연구자들은 건강과 연결될 수있는 방식으로 장내 미생물 군유 전체를 의도적으로 변화시키기 위해 공식화 된 스낵 식품 프로토 타입의 성분을 확인했습니다.
동물 모델의 결과를 번역 한 과학자들은 과체중 참가자에 대한 두 개의 파일럿 인간 연구에서 특별히 선택된 섬유 유형의 조합을 포함하는 스낵이 섬유 성분 대사에 관여하는 미생물 군유 전체의 요소에 영향을 미친다는 것을 보여주었습니다.
미생물 군집의 이러한 변화는 생리학 및 신진 대사의 여러 측면의 바이오 마커 및 조절자인 혈액 단백질 그룹의 변화와 관련이 있습니다. 이 혈액 단백질은 장기적으로 건강을 개선 할 수있는 방식으로 이동했습니다.
“불량한 영양은 전형적인 서양식 식단에 과다한 고지방 및 저 섬유질 식품을 포함하여 많은 요인으로 인해 전 세계적으로 시급하고 복잡한 문제입니다.”라고 연구의 선임 저자 인 Jeffrey I. Gordon, 교수 겸 이사는 말합니다. Washington University School of Medicine의 유전체 과학 및 시스템 생물학을위한 Edison Family Center.
"간식은 서양식 식단의 인기있는 부분이기 때문에 우리는 사람들이 먹고 싶어하고 웰빙의 여러 측면에 영향을 미치는 건강한 장내 미생물 군유 전체를 지원할 새로운 세대의 스낵 식품 제제를 개발하는 데 도움을주고 있습니다."
인간의 장은 인간 게놈에있는 약 20,000 개의 단백질 코딩 유전자가 제공하지 않는 기능을 수행하는 수백만 개의 서로 다른 유전자를 포함하는 수십조 개의 미생물로 구성된 미생물 군집입니다. 연구자들에 따르면, 식품의 영양가는 부분적으로 장내 미생물 군집에 의한 식품의 고유 한 대사 산물에 의해 결정됩니다.
Gordon과 그의 동료들은 어떤 식품 성분이 장내 미생물 군집의 어떤 성분과 상호 작용하는지, 그리고이 상호 작용이 인간 생물학의 다양한 특징을 어떻게 형성 하는지를 특성화하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 목표는 영양 실조가 어린이나 성인의 비만이든 다양한 형태의 영양 실조를 치료하거나 예방하는 데 사용할 수있는 지속 가능한 공급원으로부터 저렴하고 영양가 높은 식품을 생산하는 영양 과학의 새로운 시대를 알리는 것입니다.
미국 및 기타 서방 국가에서 소비되는 고지방, 저 섬유질 식단은 다양하고 건강한 장내 미생물 군집을 지원하지 못합니다. 또한, 다이어트 고 섬유 콘텐츠는 심혈관 질환, 제 2 형 당뇨병 및 비만과 같은 만성 질환의 위험을 낮추는 것과 관련이 있습니다. 그러나식이 섬유는 복잡하고 다양한 생체 분자의 혼합물로 구성되어 있으며 대부분 인체가 스스로 분해 할 수 없습니다. 이러한 혼합물의 특성은 섬유질의 공급원과 식품에 포함될 때 처리되는 방식에 따라 다릅니다.
Gordon의 팀이 수행 한 과거 연구에서는 가격이 저렴하고 지속 가능한 공급원 (예 : 껍질, 껍질, 껍질 등)에서 대량으로 사용할 수있는 특정 식물 섬유를 확인했으며, 이로 인해 과소 대표되는 특정 장내 미생물의 성능이 향상되었습니다. 서양식을 섭취하는 많은 비만 성인.
이 새로운 보고서에서 연구원들은 과체중 또는 비만이고 전형적인 서양식 식단을 모방 한 식사를 제공받은 두 연구에 등록한 피험자의 데이터를 분석했습니다. 이 다이어트는 세 가지 중 하나로 보충되었습니다. 섬유 함유 스낵 식품 프로토타입. 그 중 하나에는 완두콩에서 추출한 섬유질만 포함되어 있었습니다. 또 다른 하나는 완두콩 섬유질과 이눌린(밀, 양파, 바나나, 아스파라거스, 아티초크, 치커리 뿌리를 포함한 다양한 과일과 채소에서 발견되는 섬유질)의 조합을 함유하고 있습니다. 세 번째 스낵에는 완두콩 섬유질과 이눌린은 물론 오렌지와 보리겨의 펄프에서 추출한 섬유질도 포함되어 있습니다. 글로벌 스낵식품 기업인 Mondel?z International과 협업하여 개발한 스낵입니다.
