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1H-NMR diététique « empreintes digital » a pu aider à lutter contre la maladie chronique

Thought LeadersDr. Isabel Garcia-Perez
Prof. Gary Frost
Prof. Elaine Holmes
1H-NMR Metabolic urine profiling could provide an approach to understand what people have been eating, without them needing to tell you. Here, researchers from Imperial College London, Prof Gary Frost, Prof Elaine Holmes, and Dr. Isabel Garcia-Perez, explain why this could be invaluable to both nutritional research and individuals.

Quel sont les problèmes de santé orientations de ces vos recherches en circuit ?

Une des grandes éditions actuel faites face dans le monde entier est l'augmentation dans les maladies noncommunicable. Cette suite des maladies est liée à la manière dont nous choisissons de vivre nos durées, et est un des plus grands facteurs dans cela ce que nous avons choisi de manger. Un régime malsain a été mis en valeur comme problème majeur dans la majorité de ces maladies, telles que l'obésité, le cancer, les maladies cardio-vasculaires, et le diabète de type 2.

On l'estime qu'il y aura 629 millions d'adultes avec du diabète par l'année 2045. L'immense majorité de diabète est diabète de type 2. C'est un problème de mode de vie ; il augmente quand l'obésité augmente dans la population de mouvement propre. Et une grande préoccupation est l'augmentation en diabète dans les pays inférieur-à-moyens de revenu. Il y a un énorme problème dans le monde au sujet de la manière dont nous choisissons de vivre nos durées et la manière dont nous sélectons la nourriture dont nous mangeons.

Ces maladies ne montrent aucun signe de ralentissement. Aucun pays dans le monde n'a pu renverser l'augmentation dans l'obésité. Il y a eu une augmentation massive des maladies de mode de vie sur très peu d'années. Ainsi, ce n'est pas un problème génétique ; c'est un problème écologique. Il est dû au vaste changement de nos modes de vie et à l'augmentation en nourritures énergie-denses des lesquelles nous choisissons de manger. Maintenant 30% de la population globale sont de poids excessif et obèses, et on s'attend à ce que ceci se lève.

Crédit d'image : Shutterstock/Natalia Lisovskaya

Quels sont les barrages à traiter ces éditions ?

La race humaine a effectué beaucoup de grandes découvertes, mais l'une chose que nous n'avons pas fissurée comprend ce que les gens mangent dans leur environnement familial. Au moment où, c'est un mystère total au sujet de ce que les gens choisissent de manger sur une base quotidienne dans leur environnement familial. C'est principalement important parce que, à moins que nous puissions obtenir cette compréhension, il est très difficile de joindre des régimes de la maladie pour suivre un régime. Il est également très difficile de comprendre la réussite d'une police, parce que vous ne savez pas ce que les gens mangent sur une base quotidienne.

Un des défis importants en nutrition est de fixer ce problème. Nous voulons répondre à la question : « Ce qui sont nous mangeant réellement ? » Nos calibres de courant que nous employons pour essayer et répondent que ce sont archaïque. Ils sont des outils qui ont maintenant eu lieu autour pendant plus d'un siècle. Le dossier de gens ce qu'ils doivent manger, et cela est alors traité utilisant le logiciel. Le problème avec ceci est qu'il y a des erreurs le long de la route. Un du plus grand est autour de ce que les gens choisissent de vous faire savoir qu'ils mangent. Il y a quelque part entre un 33% à un taux d'erreurs de 80% dans l'enregistrement diététique dans certains des grands ensembles de données que nous avons, que les gouvernements emploient pour effectuer à des décisions sur la politique sanitaire publique.

Ce que nous avons fait au cours des six ou sept dernières années est de regarder si nous pouvons employer la métabolite 1H-NMR profilant en urine pour nous donner l'analyse dans le régime.

Comment avez-vous développé cette 1technique de profilage métabolique de H-NMR ?

