A fogyás és a bél mikrobiota összetétele közötti összjáték túlsúlyos serdülőknél

Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC), Valencia, Spanyolország

Grupo de Inmunonutrición, Instituto del Frío ‐ ICTAN (CSIC), Madrid, Spanyolország

Grupo de Inmunonutrición, Instituto del Frío ‐ ICTAN (CSIC), Madrid, Spanyolország

Biológiai és Táplálkozási Tanszék, Karolinska Institutet, Stockholm, Svédország

Departamento de Medicina Preventiva y Salud Publica, Universidad de Navarra, Pamplona, ​​Spanyolország

Departamento de Fisiología y Nutrición, Universidad de Navarra, Pamplona, ​​Spanyolország

Departamento de Pediatría, Facultad de Medicina, Universidad de Granada, Granada, Spanyolország

Departamento de Pediatría, Facultad de Medicina, Universidad de Granada, Granada, Spanyolország

Escuela Universitaria de Ciencias de la Salud, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, Spanyolország

Departamento de Educación Física, Deporte y Movimiento Humano, Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spanyolország

Departamento de Ciencias Médicas y Quirúrgicas, Universidad de Cantabria, Santander, Spanyolország

Departamento de Pediatría, Radiología y Medicina Física, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, Spanyolország

Departamento de Fisiología y Nutrición, Universidad de Navarra, Pamplona, ​​Spanyolország

Facultad de Ciencias de la Actividad Física y Deporte; Universidad de Granada, Granada, Spanyolország

Departamento de Ciencias Médicas y Quirúrgicas, Universidad de Cantabria, Santander, Spanyolország

Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC), Valencia, Spanyolország

Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC), Valencia, Spanyolország

Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC), Valencia, Spanyolország

Grupo de Inmunonutrición, Instituto del Frío ‐ ICTAN (CSIC), Madrid, Spanyolország

Grupo de Inmunonutrición, Instituto del Frío ‐ ICTAN (CSIC), Madrid, Spanyolország

Biológiai és Táplálkozási Tanszék, Karolinska Institutet, Stockholm, Svédország

Departamento de Medicina Preventiva y Salud Publica, Universidad de Navarra, Pamplona, ​​Spanyolország

Departamento de Fisiología y Nutrición, Universidad de Navarra, Pamplona, ​​Spanyolország

Departamento de Pediatría, Facultad de Medicina, Universidad de Granada, Granada, Spanyolország

Departamento de Pediatría, Facultad de Medicina, Universidad de Granada, Granada, Spanyolország

Escuela Universitaria de Ciencias de la Salud, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, Spanyolország

Departamento de Educación Física, Deporte y Movimiento Humano, Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spanyolország

Departamento de Ciencias Médicas y Quirúrgicas, Universidad de Cantabria, Santander, Spanyolország

Departamento de Pediatría, Radiología y Medicina Física, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, Spanyolország

Departamento de Fisiología y Nutrición, Universidad de Navarra, Pamplona, ​​Spanyolország

Facultad de Ciencias de la Actividad Física y Deporte; Universidad de Granada, Granada, Spanyolország

Departamento de Ciencias Médicas y Quirúrgicas, Universidad de Cantabria, Santander, Spanyolország

Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC), Valencia, Spanyolország

Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC), Valencia, Spanyolország

Absztrakt

A tanulmány célja az elhízás kezelési programjának a túlsúlyos serdülők bél mikrobiotájára és testtömegére gyakorolt ​​hatásának meghatározása volt. Harminchat serdülőt (13–15 éves), akiket a Nemzetközi Elhízásügyi Munkacsoport BMI kritériumai szerint túlsúlyosnak minősítettek, korlátozott kalóriatartalmú étrendet (10–40%) és fokozott fizikai aktivitást (15–23 kcal/testtömeg kg) súly/hét) program 10 héten keresztül. A bélbaktériumok csoportját kvantitatív valós idejű PCR-rel elemeztük a beavatkozás előtt és után. Témák egy csoportja (n = 23)> 4,0 kg súlycsökkenést szenvedett, és szignifikáns BMI-t mutatott (P = 0,030) és a BMI z-pontszám (P = 0,035) csökkentések a beavatkozás után, míg a másik csoport (n = 13) mutatta

