влияние

  • Субекти
  • Обобщение
  • Въведение
  • Материали и методи
  • Общи съображения за изучаване и анализ на диетата.
  • Измерване на адипоцитокиновите маркери в кръвта
  • Анализ на структурата на чревната микробна общност.
  • Фекален SCFA анализ чрез газова хроматография-масспектрометрия (GC-MS)
  • Статистически анализ
  • Резултати
  • Изходни физиологични, метаболитни и микробиологични характеристики на участниците в проучването.
  • Измиването е ефективно за възстановяване на характеристиките на микробиома
  • Моделът на прием на макроелементи не се е променил по време на проучването
  • Диференциални ефекти след намесата на RS4 диетата в сравнение с CF диетата върху чревната микробиота
  • Въздействие на RS4 върху състава на чревната микробиота в сравнение преди и след интервенцията на RS4
  • Консумацията на RS4 променени фекални SCFAs, свързани със специфични чревни микроби
  • Влияние на интервенцията RS4 върху циркулаторните адипоцитокини
  • Влияние на консумацията на RS4 върху телесния състав, липидите и метаболизма на глюкозата.
  • Взаимовръзки между чревни бактерии и метаболитни функции.
  • Вътрешно асоцииране в чревните микроби
  • Асоциация между метаболитните характеристики.
  • Дискусия
  • Допълнителна информация
  • Допълнителна информация
  • PDF файлове
  • Допълнителна информация
  • Excel файлове
  • Допълнителна таблица S2
  • Коментари

Субекти

  • Микробиом
  • Транслационни изследвания

Обобщение

Въведение

Метаболитният синдром (MS) обхваща съпътстващи заболявания като затлъстяване, дислипидемия, хипертония, инсулинова резистентност и хипергликемия, които увеличават риска от сърдечно-съдови заболявания, 1 водеща причина за смърт в Съединените щати. Въпреки че е възможно да се управляват тези съпътстващи заболявания с промени в диетата/начина на живот и/или терапевтичните интервенции, общото разпространение на MetS се увеличава в световен мащаб 2, 3. Допринасящ фактор може да бъде неспазването на здравословните диетични практики извън краткосрочния план, тъй като удобството и вкусът остават най-силните фактори, определящи избора на храна 4. В този контекст, нашето неотдавна двойно-сляпо проучване позволи на участниците да поддържат обичайните си диетични практики по време на интервенцията, без да се адаптират към каквито и да било промени. Това беше възможно благодарение на неутралните и адаптивни органолептични свойства на устойчивото нишесте (RS) тип 4 (RS4), хранителна съставка, получена от пшеница, използвана за интервенцията.

В нашето проучване групата RS4 има подобрени липидни профили и телесен състав 6. Тъй като RS4 е несмилаем, предположихме, че ползите за здравето на RS4 произтичат от способността му да влияе върху структурата на чревната микробна общност, което от своя страна може да бъде свързано с променена бактериална ферментация и производство. От SCFA 17. По този начин, тук, при двадесет участници, избрани с MetS, ние ретроспективно изследвахме промените в състава на микробиотата и производството на SCFA в червата, измерихме концентрациите на три циркулационни маркера на адипоцитокините и оценихме приема на калории и макронутриенти по време на интервенционния период. Освен това антропометричните и метаболитни параметри на гостоприемника бяха анализирани повторно в тази кохорта, за да се покажат взаимодействията между микроби и микроби и гостоприемници.

Материали и методи

Подробна информация за методите се предоставя като допълнителна информация.

Общи съображения за изучаване и анализ на диетата.

(да се) Хронология на плацебо контролирана кръстосана диетична интервенция с устойчиво нишесте (RS4) и контролно брашно (CF). Взети са проби от изпражнения и кръв преди и след всеки период на лечение (обозначени със стрелки). б) Пробен профил и брой участници в проучването.

Изображение в пълен размер

Измерване на адипоцитокиновите маркери в кръвта

Серумен интерлевкин-6 (IL6) и фактор на туморна некроза алфа (TNFα) се определят в пикограма/ml, като се използват човешки Ready-SET-Go ELISA комплекти (eBioscience, Сан Диего, Калифорния), а концентрациите на адипонектин в плазмата се измерват в микрограма/ml, използвайки човешки адипонектинов радиоимуноанализ (Linco Research, St. Charles, MO, следвайки инструкциите на производителя).

