마이크로바이옴과 포만감에 대한 식이섬유 효과 (FEMS)

섬유질 함량이 높은 식이 패턴은 심혈관 질환[1-3], 고혈압[4], 제2형 당뇨병[5] 및 체중 증가[4]의 발병 위험을 낮추는 것과 관련이 있습니다. 이러한 유익한 건강 효과를 중재할 수 있는 잠재적인 생물학적 메커니즘에는 식사 탄수화물(CHO)의 흡수 속도 저하[6-11], 혈중 지질 감소[8,12] 및 포만감 호르몬 방출 증가[10,13]가 포함됩니다. ]. PI는 이전에 저섬유질(LowFi) 식사에 ​​비해 고섬유질(HiFi) 식사가 식후 혈당 농도를 11%까지 감소시켰음을 보여주었습니다[14]. 또 다른 잠재적 메커니즘은 단쇄 지방산(SCFA) 아세테이트, 프로피오네이트 및 부티레이트의 생산을 통해 건강을 개선하기 위한 미생물 섬유 발효의 가정된 역할입니다[15-17]. 결장 건강을 촉진하는 것 외에도 부티레이트 생산은 장 호르몬, 글루카곤 유사 펩티드-1 GLP-1 및 펩티드 YY(PYY)[18]의 방출을 촉진하여 식욕 조절을 개선할 수 있습니다[19]. 2004년 Gordon의 중요한 논문[20] 이후 많은 연구가 장내 미생물이 건강에 미치는 중요한 역할을 밝혀냈습니다. 중요한 것은 SCFA[21-23]의 유익한 역할을 뒷받침하는 발견을 포함하여 이러한 데이터의 대부분이 동물 연구에서 파생되었다는 것입니다. 이제 설치류 연구의 중개적 중요성과 미생물 대사 산물 및 심장 대사 건강, 포도당 조절, 식욕 및 포만감에 대한 섬유질의 잠재적 이점을 발전시키기 위해 인간 연구가 필요합니다. 현재 연구에서는 식이섬유 섭취가 식욕, 장내 신진대사 및 마이크로바이옴에 미치는 영향을 결정할 것입니다. 우리는 식이 섬유가 대사 이점을 제공하는 메커니즘에는 영양 흡수를 늦추는 상부 위장관의 직접적인 물리적 효과와 포만감을 증가시키는 SCFA 유발 GI 호르몬 분비에 의해 매개되는 음식 섭취를 줄이는 간접적인 효과가 포함된다는 가설을 세웁니다. 이 가설을 테스트하기 위해 우리는 44명의 피험자(특정 목표 1, SA1)에서 4주 동안 HiFi 또는 LowFi 다이어트에 대한 무작위 통제 시험을 수행하고 선별 대장내시경을 활용하여 3주 동안 기준 미생물 개체군을 표준화할 것입니다. 대사 증후군이 있는 26명의 피험자(SA2)에 대한 사후 HiFi 개입 연구. 우리는 급식 개입의 시작과 끝에서 식욕과 포만감, 심장 대사 위험 및 장 대사에 대한 식단의 영향을 평가할 것입니다. 선택한 섬유질은 완두콩에서 추출한 것으로, 최근 데이터에 따르면 콩류는 혈당[6,24-27], 당뇨병[28,29], 심장병 위험[30] 및 비만 위험[31]을 크게 개선한다고 합니다. 이러한 방법은 두 가지 특정 목표를 달성하기 위해 사용됩니다.

SA1a: HiFi 식단이 식욕과 포만감에 미치는 영향과 SCFA 생산이 HiFi 급식에서 개선된 포만감을 중재하는지 여부를 테스트합니다. 가설(H) 1a: 성인 남성과 여성에서 HiFi(n=22)는 LowFi(n=22) 다이어트와 비교하여 포만감 지표(GLP-1, PYY, 주관적 식욕 등급)를 크게 개선하고 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 시각적 음식 단서 동안 실행 제어 영역의 활성화를 증가시키면서 음식 섭취/보상/식욕을 제어하는 ​​뇌 영역. 이러한 변화는 더 높은 비피도박테리아 수준과 낮은 페르미쿠테스 대 박테로이데테스 비율에 의해 입증되는 바와 같이 더 높은 식후 SCFA 농도 및 변경된 미생물 집단과 관련될 것입니다.

SA1b: HiFi 다이어트가 심장대사 건강을 개선하는지 확인합니다. H1b: HiFi 다이어트는 LowFi 다이어트에 비해 혈당, 혈중 지질, 혈압 및 허리 둘레가 낮습니다.