Bevezetés

Az elhízást az egyik legnagyobb jelenlegi közegészségügyi problémának tekintik, és ennek hatása a gyermekeknél a legmagasabb, hozzájárulva a felnőttkori jelentős morbiditáshoz ((1)). A gyermekkori elhízással járó metabolikus szövődmények kialakulása felnőttkorban visszahat, növelve a 2-es típusú cukorbetegség és a korai szív- és érrendszeri betegségek kockázatát ((2)). Úgy gondolják, hogy összefüggés van az elhízás, a krónikus alacsony fokú gyulladás, az inzulinrezisztencia és az endothel diszfunkció között ((3), (4)). A gyermekkori elhízás kockázati tényezői közé tartozik az étrend, az alacsony társadalmi-gazdasági helyzet, a szülői elhízás, a csecsemők gyors súlygyarapodása és a csökkent fizikai aktivitás ((5)). Az iskolai és közösségi környezet változásain alapuló elhízásmegelőző programok korlátozott mértékben csökkenthetik a gyermekkori súlygyarapodást ((5)). Ezért további vizsgálatok szükségesek az étrendi és a fogadó tényezőkről, amelyek hatással vannak az energiaegyensúlyra, hogy javítsák a beavatkozási stratégiákat és az elhízás ellenőrzésének időbeli lépéseit.

A legfrissebb jelentések szerint a bél mikrobiota fontos tényező, amely befolyásolja az energia elhelyezését és az adipocitákban történő tárolását ((6), (7)). A bél mikrobiota ismerten részt vesz a gazdaszervezet immunitásának és az egerek elhízásával járó gyulladásos állapotában is ((8), (9)). A mikrobiota változásának pontos mechanizmusai, amelyek befolyásolják az elhízást és a kapcsolódó rendellenességeket, még mindig nem tisztázottak.

Beszámoltak arról, hogy a magas fehérjebevitel és/vagy alacsony szénhidrátfogyasztás, vagy a magas zsírbevitel alapján történő étrend miként változtathatja meg a vastagbél mikrobiális összetételét és aktivitását, és ezáltal kihatással lehet a bél egészségére ((6), (8), (9), (10)). Mindazonáltal az energiafogyasztás és a specifikus mikrobiális populációk közötti kölcsönhatások és azok testtömegre gyakorolt ​​hatásának ismerete apró klinikai vizsgálatokra korlátozódik (7). Elhízott serdülőkről, akik magas kockázatú népességcsoportot képviselnek, nincsenek specifikus vizsgálatok.

Ennek a munkának a célja egy multidiszciplináris elhízáskezelő program, amely korlátozott kalóriatartalmú étrendet és fizikai aktivitást tartalmaz, hatása a túlsúlyos és elhízott serdülők székletmikrobiotájának szerkezetére, valamint az étrendi bevitelhez és a fogyáshoz való viszonyára elemzéssel. a bélbaktériumok fő csoportjai és Bifidobacterium kvantitatív valós idejű PCR-rel.

Módszerek és eljárások

Témák és antropometriai mérések

mikrobiota

Közbelépés

Étrendi értékelés

Az étkezési napló nyilvántartását 72 órán keresztül (2 hétköznap és 1 hétvégi nap) vezettük mind a vizsgálat megkezdése (alapszint bevitel), mind a beavatkozás után (10. hét). Részletes tájékoztatást kaptak arról, hogyan kell felvenni az elfogyasztott ételeket és italokat közös háztartási intézkedések alkalmazásával. Az élelmiszernapló nyilvántartásait visszaküldték dietetikusukhoz, és elemezték az energia-, víz- és tápanyagtartalmat a spanyol ételek CESNID élelmiszer-összetételi adatbázisa alapján ((15)). A keményítőket összetett szénhidrátként határozták meg, és a rostot nem emészthető összes szénhidrátként számolták (oldható és oldhatatlan). Az élelmiszer-összetétel adatbázis korlátozásai ((15)) és az étrendi értékelés sajátos korlátozása miatt a szabadon élő fiatal populációkban nem állnak rendelkezésre további részletek más kulcsfontosságú tápanyagok szerint, amelyekről bizonyítottan a bél mikrobiota szubsztrátjaként szolgálnak (pl., rezisztens keményítő, oligoszacharidok vagy fruktánok).

Széklet és DNS minta előkészítése

A székletmintákat közvetlenül a gyűjtés után -20 ° C-on tartották, és elemzésig tárolták. A mintákat foszfáttal pufferolt sóoldatban (pH 7,2) 1:10 (tömeg/térfogat) arányban hígítottuk, homogenizáltuk és egy alikvot részt használtunk a DNS-extrakcióhoz a QIAamp DNS széklet Mini készlet segítségével (Qiagen, Hilden, Németország).

