Влияние комплекса изолята полифенола и соевого белка винограда Конкорд (GP-SPI) на микробиоту кишечника

В предлагаемом исследовании будет изучено, как краткосрочное добавление GP-SPI может изменить микробное сообщество кишечника у здоровых участников при мониторинге функции / здоровья печени и почек.

Значение:

Биохимические свойства пищевого ингредиента GP-SPI хорошо задокументированы, а добавки GP-SPI и SPI были тщательно протестированы на мышах. Предлагаемое исследование является логическим продолжением исследований на животных, которые показали, что по сравнению с контрольными мышами, получавшими диету с высоким содержанием жиров (HFD) с добавлением только SPI, мыши, получавшие изокалорийную диету с HFD, дополненную GP-SPI, проявляли большую устойчивость к увеличению веса. ожирение и непереносимость глюкозы. Эти эффекты сопровождались изменениями в составе микробиоты кишечника мышей, в том числе увеличением численности микроба Akkermansia muciniphila, связанного с метаболической устойчивостью. Аналогичные изменения микробиоты кишечника наблюдались у худых мышей, получавших диету с низким содержанием жиров (LFD) с добавлением GP-SPI.

Полифенолы класса проантоцианидинов (PAC) типа B, содержащиеся в ягодах винограда, особенно в кожуре и семенах, связаны с пользой для здоровья; однако PAC плохо всасываются и достигают высокой концентрации только в толстой кишке, что вызывает вопросы о механизме (ах) действия. Предыдущие исследования показали, что диетические PAC из винограда и клюквы изменяют микробиоту кишечника в связи с метаболической устойчивостью. PAC также биотрансформируются кишечными бактериями с образованием микробных метаболитов (ММ), которые могут способствовать пользе для здоровья.

Дизайн и методы исследования

Потенциальные участники будут набраны с помощью листовок, размещенных на территории кампусов Университета Рутгерса и отправленных в университетские списки адресов электронной почты. Заинтересованные лица будут проверены в соответствии с критериями включения и исключения.

Зачисленные предметы начнут 17-дневное исследование.

