Het effect van Concord Grape Polyfenol-soja-eiwitisolaatcomplex (GP-SPI) op de darmmicrobiota

De voorgestelde studie zal onderzoeken hoe suppletie op korte termijn met GP-SPI de darmmicrobiële gemeenschap bij gezonde deelnemers kan wijzigen terwijl de lever- en nierfunctie / gezondheid worden gecontroleerd.

Betekenis:

Biochemische eigenschappen van het GP-SPI-voedselingrediënt zijn goed gedocumenteerd en GP-SPI en SPI-supplementen zijn uitgebreid getest bij muizen. De voorgestelde studie is een logisch vervolg op dierstudies, waaruit bleek dat in vergelijking met controlemuizen die een vetrijk dieet (HFD) kregen aangevuld met alleen SPI, muizen die een isocalorische HFD kregen aangevuld met GP-SPI een grotere weerstand vertoonden tegen gewichtstoename, vetzucht en glucose-intolerantie. Deze effecten gingen gepaard met veranderingen in de samenstelling van de darmmicrobiota van muizen, waaronder een verhoogde aanwezigheid van de microbe Akkermansia muciniphila, geassocieerd met metabole veerkracht. Soortgelijke veranderingen in de darmmicrobiota werden waargenomen bij magere muizen die een vetarm dieet (LFD) kregen aangevuld met GP-SPI.

De B-type proanthocyanidine (PAC) -klasse van polyfenolen in druivenbessen, vooral schillen en zaden, wordt in verband gebracht met gezondheidsvoordelen; PAC's worden echter slecht geabsorbeerd en bereiken alleen een hoge concentratie in de dikke darm, wat vragen oproept over het (de) werkingsmechanisme(n). Eerdere studies toonden aan dat voedings-PAC's van druiven en cranberry's de darmmicrobiota veranderen in combinatie met metabole veerkracht. PAC's worden ook gebiotransformeerd door darmbacteriën om microbiële metabolieten (MM's) op te leveren die kunnen bijdragen aan gezondheidsvoordelen.

Onderzoeksontwerp en methoden

Potentiële deelnemers worden geworven via flyers die lokaal op de Rutgers University-campussen worden geplaatst en naar de e-maillijsten van de universiteit worden gestuurd. Geïnteresseerden worden gescreend op in- en uitsluitingscriteria.

Ingeschreven proefpersonen beginnen aan de 17-daagse studie.

