Metabolic response of intestinal microbiota to guar gum consumption

Food additive; Guar gum; PrebioticAdditiu alimentari; Goma guar; PrebiòticAditivo alimentario; Goma guar; PrebióticoBackground: Guar gum is used extensively as a thickening agent in food, but it remains uncertain whether and to what extent it is fermented by colonic microbiota and whether it has microbiota modulatory properties. Aim: To determine the metabolic response of intestinal microbiota to guar gum consumption, specifically, the extent of initial fermentation and subsequent adaptation. Methods: Single-center, single arm, open label, proof-of-concept study testing the effect of guar gum on microbiota metabolism and adaptation. Healthy male subjects (n = 12) were administered gum guar (8 g/day) for 18 days. Outcomes were measured before, at initial and late administration: (a) anal gas evacuations (number/day); (b) digestive sensations (daily scales); and (c) fecal gut microbiota taxonomy and metabolic functions by shotgun sequencing. Results: At initial consumption, guar gum induced a transient increase in anal gas evacuations and digestive sensations; gas evacuation completely reverted upon continuous administration, whereas sensations reverted only in part. Guar gum induced moderate changes in human microbiota composition at both taxonomic and functional levels. Positive associations between effects on microbiota (proliferation of Agathobaculum butyriciproducens and Lachnospira pectinoschiza) and hedonic sensations were detected. Conclusion: Guar gum is metabolized by intestinal microbiota, and, upon continuous consumption, induces a selective adaptation of microbial taxonomy and function. These data highlight the potential interest of guar gum for novel prebiotic ingredient formulation.This work was supported in part by the projects PID2021-122295OB-I00 (Ministerio de Ciencia e Innovación, Spain). Ciberehd is funded by the Instituto de Salud Carlos III

