A helytelen kontroll étrendek gyakori használata az étrend által kiváltott anyagcsere-betegség kutatásában összekeveri az adatok értelmezését: a rostfaktort

Ez a cikk frissült

A cikk javítása a Nutrition & Metabolism 2018 15: 23-ban jelent meg

Absztrakt

Az anyagcserebetegség kiváltására használt étrendek általában magas zsír- és finomított szénhidráttartalommal rendelkeznek, és ami még fontosabb, általában finomított, tisztított összetevőkből készülnek. A kutatók azonban gyakran alacsony zsírtartalmú gabonaalapú (GB) étrendet használnak finomítatlan összetevőket tartalmazó kontroll étrendként. Két teljesen különböző étrendtípus ilyen összehasonlítása lehetetlenné teszi a következtetések levonását az étrend által vezérelt fenotípusos különbségekre vonatkozóan. Bár sok összetételbeli különbség magyarázhatja ezt, az egyik fő különbség, amely a legnagyobb hatást gyakorolhatja a GB és a tisztított étrend között, a rosttartalom, mind szintjét, mind összetételét tekintve. Áttekintjük a legfrissebb adatokat, amelyek bemutatják, hogy a GB étrend és a tisztított étrend közötti rostkülönbségek hogyan befolyásolhatják jelentősen a bél egészségét és a mikrobiotát, ami maga is befolyásolhatja az anyagcsere-betegség kialakulását. A kutatóknak alaposan mérlegelniük kell a kontroll étrendet az értékes kísérleti erőforrások lehető legjobb felhasználása érdekében.

Perspektíva

Az állatmodellek kulcsfontosságúak voltak és maradnak az emberben a metabolikus betegség etiológiájának megértésében. Ennek egyik oka, hogy az emberekhez hasonlóan a laboratóriumi állatok metabolikus betegségei diétával is kiválthatók. Az emberi klinikai munkával ellentétben a kutatóknak lehetőségük van gondosan és könnyen ellenőrizni az állat környezetét, amelynek tartalmaznia kell az étrendet is. Sajnos jelentős számú olyan tanulmány létezik, amelyekben helytelenül illesztett kísérleti és kontroll étrendet alkalmaznak. Az ilyen nem megfelelő étrendek akadályozzák a kutató azon képességét, hogy hasznos következtetéseket vonjon le az egyébként jól megtervezett, hipotézisek által vezérelt vizsgálatokból. Az egyik visszatérő példa egy meghatározott, tisztított összetevős étrend összehasonlítása valamivel, amelyet gyakran „normál chow” vagy „standard laboratóriumi chow” néven emlegetnek, amely jellemzően gabonaalapú (GB) étrendre utal (lásd 1. táblázat). A „normál chow” kifejezés körülbelül ugyanolyan hasznos leírás egy étrendhez, mint a „normál egér” egy állat esetében. Ezenkívül a „normál csaj” azt sugallja, hogy 1) az összes csibének következetes és ismert összetétele van, és 2) a chow kontroll étrendként való használata mindig elfogadható, egyik sem igaz.

Ebben az esszében az a célunk, hogy oktassuk a kutatókat, hogy a laboratóriumi állatok étrendjét megfelelően ellenőrizni és jelenteni kell, hogy érvényes következtetéseket lehessen levonni. A nem megfelelő kontroll étrendek alkalmazását az anyagcsere-betegség kutatásában és a megfelelő étrend-leírások hiányát a publikációkban már korábban tárgyaltuk [1,2,3,4,5,6]. Ennek a témának a felülvizsgálata azonban döntő és időszerű, tekintve, hogy 1) jelentős és széles körű érdeklődés mutatkozik a bélmikrobiom egészségben és betegségekben betöltött szerepe iránt, valamint 2) a diéta vitathatatlan hatása a bél mikrobák aktivitására és populációira. Annak érdekében, hogy megértsük, miért nem jó tudomány e különböző étrendtípusok összehasonlítása, először határozzuk meg ezeket a diétákat.

