Wpływ soczewicy na metabolizm i stany zapalne

Badacze wykorzystają równoległą interwencję polegającą na zastosowaniu soczewicy w porównaniu z leczeniem kontrolnym o dopasowanej makroskładnikach odżywczych (bez błonnika) przez 12 tygodni u dorosłych z OW/OB z wykazanym ryzykiem T2D i CVD. Diety eksperymentalne zostaną dostarczone uczestnikom w postaci gotowych posiłków w południe, aby wykorzystać efekt drugiego posiłku i niższe spożycie kalorii podczas posiłku wieczornego. Oceny przed i po interwencji zostaną przeprowadzone dla następujących zmiennych: skład mikrobiomu jelitowego (gatunki drobnoustrojów i względna liczebność), metabolom jelitowy, poposiłkowa odpowiedź TG, cytokiny zapalne i metabolom surowicy na prowokację posiłkiem wysokotłuszczowym ( ustalony bodziec zapalny), glukozę w surowicy na czczo, lipidy, insulinę, markery stanu zapalnego i metabolom, ciśnienie krwi oraz pomiary antropometryczne, w tym wagę, skład ciała, obwód talii i ilość trzewnej tkanki tłuszczowej. Aktywność fizyczna, siedzący tryb życia i zwyczajowa dieta będą mierzone, aby te zmienne mogły być wykorzystane do pomocy w charakterystyce uczestników oraz pomocy w analizie i interpretacji danych.

Procedury:

Poposiłkowe reakcje lipidemiczne i zapalne: Posiłki wysokotłuszczowe zawierające od 40 do 100 g tłuszczu w diecie są uznanym testem laboratoryjnym służącym do pomiaru zarówno poposiłkowej odpowiedzi triglicerydemicznej, jak i odpowiedzi zapalnej. Badacze zastosowali dawkę 50 g tłuszczu podawaną w postaci masła na grzance ponad 50 osobnikom, ponieważ ta konkretna dawka jest skuteczna w rozróżnianiu między niskim i wysokim TG oraz odpowiedzią na zapalenie. W skrócie, uczestnicy zgłoszą się do laboratorium po całonocnym poście, założony na stałe cewnik żylny zostanie umieszczony w żyle przedłokciowej, a próbki krwi zostaną pobrane przed oraz 1, 2, 4 i 6 godzin po spożyciu wysoko- tłusty posiłek. Próbki będą analizowane w czasie rzeczywistym pod kątem TG (i pełnego panelu lipidów plus glukozy) przy użyciu analizatora chemii klinicznej (Piccolo xpress), podczas gdy próbki surowicy będą dzielone na porcje i przechowywane w temperaturze -80°C do czasu analizy pod kątem cytokin zapalnych, metabolomiki i insuliny. Badacze będą mierzyć cytokiny zapalne (TNF-α, interleukinę (IL)-1β, IL-6, IL-17, IL-23 i czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów i makrofagów (GM-CSF)) przy użyciu technologii multipleksowania o wysokiej czułości Luminex (Bio- Rad Bio-Plex® 200 HTS) przygotowany przez Millipore.

Interwencja dietetyczna: Stosując metody ustalone dla trwającego CRT z soczewicą, badacze przygotują 7 posiłków na uczestnika tygodniowo, aby dostarczyć grupie eksperymentalnej i kontrolnej dawkę 4,6 lub 0 filiżanek soczewicy tygodniowo. Posiłki są dopasowane pod względem zawartości makroskładników (z wyjątkiem błonnika), a mielony indyk zastępuje soczewicę w posiłkach kontrolnych. Podobne posiłki zostaną opracowane dla czarnej fasoli. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby spożywać jedzenie dostarczone na posiłek w południe, a następnie proaktywnie zmniejszać wielkość porcji i nie jeść więcej podczas wieczornego posiłku. Strategia ta wykorzystuje efekt sytości roślin strączkowych przy południowym posiłku oraz „efekt drugiego posiłku”, w którym konsumpcja wolicjonalna jest zmniejszona przy następnym posiłku, wieczornym posiłku. Każdy uczestnik zostanie przebadany raz w tygodniu w celu ustalenia, czy spożył eksperymentalny posiłek tego dnia, jakie jest jego postrzeganie głodu, sytości, sytości i zadowolenia z posiłku tego dnia (o 16:00) oraz komfort żołądkowo-jelitowy (poziom wzdęć, wzdęcia, skurcze i uczucie komfortu) przez cały dzień (o 20:00). Ta metodologia została z powodzeniem wdrożona w naszych trwających badaniach, aby wykazać, że posiłki z soczewicy są równie smaczne, dają większą sytość i są dobrze tolerowane.

