Учени от Imperial College London докладват за разработването на нов тип бърз тест за урина, който измерва здравословното състояние на диетата на човек и произвежда уникален „пръстов отпечатък“ на урина. Изследователите, работещи в сътрудничество с колеги от Северозападния университет, Университета на Илинойс и Университета Мърдок, анализираха нивата на различни метаболити в урината на повече от 1500 души в САЩ. Резултатите от тях, публикувани в Nature Food („Взаимоотношенията между нутриом и метаболоми осигуряват прозрения за хранителния прием и метаболизма“), разкриват връзка между десетки метаболити в урината и видове храни или хранителни вещества в диетата. Метаболитите, произведени при усвояване на различни храни, се считат за обективен показател за качеството на диетата.

може

Във втора статия, публикувана също в Nature Food („Диетичното моделиране на метаботипи предсказва индивидуални реакции на диетични интервенции“), имперските изследователи, в сътрудничество с колеги от университета в Нюкасъл, университета Абъристуит и университета Мърдок, използват технологията, за да разработят пет -минутен тест за урина. Резултатите от първоначалните тестове показват, че комбинацията от метаболити в урината варира от човек на човек, дори когато се хранят по същата диета.

Екипът заяви, че технологията може да помогне на здравните специалисти да приспособят съветите за здравословно хранене - „прецизно хранене“ - към хората, въз основа на качеството на тяхната диета и индивидуалния биологичен грим. Джорам Позма, доктор по медицина, преподавател по ракова информатика, в отдела за метаболизъм, храносмилане и репродукция на Imperial, е първият автор на статията „Взаимоотношенията между нутриом и метаболомите дават представа за приема на диета и метаболизма“. Той каза: „Диетата е ключов фактор за човешкото здраве и болести, въпреки че е известно, че е трудно да се измери точно, тъй като разчита на способността на индивида да си припомни какво и колко е ял. Например, молбата на хората да проследяват диетата си чрез приложения или дневници често може да доведе до неточни отчети за това какво всъщност ядат. Това изследване разкрива, че тази технология може да помогне да се предостави задълбочена информация за качеството на диетата на човек и дали това е правилният тип диета за индивидуалния му биологичен грим. "

Въпреки че лошата диета допринася основно за хроничните заболявания, изключително трудно е да се получат точни данни за хранителния режим и приема, пишат авторите. „Традиционните методи разчитат на самоотчети, които са склонни към неправилно отчитане и пристрастия, което може да доведе до грешни връзки между диета и риск от заболяване.“ Необходими са нови подходи, които да помогнат да се разберат метаболитните последици от приема на храна, хранителните режими и тяхната връзка с риска от заболяване.

Изследователите от Imperial College London, заедно със своите сътрудници, използваха 1 Н ЯМР спектроскопия, за да анализират нивата на метаболити в урината на 1848 души в кохортата на Международното население върху макронутриенти и кръвно налягане (INTERMAP). Резултатите от тях разкриват връзка между 46 метаболити в урината и различни видове храни или хранителни вещества в диетата. „... измерихме разнообразен набор от пикочни метаболити (функционалният нутриом) с последици за разбирането на пътищата, водещи от приема на храната до заболяването“, коментира екипът.

Например, някои метаболити корелират с приема на алкохол, докато други са свързани с приема на цитрусови плодове, фруктоза (плодова захар), глюкоза и витамин С. Изследователите също така откриват метаболити в урината, които са свързани с хранителния прием на червени меса, други месо като пилешко и хранителни вещества като калций. В допълнение, резултатите показват, че някои метаболити са свързани със здравословното състояние. Например, съединения като формиат и натрий (индикатор за прием на сол), открити в урината, са свързани със затлъстяването и високото кръвно налягане.

Екипът каза, че за разлика от други подходи за диетичен анализ, тяхната уринарна спектроскопска характеристика обективно улавя крайните продукти на метаболизма, за да преодолее проблемите с докладването на пристрастия в диетичните записи. Също така отнема само пет минути, за да се получи 1 H NMR спектър, съдържащ стотици метаболити, измерени едновременно, което означава, че подходът е мащабируем.

Пол Елиът, съавтор на изследването и председател по епидемиология и медицина на общественото здраве в Imperial, отбеляза: „Чрез внимателно измерване на диетите на хората и събирането на урината им, отделяна за два 24-часови периода, успяхме да установим връзки между хранителните входове и отделяне на урина от метаболити, които могат да помогнат да се подобри разбирането за това как диетата ни влияе върху здравето. Здравословните диети имат различен модел на метаболити в урината, отколкото тези, свързани с по-лоши здравни резултати. "

„Предлагаме метаболомът да се използва като прокси измерване, за да се разберат функционалните връзки между хранителните вещества и здравните резултати“, коментират авторите. "Нашите открития показват, че метаболитният профил в урината е полезен като обективна мярка за класифициране на хората въз основа на тяхното придържане към здравословните хранителни режими в свободно живеещите популации."

