以肉为主与 Pesco 素食和结直肠癌 (MeaTIc)
粪便微生物组作为饮食对结直肠癌风险影响的决定因素:肉类饮食与 Pesco 素食饮食 (MeaTIc) 的比较
研究概览
详细说明
结直肠癌 (CRC) 是欧洲癌症死亡的第二大原因。 发病率的地域差异表明环境因素(主要是饮食习惯)如何在这种疾病中发挥重要作用。 令人信服的证据表明,食用红肉和加工肉类会增加患 CRC 的风险(WHO 将癌症危害分类为 2A 和 1),而食用含有膳食纤维的食物会降低患 CRC 的风险。 至于其他食物组,如鱼,虽然流行病学研究表明食用它会降低 CRC 风险,但这种联系的证据被认为是有限的;同样,对于非淀粉类蔬菜和水果,尽管有保护作用的暗示性证据,但这被认为是有限的,因此不如红肉和加工肉类那么令人信服。
提出了几个假设来解释红肉、加工肉和 CRC 之间的正相关关系:以肉类为基础的饮食含有在烹饪过程中形成的诱变剂-致癌物,还含有脂质过氧化作用和 N-亚硝基化合物,其形成由结肠中的血红素催化。 因此,最近关于 E3N 队列的实验和流行病学研究以及我们小组进行的随机安慰剂对照试验 SUVIMAX 证明了血红素铁在肉类和 CRC 之间的正相关中的核心作用。 根据这些研究,这种效应在很大程度上可以解释为血红素铁催化过氧化作用并诱导高腔多不饱和脂肪酸 (PUFA) 过氧化作用,形成细胞毒性和遗传毒性烯醛,进而诱导 Apc 突变的癌前细胞的阳性选择, CRC 的关键基因。 在此基础上,还证明了抗氧化剂,特别是生育酚,通过控制血红素铁诱导的过氧化作用,调节实验动物和人类与红肉相关的癌症风险。 研究人员最近的数据表明,微生物群参与了血红素诱导的过氧化反应,据报道,肠道微生物群是血红素诱导的上皮过度增殖和增生所必需的,因为它具有降低粘液屏障功能的能力。 尽管有这些报告,但肠道微生物组在确定与红肉和加工肉类相关的癌症风险中的作用尚不清楚。
与低 CRC 风险相关的植物性食品的微生物发酵会增加肠道短链脂肪酸 (SCFA),其中丁酸盐通过抑制组蛋白脱乙酰酶和促进细胞凋亡以及微生物激活的植物化学物质(如多酚)而具有抗肿瘤活性具有抗炎和抗氧化活性。 因此,众所周知,将纤维发酵成短链脂肪酸的过程需要肠道细菌,因为无菌小鼠几乎不产生短链脂肪酸。 这些数据清楚地表明,饮食对结肠癌发生的至少部分影响是由肠道微生物组介导的。 因此,众所周知,饮食会影响肠道微生物组的组成,正如一项农村人口研究中所描述的那样,新出现的证据表明肠道微生物群与 CRC 有关。 已提出微生物及其代谢物通过多种机制促进致癌作用,包括诱导炎症信号通路、基因突变和表观遗传失调。 最近,对 31 项研究(人类和动物模型)进行的审查表明,某些细菌群(例如细菌)增加了。 梭杆菌属、Alistipes、葡萄球菌科、Akkermansia 属。 和甲烷杆菌),而其他(例如。 双歧杆菌、乳杆菌、Faecalibacterium spp)在 CRC 中持续减少,随之而来的是潜在致癌代谢物(氮化合物、胆汁酸)的增加和 SCFA(例如 丁酸盐)。 然而,目前尚不清楚菌群失调(微生物群失衡)是 CRC 的原因还是后果。 肿瘤的发生确实可以通过改变不同微生物的微环境和生长条件而引起粘膜的炎症、溃疡和坏死,因此很难理解什么是先发生的。 此外,饮食风险是如何通过与肠道微生物组的相互作用来介导的? 微生物组的调节如何促进或阻止含有促炎和致癌代谢物的微环境的发展,这些代谢物有利于肿瘤的启动过程? 对食用各种饮食的受试者(即杂食者、素食者、纯素食者)进行的队列研究表明,饮食会改变肠道微生物组以及管腔结肠内容物的细胞毒性和遗传毒性活动。 在一项对 10 名志愿者进行的研究中,他们遵循 5 天的严格素食饮食,然后转向严格的肉食饮食,结果证明肠道细菌反应非常快(24-48 小时)。 特别是,在素食饮食期间,能够消化复杂碳水化合物的细菌种类占优势,而在基于动物蛋白的饮食期间,选择了特定的细菌种类,例如 Bilophila wadsworthia,它们能够代谢蛋白质并产生有毒化合物,如次级胆汁酸( BA,致癌作用的促进者)并具有巨大的促炎潜力。 向患结肠癌高风险的非洲裔美国人提供高纤维低脂肪的非洲式饮食,反之亦然,向患结肠癌风险较低的非洲农村人提供高脂肪、低纤维的西式饮食,会导致结肠癌的差异微生物组和与 CRC 风险相关的参数。 人类的初步数据还表明,当将富含脂肪和单糖的动物性饮食引入由谷物、豆类和蔬菜组成的传统非洲饮食时,肠道微生物组发生变化,导致与短链脂肪酸相关的生化功能逐渐丧失生产,这确实表明粪便微生物组可能是与饮食相关的结肠癌风险的决定因素。 关于血红素铁,研究人员最近证明,在短期接触(14 天)后,喂食血红素的大鼠的肠道微生物群富含肠杆菌科和脆弱拟杆菌,而罗斯氏菌属。 和乳杆菌属。 人数不足。 值得注意的是,肠杆菌科的扩增也存在于患有 CRC 高风险的炎症性肠病 (IBD) 患者中,并且可以在宿主肠道上皮细胞中诱发炎症。 此外,脆弱拟杆菌与炎症诱发的结肠癌有关。 还表明,乳酸杆菌可以抑制铁诱导的脂质过氧化作用。 值得注意的是,摄入血红素铁后观察到的肠道菌群调节与比较结直肠癌患者和健康志愿者时观察到的相似。 然而,尽管肠道微生物群与 CRC 之间的关联在概念上很有趣,但这些结果无助于解释饮食调节肠道微生物群背后的机制以及随之而来的对 CRC 风险的影响。 此外,虽然已经对细菌进行了许多研究,但宏基因组研究实际上还没有探索过真菌,但正如最近所证明的那样,它们正在成为参与自身免疫或炎症性疾病的关键参与者。 与细菌相比,它们的数量相对不足,导致它们被低估,因为真菌 DNA 通常无法使用标准方法纯化。 初步结果显示,IBD 中酿酒酵母的频率更高,IBD 是一组与 CRC 风险增加相关的病理学。
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习地点
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Florence、意大利、50134
- Unit of Clinical Nutrition, University Hospital of Careggi
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
有资格学习的性别
描述
纳入标准:
- 临床健康(男女)
- 年龄 >18 岁且≤50 岁。
将选择年龄在 18 至 50 岁之间的研究人群,因为 50 年后 CRC 的风险显示发病率显着增加。 事实上,超过 90% 的被诊断患有这种疾病的人年龄超过 50 岁,诊断时的平均年龄为 64 岁(Amersi 等人,2005 年)。 关于性别,其在结直肠癌发展中的作用仍不清楚(Amersi 等人,2005 年)。
