizzato per il test CMP e il siero preparato sarà aliquotato e conservato a -80 °C fino al trattamento per l'analisi dei marcatori e la metabolomica.

I campioni verranno utilizzati per uno studio di associazione longitudinale a livello di microbioma (MWAS) per identificare specie/ceppi di batteri intestinali associati positivamente o negativamente all'integrazione con GP-SPI. L'analisi metabolomica verrà eseguita su campioni di urina, feci e sangue raccolti per identificare/quantificare metaboliti noti e sconosciuti. Il sequenziamento metagenomico shotgun sarà eseguito su campioni fecali per generare genomi bozze di alta qualità per l'identificazione a livello di specie/ceppo. Questi insiemi di dati dinamici serviranno come input per il MWAS per correlare i livelli in aumento/diminuzione di specie/ceppi batterici intestinali all'aumento/diminuzione dei metaboliti. Queste associazioni batteri-metaboliti verranno quindi utilizzate per dedurre relazioni causa-effetto che possono essere ulteriormente testate in vitro e in modelli murini. Ci aspettiamo che il completamento con successo di questi studi contribuirà a spiegazioni meccanicistiche su come i polifenoli alimentari come i PAC dell'uva alterano il microbiota intestinale e il conseguente MM per promuovere la salute metabolica.