Терапевтический потенциал синбиотика для улучшения психического здоровья у субъектов с ожирением.

Ожирение является одним из наиболее распространенных хронических заболеваний во всем мире, возникающим в результате сложного взаимодействия между диетическими привычками и экологическими и генетическими факторами. Согласно статистике Всемирной организации здравоохранения, более 1,9 миллиарда взрослых имеют избыточный вес, а приблизительно 650 миллионов человек страдают от ожирения. Более того, эти люди подвергаются более высокому риску развития многочисленных метаболических нарушений, таких как диабет 2 типа, атеросклероз, сердечно-сосудистые заболевания, неалкогольные жировые заболевания печени, репродуктивные проблемы и некоторые формы рака. Образ жизни и фармакологические вмешательства являются двумя наиболее важными стратегиями для лечения ожирения. Тем не менее, строгие изменения в образе жизни часто принимаются только ограниченным числом людей, а препараты против ожирения могут оказывать некоторые побочные эффекты, в то время как их эффективность часто снижается после длительного использования. Следовательно, значительной неудовлетворенной потребностью является отсутствие удобной и эффективной дополнительной терапии для лечения ожирения.

Существует двунаправленная связь между ожирением и расстройствами настроения, такими как депрессия и беспокойство. Ожирение также негативно влияет на здоровье и качество жизни, а также на самооценку. В частности, подсчитано, что приблизительно у 50% людей с ожирением развиваются депрессивные и тревожные признаки, которые чаще встречаются у женщин и чаще по мере увеличения степени ожирения. Кроме того, люди с ожирением часто страдают от значительного эмоционального бремени, усиления стресса, ежедневных забот и даже испытывают трудности в повседневной жизни. В дополнение к стигме заболевания, которая оказывает негативное влияние на самооценку и образ тела, это ухудшает качество жизни и эмоциональное состояние этих людей. Следовательно, психическое здоровье тесно связано с ожирением, а решение как физических, так и эмоциональных аспектов имеет решающее значение для содействия общему благополучию. Важно принять целостный подход, который включает вмешательства в рационе, физические упражнения и эмоциональную и психологическую поддержку тем, кто пытается поддерживать здоровый вес и адекватное психическое здоровье.

Ось кишечного мозга представляет собой двунаправленную сеть связи между кишечником и центральной нервной системой, функционируя через нейроиммунные и нейроэндокринные процессы. Его участие в начале депрессии было постулировано и опосредовано молекулами, такими как короткоцепочечные жирные кислоты, гамма-аминобутирическая кислота (ГАМК) и метаболиты триптофана, происходящие из микробиоты кишечника. В ситуациях дисбиоза или изменений в гомеостазе микробиоты, путей кишечного мозга можно найти дерегулированным и связано с нейровоспалением и измененной проницаемостью гематоэнцефалического барьеры. Более того, изменения в кишечной микробиоте могут способствовать депрессивному состоянию, непосредственно влияя на высвобождение нейротрансмиттеров, таких как серотонин и дофамин, влияя на стресс-реакцию и аксипов гипоталамус-гипофизарно-адренала (HPA), что влияет на уровни нейротрофических факторов (BDNF), что инициирующие удручающие циты. Например, депрессия связана с повышенным высвобождением в С-реактивном белке (CRP) и цитокинах, таких как IL-1, IL-2, IL-6, IFN-Y и IL-1ß.

Ожирение также вызывает воспаление на кишечном уровне, резистентность к инсулину и отложения жира в организме. Исследования в этой области предполагают, что существует двунаправленная связь между составом кишечной микробиоты, ожирением и резистентностью к инсулину. Было отмечено, что люди с ожирением имеют другой микробный состав по сравнению с людьми с здоровым весом. Считается, что это изменение в кишечной микробиоте может в дальнейшем способствовать прогрессированию ожирения, увеличивая способность извлекать энергию из пищи, способствовать воспалению низкого уровня, увеличивая липогенез, снижая окисление жирной кислоты и увеличивая накопление триглицеридов на уровне печени, среди других механизмов.

