研究者たちは、健康に関連する方法で腸内細菌叢を意図的に変更するために処方されたスナック食品のプロトタイプの成分を特定しました。
科学者たちは、動物モデルの結果を翻訳して、太りすぎの参加者を対象としたXNUMXつのパイロット人間研究で、特別に選択された繊維タイプの組み合わせを含むスナックが繊維成分の代謝に関与するマイクロバイオームの要素に影響を与えることを示しました。
ミクロビオームのこの変化は、生理学と代謝の多くの側面のバイオマーカーとレギュレーターである血液タンパク質のグループの変化に関連していました。 これらの血液タンパク質は、長期的に健康を改善できる方法で変化しました。
「栄養不足は世界中で差し迫った複雑な問題であり、典型的な西洋型食生活における高脂肪および低繊維食品の過剰を含む多くの要因によって引き起こされます」と、研究の上級著者であるジェフリーI.ゴードン教授兼ディレクターは述べています。ワシントン大学医学部のゲノム科学およびシステム生物学のためのエジソンファミリーセンター。
「スナックは西洋型食生活の人気のある部分であるため、私たちは人々が食べたがり、健康の多くの側面に影響を与える健康な腸内細菌叢をサポートする新世代のスナック食品製剤の開発を支援するために取り組んでいます。」
ヒトの腸には、ヒトゲノムの約20,000のタンパク質をコードする遺伝子では提供されない機能を実行する数百万の異なる遺伝子を含む数十兆の微生物で構成されるマイクロバイオームがあります。 研究者によると、食品の栄養価は、腸内細菌叢による食品のユニークな代謝の産物によって部分的に決定されます。
ゴードンと彼の同僚は、どの食品成分が腸内細菌叢のどの成分と相互作用するか、そしてこの相互作用が人間生物学のさまざまな特徴をどのように形作るかを特徴づけることに焦点を当てています。 目標は、栄養失調や子供や大人の肥満など、さまざまな形態の栄養失調を治療または予防するために使用できる、持続可能な供給源から手頃な価格でより栄養価の高い食品を生み出す栄養科学の新時代を告げることです。
米国や他の西側諸国で消費されている高脂肪、低繊維の食事は、多様で健康的な腸内細菌叢をサポートすることができません。 さらに、 高繊維 コンテンツは、心血管疾患、2型糖尿病、肥満などの慢性疾患のリスクが低いことに関連しています。 しかし、食物繊維は生体分子の複雑で多様な混合物で構成されており、その多くは人体が自然に分解することはできません。 これらの混合物の性質は、繊維の供給源と、食品に組み込まれたときにそれらがどのように処理されるかによって異なります。
ゴードンのチームによる過去の研究では、手頃な価格で、他の方法では廃棄される皮、皮、殻などの持続可能な供給源から大量に入手可能であり、西洋型食生活をしている多くの肥満の成人。
この新しいレポートでは、研究者は、太りすぎまたは肥満であり、典型的な西洋型食生活を模倣した食事を提供されたXNUMXつの研究に登録された被験者からのデータを分析しました。 これらの食事はXNUMXつのうちのXNUMXつで補われました 繊維含有 スナック食品の試作品。 1つはエンドウ豆から回収された繊維のみを含んでいた。もう1つは、エンドウ豆の繊維とイヌリン（小麦、玉ねぎ、バナナ、アスパラガス、アーティチョーク、チコリの根など、多くの果物や野菜に含まれる繊維）の組み合わせを含んでいた。 3番目のスナックには、エンドウ豆の繊維とイヌリン、さらにオレンジの果肉と大麦ふすまの繊維が含まれていました。このスナックは、世界的なスナック食品会社であるモンデルズ インターナショナルと共同で開発されました。
最初の研究では、参加者は高脂肪、低繊維の食事を10日間摂取した後、エンドウ豆繊維を含むスナックをXNUMX週間食事に加え、その後XNUMX週間、参加者は高脂肪を食べ続けました。 、繊維スナックなしの低繊維食。 XNUMX番目の研究では、同様のデザインが使用されましたが、補足はエンドウ豆繊維とイヌリンの両方を含むスナックであり、ウォッシュアウト期間の後、エンドウ豆、イヌリン、オレンジ、大麦ふすまのXNUMXつの繊維成分を含むスナックでした。
