A hosszú távú paleolit ​​étrend alacsonyabb rezisztens keményítőbevitelhez, a bél különböző mikrobiota összetételéhez és a szérum TMAO koncentrációjának növekedéséhez kapcsolódik

Absztrakt

Háttér

A paleolit ​​étrendet világszerte népszerűsítik a bél egészségének javítása érdekében. Az állítások alátámasztására azonban kevés bizonyíték áll rendelkezésre, a meglévő szakirodalom antropometriai és kardiometabolikus eredményeket vizsgál.

Célkitűzés

Az étrendi bevitel, a vastagbél egészségének markerei, a mikrobiota és a szérum trimetilamin közötti összefüggés meghatározása-N-oxid (TMAO), egy bélből származó metabolit, amely szív- és érrendszeri betegségekkel társul.

Tervezés

Keresztmetszetben hosszú távú (n = 44,> 1 év) a paleolit ​​étrend (PD) és a kontrollok (n = 47) a nemzeti ajánlásokra jellemző étrendet fogyasztottak. Az étrendeket 3 napos súlyozott étrendi nyilvántartások alapján értékelték; 48 órás széklet rövid láncú zsírsavakhoz GC/MS alkalmazásával, mikrobiális összetétel a V4 régió 16S rRNS szekvenálásával Illumina MiSeq alkalmazásával. A TMAO mennyiségét LC – MS/MS alkalmazásával számszerűsítettük.

Eredmények

A résztvevőket a PD betartása szerint csoportosítottuk; mégpedig a gabonafélék és a tejtermékek kivételével. Szigorú paleolit ​​(SP) (n = 22) és ál-paleolit ​​(PP) (n = 22) csoportok jöttek létre. Az általános lineáris modellezés a kor, a nem, az energiafogyasztás és a testzsír százalékarányával, a kovariánsok segítségével, a csoportok közötti különbségeket értékelte. A rezisztens keményítő bevitele mindkét paleolit ​​csoportban alacsonyabb volt, mint a kontrollokban [2,62, 1,26 vs 4,48 g/nap (P

Bevezetés

A paleolit ​​étrend olyan étrendi minta, amely azon a hipotézisen alapul, hogy az emberi genom nem alkalmazkodott a mezőgazdaság termékeinek fogyasztásához, ezért hús, hal, tojás, dió, gyümölcs és zöldség fogyasztására épül; feldolgozott élelmiszerek, gabonafélék vagy tejtermékek nélkül [1]. Az étrendet világszerte népszerűsítik a bél egészségének javítása érdekében [2]. Kizárja azonban a gabonaféléket és a tejtermékeket, az élelmiszercsoportokat, amelyek a bizonyítékokon alapuló nemzeti ausztráliai és nemzetközi étrendi irányelvek részét képezik [3, 4].

Míg a paleolit ​​étrendben a teljes élelmi rostbevitel fenntartható a gyümölcs- és zöldségfogyasztás révén [5], a teljes kiőrlésű gabonafélék és a hüvelyes termékek kizárása megváltoztatja az elfogyasztott rostprofilt, és különösen a rezisztens keményítő (RS) bevitelének csökkenését eredményezi [ 6]. Az RS következetesen javítja a bél egészségének markereit, például a megnövekedett SCFA szinteket [7,8,9,10,11,12], és a csökkent bevitel hosszú távú hatását korábban nem vizsgálták, sem a mikrobiális sokféleségre, sem a metabolitokra gyakorolt ​​hatásokat. és a gasztrointesztinális egészség egyéb markerei. Míg a paleolit ​​étrend alacsony szénhidráttartalmú étrendnek tekinthető [5], az alacsony szénhidráttartalmú étrend és az emésztőrendszer egészségének markereire gyakorolt ​​hatás nagyon alacsony volt az összes élelmi rostban [13,14,15,16], így korlátozva összehasonlíthatóság a jelenlegi paleolit ​​táplálkozási szokásokkal és a bél egészségének markereire gyakorolt ​​hatással.

Mód

Trial design

A vizsgálatot keresztmetszeti összehasonlító tanulmányként tervezték, és bejegyezték az ausztrál és új-zélandi klinikai vizsgálati nyilvántartásba (ANZCTRN12616001703493), és az Edith Cowan Egyetem Humán Kutatási Etikai Bizottsága jóváhagyta (13402).

