Эта страница была переведена автоматически, точность перевода не гарантируется. Пожалуйста, обратитесь к английской версии для исходного текста.

Влияние пищевых волокон на микробиом и чувство сытости (FEMS)

20 июня 2025 г. обновлено: Katherene Anguah, University of Missouri-Columbia

Механизмы, связывающие пищевые волокна, микробиом и чувство сытости

Веские доказательства подтверждают связь между диетами с высоким содержанием клетчатки (HiFi) (например, бобовые, орехи, овощи) и снижение риска хронических заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), диабет 2 типа и некоторые формы рака. Однако текущее среднее потребление пищевых волокон в США, составляющее 17 г/день, значительно ниже рекомендуемого уровня в 25 г/день для женщин и 38 г/день для мужчин. Кроме того, ферментация клетчатки для производства продуктов с короткоцепочечными жирными кислотами (SCFA) и изменения микробного состава и активности могут быть механизмами, связывающими диету HiFi с улучшением здоровья. Важно отметить, что большая часть данных, в том числе результаты, подтверждающие полезную роль SCFAs, были получены в исследованиях на животных. В настоящее время необходимы исследования на людях, чтобы углубить понимание трансляционной значимости исследований на грызунах и потенциальной пользы клетчатки для микробных метаболитов и кардиометаболического здоровья, регуляции уровня глюкозы, аппетита и сытости. Основная гипотеза заключается в том, что механизмы, с помощью которых пищевые волокна обеспечивают метаболические преимущества, включают прямые физические эффекты в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, замедляющие всасывание питательных веществ, и косвенные эффекты, снижающие потребление пищи, опосредованные секрецией кишечных гормонов, вызванной SCFA, что приводит к увеличению чувства сытости. Дизайн: Используя клетчатку, полученную из гороха, цель 1 будет проверять влияние диеты HiFi на аппетит, чувство сытости и кардиометаболическое здоровье, а также на то, влияет ли повышенная концентрация SCFA на улучшение чувства сытости у 44 субъектов с избыточным весом/ожирением, случайным образом распределенных для получения либо высокого содержания клетчатки, либо диетическое вмешательство с низким содержанием клетчатки в течение четырех недель в схеме повторных измерений с параллельными руками. Цель 2 будет заключаться в количественной оценке изменений в микробном составе и скорости продукции SCFAs в толстой кишке во время кормления HiFi, а также в том, являются ли какие-либо изменения потенциальными медиаторами наблюдаемых преимуществ в отношении факторов сытости и кардиометаболического риска у 26 субъектов, получающих вмешательство с высоким содержанием клетчатки в течение 3 недель в повторных измерениях. дизайн. Актуальность: эти исследования значительно расширят понимание механизмов, с помощью которых пищевые волокна улучшают чувство сытости и кардиометаболическое здоровье у людей.

