Effetti dei legumi attraverso il microbioma intestinale e la biodisponibilità dei composti bioattivi (LEGUMINIBUS)

I legumi sono riconosciuti per il loro caratteristico profilo nutrizionale, ricco di proteine ​​vegetali, carboidrati a basso indice glicemico, fibre, vitamine del gruppo B, minerali e polifenoli. Per il loro contenuto proteico e la composizione aminoacidica, i legumi in combinazione con i cereali possono sostituire efficacemente la carne e i suoi derivati. Nonostante le linee guida nutrizionali mondiali raccomandino i legumi come fonte predominante di proteine ​​alimentari, il consumo di carne rossa e prodotti a base di carne rimane elevato e può avere conseguenze negative per la salute pubblica. In effetti, l'evidenza epidemiologica indica che il consumo a lungo termine di quantità crescenti di carni rosse e lavorate è associato a un rischio più elevato di mortalità, malattie cardiovascolari, cancro al colon e diabete di tipo 2. Inoltre, uno studio recente ha dimostrato che una maggiore assunzione di carne rossa e colina è associata a concentrazioni più elevate di trimetilammina-N-ossido (TMAO), un sottoprodotto del microbiota intestinale che è stato associato a una maggiore incidenza di eventi avversi cardiovascolari. Numerosi studi di ricerca indicano che il consumo di alimenti di origine vegetale apporta benefici per la salute dell'uomo e supporta la raccomandazione delle linee guida internazionali di modificare le abitudini alimentari verso una dieta più ricca di prodotti di origine vegetale. Inoltre, studi epidemiologici mostrano una possibile associazione tra un elevato consumo di legumi e una diminuzione della malattia coronarica e dell'adenoma colorettale, mentre l'evidenza di un ruolo protettivo dei legumi contro le malattie cardiovascolari è meno forte a causa dell'eterogeneità dei risultati e/o di potenziali fattori confondenti . La capacità dei legumi di ridurre i fattori di rischio cardiometabolico è supportata anche da diverse evidenze scientifiche provenienti da studi clinici. Questi studi dimostrano che il consumo di legumi ha un effetto positivo sul profilo lipidico, sul metabolismo del glucosio, sulla pressione sanguigna, sul peso corporeo, sullo stress ossidativo e sullo stato infiammatorio.

Nonostante i riconosciuti benefici per la salute del consumo regolare di legumi, c'è ancora una comprensione limitata dei meccanismi fisiologici sottostanti che guidano questi effetti positivi. Uno studio osservazionale condotto in Italia ha fatto luce su questo tema dimostrando che gli individui che aderiscono strettamente alla dieta mediterranea, che enfatizza la riduzione del consumo di carne rossa e l'aumento del consumo di frutta, verdura e legumi, hanno un microbiota intestinale caratterizzato da una maggiore abbondanza di batteri che degradano le fibre. Questi individui mostrano anche livelli più elevati di acidi grassi a catena corta nelle loro feci e concentrazioni più basse di TMAO nelle loro urine. Inoltre, uno studio controllato randomizzato condotto su individui a rischio di malattie cardiovascolari a causa di uno stile di vita non salutare ha rivelato che il passaggio da una tipica dieta occidentale a un modello più mediterraneo ha portato a un aumento della presenza di specie batteriche che degradano le fibre nell'intestino microbiota. Questo cambiamento dietetico ha comportato anche un aumento dei metaboliti microbici circolanti associati a un miglioramento dello stato infiammatorio. Mentre mancano ancora studi completi in vivo che valutino la biodisponibilità dei nutrienti dai legumi, alcuni studi clinici hanno studiato l'influenza dei legumi sul microbioma intestinale. Tuttavia, la letteratura disponibile indica che i legumi hanno la capacità di influenzare il microbiota umano. Tuttavia, è importante notare che gli effetti specifici dei legumi sul microbiota possono variare in modo significativo tra diversi studi, rendendo difficile generalizzare questi risultati a tutti i tipi di legumi.

In questo quadro, il presente progetto si concentrerà sulla valutazione dell'effetto della sostituzione della carne rossa con legumi (PulD) o una combinazione di legumi e sostituti vegetali della carne (PPD) sulla salute cardiometabolica di individui con abitudini malsane e stili di vita sedentari attraverso la modifica delle comunità microbiche intestinali. Inoltre, cerca di indagare gli effetti sugli esiti di salute, con un focus primario sulla valutazione dei cambiamenti nello stato infiammatorio, ossidativo, immunitario e ormonale. Lo studio includerà l'istituzione di un intervento dietetico di 2 mesi con una dieta a base di legumi isocalorici e isoproteici (PulD) e una dieta a base di proteine ​​vegetali (PPD). Insieme alla fenotipizzazione dettagliata dell'ospite e alla profilazione del microbiota intestinale durante e dopo l'intervento, ciò consentirà di valutare gli effetti causali di una dieta ricca di proteine ​​vegetali (principalmente da legumi) e del microbioma intestinale nelle popolazioni ad alto rischio di malattie cardiovascolari. CVD).