Résztvevők

Az étrendi beviteli adatok érvényessége

A 3D WDR által biztosított étrendi adatokat vizelet-nitrogénnel validáltuk vizeletminta 1: 50 arányú hígításával, Shimadzu teljes szén- és nitrogén-analizátorral, TOC-Vcsh/TMN-1 (Shimadzu, Japán). A teljes nitrogénbevitelt úgy határoztuk meg, hogy elosztottuk a fehérje bevitelét 6,25-tel [26], elfogadható bevitel/kiválasztás arányt 80% ± 24% -nak állítottunk be [27]. Azokat, akiknek a bevitel/kiválasztás aránya ezen a tartományon kívül esik, fehérjebevitelnek tekintették az újságírók alatt vagy felett. A riporterek alatt lévő potenciális energiát a Goldberg-féle pont felhasználásával azonosították [28]. Azokat, akiket mind a fehérje, mind az energia tekintetében jelentettek, megbízhatatlan étrendi riporterként határozták meg. Megerősítést arról, hogy a 3d WDR reprezentatív a szokásos étrendi bevitelhez, mindkét módszer energia- és fehérjebevitelének statisztikai elemzésével sikerült elérni.

Paleolit ​​pontozási protokoll

A paleolit ​​étrend mintázatának értelmezésében tapasztalt egyéni különbségek miatt, amelyeket a 3D WDR adatbevitele során észleltek, egy post hoc pontozási protokollt dolgoztak ki a paleolit ​​étrend alapelveinek való megfelelés rangsorolásához, nevezetesen a gabona és tejtermékek kizárásához. Azokat, akik napi 1 adag gabonát és/vagy tejterméket fogyasztottak, az ál-paleolit ​​csoportba (PP) sorolták.

Az eredmények értékelése

Étrendi bevitel

Az étrend előzményeit és a 3D WDR-adatokat ugyanaz a felmérő, regisztrált táplálkozási szakértő vezette be a FoodWorks v8.0 [29] -be [29], aki magas szintű kompetenciákkal rendelkezik az étrend elemzésében. Valamennyi élelmiszer-nyilvántartást teljes körűen ellenőriztük. Az egyes élelmiszerek minimális és maximális RS-tartalmát, amelyet a 3D WDR-ben előállított 91 élelmiszerben használtak fel, máshol leírt módszerekkel határozták meg [6].

Antropometriai mérések

Az alanyokat 2 órán keresztül böjtölték a klinika kinevezése előtt, és szorosan illeszkedő tornaruhába öltöztek. A vérnyomásmérést két példányban, a jobb karon, Omron IA1B automatizált vérnyomásmérővel (Omron Health Care Ltd, Japán) végeztük, 1 perc különbséggel. A két szisztolés és diasztolés mérték átlagát az American Heart Foundation által leírt protokoll szerint rögzítettük [30]. A 0,1 cm-es pontossággal történő állási magasságot SECA 763 digitális stadiométerrel (SECA Ltd, USA) rögzítettük. A derék kerületét 0,1 cm pontossággal mértük a derék legszűkebb részén Lufkin acélszalaggal, az ISAK szabványosított technikáit követve [31]. A BodPod testkompozíciós kamrája (Cosmed, USA) kiszámította a testsúlyt és a testzsír százalékot (0,001 kg, illetve 0,01% pontossággal). A gyártó protokollja szerint a hajat szorosan felszerelt sapkával borították, minden ékszert és lábbelit eltávolítva.

Széklet forma és biokémia

Az egyetemre érkezéskor rögzítették a bristoli széklet számát (amint azt a résztvevő a gyűjtés időpontjában közölte [32]). Minden egyes mintát lemértek, és a 48 órás időszak alatt leadott összes minta lehetővé tette a széklet gyakoriságának kiszámítását (bélmozgások/nap).

Az egyes székletmintákat - 80 ° C-on tároltuk a minta feldolgozásáig, ahol egy éjszakán át 4 ° C-on leolvasztották őket. Ugyanattól a résztvevőtől származó mintákat egyesítettünk, és jégen legalább 1 percig kézi úton homogenizáltuk, mielőtt minden egyes vizsgálatot megmérnénk és alikvotálnánk. Az SCFA-elemzést 1–1,5 g széklet alikvot részével végeztük Bajka és mtsai. [33], fagyasztva-olvadva desztilláció hozzáadásával a GC-elemzés előtt.

A nedvességtartalmat fagyasztva szárítással, kétszer 40 g elő-alikvot részből álló székletminta kiszámításával számítottuk 7 napig Christ LD-alfa fagyasztó szárítóval (Martin Christ Ltd., Németország). A nedvességtartalmat százalékban kifejezve a két egyedi nedvességmérés átlagából számoltuk.