Обзор исследования

Подробное описание

Диетические модели с высоким содержанием клетчатки связаны с более низким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний [1-3], гипертонии [4], диабета 2 типа [5] и увеличения массы тела [4]. Потенциальные биологические механизмы, которые могут опосредовать эти полезные эффекты для здоровья, включают замедление всасывания углеводов пищи (CHO) [6-11], снижение уровня липидов в крови [8,12] и увеличение высвобождения гормонов сытости [10,13]. ]. Ранее PI показал, что по сравнению с приемом пищи с низким содержанием клетчатки (LowFi) прием пищи с высоким содержанием клетчатки (HiFi) снижает концентрацию глюкозы в крови после приема пищи на 11% [14]. Другим потенциальным механизмом является предполагаемая роль ферментации микробной клетчатки для улучшения здоровья за счет производства ацетата, пропионата и бутирата короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) [15-17]. Помимо улучшения здоровья толстой кишки, производство бутирата может стимулировать высвобождение кишечных гормонов, глюкагоноподобного пептида-1, GLP-1 и пептида YY (PYY) [18], что приводит к улучшению регуляции аппетита [19]. После основополагающей статьи Гордона в 2004 году [20] большое количество исследований выявило решающую роль, которую кишечные микробы играют в здоровье. Важно отметить, что большая часть этих данных, в том числе результаты, подтверждающие полезную роль SCFAs [21-23], были получены в исследованиях на животных. В настоящее время необходимы исследования на людях, чтобы повысить трансляционную значимость исследований на грызунах и потенциальную пользу клетчатки для микробных метаболитов и кардиометаболического здоровья, регуляции уровня глюкозы, аппетита и сытости. Текущее исследование определит влияние потребления пищевых волокон на аппетит, кишечный метаболизм и микробиом. Мы предполагаем, что механизмы, с помощью которых пищевые волокна обеспечивают метаболические преимущества, включают прямое физическое воздействие на верхние отделы желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) для замедления всасывания питательных веществ и косвенное воздействие на снижение потребления пищи, опосредованное SCFA-индуцированной секрецией желудочно-кишечных гормонов, что приводит к увеличению чувства сытости. Чтобы проверить эту гипотезу, мы проведем рандомизированное контролируемое исследование 4-недельной диеты HiFi или LowFi у 44 субъектов (конкретная цель 1, SA1), а также используем скрининговую колоноскопию для стандартизации исходных микробных популяций в течение 3 недель, до и исследование после вмешательства HiFi у 26 субъектов (SA2) с метаболическим синдромом. Мы оценим влияние диет на аппетит и чувство сытости, кардиометаболический риск и кишечный метаболизм в начале и в конце кормления. Выбранная клетчатка получена из гороха, поскольку последние данные свидетельствуют о том, что бобовые значительно улучшают гликемию [6,24-27], диабет [28,29], риск сердечно-сосудистых заболеваний [30] и риск ожирения [31]. Эти методы будут использоваться для достижения двух конкретных целей.

SA1a: Проверьте влияние диеты HiFi на аппетит и чувство сытости, а также определите, способствует ли выработка SCFA улучшенному насыщению при кормлении HiFi. Гипотеза (H) 1a. У взрослых мужчин и женщин диета HiFi (n=22) по сравнению с диетой LowFi (n=22) значительно улучшит маркеры сытости (GLP-1, PYY, субъективные оценки аппетита) и снизит активацию в области мозга, которые контролируют прием пищи / вознаграждение / аппетит, одновременно увеличивая активацию в областях исполнительного контроля во время функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) визуальных сигналов о еде. Эти изменения будут связаны с более высокими постпрандиальными концентрациями SCFAs и измененными микробными популяциями, о чем свидетельствуют более высокие уровни бифидобактерий и низкое отношение Firmicutes к Bacteroidetes.

SA1b: Определите, улучшает ли диета HiFi кардиометаболическое здоровье. H1b: диета HiFi приводит к снижению гликемии, липидов в крови, артериального давления и окружности талии по сравнению с диетой LowFi.

SA2: Количественно оценить изменения в микробном составе и скорости продукции SCFAs в толстой кишке (с использованием методов инфузии стабильных изотопов) при питании по диете HiFi (n = 26) и определить, являются ли какие-либо изменения потенциальными медиаторами наблюдаемых преимуществ в отношении сытости и кардиометаболических факторов риска. H2: после подготовки кишечника к колоноскопии произойдет значительное сокращение микробных видов, а репопуляция после HiFi будет характеризоваться большим количеством бифидобактерий и низким соотношением Firmicutes/Bacteroidetes. Увеличение потока SCFA после HiFi будет связано с улучшением микробного состава и постпрандиальных маркеров сытости и триглицеридов в крови и скачков уровня глюкозы.

Размер выборки На основании наших собственных опубликованных [14] и неопубликованных данных, а также данных других авторов [32-35], анализ мощности показал, что для выявления существенных различий в ключевых переменных необходим размер выборки от 10 до 20 субъектов/группу ( альфа 0,05) и мощность 90% (от 15 до 18 субъектов/группу с мощностью 80%). Для конкретной цели 1 мы добавим 2 субъекта/группу для учета 10% отсева субъектов, а для конкретной цели 2 мы добавим еще 6 субъектов для учета 30% отсева. Таким образом, для конкретной цели 1 были проанализированы 44 субъекта (22 на группу) и для конкретной цели 2 26 субъектов в плане повторных измерений. Мы считаем, что любой эффект пищевых волокон, меньший, чем в предыдущих опубликованных методах лечения, будет уравновешен относительной «чистой» отправной точкой толстой кишки после колоноскопии (конкретная цель 2), а также тем фактом, что мы предоставляем все исследуемые приемы пищи и, следовательно, полностью контролируем прием субъекта

