De Alberta FYBER-studie (Feed Your Gut Bacteria more fibeR).

Overgewicht en obesitas verhogen het risico op het ontwikkelen van tal van ziekten aanzienlijk, waaronder hart- en vaatziekten (HVZ), diabetes type 2 (T2D) en bepaalde vormen van kanker. De microbiële gemeenschap (microbiota) die zich in de darm bevindt, speelt een opmerkelijke rol bij obesitas en de bijbehorende pathologieën (bijv. CVD, T2D), en is daarom een ​​potentieel therapeutisch doelwit. Het is bekend dat voeding bepaalt of de bijdragen van de darmmicrobiota aan het metabolisme van de gastheer gunstig of nadelig zijn. Een verwesterd dieet met veel vet en suiker wordt geassocieerd met systemische ontsteking, terwijl vetinname de translocatie van lipopolysacchariden door het darmmembraan verhoogt. Bovendien kan het darmmicrobiële metabolisme van choline en L-carnitine trimethylamine produceren, waarvan is aangetoond dat het bijdraagt ​​aan atherosclerose nadat het in de lever is geoxideerd tot trimethylamine N-oxide (TMAO). Diëten met veel voedingsvezels uit fruit, groenten en volle granen daarentegen worden omgekeerd geassocieerd met ontstekingen en kunnen mogelijk de effecten van een vetrijk dieet omkeren. Fermenteerbare vezelsoorten kunnen de vertering door de gastheer weerstaan, maar worden vervolgens door de darmmicrobiota gefermenteerd tot vetzuren met een korte keten (SCFA's), waarvan bekend is dat ze metabole en immunologische voordelen hebben. Dienovereenkomstig suggereren zowel epidemiologische associaties als menselijke interventieproeven een omgekeerd verband tussen vezelinname, verminderde systemische ontsteking en verbeterd lipiden- en glucosemetabolisme; de resultaten blijven echter inconsistent. Deze discrepanties kunnen gedeeltelijk worden toegeschreven aan (I) de lage vezeldoses die in de meeste onderzoeken worden gebruikt, en (II) de hoge mate van interindividuele variatie in de respons op vezels, die kan voortkomen uit de geïndividualiseerde reacties van het microbioom op vezels. Het opkomende bewijs dat vezels en de darmmicrobiota op elkaar inwerken om de fysiologie van de gastheer te beïnvloeden, rechtvaardigt klinisch onderzoek bij mensen dat het vermogen onderzoekt van chemisch verschillende vezels om het metabolisme en de ontsteking van de gastheer te moduleren, en de mechanistische rol van de darmmicrobiota in hun fysiologische effecten.

Ons langetermijndoel is om bij te dragen aan een dergelijk raamwerk door middel van klinisch onderzoek dat een holistische benadering toepast om het effect van vezels op zowel de gastheer als de darmmicrobiota te onderzoeken. Onze hypothese is dat vezels structuurafhankelijke effecten vertonen op inflammatoire, metabole en hormonale markers van met obesitas geassocieerde pathologieën die kunnen worden voorspeld door de samenstelling, functionele en genetische kenmerken van het fecale microbioom van een individu. We stellen de volgende specifieke doelstellingen voor:

DOEL 1. Voer een verkennend interventieonderzoek met parallelle armen uit bij personen met overgewicht en licht obese om de impact te bepalen van hoge doses chemisch verschillende vezels op ontstekingsmarkers van de gastheer, metingen van insulinegevoeligheid en andere klinische resultaten.

Het effect van twee fysicochemisch verschillende fermenteerbare voedingsvezels (acaciagom en resistent zetmeel type 4) op klinische markers van metabole ziekten zal worden vergeleken met een relatief niet-fermenteerbare voedingsvezel (microkristallijne cellulose - controle). We zullen een driearmige, parallel ontworpen, enkelblinde, placebogecontroleerde, gestratificeerde gerandomiseerde verkennende studie gebruiken. Vezels zullen gedurende zes weken dagelijks in relatief zuivere vorm worden toegediend zonder verdere aanpassingen van de levensstijl. Doses die in de proef worden gebruikt, zijn 25 g / dag vezels voor vrouwen en 35 g / dag voor mannen (dicht bij de voedingsaanbevelingen van Health Canada). Hoewel de eerste twee dagen van de behandeling de helft van de dagelijkse behandelingsdosis vezels zullen gebruiken (vrouwen: 12,5 g/dag; mannen: 17,5 g/dag), om de opname van de vezels in het dieet te vergemakkelijken. Deelnemers krijgen advies over hoe ze de vezels in hun dieet kunnen opnemen om de tolerantie en therapietrouw te verbeteren.

De impact van voedingsvezels op een uitgebreide set van gevestigde obesitas-gerelateerde biomarkers zal worden bepaald via kwantificering bij baseline en post-voedingsinterventie. Hooggevoelig C-reactief proteïne en andere ontstekingsmarkers (bijv. interleukine-6, interleukine-10), evenals gevestigde markers voor metabool syndroom (bijv. nuchtere glucose en triglyceriden) zullen de belangrijkste eindpunten van de verkennende studie vormen. Om meer inzicht te krijgen in de mechanismen die metabolische en inflammatoire verbeteringen mediëren; vijf primaire darmhormonen, waaronder verzadigings-/hongerhormonen (bijv. glucagon-achtige peptide-1, leptine en ghreline), zullen worden opgenomen. Leefstijlindicatoren, therapietrouw en verzadiging zullen verder worden beoordeeld door middel van zelf in te vullen vragenlijsten.

DOEL 2. Evalueer de korte- en langetermijneffecten van chemisch verschillende soorten voedingsvezels op de samenstelling van de darmmicrobiota, genetische kenmerken en productie van ontstekingsremmende (SCFA) en pathogene (TMAO) metabolieten.

We zullen Illumina 16S rRNA-sequencing en hele metagenomische sequencing gebruiken om de fecale microbiota (die zal worden verrijkt voor dikke darmbacteriën) van onze verkennende proefdeelnemers te karakteriseren in week 0, 1 en 6, om door vezels veroorzaakte veranderingen in de samenstelling van de darmmicrobiota te onderzoeken en geninhoud. Deze methoden zullen worden gebruikt omdat de meerderheid van de darmmicrobiota momenteel niet kweekbaar is. Om de werking van de darmmicrobiota verder te onderzoeken, zullen we specifieke bacteriële geassocieerde metabolieten in plasma (TMAO) en in feces (SCFA's en galzuren) kwantificeren. Tegelijkertijd zullen we de fecale metabolieten kwantificeren na in vitro fermentatie, om rekening te houden met absorptie in de menselijke darm. Dit zal ons in staat stellen inzicht te krijgen in door vezels veroorzaakte veranderingen in de samenstelling, het metabolisme en de functionaliteit van de darmmicrobiota die samenvallen met de fysiologische effecten die in de gastheer worden waargenomen.

DOEL 3. Associaties tussen klinische uitkomsten en microbioomverschuivingen karakteriseren en bepalen hoe goed individuele microbioomconfiguraties de effecten van voedingsvezels voorspellen.

Met de oprichting van een robuust verkennend onderzoek bij mensen, een goed gedefinieerde set gastheerfenotypes en kenmerken van het microbioom van deelnemers, zal Aim 3 deze gegevens statistisch integreren om specifiek te testen op associaties tussen voeding, het darmmicrobioom en het metabolisme van de gastheer, en evalueren of microbioom en gastheer fenotypische handtekeningen bij baseline kunnen klinische resultaten van voedingsvezels voorspellen