Klinisk studie av resistent stärkelse för att förbättra förstoppning

Människans tarmmikrobiota är en av de tätaste mikrobiella samhällena på jorden, inklusive mycket olika mikrobiella samhällen, som tillhandahåller metaboliska, immun- och skyddsfunktioner och spelar en viktig roll för människors hälsa. Gastrointestinal mikroflora påverkas av många faktorer, inklusive genetik, värdfysiologi (värdens ålder, sjukdom, stress, etc.) och miljöfaktorer, såsom levnadsförhållanden och droganvändning. Samtidigt anses kosten vara en viktig miljöfaktor som förmedlar gastrointestinal mikroflorasammansättning och metabolisk funktion. Med tanke på det faktum att det är svårt att smälta och absorberas av människokroppen, kan probiotika komma in i tarmkanalen genom matsmältningskanalen, för att förbättra tarmens mikroekologi och främja lipid-, protein- och mineralmetabolism.

Mat rik på antismältbar stärkelse har många funktioner, såsom att kontrollera kroppsvikten, minska blodfetter och blodsocker, reglera tarmfloran och så vidare, vilket har tilldragit sig många forskares intresse och blivit ett nytt område för internationell livsmedelsforskning på senare tid. år. Resistent stärkelse (RS) är antismältningsdelen av sammansatt polysackaridstärkelse. Enligt villkoren för enzymatisk hydrolysresistens och stärkelsekällan var den smältbara resistenta stärkelsen huvudsakligen uppdelad i fyra typer, nämligen RS1, RS2, RS3 och RS4. Från orsaken till resistens har RS1 och RS2 naturlig resistens mot amylas, och resistensen kan försvinna efter gelatinering, medan resistensen hos RS3 och RS4 bildas genom omvandling av stärkelse i processen för livsmedelsbearbetning eller livsmedelsproduktion. RS1 kan samexistera med RS2 eller RS3 i samma typ av mat, och förekomsten av RS4 kan öka matintaget av RS3.

Endast en liten del av den smältbara stärkelsen kan smältas och absorberas i tunntarmen, vilket ger en mycket låg utnyttjandegrad av glukos. När de flesta av resten av de osmälta komponenterna kommer in i tjocktarmen, fermenteras de av tarmmikrofloran och producerar främst kortkedjiga fettsyror (SCFA): acetat, propionat och butyrat. Även om både acetat och propionat har hälsoeffekter, anses butyrat särskilt förbättra hälsan och är den SCFA med den största ökningen av RS-intag. Butyrat spelar en viktig roll för människans tarmhälsa, inklusive att minska inflammation, minska risken för tjocktarmscancer och förbättra tarmbarriärfunktionen. In vivo och in vitro ökade resistent stärkelsediet och butyrat signifikant andelen ChAT-immunreaktiva intermuskulära neuroner, tarmneuroner uttryckte monokarboxylsyratransportör 2 (MCT2), liten interferens med RNA tystad MCT2 och förhindrade butyrat-inducerad ökning av andelen ChAT immunreaktiva neuroner. Butyrat och trichostatin A ökade acetyleringen av histon H3 i tarmneuroner. Src-signalvägshämmare kan blockera effekten av butyrat. Resistent stärkelsediet ökade kolontransporten och butyrat ökade kolinerg-medierad sammandragning av koloncirkulära muskler in vitro. Även om RS har visat sig vara en av de bästa fibrerna för att öka butyratnivåerna i befolkningen, är det tydligt att inte alla kan få samma fördelar, och vissa människor svarar inte på RS-tillskott. Detta tyder på att skillnader i individuell mikroflora spelar en viktig roll för att bestämma resultatet av RS-konsumtion, och vi måste utforska mer djupgående mekanismen för RS-smältning och hur det leder till produktion av butyrat. Dessutom behöver mer göras för att förstå de hälsoeffekter som kan påverkas av RS-konsumtion utöver butyratnivåerna.

På grund av den komplexa strukturen hos RS krävs vissa bakterier för att initiera nedbrytningen av detta halvkristallina material. R. bromii och Bifidobacterium juvenis är de enda kända mänskliga tarmmikroorganismerna med RS-nedbrytande förmåga.

R. bromii har fått uppmärksamhet för sin roll som en nyckelstensart för RS-metabolism, utfodring och/eller för att göra det möjligt för andra medlemmar av tarmmikrobiomet att komma åt detta substrat. Det stärkelsebrytande enzymet av R. bromii har en unik organisationsstruktur och bildar ett multienzymkomplex, som fästs till cellytan genom ställningsproteinet i fibrinosomerna genom adhesionsproteinet och dockerinmodulerna, så det kallas amylasom. Detta system har hittats i en mängd mänskliga rumenokocker, och nyckelenzymstrukturen i dess amylasom är mycket konserverad över stammar. Trots sin otroliga förmåga att bryta ner RS ​​verkar inte R. bromii själv konkurrera ut eller dominera andra arter, utan tjänar snarare ett fördelaktigt syfte genom att korsfodra andra arter genom att släppa ut olika långa sockerarter och acetat. En studie fann att median fekalt butyrat ökade med 50 % efter behandling med potatisstärkelse (RS2), men ytterligare undersökning av individuella svar avslöjade olika förändringar i butyrat. En uppföljningsstudie av samma grupp fann att de med ökat överflöd av R. bromii i sin mikrobiota var mer benägna att ha ett högre butyratsvar på potatisstärkelse, vilket tyder på att rätt kombination av primära nedbrytande bakterier och resistent stärkelse behövs för att öka butyratproduktion.