Анализ данных:

Статистический анализ будет выполнен с помощью программного обеспечения SPSS (версия 25). Графические методы используются для оценки уместности допущения о линейных зависимостях, а гистограммы и вероятностные графики используются для оценки нормальности остатков. Преобразование или непараметрические методы будут использоваться по мере необходимости. Концентрации глюкозы и гормонов натощак будут измеряться серийно - как сразу после еды, так и натощак до и после диеты. Изменения с течением времени (рассматриваемые как номинальный фактор, чтобы не предполагать линейную тенденцию) и в зависимости от рациона в составе микробиома будут оцениваться путем группирования по доминирующим бактериальным типам (т. Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria и Tenericutes) и рода. Для SA1 для каждого результата будет использоваться двухфакторный дисперсионный анализ с факторами, такими как группа, время и групповое взаимодействие по времени. Группы формируются с помощью рандомизации подобранной выборки, поэтому мы ожидаем сопоставимости на исходном уровне. Для SA2 будет использоваться парный выборочный t-критерий для сравнения интересующих результатов. Результаты будут представлены как групповые средние значения или медианы, как наиболее подходящие для данных, наряду с 95% доверительными интервалами для сводной статистики. Анализ данных фМРТ во время визуальной стимуляции выполняется с использованием программного обеспечения Statistical Parametric Mapping 12 (www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). Данные предварительно обрабатываются, начиная с синхронизации срезов и выравнивания изображений до среднего изображения. Анатомическое Т1-взвешенное изображение совмещается со средним функциональным изображением. Затем выполняется нормализация в пространстве Монреальского неврологического института (MNI) и пространственное сглаживание по Гауссу. Для каждого участника (анализы первого уровня) применяется общая линейная модель для высоко- и низкокалорийных пищевых и непищевых условий изображения. Для каждого состояния моделируется отдельный регрессор с использованием канонической функции гемодинамического отклика, которая включает производные по времени. Параметры движения моделируются как вмешивающиеся факторы. Для анализа второго уровня используется смешанная модель ANOVA с внутренним фактором, условием изображения (высококалорийная пища, низкокалорийная пища, непищевая еда |) и группой между факторами (HiFi против LowFi). Априорные области интереса (ROI), такие как островок, орбитофронтальная кора, миндалевидное тело и префронтальная кора, исследуются на предмет потенциальных взаимодействий с изображением группы по продукту (эффект, представляющий наибольший интерес). Также проводится анализ всего мозга (с поправкой на множественные сравнения) для выявления других потенциальных ROI.

Тип исследования

Интервенционный

Регистрация (Оцененный)

88

Фаза

  • Непригодный

Контакты и местонахождение

В этом разделе приведены контактные данные лиц, проводящих исследование, и информация о том, где проводится это исследование.

Контакты исследования

  • Имя: Katherene OB Anguah, PhD
  • Номер телефона: (573)-882-8966
  • Электронная почта: anguahk@missouri.edu

Места учебы

    • Missouri
      • Columbia, Missouri, Соединенные Штаты, 65212
        • Рекрутинг
        • University of Missouri-Columbia
        • Контакт:
          • Katherene O Anguah, Ph.D
          • Номер телефона: 5738828966 573-882-8966
          • Электронная почта: anguahk@missouri.edu
        • Контакт:
          • Katherene O Anguah
          • Номер телефона: 5738828966 5738828966
          • Электронная почта: anguahk@missouri.edu
        • Главный следователь:
          • Katherene O Anguah, Ph.D.
        • Младший исследователь:
          • Elizabeth J Parks, Ph.D.
        • Младший исследователь:
          • Shawn Christ, Ph.D.

Критерии участия

Исследователи ищут людей, которые соответствуют определенному описанию, называемому критериям приемлемости. Некоторыми примерами этих критериев являются общее состояние здоровья человека или предшествующее лечение.