Учитывая роль кишечной микробиоты в регуляции иммунной системы и воспаления, мы наблюдаем, что хроническое воспаление связано как с ожирением, так и с психологическими расстройствами, включая депрессию и тревогу. Эти изменения в кишечной микробиоте могут способствовать системному воспалению и иммунной дисфункции, что, в свою очередь, может повлиять на как ожирение, так и психологические расстройства. Некоторые кишечные бактерии обладают способностью производить нейротрансмиттеры, которые впитываются на кишечном уровне, такие как серотонин или ГАМК, которые важны для регулирования настроения и беспокойства. Считается, что изменения в составе кишечной микробиоты могут повлиять на производство этих нейротрансмиттеров и, следовательно, влиять на психическое здоровье.

Хотя модификации образа жизни, такие как ограничение калорий и физические упражнения, считаются лучшими методами лечения похудения, существуют другие дополнительные варианты, такие как модуляция кишечной микробиоты, которые могут быть полезны для людей с ожирением. Исследования, в которых пребиотики, пробиотики и синбиотики проводились людям с ожирением, показали их полезное влияние на снижение веса и другие метаболические параметры посредством модуляции кишечной микробиоты. Из-за возникающих доказательств, подразумевающих ось кишечного мозга при ожирении и ее связи с психологическими расстройствами, был повышен интерес к разработке этих методов лечения в качестве метода лечения для восстановления кишечной микробиоты.

Пребиотики являются функциональными продуктами питания, учитывая их полезную роль в укреплении здоровья и предотвращении заболеваний. Примером являются танины, рассматриваемые биологически активные соединения из -за их способности модулировать метаболические процессы и способствовать здоровью. Большая часть проглатываемых танинов достигает большой кишки, где кишечная микробиота превращает их в метаболиты, включая короткоцепочечные жирные кислоты, такие как ацетат, пропионат и бутират. Эти короткоцепочечные жирные кислоты являются важными метаболитами, которые могут оказывать различное полезное влияние на кишечник и общее здоровье кишечника хозяина. Они также оказывают потенциальный антидиабетический эффект посредством следующих механизмов: (i) Улучшение уровня инсулина и проинсулина в крови: сродство танинов к связыванию с полисахаридами вызывает задержку и снижение наличия глюкозы в желудочно -кишечном тракте. Кроме того, в нескольких исследованиях сообщалось о потенциале для ингибирования активности α-амилазы и α-глюкозидазы через гидролизуемые танины и конденсированные танины, соответственно. (ii) Инсулиноподобный эффект на чувствительные к инсулину ткани: процинидины могут действовать на специфические компоненты внутриклеточного сигнального пути инсулина. (iii) Регуляция антиоксидантной среды клеток поджелудочной железы: считается, что окислительный стресс играет роль в резистентности к инсулину, поскольку определяет апоптоз клеток поджелудочной железы. Кроме того, экспрессия генов, связанных с антиоксидантными ферментами в поджелудочной железе, низкая. Высокая антиоксидантная способность танинов может противодействовать патогенезу резистентности к инсулину, наряду с их противовоспалительными свойствами (они уменьшают уровни TNFα, IL-1, IL-6 и т. Д.) и кардиопротективными свойствами (они увеличивают супероксиддисмутазу, снижение роза и т. Д.).

В частности, высокомолекулярные танины достигают микробиоты кишечника в толстой кишке, демонстрирующей пребиотический эффект. В этом случае соединения метаболизируются микроорганизмами, производя метаболиты с различной биодоступностью, активностью или функциональным эффектом по сравнению с исходной молекулой. Наконец, танины могут модулировать состав и функцию кишечной микробиоты, избирательно ингибируя патогенные микроорганизмы и способствуя росту полезных бактерий.

Пробиотики представляют собой препараты микроорганизмов, которые при введении в соответствующих условиях и количествах улучшают микробный баланс кишечника. Было показано, что эти микроорганизмы подавляют воспаление и модулируют иммунную систему, предотвращая индукцию цитокина IL-8 в эпителии толстой кишки человека, а также снижая проницаемость кишечника, ингибируя эндоксемию. Пробиотические вмешательства могут способствовать лечению ожирения и связанных с этим осложнений, улучшая изобилие и функцию микробиоты кишечника. Следовательно, комбинация пребиотических и пробиотических вмешательств (синбиотиков) может обеспечить синергетическую и эффективную терапию метаболических нарушений. Кроме того, была задокументирована положительная роль синбиотических добавок в психических заболеваниях, таких как серьезное депрессивное расстройство. В этом случае синбиотики могут улучшить симптомы депрессии, усиливая метаболизм триптофана и снижая концентрации метаболита дофамина в миндалоидной коре.

