Резюме

Заден план

Палеолитната диета се популяризира в цял свят за подобряване на здравето на червата. Налице са обаче малко доказателства в подкрепа на тези твърдения, като съществуващата литература изследва антропометрични и кардиометаболитни резултати.

Обективен

За да се определи връзката между хранителния прием, маркерите за здравето на дебелото черво, микробиотата и серумния триметиламин-н-оксид (TMAO), метаболит, получен от червата, свързан със сърдечно-съдови заболявания.

Дизайн

В дизайн на напречно сечение, дългосрочен (н = 44,> 1 година) самоотчетени последователи на палеолитна диета (PD) и контроли (н = 47) се наема диета, типична за националните препоръки. Диетите се оценяват чрез 3-дневни претеглени диетични записи; 48-часово изпражнение за късоверижни мастни киселини с използване на GC/MS, микробен състав чрез 16S rRNA секвениране на V4 региона с помощта на Illumina MiSeq. TMAO се определя количествено, като се използва LC-MS/MS.

Резултати

Участниците бяха групирани според придържането към PD; а именно без зърнени храни и млечни продукти. Строг палеолит (SP) (н = 22) и псевдо-палеолит (PP) (н = 22) са сформирани групи. Общо линейно моделиране с възраст, пол, енергиен прием и процент телесни мазнини като ковариати оценява разликите между групите. Приемът на устойчиво нишесте е бил по-нисък и в двете палеолитни групи в сравнение с контролите [2.62, 1.26 срещу 4.48 g/ден (P

Въведение

Палеолитната диета е диетичен модел, основан на хипотезата, че човешкият геном не е адаптиран да консумира продукти от селското стопанство и следователно се основава на консумация на месо, риба, яйца, ядки, плодове и зеленчуци; без включени преработени храни, зърнени храни или млечни продукти [1]. Диетата се популяризира в цял свят за подобряване на здравето на червата [2]. Той обаче изключва зърнените храни и млечните продукти, хранителните групи, които са част от основаните на факти национални австралийски и международни диетични насоки [3, 4].

Докато общият прием на диетични фибри може да се поддържа при палеолитна диета чрез консумация на плодове и зеленчуци [5], изключването на пълнозърнести храни и продукти от бобови растения променя профила на консумирани фибри и по-специално води до намаляване на приема на устойчиво нишесте (RS) [ 6]. RS последователно подобрява маркерите за здравето на червата, като повишени нива на SCFA [7,8,9,10,11,12], а ефектът от намаления прием в дългосрочен план не е изследван преди това, нито последиците за микробното разнообразие, метаболитите и други маркери за здравето на стомашно-чревния тракт. Докато палеолитната диета може да бъде класифицирана като диета с ниско съдържание на въглехидрати [5], други проучвания на диети с ниско съдържание на въглехидрати и въздействието върху маркерите за здравето на стомашно-чревния тракт са много ниски в общите диетични фибри [13,14,15,16], като по този начин ограничават сравнимост с настоящите палеолитни диетични модели и въздействието върху маркерите за здравето на червата.

Методи

Пробен дизайн

Изследването е проектирано като сравнително проучване в напречно сечение и е регистрирано в Регистъра за клинични изпитвания в Австралия и Нова Зеландия (ANZCTRN12616001703493) и одобрено от Университета Едит Кован, Комитет по етика на човешките изследвания (13402).

Участници

Валидност на данните за хранителния прием

Диетичните данни, предоставени от 3d WDR, се потвърждават чрез анализ на азот в урината, като се използва проба от урина в разреждане 1 на 50 на анализатор за общ въглерод и азот Shimadzu, TOC-Vcsh/TMN-1 (Shimadzu, Япония). Общият прием на азот се определя чрез разделяне на приема на протеин на 6,25 [26], като приемливото съотношение между приема и екскрецията е 80% ± 24% [27]. Тези с коефициент на прием/екскреция извън този диапазон се считат за прием на протеини под или над репортерите. Потенциалната енергия на репортерите беше идентифицирана с помощта на точката на прекъсване на Goldberg [28]. Онези, които бяха идентифицирани като отчитащи както протеини, така и енергия, бяха определени като ненадеждни репортери в диетата. Потвърждението, че 3d WDR е представително за обичайния хранителен прием, беше постигнато чрез статистически анализ на енергийния и протеиновия прием и на двата метода.

Протокол за точкуване на палеолита

Поради индивидуалните различия в интерпретацията на палеолитния режим на хранене, отбелязани по време на въвеждането на данни на 3-ия WDR, беше разработен протокол за оценяване post hoc, за да се класира спазването на принципите на диетата от палеолита, а именно изключването на зърнени и млечни продукти. Тези, които консумираха 1 порция на ден зърнени храни и/или млечни продукти, бяха разпределени в псевдо-палеолитната група (PP).