Критерии приемлемости

Возраст, подходящий для обучения

От 20 лет до 55 лет (Взрослый)

Принимает здоровых добровольцев

Да

Описание

Критерии включения:

  • Мужчины и женщины (только в пременопаузе)
  • Возраст 20-55 лет (Цель 1); 45-55 лет (Цель 2)
  • ИМТ ≥25 или ≤35 кг/м2 (Цель 1); ≥25 или ≤40 (Цель 2)
  • Вес стабилен (отсутствие колебаний массы тела более 4 кг за последние 3 месяца)
  • Готовы принять исследовательскую диету
  • Готовы предоставить образцы крови и кала
  • По крайней мере один признак метаболического синдрома (но не диабетического)

    1. Большая талия: 35 дюймов или больше для женщин 40 дюймов или больше для мужчин 2. Высокий уровень триглицеридов: 150 мг/дл или выше 3. Низкий уровень HDLc: <50 мг/дл для женщин <40 мг/дл для мужчин 4. Высокий артериальное давление ≥130/85 мм рт.ст. 5. Уровень сахара в крови натощак ≥100 мг/дл

  • Предиабет допустим (глюкоза <125 мг/дл или HbA1c <6,5%)
  • Стабильно лечится статинами, антигипертензивными средствами и антидепрессантами. Они приемлемы, если категория препарата не влияет на аппетит, массу тела или микробиом (если известно).

Критерий исключения:

  • Беременные или кормящие
  • Постменопауза (данные свидетельствуют о взаимодействии между кишечным микробиомом)
  • ИМТ <25 или >35 кг/м2 (Цель 1); <25 или >40 кг/м2 (Цель 2)
  • Использование лекарств, влияющих на микробиом кишечника (например, антибиотики)
  • Прием лекарств, которые, как известно, влияют на аппетит (например, фентермин) или функцию желудочно-кишечного тракта (например, метформин)
  • Соблюдение специальной диеты или снижение веса, вегетарианство или другие ограничения в питании.
  • Потребление клетчатки ad libitum выше 25 г/день (среднее потребление населением США составляет 17 г/день) и < 10 г/день
  • Потребление алкоголя ad libitum более 1 порции в день для женщин и 2 порций в день для мужчин.
  • Заболевания в анамнезе (например, рак толстой кишки, ВИЧ, сердечно-сосудистые заболевания, психические расстройства и т. д.)
  • Использование табачных изделий
  • Наличие в теле металла или имплантатов, не совместимых с МРТ (только цель 1)

Учебный план

В этом разделе представлена ​​подробная информация о плане исследования, в том числе о том, как планируется исследование и что оно измеряет.

Как устроено исследование?

Детали дизайна

  • Основная цель: Профилактика
  • Распределение: Рандомизированный
  • Интервенционная модель: Параллельное назначение
  • Маскировка: Одинокий

Оружие и интервенции

Группа участников / Армия
Вмешательство/лечение
Экспериментальный: Диета с высоким содержанием клетчатки
Группа, получающая диету с высоким содержанием клетчатки
10-25 г/день клетчатки
Другой: Диета с низким содержанием клетчатки
Контрольная группа, получавшая диету с низким содержанием клетчатки
5 г/день клетчатки

Что измеряет исследование?

Первичные показатели результатов

Мера результата
Мера Описание
Временное ограничение
Изменение состава и разнообразия микробиома
Временное ограничение: Цель 1: в 1-й день, в 3 отдельных дня во время вмешательства и в 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки; Цель 2: в течение 14 дней после запланированного посещения колоноскопии и в течение 7 отдельных дней во время вмешательства
Образцы кала собираются в разные дни во время вмешательства для анализа микробиома с использованием метода 16 рРНК.
Цель 1: в 1-й день, в 3 отдельных дня во время вмешательства и в 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки; Цель 2: в течение 14 дней после запланированного посещения колоноскопии и в течение 7 отдельных дней во время вмешательства
Концентрация короткоцепочечных жирных кислот в плазме
Временное ограничение: В начале и в последний день вмешательства для целей 1 и 2.
SCFA плазмы анализируют с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии (ГХ/МС).
В начале и в последний день вмешательства для целей 1 и 2.
Обогащение короткоцепочечными жирными кислотами
Временное ограничение: На 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки — только для Цели 2
Субъектам вводят стабильные изотопы короткоцепочечных жирных кислот, ацетата, пропионата и бутирата, а затем изотопное разбавление немеченым пищевым волокном используется для количественного определения уровней ацетата, пропионата и бутирата in vivo.
На 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки — только для Цели 2