Было высказано предположение, что синбиотики могут помочь улучшить тип и функциональность микробиоты, уменьшить воспаление кишечника и способствовать сытости за счет увеличения продукции гормонов, которые оказывают это влияние на организм. Следовательно, это может быть полезно при лечении ожирения. Синбиотики могут играть решающую роль в модулировании метаболизма макронутриентов путем продуцирования жирных кислот с короткоцепочечными циклами, которые связываются с рецепторами, связанными с G-белком, и увеличивать секрецию глюкагоноподобного пептида 1 (GLP-1) и пептида Yy (pyy) из энтезенденкронных L-клеток. Эти привязки могут вызывать выработку инсулина с помощью поджелудочных β-клеток, ингибировать секрецию глюкагона, уменьшить глюконеогенез печени и повышать чувствительность к инсулину. Синбиотики также улучшают функцию кишечника, повышают выработку муцина и уменьшают количество патогенных грамотрицательных бактерий в толстой кишке. Эти изменения уменьшают передачу липополисахаридов (LPS) через стенку слизистой оболочки и метаболическую эндотоксемию, что в конечном итоге может привести к улучшению функции рецептора инсулина и снижению уровня инсулина. Предыдущие исследования показали, что их введение полезно как для ожирения, так и для типичных психологических симптомов депрессии или тревоги, среди прочего. 6-недельное вмешательство с синбиотиками может значительно уменьшить симптомы депрессии по сравнению с плацебо. В этой области метаанализ 2017 года предположил, что пробиотики могут уменьшить психологические симптомы, включая тревогу, депрессию и воспринимаемый стресс у здоровых взрослых добровольцев. Микробиота кишечника может напрямую продуцировать нейротрансмиттеры, такие как серотонин, и влиять на ее производство. Он также имеет иммуномодулирующие функции и способен активировать оси гипоталамуса и гипофиза посредством продуцирования провоспалительных цитокинов IL-1 и IL-6.

В этом контексте вмешательство с синбиотиком, состоящим из танинов и полезных кишечных штаммов у людей с ожирением, может оказывать благотворное влияние на здоровье путем увеличения антиоксидантной способности и производства жирных кислот с короткой цепью, модулируя производство нейротрансмиттеров, вовлеченных в сытость и настроение, а также способствуя балансу микроботои, защите гибели и впечатляемости.

Следовательно, сочетание синбиотических вмешательств может обеспечить синергетическую и эффективную терапию как для метаболических, так и для психологических расстройств. Основное решение ожирения, включая как медицинское лечение, психологическую поддержку психического здоровья и синбиотическое лечение, может улучшить эмоциональное состояние, ожирение и психологические расстройства. В конечном счете, это может повысить качество жизни для пострадавших людей. Несмотря на то, что исследования в этой области все еще продолжаются, и для полного понимания этих взаимодействий необходимо больше доказательств, существуют все больше свидетельств того, что здоровье кишечника микробиоты может влиять как на физическое, так и психическое здоровье сложными и значительными способами. Содействие здоровой микробиоте кишечника с помощью сбалансированной диеты, потребление продуктов и пробиотиков, богатых клетчаткой, могут быть полезны для борьбы с ожирением и психологическими расстройствами, даже синергически с другими методами лечения.

Therefore, our goal is to determine whether the intake of a synbiotic composed of lactic acid bacteria, bifidobacteria, and tannin-based phytocomplexes is capable of improving anxious and depressive symptoms, glycemic profile, and insulin resistance in patients with obesity, depending on the presence or absence of psychological disorders, through the improvement of the inflammatory profile, appetite control, Производство нейротрансмиттера и дифференциальное изменение кишечной микробиоты.

Клинико-основное, проспективное, рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое исследование вмешательства предлагается для пациентов с ожирением, которые представляют депрессивные и/или тревожные расстройства.