Vérbiokémia

A résztvevők a 3WDR befejezése után reggel, éjszakai böjt után vérvizsgálatra jelentkeztek. A lipideket standard enzimatikus technikákkal (Abbott Architect c16000 assay) határoztuk meg a Pathwest, a Testing Laboratories National Association (NATA) akkreditált laboratóriumában. A - 80 ° C-on tárolt szérummintákat TMAO-val elemeztük az Edith Cowan Egyetem Természettudományi Iskola Analitikai létesítményében Le és mtsai. [34].

Mikrobiota elemzés

A mikrobiológiai elemzést a WA Human Microbiome Collaboration Center-en (Curtin University) végeztük, a QIAmp PowerFecal DNS Kit-et használva a DNS-kivonathoz, és az Illumina MiSeq platformot a szekvenáláshoz. A teljes módszerek a kiegészítő információkban találhatók.

statisztikai módszerek

Az a priori teljesítményszámításokat a G-Power szoftverrel [35] határozták meg, és az elsődleges kimeneti változónk, a széklet-butirát kiválasztás csökkentésein alapultak. A rendelkezésre álló szakirodalom közepes vagy nagy Cohen-effektus nagyságát javasolta (d = 0,595) várható [13], ha a minta méretének követelménye n = 72 80% -os teljesítmény mellett és α = 0,05, azonban mivel a rostbevitel fenntartható paleolit ​​étrenden, konzervatívabb becslést határoztak meg közepes hatásmérettel (d = 0,5). A tényleges mintaszükségletet tehát összesen n = 72 és n = 102, azzal n = 36 és n = 51 csoportonként.

Az adatokat SPSS v24.0 alkalmazásával elemeztük [36]. A nem normálisan elosztott adatokat az elemzés előtt log10 transzformáljuk, majd visszafejtjük a becsült marginális átlagok és a megfelelő 95% -os konfidencia intervallumok kiszámításához. A rétegzett paleolit ​​és kontroll csoportok összehasonlításához általános lineáris modellezést alkalmaztunk. Post hoc Bonferroni korrekciókat alkalmaztunk P értékek a három csoport elemzéséből. A teljes kohorszban az étrendi bevitel, a vér és a széklet biokémiája közötti összefüggések feltárását lineáris regresszió alkalmazásával végeztük. Minden modell tartalmazta az életkort, a nemet, az energiafogyasztást és a testzsír százalékát kovariátumokként, adott esetben további kovariátokat alkalmazva. A vizsgálat jelentőségét a következő helyen határozták meg: P

Eredmények

Résztvevők

Amint az az 1. ábrán látható, 90 alany fejezte be a vizsgálatot egy további kontroll alanyra vonatkozó részleges adatokkal. A résztvevők jellemzőit az 1. táblázat mutatja be. Nem találtunk szignifikáns különbséget a csoportok között életkor, magasság, energiafogyasztás vagy fizikai aktivitás tekintetében. A paleolitikumban résztvevők átlagos étrend-követési ideje 2,38 ± 1,08 év volt. Ami a hosszú távú étrendi bevitel reprezentatív jellegét illeti, az energia és a fehérje és az étrend előzményeinek kétváltozós összefüggései jó egyetértést mutattak (R = 0,596 és 0,763, P 1. ábra

paleolit

A vizsgálat folyamatábrája. A beérkezett 231 megkeresésből 92 résztvevőt vettek be a vizsgálatba. A kontrollcsoport két résztvevője betegség miatt kivonult, részleges adatok állnak rendelkezésre egy alanyra vonatkozóan. 44 paleolit ​​és 46 kontroll befejezte a vizsgálati adatgyűjtést

Étrendi bevitel

Az SP étrendi rost (TDF) összes bevitele nem különbözött a kontrollétól (2. táblázat), azonban a PP csoport rostbevitele az ajánlott ausztrál megfelelő bevitel (AI) alatt volt, 25 g/nap. A PP csoportban a szignifikánsan alacsonyabb TDF bevitelnek megfelelően az oldható és oldhatatlan rost bevitel is alacsonyabb volt a kontroll csoporthoz képest. Az RS bevitel szignifikánsan alacsonyabb volt az SP és a PP csoportban mind a minimális, mind a maximális becsült bevitelnél (2. táblázat). Az alacsony szénhidrátbevitel ellenére az SP csoport zöldségfogyasztása megfelelt az ausztrál ajánlásoknak, amelyek napi 5 adagot tartalmaznak [3], az átlagos bevitel lényegesen magasabb, mint a kontroll csoporté. Az egész kohorszban a teljes rostbevitel fordítottan összefügg a testtömeggel [t(86) = - 4,22, részleges r = - 0,414, P 2. táblázat Energia-, makrotáp- és táplálékcsoport-bevitel étrendi csoportok szerint