Studie Procedures

• Dertig onderwerpen zullen worden ingeschreven.
• Voedingslijst: deelnemers behouden hun gebruikelijke dieet, behalve een verstrekte lijst met PAC-rijke voedingsmiddelen waarvan hen wordt gevraagd zich te onthouden gedurende een uitwasperiode van 5 dagen en tijdens de interventie van 10 dagen. De voedsellijst vindt u hieronder. Het doel is om GP-SPI te hebben als de belangrijkste/enige bron van PAC in het dieet voor de onderzoeksperiode.
• Wash-out en SPI (dag -5 t/m -1): op dag -5 (vóór de basislijn) verzamelt elke proefpersoon zijn ontlastings- en urinemonster vóór eventuele suppletie. Elke proefpersoon consumeert vervolgens SPI tweemaal per dag (geleverd als vooraf gewogen pakketten van 20 g) gedurende een uitwasperiode van 5 dagen (dagen -5, -4, -3, -2 en -1). De proefpersonen zullen worden geïnstrueerd om elk pakje SPI te mengen in 250 ml water of in een smoothie (receptvoorbeeld hieronder zal worden verstrekt) met toegestaan ​​voedsel zoals beschreven in de instructies en één keer 's ochtends voor het ontbijt en één keer' s avonds voor het avondeten te consumeren.
• Dag 0: Op de volgende dag verzamelt elke proefpersoon zijn basislijn (dag 0) ontlasting en urinemonsters. Ze zullen een bloedmonster laten nemen door een studieverpleegkundige. Bloed zal worden gebruikt voor de CMP-test en het bereide serum zal in porties worden verdeeld en bij -80 °C worden bewaard tot verwerking voor merkeranalyse en metabolomics. Analyse van monsters van dag 0 zou moeten helpen om eventuele effecten als gevolg van alleen SPI te isoleren van daaropvolgende monsters die zijn verzameld tijdens GP-SPI-interventie. Op dag 0 zullen proefpersonen urine- en ontlastingsmonsters afgeven bij IFNH en GP-SPI-pakketten ophalen. Op dag 0 nemen deelnemers ook een pauze van het consumeren van SPI en beginnen ze met GP-SPI-suppletie op de ochtend van dag 1.
• GP-SPI (dag 1 - 10): elke proefpersoon ontvangt twintig vooraf gewogen pakketten van 20 g GP-SPI. Op dag 1 krijgen de proefpersonen de instructie om elk pakje GP-SPI te mengen in 250 ml water of in een smoothie (receptvoorbeeld wordt verstrekt, zie hieronder) met toegestane voedingsmiddelen zoals beschreven in de instructies en consumeer het GP-SPI-mengsel eenmaal per dag. de ochtend voor het ontbijt en eenmaal 's avonds voor het avondeten gedurende 10 opeenvolgende dagen.
• Proefpersonen krijgen een persoonlijke blender voor het bereiden van smoothies (waarde ~ $ 25) die ze kunnen houden.
• Digitaal voedingsdagboek: deelnemers wordt gevraagd foto's te maken van al hun eten en drinken (behalve water), inclusief de studiesupplementen, met hun persoonlijke mobiele computer (bijv. smartphone, iPad of vergelijkbaar). Deelnemers moeten de gratis mobiele app WhatsApp downloaden om foto's met een korte beschrijving van de etenswaren te sturen. Foto's en voedselbeschrijving kunnen ook worden verzonden naar een e-mailadres dat voor dit onderzoek is aangemaakt (food4microbes@sebs.rutgers.edu). Het voedingsdagboek moet worden bijgehouden gedurende de 5-daagse SPI- en wash-out-periode, dag 0 (pauzedag), de 10-daagse GP-SPI-interventieperiode en tot de laatste bloedafname op dag 11 (17 dagen in totaal). .
• Ontlastingsmonsters: proefpersonen krijgen buisjes met 95% ethanol en/of buisjes met 50% glycerol (50% water) samen met papieren toiletaccessoires voor gemakkelijke zelfafname van fecale monsters; elke deelnemer krijgt instructies over het gebruik van materiaal voor het verzamelen van ontlasting. Fecale monsters worden verdeeld en bewaard bij -80 °C tot extractie. Het verzamelen van fecale monsters in 50% glycerol en onmiddellijke bevriezing zal het kweken van darmbacteriën voor in vitro experimenten mogelijk maken.
• Bristol-ontlastingsschaalformulier: Proefpersonen krijgen het Bristol-ontlastingsschaal (BSS)-formulier en wordt gevraagd dit in te vullen voor ontlastingsmonsters die ze verzamelen op dag -5, 0, 2, 4, 6, 8 en 10 van het onderzoek. Er is aangetoond dat de consistentie van de ontlasting sterk correleert met de rijkdom en samenstelling van de darmmicrobiota, enterotypes en bacteriële groeisnelheden. Proefpersonen die ten minste één stoelgang per dag melden, worden gerekruteerd om naleving van het onderzoeksprotocol te vergemakkelijken. Daarnaast bevat het BSS-formulier een extra kolom om informatie vast te leggen over de menstruatie tijdens de monsterafname, aangezien deze variabele invloed kan hebben op metaboliet- of bacterieprofielen .
• Urinemonsters: proefpersonen krijgen steriele verzamelcontainers voor het verzamelen van urinemonsters op dag 2, 4, 6, 8, 10 en wordt gevraagd om monsters in een koelkast van 4 ° C te bewaren tot transport naar het laboratorium om de metabolietstabiliteit te behouden. Proefpersonen wordt gevraagd om hun monsters zo snel mogelijk, binnen 2-3 dagen na verzameling, naar het laboratorium te brengen voor verwerking. Urinemonsters worden verdeeld en bewaard bij -80 °C tot verwerking voor metabolomics-onderzoeken.
• Bloedmonster: Op dag 11 wordt bij proefpersonen een laatste bloedmonster afgenomen. Bloed zal worden gebruikt voor de CMP-test en het bereide serum zal in porties worden verdeeld en bij -80 °C worden bewaard tot verwerking voor merkeranalyse en metabolomics.

Monsters zullen worden gebruikt voor een longitudinaal, microbioombreed associatieonderzoek (MWAS) om darmbacteriesoorten/-stammen te identificeren die positief of negatief geassocieerd zijn met GP-SPI-suppletie. Metabolomics-analyse zal worden uitgevoerd op verzamelde urine-, feces- en bloedmonsters om bekende en onbekende metabolieten te identificeren/kwantificeren. Shotgun-metagenomische sequencing zal worden uitgevoerd op fecale monsters om hoogwaardige genomen te genereren voor identificatie op soort/stamniveau. Deze dynamische datasets zullen dienen als input voor de MWAS om toenemende/afnemende niveaus van darmbacteriesoorten/-stammen te correleren met toenemende/afnemende metabolieten. Deze associaties tussen bacteriën en metabolieten zullen vervolgens worden gebruikt om oorzaak-gevolgrelaties af te leiden die verder in vitro en in muismodellen kunnen worden getest. We verwachten dat succesvolle afronding van deze onderzoeken zal bijdragen aan mechanistische verklaringen voor hoe polyfenolen in de voeding, zoals PAC's uit druiven, de darmmicrobiota en de daaruit voortvloeiende MM veranderen om de metabole gezondheid te bevorderen.