La potenziale ammissibilità dei soggetti a partecipare a questo studio sarà valutata attraverso questionari pre-reclutamento. Questi questionari raccoglieranno dati personali e socio-demografici dei volontari, informazioni generali sulla salute (inclusi antropometria, stato di salute, anamnesi, abitudini al fumo e al consumo di alcol), dettagli sulle abitudini alimentari individuali utilizzando il Food Frequency Questionnaire (FFQ), informazioni sull'alimentazione comportamento attraverso il Three Factor Eating Questionnaire (TFEQ) e i livelli di attività fisica utilizzando l'International Physical Activity Questionnaire (IPAQ). Ai soggetti del gruppo PulD e del gruppo PPD verrà assegnata una dieta personalizzata preparata sulla base delle proprie abitudini alimentari come stabilito dai richiami del diario alimentare di 7 giorni. I valori energetici e l'intera composizione di macronutrienti delle diete abituali saranno mantenuti invariati durante l'intervento PulD e PPD. Tuttavia, i cambiamenti nella composizione dei carboidrati (fibre alimentari vs. amido), dei grassi alimentari (acidi grassi saturi vs. mono/polinsaturi) e delle proteine ​​(vegetali vs. animali) saranno applicati come conseguenza della sostituzione della carne con i legumi (gruppo PulD) oppure con un mix di legumi e sostituti vegetali della carne (gruppo PPD). I soggetti di controllo non cambieranno la loro dieta abituale (HabD) durante l'intervento. A tutti i soggetti verrà richiesto di non modificare i livelli di attività fisica durante il periodo di intervento di 8 settimane. La conformità sarà valutata ogni 2 settimane con un colloquio telefonico al fine di valutare l'apporto alimentare e l'attività fisica durante la settimana precedente. Ad ogni time-point di intervento (basale, 4 settimane, 8 settimane), per il controllo nutrizionale, i soggetti completeranno i diari alimentari di 7 giorni e i relativi questionari sull'appetito (Visual Analog Scale, VAS) relativi alla settimana precedente prima dell'analisi nutrizionale . Inoltre, verranno condotte misurazioni della pressione sanguigna, del peso, delle circonferenze (vita e fianchi) e della composizione corporea attraverso test di bioimpedenza. Durante il periodo di intervento, ai soggetti verrà chiesto di compilare l'International Physical Activity Questionnaire (IPAQ), questionari sulla qualità della vita (QoL), sulla depressione, ansia e stress (DASS), la King's Stool Chart (KSC) per valutare la frequenza , peso e consistenza delle feci, insieme al Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) per valutare la qualità del sonno.

Ulteriori analisi della conformità saranno condotte sulla base della metabolomica, consentendo la discriminazione dell'assunzione di proteine ​​animali/vegetali. I metabolomi (ben noti per riflettere sia la dieta che il metabolismo microbico) saranno anche confrontati tra le categorie al fine di identificare profili protettivi o di rischio utilizzando sia approcci bioinformatici che chemiometrici. I metagenomi saranno analizzati seguendo le procedure operative standard (SOP) utilizzate negli studi di riferimento già pubblicati. Il confronto di gruppi predefiniti di individui consentirà l'identificazione di geni microbici che hanno un'abbondanza diversa nei gruppi. Inoltre, i geni saranno associati a variabili continue di interesse clinico e nutrizionale (ad es. assunzione di specifici componenti dietetici, sensibilità all'insulina) mediante analisi di covarianza. Set di dati concatenati di dati di output fisiologici, profili metagenomici e metabolomici degli studi di intervento verranno utilizzati per prevedere sottoinsiemi di caratteristiche mediante analisi multivariata (PLS-DA) in grado di classificare i soggetti in base alla loro relativa aderenza a un PulD o PPD. Il profilo verrà utilizzato per sondare il microbioma per alterazioni specifiche in funzione degli interventi.

La dimensione del campione necessaria per rilevare un effetto di PulD e/o PPD sui singoli livelli di TMAO è definita sulla base di uno studio precedente (Crimarco et al., 2020), che ha dimostrato che 24 partecipanti in ciascun gruppo di trattamento fornirebbero una potenza sufficiente (α- errore 0,05, 80% di potenza) per rilevare una variazione minima del 32% nei livelli di TMAO. Inoltre, si stima che una dimensione del campione di 26 partecipanti sarebbe adeguata per rilevare una variazione del 10% del colesterolo totale a digiuno utilizzando la variazione in accordo con uno studio precedente (Meslier et al., 2020). I campioni (feci, sangue venoso e urina delle 24 ore non acidificata) saranno raccolti al basale, 4 e 8 settimane dopo l'inizio dell'intervento dietetico.