Wpływ impulsów przez mikrobiom jelitowy i biodostępność związków bioaktywnych (LEGUMINIBUS)

Rośliny strączkowe są znane ze swojego charakterystycznego profilu odżywczego, bogatego w białka roślinne, węglowodany o niskim indeksie glikemicznym, błonnik, witaminy z grupy B, minerały i polifenole. Ze względu na zawartość białka i skład aminokwasowy rośliny strączkowe w połączeniu ze zbożami mogą skutecznie zastępować mięso i jego pochodne. Pomimo ogólnoświatowych wytycznych żywieniowych zalecających rośliny strączkowe jako główne źródło białka w diecie, spożycie czerwonego mięsa i produktów mięsnych pozostaje wysokie i może mieć negatywne konsekwencje dla zdrowia publicznego. Rzeczywiście, dowody epidemiologiczne wskazują, że długotrwałe spożywanie coraz większych ilości czerwonego i przetworzonego mięsa wiąże się z wyższym ryzykiem śmiertelności, chorób sercowo-naczyniowych, raka okrężnicy i cukrzycy typu 2. Co więcej, ostatnie badanie wykazało, że wyższe spożycie czerwonego mięsa i choliny wiąże się z wyższymi stężeniami N-tlenku trimetyloaminy (TMAO), produktu ubocznego mikroflory jelitowej, który wiąże się z większą częstością występowania niepożądanych zdarzeń sercowo-naczyniowych. Liczne badania naukowe wskazują, że spożywanie żywności pochodzenia roślinnego przynosi korzyści zdrowotne dla człowieka i wspiera zalecenia międzynarodowych wytycznych dotyczące modyfikacji nawyków żywieniowych w kierunku diety bogatszej w produkty pochodzenia roślinnego. Ponadto badania epidemiologiczne wskazują na możliwy związek między wysokim spożyciem roślin strączkowych a zmniejszeniem częstości występowania choroby niedokrwiennej serca i gruczolaka jelita grubego, podczas gdy dowody na ochronną rolę roślin strączkowych przed chorobami układu krążenia są słabsze ze względu na niejednorodność wyników i/lub potencjalne czynniki zakłócające . Zdolność roślin strączkowych do zmniejszania czynników ryzyka kardiometabolicznego jest również poparta różnymi dowodami naukowymi z badań klinicznych. Badania te pokazują, że spożywanie roślin strączkowych ma pozytywny wpływ na profil lipidowy, metabolizm glukozy, ciśnienie krwi, masę ciała, stres oksydacyjny i stan zapalny.

Pomimo uznanych korzyści zdrowotnych płynących z regularnego spożywania roślin strączkowych, nadal istnieje ograniczone zrozumienie podstawowych mechanizmów fizjologicznych, które napędzają te pozytywne efekty. Badanie obserwacyjne przeprowadzone we Włoszech rzuciło nieco światła na tę kwestię, wykazując, że osoby, które ściśle przestrzegają diety śródziemnomorskiej, która kładzie nacisk na ograniczenie spożycia czerwonego mięsa i zwiększenie spożycia owoców, warzyw i roślin strączkowych, mają mikroflorę jelitową charakteryzującą się większą liczebnością bakterii rozkładających włókno. Osoby te wykazują również wyższy poziom krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych w kale i niższe stężenia TMAO w moczu. Co więcej, randomizowane kontrolowane badanie przeprowadzone na osobach zagrożonych chorobami układu krążenia z powodu niezdrowego stylu życia wykazało, że przejście z typowej zachodniej diety na bardziej śródziemnomorską, doprowadziło do wzrostu obecności gatunków bakterii rozkładających błonnik w jelitach mikrobiom. Ta zmiana diety spowodowała również podwyższenie krążących metabolitów drobnoustrojów związanych z poprawą stanu zapalnego. Chociaż nadal brakuje kompleksowych badań in vivo oceniających biodostępność składników odżywczych z roślin strączkowych, kilka badań klinicznych dotyczyło wpływu roślin strączkowych na mikrobiom jelitowy. Niemniej jednak dostępna literatura wskazuje, że rośliny strączkowe mają zdolność oddziaływania na mikrobiotę człowieka. Należy jednak zauważyć, że specyficzny wpływ roślin strączkowych na mikroflorę może się znacznie różnić w różnych badaniach, co utrudnia uogólnienie tych wyników na wszystkie rodzaje roślin strączkowych.

W tym kontekście niniejszy projekt skupi się na ocenie wpływu zastąpienia czerwonego mięsa roślinami strączkowymi (PulD) lub połączeniem roślin strączkowych i roślinnych substytutów mięsa (PPD) na zdrowie kardiometaboliczne osób o niezdrowych nawykach i siedzącym trybie życia poprzez modyfikację zbiorowisk drobnoustrojów jelitowych. Ponadto ma na celu zbadanie wpływu na wyniki zdrowotne, ze szczególnym naciskiem na ocenę zmian stanu zapalnego, oksydacyjnego, odpornościowego i hormonalnego. Badanie obejmie ustalenie 2-miesięcznej interwencji dietetycznej z dietą izokaloryczną i izoproteinową z roślin strączkowych (PulD) oraz dietą z białkami roślinnymi (PPD). W połączeniu ze szczegółowym fenotypowaniem gospodarza i profilowaniem mikroflory jelitowej w trakcie i po interwencji, pozwoli to na ocenę skutków przyczynowych diety bogatej w białka pochodzenia roślinnego (głównie z roślin strączkowych) i mikrobiomu jelitowego w populacjach o wysokim ryzyku chorób sercowo-naczyniowych ( CVD).