SA2: HiFi 다이어트 급식(n=26)에 대한 미생물 구성 및 결장 SCFA 생산 속도(안정 동위원소 주입 기술 사용)의 변화를 정량화하고 어떤 변화가 포만감 및 심혈관 대사 위험 요인에 대한 관찰된 이점의 잠재적 매개자인지 여부를 정량화합니다. H2: 상당한 미생물 종 감소는 대장 내시경 검사 장 준비에 뒤따를 것이며, HiFi 이후의 재증식은 더 큰 비피도박테리아와 낮은 Firmicutes/Bacteroidetes 비율을 특징으로 할 것입니다. HiFi 이후의 SCFA 플럭스의 증가는 미생물 구성의 개선, 식후 포만감, 혈중 트리글리세리드 및 포도당 편위의 개선과 관련될 것입니다.

표본 크기 우리 자신의 출판된 [14] 및 미발표 데이터와 다른 것[32-35]의 데이터를 기반으로, 파워 분석은 주요 변수의 유의미한 차이를 탐지하기 위해 10~20명의 주제/그룹의 표본 크기가 필요하다는 것을 밝혔습니다. α 0.05) 및 90%의 검정력(80% 검정력으로 15 내지 18명의 피험자/그룹). 특정 목표 1의 경우 10% 과목 탈락을 설명하기 위해 2 과목/그룹을 추가하고 특정 목표 2의 경우 30% 탈락을 설명하기 위해 6 과목을 추가할 것입니다. 따라서 특정 목표 1에는 44명의 피험자(22/그룹), 특정 목표 2에는 26명의 피험자가 반복 측정 설계로 분석됩니다. 우리는 과거에 발표된 치료보다 작은 식이 섬유 효과가 결장경 검사 후 대장의 상대적인 '깨끗한' 시작점(특정 목표 2)과 모든 연구 식사를 제공하고 따라서 완전히 통제한다는 사실에 의해 균형을 이룰 것이라고 믿습니다. 피험자의 섭취량

데이터 분석:

통계 분석은 SPSS 소프트웨어(버전 25)로 수행됩니다. 그래픽 방법은 선형 관계 가정의 적절성을 평가하는 데 사용되며 잔차의 정규성을 평가하는 데 사용되는 히스토그램 및 확률 도표가 사용됩니다. 필요에 따라 변환 또는 비모수적 방법이 사용됩니다. 공복 혈당과 호르몬 농도는 급격하게 식후에 그리고 단식 상태에서 식이 요법 전후에 순차적으로 측정됩니다. 시간 경과에 따른 변화(선형 추세를 가정하지 않도록 명목 요인으로 처리) 및 식단에 의한 마이크로바이옴 구성의 변화는 지배적인 박테리아 문(즉, Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria 및 Tenericutes) 및 속. SA1의 경우 각 결과에 대해 2요소 ANOVA가 사용되며 요인은 그룹, 시간 및 시간별 그룹 상호 작용입니다. 그룹은 일치 샘플 무작위화를 통해 구성되므로 기준선에서 비교 가능성을 기대합니다. SA2의 경우 쌍을 이룬 샘플 t-테스트를 ​​사용하여 관심 있는 결과를 비교합니다. 결과는 요약 통계에 대한 95% 신뢰 구간과 함께 데이터에 가장 적합한 그룹 평균 또는 중앙값으로 보고됩니다. 시각 자극 중 fMRI 데이터 분석은 Statistical Parametric Mapping 12 소프트웨어(www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)를 사용하여 수행됩니다. 데이터는 평균 이미지에 대한 이미지의 슬라이스 타이밍 및 재정렬로 시작하여 전처리됩니다. 해부학적 T1 강조 영상은 평균 기능 영상에 공동 등록됩니다. 그런 다음 Montreal Neurological Institute(MNI) 공간으로 정규화하고 가우시안 공간 평활화를 수행합니다. 각 참가자(1차 수준 분석)에 대해 고칼로리 및 저칼로리 음식 및 비음식 이미지 조건에 대해 일반 선형 모델이 적용됩니다. 각 조건에 대해 시간 도함수를 포함하는 정식 혈역학 반응 함수를 사용하여 별도의 회귀 변수를 모델링합니다. 이동 매개변수는 혼동자로 모델링됩니다. 두 번째 수준 분석을 위해 요인 내 이미지 조건(고칼로리 식품, 저칼로리 식품, 비식품|) 및 요인 간 그룹(HiFi 대 LowFi)과 함께 혼합 모델 ANOVA가 사용됩니다. insula, orbitofrontal cortex, amygdala 및 prefrontal cortex와 같은 선험적 관심 영역(ROI)은 잠재적인 그룹별 음식 이미지 상호 작용(가장 관심 있는 효과)에 대해 검사됩니다. 다른 잠재적 ROI를 식별하기 위해 전체 뇌 분석도 수행됩니다(다중 비교를 위해 수정됨).