Effekter av högproteindiet på tjocktarmen hos överviktiga människor

Högproteindieter används ofta för sin bantningseffekt. Dessa dieter ökar mängden osmält protein och peptider som når tjocktarmen. Microbiota använder protein och peptider som substrat och producerar aminosyrahärledda metaboliter såsom kortkedjiga fettsyror, grenkedjiga fettsyror, laktat, formiat, succinat, ammonium, vätesulfid och fenolföreningar. Vissa av dessa metaboliter har visat sig vara fördelaktiga för värden medan andra kan vara skadliga. Högproteindieter kan ha olika effekter oavsett om de är baserade på animaliska eller växtproteiner eftersom dessa två typer av protein har olika aminosyror sammansättning och något olika smältbarhet. Syftet med denna studie är att hos överviktiga frivilliga utvärdera konsekvenserna av kost med hög proteinhalt (djur kontra vegetabiliskt) kontra isokalorisk-normoprotisk kost på nivån av tjocktarmen och metabolism. Först kommer sammansättningen och aktiviteten hos mikrobiotan och de metaboliter som produceras i tjocktarmens lumen att bestämmas. Sedan, för att utvärdera konsekvenserna av de testade dieterna på slemhinnans fysiologi, kommer genuttryck att analyseras i rektala biopsier och fekalvatten kommer att testas på kolonocytcellinjer. Slutligen kommer dieternas konsekvenser på värdens metabolism att utvärderas.

Kostintervention

Före studien kommer frivilliga (n=42) att tillhandahålla en 3-dagars matjournal som kommer att användas av en dietist för att beräkna sitt vanliga energiintag. Studien kommer att inledas med en 2 veckors normaliseringsperiod under vilken de frivilliga måste äta enligt menyer (Fig. 1). Dieten kommer att ge volontären sitt vanliga individuella energiintag; och protein, kolhydrater och fett kommer att stå för 15, 50 respektive 35 % av energiintaget.

I slutet av denna standardiseringsperiod kommer frivilliga att slumpmässigt fördelas i 3 grupper (n=14) under 3 veckor (interventionsperiod) (Fig. 1). Frivilliga i de 3 grupperna kommer att följa en diet med ett reducerat intag av smältbara kolhydrater (15 % av energiintaget) medan intaget av osmältbara kolhydrater förblir oförändrat. Volontärerna kommer att konsumera 3 gånger per dag ett kosttillskottspulver som de kommer att lösa upp i vatten och sedan dricka. Detta tillägg kommer att ge dem 15% av deras energiintag. Den första gruppen kommer att få ett kasein (animalt protein) tillskott så att de får en proteinrik kost (protein, kolhydrater och fett kommer att stå för 30, 35 respektive 35 % av energiintaget). Den andra gruppen kommer att få ett tillskott av sojaprotein (vegetabiliskt) så att de också konsumerar en proteinrik kost (protein, kolhydrater och fett kommer att stå för 30, 35 respektive 35 % av energiintaget). Den tredje gruppen kommer att få ett tillskott av maltodextrin (smältbara kolhydrater, placebokontroll) så att de får i sig en normoproteindiet, liknande makronäringsämnessammansättning som standardiseringsdieten (protein, kolhydrater och fett ger 15, 50 respektive 35 % av energin intag). Kosttillskottet kommer att ges i ett dubbelblindat protokoll. Det kommer inte att finnas någon energibegränsning mellan standardiserings- och interventionsperioderna.

Kliniskt protokoll

Dagligen kommer volontärerna att mäta sin kroppsvikt och registrera sin matkonsumtion och fysiska aktivitet. En gång i veckan kommer de att ha ett telefonsamtal med en dietist för att säkerställa att kosten följer dem (Fig. 2).

I slutet av normaliseringsperioden, 13 dagar efter början av studien (D13), kommer frivilliga att samla in 24 timmars urinprov. Avföringsprover kommer att samlas in från kvällen D13 till morgonen D14. En kylare kommer att tillhandahållas till volontären för förvaring och transport av prover. Efter en natts fasta, på morgonen D14, kommer volontärerna till sjukhuset och tar med sina prover som omedelbart kommer att konditioneras för förvaring. Blodprover kommer att samlas in. Sedan kommer rektala biopsier att återvinnas. Varje vecka under interventionsperioden tas urinavföring och blodprov (D21, D28, D35). I slutet av interventionsperioden kommer rektala biopsier att återvinnas (D35). Kroppsvikt och blodtryck kommer att mätas vid varje besök.

Analyser Alla uppmätta parametrar kommer att uttryckas relativt baslinjen.

Kostintaget kommer att utvärderas av dietist baserat på matregister.

Avföringsprover

• Mikrobiota sammansättning och funktioner
• Luminala metaboliters sammansättning
• pH, osmolaritet, vattenhalt
• Fekalvattentest på HT-29-celler (kolonocyter) för mitokondriell andning, proliferation, genotoxicitet, cytotoxicitet, genuttryck

Uriner

• Urea- och kreatininanalys (proteinkonsumtionsmarkör för att verifiera kostefterlevnad)
• Metabolomics

Blod

• Kliniska parametrar (totalkolesterol, LDL- och HDL-kolesterol, icke-förestrade fettsyror, triglycerider, glykemi, insulinemi)
• Metabolomics

Rektala biopsier

• Transkriptomiska analyser