Rollen til gastrointestinale mikrober på fordøyelsen av resistent stivelse og tryptofan tilgjengelig for mennesker

Det er for tiden et kritisk gap i kunnskap om hvordan tarmbakteriesamfunn endrer metabolske substrater som er tilgjengelige for verten, og påvirker derved nevrotransmitternivåer i sentral- og enterisk nervesystem (CNS/ENS) som er involvert i regulering av karbohydratforbruk hos mennesker. Å forstå disse sammenhengene er avgjørende for å utvikle strategier for å forbedre blodsukkerkontrollen og redusere risikoen for overgang fra prediabetes til type-2 diabetes (T2D). Etterforskernes langsiktige mål er å bestemme den biologiske underbygningen av atferd som påvirker matinntak og blodsukkerkontroll som bidrar til utviklingen av T2D. Målet med dette forslaget, som er et viktig neste skritt for å nå etterforskernes langsiktige mål, er å bestemme hvordan bakteriepopulasjoner i fordøyelsessystemet påvirker sirkulerende tryptofan (TRP) og store nøytrale aminosyre (LNAA) nivåer som regulerer produksjonen av monoamin 5-hydroksytryptamin (5-HT, serotonin) i ENS og i mage-tarmsystemet og hjernen. Den sentrale hypotesen er at et redusert forhold mellom TRP-produserende (TRPp) og TRP-konsumerende (TRPc) bakterier (redusert TRPp:TRPc-forhold) i tarmen vil redusere TRP-tilgjengeligheten etter et karbohydratmåltid, noe som senker plasma-TRP:LNAA-forholdet og resulterer i mindre TRP for ENS/CNS produksjon av 5HT. Videre vil diettintervensjoner som fremmer overflod av TRPp-bakterier i tarmen øke TRP-tilgjengeligheten for verten. Etterforskerne vil teste den sentrale hypotesen og derved oppnå det overordnede målet for dette prosjektet ved å forfølge følgende spesifikke mål: 1) Vurder virkningen av divergerende mikrobiota på plasma TRP:LNAA-forhold som svar på akutt karbohydratforbruk, og 2) Vurder innvirkning av kosttilskudd med resistent stivelse (RS) på tarmmikrobiota og sirkulerende TRP:LNAA-forhold. Under mål 1 vil avføringsprøver bli samlet inn fra friske deltakere. Deltakerne vil bli stratifisert basert på TRPp:TRPc-forholdet i tarmen, og responsen på et akutt måltid vil bli vurdert ved å bestemme plasma TRP:LNAA-forhold. Under mål 2 vil kapasiteten for 4 uker med pre-biotisk RS (potetstivelse) tilskudd for å øke TRPp:TRPc bakterieforholdet i tarmen bli bestemt fra avføringsprøver. I tillegg vil plasma TRP:LNAA-forhold etter akutt karbohydratforbruk før og etter tilskudd bli bestemt. Det vitenskapelige bidraget vil være å bestemme virkningen av RS på TRPp- og TRPc-bakterieoverflod i tarmen, og hvordan bakteriepopulasjoner påvirker sirkulerende TRP:LNAA-nivåer, som kan påvirke ENS- og CNS 5HT-produksjonen hos mennesker. Dette bidraget vil være betydelig fordi det vil ha direkte translasjonsimplikasjoner for menneskelige sykdommer med endret 5HT-signalering.