Klinisk studie av resistent stivelse for å forbedre forstoppelse

Menneskelig tarmmikrobiota er et av de tetteste mikrobielle samfunnene på jorden, inkludert svært forskjellige mikrobielle samfunn, som gir metabolske, immun- og beskyttende funksjoner og spiller en viktig rolle i menneskers helse. Gastrointestinal mikroflora påvirkes av mange faktorer, inkludert genetikk, vertsfysiologi (vertens alder, sykdom, stress osv.) og miljøfaktorer, som levekår og narkotikabruk. Samtidig anses kosthold å være en viktig miljøfaktor som medierer gastrointestinal mikroflorasammensetning og metabolsk funksjon. I lys av det faktum at det er vanskelig å bli fordøyd og absorbert av menneskekroppen, kan probiotika komme inn i tarmkanalen gjennom fordøyelseskanalen, for å forbedre tarmens mikroøkologi og fremme lipid-, protein- og mineralmetabolismen.

Mat rik på fordøyelig stivelse har mange funksjoner, som å kontrollere kroppsvekt, redusere blodlipider og blodsukker, regulere tarmfloraen og så videre, noe som har tiltrukket seg interesse fra mange forskere og blitt et nytt felt innen internasjonal matforskning de siste årene. år. Resistent stivelse (RS) er anti-fordøyelsesdelen av sammensatt polysakkaridstivelse. I henhold til betingelsene for enzymatisk hydrolyseresistens og stivelseskilde, ble den fordøyelige resistente stivelsen hovedsakelig delt inn i fire typer, nemlig RS1, RS2, RS3 og RS4. Fra årsaken til resistens har RS1 og RS2 naturlig resistens mot amylase, og resistensen kan forsvinne etter gelatinering, mens resistensen til RS3 og RS4 dannes ved transformasjon av stivelse i prosessen med matforedling eller matproduksjon. RS1 kan sameksistere med RS2 eller RS3 i samme type mat, og eksistensen av RS4 kan øke matinntaket til RS3.

Bare en liten del av den fordøyelige stivelsen kan fordøyes og absorberes i tynntarmen, noe som gir en svært lav utnyttelsesgrad av glukose. Når mesteparten av resten av de ufordøyde komponentene kommer inn i tykktarmen, fermenteres de av tarmmikrofloraen, og produserer hovedsakelig kortkjedede fettsyrer (SCFA): acetat, propionat og butyrat. Selv om både acetat og propionat har helseeffekter, antas butyrat spesielt å forbedre helsen og er SCFA med størst økning i RS-inntak. Butyrat spiller en viktig rolle i menneskelig tarmhelse, inkludert å redusere betennelse, redusere risikoen for tykktarmskreft og forbedre tarmbarrierefunksjonen. In vivo og in vitro økte resistent stivelsesdiett og butyrat signifikant andelen ChAT-immunreaktive intermuskulære nevroner, tarmnevroner uttrykte monokarboksylsyretransportør 2 (MCT2), liten interferens med RNA-dempet MCT2 og forhindret butyratindusert økning i andelen ChAT immunreaktive nevroner. Butyrat og trichostatin A økte acetyleringen av histon H3 i tarmnevroner. Src-signalveihemmere kan blokkere effekten av butyrat. Resistent stivelsesdiett økte kolontransport, og butyrat økte kolinerg-mediert sammentrekning av kolon sirkulære muskler in vitro. Selv om RS har vist seg å være en av de beste fibrene for å øke butyratnivået i befolkningen, er det klart at ikke alle kan få de samme fordelene, og noen reagerer ikke på RS-tilskudd. Dette antyder at forskjeller i individuell mikroflora spiller en viktig rolle i å bestemme utfallet av RS-forbruk, og vi må utforske dypere mekanismen for RS-fordøyelse og hvordan det fører til produksjon av butyrat. I tillegg må det gjøres mer for å forstå helseeffektene som kan påvirkes av RS-forbruk utover butyratnivåer.

På grunn av den komplekse strukturen til RS, kreves det visse bakterier for å starte nedbrytningen av dette halvkrystallinske materialet. R. bromii og Bifidobacterium juvenis er de eneste kjente menneskelige tarmmikroorganismene med RS-nedbrytende evne.

R. bromii har fått oppmerksomhet for sin rolle som en nøkkelart for RS-metabolisme, fôring og/eller for å gjøre det mulig for andre medlemmer av tarmmikrobiomet å få tilgang til dette substratet. Det stivelsesbrytende enzymet til R. bromii har en unik organisasjonsstruktur og danner et multienzymkompleks, som festes til celleoverflaten gjennom stillasproteinet i fibrinosomene gjennom adhesjonsproteinet og dockerin-modulene, så det kalles amylasom. Dette systemet er funnet i en rekke humane rumenokokker, og nøkkelenzymstrukturen til amylasomet er sterkt bevart på tvers av stammer. Til tross for sin utrolige evne til å degradere RS, ser det ikke ut til at R. bromii i seg selv utkonkurrerer eller dominerer andre arter, men tjener snarere et gunstig formål ved å kryssfôre andre arter ved å frigjøre sukker og acetat i forskjellige lengder. En studie fant at median fekalt butyrat økte med 50 % etter behandling med potetstivelse (RS2), men videre undersøkelse av individuelle responser avslørte forskjellige endringer i butyrat. En oppfølgingsstudie av samme gruppe fant at de med økt R. bromii-overflod i mikrobiotaen hadde større sannsynlighet for å ha en høyere butyratrespons på potetstivelse, noe som tyder på at den riktige kombinasjonen av primære nedbrytende bakterier og resistent stivelse er nødvendig for å øke butyratproduksjon.

