Erter i en grønn pod mot blå bakgrunn

Forskere har identifisert ingredienser for snackmat-prototyper formulert for å bevisst endre tarmmikrobiomet på måter som kan knyttes til helse.

Forskere har oversatt resultater fra dyremodeller i to pilotstudier på mennesker av overvektige deltakere at snacks som inneholder kombinasjoner av spesifikt utvalgte fibertyper påvirker elementer i mikrobiomet som er involvert i metabolisering av fiberkomponenter.

Dette skiftet i mikrobiomet var knyttet til endringer i grupper av blodproteiner som er biomarkører og regulatorer for mange fasetter av fysiologi og metabolisme. Disse blodproteinene skiftet på måter som kan forbedre helsen på lang sikt.

"Dårlig ernæring er et presserende og komplekst problem over hele verden som er drevet av mange faktorer, inkludert en overflod av mat med mye fett og lite fiber i typiske vestlige kosthold," sier studiens seniorforfatter Jeffrey I. Gordon, professor og direktør for Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology ved Washington University School of Medicine.

"Siden snacks er en populær del av vestlige dietter, jobber vi med å utvikle en ny generasjon snackmatformuleringer som folk vil like å spise, og som vil støtte et sunt tarmmikrobiom som påvirker mange aspekter av velvære."


innerself abonnere grafikk


Den menneskelige tarmen er hjemmet til et mikrobiom som består av titalls billioner mikrober som inneholder millioner av forskjellige gener som utfører funksjoner som ikke tilveiebringes av de rundt 20,000 proteinkodende gener i det menneskelige genomet. I følge forskerne bestemmes næringsverdien av mat delvis av produktene av matens unike metabolisme av tarmmikrobiomet.

Gordon og hans kolleger er fokusert på å karakterisere hvilke matkomponenter som samhandler med hvilke komponenter i tarmmikrobiomet, og hvordan denne interaksjonen former forskjellige trekk ved menneskelig biologi. Målet er å innvarsle en ny æra med ernæringsvitenskap som gir rimelige, mer næringsrike matvarer fra bærekraftige kilder som kan brukes til å behandle eller forhindre ulike former for underernæring - enten det er underernæring eller fedme hos barn eller voksne.

Diettene med mye fett og lite fiber som konsumeres i USA og andre vestlige land, støtter ikke et mangfoldig og sunt tarmmikrobiom. Videre dietter med høy fiber innhold er forbundet med lavere risiko for kroniske sykdommer som hjerte- og karsykdommer, type 2 diabetes og fedme. Imidlertid er kostholdsfibre sammensatt av komplekse og varierte blandinger av biomolekyler, hvorav menneskekroppen ikke kan bryte ned alene. Naturen til disse blandingene varierer avhengig av kilden til fibrene og hvordan de blir bearbeidet når de er innlemmet i matvarer.

Tidligere arbeid fra Gordons team identifiserte spesifikke plantefibre som var rimelige og tilgjengelige i store mengder fra bærekraftige kilder - for eksempel fra skall, skall og skall som ellers ville kastes - og som økte ytelsen til visse gunstige tarmmikrober som er underrepresentert i mange overvektige voksne som bruker vestlige dietter.

I denne nye rapporten analyserte forskerne data fra fag som var registrert i to studier som var overvektige eller overvektige og som fikk mat som etterlignet et typisk vestlig kosthold. Disse diettene ble supplert med en av tre fiberholdig snacks prototyper. Den ene inneholdt bare fiber utvunnet fra erter. En annen inneholdt en kombinasjon av ertefiber og inulin (en fiber som finnes i en rekke frukt og grønnsaker, inkludert hvete, løk, bananer, asparges, artisjokker og sikorirot). Et tredje mellommåltid inneholdt ertefiber og inulin samt fibre fra fruktkjøttet av appelsiner og byggkli. Snacksen ble utviklet i samarbeid med Mondel?z International, et globalt selskap for snacks.

I den første studien konsumerte deltakerne måltider med høyt fettinnhold og lite fiber i 10 dager, før de tilførte en ertfiberholdig matbit i kostholdet i to uker, etterfulgt av to uker der deltakerne fortsatte å spise det høye fett. , fiberfattig diett uten fibermatbit. I den andre studien ble en lignende utforming brukt, men tilskudd var med snacken som inneholdt både ertefiber og inulin, og etter en vaskeperiode inneholdt snacken fire fiberkomponenter: ert, inulin, appelsin og byggkli.

Forskerne analyserte pasientenes tarmmikrobiomer i løpet av de forskjellige fasene av studien, så vel som nivåene av mer enn 1,300 proteiner i blodet. Gordon og hans kolleger fant at mange av komponentene i mikrobiomet som reagerte på og behandlet de forskjellige prototypene for snackfiber i forsøksdeltakerne, var de samme som de som svarte på de samme fibrene i sine tidligere eksperimenter ved bruk av gnotobiotiske mus kolonisert med humane tarmmikrober. . Gnotobiotiske mus blir født og oppvokst under sterile forhold, slik at tarmmikrobernes natur kan kontrolleres strengt for vitenskapelige studier.