排除标准:
- 存在当前疾病或不稳定的情况
- 当前或最近(过去 2 个月)使用抗生素或益生菌
- 怀孕或打算在接下来的 12 个月或哺乳期怀孕
- 目前的吸烟习惯
- 当前或最近(过去 2 个月)采用素食
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:预防
- 分配:随机化
- 介入模型:并行分配
- 屏蔽:无(打开标签)
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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有源比较器:以肉为主的饮食(MBD)
饮食行为干预包括每周 4 份红肉、每周 3 份加工肉类和每周 1 份家禽,总计每周 900 克肉类。
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饮食包括每周 4 份红肉(1 份 = 150 克)、每周 3 份加工肉类(1 份 = 50 克)和每周 1 份家禽(1 份 = 150 克),总计每周摄入 900 克肉。
其他名称:
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实验性的:肉类 α-生育酚 (MBD-T)
行为干预,包括每周 4 份红肉、每周 3 份加工肉类和每周 1 份家禽的饮食,每周肉类总量为 900 克,膳食补充剂为 100 毫克/天片剂形式的α-生育酚
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饮食干预,如 MBD,以 100 mg/die 的剂量补充 α-生育酚。
现有证据表明,α-生育酚可能通过减少粪便脂质氧化引起的诱变剂的形成、减少结肠上皮细胞的氧化应激以及影响细胞死亡、细胞周期和转录的分子机制来帮助预防结肠癌事件(Pierre 2013,Bastide 2016,Bastide 2017,Diallo 2016)。
值得注意的是,20,000 名女性每天服用 200 毫克生育酚 10 年,没有出现副作用(Lee 等人,2005 年)。
其他名称:
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实验性的:Pesco 素食主义者 (PVD)
饮食行为干预,不包括新鲜和加工肉类、家禽,但包括每周 3 份任何类型的鱼,不包括贝类
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饮食不包括新鲜和加工肉类、家禽,但包括每周 3 份任何类型的鱼,不包括贝类(1 份 = 150 克),总计每周 450 克。
饮食将包含其他蛋白质来源(例如
蛋、奶制品、豆类/豆类)。
有暗示性证据表明食用鱼和蔬菜对 CRC 具有保护作用(Vieira 等人,2017 年)。
其他名称:
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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DNA损伤
大体时间:3个月
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在细胞模型中使用彗星试验,减少 (<25%) 粪便水造成的 DNA 损伤(遗传毒性)
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3个月
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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微生物组和代谢组学概况
大体时间:3个月
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微生物组的变化和相对于基线的代谢组学概况
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3个月
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过氧化
大体时间:3个月
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粪便水中 omega-3 和 omega-6 的整体和特定过氧化相对于基线的变化
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3个月
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炎症参数
大体时间:3个月
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促炎和抗炎特征相对于基线的变化
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3个月
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氧化应激
大体时间:3个月
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氧化应激曲线相对于基线的变化
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3个月
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合作者和调查者
调查人员
- 研究主任:Alessandro Casini, MD、University of Florence
出版物和有用的链接
一般刊物
- Femia AP, Luceri C, Soares PV, Lodovici M, Caderni G. Multiple mucin depleted foci, high proliferation and low apoptotic response in the onset of colon carcinogenesis of the PIRC rat, mutated in Apc. Int J Cancer. 2015 Mar 15;136(6):E488-95. doi: 10.1002/ijc.29232. Epub 2014 Oct 6.