Для достижения предлагаемых целей, будут включены 120 пациентов с ожирением, которые представляют депрессивные и/или тревожные расстройства (n = 60), а пациенты без расстройств (n = 60). Диагностические критерии депрессии и тревоги будут установлены в DSM-5. Кроме того, каждая группа будет случайным образом разделена на 2 подгруппы, одна из которых будет получать синбиотик, а другая получит соответствующий плацебо (n = 30 на группу) в течение 12 недель. Процесс рандомизации будет осуществляться с использованием программы для случайного назначения. Пациенты будут зачислены последовательно в исследование, поскольку они посещают отделение ожирения в консультациях по эндокринологии и питанию в больнице доктора Песет и соответствуют следующим критериям:

• Критерии включения: пациенты с ИМТ 30-40 кг/м², в возрасте от 18 до 65 лет, с известной продолжительностью заболевания более пяти лет. Кроме того, все пациенты будут поддерживать стабильный вес (<5% колебания) в течение 3 месяцев до исследования.
• Критерии исключения: пациенты, которые принимали антибиотики за 3 месяца до начала исследования, а также предварительное использование добавок, содержащих пробиотики и/или пребиотики. Кроме того, пациенты с диагнозом кишечных заболеваний и пациентов, которые перенесли предыдущую желудочно -кишечную хирургию. Вторичные причины ожирения, диабета 1 типа, беременности или лактации, активных опухолевых заболеваний и тех, кто устоял в печени или почечной недостаточности, будут исключены. Наконец, пациенты с другими диагностированными психическими расстройствами, отличными от тревоги и/или депрессии, и те, кто проходит лечение антидепрессантами до начала исследования, также будут исключены.

Перед началом исследования пациенты, или их законное представитель, подпишут форму информированного согласия после объяснения цели исследования и разрешения любых возможных сомнений. Это исследование придерживается этических руководящих принципов, созданных для экспериментов человека в Хельсинки и его последующих обновлений; Он также будет иметь одобрение от комитета по этике больницы. Медицинская информация и все данные, собранные в ходе исследования, будут оставаться конфиденциальными в соответствии с органическим законом 15/1999 по защите личных данных и соответствующим Королевскому указу 1720/07.

В начале исследования диетолог-нутриционист проведет индивидуальную оценку питания для расчета расхода энергии покоя, и будут созданы персонализированные гипокалорические диеты, снижая 500 ккалов от общего ежедневного расхода каждого человека, при этом поддерживая рекомендуемые добычи каждые макронутра (50-55% карбо-карбо, 30-35%. Диетический мониторинг поможет избежать предвзятости и усилить приверженность рациону, а также мониторинг побочных эффектов. Группа лечения получит капсулу с синбиотической формулировкой, а контрольная группа получит плацебо -капсулу (Maltodextrin), и обе группы будут проинструктированы ежедневно в течение 12 недель. Синбиотик будет состоять из пробиотической детали, состоящей из лактобацилл -ацидофила, лактобацилл -кейси и бифидобактерий лакти (2 × 10⁹ КОН/г каждый), и пребиотическая часть, состоящая из фитокомплексов, основанных на Таннинах (350 мг), извлеченных из различных источников. Плацебо будет выглядеть идентично синбиотической капсуле. Чтобы поддерживать ослепление для персонала, участвующего в испытании, подготовка продуктов исследования и заполнение контейнеров будет выполнено компателями Silvateam и Sacco, которые будут работать в нерезовых условиях.

В начале вмешательства будет проведено структурированное психологическое интервью, чтобы собрать информацию о текущем состоянии пациента; История и эволюция заболевания (ожирение и психологическое расстройство), паттерны питания, качество сна, связанные с ними психологические сопутствующие заболевания, семейные и социальные области, мотивация к переменам и ожидания. Влияние ожирения на качество жизни пациента (эмоциональное, социальное и личное) будет оценено. Психологическое наблюдение состоится в 4, 6 и 12 недель исследования. Во время вмешательств, статуса мотивации, привычек питания, образа жизни, самоконтроля, когнитивно-поведенческих изменений и предотвращения рецидивов.