Fisiología y fisiopatología de la respuesta a la ingesta

Introducció La microbiota intestinal intervé en el metabolisme de la ingesta, amb efectes en la producció de gas intestinal i en les sensacions digestives. D'altra banda, shan demostrat efectes d'intervencions dietètiques sobre la microbiota, però no es coneix com aquests canvis de la microbiota afecten el seu paper sobre l'homeòstasi digestiva i la percepció. Basats en aquestes dades, postulem que una dieta saludable alta en residus indueix una adaptació de la microbiota, que li confereix una capacitat per metabolitzar els substrats disponibles de manera més efectiva, amb efectes beneficiosos sobre la tolerància de la dieta i les sensacions digestives. Objectiu Determinar l'efecte de la dieta general i de suplements dietètics específics sobre la composició i la funció metabòlica de la microbiota intestinal, la producció de gas intestinal i les sensacions digestives. Material i mètodes Es van fer dos treballs per determinar l'efecte de la dieta general i de suplements dietètics específics, respectivament. El primer treball va ser un estudi unicèntric, creuat, aleatori i obert comparant lefecte d‟una dieta amb alt contingut de greix i pobre en residus amb una baixa en greix i alt contingut en fibra. En 20 subjectes sans cada dieta es va administrar durant 2 setmanes en ordre aleatori; cada dieta va ser precedida per 2 setmanes de rentat mitjançant una dieta estàndard. El segon treball va ser un estudi obert amb administració d'una dextrina resistent (14 g/d NUTRIOSE®, Roquette Frères, Lestrem, França) durant 4 setmanes a subjectes sans (n=20). Durant períodes de 4 dies immediatament abans, al començament, al final, i després de dues setmanes de la seva administració, els participants van seguir una dieta estandarditzada. En els dos treballs es van avaluar els següents paràmetres: a) nombre d'evacuacions diàries de gas; b) sensacions digestives; c) volum de gas evacuat mitjançant sonda rectal durant 4 hores després d'un dinar; d) contingut colònic mitjançant ressonància magnètica; e) taxonomia i funció metabòlica de la microbota fecal; f) metabolòmica en orina. Resultats En el primer treball es va demostrar que, en comparació amb la dieta de tipus occidental, la dieta mediterrània enriquida en fibra es va associar amb un nombre més gran d'evacuacions anals de gasos, sensacions digestives, major volum de gas recol·lectat després d'un menjar estàndard i major volum de contingut colònic. La diferència en la composició de la microbiota entre les dues dietes va ser limitada, excepte per una major abundància d'alguns productors de butirat a la dieta mediterrània. Tot i això, el metabolisme microbià va diferir substancialment mostrant diferències notables en els perfils de metabòlits urinaris i l'abundància de vies metabòliques microbianes. En el segon treball, el nombre d'evacuacions diàries de gas va augmentar al començament de l'administració de dextrina, disminuint amb l'administració subsegüent i fins i tot més després d'interrompre l'administració. Les sensacions abdominals van seguir un procés adaptatiu anàleg. Tot i això, l'administració de dextrina va induir un augment persistent a la biomassa colònica i canvis en la composició i metabolisme de la microbiota, amb un augment d'espècies productores d'àcids grassos de cadena curta i modulació del metabolisme dels àcids biliars i de la biotina. Conclusions La microbiota intestinal s'adapta a la disponibilitat de substrats fermentables al medi intracolònic. 2. Ladaptació de la microbiota es pot induir per canvis del tipus de dieta o per intervencions dietètiques específiques. 3. Les intervencions dietètiques indueixen un canvi substancial en la funció metabòlica de la microbiota amb canvis limitats en la composició.4. Les intervencions dietètiques amb aportació alta en residus indueixen una adaptació de la microbiota cap a vies fermentatives més efectives, amb menor producció de gas intestinal i millor tolerància de substrats fermentables (menys símptomes digestius).Introducción La microbiota intestinal interviene en el metabolismo de la ingesta, con efectos en la producción de gas intestinal y en las sensaciones digestivas. Por otra parte, se han demostrado efectos de intervenciones dietéticas sobre la microbiota, pero no se conoce como estos cambios de la microbiota afectan su papel sobre la homeostasis digestiva y la percepción. Basados en estos datos, postulamos que una dieta saludable alta en residuos induce una adaptación de la microbiota, que le confiere una capacidad para metabolizar los sustratos disponibles de forma más efectiva, con efectos beneficiosos sobre la tolerancia de la dieta y las sensaciones digestivas. Objetivo Determinar el efecto de la dieta general y de suplementos dietéticos específicos sobre la composición y función metabólica de la microbiota intestinal, la producción de gas intestinal y las sensaciones digestivas. Material y métodos Se realizaron dos trabajos para determinar el efecto de la dieta general y de suplementos dietéticos específicos, respectivamente. El primer trabajo fue un estudio unicéntrico, cruzado, aleatorio y abierto comparando el efecto de una dieta con alto contenido de grasa y pobre en residuos con una baja en grasa y alto contenido en fibra. En 20 sujetos sanos cada dieta se administró durante 2 semanas en orden aleatorio; cada dieta fue precedida por 2 semanas de lavado mediante una dieta estándar. El segundo trabajo fue un estudio abierto con administración de una dextrina resistente (14 g/d NUTRIOSE®, Roquette Frères, Lestrem, Francia) durante 4 semanas a sujetos sanos (n = 20). Durante períodos de 4 días inmediatamente antes, al inicio, al final, y tras dos semanas de su administración, los participantes siguieron una dieta estandarizada. En los dos trabajos se evaluaron los siguientes parámetros: a) número de evacuaciones diarias de gas ; b) sensaciones digestivas; c) volumen de gas evacuado mediante