Оценка на резултатите

Диетичен прием

Данните за историята на диетата и 3d WDR са въведени в FoodWorks v8.0 [29], от същия оценител, регистриран диетолог с разширени компетенции в диетичния анализ. Всички записи на храни бяха проверени за пълнота. Минималното и максималното съдържание на RS за всеки хранителен продукт, използван в 91 хранителни артикула, генерирани от 3d WDR, бяха определени с помощта на методи, описани другаде [6].

Антропометрични мерки

Субектите са гладували 2 часа преди назначението в клиниката и са докладвани, облечени в плътно прилепнали дрехи за фитнес. Измерването на кръвното налягане беше проведено, в два екземпляра, на дясната ръка с устройство за автоматизирано кръвно налягане Omron IA1B (Omron Health Care Ltd, Япония) на нивото на сърцето, на разстояние 1 мин. Средната стойност на двете систолни и диастолични мерки, съответно, са записани съгласно протокола, описан от Американската фондация за сърцето [30]. Височината на стойката с точност до 0,1 см е записана с помощта на цифров стадиометър SECA 763 (SECA Ltd, САЩ). Обиколката на талията беше измерена с точност до 0,1 cm в най-тясната част на талията чрез лентова лента Lufkin, следвайки стандартизирани техники ISAK [31]. Камерата за телесен състав на BodPod (Cosmed, САЩ) изчислява както теглото, така и процента на телесните мазнини (с точност съответно до 0,001 kg и 0,01%). Съгласно протокола на производителя, косата беше покрита с плътно прилепнала капачка, като всички бижута и обувки бяха премахнати.

Форма на изпражненията и биохимия

При пристигането си в университета беше записан номерът на табуретката в Бристол (както съобщава участникът по време на събирането [32]). Всяка отделна проба беше претеглена и общият брой на предоставените проби през периода от 48 часа позволи изчисляването на честотата на изпражненията (движения на червата/ден).

Отделни проби от изпражненията се съхраняват при - 80 ° C до обработката на пробите, където те се размразяват при 4 ° C за една нощ. Пробите от същия участник се комбинират и хомогенизират ръчно върху лед в продължение на поне 1 min преди претегляне и аликвотиране за всеки отделен анализ. Анализът на SCFA е направен, като се използват 1–1,5 g аликвотни части на изпражненията, като се използват методи, описани от Bajka et al. [33], с добавяне на дестилация със замразяване-размразяване преди анализ на GC.

Съдържанието на влага се изчислява чрез лиофилно сушене, в два екземпляра, 40 g предварително аликвотирана проба на изпражненията в продължение на 7 дни, използвайки сушилня за замразяване Christ LD-alpha (Martin Christ Ltd., Германия). Съдържанието на влага, изразено като процент, се изчислява от средната стойност на двете индивидуални измервания на влагата.

Кръвна биохимия

Участниците съобщават за патология за кръвен тест сутрин след завършване на 3WDR, след гладуване през нощта. Липидите се определят с помощта на стандартни ензимни техники (анализ Abbott Architect c16000) от Pathwest, акредитирана лаборатория на Националната асоциация на тестващите лаборатории (NATA). Серумни проби, съхранявани при - 80 ° C, бяха анализирани за TMAO в Училището по аналитично съоръжение, Университет Edith Cowan, използвайки метода, описан от Le et al. [34].

Анализ на микробиота

Микробният анализ беше проведен в WA Human Microbiome Collaboration Center, University of Curtin, като се използва QIAmp PowerFecal DNA Kit за ДНК екстракция и платформата Illumina MiSeq за секвениране. Пълните методи са налични в допълнителната информация.

Статистически методи

Априорните изчисления на мощността бяха определени с помощта на софтуера G-Power [35] и се основаваха на намаления до нашата основна променлива на изхода, екскреция на фекален бутират. Наличната литература предполага среден до голям размер на ефекта на Коен (д = 0,595) може да се очаква [13], осигурявайки изискване за размер на извадката от н = 72 при 80% мощност и α = 0,05, обаче, като се има предвид, че приемът на фибри може да се поддържа при палеолитна диета, по-консервативна оценка е определена с помощта на среден размер на ефекта (д = 0,5). Следователно действителното изискване за извадка се счита за между н = 72 и н = 102, с н = 36 и н = 51 на група, съответно.