Vérbiokémia

Az összes szérum koleszterinszint magasabb volt a PP-ben a kontroll csoporthoz képest (3. táblázat). A nagy sűrűségű lipoprotein (HDL) koleszterinszint szignifikánsan magasabb volt az SP és PP csoportokban, összehasonlítva a kontroll csoporttal, és nem szignifikáns különbségekhez vezetett a csoportok között az összkoleszterin: HDL koleszterin arányban (3. táblázat). Az összes szérum koleszterin koncentráció fordítottan összefügg a szénhidrát bevitelével, mindkettő g/napban kifejezve [t(77) = - 2,47, részleges r = - 0,271, P = 0,016] és az energia százalékában [t(77) = - 2,54, részleges r = - 0,280, P = 0,013]. A további kutatások szignifikáns negatív összefüggést mutattak a minimummal [t(77) = - 3,329, részleges r = - 0,355, P = 0,001], és a maximális RS bevitel [t(77) = - 2,922, részleges r = - 0,316, P = 0,005] és teljes kiőrlésű gabona bevitel [t(77) = - 2,032, r = - 0,226, P = 0,046].

A TMAO szignifikánsan magasabb volt az SP csoportban, a kontroll csoporthoz képest (3. táblázat). A TMAO koncentrációja a vörös hús adagjaihoz kapcsolódott [t(67) = 3,372, részleges r = 0,357, P = 0,001], és fordítottan társítva az összes gabonához [t(83) = - 3,143, részleges r = - 0,335, P = 0,002] és teljes kiőrlésű gabona bevitel [t(83) = - 2.973, részleges r = - 0,319, P = 0,004], ill.

Széklet biokémia

Mikrobiota profilok

A szekvencia adatok 929 denoizált működési taxonómiai egységet (OTU) eredményeztek, mintánként átlagosan 38 899 leolvasással (2647 és 107 597 között). A kontrollcsoport két résztvevőjét véletlenül azonos előre és hátra vonalkódokkal jelölték meg, és kizárták az elemzésből. A teljes leolvasás kevesebb mint 0,01% -át kitevő OTU eliminálódott (514 OTU), így 415 maradt elemzésre. Öt szekvencia kontroll tartalmazta a 3409 és 11 560 közötti összes leolvasást. Öt OTU, amely nem kapcsolódott a bél mikrobiotájához, elsősorban a vak mintákban voltak jelen, összesen 11 210 leolvasást és eltávolítottak az elemzésből. Egy OTU (432 olvasás) emberi mitokondriális DNS-t tartalmazott, és szintén kizárták az elemzésből. A végső adatkészlet összesen 410 OTU-t tartalmazott, amelyet viszonylagos bőségre alakítottak át, mielőtt elemzésre a PRIMER 7-be [37] importálták volna.

Nemzetségi szinten nem volt szignifikáns különbség a három csoport között, a Shannon vagy Simpson diverzitás mértékében és a fajgazdagságban. A PERMANOVA-elemzés kovariált életkor, nem, energiafogyasztás és testzsírszázalék mellett azt mutatta, hogy szignifikáns különbségek vannak az SP és a kontroll között (P = 0,004), PP és kontroll (P = 0,04), a két paleolit ​​csoport között nincs szignifikáns különbség.

A DistLM a zöldségbevitel jelentős hatását mutatta (P 2. ábra

Miután jelentős különbségeket állapítottak meg a nemzetségek szintjén, a SIMPER elemzéssel meghatározták azokat a fajokat, amelyek hozzájárultak a csoportok közötti azonosításhoz. Az SP és a kontroll csoportok közötti átlagos eltérés 27,25%, az SP és a PP 26,27%, a PP és a kontroll 27,13% volt. Rengeteg nemzetség vezetett különbségeket a csoportok között Bakteriodiódák, Faecalibacterium, Blatia, Ruminoclostridium, Alistipák, Roseburia, Ruminococcus, Lachnospiracea Incertae sedis, Ruminoclostridium, Anaerostipes, Gemmiger, Irreguláris baktérium, Akkermansia. A vizsgálati kovariánsok, az életkor, a nem, az energiafogyasztás és a testzsír százalékos kiigazítás után ezek közül három nemzetséget azonosítottak a csoportok között, Bifidobaktériumok, Roseburia, és Hungatella (3a – c. Ábra).