A GB diéta összetevőinek összetettsége megzavarhatja az adatok értelmezését

A GB-étrendeket, amelyeket a legtöbb publikációban gyakran és sajnos homályosan neveznek „normál étkezésnek”, „normál étrendnek” vagy „standard étrendnek”, gabona- és gabonaalapanyagokból és állati melléktermékekből készülnek. Ezek a finomítatlan összetevők közé tartoznak az „őrölt kukorica”, „őrölt búza”, „őrölt zab”, „halliszt”, „lucernaliszt”, „sörfőző szárított élesztő” és „BHA-val konzervált állati zsír”. Ezek az összetevők több tápanyagot és nem tápanyagot tartalmaznak, és a GB-os étrendbe való felvételük szintje (azaz a képlet) nemcsak „zárt” (titkos a kutatói közösség előtt), mivel sajátnak tekinthető, de maga a formula idővel változhat a fő összetevők tápanyagszintjének változásától függően. Ezenkívül vitamin- és ásványi anyag-előkeverékeket adnak ezekhez az étrendekhez, amelyek kiegészítik az egyéb összetevőkből eredő, és a becsült szükségletet meghaladó mikrotápanyagok ismeretlen szintjét [7]. Az egyik pozitív oldal, hogy a GB-os étrend olcsó, és a laboratóriumi állatkísérletek kezdete óta alkalmazzák őket. Ezenkívül általában úgy tartják, hogy fenntartják az állat egészséges fenotípusát (bár vitatható „mihez képest?”).

A GB-diétákban felhasznált összetevők ugyanakkor az Achilles-sarka is. Ezen összetevők feldolgozásának mértéke, valamint a betakarítás helye és körülményei változást jelenthetnek az általuk tartalmazott tápanyagok és nem tápanyagok (például a fitoösztrogén szintjeiben) [8,9,10]. Ezért a GB-os étrendek jelentősen változhatnak tételenként, készítményenként és különböző gyártók között. Míg a tápanyagtartalom változása önmagában arra készteti a kutatót, hogy fontolja meg a GB-os étrend alkalmazását, a nem tápanyagok (amelyek általában nem szerepelnek a táplálkozási címkén) jelenléte és következetlensége ezekben az étrendekben tovább növeli ezeket az aggályokat. Elképzelhető, hogy ez akaratlanul megváltoztathatja a tanulmányban feltett kutatási kérdést, ami több időt és pénzt költhet.

A GB diétákkal ellentétben a tisztított összetevőket tartalmazó étrendekben (más néven tisztított étrendben, félig tisztított étrendben) magasan finomított összetevőket (kazein, kukoricakeményítő, szacharóz, cellulóz, szójaolaj stb.) Használnak, amelyek mindegyike lényegében egy fő tápanyagot tartalmaz és kevés semmilyen nem tápanyagot tartalmazó vegyi anyaghoz. Ennek eredményeként ezek az étrendek jól definiálhatók és minimálisak a szakaszok közötti változékonyságok [21]. Valóban, tisztított összetevőket tartalmazó étrendek segítségével határozták meg először a laboratóriumi állatok tápanyagigényét. Továbbá a képletek „nyitottak”, és nem titkolják őket a tudományos közösség előtt. Egyetlen étrend sem hibátlan, és a tisztított étrend szükséges „javítására” jó példa az oldható rostforrás (ok) beépítése a bél egészségére. Ennek ellenére a táplálkozással kapcsolatosan képzett tudósok körében a tisztított étrendet „tisztább”, kontrolláltabb étrend-választásnak tekintik a GB-os étrendekhez képest [4, 7, 21]. A GB étrend és a tisztított étrend közötti eredendő különbségek ismerete lehetővé teszi a kutató számára, hogy jól megtervezze étrend-tanulmányát és megítélje azokat a dokumentumokat, amelyekben a tisztított étrenddel etetett állatokat közvetlenül összehasonlították a GB-diétákkal etetett állatokkal.

