アルバータ州の FYBER (腸内細菌に食物繊維を与える) 研究

太りすぎや肥満は、心血管疾患 (CVD)、2 型糖尿病 (T2D)、特定のがんなど、さまざまな病気を発症するリスクを大幅に高めます。 腸内に存在する微生物群集 (微生物叢) は、肥満とそれに関連する病状 (例: CVD、T2D)、したがって潜在的な治療標的です。 食事は、宿主の代謝に対する腸内微生物叢の寄与が有益か有害かを決定することが知られています。 脂肪と砂糖の多い西洋化された食事は全身性炎症と関連していますが、脂肪の摂取は腸膜を介したリポ多糖の移行を増加させます. さらに、コリンと L-カルニチンの腸内微生物代謝はトリメチルアミンを生成する可能性があり、これは肝臓でトリメチルアミン N-オキシド (TMAO) に酸化された後、アテローム性動脈硬化に寄与することが示されています。 対照的に、果物、野菜、および全粒穀物からの食物繊維を多く含む食事は、炎症と逆相関し、高脂肪食の影響を逆転させる可能性があります. 発酵性繊維タイプは宿主の消化に抵抗する可能性がありますが、その後、腸内微生物叢によって代謝および免疫学的利点があることが知られている短鎖脂肪酸 (SCFA) に発酵されます。 したがって、疫学的関連性と人間の介入試験の両方が、繊維摂取量、全身性炎症の軽減、および脂質とグルコース代謝の改善との間の逆の関連性を示唆しています。ただし、結果には一貫性がありません。 これらの不一致は、(I) ほとんどの研究で使用されている繊維の量が少ないこと、および (II) 繊維に対するマイクロバイオームの個別化された反応に起因する可能性がある、繊維に対する反応の個人差が大きいことに部分的に起因している可能性があります。 繊維と腸内微生物叢が相互作用して宿主の生理学に影響を与えるという新たな証拠は、宿主の代謝と炎症を調節する化学的に異なる繊維の能力、およびそれらの生理学的効果における腸内微生物叢の機械的役割を調査する人間の臨床研究を保証します。

私たちの長期的な目標は、ホストとその腸内微生物叢の両方に対する繊維の影響を調べるための全体論的アプローチを適用する臨床研究を通じて、そのようなフレームワークに貢献することです. 繊維は、個々の糞便マイクロバイオームの組成的、機能的、および遺伝的特徴を通じて予測できる、肥満に関連する病状の炎症、代謝、およびホルモンマーカーに対して構造依存の影響を示すと仮定しています。 以下の具体的な目的を提案します。

AIM 1. 過体重および軽度肥満の人を対象に並行群の探索的介入研究を実施し、高用量の化学的に異なる繊維が宿主の炎症マーカー、インスリン感受性の尺度、およびその他の臨床転帰に与える影響を判断します。

代謝性疾患の臨床マーカーに対する 2 つの物理化学的に異なる発酵性食物繊維 (アカシアガムとレジスタント スターチ タイプ 4) の効果を、比較的非発酵性の食物繊維 (微結晶性セルロース - コントロール) と比較します。 3 アーム、並行デザイン、単盲検、プラセボ対照、層別ランダム化探索的試験を採用します。 食物繊維は、ライフスタイルをさらに調整することなく、比較的純粋な形で 6 週間にわたって毎日投与されます。 試験で使用される用量は、女性は 25 g/日、男性は 35 g/日 (カナダ保健省の食事推奨に近い) です。 ただし、治療の最初の 2 日間は、毎日の治療用量の半分 (女性: 12.5 g/日、男性: 17.5 g/日) を使用して、食事への繊維の取り込みを容易にします。 参加者は、耐性とコンプライアンスを改善するために、食物繊維を食事に取り入れる方法についてアドバイスを受けます.

十分に確立された肥満関連バイオマーカーの包括的なセットに対する食物繊維の影響は、ベースラインおよび食事後の介入での定量化によって決定されます。 高感度の C 反応性タンパク質およびその他の炎症マーカー (例: インターロイキン-6、インターロイキン-10)、およびメタボリック シンドロームの確立されたマーカー (例: 空腹時ブドウ糖とトリグリセリド) は、探索的試験の主要なエンドポイントとして構成されます。 代謝と炎症の改善を媒介するメカニズムについてさらに理解を深めるため;満腹/空腹シグナル伝達ホルモンを含む 5 つの主要な腸ホルモン (例: グルカゴン様ペプチド-1、レプチン、およびグレリン) が含まれます。 ライフスタイルの指標、治療の遵守、および満腹感は、自己管理型の質問票を通じてさらに評価されます。

AIM 2. 化学的に異なるタイプの食物繊維が、腸内微生物叢の組成、遺伝的特徴、および抗炎症 (SCFA) および病原性 (TMAO) 代謝産物の産生に及ぼす短期的および長期的な影響を評価します。

イルミナ 16S rRNA シーケンスと全メタゲノム シーケンスを利用して、探索的試験参加者の 0、1、および 6 週目の糞便微生物叢 (大腸細菌が濃縮される) を特徴付け、腸内細菌叢組成の繊維誘発性変化を調査します。そして遺伝子の内容。 腸内微生物叢の大部分は現在培養可能ではないため、これらの方法が使用されます。 腸内微生物叢の機能をさらに調査するために、血漿 (TMAO) および糞便 (SCFA および胆汁酸) 中の特定の細菌関連代謝産物を定量化します。 並行して、ヒトの腸での吸収を説明するために、in vitro 発酵後の糞便代謝産物を定量化します。 これにより、宿主で観察された生理学的効果と一致する、腸内微生物叢の組成、代謝、および機能における繊維誘発性の変化についての洞察を得ることができます。

AIM 3. 臨床転帰とマイクロバイオームの変化との関連を特徴付け、個々のマイクロバイオームの構成が食物繊維の影響をどの程度予測できるかを判断します。

堅牢なヒト探索的試験、明確に定義された一連の宿主表現型、および参加者のマイクロバイオーム特性の確立により、目標3はこれらのデータを統計的に統合して、特に食事、腸内マイクロバイオーム、および宿主代謝間の関連性をテストし、ベースラインでのマイクロバイオームと宿主の表現型の特徴は、食物繊維の臨床転帰を予測することができます