Analiza mikrobiomu jelitowego: DNA zostanie wyekstrahowane z próbek kału za pomocą zestawu Powersoil® DNA Isolation Kit (Mo Bio Laboratories Inc.). DNA zostanie wysłane w nocy do University of Michigan, Center for Microbial Systems, w celu sekwencjonowania amplikonu Illumina MiSeq regionu zmiennego 16S V4. Surowe odczyty sekwencjonowania zostaną przetworzone i sprawdzone przy użyciu pakietu oprogramowania mothur (v.1.39.5), zgodnie ze standardową procedurą operacyjną mothur MiSeq, potencjalnie chimeryczne sekwencje zostaną zidentyfikowane i usunięte za pomocą algorytmu Uchime (v4.2.40) oraz klasyfikacji taksonomicznych zostaną przypisane przy użyciu klasyfikatora bayesowskiego Projektu Rybosomalnej Bazy Danych, a operacyjne jednostki taksonomiczne (OTU) zostaną przypisane w ciągu miesiąca przy użyciu algorytmu grupowania opartego na odległości VSEARCH przy progu podobieństwa sekwencji 97%.

Analiza metabolomiczna: Próbki będą analizowane za pomocą spektrometrii masowej z wysokorozdzielczą chromatografią cieczową (LCMS). Do głębokiego pokrycia zostaną użyte kolumny do chromatografii oddziaływań hydrofilowych (HILIC) i kolumny z fazą odwróconą (RP). Identyfikacja metabolitów będzie wykorzystywać dopasowywanie wzorców fragmentacji, autentyczne standardy i dopasowywanie baz danych z METLIN i Human Metabome Database (HDB). Nowe cechy o dużym znaczeniu zostaną scharakteryzowane za pomocą chromatografii cieczowej, spektrometrii mas, ekstrakcji w fazie stałej, jądrowego rezonansu magnetycznego (LCMS-SPE-NMR). Analiza ścieżki użyje XCMS i mummichog.

Analiza diety. Długotrwałe nawyki żywieniowe mogą tworzyć adaptacje, które wpływają na odpowiedź na krótkotrwałą suplementację aronii i soczewicy. W tym badaniu wykorzystana zostanie najnowsza wersja (2018) internetowego kwestionariusza historii diety (DHQ III), kwestionariusza dotyczącego częstotliwości spożywania posiłków, przeznaczonego dla osób dorosłych w wieku 19 lat i starszych, opracowanego przez pracowników Oddziału ds. Monitorowania i Metod Ryzyka (RFMMB) w Narodowy Instytut Raka NIH. Dane wyjściowe DHQ III obejmują składniki węglowodanów, karotenoidy i tokoferole, składniki diety z suplementów, tłuszcze, kwasy tłuszczowe i cholesterol, makroskładniki odżywcze i energię, minerały, składniki białkowe i witaminy są składnikami diety i grupami żywności dostępnymi w plikach wyjściowych DHQ III .

Monitorowanie aktywności fizycznej i siedzącego trybu życia: Uczestnicy będą nosić wielokierunkowy akcelerometr Actical w 1. i 12. tygodniu interwencji, aby mierzyć całkowitą aktywność fizyczną, czas aktywności o niskiej intensywności, aktywność od umiarkowanej do intensywnej oraz aktywność intensywną i aktywność siedzącą w minutach .

Analiza statystyczna: H1 zostanie przetestowany przy użyciu testów t dla dwóch próbek w celu porównania różnic między ocenami przed i po interwencji. Korzystając ze wstępnych danych dotyczących odpowiedzi TG i 50% wielkości efektu zgodnych z opublikowanymi wynikami na modelach zwierzęcych, oszacowano, że potrzeba będzie 18-24 uczestników na grupę, aby osiągnąć moc od 0,76 do 0,86 przy alfa = 0,05. Aby przetestować H2, badacze zidentyfikują zmiany w mikrobiomie jelitowym za pomocą metod zastosowanych w naszych badaniach wstępnych w celu zidentyfikowania cech mikrobiomu jelitowego, które różnicują osoby reagujące na niski i wysoki TG, a następnie wykorzystają analizę regresji do określenia poziomu zmienności zmian w leczenie impulsowe i kontrolne wyjaśnione zmianami we względnej obfitości gatunków drobnoustrojów jelitowych. Aby przetestować H3, badacze zidentyfikują zmiany w metabolomach jelit i surowicy, a następnie określą szlaki metaboliczne związane ze zmianami metabolomicznymi, aby zidentyfikować potencjalne mechanizmy leżące u podstaw wpływu roślin strączkowych na zdrowie.