Исследование FYBER в Альберте (кормите кишечные бактерии большим количеством клетчатки)

Избыточный вес и ожирение значительно повышают риск развития многочисленных заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), диабет 2 типа (СД2) и некоторые виды рака. Микробное сообщество (микробиота), обитающее в кишечнике, играет заметную роль в ожирении и связанных с ним патологиях (например, ССЗ, СД2) и, следовательно, является потенциальной терапевтической мишенью. Известно, что диета определяет, является ли вклад кишечной микробиоты в метаболизм хозяина полезным или вредным. Западная диета с высоким содержанием жиров и сахара связана с системным воспалением, в то время как потребление жиров увеличивает транслокацию липополисахаридов через кишечную мембрану. Кроме того, кишечный микробный метаболизм холина и L-карнитина может производить триметиламин, который, как было показано, способствует развитию атеросклероза после окисления в печени до N-оксида триметиламина (ТМАО). Напротив, диеты с высоким содержанием пищевых волокон из фруктов, овощей и цельного зерна обратно связаны с воспалением и потенциально могут обратить вспять последствия диеты с высоким содержанием жиров. Ферментируемые типы клетчатки могут сопротивляться пищеварению хозяина, но затем микробиота кишечника ферментирует их до короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), которые, как известно, обладают метаболическими и иммунологическими преимуществами. Соответственно, как эпидемиологические ассоциации, так и испытания с участием людей предполагают обратную связь между потреблением клетчатки, снижением системного воспаления и улучшением метаболизма липидов и глюкозы; однако результаты остаются противоречивыми. Эти расхождения могут быть частично связаны с (I) низкими дозами клетчатки, используемыми в большинстве исследований, и (II) высокой степенью индивидуальной вариации реакции на клетчатку, которая может быть связана с индивидуальной реакцией микробиома на клетчатку. Появляющиеся доказательства того, что клетчатка и кишечная микробиота взаимодействуют, влияя на физиологию хозяина, требуют клинических исследований на людях, в которых изучается способность химически различных волокон модулировать метаболизм и воспаление хозяина, а также механистическая роль кишечной микробиоты в их физиологических эффектах.

Наша долгосрочная цель — внести свой вклад в такую ​​основу посредством клинических исследований, в которых применяется целостный подход к изучению влияния клетчатки как на хозяина, так и на микробиоту его кишечника. Мы предполагаем, что волокна проявляют структурно-зависимые эффекты на воспалительные, метаболические и гормональные маркеры патологий, связанных с ожирением, которые можно предсказать на основе композиционных, функциональных и генетических характеристик фекального микробиома человека. Мы предлагаем следующие конкретные цели:

ЦЕЛЬ 1. Провести исследовательское интервенционное исследование с параллельными группами у людей с избыточным весом и легким ожирением, чтобы определить влияние высоких доз химически различных волокон на маркеры воспаления хозяина, показатели чувствительности к инсулину и другие клинические результаты.

Влияние двух физико-химически различных ферментируемых пищевых волокон (камедь акации и резистентный крахмал типа 4) на клинические маркеры метаболического заболевания будет сравниваться с относительно неферментируемым пищевым волокном (микрокристаллическая целлюлоза - контроль). Мы будем использовать трехгрупповое, с параллельным дизайном, простое слепое, плацебо-контролируемое, стратифицированное рандомизированное исследовательское исследование. Волокна будут вводиться в относительно чистой форме ежедневно в течение шести недель без каких-либо дополнительных корректировок образа жизни. Дозы, используемые в исследовании, будут составлять 25 г/день клетчатки для женщин и 35 г/день для мужчин (близко к диетическим рекомендациям Министерства здравоохранения Канады). Хотя в первые два дня лечения будет использоваться половина суточной лечебной дозы клетчатки (женщины: 12,5 г/день; мужчины: 17,5 г/день), чтобы облегчить включение клетчатки в рацион. Участников посоветуют, как включить клетчатку в свой рацион, чтобы улучшить переносимость и соблюдение диеты.

Влияние пищевых волокон на полный набор хорошо зарекомендовавших себя биомаркеров, связанных с ожирением, будет определяться путем количественной оценки в начале и после диетического вмешательства. Высокочувствительный С-реактивный белок и другие маркеры воспаления (например, интерлейкин-6, интерлейкин-10), а также установленные маркеры метаболического синдрома (например, глюкоза натощак и триглицериды) станут ключевыми конечными точками исследовательского исследования. Чтобы лучше понять механизмы, которые опосредуют метаболические и воспалительные улучшения; пять основных гормонов кишечника, включая гормоны, сигнализирующие о насыщении/голоде (например, глюкагоноподобный пептид-1, лептин и грелин). Показатели образа жизни, соблюдение режима лечения и насыщение будут дополнительно оцениваться с помощью анкет, заполняемых самостоятельно.

ЦЕЛЬ 2. Оценить краткосрочное и долгосрочное воздействие химически различных типов пищевых волокон на состав микробиоты кишечника, генетические характеристики и выработку противовоспалительных (SCFA) и патогенных (TMAO) метаболитов.

Мы будем использовать секвенирование Illumina 16S рРНК и целостное метагеномное секвенирование, чтобы охарактеризовать фекальную микробиоту (которая будет обогащена бактериями толстого кишечника) участников нашего исследовательского исследования на 0, 1 и 6 неделе, чтобы изучить изменения в составе кишечной микробиоты, вызванные клетчаткой. и содержания генов. Эти методы будут использоваться, поскольку большая часть кишечной микробиоты в настоящее время не поддается культивированию. Для дальнейшего изучения функции кишечной микробиоты мы будем количественно определять метаболиты, связанные с определенными бактериями, в плазме (TMAO) и в кале (SCFAs и желчные кислоты). Параллельно мы будем количественно определять фекальные метаболиты после ферментации in vitro, чтобы учесть абсорбцию в кишечнике человека. Это позволит нам получить представление о вызванных клетчаткой изменениях в составе микробиоты кишечника, метаболизме и функциональности, которые совпадают с физиологическими эффектами, наблюдаемыми у хозяина.

ЦЕЛЬ 3. Охарактеризовать связи между клиническими исходами и изменениями микробиома и определить, насколько хорошо индивидуальные конфигурации микробиома предсказывают воздействие пищевых волокон.

С созданием надежного исследовательского испытания на людях, четко определенного набора фенотипов хозяина и характеристик микробиома участников цель 3 будет статистически интегрировать эти данные, чтобы специально проверить связи между диетой, кишечным микробиомом и метаболизмом хозяина, и оценить, если микробиом и фенотипические признаки хозяина на исходном уровне могут предсказать клинические результаты пищевых волокон