Effekter av pulser gjennom tarmmikrobiomet og biotilgjengelighet av bioaktive forbindelser (LEGUMINIBUS)

Belgvekster er anerkjent for sin særegne ernæringsprofil, rik på plantebaserte proteiner, karbohydrater med lav glykemisk indeks, fiber, B-vitaminer, mineraler og polyfenoler. På grunn av deres proteininnhold og aminosyresammensetning kan belgfrukter i kombinasjon med korn effektivt erstatte kjøtt og dets derivater. Til tross for verdensomspennende ernæringsretningslinjer som anbefaler belgfrukter som den dominerende kilden til kostprotein, er forbruket av rødt kjøtt og kjøttprodukter fortsatt høyt og kan ha negative konsekvenser for folkehelsen. Epidemiologiske bevis indikerer at langsiktig inntak av økende mengder rødt og bearbeidet kjøtt er assosiert med høyere risiko for dødelighet, hjerte- og karsykdommer, tykktarmskreft og type 2 diabetes. Videre har en fersk studie vist at høyere inntak av rødt kjøtt og kolin er assosiert med høyere konsentrasjoner av trimetylamin-N-oksid (TMAO), et tarmmikrobiotabiprodukt som har vært assosiert med en høyere forekomst av uønskede kardiovaskulære hendelser. Tallrike forskningsstudier indikerer at inntak av plantebasert mat gir helsegevinster for mennesker og støtter anbefalingen fra internasjonale retningslinjer for å endre kostholdsvaner mot et kosthold som er rikere på plantebaserte produkter. I tillegg viser epidemiologiske studier en mulig sammenheng mellom høyt forbruk av belgfrukter og en reduksjon i koronar hjertesykdom og kolorektal adenom, mens bevisene for en beskyttende rolle til belgfrukter mot hjerte- og karsykdommer er mindre sterke på grunn av heterogenitet i resultater og/eller potensielle forstyrrende faktorer. . Evnen til belgfrukter til å redusere kardiometabolske risikofaktorer støttes også av ulike vitenskapelige bevis fra kliniske studier. Disse studiene viser at inntak av belgfrukter har en positiv effekt på lipidprofil, glukosemetabolisme, blodtrykk, kroppsvekt, oksidativt stress og inflammatorisk status.

Til tross for de anerkjente helsemessige fordelene ved å konsumere belgfrukter regelmessig, er det fortsatt en begrenset forståelse av de underliggende fysiologiske mekanismene som driver disse positive effektene. En observasjonsstudie utført i Italia kastet litt lys over dette problemet ved å demonstrere at individer som nøye følger middelhavsdietten, som legger vekt på å redusere forbruket av rødt kjøtt og øke inntaket av frukt, grønnsaker og belgfrukter, har tarmmikrobiota preget av en høyere overflod av fibernedbrytende bakterier. Disse individene viser også høyere nivåer av kortkjedede fettsyrer i avføringen og lavere konsentrasjoner av TMAO i urinen. Videre avslørte en randomisert kontrollert studie utført på individer med risiko for hjerte- og karsykdommer på grunn av en usunn livsstil at overgang fra et typisk vestlig kosthold til et mer middelhavslignende mønster førte til en økning i tilstedeværelsen av fibernedbrytende bakteriearter i tarmen. mikrobiota. Denne kostholdsendringen resulterte også i forhøyede sirkulerende mikrobielle metabolitter assosiert med forbedret inflammatorisk status. Mens det fortsatt er mangel på omfattende in vivo-studier som vurderer biotilgjengeligheten av næringsstoffer fra belgfrukter, har noen få kliniske studier undersøkt belgfrukters påvirkning på tarmmikrobiomet. Ikke desto mindre indikerer tilgjengelig litteratur at belgfrukter har evnen til å påvirke den menneskelige mikrobiotaen. Det er imidlertid viktig å merke seg at de spesifikke effektene av belgfrukter på mikrobiotaen kan variere betydelig på tvers av ulike studier, noe som gjør det vanskelig å generalisere disse funnene til alle typer belgfrukter.

I dette rammeverket vil dette prosjektet fokusere på evaluering av effekten av å erstatte rødt kjøtt med belgfrukter (PulD) eller en kombinasjon av belgfrukter og plantebaserte kjøtterstatninger (PPD) på den kardiometabolske helsen til individer med usunne vaner og stillesittende livsstil. via modifisering av tarmmikrobielle samfunn. I tillegg søker den å undersøke effektene på helseutfall, med hovedfokus på å evaluere endringer i inflammatorisk, oksidativ, immun og hormonell status. Studien vil inkludere etablering av en 2-måneders diettintervensjon med en isokalorisk og isoprotein pulsdiett (PulD) og en planteproteindiett (PPD). Sammen med detaljert vertsfenotyping og tarmmikrobiotaprofilering under og etter intervensjonen, vil dette tillate vurdering av årsaksvirkningene av en diett rik på plantebaserte proteiner (hovedsakelig fra pulser) og tarmmikrobiomet i populasjoner med høy risiko for hjerte- og karsykdommer ( CVD).