Forstoppelse er en av de vanligste gastrointestinale (GI) lidelsene i klinisk praksis, med omtrent 11-20 % av voksne over hele verden som lider av forstoppelse. Klinisk reduseres frekvensen av avføring, eller avføringen er arbeidskrevende, hindret, vanskelig, og avføringen er tørr og vanskelig å løse, som kalles forstoppelse [16]. Klinisk er refraktær forstoppelse vanskelig å behandle, og overdreven avhengighet av avføringsmidler fører ofte til vann- og elektrolyttubalanse, gastrointestinal dysfunksjon, melanose i tykktarmen, avslapping av analsfinkter og andre problemer, og fører til og med til tykktarmskreft, diabetes, anorexia nervosa og andre problemer. andre komplikasjoner i noen tilfeller. Derfor er det svært viktig å finne et trygt og effektivt avføringsmiddel eller diett for å forbedre og lindre symptomer på forstoppelse. Den helsefremmende effekten av resistent stivelse skyldes hovedsakelig det kortkjedede fettet og gassen som produseres av mikrobiell gjæring i tykktarmen, og dens rolle i å forhindre tykktarmskreft og noen diettrelaterte kroniske sykdommer er sterkere enn kostfiber, og det kan effektivt overvinne den ugunstige lukten, grov tekstur, dårlig kvalitet og andre ulemper med mat beriket med kostfiber. Fra forskningsdataanalysesynspunkt, som en naturlig, trygg, "medisin og mat" har matressurser, som kostfiber, en svært viktig rolle i menneskers helse. Den har viktig industriell bruksverdi og brede markedsutviklingsmuligheter, åpner opp et nytt felt innen funksjonell matforskning og veier opp for ulempene med tradisjonell kostfiber.

I vår tidligere analyse ble avføringsmikroorganismer hos 20 pasienter med forstoppelse og 20 friske personer funnet å være svært forskjellige i struktur. Differanseanalysen indikerte at Ruminococcus var rikelig hos friske mennesker. En klassifiseringsmodell av AUROC0.967 ble etablert ved hjelp av Lasso-algoritmen, og viktige funksjoner i klassifiseringsmodellen var som følger: Ruminococcus er funksjonen med høyest vekt. SPINGO bemerker at slekten Ruminococcus inneholder arter, hvor R. bromii har den høyeste relative overflod. Et søk på data fra GMrepo-databasen viste at Ruminococcus ble funnet i 28 796 forsøk, tilhørende 93 fenotyper. Totalt 40 795 gyldige kjøringer tilhørte disse fenotypene. Den relative forekomsten av Ruminococcus hos friske mennesker er betydelig høyere enn hos personer med forstoppelse, og den relative forekomsten av R. bromii hos friske mennesker er betydelig høyere enn hos personer med forstoppelse. Den relative forekomsten av Ruminococcus hos friske mennesker var betydelig høyere enn hos personer med forstoppelse. Derfor er formålet med denne kliniske studien å supplere resistent stivelse for pasienter med forstoppelse og (1) observere om symptomene til pasienter med forstoppelse er forbedret; (2) Å analysere endringene i tarmmikrober hos pasienter med forstoppelse; (3) Kontroller om den relative forekomsten av R. bromii øker og analyser sammenhengen mellom den relative forekomsten av R. bromii i tarmen og forbedringen av forstoppelsessymptomer hos pasienter med forstoppelse.

Studien var en ikke-randomisert kontrollert studie uten placebogruppe og inkluderte 30 pasienter med funksjonell forstoppelse diagnostisert av leger. En spørreskjemaundersøkelse brukes for å forstå om symptomene til pasienter med forstoppelse er bedre. Samtidig samles avføringsprøver for metagenom-sekvenseringsanalyse for å studere endringene i tarmmikrober hos pasienter før og etter den resistente stivelsesintervensjonen. Spesiell oppmerksomhet rettes mot om den relative forekomsten av R. bromii økes.

Denne studien krever ikke rekrutteringsannonser, og fagene rekrutteres på helt frivillig basis. Mulige risikoer under eksperimentet blir forklart til forsøkspersoner og informert samtykke signeres etter at de godtar å delta i studien. De frivillige som sa ja til å bli med i eksperimentet ble undersøkt ved hjelp av spørreskjema for å finne deres tarmhelse og andre helsetilstander, og screenet i henhold til kriteriene ovenfor for utvelgelse av forskningsobjekter og eksklusjonskriterier. Prøvene som samles inn er navngitt etter nummeret, og personopplysningene til forsøkspersonen vil ikke bli avslørt. Identiteten til forsøkspersonene ble holdt hemmelig gjennom hele studien, og bare antallet og sykdomsfenotypen var synlige. Forsøkspersoner kan trekke seg fra studien når som helst.

I denne studien vil sammensetningen og strukturen i tarmfloraen til forsøkspersonene bli analysert, og forsøkspersonene kan holde seg orientert om fremdriften i testen og analysen og innhente egne relevante data.

Den resistente stivelsen brukt i denne studien (HiMaize260) er produsert av Ingredion. HI-MAIZE®260 resistent stivelse er en kostfiber avledet fra Ingredions proprietære høy-amylose maisstivelse som forbedrer næringsinnholdet i hverdagsmat som hvitt brød, muffins, kjeks, kaker og pasta.

HI-MAIZE®260-standarden er GB31637-2016, som er i samsvar med de nasjonale standardene for mattrygghet. HI-MAIZE®260 resistent stivelse inneholder omtrent 53 % resistent stivelse (kostfiber) og 40 % fordøyelig stivelse og kan enkelt tilsettes standardformuleringer ved delvis å erstatte vanlig mel. I tillegg, fordi HI-MAIZE®260-resistent stivelse inneholder færre kalorier enn mel, øker den næringsinnholdet i maten.