Мікробний метаболізм вуглеводів у кишечнику заважає схудненню у дорослих із зайвою вагою, які проходять спосіб життя
Девід А. Муньїз Педрого
1 Центр клінічної та поступальної науки, клініка Мейо, Рочестер, штат Міннесота
2 Медичний факультет Університету Пуерто-Рико, Сан-Хуан, Пуерто-Рико
Майкл Д. Йенсен
3 Відділ ендокринології, діабету, метаболізму та харчування, клініка Мейо, Рочестер, Міннесота
Керол Т. Ван Дайк
4 Відділ гастроентерології та гепатології, клініка Мейо, Рочестер, штат Міннесота
Джозеф А. Мюррей
4 Відділ гастроентерології та гепатології, клініка Мейо, Рочестер, штат Міннесота
Джеффрі А. Вудс
5 професор кафедри кінезіології та охорони здоров’я громади; Директор Центру охорони здоров’я, старіння та інвалідності. Університет Іллінойсу в Урбана-Шампейн, Шампейн, Іллінойс
Джун Чень
6 Департамент досліджень наук про здоров'я, Відділ біомедичної статистики та інформатики, клініка Мейо, Рочестер, Міннесота, США
Пурна К. Кашяп
4 Відділ гастроентерології та гепатології, клініка Мейо, Рочестер, штат Міннесота
Вандана Нехра
4 Відділ гастроентерології та гепатології, клініка Мейо, Рочестер, штат Міннесота
Пов’язані дані
Анотація
Ожиріння - це хронічне захворювання, яке поширюється по всьому світу і зараз вважається глобальною епідемією. Ожиріння, виміряне за допомогою індексу маси тіла (ІМТ) 30 кг/м 2 або більше, постійно асоціювалось із збільшенням смертності від усіх причин. 1
Комплексне втручання у спосіб життя, як правило, є першим кроком для досягнення втрати ваги. Втрата ваги всього на 5 відсотків завдяки поєднанню дієтичних обмежень, фізичних вправ та поведінкової терапії ефективна для досягнення кращого контролю глікемії та запобігання діабету. 2,3 Однак існує помітна міжособистісна мінливість успіху цього підходу, що часто пояснюється дотриманням пацієнтом відповідності. 4
Патофізіологія ожиріння є складною, із внеском генів господаря, а також факторів навколишнього середовища. 5 Останні дані свідчать про те, що мікробіом кишечника людини відіграє важливу роль у патофізіології ожиріння, впливаючи на енергетичний обмін господаря, ожиріння, нейроендокринну сигналізацію та чутливість до інсуліну. 7 Отже, мікробіом кишечника може частково бути відповідальним за між індивідуальні відмінності в результатах втручань, спрямованих на ожиріння. У цьому дослідженні ми повідомляємо про потенційні мікробні маркери, які передбачають реакцію на комплексну програму втручання у спосіб життя для схуднення.
Методи
Підбір пацієнта
Пацієнтів набирали з серпня по вересень 2013 року з програми досліджень лікування ожиріння в клініці Мейо. До дослідження були включені дорослі у віці 18 - 65 років з ІМТ 27 - 39,9 кг/м 2 та здатні надати інформовану згоду. Критерії виключення включали проблеми зі здоров'ям, які заважали людям займатися фізичними навантаженнями, попередні операції з лікування ожиріння (баріатричні процедури, шунтування шлунка), одночасну участь в іншій програмі схуднення та використання препаратів для схуднення протягом попередніх 30 днів. Учасники, які застосовували антибіотики протягом попередніх 30 днів, також були виключені з аналізу. Інші ліки, такі як інгібітори протонної помпи, проносні, статини та знеболюючі препарати. Жоден із включених учасників не приймав пробіотики.
Навчальні втручання
Програма досліджень лікування ожиріння в клініці Майо - це 12-місячна комплексна програма втручання у спосіб життя. Протягом перших 3 місяців за учасниками спостерігали щотижневі одногодинні заняття, щотижнево протягом четвертого місяця, а потім щомісяця до 12 місяців. Щоб мінімізувати вплив невідповідності учасників на результати, ми вибрали перші 3 місяці як часові рамки нашого дослідження. Харчове втручання включало об'ємний підхід 8, який включав більшу кількість фруктів, овочів та продуктів з низькою енергетичною щільністю з меншим споживанням продуктів з більшою щільністю поживних речовин. Метою було зменшити споживання енергії, одночасно досягнувши великого обсягу споживання їжі.
Втручання у фізичну активність передбачало рекомендації проходити щонайменше 10 000 кроків на день або їх еквівалент. Фізичну активність контролювали за допомогою крокоміра з 7-денною пам’яттю. Пацієнтам було наказано носити крокомір щодня та переглядати дані про кількість кроків, щоб оцінити прогрес до досягнення мети.
Поведінкове втручання проводилося на щотижневих групових заняттях і включало такі елементи, як самоконтроль, управління очікуваннями, постановка цілей, контроль стимулів, зменшення стресу, вирішення проблем, соціальна підтримка, когнітивна перебудова та попередження рецидивів. Загальний план сесій базувався на протоколі Look AHEAD. 9
Заходи результатів та обробка даних
Клінічну, біохімічну та демографічну інформацію збирали у пацієнтів на початковому рівні та через 3 місяці, включаючи вік, стать, расу, вагу, зріст, ІМТ, статус куріння, гіпертонію, додіабет, діабет 2 типу, глюкозу в крові натще, високу щільність рівні ліпопротеїдів, рівні ліпопротеїдів низької щільності та рівні тригліцеридів. Відсоток втрати ваги через 3 місяці обчислювали на основі базової маси тіла учасника. Втрата ваги на 5% або більше через 3 місяці визначалася як успіх. Зразки калу у фекаліях збирали на початковому рівні та через 3 місяці.
Виділення ДНК із зразків калу проводили за допомогою набору для виділення ДНК Mo Bio PowerSoil® (Mo Bio Laboratories; Карлсбад, Каліфорнія) після збивання бісером. Варіабельна область V4 бактеріальної 16S рРНК ампліфікувалась з ДНК калу та секвенувалась за допомогою платформи MiSeq Illumina. Аналіз даних про склад та різноманітність проводили за допомогою трубопроводу Quantitative Insights into Microbial Ecology (QIIME 1.9.1). 10
Прогнозне функціональне профілювання з 16 рРНК проводили за допомогою філогенетичного дослідження спільнот шляхом реконструкції трубопроводу, що не спостерігається (PICRUSt). 11 Вміст генів прогнозували на основі таких баз даних: Кіотська енциклопедія генів і геномів (KEGG), 12 База даних кластерів ортологічних груп (COG), 13 та база вуглеводних активних ферментів (CAZy). 14 Метод розміру ефекту лінійного дискримінантного аналізу (LDA) (LEfSe) був проведений для виявлення прогностичних композиційних та функціональних біомаркерів для схуднення. Використовували альфа 0,05 та поріг LDA> 2,0.
Статистичний аналіз
Статистичний аналіз проводили за допомогою програмного забезпечення JMP Pro 12 (SAS Institute; Cary, NC) та конвеєру QIIME. Для порівняння базових відмінностей у складі бактерій та альфа-різноманітності використовувались двосторонні тести рангової суми Вількоксона, а для бета-різноманітності - перманова. Для інтервальних змін у бактеріальному складі та різноманітності між початковим рівнем та через 3 місяці використовували двосторонні тести Вілкоксона зі знаком. Значення Р 0,05 або менше вважалося статистично значущим для всіх тестів.