Nous avons commencé en faisant fonctionner un test clinique où nous avons mis des gens sous le contrôle pour nous assurer qu'ils ont eu l'adhérence 100% à notre régime. Nous avons fait suivre à 19 participants en bonne santé, dans un ordre aléatoire, quatre régimes différents avec différents niveaux d'adhérence aux recommandations diététiques d'OMS. En résumé, nous avons eu un régime avec l'adhérence de 25% aux directives d'OMS et un avec l'adhérence 100%, plus le cliché intermédiaire deux ceux, avec l'adhérence de 50% et de 75%, respectivement.

Tous les participants ont suivi tous les régimes, mais pour la durée de chaque régime, des participants n'ont pas été permis de laisser l'élément clinique, et toutes les nourriture et boisson que nous leur avons fournies étaient réglées. Tous les participants ont reçu les mêmes trois repas principaux et deux casse-croûte chaque jour. Bien que, naturellement, ces repas aient été différents dans chacun des différents régimes.

Des participants ont été invités à rassembler des échantillons d'urine au début et à la fin de chacun du régime. Nous analysons les échantillons d'urine utilisant la résonance magnétique nucléaire, et cela prend cinq mn pour produire d'un profil métabolique ou d'une empreinte digital métabolique. Le profil métabolique peut trouver des milliers de composés chimiques. Les spectres contient beaucoup de différentes crêtes, et certains d'entre elles sont liés à l'admission des nourritures spécifiques. Par exemple, si une personne absorbe des raisins, vous verrez l'acide tartrique dans l'urine. S'ils absorbent une pièce de viande rouge, vous verrez l'O-acétylcarnitine.

Nous avons rassemblé tous les échantillons d'urine des participants après avoir suivi chacun des régimes. Nous avons alors pris tous les profils métaboliques et les avons mis dans notre modèle utilisant CD (analyse constitutive de principe).

Quelles étaient vos découvertes initiales ?

Nous avons constaté que quoique le modèle ne sache pas soit qui est qui, ou qui avait mangé qui suit un régime, nos échantillons classés selon la salubrité du régime.

Essentiellement, ce que nous avons trouvé est que le profil métabolique du participant a été systématiquement modulé quand il y a une modification de régime, d'une alimentation saine 25% à 100% et vice versa. Un autre facteur important dans le profilage métabolique est qu'il nous permet de suivre rapidement des changements des habitudes alimentaires des gens. Nous pouvions voir des changements des profils métaboliques du jour 1 au jour 2 au jour 3.

Nous avons tracé à l'extérieur des résultats des gens sur plus et les moins alimentations saines avec chaque échantillon représenté par un point. Ceci a montré une séparation claire entre les échantillons d'urine après que les gens aient suivi l'alimentation saine et après des gens a suivi le régime malsain.

Nous avons alors voulu voir si nous pourrions employer ce modèle pour prévoir les profils métaboliques des gens qui suivaient le régime intermédiaire. C'était en effet possible, avec les régimes intermédiaires groupant entre les deux régimes extrêmes.

Crédit d'image : Shutterstock/Antonina Vlasova

Comment avez-vous validé le modèle en dehors du réglage de test clinique ?

Nous avons pris un groupe de personnes dissipées qui ont été classées en tant que mangeurs en bonne santé par un diététicien. Le regard de diététiciens quels gens disent à eux mangent, et ils les rayent utilisant la rayure de TABLEAU DE BORD (approches diététiques pour arrêter l'hypertension). Nous avons tracé ces rayures de TABLEAU DE BORD contre nos rayures dérivées du profilage métabolique. Nous avons constaté que bien que les rayures marquées pour plusieurs des participants, il y avait une part importante dont le profilage métabolique a indiqué un régime « malsain », en dépit d'une bonne rayure de TABLEAU DE BORD.

