Айлин Р. Гибни

1 UCD Институт по храните и здравето, Училище по земеделие и хранителни науки, Университетски колеж Дъблин, Дъблин, Ирландия

Драган Миленкович

2 INRA, UNH, Unité de Nutrition Humaine, CRNH Auvergne, Université Clermont Auvergne, Clermont-Ferrand, Франция

Емили Комбет

3 Училище по медицина, стоматология и медицински сестри, Колеж по медицина, ветеринария и науки за живота, Университет в Глазгоу, Глазгоу, Великобритания

Татяна Русковска

4 Факултет по медицински науки, Университет „Goce Delcev” -Стип, Щип, Република Северна Македония

Арно Грейлинг

5 Unilever Research and Development Vlaardingen, Vlaardingen, Холандия

Антонио Гонсалес-Сариас

6 Лаборатория за храна и здраве. CEBAS-CSIC, Мурсия, Испания

Baujke de Roos

7 Институтът Ровет, Университет в Абърдийн, Абърдийн, Великобритания

Франциско Томас-Барберан

6 Лаборатория за храна и здраве. CEBAS-CSIC, Мурсия, Испания

Кристин Моранд

2 INRA, UNH, Unité de Nutrition Humaine, CRNH Auvergne, Université Clermont Auvergne, Clermont-Ferrand, Франция

Ана Родригес-Матеос

8 Департамент по хранителни науки, School of Life Курсови науки, Факултет по природни науки и медицина, King’s College London, Лондон, Великобритания

Резюме

Предназначение

Резултати

Мета-анализите на рандомизирани контролирани проучвания, проведени в рамките на POSITIVe, предполагат, че възрастта, полът, етническата принадлежност, патофизиологичният статус и лекарствата могат да бъдат отговорни за хетерогенността в биологичната реакция към консумацията на (поли) фенол и фитостерол и могат да доведат до неубедителни резултати в някои клинични проучвания с цел да демонстрира ефектите върху здравето на специфични диетични биоактивни съединения. Приносът на тези фактори обаче все още не е демонстриран последователно във всички полифенолни групи и кардиометаболитни резултати, отчасти поради хетерогенността в проектирането на опитите, ниската детайлност на отчитането на данните, разнообразието от хранителни вектори и целевите популации, което предполага необходимостта от прилагане на по-строги практики за докладване в бъдещите проучвания. Проучванията, изследващи ефектите на генетичния произход или микробиома на червата върху вариабилността, са ограничени и трябва да бъдат взети предвид при бъдещи проучвания.

Заключение

Разбирането защо някои биоактивни растителни съединения работят ефективно при някои индивиди, но не или по-малко при други е от решаващо значение за пълното разглеждане на тези съединения в бъдещите стратегии за персонализирано хранене за по-добра профилактика на кардиометаболитни заболявания. Въпреки това все още има нужда от разработването на значителна база данни за разработване на здравни стратегии, хранителни продукти или решения за начина на живот, които да възприемат тази променливост.

Въведение

Досегашните изследвания показват, че индивидуалният физически/генетичен състав влияе върху отговора им на диетични интервенции и по този начин може да повлияе на ползата/риска, свързан с консумацията на определен хранителен компонент [22]. Въпреки че все още е слабо проучен конкретно, тази междуиндивидуална промяна в реакцията се счита за особено важна за диетичните растителни биоактивни вещества [19, 23, 24]. В допълнение към физическите и генетичните ефекти, интерес представлява и влиянието на чревната микробиота върху биологичния ефект, тъй като е известно, че участва в голяма степен в метаболизма на редица растителни биоактивни вещества [25]. Заедно с генетичния произход и чревния микробиом, други фактори като възраст, пол, начин на живот (диета, тютюнопушене, физическа активност), етническа принадлежност, патофизиологичен статус и лекарства също могат да бъдат отговорни за хетерогенността в биологичната реакция на потреблението на биоактивни вещества от растителна храна и може да доведе до неубедителни резултати в някои клинични изпитвания, целящи да демонстрират здравните ефекти на специфични диетични биоактивни съединения [26] (фиг. 1).

