Rola drobnoustrojów żołądkowo-jelitowych na trawienie skrobi opornej i dostępność tryptofanu dla ludzi

Obecnie istnieje krytyczna luka w wiedzy na temat tego, jak społeczności bakterii jelitowych zmieniają substraty metaboliczne dostępne dla gospodarza, wpływając w ten sposób na poziomy neuroprzekaźników ośrodkowego i jelitowego układu nerwowego (OUN/ENS) zaangażowanych w regulację spożycia węglowodanów u ludzi. Zrozumienie tych zależności jest niezbędne do opracowania strategii poprawy kontroli glikemii i zmniejszenia ryzyka przejścia od stanu przedcukrzycowego do cukrzycy typu 2 (T2D). Długoterminowym celem badaczy jest określenie biologicznych podstaw zachowań, które wpływają na przyjmowanie pokarmu i kontrolę poziomu glukozy we krwi, które przyczyniają się do rozwoju T2D. Celem tej propozycji, która jest istotnym kolejnym krokiem w osiągnięciu długoterminowych celów badaczy, jest określenie, w jaki sposób populacje bakterii w układzie pokarmowym wpływają na poziomy tryptofanu (TRP) i dużych aminokwasów obojętnych (LNAA), które regulują produkcję monoaminy 5-hydroksytryptaminy (5-HT, serotonina) w układzie nerwowym i przewodzie pokarmowym oraz mózgu. Główną hipotezą jest to, że zmniejszony stosunek bakterii produkujących TRP (TRPp) do bakterii zużywających TRP (TRPc) (zmniejszony stosunek TRPp:TRPc) w jelicie zmniejszy dostępność TRP po posiłku węglowodanowym, obniżając stosunek TRP:LNAA w osoczu i powodując mniej TRP do produkcji ENS/CNS 5HT. Ponadto interwencje dietetyczne, które promują obfitość bakterii TRPp w jelitach, zwiększą dostępność TRP dla gospodarza. Badacze przetestują główną hipotezę, a tym samym osiągną ogólny cel tego projektu, realizując następujące cele szczegółowe: 1) Ocena wpływu rozbieżnej mikroflory na stosunek TRP: LNAA w osoczu w odpowiedzi na ostre spożycie węglowodanów oraz 2) Ocena wpływu wpływ suplementacji diety skrobią oporną (RS) na mikroflorę jelitową i stosunek krążących TRP:LNAA. Podczas Celu 1 próbki kału będą pobierane od zdrowych uczestników. Uczestnicy zostaną podzieleni na straty w oparciu o stosunek TRPp:TRPc w jelicie, a odpowiedź na ostry posiłek zostanie oceniona przez określenie stosunku TRP:LNAA w osoczu. Podczas Celu 2 zdolność do 4-tygodniowej suplementacji prebiotycznej RS (skrobi ziemniaczanej) do zwiększenia stosunku bakterii TRPp:TRPc w jelicie zostanie określona na podstawie próbek kału. Dodatkowo zostanie określony stosunek TRP:LNAA w osoczu po ostrym spożyciu węglowodanów przed i po suplementacji. Wkład naukowy będzie polegał na określeniu wpływu RS na obfitość bakterii TRPp i TRPc w jelicie oraz w jaki sposób populacje bakterii wpływają na krążące poziomy TRP:LNAA, które mogą wpływać na produkcję ENS i CNS 5HT u ludzi. Ten wkład będzie znaczący, ponieważ będzie miał bezpośrednie implikacje translacyjne dla chorób ludzkich ze zmienioną sygnalizacją 5HT.