- Bastide NM, Naud N, Nassy G, Vendeuvre JL, Tache S, Gueraud F, Hobbs DA, Kuhnle GG, Corpet DE, Pierre FH. Red Wine and Pomegranate Extracts Suppress Cured Meat Promotion of Colonic Mucin-Depleted Foci in Carcinogen-Induced Rats. Nutr Cancer. 2017 Feb-Mar;69(2):289-298. doi: 10.1080/01635581.2017.1263745. Epub 2017 Jan 17.
- Caderni G, Femia AP, Giannini A, Favuzza A, Luceri C, Salvadori M, Dolara P. Identification of mucin-depleted foci in the unsectioned colon of azoxymethane-treated rats: correlation with carcinogenesis. Cancer Res. 2003 May 15;63(10):2388-92.
- Irrazabal T, Belcheva A, Girardin SE, Martin A, Philpott DJ. The multifaceted role of the intestinal microbiota in colon cancer. Mol Cell. 2014 Apr 24;54(2):309-20. doi: 10.1016/j.molcel.2014.03.039.
- Pierre F, Peiro G, Tache S, Cross AJ, Bingham SA, Gasc N, Gottardi G, Corpet DE, Gueraud F. New marker of colon cancer risk associated with heme intake: 1,4-dihydroxynonane mercapturic acid. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2006 Nov;15(11):2274-9. doi: 10.1158/1055-9965.EPI-06-0085.
- Gueraud F, Tache S, Steghens JP, Milkovic L, Borovic-Sunjic S, Zarkovic N, Gaultier E, Naud N, Helies-Toussaint C, Pierre F, Priymenko N. Dietary polyunsaturated fatty acids and heme iron induce oxidative stress biomarkers and a cancer promoting environment in the colon of rats. Free Radic Biol Med. 2015 Jun;83:192-200. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.02.023. Epub 2015 Mar 3.
- De Filippis F, Pellegrini N, Vannini L, Jeffery IB, La Storia A, Laghi L, Serrazanetti DI, Di Cagno R, Ferrocino I, Lazzi C, Turroni S, Cocolin L, Brigidi P, Neviani E, Gobbetti M, O'Toole PW, Ercolini D. High-level adherence to a Mediterranean diet beneficially impacts the gut microbiota and associated metabolome. Gut. 2016 Nov;65(11):1812-1821. doi: 10.1136/gutjnl-2015-309957. Epub 2015 Sep 28.
- De Filippo C, Cavalieri D, Di Paola M, Ramazzotti M, Poullet JB, Massart S, Collini S, Pieraccini G, Lionetti P. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Aug 17;107(33):14691-6. doi: 10.1073/pnas.1005963107. Epub 2010 Aug 2.
- Albanese D, De Filippo C, Cavalieri D, Donati C. Explaining diversity in metagenomic datasets by phylogenetic-based feature weighting. PLoS Comput Biol. 2015 Mar 27;11(3):e1004186. doi: 10.1371/journal.pcbi.1004186. eCollection 2015 Mar.
- Pierre FH, Martin OC, Santarelli RL, Tache S, Naud N, Gueraud F, Audebert M, Dupuy J, Meunier N, Attaix D, Vendeuvre JL, Mirvish SS, Kuhnle GC, Cano N, Corpet DE. Calcium and alpha-tocopherol suppress cured-meat promotion of chemically induced colon carcinogenesis in rats and reduce associated biomarkers in human volunteers. Am J Clin Nutr. 2013 Nov;98(5):1255-62. doi: 10.3945/ajcn.113.061069. Epub 2013 Sep 11.
- Sofi F, Dinu M, Pagliai G, Pierre F, Gueraud F, Bowman J, Gerard P, Longo V, Giovannelli L, Caderni G, de Filippo C. Fecal microbiome as determinant of the effect of diet on colorectal cancer risk: comparison of meat-based versus pesco-vegetarian diets (the MeaTIc study). Trials. 2019 Dec 9;20(1):688. doi: 10.1186/s13063-019-3801-x.
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