Анализ на структурата на чревната микробна общност.

Резултати

Изходни физиологични, метаболитни и микробиологични характеристики на участниците в проучването.

Двадесетте участници, които са имали признаци на метаболитен синдром на изходно ниво и са имали адекватни проби на изпражненията в четири точки за събиране на данни, са включени в настоящото разследване (фиг. 1), което позволява сравнение на чревните микробни профили и SCFA преди и след интервенциите. а също и между крайните точки на интервенции RS4 и CF (контрол). Възможни неблагоприятни стомашно-чревни странични ефекти от интервенциите не са оценени в тази кохорта, тъй като не са наблюдавани в родителската кохорта 6. Базовите характеристики на 20 участници са обобщени в допълнителна таблица S1. Таксономичната класификация на общо 55 079 последователности (присъстващи в поне една от пробите) е класифицирана в 5949 OTU, от които

78% са свързани с типа Firmicutes и

9% с филума Bacteroidetes (допълнителна фигура S1).

Измиването е ефективно за възстановяване на характеристиките на микробиома

Преди да превключат диетите RS4 и CF в дизайна на кросоувър проучването, всички участници са получили CF по време на двуседмичния период на измиване, за да се избегнат възможни ефекти на пренасяне от интервенцията RS4. За сравнение на крайните точки между групите RS4 и CF е необходимо да се провери постоянна изходна линия преди всеки период на лечение. При използване на пермутационен дисперсионен анализ на дисперсията за матриците на разстоянието не са наблюдавани значителни разлики между изходните микробиоми на групите RS4 и CF (данните не са показани), което също потвърждава, че двуседмичното измиване е ефективно и че всякакви разлики, наблюдавани след намесата се дължи на самата намеса.

Моделът на прием на макронутриенти не се е променил по време на проучването

Основният координатен анализ показа вариации съответно на 26% и 13% по оси 1 и 2, което показва важна промяна между двете групи (p = 0,01, фиг. 2). Диетата RS4 диференцирано модифицира 71 микробни OTU (q 121,2 пъти, q 6 пъти, q 5 пъти, q 24. Firmicutes и Bacteroidetes са две основни видове и видовият състав във всеки от тях може да варира значително по дадена тема. Възможно е и двете phyla включват видове, които могат да бъдат характерни за даден фенотип. По този начин състав на видово ниво може да представлява фенотип на телесно тегло по-точно, отколкото широка оценка на съотношението F: B.

Двуизмерен главен координатен анализ (PCoA) въз основа на претегленото разстояние UniFrac между пробите, като се има предвид изобилието от 5 831 таксона, присъстващи в поне една проба (n = 19). Оси 1 и 2 обясняват съответно 26% и 13% от вариацията (p = 0,01).

Изображение в пълен размер

(да се) Относително изобилие от бактериални видове (логаритмична промяна) в групата RS4 в сравнение с групата CF след интервенцията (n = 19). Преди това беше изключена значителна композиционна вариация между двете групи преди намесата. б) Съотношението Firmicutes/Bacteroidetes след интервенцията (n = 14). Пунктираната линия представлява тази връзка на базовата линия. (° С) Изобилие от основни бактериални видове (логаритмична промяна в гънките) преди и след лечението с RS4. #, най-близкият резултат от базата данни на NCBI 16S cRNA, кръстосано свързан с OTU от базата данни Greengenes. * q ≤ 0,05, ** q ≤ 0,01, *** q ≤ 0,001, § q ≤ 0,09 (тенденция/близко значение), n = 19.

Изображение в пълен размер

Въздействие на RS4 върху състава на чревната микробиота в сравнение преди и след интервенцията на RS4

Видовете Firmicutes от Clostridium cluster XIVa представляват почти 60% от микробиотата, прилепнала към муцин 25. Общо наблюдение беше, че видовете от клостридиална група XIVa, но не и група IV, са обогатени чрез допълване на диетата с RS4. На видово ниво (фиг. 3в), консумацията на RS4 увеличава изобилието на Bifidobacterium adolescentis (90,5 пъти, q = 0,087) и Parabacteroides distasonis (1180,2 пъти, q 0,05), Faecalibacterium prausnutzii (-1, 2 пъти, q> 0,05) или Dorea formicigenerans (1,1 пъти, q> 0,05), което беше потвърдено от предишния доклад 8. Новите наблюдения включват RS4-индуцирано увеличение на изобилието от Christensenella minuta (119,7 пъти, q = 0,038, 97% покритие на заявките, 88% идентичност и E 5 пъти, q

