Вплив харчового жиру на мікробіоти та кишкові метаболіти та їх взаємозв’язок
Рівень ожиріння та інших кардіометаболічних розладів у більшості країн, що розвиваються, швидко зростав паралельно із переходом від традиційної дієти з низьким вмістом жиру до дієти з відносно високим вмістом жиру, але нижчою вуглеводів.
Показано, що дисбіоз мікробіоти кишечника пов'язаний з високим ризиком ожиріння, діабету 2 типу та багатьох інших кардіометаболічних захворювань.
Дослідження з використанням моделей гризунів дозволяють припустити, що дієта з високим вмістом жиру дисбалансує мікробіоти кишечника та погіршує кишковий бар’єр, що призводить до кардіометаболічних захворювань.
Спостережні дослідження, проведені в різних людських популяціях, свідчать про те, що дієта сильно впливає на склад мікробіоти кишечника та пов'язану з ним метаболоміку фекалій, тоді як дані досліджень дієтичного втручання свідчать про те, що вплив дієти на мікробіоти кишечника може бути більш скромним.
Значення цього дослідження
Які нові висновки?
На рівні філе дієти з помірним вмістом жиру та жиром із зниженим вмістом жиру знижували співвідношення твердих речовин до бактеріоїдів після втручання.
На рівні роду дієта з підвищеним вмістом жиру зменшила чисельність Faecalibacterium, збільшила кількість Alistipes і Bacteroides, тоді як дієта з низьким вмістом жиру збільшила кількість Faecalibacterium і Blautia після втручання.
Концентрація масляних кислот у фекаліях була збільшена після дієти з низьким вмістом жиру та знижена після дієти з високим вмістом жиру. Після споживання дієти з низьким вмістом жиру р-крезол та індол кометаболітів зменшувались, тоді як пальмітинова кислота (С16: 0), стеаринова кислота (С18: 0) та арахідонова кислота збільшувались після вживання дієти з підвищеним вмістом жиру.
Зміна відносної чисельності блаутії була негативно пов'язана зі змінами загального холестерину в сироватці крові, ліпопротеїдів низької щільності та холестерину ліпопротеїнів невисокої щільності, тоді як зміна вмісту Bacteroides позитивно корелювала зі змінами цих трьох ліпідних маркерів у крові.
Для циркулюючих прозапальних факторів дієта з підвищеним вмістом жиру була пов’язана з підвищеною плазмовою високою чутливістю С-реактивного білка та тромбоксану В2 щодо дієти з низьким вмістом жиру, тоді як лейкотрієн В4 та простагландин Е2 у дієті з низьким вмістом жиру були знижені найбільше серед три дієтичні групи.
Як це може вплинути на клінічну практику в осяжному майбутньому?
Отримані нами результати демонструють, що серед здорових молодих людей, дієта яких перебуває у перехідному стані, дієта з підвищеним вмістом жиру мала помітно несприятливий вплив на таксони мікробів кишечника, метаболічні профілі фекалій та прозапальні біомаркери плазми, тоді як дієта з низьким вмістом жиру була пов'язана більш сприятливий профіль цих біомаркерів. Ці висновки є підтверджуючими доказами того, що харчові настанови в країнах, що перебувають у стані переходу до харчування, повинні відмовляти від збільшення споживання дієтичного жиру. Результати можуть також мати значення у розвинених країнах, де споживання жиру вже є високим.
Вступ
Паралельне збільшення рівня вуглеводів у їжі та поширеність ожиріння та діабету 2 типу (T2D) у Сполучених Штатах та деяких інших західних країнах призвели до припущення, що така дієтична зміна є результатом збільшення споживання вуглеводів та зменшення загального вмісту жиру споживання, може бути визначальним фактором кардіометаболічних розладів. 1–3 На відміну від цього в Китаї перехід харчування від традиційної дієти з низьким вмістом жирів з високим вмістом вуглеводів до дієти з відносно більшим вмістом жиру та меншою кількістю вуглеводів був пов’язаний із різким збільшенням за ризик ожиріння, СД2 та серцево-судинних захворювань за останні 30 років.4 5 Раніше ми показали в рандомізованому дослідженні з контрольованим годуванням, що серед здорових молодих людей дієта з низьким вмістом жиру та вуглеводами, швидше за все, пов’язана з менший ризик надмірного збільшення ваги та збільшення окружності талії та більш сприятливий ліпідний профіль, ніж дієта з підвищеним вмістом жиру та вуглеводами.