Potencjalna kwalifikacja podmiotów do udziału w tym badaniu zostanie oceniona za pomocą kwestionariuszy poprzedzających rekrutację. Kwestionariusze te będą zbierać dane osobowe i socjodemograficzne ochotników, ogólne informacje o stanie zdrowia (w tym antropometrię, stan zdrowia, historię medyczną, nawyki związane z paleniem i spożywaniem alkoholu), szczegółowe informacje o indywidualnych nawykach żywieniowych za pomocą Kwestionariusza Częstotliwości Żywienia (FFQ), informacje o jedzeniu zachowania za pomocą Trójczynnikowego Kwestionariusza Odżywiania (TFEQ) oraz poziomów aktywności fizycznej za pomocą Międzynarodowego Kwestionariusza Aktywności Fizycznej (IPAQ). Osobom z grupy PulD i PPD zostanie przydzielona spersonalizowana dieta przygotowana na podstawie własnych nawyków żywieniowych ustalonych na podstawie 7-dniowego dzienniczka żywieniowego. Wartość energetyczna i cały skład makroskładników zwyczajowych diet zostaną utrzymane na niezmienionym poziomie podczas interwencji PulD i PPD. Jednak zmiany w składzie węglowodanów (błonnik vs. skrobia), tłuszczu w diecie (nasycone vs. jedno/ wielonienasycone kwasy tłuszczowe) i białka (roślinne vs. zwierzęce) zostaną zastosowane w wyniku zastąpienia mięsa roślinami strączkowymi (grupa PulD) lub z mieszanką roślin strączkowych i roślinnych zamienników mięsa (grupa PPD). Osoby kontrolne nie zmienią swojej zwykłej diety (HabD) podczas interwencji. Wszyscy badani zostaną poproszeni o niezmienianie poziomu aktywności fizycznej podczas 8-tygodniowego okresu interwencji. Zgodność będzie oceniana co 2 tygodnie za pomocą wywiadu telefonicznego w celu oceny spożycia diety i aktywności fizycznej w poprzednim tygodniu. W każdym punkcie czasowym interwencji (linia bazowa, 4 tygodnie, 8 tygodni) w celu sprawdzenia stanu odżywienia, badani wypełnią 7-dniowy dziennik posiłków i powiązane kwestionariusze dotyczące apetytu (wizualna skala analogowa, VAS) odnoszące się do poprzedniego tygodnia przed analizą wartości odżywczej . Dodatkowo przeprowadzone zostaną pomiary ciśnienia krwi, masy ciała, obwodów (pasa i bioder) oraz składu ciała metodą bioimpedancji. W okresie interwencji osoby badane zostaną poproszone o wypełnienie Międzynarodowego Kwestionariusza Aktywności Fizycznej (IPAQ), kwestionariuszy dotyczących jakości życia (QoL), depresji, lęku i stresu (DASS), Karty Stolca Króla (KSC) w celu oceny częstości , waga i konsystencja kału, wraz z Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) w celu oceny jakości snu.

Dalsza analiza zgodności zostanie przeprowadzona w oparciu o metabolomikę, pozwalającą na rozróżnienie spożycia białka zwierzęcego/roślinnego. Metabolomy (dobrze znane z tego, że odzwierciedlają zarówno dietę, jak i metabolizm drobnoustrojów) zostaną również porównane między kategoriami w celu zidentyfikowania profili ochronnych lub profili ryzyka przy użyciu zarówno metod bioinformatycznych, jak i chemometrycznych. Metagenomy zostaną przeanalizowane zgodnie ze standardowymi procedurami operacyjnymi (SOP) wykorzystanymi w opublikowanych już przełomowych badaniach. Porównanie predefiniowanych grup osobników pozwoli na identyfikację genów drobnoustrojów, które mają różną liczebność w grupach. Ponadto geny będą powiązane z ciągłymi zmiennymi o znaczeniu klinicznym i żywieniowym (np. Spożycie określonych składników diety, wrażliwość na insulinę) za pomocą analizy kowariancji. Połączone zestawy danych fizjologicznych danych wyjściowych, profili metagenomicznych i metabolomowych z badań interwencyjnych zostaną wykorzystane do przewidywania podzbiorów cech za pomocą analizy wieloczynnikowej (PLS-DA), która może klasyfikować pacjentów zgodnie z ich względnym przestrzeganiem PulD lub PPD. Profil zostanie wykorzystany do zbadania mikrobiomu pod kątem określonych zmian w zależności od interwencji.

Wielkość próby potrzebna do wykrycia wpływu PulD i/lub PPD na poszczególne poziomy TMAO jest zdefiniowana na podstawie poprzedniego badania (Crimarco i in., 2020), które wykazało, że 24 uczestników w każdej grupie terapeutycznej zapewniłoby wystarczającą moc (α- błąd 0,05, moc 80%), aby wykryć minimalną zmianę poziomów TMAO o co najmniej 32%. Ponadto szacuje się, że wielkość próby 26 uczestników byłaby wystarczająca do wykrycia 10% zmiany całkowitego cholesterolu na czczo przy użyciu zmienności zgodnie z poprzednim badaniem (Meslier i in., 2020). Próbki (kał, krew żylna i niekwaszony 24-godzinny mocz) będą pobierane na początku badania, 4 i 8 tygodni po rozpoczęciu interwencji dietetycznej.