Étrend-összehasonlítás a legújabb kutatási publikációkban. Kördiagram, amely 69 értékelt publikáció százalékos arányát mutatja be („egér zsírtartalmú egér” keresési kifejezések használatával), amelyek megfelelő étrend-összehasonlításokat alkalmaztak (19%), összehasonlították a GB diétákat és a tisztított magas zsírtartalmú étrendeket (41%), és amelyek nem szolgáltattak elegendő információt értékelje az alkalmazott diéták típusait (41%). A vizsgált folyóiratok a következők voltak: Sejtmetabolizmus (7 cikk), Cell (1 papír), Science (1 cikk), Journal of Clinical Investigation (15 cikk), Nature (3 cikk), Nature Medicine (4 cikk) és Diabetes (az első 188 cikkből 38)

Érdekes módon egy nemrégiben megjelent publikáció [22] szerzői összehasonlították a zsírszegény GB-os étrendet, a magas zsírtartalmú tisztított étrendet és az egyeztetett alacsony zsírtartalmú tisztított étrendet a C57Bl/6J egerekkel. Mivel nem találtak különbséget a testtömeg, a glükóz tolerancia, az adipokinek vagy a szorongásszerű viselkedés között a GB vagy az alacsony zsírtartalmú tisztított étrend között, arra a következtetésre jutottak, hogy „a chow (GB diéta) megfelelő kontroll étrendként használható a hatásokat vizsgáló vizsgálatokban a krónikus, magas zsírtartalmú étrend bevitele fenotípusos, metabolikus és viselkedési változásokra ”. Véleményünk szerint ez egy túlzó és félrevezető állítás, tekintettel arra, hogy tanulmányuk, mint bármely más, korlátozott volt a mért végpontok körében. Vizsgálatuk során találtak különbségeket a plazma lipidszintekben a GB és az alacsony zsírtartalmú tisztított étrend között, amit tudomásuk szerint az étrendi rostok közötti különbségek okozhatnak ezen étrendtípusok között. A szerzők azonban nem veszik tudomásul, hogy az étrendi rostkülönbségek előfordulhatnak (és az irodalom adatai alapján), akarat) hatással vannak a bél morfológiájára és a mikrobiomra, az intenzív kutatások területére. Ez rávilágít egy releváns, de figyelmen kívül hagyott zavarra, amely bármikor előfordul, ha a magas zsírtartalmú tisztított étrendet összehasonlítják a GB-os étrenddel: a rosttípusok és a koncentrációk ezen étrendtípusok között.

Egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy az étrend és az anyagcsere-betegség közötti kapcsolat bélközpontú. A bél és a súlygyarapodás közötti kapcsolatot Turnbaugh et al. [23], akik azt figyelték meg, hogy a sovány, csíra nélküli egerek nagyobb zsírtartalmat nyertek, miután elhízott cecalis mikrobiotával kapták őket ob/ob egerekhez képest, mint a sovány egerek mikrobiotájával. Egyes bakteriális phylákban drámai eltolódások következhetnek be egy napon belül az „alacsonyabb zsírtartalmú, növényi poliszacharid alapú étrendről” (meghatározatlan GB-os étrend) magas zsírtartalmú tisztított összetevős étrendre való áttérés után, és ez csak 7 nap múlva stabilizálódik [24]. Ezek az érdekes eredmények arra utalnak, hogy az étrend gyorsan és erőteljesen befolyásolja a mikrobiotát, ami megelőzi a metabolikus betegség kialakulását. Míg ezek a tanulmányok jelentősen hozzájárultak a bél mikrobiota metabolikus betegségben betöltött szerepének megértéséhez, az a tény, hogy a diéták leírása korlátozott volt, csökkenti annak megértését, hogy mely étrendi tényezők fontosak voltak a megfigyelésekhez.