Den potensielle kvalifikasjonen for forsøkspersoner til å delta i denne studien vil bli vurdert gjennom spørreskjemaer før rekruttering. Disse spørreskjemaene vil samle inn personlige og sosiodemografiske data om frivillige, generell helseinformasjon (inkludert antropometri, helsestatus, medisinsk historie, røyke- og alkoholforbruksvaner), detaljer om individuelle kostholdsvaner ved bruk av Food Frequency Questionnaire (FFQ), informasjon om spising oppførsel gjennom Three Factor Eating Questionnaire (TFEQ), og nivåer av fysisk aktivitet ved bruk av International Physical Activity Questionnaire (IPAQ). Forsøkspersonene i PulD-gruppen og PPD-gruppen vil bli tildelt en personlig diett tilberedt på grunnlag av egne matvaner som er etablert ved tilbakekalling av 7-dagers matdagbok. Energiverdier og hele makronæringsstoffsammensetningen i vanlige dietter vil bli holdt uendret under PulD- og PPD-intervensjon. Imidlertid vil endringer i sammensetningen av karbohydrater (kostfiber vs. stivelse), kostholdsfett (mettede vs. mono/flerumettede fettsyrer) og protein (vegetabilsk vs. animalsk) sammensetning bli brukt som en konsekvens av å erstatte kjøtt med belgfrukter (PulD-gruppen). eller med en blanding av belgfrukter og plantebaserte kjøtterstatninger (PPD-gruppe). Kontrollpersoner vil ikke endre sitt vanlige kosthold (HabD) under intervensjon. Alle forsøkspersoner vil bli bedt om ikke å endre fysisk aktivitetsnivå i løpet av 8 ukers intervensjonsperiode. Overholdelse vil bli vurdert annenhver uke med et telefonintervju for å evaluere kostinntaket og fysisk aktivitet i løpet av forrige uke. Ved hvert intervensjonstidspunkt (grunnlinje, 4 uker, 8 uker), for ernæringssjekken, vil forsøkspersonene fylle ut 7-dagers matdagbøker og tilhørende spørreskjemaer om appetitt (Visual Analog Scale, VAS) relatert til forrige uke før ernæringsanalysen . I tillegg vil målinger av blodtrykk, vekt, omkrets (midje og hofter) og kroppssammensetning gjennom bioimpedanstesting bli utført. I løpet av intervensjonsperioden vil forsøkspersonene bli bedt om å fylle ut International Physical Activity Questionnaire (IPAQ), spørreskjemaer om livskvalitet (QoL), om depresjon, angst og stress (DASS), King's Stool Chart (KSC) for å evaluere frekvensen , vekt og konsistens av avføring, sammen med Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) for å evaluere søvnkvaliteten.

Ytterligere analyse av samsvar vil bli utført basert på metabolomikk, som tillater diskriminering av animalsk/vegetabilsk proteininntak. Metabolomer (velkjent for å reflektere både diett og mikrobiell metabolisme) vil også bli sammenlignet mellom kategorier for å identifisere beskyttende eller risikoprofiler ved bruk av både bioinformatikk og kjemometriske tilnærminger. Metagenomer vil bli analysert etter Standard Operating Procedures (SOPs) brukt i landemerkestudier som allerede er publisert. Sammenligning av forhåndsdefinerte grupper av individer vil tillate identifikasjon av mikrobielle gener som har ulik forekomst i gruppene. Videre vil gener assosieres med kontinuerlige variabler av klinisk og ernæringsmessig interesse (f.eks. inntak av spesifikke diettkomponenter, insulinfølsomhet) ved kovariansanalyse. Sammensatte datasett med fysiologiske utdata, metagenomiske og metabolomprofiler fra intervensjonsstudiene vil bli brukt til å forutsi undergrupper av funksjoner ved multivariat analyse (PLS-DA) som kan klassifisere forsøkspersoner i henhold til deres relative overholdelse av en PulD eller PPD. Profilen vil bli brukt til å undersøke mikrobiomet for spesifikke endringer som en funksjon av intervensjonene.

Prøvestørrelsen som trengs for å oppdage en effekt av PulD og/eller PPD på individuelle TMAO-nivåer er definert basert på en tidligere studie (Crimarco et al., 2020), som viste at 24 deltakere i hver behandlingsgruppe ville gi tilstrekkelig kraft (α- feil 0.05, 80 % effekt) for å oppdage minimum 32 % endring i TMAO-nivåer. I tillegg er det anslått at en prøvestørrelse på 26 deltakere vil være tilstrekkelig til å oppdage en 10 % endring i fastende totalkolesterol ved bruk av variasjon i samsvar med en tidligere studie (Meslier et al., 2020). Prøver (avføring, veneblod og ikke-forsuret 24-timers urin) vil bli tatt ved baseline, 4 og 8 uker etter start av kostintervensjonen.