(да се) Изобилие на SCFA преди и след интервенцията RS4 (* p ≤ 0,05, n = 19). б) Положителна корелация на шест бактериални вида с повишени нива на SCFA по специфичен начин на RS4 (всички, стр. 26. Освен това адипонектинът се освобождава от адипоцитите в кръвта и има важна роля в метаболизма на липидите и глюкозата 27 Намалените нива на адипонектин са свързано с различни аспекти на метаболитната дисфункция 28. В сравнение с изходното ниво, IL6 намалява с 38% (p = 0,04), а нивата на адипонектин се увеличават с 20% (p = 0,002) в групата RS4, докато TNFα не се променя значително. концентрациите на адипонектин са по-ниски след диетата RS4 в сравнение с диетата след CF (p = 0,08 и p = 0,02, съответно, Таблица 2). където знаем, това е първият доклад, показващ промени в адипоцитокините, които помагат да се определи прогресията към сърдечно-съдови аномалии 28, 29, в отговор на приема на RS4 при хора.

Таблица в пълен размер

Влияние на консумацията на RS4 върху телесния състав, липидите и метаболизма на глюкозата.

Хората са имали по-нисък процент телесни мазнини (p = 0,05) и не висок липопротеин с ниска плътност (не HDL, p = 0,003), HDL (p = 0,005) и общ холестерол (TC, p 30. Глюкоза на гладно и HbA1C са по-силно изразена в тази кохорта (съответно -8,6% и -1%) в сравнение с първоначалната кохорта (съответно -4,2% и без намаление).% отслабване на телесните мазнини в комбинация с по-малка обиколка на талията показва възможно намаляване на централното затлъстяване в тези лица. Макар и значителни, тези промени бяха умерени, тъй като мерките за телесен състав не се променят бързо при възрастни и може да отнеме няколко месеца или години, за да покажат по-голяма промяна Обиколката на талията, TC, HDL и не-HDL също бяха намалени в RS4 група в сравнение с изходното ниво (всички, стр

(да се) Топлинна карта, показваща r-стойностите на Pearson (всички, стр

Топлинна карта, показваща r стойностите на Pearson, съответстващи на размера на кръга (n = 19). Черната граница показва групирането на видовете (* p ≤ 0,05, ** p ≤ 0,01, *** p ≤ 0,001, показано само в горния триъгълник). #, най-близкото попадение от базата данни NCBI 16S rNNA, препратена към OTU от базата данни Greengenes. †, видовете са значително обогатени или са достигнали значимост в групата RS4.

Изображение в пълен размер

Асоциация между метаболитните характеристики.

Наличието на сложни въглехидрати или гликан е основен фактор за формирането на чревната микрофлора 42. Тъй като много от ензимите, разграждащи нишестето, са представени като система за използване на нишесте (SUS) в

20% от генома на Bacteroidetes видове 42, 43, 44, обогатяването на Bacteroides ovatus и Parabacteroides distasonis след намеса на RS4 в това проучване е както се очаква. По-нататъшно потвърждение с база данни с въглехидратно-активни ензими (CAZy) (//www.cazy.org/) 45 поддържа, че видовете Bacteroidetes са доминиращи бактерии, разграждащи нишестето след намеса на RS4.

В заключение, това проучване предоставя доказателства, че хранителните добавки RS4 селективно променят чревната микробна и метаболитна среда, както и свързаните с тях метаболитни функции на гостоприемника. Доколкото ни е известно, това е първото холистично проучване, което изследва ефектите на ферментируемите фибри, RS4, върху чревната микробна екология, функционални метаболити като SCFA и физиологични реакции в гостоприемника в едно добре проектирано проучване в свободно живееща кавказка кохорта със признаци на MetS. Констатациите подкрепят възприеманата роля на взаимодействието микробиота - гостоприемник в хранителни терапии с важни последици за диетичните насоки за лица с метаболитни нарушения, основна грижа за общественото здраве в днешно време.

Допълнителна информация

Как да цитирам тази статия: Upadhyaya, B. et al. Влияние на хранително устойчиво нишесте тип 4 върху микробиотата на човешките черва и имунометаболитните функции. Sci. Rep . 6, 28797; doi: 10.1038/srep28797 (2016).