Mikrobiális elemzés kvantitatív valós idejű PCR-rel

statisztikai elemzések

A statisztikai elemzéseket az SPSS 11.0 szoftver (SPSS, Chicago, IL) segítségével végeztük. A nem normális eloszlás miatt a mikrobiális adatokat interkvartilis tartományokkal (IQR) rendelkező mediánokban fejezzük ki, és a baktériumok populációinak különbségeit a Mann – Whitney alkalmazásával határoztuk meg. U-Teszt és a Wilcoxon aláírt rangú teszt. A változók közötti korrelációkat a Spearman-féle korrelációs teszt segítségével számoltuk ki. A klinikai és antropometriai adatok különbségeit a Mann – Whitney alkalmazásával is meghatároztuk U-teszt. A nyers (kiigazítatlan) tápanyagok étrendi összetételét (átlagát és szórását) kiszámítottuk a 72 órás étrend-nyilvántartásokból, és az adatokat átlagoltuk az elemzéshez. A log-transzformációnak alávetett összes étrendi változó normál eloszlást mutatott. A nemhez és az életkorhoz igazított ismételt mértékű ANOVA-t alkalmazták a csoport átlagos bevitelének különbségeinek vizsgálatához a beavatkozás előtt (alapszint) és az intervenció után. Minden esetben, P

Eredmények

Tantárgyak és elhízás beavatkozási program

Az alacsony és magas súlycsökkentő csoportok beavatkozása előtti és utáni étrendi adatokat a 3. táblázat. Nem figyeltek meg interakciót a beavatkozás előtt és után nemenként vagy korcsoportonként. Az intervenciós program előtti és utáni csoportok között nem találtak szignifikáns különbséget az étrendi energiafogyasztásban, a makrotápanyagok és az élelmiszercsoport szintjén. A probiotikus ételek, azaz a joghurt fogyasztása csaknem egy adag volt naponta (0,9 adag mindkét csoportban, egy adag Spanyolországban 125 g-nak felel meg). Egyik alany sem fogyasztotta pre- vagy probiotikumokat kiegészítőként. A szénhidrátok fő forrásai a napi bevitel növekedésének sorrendjében a gabonafélék, a burgonya, a gyümölcsök és a tejtermékek voltak. E populáció fő rostforrásai a zöldségek, a gabonafélék, a gyümölcsök és a hüvelyesek voltak.

Mindkét serdülő csoportban az étrendi beavatkozás elsősorban jelentős csökkenést eredményezett (P

A beavatkozás hatása a széklet baktériumcsoport összetételére

Az összes vizsgált serdülő esetében a széklet mikrobiota összetételének különbségei 0,77 (IQR 0,39–1,70) voltak a B. fragilis csoport, −0,36 (IQR −0,82 - 0,29) Bifidobacterium, −0,65 (IQR −0,98 - 0,27) C. coccoides csoport: 0,02 (IQR -0,50-0,45) C. leptum csoport, 0,10 (IQR -0,38-0,49) E. coli, és 0,43 (IQR 0,09–0,83) Lactobacillus csoport.

A beavatkozás utáni baktériumszám és a súlycsökkenés között szignifikáns összefüggést találtak a magas fogyás csoportban (1.ábra). Megnövekedett szintje B. fragilis csoport (R = 0,27, P = 0,055) és Lactobacillus csoport szignifikánsan korrelált (R = 0,55, P

Korrelációk a széklet baktériumszámának és a súlycsökkenésnek a magas fogyás csoportba való beavatkozás után (n = 23; > 4,0 kg súlycsökkenés) serdülőknél. A vonalak megmutatták a Pearson-korrelációt (lineáris korrekció). (a) Lactobacillus csoport vs. fogyás, (b) Escherichia coli szemben a fogyással, és (c) Bacteroides fragilis csoport vs fogyás.

A beavatkozás hatása bifidobaktérium fajösszetétel

Az egész serdülő populációban (n = 36), összesen Bifidobacterium a csoportok száma hasonló volt a beavatkozás előtt és után, míg B. longum és B. adolescentis a beavatkozás után a szám jelentősen alacsonyabb volt, mint korábban (P = 0,031 és P = 0,044, ill. A másikban nem találtunk szignifikáns különbséget Bifidobacterium elemzett fajok. B. breve (R = −0,56, P

A széklet mikrobiota összetételének különbségei a serdülők alacsony és nagy súlycsökkentő csoportjai között

A széklet mikrobiota összetételének különbségei a serdülők alacsony és nagy súlycsökkentő csoportjai között a beavatkozás előtt és után 6. táblázat. A beavatkozás előtt teljes baktériumok, B. fragilis csoport, és C. leptum a csoportok száma szignifikánsan magasabb volt (P 6. táblázat: Baktériumok száma alacsony és nagy súlycsökkentő serdülők székletmintáiban, beavatkozás előtt és után

Kapcsolatban Bifidobacterium fajösszetétel, B. breve és B. bifidum az alacsony testsúlycsökkentő csoportban szignifikánsan magasabb volt a csoportok száma, mint korábban a magas fogyás csoportjában (P = 0,001 és P

Vita

Általánosságban elmondható, hogy bár a testtömeg-csökkenéshez kapcsolódó baktériumszám-különbségek némelyike ​​kicsi volt, biológiai szempontból ezek a különbségek hosszú távon önmagukban is fontosak lehetnek, és mivel változásokhoz vezethetnek a más bélbaktériumok versenyeznek ugyanazon ökológiai résért, amelyek enyhe, de tartós hatást fejthetnek ki az energia-anyagcserére.

