Forskare har identifierat ingredienser för mellanmålsmatprototyper formulerade för att medvetet ändra tarmmikrobiomet på sätt som kan kopplas till hälsa.

Genom att översätta resultat från djurmodeller har forskarna visat i två pilotstudier på människor av överviktiga deltagare att snacks som innehåller kombinationer av specifikt utvalda fibertyper påverkar delar av mikrobiomet som är involverade i metaboliseringen av fiberkomponenter.

Denna förändring i mikrobiomet kopplades till förändringar i grupper av blodproteiner som är biomarkörer och reglerare för många aspekter av fysiologi och metabolism. Dessa blodproteiner skiftade på sätt som kunde förbättra hälsan på lång sikt.

"Dålig näring är ett pressande och komplext problem över hela världen som drivs av många faktorer, inklusive ett överflöd av livsmedel med högt fettinnehåll och lågt fiberinnehåll i typiska västerländska dieter", säger studiens seniorförfattare Jeffrey I. Gordon, professor och chef för Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology vid Washington University School of Medicine.

"Eftersom snacks är en populär del av västerländska dieter, arbetar vi för att hjälpa till att utveckla en ny generation snacksprodukter som människor vill äta och som stöder ett hälsosamt tarmmikrobiom som påverkar många aspekter av välbefinnande."

Den mänskliga tarmen är hem för ett mikrobiom som består av tiotals biljoner mikrober som innehåller miljontals olika gener som utför funktioner som inte tillhandahålls av de cirka 20,000 XNUMX proteinkodande generna i det mänskliga genomet. Enligt forskarna bestäms näringsvärdet av livsmedel delvis av produkterna från livsmedlets unika ämnesomsättning av tarmmikrobiomet.

Gordon och hans kollegor fokuserar på att karakterisera vilka livsmedelskomponenter som interagerar med vilka komponenter i tarmmikrobiomet och hur denna interaktion formar olika särdrag i mänsklig biologi. Målet är att inleda en ny era av näringsvetenskap som ger överkomliga, mer näringsrika livsmedel från hållbara källor som kan användas för att behandla eller förhindra olika former av undernäring - oavsett om det är undernäring eller fetma hos barn eller vuxna.

De fettrika dieter med lågt fiberinnehåll som konsumeras i USA och andra västerländska länder stöder inte ett varierat och hälsosamt tarmmikrobiom. Dessutom kost med högt fiberinnehåll innehåll är förknippat med lägre risker för kroniska sjukdomar som hjärt-kärlsjukdom, typ 2-diabetes och fetma. Kostfibrer består emellertid av komplexa och olika blandningar av biomolekyler, varav många inte kan bryta ner på egen hand. Arten av dessa blandningar varierar beroende på källan till fibrerna och hur de bearbetas när de införlivas i livsmedel.

Tidigare arbete av Gordons team identifierade specifika växtfibrer som var överkomliga och tillgängliga i stora mängder från hållbara källor - som från skal, skal och skal som annars skulle kasseras - och som ökade prestandan hos vissa nyttiga tarmmikrober som är underrepresenterade många överviktiga vuxna konsumerar västerländska dieter.

I den här nya rapporten analyserade forskarna data från försökspersoner som var inskrivna i två studier som var överviktiga eller överviktiga och som fick mat som efterliknade en typisk västerländsk diet. Dessa dieter kompletterades med en av tre fiberinnehållande snacks prototyper. En innehöll bara fibrer som återvunnits från ärter. En annan innehöll en kombination av ärtfiber och inulin (en fiber som finns i ett antal frukter och grönsaker, inklusive vete, lök, bananer, sparris, kronärtskockor och cikoriarot). Ett tredje mellanmål innehöll ärtfiber och inulin samt fibrer från fruktköttet av apelsiner och kornkli. Snacksen utvecklades i samarbete med Mondel?z International, ett globalt snacksföretag.

I den första studien konsumerade deltagarna måltider med högt fettinnehåll och lågt fiberinnehåll i 10 dagar innan de tillsatte ett mellanmål som innehöll en ärtfiber i sina dieter i två veckor, följt av två veckor där deltagarna fortsatte att äta det höga fettet. , kost med låg fiber utan fibermellanmål. I den andra studien användes en liknande design, men tillskottet var mellanmålet som innehöll både ärtfiber och inulin, och efter en tvättperiod innehöll mellanmålet fyra fiberkomponenter: ärter, inulin, apelsin och kornkli.

Forskarna analyserade patienternas tarmmikrobiomer under de olika faserna av studien samt nivåerna av mer än 1,300 proteiner i blodet. Gordon och hans kollegor fann att många av komponenterna i mikrobiomet som svarade på och bearbetade de olika prototyperna för mellanmålsfiber i försöksdeltagarna var desamma som de som svarade på samma fibrer i sina tidigare experiment med gnotobiotiska möss koloniserade med humana tarmmikrober. . Gnotobiotiska möss är födda och uppvuxna under sterila förhållanden, så tarmmikrobernas natur kan kontrolleras strikt för vetenskapliga studier.

