Diet x gut microbiome-based metabotypes to determine cardio-metabolic risk and tailor intervention strategies for improved health

Research Project , 2018 – 2021

Kosten har stor betydelse för människors hälsa. En felaktig kost leder till ökad risk för kroniska livsstilsrelaterade sjukdomar såsom diabetes, hjärt-kärlsjukdom, och cancer. I dag betraktas en felaktig kost som en av de viktigaste bakomliggande orsakerna till förtidig död i dessa sjukdomar. En god nyhet i sammanhanget är att individen själv kan ändra kosten till det bättre, vilket avsevärt minskar risken att drabbas av nämnda sjukdomar och en förtidig död. Under de senaste åren har forskning även visat att mikroorganismerna i tarmen (mikrobiotan) har stor betydelse för hälsa och sjukdom, men det är ännu till stor del okänt exakt hur. Både mikrobiotans sammansättning och aktivitet verkar vara av betydelse för såväl fetma, diabetes och hjärtkärlsjukdom och dessa sjukdomars riskfaktorer. Kosten har identifierats som en viktig faktor som kan påverka mikrobiotas sammansättning och funktion, men det är stora skillnader mellan individer på hur man svarar på kostförändringar. Olika livsmedel och kostmönster påverkar mikrobiotan på olika sätt. T.ex. leder ett högt intag av vissa kostfibrer och en växtbaserad kost till en större diversitet av bakterier i tarmen och till att mikrobiotan bildar ämnen som visat sig ha positiva effekter för hälsan. I motsats har västerländsk kost rikt på animalier och processade livsmedel visat sig leda till minskad diversitet av bakterier och en ökad bildning av ämnen som har skadliga effekter på hälsan. Genom att studera och förstå de mekanismer som leder till ökad eller minskad sjukdomsrisk till följd av samspelet mellan specifik kost och mikrobiota så kan skräddarsydda koststrategier och precisionsnutrition utvecklas för effektivare och mer individanpassade kostråd. Syftet med detta projekt är därför att undersöka hur mikrobiotan i tarmen interagerar med kosten och hur olika kost x mikrobiotainteraktioner påverkar riskfaktorer för hjärt-kärlsjukdomar och diabetes. Syftet är vidare att studera och bättre förstå de underliggande mekanismerna genom att genomföra omfattande s.k. metabotypning av individer i en grupp fritt-levande individer från en prospektiv kohortstudie. Metabotypning innebär att individens metabola fenotyp karaktäriseras utifrån en kombination av djuplodande anayser av mikrobiotans sammansätting och aktivitet genom 16SrRNA-teknik, metagenomik och metabolomik i kombination med livsstilsdata. Individer grupperas utifrån hur deras metabola profil ser ut med utgångspunkt från dessa analyser. Vår hypotes är att specifika interaktioner mellan kost och mikrobiota till stor del förklarar varför det finns skillnader mellan olika metabotyper och varför de har olika sjukdomsrisk. Vår hypotes är vidare att det går att finna prediktiva biomarkörer som visar till vilken metabotyp man tillhör. Vi vill använda sådana biomarkörer för att finna individer som tillhör en metabotyp med hög risk för sjukdom för att kunna ge optimala kostråd till denna metabotyp så att den molekylära fenotypiska riskprofilen går åt rätt håll. Vi kommer att testa hypotesen genom att genomföra en kostintervention där en kost rik på fermenterbara vs icke-fermenterbar spannmålsprodukter kommer att ges till individer med tecken på metaboliskt syndrom som tillhör två distinkt olika metabotyper, d.v.s. har tydliga skillnader i deras mönster av mikrobiota och mikrobiotabaserade metaboliter. Vår förhoppning är att vi och med detta exempel ska kunna påvisa hur specifik kost kan hjälpa till att styra individens molekylära fenotyp i en sjukdomspreventiv riktning, genom att påverka samspelet mellan kost och mikrobiotan.I detta tvärvetenskapliga, transnationella projekt samverkar ledande kompetenser inom olika områden såsom klinisk nutrition, medicin, metabolomik, mikrobiota, ivsmedelsvetenskap, bioinofrmatik och systembiologi. Projektet leds av Chalmers tekniska högskola. Fedreico II University i Neapel och University of Barcelona, Spanien är medsökande projektpartners. Danish Cancer Society Research Center i Köpenhamn och Barilla medverkar som samarbetspartners. Danish Cancer Society Research Center bidrar med kohortmaterial (data och prover) samt viss personal (delad doktorand i komplementärt projekt). Barilla bidrar med produkter till interventionsstudien. Resultat från projektet kommer att publiceras i vetenskapliga tidskrifter som är öppet tillgängliga, på vetenskapliga konferenser och för allmänheten i de fall där resultat och data är entydiga och av allmänintresse.