Viszonylagos bősége Hungatella lineáris regressziós modellben szignifikánsan és fordítva kapcsolódott a gabonafogyasztáshoz az életkor, a nem, a testzsír és a széklet gyakorisága (részleges r = - 0,298, P = 0,006). Viszonylagos bősége Roseburia szignifikánsan kapcsolódott a teljes gabonához (részleges r = 0,315, P = 0,002), teljes kiőrlésű (részleges r = 0,298, P = 0,004) és a szénhidrátfogyasztás (részleges r = 0,297, P = 0,004), de élelmi rostokkal vagy RS minimum vagy maximum becslésekkel nem. Hasonló Roseburia, Bifidobaktériumok a bőség a teljes gabonafogyasztáshoz kapcsolódott (részleges r = 0,266, P = 0,008) és a szénhidrátból nyert energia százalékos aránya (részleges r = 0,221, P = 0,028), de nem RSi-vel, teljes kiőrlésű gabonákkal vagy teljes élelmi rostokkal. Lineáris regressziós modellben a Roseburia és Bifidobaktériumok szignifikánsan és fordítottan korreláltak a Hungatella [t(87) = - 2,1, részleges r = - 0,2, P = 0,03]. A TMAO megállapításainak megfelelően a Hungatella szignifikánsan összefüggött a fehérje ételek napi adagjaival is [t(87) = - 2,84, részleges r = 0,27, P = 0,006].

Vita

Bergeron és mtsai. [44] a TMAO koncentrációjának változását észlelte egy 52 hetes diétás kéthetes diétás beavatkozás után, és megállapította, hogy alacsony szénhidráttartalmú étrend, magas RS-tartalommal társult a megnövekedett plazma TMAO-hoz. Ezzel szemben a jelenlegi vizsgálatban a TMAO nem RS-hez, hanem fordítva a gabonafelvételhez társult. Ez azt jelezheti, hogy a gabona szénhidrátjának és rostjának más komponensei felelősek a bőség mennyiségének modulálásáért Hungatella. Bergeron és mtsai. [44] nem számolt be az élelmiszercsoportok beviteléről az intervenciós diéták esetében, ami korlátozza az összehasonlíthatóságot a tanulmányunkkal. Az itt bemutatott megállapítások alátámasztására a széklet mikrobiotájában a TMA előállításához kapcsolódó nemzetségek azonosítása [42], a vörös hús bevitelével kapcsolatos statisztikai összefüggés mellett egy ismert TMA prekurzor étel [45].

Támogatva a paleolit ​​étrendet alkalmazó rövid távú beavatkozás korábbi eredményeinket [6], a szemekből álló táplálékcsoport paleolit ​​diétán történő megszüntetése jelentősen alacsonyabb RS bevitelt eredményezett, mint a kontroll csoport, annak ellenére, hogy az összes oldható oldható anyagban nem találtak szignifikáns különbségeket vagy oldhatatlan rostbevitel. Az RS bevitele a kontrollcsoportban valamivel magasabb volt, mint a korábbi becslések szerint az ausztrál bevitel 3,4–9,4 g/nap [58], és ennek oka lehet a teljes kiőrlésű gabonák magasabb fogyasztása, mint az ausztrál átlagos adag 1,5 adag/nap [59]. Mindkét csoport kevesebbet fogyasztott, mint a bél egészségéhez szükséges javasolt 20 g RS/nap [60], és a jövőbeni beavatkozások során kiemelt terület lehet.

Következtetés

Az összegyűjtött keresztmetszeti adatok arra engednek következtetni, hogy a paleolit ​​étrend hosszú távú betartása nem lehet előnyös a bél egészségi állapotában, az ismert jótékony baktérium nemzetségek alacsonyabb relatív mennyiségével való összefüggés és a TMA-termelő nemzetségek megnövekedett relatív bősége miatt Hungatella. Eredményeink rámutatnak, hogy további kutatásokra van szükség a zöldségek és a telített zsírok szerepének megértéséhez, valamint annak befolyásolásához, hogy ezek hogyan befolyásolják az SCFA vastagbélfelvételét és az azt követő kiválasztódást. A teljes kiőrlésű termékek kizárásának indoklását az itt bemutatott adatok nem támasztják alá; fordítottan összefügg a testtömeggel és a TMAO-koncentrációval. Az SCFA kiválasztódás, valamint a széklet gyakoriságának és formájának fenntartása ellenére a mikrobiota összetételében a magas zsír- és alacsony szénhidrátfogyasztással járó különbségek nem lehetnek előnyösek a hosszú távú egészség szempontjából.