Videre fant de at sammenlignet med snacks med en fiber eller to fibre, hadde snacken med kombinasjonen av fire forskjellige fibre en bredere effekt på mikrobiomgener som koder for det metabolske maskineriet som trengs for å utvinne næringsstoffer fra fibrene. Disse funnene validerte bruken av deres prekliniske modeller som en måte å akselerere screening og utvalg av fibre for innlemmelse i matprototyper.

Forskerne utviklet data mining-tilnærminger som tillot dem å identifisere statistisk signifikante endringer i spesifikke grupper av mikrobiomgener og å knytte dem til endringer i nivåene av grupper av blodproteiner involvert i et bemerkelsesverdig bredt spekter av fysiologiske prosesser, alt fra energimetabolisme - inkludert metabolismen av glukose - mot immunresponser, blodkoagulering og blodkarfunksjon, samt bein- og nervecellebiologi.

"Vi ble oppfordret til å se effekten av disse fiber snacks på tarmmikrobiomet og menneskelig fysiologi, selv i disse relativt korte studiene," sier førsteforfatter Omar Delannoy-Bruno, et medlem av det tverrfaglige teamet som gjennomførte dette arbeidet.

“Disse pilotstudiene var ikke designet for å teste om fiber snacks kunne gi betydelige langsiktige endringer i kroppsvekt eller ofte målte biomarkører for kardiometabolsk helse. Derfor vil fordelene med disse inngrepene måtte undersøkes i større, lengre kliniske studier, sier medforfatter Michael J. Barratt, lektor i patologi og immunologi og administrerende direktør for Center for Gut Microbiome and Nutrition Research ved Washington University. "Dessuten ble disse små studiene gjennomført under strengt kontrollerte diettforhold. Et viktig neste skritt vil være å undersøke effekten av fiber snacks i deltakere som er fri til å spise som de normalt ville gjort.

Gordon legger til: “Med en bedre forståelse av virkningen av forskjellige typer fibrene på komponenter i mikrobiomet, er vi håp om at vi kan levere en matbit som folk vil spise mens vi også bidrar til et sunnere kosthold, spesielt for de som ellers kan ha begrenset tilgang til næringsrik mat. "

Studien vises i journalen Natur.

Finansiering til arbeidet kom fra National Institutes of Health (NIH) og fra Mondel?z International.

Gordon er mottaker av en Thought Leader Award fra Agilent Technologies. Han er også en av grunnleggerne av Matatu Inc., et selskap som karakteriserer rollen til diett-for-mikrobiota-interaksjoner i dyrehelse. Andre forfattere rapporterer at de er medgründere av Phenobiome Inc., et selskap som jobber med utvikling av beregningsverktøy for prediktiv fenotypeprofilering av mikrobielle samfunn, samt av Evolve Biosystems, interVenn Bio og BCD Bioscience – selskaper som er involvert i karakterisering av glykaner og utvikler karbohydratapplikasjoner for menneskers helse. Tre medforfattere er ansatte i Mondel?z International.

En patentsøknad relatert til fiber-snackformuleringene beskrevet i denne rapporten er arkivert og publisert.

kilde: Washington University i St. Louis

Om forfatteren

Julia Evangelou-stredet-WUSTL

bryte

Relaterte bøker:

Salt, fett, syre, varme: Mestring av elementene i god matlaging

av Samin Nosrat og Wendy MacNaughton

Denne boken tilbyr en omfattende guide til matlaging, med fokus på de fire elementene salt, fett, syre og varme, og tilbyr innsikt og teknikker for å lage deilige og velbalanserte måltider.

Klikk for mer info eller for å bestille

The Skinnytaste Cookbook: Lett på kalorier, stor på smak

av Gina Homolka

Denne kokeboken tilbyr en samling sunne og deilige oppskrifter, med fokus på ferske ingredienser og dristige smaker.

Klikk for mer info eller for å bestille

Matfiks: Hvordan redde helsen vår, økonomien vår, lokalsamfunnene og planeten vår – én bit om gangen

av Dr. Mark Hyman

Denne boken utforsker koblingene mellom mat, helse og miljø, og tilbyr innsikt og strategier for å skape et sunnere og mer bærekraftig matsystem.

Klikk for mer info eller for å bestille

The Barefoot Contessa Cookbook: Secrets from the East Hampton Specialty Food Store for Simple Entertaining

av Ina Garten

Denne kokeboken tilbyr en samling klassiske og elegante oppskrifter fra den elskede Barefoot Contessa, med fokus på ferske ingredienser og enkel tilberedning.

Klikk for mer info eller for å bestille

Hvordan lage alt: det grunnleggende

av Mark Bittman

Denne kokeboken tilbyr en omfattende guide til grunnleggende matlaging, som dekker alt fra knivferdigheter til grunnleggende teknikker og tilbyr en samling enkle og deilige oppskrifter.

Klikk for mer info eller for å bestille

Denne artikkelen dukket opprinnelig opp på Futurity