Förstoppning är en av de vanligaste gastrointestinala (GI) störningarna i klinisk praxis, med cirka 11-20% av vuxna världen över lider av förstoppning. Kliniskt minskar frekvensen av avföring, eller så är avföringen mödosam, obstruerad, svår och avföringen är torr och svårlöslig, vilket kallas förstoppning [16]. Kliniskt är refraktär förstoppning svår att behandla och överberoende av laxermedel leder ofta till vatten- och elektrolytbalans, gastrointestinal dysfunktion, melanos i tjocktarmen, avslappning av analsfinkter och andra problem, och leder till och med till kolorektal cancer, diabetes, anorexia nervosa och andra komplikationer i vissa fall. Därför är det mycket viktigt att hitta ett säkert och effektivt laxerande läkemedel eller diet för att förbättra och lindra förstoppningssymptom. Den hälsofrämjande effekten av resistent stärkelse beror främst på det kortkedjiga fettet och gasen som produceras av mikrobiell jäsning i tjocktarmen, och dess roll i att förebygga kolorektal cancer och vissa kostrelaterade kroniska sjukdomar är starkare än kostfiber, och det kan effektivt övervinna den negativa lukten, grova konsistensen, dålig kvalitet och andra nackdelar med mat berikad med kostfiber. Ur forskningsdataanalys synvinkel, som en naturlig, säker, "medicin och mat" matresurser, som kostfiber, har en mycket viktig roll för människors hälsa. Den har ett viktigt industriellt tillämpningsvärde och breda marknadsutvecklingsmöjligheter, öppnar upp ett nytt fält för forskning om funktionell mat och kompenserar för nackdelarna med traditionell kostfiber.

I vår tidigare analys visade sig avföringsmikroorganismer hos 20 patienter med förstoppning och 20 friska personer vara mycket olika i struktur. Skillnadsanalysen visade att ruminococcus var rikligt hos friska människor. En klassificeringsmodell av AUROC0.967 etablerades med hjälp av Lasso-algoritmen, och viktiga funktioner i klassificeringsmodellen var följande: Ruminococcus är den egenskap med högst vikt. SPINGO noterar att släktet Ruminococcus innehåller arter, där R. bromii har den högsta relativa förekomsten. En sökning av data från GMrepo-databasen visade att Ruminococcus hittades i 28 796 försök, tillhörande 93 fenotyper. Totalt 40 795 giltiga körningar tillhörde dessa fenotyper. Den relativa förekomsten av Ruminococcus hos friska personer är betydligt högre än hos personer med förstoppning, och den relativa förekomsten av R. bromii hos friska personer är betydligt högre än hos personer med förstoppning. Den relativa förekomsten av ruminococcus hos friska personer var signifikant högre än hos personer med förstoppning. Därför är syftet med denna kliniska prövning att komplettera resistent stärkelse för patienter med förstoppning och (1) observera om symtomen hos patienter med förstoppning förbättras; (2) Att analysera förändringar av tarmmikrober hos patienter med förstoppning; (3) Kontrollera om den relativa förekomsten av R. bromii ökar och analysera korrelationen mellan den relativa förekomsten av R. bromii i tarmen och förbättringen av förstoppningssymtom hos patienter med förstoppning.

Studien var en icke-randomiserad kontrollerad studie utan placebogrupp och inkluderade 30 patienter med funktionell förstoppning diagnostiserad av läkare. En enkätundersökning används för att förstå om symtomen hos patienter med förstoppning förbättras. Samtidigt samlas avföringsprover för metagenomsekvensanalys för att studera förändringar av tarmmikrober hos patienter före och efter den resistenta stärkelseinterventionen. Särskild uppmärksamhet ägnas åt om den relativa förekomsten av R. bromii ökar.

Denna studie kräver inga rekryteringsannonser och ämnen rekryteras på helt frivillig basis. Möjliga risker under experimentet förklaras för försökspersonerna och informerat samtycke undertecknas efter att de samtyckt till att gå med i studien. De frivilliga som gick med på att gå med i experimentet undersöktes med frågeformulär för att få fram deras tarmhälsa och andra hälsotillstånd, och screenades enligt ovanstående urvalskriterier för forskningsobjekt och uteslutningskriterier. De insamlade proverna är namngivna efter numret, och personens personliga information kommer inte att avslöjas. Försökspersonernas identitet hölls hemlig under hela studien, och endast antalet och sjukdomsfenotypen var synliga. Försökspersoner kan när som helst dra sig ur studien.

I denna studie kommer sammansättningen och strukturen hos försökspersonernas tarmflora att analyseras, och försökspersonerna kan hålla sig à jour med framstegen i testet och analysen och få sina egna relevanta data.

Den resistenta stärkelsen som används i denna studie (HiMaize260) är framställd av Ingredion. HI-MAIZE®260 resistent stärkelse är en kostfiber som kommer från Ingredions egenutvecklade majsstärkelse med hög amyloshalt som förbättrar näringsinnehållet i vardagsmat som vitt bröd, muffins, kakor, kakor och pasta.

HI-MAIZE®260-standarden är GB31637-2016, som överensstämmer med de nationella standarderna för livsmedelssäkerhet. Den resistenta stärkelsen HI-MAIZE®260 innehåller cirka 53 % resistent stärkelse (kostfiber) och 40 % smältbar stärkelse och kan enkelt läggas till standardformuleringar genom att delvis ersätta vanligt mjöl. Dessutom, eftersom HI-MAIZE®260-resistent stärkelse innehåller färre kalorier än mjöl, ökar den näringsinnehållet i maten.