Wpływ suplementacji błonnikiem na odpowiedź na wyzwanie mieszanego posiłku

Mikrobiom jelitowy jest szeroko zaangażowany jako narząd zaangażowany w różne procesy fizjologiczne, takie jak metabolizm składników odżywczych i leków, ochrona drobnoustrojów i immunomodulacja. Mikrobiom jelitowy kształci układ odpornościowy gospodarza, promuje homeostazę i chroni przed ogólnoustrojowym stanem zapalnym, między innymi poprzez produkcję krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA). Zmieniony mikrobiom jest również zaangażowany w indukowanie ogólnoustrojowego zapalenia o niskim stopniu złośliwości poprzez translokację bakteryjnego lipopolisacharydu (LPS) przez wyściółkę jelit. Ponadto mikrobiom jelitowy wytwarza trimetyloaminę (TMA), która po utlenieniu do N-tlenku trimetyloaminy (TMAO) jest udokumentowana jako wskaźnik dysfunkcji śródbłonka i ryzyka dla zdrowia układu sercowo-naczyniowego. Celem niniejszego badania jest dalsze wyjaśnienie związku między mikrobiomem jelitowym, homeostazą, odpornością i zdrowiem. Zostanie to osiągnięte poprzez wprowadzenie interwencji, o której wiadomo, że zmienia cechy mikrobiomu jelitowego, błonnik pokarmowy i pomiar jego wpływu na mikrobiom jelitowy z jednej strony oraz odpowiedź na wyzwanie metaboliczne z drugiej.

Wykazano, że mieszanki błonnika składające się z niestrawnych węglowodanów zmieniają skład i funkcję mikrobiomu jelitowego. Błonnik działa jako substrat do fermentacji, tworzenia SCFA oraz jako źródło pożywienia dla bakterii komensalnych uważanych za pożyteczne. W ten sposób błonnik może zmienić równowagę gatunków drobnoustrojów w jelitach w kierunku korzystnych komensali i oddalić je od potencjalnych patogenów. Co więcej, te zmiany w składzie i funkcji mikrobiomu mogą realnie wpływać na integralność wyściółki jelit, produkcję TMA i różne inne procesy, wywierając w ten sposób wpływ na stany zapalne niskiego stopnia, zdrowie układu sercowo-naczyniowego i metabolicznego. Mikrobiom jelitowy można analizować za pomocą sekwencjonowania 16s RNA, określając ilościowo względną liczebność różnych gatunków bakterii oraz mierząc SCFA w ludzkim osoczu, określając ilościowo ich produkcję przez bakterie w jelitach. W tym badaniu włączymy trzecią metodę pomiaru mikrobiomu jelitowego. I-screen, opracowany przez TNO, jest platformą, na której skład mikrobiomu in vivo można naśladować w systemie in vitro, umożliwiając eksperymentalną analizę wpływu związków i składników na mikrobiom. Dzięki tej metodzie można dokładniej ocenić procesy i warunki wpływające na skład mikrobiomu, być może wyjaśniając konkretne zależności między interwencją a składem mikrobiomu.

Niniejsze badanie ma na celu ocenę skutków tej modulacji mikrobiomu poprzez ocenę odpowiedzi na wyzwanie metaboliczne, wyrażoną ilościowo poprzez pomiar panelu biomarkerów metabolicznych i zapalnych w celu uzyskania złożonego wyniku zwanego „odpornością”. Ten fenotypowy test elastyczności (PhenFlex, PFT), składający się z mieszanego posiłku z białkiem, tłuszczem i glukozą, indukuje odpowiedź ogólnoustrojową, która po analizie pozwala na czułą ocenę subtelnych korzyści zdrowotnych u zdrowych osób. Wyniki PFT przedstawiono jako połączenie wielu biomarkerów pogrupowanych według procesów fizjologicznych, takich jak zapalenie i metabolizm wątroby, tworzących „osie” „przestrzeni zdrowia”. Wcześniejsze badania wykazały, że wybrane produkty dietetyczne wpływają na procesy zapalne, stres oksydacyjny i metabolizm, na podstawie dynamicznych odpowiedzi po obciążeniu tłuszczem. Inne badania wykazały, że koncepcja testu prowokacyjnego jest w stanie ujawnić wcześniej niezidentyfikowane korelacje między określonymi składnikami odżywczymi a procesami związanymi ze zdrowiem, a zmniejszona elastyczność fenotypowa mierzona za pomocą PFT może być wykorzystana do identyfikacji osób, które mogą odnieść korzyści z interwencji zdrowotnych. Wreszcie, w badaniu ochotników na ludziach z produktami z pełnoziarnistej pszenicy naukowcy byli w stanie wykazać pozytywny wpływ na różne złożone markery odporności, w tym stany zapalne niskiego stopnia, po 12 tygodniach wymiany rafinowanej pszenicy na spożycie pszenicy pełnoziarnistej.

Mierząc wpływ naszej interwencji na mikrobiom jelitowy za pomocą kilku narzędzi, a także wykorzystując koncepcję wyzwania do ilościowego określania stanu zdrowia, badanie to jest dobrze przygotowane, aby zapewnić wgląd w specyficzne mechanizmy interakcji między mikrobiomem a gospodarzem, a także stworzyć nowe oparte na dowodach sposoby poprawy zdrowia.