В начале исследования и после диетического вмешательства будут собраны образцы крови натощак (12 часов), слюна, мочи (24 часа) и табуретки. Будут определены следующие параметры:

1. Антропометрические параметры и вес и высота состава тела будут измерены, а ИМТ будет рассчитан (вес / (высота) ²). Также будут определены окружность талии и бедра, а также артериальное давление. Кроме того, векторный анализ с использованием биоэлектрического импеданса (SECA MBCA 550®) будет выполняться как в начале, так и в конце вмешательства.

   Пациенты завершат 3-дневный диетический журнал (включая 1 выходной день) в начале, 6 недель и 12 недель, а также анкету IPAQ для мониторинга физической активности. Они также заполнят анкету по приверженности и соответствию продукту, и если они испытали какие -либо неблагоприятные последствия после принятия продукта.

2. Психологическая оценка Во-первых, мы будем применять анкету с депрессией тревоги и шкалы стресса 21 (DASS-21). Основываясь на первоначальных результатах, стресс, тревога и депрессия будут оценены с использованием трех подтвержденных шкал: инвентаризации депрессии Бека (BDI-2), воспринимаемой шкалы стресса (PSS), инвентаризации тревоги государственной посты (STAI) и самооценки с использованием вопросника Розенберга. Эта оценка позволит классификации субъекта в обеих группах (ожирение с тревогой и/или депрессией) и проверить, существует ли значительное улучшение после группы впуска синбиотиков.
3. Биохимические параметры Полный липидный профиль будет оценен, определяющий общий холестерин (TC) и триглицериды (TG) с использованием ферментативных методов, HDL-C (метод прямого осаждения), LDL-C (рассчитан с использованием формулы Freedewald) и VLDL-C (TG/5). Аполипопротеины B и A-I будут определяться нефелометрией. Будет рассчитывается холестерин не HDL (TC-HDL) и атерогенный плазменный индекс (API = log (TG/HDL)). Глюкоза и инсулин натощак будут измерены с использованием ферментативного метода гексокиназы и хемилюминесценции соответственно, а индекс HOMA будет рассчитан для оценки резистентности к инсулину. Функция печени и почек, полное количество крови, коагуляция и гормональный профиль будут оценены с использованием следующих маркеров: AST, ALT, GGT, LDH, щелочная фосфатаза, креатинин, скорость клубочковой фильтрации, A1C и функция щитовидной железы (TSH, свободный T4). Все эти параметры будут определены в Службе клинического анализа Университетской больницы доктора Песет.
4. Определение биомаркера D.1) Воспалительные параметры и антиоксидантная способность Воспалительное состояние будет оцениваться путем определения концентраций ультрачувствительного C-реактивного белка, IL6, TNF, IL1B, адипонектина, PAI-1 и IL10, с использованием технологии Luminex XMAP-Multiplex. Обработка и анализ данных будет выполняться в соответствии с инструкциями производителя. Уровни LPS в сыворотке будут определяться ELISA. Общая антиоксидантная способность в сыворотке будет определяться с использованием системы E-BQC (Bioquochem).

D.2) Определение пептидов и уровней кишечной функции сыворотки кишечных гормонов (GIP, GLP1, PYY, грелин, лептин, CCK) будет определяться с использованием технологии Luminex X-MAP. Чтобы оценить проницаемость кишечника и микробную транслокацию, уровни зонулина в плазме, окклюдина, LBP, FABP2/I-FABP и REG3A будут измерены с использованием наборов ELISA. Обнаружение β-глюкана в плазме будет проводиться с использованием анализа лизата амебоцитов Limulus (LAL).

D.3) Анализ нейротрансмиттерного пептида кортизола, дофамина, серотонина и уровня окситоцина в плазме, 24-часовой моче или слюне будет определяться с использованием наборов ELISA или технологии Luminex X-MAP.

D.4) Метаболомический анализ ЯМР (ядерный магнитный резонанс) будет применен для получения обширных метаболических профилей от крупных, хорошофенотипных когорт пациентов. Первоначально все образцы будут проанализированы с помощью ЯМР, получая глобальный метаболический профиль до 40 метаболитов, включая аминокислоты, сахара, фосфолипиды, маркеры воспаления, гликопротеины, липопартийные и некоторые микробные совместные метаболиты.

