Intermittent fasting, calorie restriction, and a ketogenic diet improve mitochondrial function by reducing lipopolysaccharide signaling in monocytes during obesity: A randomized clinical trial.

Autor: Guevara-Cruz M; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Hernández-Gómez KG; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Condado-Huerta C; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., González-Salazar LE; Servicio de Nutriología Clínica, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Peña-Flores AK; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Pichardo-Ontiveros E; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Serralde-Zúñiga AE; Servicio de Nutriología Clínica, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Sánchez-Tapia M; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Maya O; Chalmers e-Commons. Chalmers University of Technology, Gotemburg, Vastra Gotaland, Sweden., Medina-Vera I; Departamento de Metodología de la Investigación, Instituto Nacional de Pediatría, Ciudad de México, Mexico., Noriega LG; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., López-Barradas A; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Rodríguez-Lima O; Departamento de Microbiología y Parasitología, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico., Mata I; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Olin-Sandoval V; Laboratorio 43. Departamento de Biotecnología y Bioingeniería, Cinvestav-Zacatenco, Ciudad de México, Mexico., Torres N; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Tovar AR; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico., Velázquez-Villegas LA; Departamento de Fisiología de la Nutrición, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Ciudad de México, Mexico. Electronic address: laura.velazquezv@incmnsz.mx.
Jazyk: angličtina
Zdroj: Clinical nutrition (Edinburgh, Scotland) [Clin Nutr] 2024 Aug; Vol. 43 (8), pp. 1914-1928. Date of Electronic Publication: 2024 Jul 05.
DOI: 10.1016/j.clnu.2024.06.036
Abstrakt: Background: Mitochondrial dysfunction occurs in monocytes during obesity and contributes to a low-grade inflammatory state; therefore, maintaining good mitochondrial conditions is a key aspect of maintaining health. Dietary interventions are primary strategies for treating obesity, but little is known about their impact on monocyte bioenergetics. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects of calorie restriction (CR), intermittent fasting (IF), a ketogenic diet (KD), and an ad libitum habitual diet (AL) on mitochondrial function in monocytes and its modulation by the gut microbiota.
Methods and Findings: A randomized controlled clinical trial was conducted in which individuals with obesity were assigned to one of the 4 groups for 1 month. Subsequently, the subjects received rifaximin and continued with the assigned diet for another month. The oxygen consumption rate (OCR) was evaluated in isolated monocytes, as was the gut microbiota composition in feces and anthropometric and biochemical parameters. Forty-four subjects completed the study, and those who underwent CR, IF and KD interventions had an increase in the maximal respiration OCR (p = 0.025, n 2 p = 0.159 [0.05, 0.27] 95% confidence interval) in monocytes compared to that in the AL group. The improvement in mitochondrial function was associated with a decrease in monocyte dependence on glycolysis after the IF and KD interventions. Together, diet and rifaximin increased the gut microbiota diversity in the IF and KD groups (p = 0.0001), enriched the abundance of Phascolarctobacterium faecium (p = 0.019) in the CR group and Ruminococcus bromii (p = 0.020) in the CR and KD groups, and reduced the abundance of lipopolysaccharide (LPS)-producing bacteria after CR, IF and KD interventions compared to the AL group at the end of the study according to ANCOVA with covariate adjustment. Spearman's correlation between the variables measured highlighted LPS as a potential modulator of the observed effects. In line with this findings, serum LPS and intracellular signaling in monocytes decreased with the three interventions (CR, p = 0.002; IF, p = 0.001; and KD, p = 0.001) compared to those in the AL group at the end of the study.
Conclusions: We conclude that these dietary interventions positively regulate mitochondrial bioenergetic health and improve the metabolic profile of monocytes in individuals with obesity via modulation of the gut microbiota. Moreover, the evaluation of mitochondrial function in monocytes could be used as an indicator of metabolic and inflammatory status, with potential applications in future clinical trials.
Trial Registration: This trial was registered with ClinicalTrials.gov (NCT05200468).
Competing Interests: Declaration of conflict of interest Laura A. Velázquez-Villegas received research funding from Laboratorios Senosiain S.A. de C.V.
(Copyright © 2024 The Author(s). Published by Elsevier Ltd.. All rights reserved.)
Databáze: MEDLINE
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