Un autre avantage de notre approche est que nous pouvons entrer dans le profil métabolique et voir pourquoi la rayure de TABLEAU DE BORD n'apparie pas notre rayure. Par exemple, un rapporté soumis absorbant beaucoup de jus et oranges d'orange, mais nous n'a jamais vu la bétaïne de proline, une borne de consommation d'agrume, dans l'urine. Ainsi, c'était un cas où quelqu'un misreported ou sous-rapporté leurs habitudes alimentaires.

Quelles composantes recherchez-vous particulièrement dans le profil métabolique ?

Nous ne recherchons forcément aucun composé spécifique en soi. Ce que nous faisons prend la configuration entière, l'empreinte digital métabolique de l'urine. De ceci, nous l'apparions à une base de données des études très soigneusement réglées d'intervention diététique.

Ce dit, là sont sûr que les composés dans l'urine qui nous regardons particulièrement parce que nous les connaissons soient d'intérêt. Certaines de ces derniers comprendront des choses comme des métabolites d'énergie, impliquées dans le cycle de Krebs. Un autre groupe de composés que nous sommes intéressés est dedans les métabolites microbiennes d'intestin, parce qu'elles associent particulièrement à la moisson bactérienne des calories. Ceci comprend des métabolites comme le sulfate de Para-crésol, le glucuronide de Para-crésol, le phenylacetylglutamine, le hippurate, ainsi que d'autres métabolites dérivant directement des nourritures elles-mêmes. Par exemple, si vous prenez la bétaïne de proline, il rend compte particulièrement de l'agrume. Ainsi, nous donnerons une lecture des produits chimiques spécifiques, mais les lieux entiers du test sont autour de la configuration globale et holistique en urine que nous employons pour effectuer des prévisions.

Quels sont les principaux avantages du test ?

Du point de vue de la clinique, ce test fournit des diététiciens l'opportunité de savoir ce que la personne avait mangé sans devoir les demander. Nous savons que normalement ceci a une marge énorme d'erreur parce qu'ils misreporting ou sous-enregistrement. Nous croyons que nous pouvons autoriser des diététiciens pour pouvoir personnaliser le régime, sachant ce que la personne avait mangé, mais également, elles sauront ce que le régime apparie mieux le métabolisme de la personne. Ainsi, nous pouvons voir comment elles répondent au régime.

D'une vue scientifique, cette approche permet à des chercheurs une voie différente de mesurer quels gens avaient mangé, et pas simplement comptant sur les questionnaires de nourriture ou l'agenda de nourriture.

Crédit d'image : Shutterstock/Prostock-studio

Comment la méthode a-t-elle pu être employée pour suivre les habitudes alimentaires des gens dans la vie réelle ?

Nous avons fait un autre test clinique, dans lequel 28 volontaires ont été demandés de rassembler un échantillon d'urine hebdomadaire pendant six mois. De nouveau, nous avons fait fonctionner les échantillons utilisant la résonance magnétique nucléaire, nous avons produit d'un profil métabolique, et nous avons appliqué notre modèle mathématique pour pouvoir évaluer l'adhérence de chacun des participants au fil du temps aux directives d'OMS.

Pour chaque participant, nous avons produit d'un plot différent ainsi nous pourrions surveiller leurs modifications diététiques au fil du temps. Dans l'axe des abscisses, nous avons tracé le jour où l'échantillon d'urine a été rassemblé, et sur l'axe des y, nous avons tracé le pourcentage de l'adhérence aux directives d'OMS pour chaque échantillon. Ce que nous voulons voir, idéalement, est une ligne à environ 100% de l'adhérence aux directives d'OMS, mais, en réalité, il ne se produit pas toujours. Nous avons vu que certains commençaient par très une alimentation saine et une adhérence alors de destruction au fil du temps.

En conclusion, nous avons appliqué notre modèle pour regarder les habitudes alimentaires des gens dans leur environnement familial. Nous avons sélectionné un groupe de patients obèses qui devaient subir la chirurgie bariatrique. Cette fois nous avons tracé le pourcentage de l'adhérence aux directives d'OMS contre la rayure de TABLEAU DE BORD. Nous avons constaté que, dans de nombreux cas, la rayure de TABLEAU DE BORD n'était pas en accord avec notre rayure d'adhérence.