Rost: X tényező a GB-os étrendekben, amelyet figyelmen kívül hagytak

A GB és a tisztított összetevőket tartalmazó étrendek közötti sokféle különbség közül vitathatatlanul az étrendi rostok szintje és típusa a legfontosabb a bél mikrobiomjában. A rostokat általában oldhatónak vagy oldhatatlannak lehet osztályozni, és mindegyiknek különféle típusa van. Az oldható rostok bakteriális fermentációja rövid szénláncú zsírsavakat (SCFA) szabadít fel, amelyek a vastagbélsejtek fő energiaszolgáltatói, és úgy gondolják, hogy más előnyöket is nyújtanak, ideértve az étrend okozta elhízás megelőzését, a zsírszövet csökkenő tárolását és az inzulinhatékonyság javulását [25]. . Az SCFA-k növekedése megváltoztathatja a bél pH-ját, ami viszont csökkentheti a patogén, pH-érzékeny baktériumok populációját. Ezzel szemben az oldhatatlan rostokat általában nem erjeszthetőnek tekintik, ezért nem segíti elő a bélbaktériumok szaporodását és a kapcsolódó hatásokat [26]. Tekintettel ezekre a rostokban mutatkozó fontos különbségekre, a bélmikrobiota területén dolgozó kutatóknak oktatniuk kell magukat az állataikkal etetett étrend rostszintjéről/típusáról.

Mi van akkor a rosttartalom sajátos különbségei a GB és a tisztított összetevőket tartalmazó étrend között? A nyersrostot a kereskedelmi GB-os étrendekben általában 5–6% -ban közlik, de a valóságban a teljes GB-os étrendben a teljes rostszint sokkal jobban változik, és az összes szint 15–25% körül mozog (

Számos publikáció megmutatta az oldható rost hozzáadásának jótékony hatásait a tisztított étrendhez az egészség javítása érdekében rágcsáló modellek segítségével. Például a tisztított összetevőket tartalmazó étrendek mellett tisztított oldható rostforrások hozzáadása, beleértve az inulint, a fruktooligoszacharidokat és a pektint, javíthatja a bél morfológiáját [35,36,37,38], valamint csökkentheti az oldhatatlan cellulózhoz viszonyított testtömeget és zsírtartalmat [30, 38, 39] patkányokban és egerekben. Ezenkívül más rostok, ideértve a hemicellulózként besoroltakat is (amelyek GB-diétákban vannak), mint például a xilánok, a glükánok és a mannánok, javíthatják a bél morfológiáját [40], csökkenthetik az adipozitást, a gyulladásokat és javíthatják a glükóz toleranciát. javult a nyálkahártya gát funkciója [41]. Ezért, ha meg akarunk dolgozni egy olyan alaptisztított kontroll étrendet, amely lehetővé teszi a rágcsálók számára a bél és az anyagcsere egészségének jobb profilját, ennek megvalósításának egyik egyszerű stratégiája a tisztított oldható rostforrások használata. Ez lehetővé tenné a kutató számára, hogy egy adott vizsgálaton belül és vizsgálatonként jobban kontrollálhassa a fenotípusos különbségeket, ami nem lenne lehetséges egy összetett (és valószínűleg változó) rosttömböt tartalmazó GB-os étrend használata esetén.

A megfelelő kísérleti tervezésnek tartalmaznia kell az étrendi összetevők megértését és azok lehetséges hatásait az adatok értelmezhetőségére. Az étrend nem csak „táplálék”, hanem kulcsfontosságú környezeti tényező, amely befolyásolhatja és befolyásolni fogja az állatok fenotípusát. Tekintettel az NIH közelmúltbeli megbízatására, miszerint a támogatási kérelmekben „fokozni kell a kutatási eredmények reprodukálhatóságát a fokozott tudományos szigor és átláthatóság révén” [42], a kutatóknak erőfeszítéseket kell tenniük a tanulmányterv optimalizálására a táplált étrend tekintetében. Ez a lehető legjobban felhasználja a finanszírozási forrásokat, lehetővé teszi számunkra, hogy ezekből az adatokból érvényes következtetéseket vonhassunk le, és bővítsük e betegségmodellekkel kapcsolatos kollektív ismereteinket. Végül ezek a törekvések mindannyian elősegítik célunk elérését: az emberi anyagcsere-betegségek kezelését és megelőzését.