влияещи

Фактори, влияещи на междуиндивидуалната вариабилност в кардиометаболитния отговор на биоактивната консумация на растителна храна

Ясното разбиране защо някои биоактивни растителни съединения работят ефективно при някои индивиди, но не или по-малко при други е от решаващо значение за пълното разглеждане на тези съединения в бъдещите стратегии за персонализирано хранене за по-добра профилактика на CMD в дългосрочен план. За да се справят с този проблем, европейските научни експерти, участващи в COST Action POSITIVe, систематично анализират данни от публикувани проучвания, за да оценят индивидуалните вариации в избрани клинични биомаркери, свързани с кардиометаболитен риск, в отговор на консумацията на растителни биоактивни вещества, включително флаваноли, флавоноли, антоцианини, елаготанини и растителни стероли. Целта на този преглед е да обобщи получените констатации относно идентифицирането на потенциални фактори, участващи в междуиндивидуалната променливост в отговор на (поли) феноли и фитостероли в контекста на риска от кардиометаболитни заболявания.

Фактори, участващи в променливостта на кардиометаболитния отговор

Във всеки мета-анализ първо се извършват анализи на обща популация, а след това и на ниво подгрупа (напр. Пол, индекс на телесна маса (ИТМ), възраст, заболяване, лекарства, етническа принадлежност), за да се идентифицират основните фактори, отговорни за между -предмет на вариация извън бионаличността. Мрежата също така извърши систематичен анализ на наличните нутригеномни данни, за да идентифицира клетъчните и молекулярни цели, участващи в ефектите на биоактивните вещества от растителна храна върху кардиометаболитните резултати. Настоящият преглед обобщава основните констатации, произтичащи от тази обширна работа, заедно с нуждите и препоръките за бъдещи изследвания.

И накрая, работата, изследваща ефектите от добавките на фитостероли/фитостаноли върху промяната в аполипопротеините, включително APOA1 и APOB и тяхното съотношение, както и върху маркерите на възпалението и ендотелната дисфункция, включително окислен LDL-c, дилатация, медиирана от потока (FMD) и плазминогенен активатор инхибитор 1 (PAI-1) показва значително намаляване на апо В с 0,07 g/L (95% CI - 0,07, - 0,04). Този ефект зависи от хранителната матрица, тъй като е по-висок за маргарина и спредовете в сравнение с млечните и други видове хранителни матрици. Най-високото намаление на апо В се наблюдава при опити, даващи най-малко 3 g/ден растителни стерини/станоли (- 0,13 g/L; 95% CI - 0,25, - 0,01). Продуктите, обогатени с растителни станоли, показват по-висок спад в нивото на апо В (- 0,09 g/L; 95% CI - 0,12; - 0,06), отколкото растителните стероли (- 0,03 g/L; 95% CI - 0,04, - 0,02). Не са наблюдавани диференциални ефекти по пол; обаче, по-голямо намаление с 0,22 g/L на апо В се наблюдава при проучвания с по-млади (2 = 0,00%). Не се наблюдава значителен ефект от обогатена с растителни стероли/станоли храна върху ящура и PAI-1 (непубликувани данни).

Като цяло проведените метаанализи успяха да подчертаят състоянието на техниката по отношение на ефектите на (поли) феноли и фитостероли върху кардиометаболитни рискови фактори и поеха голямата задача да прегледат и извлекат докладваните фактори, които могат да стимулират взаимодействието -индивидуална променливост в отговора на консумацията на тези биоактивни вещества. Положителният ефект, приписван на (поли) фенолите, вероятно ще бъде допълнен от други биоактивни вещества и хранителни вещества, присъстващи в тези храни (като фибри, витамини).

Влияние на чревната микробиота върху вариабилността в кардиометаболитния отговор

маса 1

Доказателство за ролята на чревната микробиота в междуиндивидуалната вариабилност в отговор на приема на биоактивни вещества от растителна храна, свързани с кардиометаболитни резултати в проучвания при хора