Те стигнаха до заключението: „Тези данни могат да се използват в бъдещи проучвания, за да се оцени как този набор от диетични, стабилни и измерими биоаналитични маркери е свързан с риска от заболяване. Тези знания могат да дадат нова представа за биологичните пътища, които характеризират преминаването от здравословен към нездравословен метаболитен фенотип и следователно посочват входни точки за стратегии за превенция и интервенция. "

Във второто проучване, също наскоро публикувано в Nature Food, същият екип на Imperial, работещ с колеги от Обединеното кралство и Австралия, използва своята технология за разработване на петминутен тест, който може да разкрие междуиндивидуални разлики в метаболитите в урината и така да генерира това, което те обадете се на диетичен метаботип за всеки индивид. „В това проучване за осъществимост ние създаваме индивидуален резултат от диетичния метаботип (DMS), който олицетворява междуиндивидуалната променливост в диетичния отговор и улавя последващи динамични промени в концентрациите на метаболити в урината“, обясниха те.

За своите експерименти екипът помоли 19 души да спазват четири различни диети - вариращи от много здравословни (следвайки 100% от препоръките на Световната здравна организация за балансирано хранене), до нездравословни (следвайки 25% препоръки на СЗО за диета). Те открили, че хората, които стриктно са спазвали една и съща диета, са имали различни DMS резултати.

Работата на екипа също разкри, че колкото по-висок е DMS резултатът на човек, толкова по-здравословна е диетата му. Установено е също, че по-високият DMS резултат е свързан с по-ниска кръвна захар и по-голямо количество енергия, отделяно от тялото с урината. „В това проучване на осъществимостта установихме, че сред„ здрава “група субекти участниците, които имат по-висока загуба на енергия в урината (т.е. тези, които също са на върха в класацията на диетичните метаботипи), демонстрират по-голямо отделяне на микробни метаболити с урината “, пишат изследователите.

Резултатите показват, че разликата между високоенергийна урина (т.е. висок DMS резултат) и ниско енергийна урина (нисък DMS резултат) е еквивалентна на някой с висок DMS резултат, губещ допълнителни четири калории на ден или 1500 калории годишно. Изследователите изчисляват, че това може да доведе до разлика от 215 g телесни мазнини годишно. „По този начин тази очевидно малка промяна с течение на времето става клинично важна“, заявиха те.

„В обобщение, нашето проучване на осъществимостта показва, че има индивидуални различия в отговор на една и съща диета, дори когато околната среда се контролира. Разработихме рамка за моделиране, която може да се използва за мониторинг на индивидуалния отговор на диетата и която осигурява механизъм за подобряване на диетичните съвети с потенциал за информиране на стратегии за вземане на решения за превенция, намаляване на риска и клинично управление на НИЗ [неинфекциозни болести] за прецизна медицина. "

Следващата стъпка може да бъде да се изследва как пръстовият отпечатък на метаболита на урината на човек може да се свърже с риска на човек от състояния като затлъстяване, диабет и високо кръвно налягане. „Тези открития донасят ново и по-задълбочено разбиране за това как телата ни обработват и използват храната на молекулярно ниво“, коментира д-р Гари Фрост, съавтор и председател по хранене и диетология в Imperial. „Изследването поставя под въпрос дали трябва да пренапишем хранителни таблици, за да включим тези нови метаболити, които имат биологични ефекти в организма.“

Съавторът д-р Джон Матърс, директор на Центъра за изследване на човешкото хранене в университета в Нюкасъл, добави: „Тук показваме как различните хора метаболизират едни и същи храни по изключително индивидуални начини. Това има последици за разбирането на развитието на свързаните с храненето заболявания и за по-персонализирани съвети за диета за подобряване на общественото здраве. "

Първият автор Изабел Гарсия-Перес, д-р, преподавател по прецизна и системна медицина, в отдела на Imperial за метаболизъм, храносмилане и възпроизводство каза още: „Нашата технология може да даде решаващо разбиране за това как храните се обработват от хората по различни начини - и може да помогне на здравето професионалисти като диетолозите предоставят диетични съвети, съобразени с индивидуалните пациенти. " Гарсия-Перес посочи, че сега екипът планира да използва технологията за анализ на диетата при хора в риск от сърдечно-съдови заболявания.