Данните бяха анализирани с помощта на SPSS v24.0 [36]. Ненормално разпределените данни бяха log10 трансформирани преди анализ и обратно трансформирани, за да позволят изчисляване на очакваните пределни средни стойности и съответстващи 95% доверителни интервали. Използвано е общо линейно моделиране за сравняване на стратифицирания палеолит спрямо контролните групи. Бяха приложени пост hoc корекции на Bonferroni P стойности от анализа на трите групи. Сред цялата кохорта бяха проведени проучвания на връзките между приема на храна, биохимията на кръвта и изпражненията, като се използва линейна регресия. Всички модели включват възраст, пол, енергиен прием и процент телесни мазнини като ковариати, като се използват допълнителни ковариати, когато е подходящо. Значението за изследването беше определено на P

Резултати

Участници

Както е показано на фиг. 1, 90 субекта са завършили проучването с частични данни за допълнителен контролен субект. Характеристиките на участниците са представени в таблица 1. Не са открити значителни разлики между групите по възраст, височина, енергиен прием или физическа активност. Средната продължителност на времето, през което участниците в палеолита са спазвали диетата, е 2,38 ± 1,08 години. По отношение на това, че са представителни за дългосрочния хранителен прием, бивариантните корелации между енергията и протеините и историята на диетите показват добро съгласие (R = 0,596 и 0,763 съответно, P Фиг. 1

диета

Блок-схема на изследването. От получените 231 запитвания, 92 участници бяха приети в проучването. Двама участници в контролната група се оттеглят поради заболяване, като са налице частични данни за един субект. 44 палеолита и 46 контрола завършиха събирането на данните от проучването

Диетичен прием

Общият прием на диетични фибри (TDF) в групата с SP не се различава от този на контролата (Таблица 2), но групата с PP има прием на фибри под препоръчителния австралийски адекватен прием (AI) от 25 g/ден. В съответствие със значително по-ниския прием на TDF в PP групата, приемът на разтворими и неразтворими фибри също е по-нисък в сравнение с контролната група. Приемът на RS е значително по-нисък в групите SP и PP както при минимални, така и при максимални прогнозни количества (Таблица 2). Въпреки ниския прием на въглехидрати, приемът на зеленчуци в групата с SP отговаря на австралийските препоръки от 5 порции на ден [3], като средният прием е значително по-висок от този на контролната група. В цялата кохорта общият прием на фибри е обратно свързан с телесното тегло [т(86) = - 4.22, частично r = - 0,414, P Таблица 2 Прием на енергия, макронутриенти и хранителни групи по диетична група

Кръвна биохимия

Общият серумен холестерол е по-висок в PP, в сравнение с контролната група (Таблица 3). Липопротеинът с висока плътност (HDL) холестерол е значително по-висок в групите SP и PP, в сравнение с контролната група и води до незначителни разлики между групите в общото съотношение холестерол: HDL холестерол (Таблица 3). Общите серумни концентрации на холестерол са обратно свързани с приема на въглехидрати, и двете изразени като g/ден [т(77) = - 2,47, частично r = - 0,271, P = 0,016] и като процент от енергията [т(77) = - 2,54, частично r = - 0,280, P = 0,013]. По-нататъшното проучване показа значителна отрицателна връзка с минимума [т(77) = - 3.329, частично r = - 0,355, P = 0,001], а максималният прием на RS [т(77) = - 2,922, частично r = - 0,316, P = 0,005] и прием на пълнозърнести храни [т(77) = - 2.032, r = - 0,226, P = 0,046].

TMAO е значително по-висок в групата с SP, в сравнение с контролната група (Таблица 3). Концентрациите на TMAO са свързани с порции червено месо [т(67) = 3.372, частично r = 0,357, P = 0,001] и обратно свързано с общото зърно [т(83) = - 3.143, частично r = - 0,335, P = 0,002] и прием на пълнозърнести храни [т(83) = - 2,973, частично r = - 0,319, P = 0,004], съответно.

Биохимия на изпражненията

Профили на микробиота

Данните за последователността дават 929 деноминирани оперативни таксономични единици (OTU) със средно 38 899 четения на проба (вариращи от 2647 до 107 597 четения). Двама участници от контролната група бяха неволно маркирани с идентични предни и обратни баркодове и бяха изключени от анализа. OTU, съдържащи по-малко от 0,01% от общото четене, бяха елиминирани (514 OTU), оставяйки 415 на разположение за анализ. Пет контроли за последователност включваха общо четене между 3409 и 11 560. Пет OTU, които не са свързани с чревната микробиота, присъстваха предимно в празните проби, общо 11 210 четения и бяха отстранени от анализа. Един OTU (432 четения) включва човешка митохондриална ДНК и също е изключен от анализа. Окончателният набор от данни включва общо 410 OTU, които са преобразувани в относително изобилие преди импортиране в PRIMER 7 [37] за анализ.

На ниво род няма значителни разлики между трите групи, в измерванията на различията на Шанън или Симпсън и богатството на видовете. Анализът на PERMANOVA с променливи възраст, пол, енергиен прием и процент на телесни мазнини показа, че има значителни разлики между SP и контрола (P = 0,004) и PP и контрол (P = 0,04), без значителна разлика между двете палеолитни групи.

