Shuiming Xiao

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

intervenție

Și Fei

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Xiaoyan Pang

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Jian Shen

2 Laboratorul cheie al sistemelor de biomedicină al Ministerului Educației, Centrul pentru sisteme de biomedicină din Shanghai, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Linghua Wang

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Baorang Zhang

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Menghui Zhang

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Xiaojun Zhang

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Chenhong Zhang

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Min Li

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Lifeng Sun.

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Zhengsheng Xue

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Jingjing Wang

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Jie Feng

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Feiyan Yan

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Naisi Zhao

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Jiaqi Liu

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Wenmin Long

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Liping Zhao

1 Laborator cheie de stat de metabolizare microbiană, Școala de Științe ale Vieții și Biotehnologie, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

2 Laboratorul cheie al sistemelor de biomedicină al Ministerului Educației, Centrul pentru sisteme de biomedicină din Shanghai, Universitatea Shanghai Jiao Tong, Shanghai, China

Date asociate

Date S1. Materiale și metode.

FIG. S1. Modificarea procentului din greutatea corporală inițială (%) în timpul cursului de intervenție.

FIG. S2. Analiza diversității alfa a microbiotei intestinale.

FIG. S3. Întreaga comunitate microbiană între probe înainte și după intervenția dietetică.

FIG. S4. Citotoxicitatea apei fecale a (A) cohortei voluntarilor (n = 89); (B) 26 de subiecți care aveau citotoxicitate a apei fecale înainte de intervenție (viabilitate celulară (4,0M)

Abstract

Introducere

Prevalența în creștere rapidă a obezității și a tulburărilor metabolice asociate a devenit o amenințare globală pentru sănătatea publică (James, 2008). Este larg acceptat faptul că obezitatea este rezultatul unui dezechilibru energetic pozitiv pe termen lung cu etiologii multifactoriale care implică factori genetici, metabolici și de mediu. Printre procesele interactive complexe, modelul dietetic este considerat a avea o importanță centrală (Bulló și colab., 2007). Obezitatea indusă de dietă și anomaliile metabolice sunt strâns asociate cu o inflamație cronică, de grad scăzut, sistemică ca o forță motrice patologică importantă (Wellen și Hotamisligil, 2005; Shoelson și colab., 2007).

Dovezi recente indică faptul că modificarea compoziției și/sau a activității microbiotei intestinale, celălalt genom care modulează sănătatea umană, joacă un rol esențial în patogeneza obezității și a tulburărilor asociate (Musso și colab., 2011; Zhao, 2013). În afară de dieta în sine (Bulló și colab., 2007), lipopolizaharida, componenta peretelui celular al bacteriilor gram-negative care trăiesc în intestin, s-a demonstrat că induce inflamația cronică în obezitate, deoarece lipopolizaharida purificată induce obezitatea și rezistența la insulină atunci când este administrată subcutanat în șoarecii hrăniți cu o dietă normală (Cani și colab., 2007). Knockout-ul genei receptorului CD14, un coreceptor al TLR4, a abolit capacitatea inducătoare de obezitate a lipopolizaharidei infuzate, indicând faptul că inflamația provocată de endotoxină este o condiție critică pentru dezvoltarea obezității și a rezistenței la insulină. O creștere a numărului de bacterii producătoare de endotoxine și a încărcăturii crescute de endotoxine a fost observată, de asemenea, în diferite cohorte obeze din studii epidemiologice (Guerra și colab., 2007; Lepper și colab., 2007; Moreno-Navarrete și colab., 2011).