研究者らは、研究のさまざまな段階での患者の腸内微生物叢と、血中の1,300を超えるタンパク質のレベルを分析しました。 Gordonと彼の同僚は、試験参加者のさまざまなスナック繊維のプロトタイプに応答して処理したマイクロバイオームのコンポーネントの多くが、人間の腸内微生物がコロニーを形成したノトバイオートマウスを使用した以前の実験で同じ繊維に応答したものと同じであることを発見しました。 ノトバイオティックマウスは無菌条件下で生まれ育ちますので、腸内細菌の性質は科学的研究のために厳密に制御することができます。
さらに、彼らは、単繊維またはXNUMX繊維のスナックと比較して、XNUMXつの異なる繊維を組み合わせたスナックが、繊維から栄養素を抽出するために必要な代謝機構をコードするミクロビオーム遺伝子に幅広い影響を与えることを発見しました。 これらの調査結果は、食品のプロトタイプに組み込むための繊維のスクリーニングと選択を加速する方法として、前臨床モデルの使用を検証しました。
研究者らは、マイクロバイオーム遺伝子の特定のグループにおける統計的に有意な変化を特定し、それらをエネルギー代謝に至るまでの非常に広範囲の生理学的プロセスに関与する血液タンパク質のグループのレベルの変化と関連付けることを可能にするデータマイニングアプローチを開発しました。ブドウ糖の代謝—免疫応答、血液凝固、血管機能、および骨と神経細胞の生物学へ。
「これらの比較的短い研究でも、これらの繊維スナックが腸内細菌叢と人類生理学に与える影響を確認することが奨励されました」と、この研究を行った学際的チームのメンバーである筆頭著者のオマールデラノイブルーノは述べています。
「これらのパイロット研究は、繊維スナックが体重または一般的に測定される心臓代謝の健康のバイオマーカーに有意な長期的変化をもたらす可能性があるかどうかをテストするようには設計されていません。 したがって、これらの介入の利点は、より大規模でより長い臨床試験で調査する必要があります」と、病理学および免疫学の准教授であり、ワシントン大学の腸内細菌および栄養研究センターの事務局長であるマイケルJ.バラットは述べています。 「さらに、これらの小規模な研究は、厳密に管理された食事条件下で実施されました。 次の重要なステップは、通常どおり自由に食べられる参加者の食物繊維スナックの効果を調査することです。」
ゴードンは次のように付け加えています。 繊維 ミクロビオームの成分については、特に栄養価の高い食品へのアクセスが制限されている可能性のある人々にとって、人々が食べたいと思うスナックを提供すると同時に、より健康的な食事に貢献できることを願っています。」
研究はジャーナルに掲載されています 自然.
この研究への資金提供は、国立衛生研究所 (NIH) とモンデルズ インターナショナルから行われました。
ゴードンは、Agilent Technologies からソート リーダー賞を受賞しています。彼は、動物の健康における食事と微生物叢の相互作用の役割を特徴付ける会社、Matatu Inc. の共同創設者でもあります。他の著者らは、微生物群集の予測表現型プロファイリングのための計算ツールの開発を追求する企業であるPhenobiome Inc.、およびグリカンの特性評価と開発に携わるEvolve Biosystems、interVenn Bio、およびBCD Bioscienceの共同創設者であると報告しています。人間の健康のための炭水化物の応用。共著者 3 名は Mondel?z International の従業員です。
このレポートに記載されている繊維スナック製剤に関連する特許出願が提出され、公開されています。
情報源： セントルイスのワシントン大学
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