Dessutom fann de att jämfört med snacks med enfiber eller tvåfibrer hade mellanmålet med kombinationen av fyra olika fibrer en bredare effekt på mikrobiomgener som kodar för det metaboliska maskineriet som behövs för att extrahera näringsämnen från fibrerna. Dessa resultat validerade användningen av deras prekliniska modeller som ett sätt att påskynda screening och urval av fibrer för att införlivas i livsmedelsprototyper.

Forskarna utvecklade tillvägagångssätt för datautvinning som gjorde det möjligt för dem att identifiera statistiskt signifikanta förändringar i specifika grupper av mikrobiomgener och att associera dem med förändringar i nivåerna av grupper av blodproteiner involverade i ett anmärkningsvärt brett spektrum av fysiologiska processer, allt från energimetabolism - inklusive metabolismen av glukos - mot immunsvar, blodkoagulation och blodkärlsfunktion, samt ben- och nervcellsbiologi.

"Vi uppmuntrades att se effekterna av dessa fibermellanmål på tarmmikrobiomet och mänsklig fysiologi även i dessa relativt korta studier", säger första författare Omar Delannoy-Bruno, en medlem av det tvärvetenskapliga teamet som genomförde detta arbete.

”Dessa pilotstudier var inte utformade för att testa om fibermellanmål kunde ge betydande långvariga förändringar i kroppsvikt eller vanligt uppmätta biomarkörer för kardiometabolisk hälsa. Därför måste fördelarna med dessa interventioner undersökas i större, längre kliniska prövningar, säger medförfattare Michael J. Barratt, docent i patologi och immunologi och verkställande direktör för Center for Gut Microbiome and Nutrition Research vid Washington University. ”Dessutom genomfördes dessa små studier under strikt kontrollerade dietförhållanden. Ett viktigt nästa steg kommer att vara att undersöka effekterna av fibermellanmålen hos deltagare som är fria att äta som vanligt. ”

Gordon tillägger: ”Med en bättre förståelse för effekterna av olika typer av fibrer på komponenter i mikrobiomet är vi hoppfulla att vi kan leverera ett mellanmål som människor vill äta och samtidigt bidra till en hälsosammare kost, särskilt för dem som annars kan ha begränsad tillgång till näringsrik mat. ”

Studien visas i tidningen Natur.

Finansiering för arbetet kom från National Institutes of Health (NIH) och från Mondel?z International.

Gordon är mottagare av ett Thought Leader Award från Agilent Technologies. Han är också en av grundarna av Matatu Inc., ett företag som kännetecknar den roll som diet-för-mikrobiota-interaktioner har i djurhälsan. Andra författare rapporterar att de är medgrundare av Phenobiome Inc., ett företag som strävar efter utveckling av beräkningsverktyg för prediktiv fenotypprofilering av mikrobiella samhällen, såväl som av Evolve Biosystems, interVenn Bio och BCD Bioscience – företag som är involverade i karakterisering av glykaner och utvecklar kolhydrattillämpningar för människors hälsa. Tre medförfattare är anställda av Mondel?z International.

En patentansökan relaterad till de fibermellanmålsformuleringar som beskrivs i denna rapport har lämnats in och publicerats.

Källa: Washington University i St. Louis

Om författaren

Relaterade böcker:

Salt, fett, syra, värme: Bemästra elementen i god matlagning

av Samin Nosrat och Wendy MacNaughton

Den här boken erbjuder en omfattande guide till matlagning, med fokus på de fyra elementen salt, fett, syra och värme och erbjuder insikter och tekniker för att skapa läckra och välbalanserade måltider.

Klicka för mer info eller för att beställa

The Skinnytaste Cookbook: Lätt på kalorier, stor på smak

av Gina Homolka

Den här kokboken erbjuder en samling hälsosamma och läckra recept, med fokus på färska ingredienser och djärva smaker.

Klicka för mer info eller för att beställa

Food Fix: Hur man räddar vår hälsa, vår ekonomi, våra samhällen och vår planet – en tugga i taget

av Dr. Mark Hyman

Den här boken utforskar kopplingarna mellan mat, hälsa och miljö, och erbjuder insikter och strategier för att skapa ett hälsosammare och mer hållbart matsystem.

Klicka för mer info eller för att beställa

The Barefoot Contessa Cookbook: Secrets from the East Hampton Specialty Food Store för enkel underhållning

av Ina Garten

Den här kokboken erbjuder en samling klassiska och eleganta recept från den älskade Barefoot Contessa, med fokus på färska ingredienser och enkel tillagning.

Klicka för mer info eller för att beställa

Hur man lagar allt: grunderna

av Mark Bittman

Den här kokboken erbjuder en omfattande guide till grunderna i matlagning, som täcker allt från knivkunskaper till grundläggande tekniker och erbjuder en samling enkla och läckra recept.

Klicka för mer info eller för att beställa

Denna artikel dök ursprungligen upp på Futurity