Il y avait certains qui, selon notre modèle, ont eu de meilleures habitudes alimentaires. Cependant, moins de 50% des sujets a montré la bonne adhérence aux habitudes alimentaires saines.

Comment cette information a-t-elle pu concevoir en fonction des régimes des personnes ?

Certains pensent que si tout le monde suit le même régime, tout le monde détruira environ le même montant de grammage et les résultats sont de faire avec la conformité. Si vous demandez à d'autres chercheurs, ils diront que qui n'est pas le cas et le régime devraient être conçus en fonction votre métabolisme individuel.

Nous avons recherché ceci sur 20 ans maintenant et avons fait de nombreuses études où nous avons alimenté des gens avec des régimes uniques et de mélangé-nourriture. Par exemple, si nous prenons une cohorte saine qui n'a reçu aucun raisin dans leur régime quand nous analysons l'échantillon d'urine, tout le monde commence par des tartrates zéro, notre biomarqueur pour la consommation de raisin.

Nous avons alors fait manger à des gens le même nombre de raisins par jour, et ce que nous avons vu est que tout le monde excrète une quantité différente de ce biomarqueur particulier. Certains excrètent la la valeur plus que double que d'autres gens font. Ainsi, ce que nous avons trouvé est que bien que les gens reçoivent exact le même montant de la même nourriture, il y a des différences dans la façon dont ces gens métabolisent et/ou excrètent la nourriture. Vous pouvez augmenter ce concept par différentes nourritures. Nous avons observé le même effet avec différents composés liés à la viande rouge, fruits et légumes, aux poissons, et au brocoli, par exemple. Pour chaque type d'aliments unique, nous voyons pour nous étendre dans la réaction. Ainsi, les gens métabolisent différentes nourritures différemment.

Comme exemple, nous pouvons regarder un biomarqueur particulier, la bétaïne de proline, qui est un biomarqueur pour l'agrume. C'est un biomarqueur très bon pour nous parce qu'il vient dans une région vide 1du spectre de H-NMR, ainsi nous pouvons facilement le trouver. Et il n'est métabolisé d'aucune voie principale à d'autres produits chimiques ; les la plupart de ce que vous absorbez sont excrétées comme bétaïne de proline.

Nous avons alimenté à quelques volontaires le même montant de jus d'orange, et alors nous avons profilé leur urine à deux, quatre, six heures, et ainsi de suite, jusqu'à 24 heures après avoir bu du jus d'orange. Ce que nous avons trouvé est ce, pour la bétaïne de proline, la plupart des gens excrètent la majorité dans les deux premières heures, mais vous pouvez encore la trouver jusqu'à 24 heures plus tard. Une chose est pour certain est nous peut regarder des réactions diététiques aiguës. Quand nous avons considéré ces réactions diététiques aiguës et les appliquons dans une population dissipée et regardons les dossiers diététiques, nous pouvions prévoir les gens qui buvaient du jus d'orange.

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Cette méthode te permet-elle de regarder le régime dans un sens plus à long terme ?

Nous avons pris les caractéristiques de notre étude interne où nous avons profilé la variété de 19 personnes soigneusement. Nous avons recensé les métabolites qui ont différé entre la bonne alimentation et le mauvais régime, et pour chacune des métabolites qui ont changé en travers de ces deux régimes, nous les avons établis dans un réseau métabolique et avons examiné pour voir comment ces métabolites ont été branchées en travers des gens différents. Nous concevons ces derniers sur une carte du réseau métabolique de réaction.

Ceci nous permet de voir, après avoir suivi un régime particulier, comment le métabolisme d'une personne s'allume en travers des multiples voies. Si une personne ne répond pas, cela indique qu'elles ne sont pas en tant que métaboliquement active suivant ce régime particulier.

Que détermine si quelqu'un devient plus métaboliquement active suivant un régime particulier ?

