Вызванная диетой организация микробиома кишечника для улучшения кардиометаболического здоровья (DINAMIC)

Подсчитано, что в 2050 году примерно 40-50% взрослого населения во всем мире будут иметь избыточный вес/ожирение (ИМТ > 25/30 кг/м2), при этом у 10-20% из них разовьется резистентность к инсулину, что приведет к метаболическому синдрому и типу 2. сахарный диабет (СД2). Прогнозируется, что к 2030 году СД2 станет 7-й ведущей причиной смерти в мире. Ожирение и СД2 являются основными факторами риска развития сердечно-сосудистых заболеваний ССЗ. Несмотря на доступные в настоящее время терапевтические стратегии для снижения сердечно-сосудистого риска, можно предотвратить менее одной трети всех сердечно-сосудистых событий. Следовательно, сердечно-сосудистые осложнения, связанные с ожирением и метаболическим синдромом/СД2, являются серьезными проблемами для здоровья в западных обществах, представляющими собой значительное социальное и экономическое бремя (40% всех смертей в Европе и 196 млрд евро в год), которые не могут быть решены с помощью доступного в настоящее время лечения. парадигмы. На основании тесной связи между сердечно-сосудистыми заболеваниями и сахарным диабетом эти два заболевания вместе называются кардиометаболическими заболеваниями (КМД). Что касается стратегий профилактики, крайне важно понимать молекулярные механизмы, которые регулируют фазы перехода от ожирения и СД2 к ССЗ. В частности, необходимо определить факторы окружающей среды (прежде всего питание и кишечные микроорганизмы), которые способствуют или замедляют развитие сердечно-сосудистых осложнений, чтобы предложить новые профилактические стратегии для поддержания сердечно-сосудистого здоровья. Недавние данные показали, что сообщества микроорганизмов в кишечнике (микробиота кишечника) оказывают существенное влияние на системную кардиометаболическую регуляцию, активацию воспаления и, в конечном итоге, на сердечно-сосудистые заболевания. Определение профилей диетического микробиома, которые способствуют устойчивости к развитию CMD, станет важным шагом вперед в области профилактики алиментарных заболеваний. Западные модели питания, характеризующиеся высоким потреблением красного и обработанного мяса, рафинированных злаков и сахара, а также молочных продуктов с высоким содержанием жира, связаны с высокой заболеваемостью КМД в западных странах. В отличие от этого, средиземноморская диета (Med-D) представляет собой рекомендуемый с точки зрения питания режим питания, характеризующийся высоким уровнем потребления фруктов, овощей, бобовых, орехов, минимально обработанных злаков, умеренно высоким потреблением рыбы, низким потреблением насыщенных жиров, мяса и молочные продукты, регулярное, но умеренное потребление алкоголя и оливкового масла первого холодного отжима в качестве основного жира. Med-D был признан ЮНЕСКО нематериальным культурным наследием (www.unesco.org/culture/ich/RL/00884). и было показано, что он полезен для лечения ожирения, диабета 2 типа и сердечно-сосудистых заболеваний. Более того, данные итальянского обсервационного исследования, включавшего 153 человека с разным режимом питания (всеядные, вегетарианцы, веганы), показали, что лица с наивысшей приверженностью к Med-D (классификация согласно Sofi et al., 2010) характеризовались повышенным уровнем специфические бактерии, разлагающие клетчатку, повышенный уровень короткоцепочечных жирных кислот в фекалиях и более низкие концентрации атерогенного соединения ТМАО в моче. Однако взаимодействие между Med-D и микробными популяциями в кишечнике остается неясным.

В этих рамках настоящий проект будет сосредоточен на влиянии диеты на поддержание кардиометаболического здоровья у людей посредством модификации кишечных микробных сообществ. Конкретные цели исследования заключаются в том, чтобы разработать новое целевое вмешательство для поддержания кардиометаболического здоровья и, таким образом, проверить причинно-следственную связь между диетой и кишечным микробиомом; изучить функциональность кишечной среды с помощью подходов метаомики с целью гармонизации посредством усилий по стандартизации. Исследование будет включать введение двухмесячного диетического вмешательства с изокалорийной средиземноморской диетой (Med-D). В сочетании с подробным фенотипированием хозяина и профилированием микробиоты кишечника во время и после вмешательства это позволит оценить причинно-следственные эффекты диеты и микробиома кишечника в популяциях с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний.