sonda rectal durante 4 horas tras una comida; d) contenido colónico mediante resonancia magnética; e) taxonomía y función metabólica de la microbota fecal; f) metabolómica en orina. Resultados En el primer trabajo se demostró que, en comparación con la dieta de tipo occidental, la dieta mediterránea enriquecida en fibra se asoció con un mayor número de evacuaciones anales de gases, sensaciones digestivas, mayor volumen de gas recolectado después de una comida estándar y mayor volumen de contenido colónico. La diferencia en la composición de la microbiota entre ambas dietas fue limitada, excepto por una mayor abundancia de algunos productores de butirato en la dieta mediterránea. Sin embargo, el metabolismo microbiano difirió sustancialmente mostrando diferencias notables en los perfiles de metabolitos urinarios y la abundancia de vías metabólicas microbianas. En el segundo trabajo, el número de evacuaciones diarias de gas aumentó al comienzo de la administracion de dextrina, disminuyendo con la administración subsiguiente e incluso más tras interrumpir la administración. Las sensaciones abdominales siguieron un proceso adaptativo análogo. Sin embargo, la administración de dextrina indujo un aumento persistente en la biomasa colónica y cambios en la composición y metabolismo de la microbiota, con un aumento de especies productoras de ácidos grasos de cadena corta y modulación del metabolismo de los ácidos biliares y de la biotina. Conclusiones La microbiota intestinal se adapta a la disponibilidad de sustratos fermentables en el medio intracolónico. 2. La adaptación de la microbiota se puede inducir por cambios del tipo de dieta o por intervenciones dietéticas específicas. 3. Las intervenciones dietéticas inducen un cambio sustancial en la función metabólica de la microbiota con cambios limitados en su composición.4. Las intervenciones dietéticas con aporte alto en residuos inducen una adaptación de la microbiota hacia vías fermentativas más efectivas, con menor producción de gas intestinal y mejor tolerancia de sustratos fermentables (menos síntomas digestivos).Background Intestinal microbiota metabolizes non-absorbable meal components, releasing gas, which may elicit digestive sensations. On the other hand, it has been shown that dietary interventions induce changes in the microbiota composition and metabolic activity, but it is not known how these changes affect digestive homeostasis and perception of digestive sensations. Based on these data, we postulated that a healthy diet high in residues, induces an adaptation of the microbiota, towards a more effective metabolism fermentable substrates, with beneficial effects on diet tolerance and digestive sensations. Aim To determine the effect of the diet and specific dietary supplements on the composition and metabolic function of the intestinal microbiota, intestinal gas production and digestive sensations. Methods Two studies were conducted to determine the effects of the diet and specific dietary interventions, respectively. The first study applied a cross-over, randomised, open-label design, to compare the effect of a high-fat/low-residue diet versus low- fat/high residue diet on microbiota metabolism. In 20 healthy subjects, each diet was administered for 2 weeks in random order; each diet was preceded by a 2-week washout balanced diet. The second study applied an open design with administration of a resistant dextrin soluble fibre (14 g/d NUTRIOSE ® , Roquette Frères, Lestrem, France) for 4 weeks to healthy subjects (n = 20). During periods of 4 days immediately before, at the beginning, at the end, and after two weeks after its administration, the participants followed a standardized diet. In the two studies, the following outcomes were measured: a) the number of daytime anal gas evacuations using an event marker; b) abdominal sensations; c) volume of gas evacuated via a rectal tube during 4 hours after a probe meal; d) colonic content by magnetic resonance imaging; e) gut microbiota taxonomy and metabolic functions by shotgun sequencing of fecal samples; f) urinary metabolites using untargeted metabolomics. Results. The first study showed that, as compared to WD, the FMD was associated with i) a higher number of anal gas evacuations, ii) sensation of flatulence and borborygmi, iii) larger volume of gas collected after the probe meal, and iv) larger colonic content. There was little difference in microbiota composition between WD and FMD, except for the increased abundance of some butyrate producers in FMD. However, microbial metabolism differed substantially, as shown by urinary metabolite profiles and the abundance of microbial metabolic pathways. In the second study, the number of daily gas evacuations increased at the beginning of the administration of dextrin, but this effect diminished with subsequent administration and even more after discontinuation of administration. Abdominal sensations followed an analogous adaptive process. However, the administration of dextrin induced a persistent increase in colonic biomass. Dextrin induced changes in microbial metabolism and composition with an increase in short chain fatty acids-producing species and modulation of bile acids and biotin metabolism. Conclusions The intestinal microbiota adapts to the availability of fermentable substrates in the intracolonic environment. 2. Microbiota adaptation can be induced by changes in the type diet (Mediterranean diet versus Western diet) or by specific dietary interventions (prebiotics). 3. Dietary interventions induce a substantial change in the metabolic function of the microbiota with limited changes in its composition. 4. Dietary interventions with a high residue load induce an adaptation of the microbiota towards more effective fermentative pathways, with less gas production and better tolerance of fermentable substrates (fewer digestive symptoms).Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Medicin