Il diffère entre les personnes, mais au moins certaines de ces différences sont vers le bas au microbiome d'intestin. Beaucoup de ce que nous mangeons est transformé par nos bactéries d'intestin en produits chimiques, et ces derniers sont excrétés. Ainsi, certaines des différences que nous voyons dans les profils d'urine sont de faire avec le fait que chacun de nous a environ 1.5-2 kilogramme de bactéries d'intestin, et nous sommes tous seuls. Nous avons différentes bactéries. Ceci nous effectue tout le légèrement différent, métaboliquement. Les bactéries d'intestin contribuent aux différences individuelles dans notre profil.

Maintenant, si nous devons penser à une personne tout au long de leur durée de vie, idéalement, nous voulons mettre à jour la santé aussi longtemps que possible, et le régime est une part importante de cela. À chaque population et à chaque personne, il est principal pour pouvoir établir, ce qui est le meilleur régime pour vous ?

Au sujet de M. Isabel Garcia-Perez

M. Garcia-Perez est un conférencier en médicament de précision et de systèmes dans la Division du médicament intégrateur de systèmes et des maladies digestives. Avec sa recherche croissante, son objectif est d'exploiter un créneau neuf de recherches qui porte la chimie analytique à la recherche de santé. Son dévouement au travail qu'il fait la repose réellement au premier rang comme rôle pour des femmes dans la Science.

Au sujet de prof. Gary Frost

Prof. Frost est actuel chef de la partie pour la recherche en matière de nutrition et aboutit le réseau impérial de nutrition et de nourriture. Il est qualifié comme diététicien en 1982 et a toujours mis à jour une entrée clinique dans toute sa carrière. Il a été nommé au professeur de la nutrition et de la diététique université en janvier 2008 impérial. Avant ceci, parce que 18 ans de Gary a eu le travail à l'hôpital de Hammersmith. Avec son temps chez Hammersmith il a gagné son PhD en nutrition et a été nommé lecteur honorifique en nutrition à l'université impériale, puis a joint l'université de Surrey comme professeur de la nutrition et de la diététique en 2005.

Prof. Elaine Holmes

Prof. Holmes est le chef de la Division du médicament de calcul et de systèmes et d'un professeur de biologie chimique dans le service de chirurgie et le cancer à l'université impériale, à Londres, le R-U. Il a sur 20 ans d'expérience dans la technologie metabonomic et ses applications. Son orientation est sur la découverte et le développement des biomarqueurs métaboliques de la maladie dans des études personnalisées de santé et de population avec les cotisations significatives à cardiovasculaire, à la neurologie et à la recherche de maladie infectieuse.

Citations

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. (2020, October 13). 1H-NMR diététique « empreintes digital » a pu aider à lutter contre la maladie chronique. News-Medical. Retrieved on April 22, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20201027/Dietary-1H-NMR-e2809cFingerprintse2809d-Could-Help-Fight-Against-Chronic-Disease.aspx.

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. "1H-NMR diététique « empreintes digital » a pu aider à lutter contre la maladie chronique". News-Medical. 22 April 2021. <https://www.news-medical.net/news/20201027/Dietary-1H-NMR-e2809cFingerprintse2809d-Could-Help-Fight-Against-Chronic-Disease.aspx>.

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. "1H-NMR diététique « empreintes digital » a pu aider à lutter contre la maladie chronique". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20201027/Dietary-1H-NMR-e2809cFingerprintse2809d-Could-Help-Fight-Against-Chronic-Disease.aspx. (accessed April 22, 2021).

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    Bruker BioSpin - NMR, EPR and Imaging. 2020. 1H-NMR diététique « empreintes digital » a pu aider à lutter contre la maladie chronique. News-Medical, viewed 22 April 2021, https://www.news-medical.net/news/20201027/Dietary-1H-NMR-e2809cFingerprintse2809d-Could-Help-Fight-Against-Chronic-Disease.aspx.