Процедуры исследования

• Будет зачислено тридцать предметов.
• Список продуктов: участники будут придерживаться своей обычной диеты, за исключением предоставленного списка продуктов, богатых PAC, от которых им будет предложено воздержаться в течение 5-дневного периода вымывания и в течение 10-дневного вмешательства. Список продуктов питания представлен ниже. Цель состоит в том, чтобы сделать GP-SPI основным/единственным источником PAC в рационе на период исследования.
• Вымывание и SPI (день с -5 по -1): в день -5 (до исходного уровня) перед любым добавлением каждый субъект будет собирать образцы своего кала и мочи. Затем каждый субъект будет потреблять SPI два раза в день (в виде предварительно взвешенных пакетов по 20 г) в течение 5-дневного периода вымывания (дни -5, -4, -3, -2 и -1). Субъекты будут проинструктированы смешивать каждый пакет SPI с 250 мл воды или в смузи (пример рецепта будет предоставлен ниже), используя разрешенные продукты, как указано в инструкциях, и употреблять один раз утром перед завтраком и один раз вечером перед ужином.
• День 0: На следующий день каждый субъект будет собирать исходные (день 0) образцы стула и мочи. Медсестра-исследователь возьмет у них образец крови. Кровь будет использоваться для теста CMP, а подготовленная сыворотка будет разделена на аликвоты и будет храниться при -80 ° C до обработки для анализа маркеров и метаболомики. Анализ образцов дня 0 должен помочь изолировать любые эффекты, связанные только с SPI, из последующих образцов, собранных во время вмешательства GP-SPI. В день 0 субъекты будут сдавать образцы мочи и стула в IFNH и собирать пакеты GP-SPI. В День 0 участники также сделают перерыв в приеме SPI и начнут прием добавок GP-SPI утром в День 1.
• GP-SPI (день 1–10): каждый субъект получит двадцать предварительно взвешенных 20-граммовых пакетов GP-SPI. В первый день испытуемым будет предложено смешать каждый пакет GP-SPI с 250 мл воды или смузи (пример рецепта будет предоставлен, см. ниже), используя разрешенные продукты, как указано в инструкциях, и употреблять смесь GP-SPI один раз в утром перед завтраком и один раз вечером перед ужином в течение 10 дней подряд.
• Субъектам будет предоставлен личный блендер для приготовления смузи (стоимостью ~ 25 долларов США), который они могут оставить себе.
• Цифровой дневник питания: участников попросят сфотографировать всю свою еду и питье (кроме воды), включая добавки для исследования, с помощью своего персонального мобильного вычислительного устройства (например, смартфон, iPad или аналогичный). Участникам необходимо будет загрузить бесплатное мобильное приложение WhatsApp для отправки фотографий с кратким описанием блюд. Фотографии и описание продуктов также можно отправить на адрес электронной почты, созданный для этого исследования (food4microbes@sebs.rutgers.edu). Дневник питания необходимо вести в течение 5-дневного периода SPI и периода вымывания, дня 0 (день перерыва), 10-дневного периода вмешательства GP-SPI и вплоть до окончательного забора крови на 11-й день (всего 17 дней). .
• Образцы стула: Субъектам будут предоставлены пробирки, содержащие 95 % этанола, и/или пробирки, содержащие 50 % глицерина (50 % воды), а также бумажные туалетные принадлежности для самостоятельного сбора образцов кала; каждый участник будет проинструктирован об использовании материалов для сбора стула. Образцы фекалий будут разделены на аликвоты и храниться при температуре -80 ° C до экстракции. Сбор образцов фекалий в 50% глицерине и немедленное замораживание позволит культивировать кишечные бактерии для экспериментов in vitro.
• Форма Бристольской шкалы стула: Субъектам будет предоставлена ​​форма Бристольской шкалы стула (BSS), и им будет предложено заполнить ее для образцов стула, которые они собирают в дни -5, 0, 2, 4, 6, 8 и 10 исследования. Было показано, что консистенция стула сильно коррелирует с богатством и составом микробиоты кишечника, энтеротипами и скоростью роста бактерий. Субъекты, сообщающие о по крайней мере одном испражнении в день, будут набраны для простоты соблюдения протокола исследования. Кроме того, форма BSS содержит дополнительный столбец для сбора информации о менструации во время сбора образцов, поскольку эта переменная может повлиять на профиль метаболитов или бактерий.
• Образцы мочи: Субъектам будут предоставлены стерильные контейнеры для сбора образцов мочи на 2, 4, 6, 8, 10 дни, и им будет предложено хранить образцы в холодильнике при 4 ° C до транспортировки в лабораторию для поддержания стабильности метаболитов. Субъектов попросят принести свои образцы в лабораторию как можно скорее, в течение 2-3 дней после сбора, для обработки. Образцы мочи будут разделены на аликвоты и храниться при температуре -80 ° C до обработки для метаболомных исследований.
• Образец крови: на 11-й день у субъектов будет взят окончательный образец крови. Кровь будет использоваться для теста CMP, а подготовленная сыворотка будет разделена на аликвоты и будет храниться при -80 ° C до обработки для анализа маркеров и метаболомики.

Образцы будут использоваться для продольного исследования ассоциации всего микробиома (MWAS) для выявления видов / штаммов кишечных бактерий, которые положительно или отрицательно связаны с добавками GP-SPI. Метаболический анализ будет проводиться на собранных образцах мочи, кала и крови для идентификации/количественного определения известных и неизвестных метаболитов. На образцах фекалий будет проведено метагеномное секвенирование дробовиком для создания высококачественных черновиков геномов для идентификации на уровне видов/штаммов. Эти динамические наборы данных будут служить входными данными для MWAS, чтобы соотнести увеличение/уменьшение уровней видов/штаммов кишечных бактерий с увеличением/уменьшением метаболитов. Эти ассоциации бактерий и метаболитов затем будут использоваться для вывода причинно-следственных связей, которые можно будет дополнительно проверить в лабораторных условиях и на моделях мышей. Мы ожидаем, что успешное завершение этих исследований будет способствовать механистическому объяснению того, как пищевые полифенолы, такие как полифенолы винограда, изменяют микробиоту кишечника и, как следствие, ММ, способствуя метаболическому здоровью.