Вторичные показатели результатов

Мера результата
Мера Описание
Временное ограничение
Изменение реакции, зависящей от уровня оксигенации крови (ЖИРНЫЙ)
Временное ограничение: Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки.
субъекты просматривают изображения продуктов питания (низкокалорийных и высококалорийных) и непищевых продуктов во время сканирования на аппарате фМРТ. Изменение активации мозга в ответ на задание фМРТ на пищевую реактивность измеряется как ЖИРНЫЙ ответ.
Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки.
Субъективный аппетит
Временное ограничение: Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки. Цель 2: на 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки.
Субъекты оценивали по визуальной аналоговой шкале (ВАШ) в 8 разных моментах времени в Цели 1 и в 12 разных моментах времени в Цели 2 во время каждого из двух посещений теста с едой. ВАШ представляет собой 100-миллиметровую шкалу для определения субъективных показателей аппетита (голод, сытость, желание поесть и предполагаемое потребление).
Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки. Цель 2: на 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки.
Глюкоза и липиды и кровяное давление
Временное ограничение: Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки. Цель 2: на 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки.
Во время каждого из двух посещений с тестом на прием пищи для Цели 1 и Цели 2 образцы крови берутся в 8 различных временных точках для Цели 1 и в 12 различных временных точках для Цели 2 для оценки реакции глюкозы и концентрации липидов (ТГ). Измерения артериального давления проводятся в начале каждого визита в день проверки приема пищи для обеих целей.
Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки. Цель 2: на 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки.
Изменение гормонов аппетита (GLP-1 и PYY)
Временное ограничение: Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки. Цель 2: на 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки.
Кровь берут в разные моменты времени в обеих целях 1 и 2 во время каждого из двух посещений с тестом на прием пищи для оценки гормона аппетита.
Цель 1: На 1-й и 28-й день вмешательства с высоким или низким содержанием клетчатки. Цель 2: на 2-й и 21-й день вмешательства с высоким содержанием клетчатки.

Соавторы и исследователи

Здесь вы найдете людей и организации, участвующие в этом исследовании.

Публикации и полезные ссылки

Лицо, ответственное за внесение сведений об исследовании, добровольно предоставляет эти публикации. Это может быть что угодно, связанное с исследованием.

Общие публикации

Даты записи исследования

Эти даты отслеживают ход отправки отчетов об исследованиях и сводных результатов на сайт ClinicalTrials.gov. Записи исследований и сообщаемые результаты проверяются Национальной медицинской библиотекой (NLM), чтобы убедиться, что они соответствуют определенным стандартам контроля качества, прежде чем публиковать их на общедоступном веб-сайте.

Изучение основных дат

Начало исследования (Действительный)

22 апреля 2021 г.

Первичное завершение (Оцененный)

1 августа 2025 г.

Завершение исследования (Оцененный)

1 августа 2025 г.

Даты регистрации исследования

Первый отправленный

26 октября 2020 г.

Впервые представлено, что соответствует критериям контроля качества

26 октября 2020 г.

Первый опубликованный (Действительный)

2 ноября 2020 г.

Обновления учебных записей

Последнее опубликованное обновление (Действительный)

22 июня 2025 г.

Последнее отправленное обновление, отвечающее критериям контроля качества

20 июня 2025 г.

Последняя проверка

1 июня 2025 г.

Дополнительная информация

Термины, связанные с этим исследованием

Планирование данных отдельных участников (IPD)

Планируете делиться данными об отдельных участниках (IPD)?

НЕТ

Информация о лекарствах и устройствах, исследовательские документы

Изучает лекарственный продукт, регулируемый FDA США.

Нет

Изучает продукт устройства, регулируемый Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.

Нет

Эта информация была получена непосредственно с веб-сайта clinicaltrials.gov без каких-либо изменений. Если у вас есть запросы на изменение, удаление или обновление сведений об исследовании, обращайтесь по адресу register@clinicaltrials.gov. Как только изменение будет реализовано на clinicaltrials.gov, оно будет автоматически обновлено и на нашем веб-сайте. .

Подписаться