Статистическая значимость различных метаболитов будет проанализирована с использованием ковариационных тестов, скорректированных для потенциальной скорости ложных обнаружений (FDR) с использованием SPSS и программного обеспечения MATLAB. Химиометрический анализ для построения диагностики, классификации и прогнозирующих моделей будет выполняться с использованием пользовательских сценариев Matlab и инструментальных инструментов PLS для PCA, проекции с латентной структурой-дискриминантным анализом (PLS-DA), иерархический кластерный анализ (HCA) и аналогичные подходы на спектральных данных для классифицированных групп на основе клинических и интервенционных параметров. Метаболические сети будут построены с использованием Cytoscape и киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG) для геномики, интеграции метаболомических результатов и других молекулярных результатов проекта. Наконец, все результаты будут оцениваться посредством перекрестной проверки, и дискриминационная/прогнозирующая сила различных метаболитов, и оценки будут проанализированы с использованием кривых рабочих характеристик приемника (ROC).

D.5) Исследование очистки нуклеиновых кислот микробиоты, амплификации гена 16S рРНК, и сначала секвенирование, образцы стула будут тритурированными, гомогенизированными и лизируются с использованием системы FastPrep (MP Biomedicals). Общая ДНК будет извлечена после автоматического протокола LC Magna Pure (Roche, Manheim, Германия) в соответствии с инструкциями производителя. Метагеномные библиотеки будут получены с использованием комплекта Nextera XT после протокола Illumina. Области V3-V4 16S рРНК будут усилены, и библиотеки будут очищены после протокола Илсины.

Секвенирование MISEQ будет выполнено с использованием набора V3 (циклов 2x300), генерируя чтения 300 п.н. за каждые 65 часов, начиная с каждого конца ампликона. Секвенирование ультрагибации будет выполнено с использованием секвенсора Illumina в центре Fisabio-Salud Pública.

Филогенетический анализ 16S рРНК будет проводиться с использованием программного обеспечения QIIME. Функциональное назначение метагеномных считываний будет выполняться с использованием выделенных биоинформатических трубопроводов, разработанных в Fisabio (интеграция передовых методов в поле с настраиваемыми сценариями).

Анализ микробного сообщества (биоразнообразие, кластеризация, тепловые карты) и статистический анализ будут выполняться с использованием программного обеспечения R. Для анализа обнаружения биомаркеров будет использоваться платформа Lefse.

D.6) Анализ экспрессии генов Мы будем оценивать изменения в уровнях экспрессии генов с использованием технологии NanoString® для NCOUNTER®, что позволит нам идентифицировать молекулы мессенджера, которые изменяются между пациентами с ожирением с/без психологических расстройств. Эта система обеспечивает гибридизацию каждой целевой молекулы с помощью флуоресцентного зонда для индивидуальной идентификации без ретротранскрипции или амплификации, используя минимальные количества образцов. Общая РНК будет извлечена из PBMC с использованием общего комплекта Geneall® Ribospintm, и из всего 100-200 нг общей РНК панель мультиплексного метаболизма будет оценивать 768 генов, сосредоточившись на воспалительных и метаболических путях. Результаты будут проанализированы с использованием инструмента NSolver. Эти эксперименты будут субподрядом на диагностику Longwood, S.L.

D.7) in vitro Исследование механизма действия дивакестата толстой кишки на сложных клеточных моделях, имитирующих ось кишечного мозга. Предлагается использование и конструкция модели органа на чипе (OOC), с кишечными клетками, контактирующими с ферментационным дигестатом (из фекалий пациентов) и нейробластомы, контактируя с поглощенным материалом, специально разработанным для изучения механизмы действия синбиота. Для анализа биомаркеров будут наблюдаться изменения на кишечном уровне в воспалительных цитокинах и изменениях рецептора нейрональных клеток, что впоследствии может быть связано с результатами in vivo. Конструкция будет включать в себя получение достаточных репликаций контрольных образцов с дивариатом толстой кишки после стабилизации и с дивариатом толстой кишки после обработки плацебо или синбиотиком.