Preferred fruit and vegetable consumption and colonic microbiota in young residents of Arkhangelsk

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: The composition of colonic microbiota is influenced by environmental factors, including dietary habits. Several studies on dietary habits and nutrition of Arctic residents have been published, but the information on the associations between fruit and vegetable consumption and gut microbiota is scarce.

Aim: This study aimed to evaluate the impact of preferred fruit and vegetable consumption on colonic microbiota in young residents of Arkhangelsk, using a sample of students and staff from a medical university.

Material and methods: The study included 90 healthy volunteers (23 men and 67 women) from Northern State Medical University in Arkhangelsk aged 18–45 years with a normal body mass index. Fruit and vegetable consumption was assessed using a questionnaire. Stool samples were collected for molecular genetic analysis of colonic microbiota. Associations between fruit and vegetable consumption and concentrations of 33 microbiota indicators were examined using multivariable median regression, with adjustments made for age, gender, and place of origin.

Results: Vegetables and fruits were consumed daily by 43.33% and 15.56% of respondents, respectively. The most frequently consumed vegetables were tomatoes (77.78%) and cucumbers (80.0%), while only 25.00% consumed potatoes and carrots. Among fruits, apples were consumed most frequently (74.44%), followed by bananas (57.78%) and citrus fruits (41.11%). Significant associations were found between Methanobrevibacter smithii and tomatoes ( p =0.008) and carrots ( p =0.006), between Prevotella spp. and cucumbers ( p =0.032), Blautia spp. and carrots ( p =0.002) and bananas ( p =0.020). Additionally, association was found for Acinetobacter spp. with tomatoes ( p =0.036), potatoes ( p =0.028) and citrus fruits ( p =0.019), Bifidobacterium spp. with potatoes ( p =0.039) and citrus fruits ( p =0.002). Direct association was found between Bacteroides spp. and cucumbers ( p =0.023).

Conclusion: Our findings on the associations between selected fruits and vegetables and microbial concentrations may contribute to the development of personalized and balanced diet to enrich microbiota biodiversity and improve the quality of life of the residents of the North.

About the authors

Natalia N. Kukalevskaya

Northern State Medical University

Author for correspondence.
Email: n.kukalevskaya@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3371-1485
SPIN-code: 1844-4439
Russian Federation, 51 Troitski ave., 163069 Arkhangelsk

Tatyana A. Bazhukova

Northern State Medical University

Email: tbazhukova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7890-2341
SPIN-code: 2220-2151

Dr. Sci (Med), Professor

Russian Federation, 51 Troitski ave., 163069 Arkhangelsk

Michael A. Sabanaev

Northern State Medical University

Email: mix.sabanaeff@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5642-3019
SPIN-code: 8585-3051
Russian Federation, 51 Troitski ave., 163069 Arkhangelsk

Andrej M. Grjibovski

Northern State Medical University; Northern (Arctic) Federal University n.a. M.V. Lomonosov; M.K. Ammosov North-Eastern Federal University

Email: a.grjibovski@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5464-0498
SPIN-code: 5118-0081

