Hoog fructosedieet, het darmmicrobioom en metabolische gezondheid

Amerikanen consumeren gewoonlijk overtollige hoeveelheden fructose via de voeding. Er is aangetoond dat toegevoegde fructose een nadelige invloed heeft op de metabolische gezondheid, waaronder een verhoogde insulineresistentie en het risico op diabetes type 2 (T2D). De mechanismen die voedingsfructose en metabolische gezondheid met elkaar verbinden, worden echter slecht begrepen. Malabsorptie of onvolledig metabolisme van fructose in de dunne darm komt veel voor in de bevolking. Overtollige fructose bereikt de dikke darm, waar het de structuur en functie van het darmmicrobioom kan veranderen, bacteriële metabolieten kan veranderen en ontstekingsreacties kan veroorzaken die van invloed zijn op T2D-risico. Om te verduidelijken of de vaak geconsumeerde niveaus van fructose via de voeding de metabolische uitkomsten beïnvloeden door het darmmicrobioom te veranderen, zal het onderzoeksteam 30 deelnemers willekeurig indelen in een gecontroleerde cross-over dieetinterventie, waarbij de deelnemers 12 dagen lang isocalorische diëten met toegevoegde fructose of glucose zullen consumeren. (25% van de totale calorieën), gescheiden door een gecontroleerde uitwasperiode van 10 dagen.

Het onderzoeksteam heeft tot doel:

1. Bepaal de relaties tussen hoge fructoseconsumptie, het darmmicrobioom en metabolisch risico.
2. Karakteriseer de causale rol(len) die fructose-geïnduceerde veranderingen in het darmmicrobioom hebben op het metabolische risico met behulp van een kiemvrij muismodel.

Het onderzoeksteam zal 1) de structuur en functie van de microbiotagemeenschap meten via metagenomische sequencing van ontlasting, 2) fecale metabolieten via gerichte en ongerichte metabolomics, 3) antropometrie, 4) insulineresistentie, serummarkers van T2D-risico en inflammatoire cytokines, 5) fecale microbiële koolhydraatoxidatiecapaciteit en 6) levervet via MRI-elastografie. Het onderzoeksteam zal nieuwe statistische benaderingen gebruiken, waaronder Distributed Lag Modeling, om de complexe relaties tussen voeding, het microbioom, metabolieten en gezondheidsresultaten te begrijpen.

Het onderzoeksteam zal vervolgens gecontroleerde dieetinterventies en fecale microbioomtransplantatiestudies uitvoeren bij kiemvrije muizen. Donorfecale monsters van menselijke deelnemers aan zowel de glucose- als de fructose-arm van de klinische interventie zullen worden getransplanteerd in kiemvrije en gekoloniseerde muizen om een ​​oorzakelijk verband vast te stellen tussen door fructose geïnduceerde veranderingen in het darmmicrobioom, levervet en bekende metabolische en inflammatoire veranderingen. om het risico op T2D te vergroten.

Het onderzoeksteam streeft ernaar om de structurele en functionele veranderingen in het darmmicrobioom, veroorzaakt door een dieet met veel fructose, uitgebreid te beoordelen. Het bepalen van de impact van overtollige fructose op het microbioom zal helpen nieuwe manieren te identificeren waarmee fructose bijdraagt ​​aan het risico op stofwisselingsziekten. Naast het identificeren van strategieën om de metabolische gezondheid bij volwassenen te verbeteren, kunnen de gegevens uit dit voorstel helpen bij het informeren van gerichte benaderingen om het toekomstige ziekterisico te verminderen in kwetsbare populaties die hoge niveaus van fructose consumeren, zoals kinderen.