Kost med hög fruktos, tarmmikrobiomet och metabol hälsa

Amerikaner konsumerar vanligtvis överskottsmängder av kostfruktos. Tillsatt fruktos har visat sig ha en negativ inverkan på metabol hälsa, inklusive ökad insulinresistens och risk för typ 2-diabetes (T2D). Men de mekanismer som kopplar samman fruktos i kosten och metabol hälsa är dåligt förstådda. Malabsorption eller ofullständig metabolism av fruktos i tunntarmen är vanligt i befolkningen. Överskott av fruktos når tjocktarmen där det kan förändra strukturen och funktionen hos tarmmikrobiomet, förändra bakteriella metaboliter och utlösa inflammatoriska reaktioner som påverkar T2D-risken. För att klargöra om vanliga konsumerade nivåer av kostfruktos påverkar metabola utfall genom att förändra tarmmikrobiomet, kommer forskargruppen att randomisera 30 deltagare till en kontrollerad cross-over dietintervention, där deltagarna kommer att konsumera 12-dagars isokaloriska, tillsatta fruktos- eller glukosdieter. (25 % av de totala kalorierna) åtskilda av en 10-dagars kontrollerad diet-uttvättningsperiod.

Forskargruppen har som mål att:

1. Bestäm sambandet mellan hög fruktoskonsumtion, tarmmikrobiomet och metabolisk risk.
2. Karakterisera orsaksrollen som fruktosinducerade förändringar i tarmmikrobiomet har på metabolisk risk med hjälp av en bakteriefri musmodell.

Forskargruppen kommer att mäta 1) mikrobiotagemenskapens struktur och funktion via metagenomisk sekvensering av avföring, 2) fekala metaboliter via målinriktad och oriktad metabolomik, 3) antropometri, 4) insulinresistens, serummarkörer för T2D-risk och inflammatoriska cytokiner, 5) fekal mikrobiell kolhydratoxidationskapacitet och 6) leverfett via MRT-elastografi. Forskargruppen kommer att använda nya statistiska metoder, inklusive distribuerad lagmodellering, för att förstå de komplexa sambanden mellan kost, mikrobiomet, metaboliter och hälsoresultat.

Forskargruppen kommer sedan att genomföra kontrollerade dietinterventioner och studier av fekal mikrobiomtransplantation i bakteriefria möss. Donatorfekala prover från mänskliga deltagare i både glukos- och fruktosarmarna av den kliniska interventionen kommer att transplanteras till bakteriefria och koloniserade möss för att fastställa ett orsakssamband mellan fruktosinducerade förändringar i tarmmikrobiomet, leverfett och kända metabola och inflammatoriska förändringar för att öka risken för T2D.

Forskargruppen syftar till att heltäckande bedöma de strukturella och funktionella förändringarna i tarmmikrobiomet som orsakas av en kost med hög fruktos. Att bestämma effekten av överskott av fruktos på mikrobiomet kommer att hjälpa till att identifiera nya sätt genom vilka fruktos bidrar till risken för metabola sjukdomar. Förutom att identifiera strategier för att förbättra den metabola hälsan hos vuxna, kan data från detta förslag hjälpa till att informera riktade tillvägagångssätt för att mildra framtida sjukdomsrisker i utsatta populationer som konsumerar höga nivåer av fruktos, såsom barn.