첫 번째 연구에서 참가자들은 10 일 동안 고지방, 저 섬유질 식사를 섭취 한 후 완두콩 섬유가 함유 된 간식을 XNUMX 주 동안 식단에 추가 한 다음 XNUMX 주 동안 고지방을 계속 섭취했습니다. , 섬유질 스낵이없는 저 섬유 식단. 두 번째 연구에서는 유사한 디자인이 사용되었지만 완두콩 섬유질과 이눌린을 모두 포함하는 스낵을 보충했으며, 세척 기간 후 완두콩, 이눌린, 오렌지 및 보리 겨의 네 가지 섬유 성분을 포함하는 스낵을 보충했습니다.
연구진은 연구의 다양한 단계에서 환자의 장내 미생물 군집과 혈액 내 1,300 개 이상의 단백질 수준을 분석했습니다. Gordon과 그의 동료들은 실험 참가자들에서 다양한 스낵 섬유 프로토 타입에 반응하고 처리 한 미생물 군유 전체의 많은 구성 요소가 인간 장내 미생물로 식민지화 된 gnotobiotic 마우스를 사용한 초기 실험에서 동일한 섬유질에 반응 한 것과 동일하다는 것을 발견했습니다 . Gnotobiotic 마우스는 무균 상태에서 태어나고 자랍니다. 따라서 과학적 연구를 위해 장내 미생물의 특성을 엄격하게 통제 할 수 있습니다.
또한, 그들은 단일 섬유 또는 XNUMX 섬유 스낵과 비교할 때, 네 가지 섬유가 조합 된 스낵이 섬유에서 영양분을 추출하는 데 필요한 대사 기계를 암호화하는 미생물 군유 전체 유전자에 더 광범위한 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 이러한 발견은 식품 프로토 타입에 통합하기위한 섬유 선별 및 선택을 가속화하는 방법으로 전임상 모델의 사용을 검증했습니다.
연구진은 특정 미생물 군유 전체 유전자 그룹에서 통계적으로 유의미한 변화를 식별하고이를 에너지 대사에서 다음과 같은 광범위한 생리 학적 과정에 관여하는 혈액 단백질 그룹의 수준 변화와 연관시킬 수있는 데이터 마이닝 접근 방식을 개발했습니다. 포도당의 대사 — 면역 반응, 혈액 응고, 혈관 기능, 뼈 및 신경 세포 생물학.
이 연구를 수행 한 학제 간 팀의 일원 인 제 XNUMX 저자 Omar Delannoy-Bruno는“우리는 비교적 짧은 연구에서도 장내 미생물 군유 전체와 인체 생리학에 이러한 섬유 스낵이 미치는 영향을 확인하는 것이 좋습니다.
“이러한 파일럿 연구는식이 섬유 스낵이 체중에 상당한 장기적인 변화를 가져올 수 있는지 또는 일반적으로 측정되는 심장 대사 건강의 바이오 마커를 생성 할 수 있는지 여부를 테스트하기위한 것이 아닙니다. 따라서 이러한 개입의 이점은 더 크고 더 긴 임상 시험에서 조사되어야 할 것입니다.”라고 공동 저자 인 Michael J. Barratt, 병리학 및 면역학 부교수이자 Washington University의 장내 미생물 군유 전체 및 영양 연구 센터 전무 이사는 말합니다. “또한 이러한 소규모 연구는 엄격하게 통제 된 식단 조건에서 수행되었습니다. 중요한 다음 단계는 평상시처럼 자유롭게 먹을 수있는 참가자들에게 섬유 스낵이 미치는 영향을 조사하는 것입니다.”
Gordon은 다음과 같이 덧붙입니다.“다양한 종류의 영향을 더 잘 이해하고 섬유 미생물 군유 전체의 구성 요소에 대해 우리는 사람들이 먹고 싶어하는 스낵을 제공하는 동시에 더 건강한 식단에 기여할 수 있기를 바랍니다. 특히 영양가있는 음식에 대한 접근이 제한적인 사람들을 위해 더욱 그렇습니다.”
이 연구는 학술지에 실렸다. 자연.
이 연구에 대한 자금은 국립보건원(NIH)과 Mondel?z International에서 지원되었습니다.
Gordon은 Agilent Technologies로부터 Think Leader Award를 수상했습니다. 그는 또한 동물 건강에서 식이별 미생물 상호작용의 역할을 연구하는 회사인 Matatu Inc.의 공동 창립자이기도 합니다. 다른 저자들은 미생물 군집의 예측 표현형 프로파일링을 위한 계산 도구 개발을 추구하는 회사인 Phenobiome Inc.와 Evolve Biosystems, interVenn Bio 및 BCD Bioscience(글리칸의 특성화 및 개발에 관여하는 회사)의 공동 창립자라고 보고합니다. 인간 건강을 위한 탄수화물 응용. 세 명의 공동저자는 Mondel?z International의 직원입니다.
이 보고서에 기술 된 섬유 스낵 제형과 관련된 특허 출원이 제출 및 공개되었습니다.
출처: 세인트 루이스의 워싱턴 대학교
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