MD, MPhil, PhD

Russian Federation, 51 Troitski ave., 163069 Arkhangelsk; Arkhangelsk; Yakutsk

References

  1. Yudina YuV, Korsunsky AA, Aminova AI, et al. Gut microbiota as a separate body system. Russian Journal of Evidence-Based Gastroenterology. 2019;8(4–5):3643. EDN: VXOAUR d oi: 10.17116/dokgastro2019804-05136
  2. Oganezova IA, Medvedeva OI. Changes in intestinal microbiota as a cause and potential therapeutic target in constipation syndrome. Russian Medical Inquiry. 2020;4(5):302–307. E DN: LJULBI doi: 10.32364/2587-6821-2020-4-5-302-307
  3. Sheveleva SA, Kuvaeva IB, Efimochkina NR, et al. Gut microbiome: from the reference of the norm to pathology. Problems of Nutrition . 2020;89(4):35–51. EDN: SAVQCC d oi: 10.24411/0042-8833-2020-10040
  4. Baturin AK, Martinchik AN, Kambarov AO. The transit of Russian nation nutrition at the turn of the 20 th and 21 st centuries. Problems of Nutrition . 2020;89(4):60–70. EDN: BNBDXG doi: 10.24411/0042-8833-2020-10042
  5. Shepeleva OA, Novikova YuA, Degteva GN. Food safety in arctic and subarctic territories of the Russian European North. Ekologiya cheloveka (Human Ecology) . 2019;26(10):24–32. E DN: LSOWBM doi: 10.33396/1728-0869-2019-10-24-32 .
  6. Baturin AK, Keshabyants EE, Safronova AM, Netrebenko OK. Nutrition programming: nutrition for children over one year old. Pediatrics. Journal named after G.N. Speransky . 2013;92(2):92–99. (In Russ.) EDN: QIKKCD
  7. WHO. Healthy diet. [cited 2024 Jun 25]. Available from: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/healthy-diet
  8. Stefler D, Pikhart H, Kubinova R, et al. Fruit and vegetable consumption and mortality in Eastern Europe: Longitudinal results from the health, alcohol and psychosocial factors in Eastern Europe study. Eur J Prev Cardiol . 2016;23(5):493–501. doi: 10.1177/2047487315582320
  9. Efimtseva EA, Chelpanova TI. Dietary fiber as modulators of gastrointestinal hormonal peptide secretion. Problems of Nutrition . 2021;90(4):20–35. EDN: BOJJPR d oi: 10.33029/0042-8833-2021-90-4-20-35
  10. Nikiforova NA, Karapetyan TA, Dorshakova NV. Feeding habits of the northerners (literature review). Ekologiya cheloveka (Human Ecology) . 2018;25(11):20–22. EDN: YNWBUL d oi: 10.33396/1728-0869-2018-11-20-22
  11. Istomin AV, Fedina IN, Shkurikhina SV, Kutakova NS. Food and the North: hygienic problems of the Arctic zone of Russia (the Review of the literature ). Hygiene and Sanitation, Russian Journal . 2018;97(6):557–563. EDN: XVLSPZ d oi: 10.18821/0016-9900-2018-97-6-557-563
  12. Skulskaya, LV, Shirokova TK. Problems and prospects of vegetable growing of the closed soil. Norwegian Journal of Development of the International Science. 2020;(39-3):35–39. EDN: BRFNES
  13. Rehman A, Tyree SM, Fehlbaum S, et al. A water-soluble tomato extract rich in secondary plant metabolites lowers trimethylamine-n-oxide and modulates gut microbiota: a randomized, double-blind, placebo-controlled cross-over study in overweight and obese adults. J Nutr . 2023;153(1):96–105. doi: 10.1016/j.tjnut.2022.11.009
  14. Brusa T, Ferrari F, Canzi E. Methanogenic bacteria: presence in foodstuffs. J Basic Microbiol . 1998;38(2):79–84.
  15. Meslier V, Laiola M, Roager HM, et al. Mediterranean diet intervention in overweight and obese subjects lowers plasma cholesterol and causes changes in the gut microbiome and metabolome independently of energy intake. Gut . 2020;69(7):1258–1268. doi: 10.1136/gutjnl-2019-320438
  16. Jagielski P, Bolesławska I, Wybrańska I, et al. Effects of a diet containing sources of prebiotics and probiotics and modification of the gut microbiota on the reduction of body fat. Int J Environ Res Public Health . 2023;20(2):1348. d oi: 10.3390/ijerph20021348
  17. Navya B, Babu S. Comparative metataxonamic analyses of seeds and leaves of traditional varieties and hybrids of cucumber ( Cucumis sativus L.) reveals distinct and core microbiome. Heliyon . 2023;9(9):e20216. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e20216
  18. Van den Abbeele P, Deyaert S, Albers R, et al. Carrot RG-I reduces interindividual differences between 24 adults through consistent effects on gut microbiota composition and function Ex Vivo. Nutrients . 2023;15(9):2090. doi: 10.3390/nu15092090
  19. Gabdukaeva LZ, Nikitina EV, Reshetnik OA. Resistant starches as a functional ingredient in food production. Bulletin of the Kazan Technological University . 2014;17(23):253–255. (In Russ.) E DN: TCCWQX
  20. Storozhev YaV. Current status and trends of import of AIC products to India. Moscow Economic Journal . 2023;8(3):187–201. EDN: TKKCCF doi: 10.55186/2413046X_2023_8_3_120
  21. Katsirma Z, Dimidi E, Rodriguez-Mateos A, Whelan K. Fruits and their impact on the gut microbiota, gut motility and constipation. Food Funct . 2021;12(19):8850–8866. doi: 10.1039/d1fo01125a
  22. Alonso-Salces RM, Korta E, Barranco A, et al. Pressurized liquid extraction for the determination of polyphenols in apple. J Chromatogr A . 2001;933(1-2):37–43. d oi: 10.1016/s0021-9673(01)01212-2
  23. Puértolas-Balint F, Schroeder BO. Does an apple a day also keep the microbes away? The interplay between diet, microbiota, and host defense peptides at the intestinal mucosal barrier. Front Immunol . 2020;11:1164. doi: 10.3389/fimmu.2020.01164
  24. Hall DA, Voigt RM, Cantu-Jungles TM, et al. An open label, non-randomized study assessing a prebiotic fiber intervention in a small cohort of Parkinson’s disease participants. Nat Commun . 2023;14(1):926. doi: 10.1038/s41467-023-36497-x
  25. Iwata E, Hotta H, Goto M. Hypolipidemic and bifidogenic potentials in the dietary fiber prepared from Mikan (Japanese mandarin orange: Citrus unshiu) albedo. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo) . 2012;58(3):175–180. doi: 10.3177/jnsv.58.175
  26. Swanson KS, de Vos WM, Martens EC, et al. Effect of fructans, prebiotics and fibres on the human gut microbiome assessed by 16S rRNA-based approaches: a review. Benef Microbes . 2020;11(2):101–129. doi: 10.3920/BM2019.0082
  27. An J, Yang J, Kwon H, et al. Prediction of breast cancer using blood microbiome and identification of foods for breast cancer prevention. Sci Rep . 2023;13(1):5110. d oi: 10.1038/s41598-023-32227-x
  28. Ndeh D, Rogowski A, Cartmell A, et al. Complex pectin metabolism by gut bacteria reveals novel catalytic functions [published correction appears in Nature. 2017 Aug 31;548(7669):612. doi: 10.1038/nature23659] . Nature . 2017;544(7648):65–70. doi: 10.1038/nature21725
  29. Zahid HF, Ali A, Ranadheera CS, et al. Identification of phenolics profile in freeze-dried apple peel and their bioactivities during in vitro digestion and colonic fermentation. Int J Mol Sci . 2023;24(2):1514. doi: 10.3390/ijms24021514
  30. Choi YJ, Seelbach MJ, Pu H, et al. Polychlorinated biphenyls disrupt intestinal integrity via NADPH oxidase-induced alterations of tight junction protein expression. Environ Health Perspect . 2010;118(7):976–981. doi: 10.1289/ehp.0901751

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Frequency of fruits and vegetables consumption in the study sample.

Download (243KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Frequency of preferred fruits and vegetables consumption in the study sample.

Download (207KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».