Impact of beta-glucan on the intestinal microbiota of a high risk colon cancer population (polypectomised patients)

Abstract

The development of colorectal cancer (CRC) is a multi-stage process that starts with precancerous polyps and involves an interaction between dietary factors, colonic epithelium, and intestinal microbiota. Cereal β-glucans are polysaccharides occurring in the bran of cereal grains that exert antitumor activity. The aim of this study was to investigate the effect of barley-derived β-glucan on the gut microbiota and on the faecal water (FW) genotoxicity of polypectomised patients. Subjects consumed daily 125g of bread supplemented with β-glucan (3g/d), or without (control), for three months. Stool samples were collected at the beginning of the study (t=0), on the 30th day, on the 90th day and two weeks after the intervention for the enumeration of the bacterial microbiota. Faecal bacterial enzyme activity, pH, moisture, and the volatile fatty acids were also measured. Subjects’ FW was collected and its genotoxicity was estimated on Caco-2 cells in vitro. Overall no significant changes were recorded in the bacterial microbiota between the two feeding groups. Group specific analysis for bifidobacteria in the β-glucan group showed an increase at the end of the study (90th day) compared to the baseline. In addition, in the β-glucan group we noticed a decrease in enterococci, two weeks after the intervention compared to the 90th day. An increase was recorded in the valerate and in the sum of other SCFA concentrations on the 90th day compared to the control group. Among the baseline FW samples 49% showed genotoxicity. Genotoxicity in the intervention group decreased significantly on the 90th day compared to the control. β-glucan ingestion in polypectomised patients was well tolerated and could provide protection against colon cancer occurrence.

Η δημιουργία του καρκίνου του παχέος εντέρου ξεκινά με την εμφάνιση προκαρκινικών όγκων (πολύποδες), είναι μακρόχρονη και περιλαμβάνει αρκετά ενδιάμεσα στάδια. Οι β-γλυκάνες είναι πολυσακχαρίτες που ασκούν ανοσορυθμιστική και αντικαρκινική δράση. Σκοπός της μελέτης ήτανη διερεύνηση της επίδρασης της κατανάλωσης της β-γλυκάνηςαπό κριθάρι στον εντερικό μικροβιόκοσμο ασθενών που έχουν υποβληθεί σε πολυποδεκτομή και στη γενοτοξικότητα και κυτταροτοξικότητα της υδατικής φάσης των κοπράνων (ΥΦΚ) τους. 69 εθελοντές πήραν μέρος καικατανάλωσαν ψωμί (125g/ημερησίως) με ή χωρίς β-γλυκάνη (3g) για τρεις μήνες. Συλλέχθηκαν δείγματα κοπράνων κατά την έναρξη, την 30η ημέρα, την 90η ημέρα και δύο εβδομάδες μετά τη λήξη της παρέμβασης. Καταμετρήθηκαν εντερικοί μικροοργανισμοί,δύο βακτηριακά ένζυμα, το pH, η υγρασία των κοπράνων και τα πτητικά λιπαρά οξέα. Η γενοτοξικότητα της ΥΦΚ εκτιμήθηκε σε επιθηλιακά εντερικά κύτταρα (Caco-2), με τη μέθοδο COMET. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στους μικροβιακούς πληθυσμούς μεταξύ των δύο ομάδων. Η ομάδατη; β-γλυκάνης εμφάνισε υψηλότερο πληθυσμό του Bifidobacterium spp. την 90η ημέρα σε σύγκριση με την έναρξη. Παρατηρήθηκε αύξηση στην συγκέντρωση του βαλερικού οξέος καθώς και στο άθροισμα των άλλων SCFAsκατά την 90η ημέρα συγκρινόμενα με την ομάδα ελέγχου.Γενοτοξικότητα παρουσίασαν 49% των δειγμάτων της ΥΦΚ κατά την έναρξη της παρέμβασης. Η γενοτοξικότητα στην ομάδα της β-γλυκάνης μειώθηκε κατά τη διάρκεια της παρέμβασης φτάνοντας σε στατιστικά σημαντικά επίπεδα την 90η ημέρα σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Οι εθελοντές κατανάλωσαν το εμπλουτισμένο ψωμί με β-γλυκάνη χωρίς κάποια σημαντικά γαστρεντερολογικά προβλήματα. Η β-γλυκάνη θα μπορούσε να παρέχει προστασία έναντι εμφάνισης καρκίνου του παχέος εντέρου.