Биоактивна растителна храна.v. в метаболити, получени от чревна микробиота InterventionVolunteersi.v. при кардиометаболитни резултати Референции
Соев протеин, съдържащ изофлавониПроизводители и непроизводители на Equol99 mg/ден; Една годинаЖени в постменопауза (n = 202)Систоличното/диастоличното кръвно налягане намалява и ендотелната функция се подобрява при равни производители, докато кръвното налягане се повишава и ендотелната функция се влошава при равни производители[42]
Микробен метаболит на изофлавон екволПроизводители и непроизводители на Equol80 mg; остро проучване (24 часа)Мъже с умерен сърдечно-съдов риск (n = 28)Артериалната скованост (скорост на каротидно-бедрената пулсова вълна) се подобрява при равни производители[43]
Капсаицин от чили на прахСпецифични чревни ентеротипове (Bacteroides enterotype и Prevotella enterotype)5 и 10 mg/ден; 6 седмициЗдрави доброволци (n = 12)Съотношението Firmicutes/Bacteroidetes, изобилие от Faecalibacterium, плазмени нива на глюкагон-подобен пептид 1 и стомашен инхибиторен полипептид се увеличават, придружени с повишено и плазмено ниво на грелин в ентеротипа на Bacteroides. По-високо количество фекални бактерии в фекалиите и концентрация на бутират в ентеротипа на Bacteroides[46]
Екстракт от нарМетаботипи на уролитин A, B и 0Доза-1 (160 mg феноли/ден) или доза-2 (640 mg феноли/ден); 3 седмициЗдрави доброволци с наднормено тегло/затлъстяване (n = 49)Общият холестерол, LDL-холестерол, малките LDL-холестерол, не-HDL-холестеролът, аполипопротеин В и окисленият LDL-холестерол в зависимост от дозата намаляват, но само при лица с метаботип В[44]
Червени малиниМетаботипи на уролитин A, B и 0Доза-1 (200 g) или доза-2 (400 g); остро проучване (2 и 24 часа)Здрави мъже (n = 10)Дилатация, опосредствана от потока (FMD), се увеличава както при метаботип А, така и при В, въпреки че се отчита незначителна тенденция към метаботип А[45]

Влияние на клетъчните и молекулярните мишени върху вариабилността в отговора: механизми на действие

Въпреки че съществуват доказателства за вариабилността в кардиометаболитния отговор на консумацията на биоактивни вещества от растителна храна, важно е както да се разбере молекулярният механизъм на действие, така и този на вариабилността в реакцията. Полезните ефекти върху здравето на растителните хранителни биоактивни вещества отдавна се дължат единствено на тяхната антиоксидантна активност, но сега е общоприето, че техните ефекти всъщност са по-зависими от способността им да модулират експресията на гени и протеини или да предизвикват епигенетични модификации [ 47, 48]. Например, антоцианините предотвратяват развитието на атеросклероза чрез модулиране на експресията на гени в аортата при ApoE мишки [47] и могат също така да модулират експресията на гени, свързани с функцията на ендотелните клетки [19]. Доказано е също, че каротеноидите могат да модулират експресията на гени, свързани с възпалението, като фактор на туморна некроза алфа (TNF-алфа) и интерлевкин 1 бета (IL-1beta) [49]. Съвсем наскоро беше показано, че флаванолите могат едновременно да модулират различните клетъчни регулаторни пътища, като засягат не само експресията на гени, но и тази на протеините и микроРНК, заедно с променящите се профили на метилиране на ДНК [50].

Бъдеща работа и дизайн на обучение

Проектирането на специфични проучвания за изследване на ефекта както в рамките на определени групи, така и между тях ще гарантира, че проучванията са адекватно подсигурени за изследване на ефекта на биоактивните вещества в определени групи в рамките на една популация. Такива проучвания са предизвикателни, тъй като ще изискват скрининг и/или целенасочено набиране, за специфична фенотипна или генотипична характеристика, но ще добавят значително към доказателствената база, която ще позволи идентифициране на фактори, влияещи на индивидуалната вариабилност. Този подход отнема много време, но позволява правилната интерпретация на факторите, влияещи върху реакцията. Например, работата, изследваща взаимодействието на хранителни вещества и гените на консумацията на метилен тетра-хидрофолат редуктаза (MTHFR) и витамин В2 (рибофлавин), използвайки целенасочен подход за набиране, изяснява факта, че добавката на рибофлавин е била успешна за намаляване на BP при пациенти с хипертония с MTHFR Само генотип 677TT (в сравнение с MTHFR 677CC или CT генотипове), по-ефективно от фармакологичното лечение, показващо потенциала за персонализиран подход за лечение на хипертония в тази генетично рискова група [57].