Materiale și metode

Rezidenții chinezi han (25-55 de ani) din Taiyuan (provincia Shanxi, China) au fost recrutați la proces dacă IMC-ul lor ≥ 28 kg m -2, talia ≥ 80 cm (pentru femei) sau 90 cm (pentru bărbați) și talia –Raportul șoldului ≥ 0,85 (pentru femeie) sau 0,90 (pentru bărbat). Subiecții au fost excluși cu alcoolism, antecedente sau prezența unor patologii gastro-intestinale, patologii cronice precum diabetul (inclusiv diabetul de tip 1 și 2), nefropatii sau ciroză hepatică, intervenții chirurgicale gastro-intestinale, antecedente de administrare a antibioticelor care au durat mai mult de 3 zile în precedentele 3 luni, tulburări psihiatrice, disfuncție hipofizară, cancere, boli infecțioase, deformare, anemie sau pierderea în greutate prin operație sau medicament în ultimele 3 luni. Studiul a fost aprobat de Comitetul de Etică al Registrului de Studii Clinice din China (nr. ChiECRCT-000011), iar consimțământul informat scris a fost obținut de la fiecare participant înainte de admiterea lor în protocol.

Intervenție dietetică

Am adoptat designul autocontrolului și am alocat toți voluntarii recrutați în grupul de intervenție (Fig. (Fig.1), 1), care a primit intervenția dietă constând dintr-o intervenție (9 săptămâni, Faza I) și o perioadă de întreținere (14 săptămâni), Faza II). În timpul fazei I, voluntarilor li s-au prescris meniuri personalizate. Au fost recomandate trei (pentru femei) sau patru (pentru bărbați) cutii de gruel ca hrană de bază pe zi. Doza sugerată de formula nr. 2 au fost 40 g reconstituite cu apă caldă în două doze divizate administrate pe cale orală, înainte de micul dejun și cină. O pungă cu formula Nr. 3 a fost luat cu mai mult de 800 ml de apă o dată pe săptămână înainte de micul dejun. Cantități adecvate de produse vegetale, fructe și leguminoase ar putea fi consumate zilnic în conformitate cu îndrumările dieteticianului pentru a asigura o nutriție completă. Dieta conținea 1000–1600 kcal, iar voluntarilor li s-a permis să consume suficient din această dietă pentru a evita durerile de foame. În faza II, formula nr. 1 nu a fost furnizat, iar voluntarii au fost obligați să pregătească singuri dietele de bază cu alimente bogate în fibre și cu conținut scăzut de animale, acasă, sub îndrumarea unui dietetician. Aportul de carne (sau pește sau creveți) a fost -1)]/22,5. HOMA2 a fost utilizat pentru a determina sensibilitatea la insulină (% S) și funcția celulei β (% B) calculate de calculatorul HOMA2 versiunea 2.2 (Wallace și colab., 2004).

Plasma LBP a fost determinată folosind un kit ELISA (USCN Life Science and Technology Co., Ltd., Wuhan, China). Testul are doza minimă medie detectabilă (MDD) de 0,2 ng mL -1 și un domeniu de concentrație măsurabil de 0,78-50 ng mL -1. TNF-α (MDD 0,106 pg mL −1; interval 0,5-32 pg mL −1), interleukină-1β (IL-1β, MDD 0,057 pg mL −1; interval 0,125-8 pg mL −1), IL-6 ( MDD 0,039 pg mL -1; interval 0,156-10 pg mL -1) și adiponectină (MDD 0,246 ng mL -1; interval 3,9-250 ng mL -1; R&D Systems, Inc., Minneapolis, MN) au fost, de asemenea, măsurate folosind ELISA. Coeficienții de variație intra-test și inter-test au fost spss Statistics 17.0 Software Package (SPSS Inc.). În funcție de distribuția variabilelor, datele au fost exprimate ca mediană (interval intercuartil) sau medie ± deviație standard (SD)/eroare standard a mediei (SEM). Testul de semnificație a fost efectuat cu testul t asociat sau eșantionul neparametric asociat testului Wilcoxon semnat de rang, iar corelațiile au fost determinate de testele Pearson și testele de corelație parțială. Rata de descoperire falsă (FDR) a fost utilizată pentru a controla șansa de a face erori de tip I în comparații multiple ale taxonilor bacterieni.

