How does a low-FODMAP diet affect the gut microbiota composition in patients with irritable bowel syndrome?

Abstract

Background: Irritable bowel syndrome (IBS) is a disorder characterized by abdominal pain, diarrhea, constipation and general discomfort. It is also characterized by a change in the composition of microorganisms in the intestine, which is referred to as gut microbiota dysbiosis. This disorder is regarded as a multifactorial disorder, although the pathophysiology remains controversial. Dietary strategies have been employed to reduce symptoms of IBS. However, diets, particularly the low-FODMAP diet, which appears to reduce symptoms, may not be optimal with respect to a healthy gut microbiota composition. Aim: To determine to which extent dietary strategies used against IBS, particularly the low-FODMAP diet, alter gut microbiota in IBS patients, and to further discuss whether such changes are beneficial or not Methods: A literature search was conducted using various terms, some examples; ´irritable bowel syndrome or IBS´, ´nutrition or diet´, ´RCT or randomized controlled trial or epidemiology or pilot´ Results: A diet low in fermentable carbohydrates change the gut microbiota composition, however whether this is beneficial or not to IBS patients is difficult to determine due to different findings and the short duration of these studies. Despite this, there is evidence to state that the gut microbiota has changed. This includes a probable switch from carbohydrate to protein metabolism by bacteria belonging to the genera Bacteorides, Porphyromonas, Clostridium and Adlercreutzia, despite not confirmed by changes in BCFAs or protein metabolites. In addition, it is a decrease of the lactate-producing probiotic bacteria, and of the mucus-associated A. muciniphila. Furthermore, there are increased levels of the mucus-associated bacteria R. torques as well as both a decrease and an increase of Roseburia spp. Finally, an increase of both gas-producing and gas-consuming bacteria were seen in non-responders, while responders were depleted for these. The degradation of proteins by the gut microbiota might have detrimental effects, due to the observed association between increased genotoxicity and protein metabolites in previous studies. However, further studies are needed, specifically on the long-term effect of carbohydrate restriction on the gut microbiota composition in IBS patients. Further research is also needed of the reintroduction phase of a fermentable carbohydrate restriction diet, to examine whether the changes in the gut microbiota composition in IBS patients following a low-FODMAP diet are being reversed or persists. Finally, further studies on the gut microbiota to non-responders in comparison to responders are needed. Conclusion: A low-FODMAP diet alters the gut microbiota composition in patients with IBS, and it seems like this diet result in a trend toward adversely effects on the hosts´ health, despite not confirmed by changes in BCFAs. However, whether this diet is harmful for the host over time or not needs further research.

Bakgrunn: Irritabelt tarmsyndrom (IBS) er en lidelse karakterisert av mageknip, diaré, forstoppelse, flatulens, oppblåsthet og generell ubehag, i tillegg til en dysbiose, en endring i sammensetningen av tarmbakterier. IBS er en multifaktoriell lidelse, men årsakene er enda uklare. Forskjellige dietter har blitt foreslått for å redusere symptomene som oppstår hos IBS pasienter, spesielt en lav-FODMAP (Fermenterbare Oligo-, Di-, Monosakkarider And Polyoler) diett, men det kan tyde på at denne dietten er lite gunstig med hensyn på tarmflorasammensetningen hos IBS pasienter. Mål: Å finne ut i hvilken grad koststrategier som reduserer symptomer hos IBS pasienter, spesielt en lav-FODMAP diett, påvirker tarmflorasammensetningen hos IBS pasienter, og ytterligere da diskutere om slike endringer er gunstige eller ikke. Metoder: Et litteratursøk ble utført i PubMed og Cochrane, og følgende søkeord ble benyttet: ´irritable bowel syndrome or IBS´, ´nutrition or diet´, ´RCT or randomized controlled trial or epidemiology or pilot´ Resultater: I denne masteroppgaven ble det vist at en restriksjon av fermenterbare karbohydrater endrer tarmflorasammensetningen. Om dette er fordelaktig for vertens helse eller ikke, er vanskelig å bestemme, grunnet at studiene som ble inkludert i denne masteroppgaven observerte mye forskjellig. I tillegg var disse studiene korttidsstudier (1-4 uker). Uansett, en slik diett kan ha vist en trend mot et metabolismebytte hos tarmbakteriene hos IBS pasienter, fra karbohydrat- til proteinmetabolisme, til tross for at dette ikke ble støttet av målingene av BCFAs eller andre proteinmetabolitter. Spesielt av bakterier som hører til slektene Bacteroides, Porphyromonas, Clostridium og Adlercreutzia spp. Når tarmbakterier degraderer proteiner i den distale colon (tykktarm) produseres endeprodukter som har blitt assosiert med økt genotoksisitet hos mus. Videre forskning trengs, før en med sikkerhet kan si at en low-FODMAP diett gir negative effekter. Videre ga denne dietten en reduksjon av laktat-produserende probiotiske bakterier, og av den mucus-assosierte bakterien A. muciniphila. Det var og en økning av den mucus-assosierte bakterien R. torques, så vel som en reduksjon og en økning av Roseburia spp. Gassproduserende bakterier så vel som bakterier som konsumerer gass var økt hos non-responders, mens responders hadde lite av disse bakteriene. Det trengs videre forskning, spesielt på langtidseffekten av en lav-FODMAP diett på tarmflorasammensetningen hos IBS pasienter. I tillegg trengs det studier på effektene av reintroduksjonsfasen av en lav-FODMAP diett, for å undersøke om endringene som er vist i tarmflorasammensetningen hos IBS pasienter vedvarer eller reverseres. Det trengs og mer forskning på tarmflorasammensetningen hos non-responders sammenlignet med tarmflorsammensetningen hos responders. Konklusjon: En lav-FODMAP diet endrer tarmflorasammensetningen hos pasienter med IBS, og det kan se ut som at denne dietten heller mot negative effekter for vertens helse. Om dette er effekter som er skadelige for verten over tid eller ikke trenger videre forskning.