Субъектам в группе Med-D будет назначена индивидуальная диета, составленная на основе их собственных пищевых привычек, установленных 7-дневным дневником питания. Энергетическая ценность и общий макронутриентный состав привычного рациона останутся неизменными во время вмешательства Med-D. Однако будут применяться изменения в составе углеводов (пищевые волокна в сравнении с крахмалом), пищевых жиров (насыщенные в сравнении с моно/полиненасыщенными жирными кислотами) и белков (растительные в сравнении с животными). Вкратце, Med-D будет готовиться таким образом, чтобы достичь: 1) 2-процентного увеличения энергии за счет пищевых волокон, в основном за счет замены продуктов из рафинированной пшеницы продуктами из цельного зерна пшеницы и/или фруктами/овощами; 2) перераспределение энергии из жиров 1:3:1 (насыщенные : мононенасыщенные : полиненасыщенные), замена животного жира на растительный и введение/увеличение потребления оливкового масла первого отжима; 3) перераспределение энергии белков 1:4 (животные : растительные белки), замена мясных и/или молочных продуктов бобовыми. Субъекты контрольной группы не изменят свой привычный рацион во время вмешательства. Всем субъектам будет предложено не изменять уровни физической активности в течение 8-недельного периода вмешательства. Соответствие будет оцениваться каждые 2 недели с помощью самостоятельных 4-дневных дневников питания (3 рабочих и 1 выходной день) и с помощью Международного вопросника физической активности (IPAQ). На исходном уровне, через 1 месяц и через 2 месяца после начала протокола у субъектов натощак будут выполняться заборы крови, а также моча и кал.

В подгруппе участников постпрандиальная реакция глюкозы и липидов в крови будет оцениваться после пробного приема пищи, напоминающего обед средиземноморской или контрольной диеты в соответствии с назначенной диетой. Тестовые приемы пищи будут проводиться на исходном уровне и в конце вмешательства с образцами, взятыми натощак и в течение 4 часов после приема пищи для определения уровня глюкозы, инсулина, липидов и КЦЖК.

Дальнейший анализ соответствия будет проводиться на основе метаболомики, позволяющей различать животный/растительный белок, потребление оливкового масла и повышенное потребление продуктов с фенолами. Метаболомы (хорошо известно, что они отражают как диету, так и микробный метаболизм) также будут сравниваться между категориями, чтобы определить профили защиты или риска с использованием подходов как биоинформатики, так и хемометрии. Метагеномы будут проанализированы в соответствии с СОП, использованными в уже опубликованных важных исследованиях. Сравнение предварительно определенных групп индивидуумов позволит идентифицировать микробные гены, которые имеют различную распространенность в группах (например, близнецы, дискордантные по ВМД). Кроме того, гены будут связаны с непрерывными переменными, представляющими клинический интерес и интерес к питанию (например, чувствительность к инсулину, потребление определенных пищевых компонентов) с помощью ковариационного анализа. Сцепленные наборы данных физиологических выходных данных, метагеномных и метаболомных профилей из интервенционных исследований для прогнозирования подмножеств признаков с помощью многофакторного анализа (PLS-DA), который может классифицировать субъектов в соответствии с их относительной приверженностью к Med-D. Профиль будет использоваться для исследования микробиома на наличие конкретных изменений в результате вмешательств.

Размер выборки, необходимый для выявления влияния Med-D на отдельные антиоксидантные и воспалительные маркеры, определяется на основе предыдущего исследования, проведенного UNINA, которое показало, что 30 участников в каждой лечебной группе дадут достаточную мощность (а-ошибка 0,05, 80% сила, 2-стороннее тестирование) для обнаружения 50% изменения феруловой кислоты в моче и фекалиях и 30% изменения TNF натощак. Кроме того, предполагается, что размер выборки из 28 участников будет достаточным для обнаружения 10%-го изменения общего холестерина натощак с использованием вариации в соответствии с другими исследованиями. Количество участников будет увеличено до 40 в группе, чтобы компенсировать отсев. Образцы (фекалии, венозная кровь и неокисленная 24-часовая моча) будут собираться в начале исследования, через 4 и 8 недель после начала диетического вмешательства.