Dieta bogata w fruktozę, mikrobiom jelitowy i zdrowie metaboliczne

Amerykanie powszechnie spożywają nadmierne ilości fruktozy w diecie. Wykazano, że dodatek fruktozy ma niekorzystny wpływ na zdrowie metaboliczne, w tym zwiększoną insulinooporność i ryzyko cukrzycy typu 2 (T2D). Jednak mechanizmy łączące fruktozę w diecie ze zdrowiem metabolicznym są słabo poznane. W populacji powszechne jest zaburzenie wchłaniania lub niepełny metabolizm fruktozy w jelicie cienkim. Nadmiar fruktozy dociera do okrężnicy, gdzie może zmienić strukturę i funkcję mikrobiomu jelitowego, zmienić metabolity bakteryjne i wywołać reakcje zapalne wpływające na ryzyko T2D. Aby wyjaśnić, czy powszechnie spożywana zawartość fruktozy w diecie wpływa na wyniki metabolizmu poprzez zmianę mikrobiomu jelitowego, zespół badawczy przydzieli losowo 30 uczestników do kontrolowanej krzyżowej interwencji dietetycznej, podczas której uczestnicy będą spożywać przez 12 dni dietę izokaloryczną z dodatkiem fruktozy lub glukozy (25% całkowitej liczby kalorii) oddzielone 10-dniowym kontrolowanym okresem wymywania diety.

Celem zespołu badawczego jest:

1. Określić związek pomiędzy wysokim spożyciem fruktozy, mikrobiomem jelitowym i ryzykiem metabolicznym.
2. Scharakteryzuj przyczynową rolę(-e) wywołanych fruktozą zmian w mikrobiomie jelitowym na ryzyko metaboliczne, korzystając z modelu myszy wolnego od zarazków.

Zespół badawczy będzie mierzył 1) strukturę i funkcję społeczności mikroflory poprzez sekwencjonowanie metagenomiczne kału, 2) metabolity w kale za pomocą ukierunkowanej i nieukierunkowanej metabolomiki, 3) antropometrię, 4) insulinooporność, markery ryzyka T2D w surowicy i cytokiny zapalne, 5) drobnoustroje w kale zdolność utleniania węglowodanów i 6) tłuszcz wątrobowy za pomocą elastografii MRI. Zespół badawczy zastosuje nowatorskie podejścia statystyczne, w tym modelowanie rozproszonego opóźnienia, aby zrozumieć złożone powiązania między dietą, mikrobiomem, metabolitami i wynikami zdrowotnymi.

Następnie zespół badawczy przeprowadzi kontrolowane interwencje dietetyczne i badania nad przeszczepieniem mikrobiomu kałowego u myszy wolnych od zarazków. Próbki kału dawcy od ludzkich uczestników interwencji klinicznej, zarówno w grupie glukozy, jak i fruktozy, zostaną przeszczepione wolnym od zarazków i skolonizowanym myszom w celu ustalenia związku przyczynowego między wywołanymi fruktozą zmianami w mikrobiomie jelitowym, tkance tłuszczowej wątroby oraz znanymi zmianami metabolicznymi i zapalnymi w celu zwiększenia ryzyka T2D.

Celem zespołu badawczego jest kompleksowa ocena zmian strukturalnych i funkcjonalnych w mikrobiomie jelitowym spowodowanych dietą bogatą w fruktozę. Określenie wpływu nadmiaru fruktozy na mikrobiom pomoże zidentyfikować nowe sposoby zwiększania ryzyka chorób metabolicznych przez fruktozę. Oprócz określenia strategii mających na celu poprawę zdrowia metabolicznego u dorosłych, dane zawarte w niniejszym wniosku mogą pomóc w opracowaniu ukierunkowanych podejść mających na celu zmniejszenie przyszłego ryzyka choroby w wrażliwych populacjach, które spożywają duże ilości fruktozy, takich jak dzieci.