Dieta ad alto contenuto di fruttosio, microbioma intestinale e salute metabolica

Gli americani consumano comunemente quantità eccessive di fruttosio alimentare. È stato dimostrato che il fruttosio aggiunto ha un impatto negativo sulla salute metabolica, compreso un aumento della resistenza all’insulina e del rischio di diabete di tipo 2 (T2D). Tuttavia, i meccanismi che collegano il fruttosio alimentare e la salute metabolica sono poco conosciuti. Il malassorbimento o il metabolismo incompleto del fruttosio nell'intestino tenue è comune nella popolazione. Il fruttosio in eccesso raggiunge il colon dove può modificare la struttura e la funzione del microbioma intestinale, alterare i metaboliti batterici e innescare risposte infiammatorie che influiscono sul rischio di T2D. Per chiarire se i livelli comunemente consumati di fruttosio nella dieta influenzano gli esiti metabolici alterando il microbioma intestinale, il gruppo di ricerca randomizzerà 30 partecipanti a un intervento dietetico incrociato controllato, in cui i partecipanti consumeranno diete isocaloriche, con aggiunta di fruttosio o glucosio per 12 giorni. (25% delle calorie totali) separati da un periodo di sospensione della dieta controllata di 10 giorni.

Il gruppo di ricerca si propone di:

1. Determinare le relazioni tra elevato consumo di fruttosio, microbioma intestinale e rischio metabolico.
2. Caratterizzare il/i ruolo/i causale/i che le alterazioni del microbioma intestinale indotte dal fruttosio hanno sul rischio metabolico utilizzando un modello murino privo di germi.

Il gruppo di ricerca misurerà 1) la struttura e la funzione della comunità del microbiota tramite sequenziamento metagenomico delle feci, 2) metaboliti fecali tramite metabolomica mirata e non mirata, 3) antropometria, 4) resistenza all'insulina, marcatori sierici di rischio T2D e citochine infiammatorie, 5) microbiota fecale capacità di ossidazione dei carboidrati e 6) grasso epatico tramite elastografia MRI. Il gruppo di ricerca utilizzerà nuovi approcci statistici, incluso il Distributed Lag Modeling, per comprendere le complesse relazioni tra dieta, microbioma, metaboliti e risultati sulla salute.

Il gruppo di ricerca condurrà quindi interventi dietetici controllati e studi sul trapianto di microbioma fecale in topi privi di germi. Campioni fecali di donatori provenienti da partecipanti umani in entrambi i bracci glucosio e fruttosio dell'intervento clinico saranno trapiantati in topi esenti da germi e colonizzati per stabilire una relazione causale tra i cambiamenti indotti dal fruttosio nel microbioma intestinale, nel grasso epatico e nei cambiamenti metabolici e infiammatori noti aumentare il rischio di T2D.

Il gruppo di ricerca mira a valutare in modo completo i cambiamenti strutturali e funzionali del microbioma intestinale causati da una dieta ricca di fruttosio. Determinare l’impatto dell’eccesso di fruttosio sul microbioma aiuterà a identificare nuovi mezzi con cui il fruttosio contribuisce al rischio di malattie metaboliche. Oltre a identificare strategie per migliorare la salute metabolica negli adulti, i dati di questa proposta potrebbero aiutare a definire approcci mirati per mitigare il rischio futuro di malattie nelle popolazioni vulnerabili che consumano alti livelli di fruttosio, come i bambini.