Érdekes, hogy a Lactobacillus a teljes serdülő populációban és a nagy súlycsökkentő csoportban a csoportszámot a beavatkozás után detektáltuk, összhangban a korábban fluoreszcens in situ hibridizációs elemzések, bár a különbségek nem voltak szignifikánsak ((24)). Ebben a tanulmányban a Lactobacillus a csoportok száma korrelált a fogyással és a BMI-vel z-Súlycsökkenés a magas fogyás csoportban, rámutatva ennek a baktériumcsoportnak a testtömeg-kezelésben betöltött szerepére. Eddig információk a különböző étrendek hatásáról Lactobacillus a csoport szintje szűkös volt. Egy nemrégiben végzett emberi tanulmányban, Lactobacillus a csoport szintje nem változott szignifikánsan a különböző étrendek követése után: magas fehérjetartalmú és alacsony szénhidráttartalmú étrend, illetve magas fehérjetartalmú és közepesen szénhidráttartalmú étrend ((10)). A magas zsírtartalmú étrenddel etetett egerekben nem találtak szignifikáns különbséget Lactobacillus csoportszintek a kontrollokhoz képest ((8), (9)).

Összefoglalva, serdülőknél beszámoltak specifikus baktériumcsoportok összefüggéséről az elhízással és a testsúlycsökkenéssel, rámutatva a B. fragilis, Lactobacillus, és C. coccoides csoportok, valamint a relatív arányok alapján B. fragilis, Bifidobacterium és Lactobacillus csoportok C. coccoides csoport. A kapott eredmények azt is jelezték, hogy a bél mikrobiota és a testtömeg közötti kölcsönhatások az egyén mikrobiota szerkezetétől függően különböző mértékben érzékenyek lehetnek az életmódbeli beavatkozásra.

Evasyon tanulmányi csoport munkatársai

Koordinátor: Marcos A. Helyi klinikai kezelõcsoportok és kutatók; (A fő nyomozók dőlt betűvel vannak szedve) Campoy C., López ‐ Belmonte G., Delgado M., Martín ‐ Matillas M., Aparicio V., Carbonell A., Agil A., Silva DR, Pérez ‐ Ballesteros C., Piqueras MJ, Chillón P., Tercedor P., Martín‐ Lagos JA, Martín ‐ Bautista E., Pérez ‐ Expósito M., Garófano M., Aguilar MJ, Fernández ‐ Mayorga A., Sánchez P., Molina Font JA;Madrid: Marcos A., Wärnberg J., Puertollano MA, Gómez ‐ Martínez S., Zapatera B., Nova E., Romeo J., Díaz EL, Pozo T., Morandé G., Villaseñor A., ​​Madruga D., Muñoz R., Veiga O ., Villagra A., Martínez ‐ Gómez D., Vaquero képviselő, Pérez ‐ Granados AM, Navas ‐ Carretero S .; Pamplona: Martí A., Azcona C., Moleres A., Rendo T. Marqués M., Miranda M.G., Martínez J.A .; Santander: Redondo ‐ Figuero C., García ‐ Fuentes M., DeRufino P., González ‐ Lamuño D., Amigo T., Sanz R .; Zaragoza: Garagorri J.M., Moreno L.A., Romero P., De Miguel ‐ Etayo P., Rodríguez G., Bueno G., Mesana M.I., Vicente ‐ Rodríguez G., Fernández J., Rey P., Muro C., Tomás C .; Adatkezelés és statisztikai elemzés: Wärnberg J., Calle M.E., Barrios L.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát az AGL2007-666126-C03-01/ALI és a Consolider Fun-C-Food CSD2007-00063 támogatások támogatták a spanyol Tudományos és Innovációs Minisztériumtól, valamint a 002/07 AP a Consejería de Sanidad (Valencia, Spanyolország) támogatásától. Az EVASYON tanulmányt a spanyol Egészségügyi Minisztérium támogatta (PI052451, PI050855, PI051080, PI052369 és PI051579). A CONACYT (Mexikó) ösztöndíja A.S. és az I3P posztdoktori szerződés a CSIC-től (Spanyolország) az M.C.C. teljes mértékben elismerik. Az EVASYON vizsgálati csoport munkatársait is elismerik, különös tekintettel a cikkben szereplő étrendi elemzésre P. Romero, P. De Miguel ‐ Etayo, T. Rendo, M. J. Piqueras és B. Zapatera dietetikusok.

Közzététel

A szerzők nem jelentettek összeférhetetlenséget.