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The impact of restrictive diets on the gastrointestinal tract of mice

Laura Huber

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Ernährungswissenschaften

Betreuer*in

Kalina Duszka

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DOI

10.25365/thesis.70084

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-11160.29174.579743-5

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Nahrung als Treibstoff des Körpers hat einen enormen Einfluss auf den Körper. Die Art des Essens und die Art der Nahrung lösen Entzündungsprozesse aus. Restriktive Diäten haben aufgrund ihrer vielversprechenden Auswirkungen auf die Gesundheit und die Lebenserwartung an Interesse gewonnen. Viele vorteilhafte Effekte wie eine Abnahme der Fettleibigkeit, eine Reduzierung von Entzündungen und Krankheiten, Langlebigkeit, Verbesserungen der Stimmung und kognitiver Aufgaben sowie neuroprotektive Effekte wurden bereits beschrieben. Studien an Mäusen zeigten den großen Einfluss von restriktiven Diäten auf den Gesundheitszustand. Die meisten Studien wurden jedoch an kranken Mäusen durchgeführt und verglichen nicht die Auswirkungen der Diäten in einem Experiment an gesunden Individuen, um herauszufinden, welche Diät das größte Potenzial hat, Entzündungen zu verringern und die Gesundheits- und Lebenserwartung zu erhöhen. Für die Untersuchung verschiedener restriktiver Diäten auf Entzündungsmarker und morphologische Veränderungen im Gastrointestinaltrakt wurden gesunde männliche C57Bl6-Mäuse in sieben Gruppen zu je acht Mäusen aufgeteilt, die folgende Diäten erhielten: Kontrolldiät (CTL), kalorische Restriktion (CR), intermittierendes Fasten (IF), Fasten mimicking diet (FMD), ketogene Diät 1 (Keto-1), ketogene Diät 2 (Keto-2) und ketogene Kontrolldiät (Keto-CTL). Neben histologischen Untersuchungen standen auch die Zusammensetzung der Mikrobiota, Autophagie-Prozesse sowie die antioxidative und Immunantwort im Fokus. In das Studiendesign eingeschlossen waren die Untersuchung des Nuclear Factor Kappa B Inhibitor α (IkBα), der Zytokinexpression, der Glutathion-S-Transferase 3 (GSTA3) und der mikrosomalen Glutathion-S-Transferase 1 (MGST1) sowie der Expression der Autophagie-bezogenen Gene 7 und 12 (ATG7 und ATG12) im Dünndarmepithelgewebe. Darüber hinaus wurden die relative Häufigkeit von Lactobacillus, Bacteroidetes, Firmicutes, Streptococcus und Deferribacter im Kot sowie die Veränderungen der Morphologie im Dünn- und Dickdarm bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die restriktive Diät eine entzündungshemmende Wirkung auf den Gastrointestinaltrakt der Mäuse hatte. Dabei waren CR, IF, FMD und die Keto-1-Gruppe mit der größten Reduktion der Entzündungsmarker verbunden. Insgesamt zeigten restriktive Diäten ein vielversprechendes Ergebnis bei der Verbesserung der gastrointestinalen Gesundheit, indem sie die Zusammensetzung der Mikrobiota sowie das gastrointestinale Gewebe und seine Zellfunktion auf entzündungshemmende Weise veränderten. Die Ernährung wirkt auf vielen verschiedenen Ebenen im Körper. Die Optimierung der täglichen Nahrungszusammensetzung und -muster könnte einen langfristigen und gesundheitsfördernden Einfluss auf die Optimierung der Gesundheitsspanne und die Prävention von Krankheiten haben.

Abstract

(Englisch)

Food as the body’s fuel have an enormous impact on the body. The way of eating and type of food triggers inflammatory pathways. Restrictive diets gained interest for its promising impact on health- and lifespan. Many beneficial effects such as a decrease in obesity, a reduction of inflammation and diseases, longevity, improvements in mood and cognitive tasks, as well as neuroprotective effects have been described already. Mouse studies showed the great impact of restrictive diets on the health status. However, most of the studies were conducted on sick mice and did not compare the effects of the diets together in one experiment on healthy individuals to figure out which diet has the greatest potential to decrease inflammation and increase health- and lifespan. For the examination of different restrictive diets on inflammation markers and morphological changes in the gastrointestinal tract, healthy male C57Bl6 mice were divided into seven groups of eight mice receiving following diets: control diet (CTL), caloric restriction (CR), intermittent fasting (IF), fasting mimicking diet (FMD), ketogenic diet 1 (Keto-1), ketogenic diet 2 (Keto-2) and ketogenic control diet (Keto-CTL). In addition to histological examinations, the focus was also placed on the microbiota composition, autophagy processes and the antioxidative and immune response. Included in the study design were the examination of nuclear factor kappa B inhibitor α (IkBα), the cytokine expression, the glutathione S-transferase 3 (GSTA3) and microsomal glutathione S-transferase 1 (MGST1) and the autophagy related genes 7 and 12 (ATG7 and ATG12) expression in the small intestine epithelium tissue. Furthermore, the relative abundance of Lactobacillus, Bacteroidetes, Firmicutes, Streptococcus and Deferribacter in the feces were determined, as well as the changes in the morphology in the small intestine and colon. The results showed that restrictive diets had an anti-inflammatory impact on the gastrointestinal tract of mice. Thereby, CR, IF, FMD and Keto-1 group were associated with the greatest reduction in inflammation markers. Overall, restrictive diets showed promise in improving gastrointestinal health by altering the composition of the microbiota as well as gastrointestinal tissue and its cell function in an anti-inflammatory way. Nutrition works on many different levels in the body. Optimizing daily dietary composition and patterns could have a long-term and health-promoting impact on optimizing health span and preventing diseases.

Autor*innen

Laura Huber

Haupttitel (Englisch)

The impact of restrictive diets on the gastrointestinal tract of mice

Paralleltitel (Deutsch)

Der Einfluss von restriktiven Diäten auf den Magen-Darm-Trakt von Mäusen

Publikationsjahr

2021

Umfangsangabe

76 ungezählte Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Kalina Duszka

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines

AC Nummer

AC16459727

Utheses ID

59890

Studienkennzahl

UA | 066 | 838 | |

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