Існував інтерес до ролі мікробіоти кишечника у розвитку ожиріння та кардіометаболічних захворювань.7 Дослідження на гризунах показали, що дієта західного типу з високим вмістом жиру сильно впливає на генетичний склад та метаболічну активність мікробіоти кишок.8 9 Докази показують, що у людей різноманітність і багатство мікробіоти кишечника зменшуються при порівнянні таких дієт з високим вмістом жиру та більш традиційних дієт з відносно більшою часткою вуглеводів.10 11 Такий, спричинений дієтою „дисбіоз” у пов’язаних з кишечником мікробних спільнотах вважається головним фактором порушення метаболізму, пов’язаного з ожирінням.12 Значна частина відповідної літератури про людей базується на спостережних дослідженнях, і порівняно невелика кількість короткотермінових досліджень дієтичного втручання свідчить про те, що вплив зміни дієти може бути відносно помірним. 13-16 доступна інформація про здорових молодих людей або про групи населення, дієта яких перебуває у переході від традиційно споживаної до тієї, що пов'язана з високим ризиком серцево-метаболічних захворювань.
Таким чином, у 6-місячному рандомізованому дослідженні з контрольованим вигодовуванням серед здорових молодих людей ми порівняли низку ознак мікробіоти кишечника та метаболічних профілів фекалій, а також маркери запалення для дієт з різною часткою жиру та вуглеводів.
Методи
Дизайн дослідження та сукупність
Це дослідження досліджувало мікробіоти кишечника, реакцію на метаболомічні профілі фекалій та їх взаємозв’язок із кардіометаболічними факторами ризику у 217 здорових дорослих людей, які надали зразки фекалій у дослідженні «Оптимальне розподіл макроелементів у харчуванні в Китаї». Китаю та Університету Чжецзян на півдні Китаю і був схвалений комітетами з етики. Кожен учасник надав письмову інформовану згоду та не отримав фінансової компенсації та подарунків. Випробування було зареєстровано за адресою ClinicalTrials.gov за номером NCT02355795.
Вивчення дієт та втручання
Додатковий файл 1
Збір зразків крові та оцінка прозапальних факторів
Зразки крові відбирали шляхом венепункції після 12-годинного голодування. Плазму та сироватку центрифугували із зразків крові та негайно зберігали при -80 ° C для подальшого аналізу. Концентрації клінічних біомаркерів у сироватці крові, включаючи ліпідні профілі, глюкозу та інсулін, вимірювали, як описано раніше.6. Концентрації прозапальних факторів у плазмі крові, включаючи інтерлейкін (IL) -1, IL-6, IL-8, фактор некрозу пухлини-α (TNF- α), простагландин E2 (PGE2), тромбоксан B2 (TXB2) та лейкотрієн B4 (LTB4), вимірювали за допомогою наборів ELISA (Cayman Chemical Co, Ann Arbor, Michigan, USA та MultiSciences Biotech Co, Hangzhou, China). Крім того, високочутливий С-реактивний білок (hs-CRP) вимірювали методом турбідиметричного імунологічного аналізу з посиленням латексу. Всі вимірювання проводили в кінці дослідження для мінімізації варіабельності.
Секвенування 16S рРНК та вимірювання метаболоміки фекалій
Зразки фекалій збирали на початковому етапі та наприкінці 6-місячного втручання. Кожен зразок фекалій швидко заморожували у рідкому азоті протягом декількох хвилин після донорства, а потім витримували при -80 ° C. ДНК витягували із зразків калу (200 мг) за допомогою міні-набору для стільця QIAamp DNA Stool (Qiagen, Hilden, Німеччина), дотримуючись вказівок виробника, з додатковими гомогенізованими етапами в бісероплетінні (FastPrep, Thermo Electron Co, Бостон, Массачусетс, США). Гіпервариабельні ділянки V3-V4 гена бактерій 16S рРНК ампліфікували за допомогою індексованих штрих-кодами праймерів 338F (5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3 ’) та 806R (5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’). Очищені амплікони об'єднували в еквімолярній концентрації, а подальше парне кінцеве секвенування проводили за допомогою інструменту Illumina Miseq (Illumina, Сан-Дієго, Каліфорнія, США). Неопрацьовані дані щодо послідовності зберігаються в базі даних Національного центру біотехнологічної інформаційної послідовності читання в архіві із номером приєднання PRJNA480547. Цільова ідентифікація та вимірювання метаболоміки калу проводились на основі перевіреного методу.18 Детальна інформація про підготовку та аналіз даних послідовності 16S рРНК, а також кількісне вимірювання метаболоміки фекалій доступні в додаткових онлайн-матеріалах.