DistLM показа значително влияние на приема на зеленчуци (P Фиг. 2

След установяване на значителни разлики на ниво родове, SIMPER анализът е използван за определяне на видовете, които допринасят за разликите, идентифицирани между групите. Средното различие между SP и контролните групи е 27,25%, SP и PP 26,27% и PP и контрола 27,13%. Изобилни родове, водещи до различия между групите Бактериоди, Faecalibacterium, Блатия, Руминоклостридий, Алистипес, Roseburia, Руминокок, Lachnospiracea Incertae sedis, Руминоклостридий, Анаеростипес, Gemmiger, Irregularibacter, Акермансия. След корекция за изследваните ковариати, възраст, пол, енергиен прием и процент на телесни мазнини, три от тези родове бяха идентифицирани като значително различни между групите, Бифидобактерии, Roseburia, и Хунгатела (Фиг. 3a – c).

Относително изобилие от Хунгатела е значително и обратно свързано с консумацията на зърно в модел на линейна регресия след корекция за възраст, пол, телесни мазнини и честота на изпражненията (частично r = - 0,298, P = 0,006). Относително изобилие от Roseburia е значително свързана с общото зърно (частично r = 0,315, P = 0,002), пълнозърнести (частични r = 0,298, P = 0,004) и консумация на въглехидрати (частично r = 0,297, P = 0,004), но не с диетични фибри или минимални или максимални оценки на RS. Подобен на Roseburia, Бифидобактерии изобилието е свързано с общото потребление на зърно (частично r = 0,266, P = 0,008) и процента на енергията, получена от въглехидрати (частична r = 0,221, P = 0,028), но не с RSi, пълнозърнести храни или общо диетични фибри. В модела на линейна регресия относителното изобилие от Roseburia и Бифидобактерии бяха значително и обратно корелирани с изобилието на Хунгатела [т(87) = - 2,1, частично r = - 0,2, P = 0,03]. В съответствие с констатациите на TMAO, относителното изобилие от Хунгатела също беше значително свързано с порции протеинови храни на ден [т(87) = - 2,84, частично r = 0,27, P = 0,006].

Дискусия

Bergeron et al. [44] открива промени в концентрациите на TMAO след двуседмична диетична интервенция с 52 субекта и открива, че диетите с ниско съдържание на въглехидрати, с високо съдържание на RS, са свързани с повишен плазмен TMAO. И обратно, в настоящото проучване TMAO не е свързано с RS, а обратно свързано с приема на зърно. Това може да означава, че други компоненти на зърнените въглехидрати и фибри са отговорни за модулирането на изобилието от Хунгатела. Bergeron et al. [44] не докладва прием на група храни за интервенционните диети, което ограничава сравнимостта с нашето проучване. В подкрепа на констатациите, представени тук, е идентифицирането на родовете, свързани с производството на ТМА във фекалната микробиота [42], в допълнение към статистическата асоциация, открита с приема на червено месо, известна храна на предшественика на ТМА [45].

В подкрепа на нашите предишни констатации от краткосрочна интервенция, използваща палеолитна диета [6], елиминирането на групата зърнени храни на палеолитна диета доведе до значително по-нисък прием на RS от контролната група, въпреки че не бяха открити значителни разлики в общия разтворим или прием на неразтворими фибри. Приемът на RS в контролната група е малко по-висок от предишните оценки за австралийски прием от 3,4–9,4 g/ден [58] и може да се дължи на по-висока консумация на пълнозърнести храни от средния австралийски прием от 1,5 порции/ден [59]. И двете групи консумират по-малко от предложените 20 g RS/ден, необходими за здравето на червата [60] и може да бъдат зона за фокус при бъдещи интервенции.

Заключение

Събраните данни за напречното сечение предполагат, че дългосрочното придържане към палеолитната диета може да не е от полза за здравето на червата, поради връзката с по-ниско относително изобилие на известни полезни бактериални родове и увеличеното относително изобилие от родове, произвеждащи ТМА Хунгатела. Нашите открития подчертават, че са необходими допълнителни изследвания, за да се разбере ролята на зеленчуците и наситените мазнини и как те влияят върху усвояването на SCFA от дебелото черво и последващата екскреция. Обосновката за изключване на пълнозърнести храни не се подкрепя от представените тук данни; е обратно свързано с телесното тегло и концентрациите на TMAO. Въпреки поддържането на екскрецията на SCFA и честотата и формата на изпражненията, разликите, отбелязани в състава на микробиотата, свързани с високото съдържание на мазнини и ниския прием на въглехидрати, може да не са полезни за дългосрочното здраве.