Какво означават тези открития за клиницистите, диетолозите и хранителната индустрия?

Очакваме, че с развитието на полето и прилагането на по-строги практики за докладване, идентифицираните фактори, влияещи върху отговора, биха могли да насочат диференцирани съвети за диетата в подгрупи, които биха били от най-голяма полза. Въпроси по отношение на регулаторните аспекти, включително етикетирането и здравните претенции обаче трябва да бъдат разгледани. Все още има нужда от разработването на значителна база данни за разработване на здравни стратегии, хранителни продукти или решения за начина на живот, които да възприемат тази променливост и ще бъдат приети от потребителите и здравните специалисти [58]. Независимо от това, тази област може да се окаже важна пресечна точка между промишлеността и общественото здраве, тъй като е доказано, че персонализацията води до по-добра ангажираност от общите съвети [59].

Въпреки това, преди физиологичните и демографските фактори, идентифицирани в мета-анализите на COST Action, да могат да бъдат приложени при по-нататъшното разработване на персонализирани хранителни съвети или целеви продукти на пазара, е необходимо да се определи степента, в която тези фактори допринасят за взаимодействието индивидуални вариации в сравнение с поведенческите и други контекстуални фактори. В допълнение, има нужда от адекватно задвижвани проучвания (и/или индивидуални мета-анализи на данни), за да се потвърди различното въздействие на консумацията на биоактивни вещества от растителна храна в рамките на определени групи от населението, идентифицирано в мета-анализите на Действието върху междуиндивидуалните вариации в отговорите на биоактивни вещества.

Като цяло констатациите и подходът, възприети в обобщената тук работа, показват, че варирането между отделните индивиди влияе върху отговора на консумацията на хранителни биоактивни съединения. Ако се разбере правилно, това може да се използва за целенасочени или персонализирани препоръки и/или разработване на хранителни продукти за специфични групи от населението.

Благодарности

Тази статия се основава на работата на COST Action FA1403 POSITIVe (Индивидуална вариация в отговор на консумацията на биоактивни вещества и детерминанти от растителна храна), подкрепена от COST (Европейско сътрудничество в науката и технологиите; www.cost.eu). Авторите също така признават всички партньори, участващи в работна група 2 на COST Action POSITIVe.

Съкращения

APOA1Аполипопротеин А1
APOBАполипопротеин В
ApoEАполипопротеин Е
ИТМИндекс на телесна маса
BPКръвно налягане
CCL2Моноцитен хемоаттрактант протеин-1
CIДоверителен интервал
CMDКардиометаболитно заболяване
ДНКДезоксирибонуклеинова киселина
FASNСинтаза на мастни киселини
ЯщурДилатация, медиирана от потока
GWASПроучвания за асоцииране в целия геном
HDLЛипопротеин с висока плътност
HDL-cHDL-холестерол
HOMA-IRОценка на хомеостатичния модел на инсулинова резистентност
IL6Интерлевкин 6
LDL-cLDL-холестерол
LDLЛипопротеин с ниска плътност
MTHFRМетилен тетра хидро фолат редуктаза
PAI-1Инхибитор на плазминогенов активатор 1
PPAR-алфаПероксизомен пролифератор, активиран рецептор алфа
PPAR-гамаПероксизомен пролифератор-активиран рецепторен гама
RCTРандомизирано контролирано проучване
SMDСтандартизирана средна разлика
SNPЕднонуклеотиден полиморфизъм
T2DMЗахарен диабет тип 2
ТАГТриацилглицерид
TCОбщ холестерол
UTRНепреведен регион
тоалетнаОбиколка на талията

Финансиране

COST (Европейско сътрудничество в областта на науката и технологиите) Действие FA1403.

Съответствие с етичните стандарти

Авторите декларират, че нямат конфликт на интереси.

Бележки под линия

Тази статия се основава на работата на COST Action FA1403 POSITIVe (Индивидуална вариация в отговор на консумацията на растителни хранителни биоактивни вещества и детерминанти), подкрепена от COST (Европейско сътрудничество в науката и технологиите; www.cost.eu).

Айлийн Р. Гибни и Драган Миленкович са първите общи автори.