Abdominothoracic Postural Tone Influences the Sensations Induced by Meal Ingestion

Distensió abdominal; Ingestió de menjars; Respostes postprandialsDistensión abdominal; Ingestión de comida; Respuestas posprandialesAbdominal distension; Meal ingestion; Postprandial responsesPostprandial objective abdominal distention is frequently associated with a subjective sensation of abdominal bloating, but the relation between both complaints is unknown. While the bloating sensation has a visceral origin, abdominal distention is a behavioral somatic response, involving contraction and descent of the diaphragm with protrusion of the anterior abdominal wall. Our aim was to determine whether abdominal distention influences digestive sensations. In 16 healthy women we investigated the effect of intentional abdominal distention on experimentally induced bloating sensation (by a meal overload). Participants were first taught to produce diaphragmatic contraction and visible abdominal distention. After a meal overload, sensations of bloating (0 to 10) and digestive well-being (−5 to + 5) were measured during 30-s. maneuvers alternating diaphragmatic contraction and diaphragmatic relaxation. Compared to diaphragmatic relaxation, diaphragmatic contraction was associated with diaphragmatic descent (by 21 + 3 mm; p < 0.001), objective abdominal distension (32 + 5 mm girth increase; p = 0.001), more intense sensation of bloating (7.3 + 0.4 vs. 8.0 + 0.4 score; p = 0.010) and lower digestive well-being (−0.9 + 0.5 vs. −1.9 + 0.5 score; p = 0.028). These results indicate that somatic postural tone underlying abdominal distention worsens the perception of visceral sensations (ClinicalTrials.gov ID: NCT04691882).This work was supported in part by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (Dirección General de Investigación Científica y Técnica, SAF 2016-76648-R). Ciberehd is funded by the Instituto de Salud Carlos III. Dan M. Livovsky received support from the Israeli Medical Association and from Israel Gastroenterological Association 2020 fellowship grants

Human neutrophils interact with both 6-sulfo LacNAc+ DC and NK cells to amplify NK-derived IFN{gamma}: role of CD18, ICAM-1 and ICAM-3

The role of neutrophils as key players in the regulation of innate and adaptive immune responses is increasingly being recognized. Here, we report that human neutrophils establish a network with both NK cells and 6-sulfo LacNAc(+) dendritic cells (slanDC), which ultimately serves to upregulate NK-derived IFN\u3b3. This network involves direct reciprocal interactions as well as positive amplification loops mediated by cell-derived cytokines. Accordingly, we show that after LPS plus IL-2- or IL-15/IL-18-stimulation, neutrophils directly interact with and potentiate the activity of both slanDC and NK cells. On the one hand, neutrophils augment the release of IL-12p70 by slanDC via a CD18/ICAM-1 interaction that, in turn, stimulates activated NK cells to produce IFN\u3b3. IFN\u3b3, in turn, further potentiates the interaction between neutrophils and slanDC and the release of slanDC-derived IL-12p70, thus creating a positive feedback loop. On the other hand, neutrophils directly co-stimulate NK cells via CD18/ICAM-3, leading to the production of IFN\u3b3. Co-localization of neutrophils, NK cells and slanDC, as well as of IL-12p70 and IFN\u3b3, in inflamed tissues of Crohn's disease and psoriasis provides strong evidence for a novel cellular and cytokine cooperation within the innate immune system in which neutrophils act as amplifiers of NK cell/slanDC-mediated responses