Rezultate

Un total de 123 de voluntari obezi (femeie: bărbat = 69: 54) au fost recrutați în proces. Până la sfârșitul fazei I, 101 voluntari au rămas în studiul de intervenție dietetică. În cele din urmă, 93 de voluntari au finalizat studiul cu o rată de reținere de 75,6%. Probele biologice la momentul inițial, sfârșitul fazei I și finalizarea studiului au fost colectate de la 89 de voluntari (femeie: bărbat = 57: 32), așa cum se arată în fig. Fig.1. 1. Nu au fost raportate reacții adverse severe în timpul intervenției sau după o urmărire de 2 ani.

Îmbunătățirea parametrilor clinici

IMC, indicele de masă corporală; FPG, glucoză plasmatică în post; FPI, insulină plasmatică de post; HOMA1-IR, modelul de homoeostazie evaluează rezistența la insulină; HOMA2-% S, evaluarea modelului de homoeostazie sensibilitatea la insulină; HOMA2-% B, evaluarea modelului de homoeostază funcția celulei β; HbA1c, hemoglobină glicată; HDL-C, colesterol lipoproteic de înaltă densitate; LDL-C, colesterol lipoproteic cu densitate mică; SBP, tensiune arterială sistolică; DBP, tensiune arterială diastolică.

Rezultatele au fost exprimate ca mediană (interval intercuartil) sau medie ± SD.

Semnificativ diferit de linia de bază,

masa 2

Modificarea componentelor sindromului metabolic în timpul intervenției. Limita este în conformitate cu definiția sindromului metabolic al Federației Internaționale a Diabetului (IDF)

Nu. de voluntari peste limita limită a MS IDF De bază (-30 zile) Faza I (9 săptămâni) Faza II (23 săptămâni) Limită MS IDF
IMC a (kg m −2; n = 75)32,1 (31,1-35,0)30,3 ** (29,0-32,7)29,9 ** † (28,6-32,9)> 30
FPG (mM; n = 12)6,03 ± 0,365,29 ± 0,63 ** 5,66 ± 0,71≥ 5,6
TG (mM; n = 38)2,49 (2,01-3,41)1,83 ** (1,42-2,19)1,80 ** (1,30-2,37)> 1.7
HDL-C (mM; n = 68)0,99 ± 0,160,96 ± 0,211,06 ± 0,21 ** †† -
Bărbat (n = 20)0,86 ± 0,140,79 ± 0,150,94 ± 0,20 * † * 1,10 ± 0,20 †† ** (125-137)130 ** (126-140)≥ 130
DBP (mmHg; n = 54)95 (90-101)90 ** (82-100)94 ** (84-100)≥ 85

IMC, indicele de masă corporală; FPG, glucoză plasmatică în post; TG, trigliceride; HDL-C, colesterol lipoproteic de înaltă densitate; SBP, tensiune arterială sistolică; DBP, tensiune arterială diastolică.

Rezultatele au fost exprimate ca mediană (interval intercuartil) sau medie ± SD.

Semnificativ diferit de linia de bază,

Modularea compoziției microbiotei intestinale

Pirosecvențierea cu cod de bare 454 a regiunii V3 a genei ARNr 16S a fost utilizată pentru un inventar molecular profund al microbiotei intestinale cu o medie de 3150 ± 937 citiri pe probă. S-au obținut un total de 156 867 secvențe unice utilizabile și 3664 OTU au fost delimitate la o limită de omologie de 96%. Secvențele sunt disponibile la arhiva de citire a secvenței NCBI sub numerele de acces SAMN02143695 - SAMN02143977. Diversitatea alfa a scăzut la sfârșitul fazei II după intervenția dietetică (Fig. S2). Întreaga comunitate microbiană între probe a fost comparată utilizând analiza UniFrac ponderată (Fig. S3A) și neponderată (Fig. S3B). manova a arătat că microbiota intestinală s-a schimbat semnificativ după intervenția dietetică [Fig. S3C (ponderat) și D (neponderat)]. Variabilitatea interindividuală a distanței UniFrac a fost mult mai mare decât variația intra-individuală între fiecare punct de timp [Fig. S3E (ponderat) și F (neponderat)].