Nutrition: Even identical twins respond differently to food
The largest ongoing study of its kind finds that people's responses to food vary depending on a wide variety of factors. The findings suggest that the future of nutrition lies in personalized dietary advice.
Despite repeated public awareness campaigns and official dietary recommendations, the obesity epidemic is a persistent problem in the United States, and obesity-related conditions such as metabolic syndrome are a growing concern.
The lack of personalized dietary advice may partly be the reason for this.
For instance, one study pointed out that giving specific weight loss tips and having an empathetic approach toward those trying to lose weight can be much more beneficial than simply telling someone to improve their diet.
Another intriguing study in mice pointed to genes as a key factor that may determine which diet works.
At the time, the researchers concluded that if they could replicate the same findings in humans, they would prove that "precision dietetics" may work a lot better than the standard "one-size-fits-all" approach.
Now, groundbreaking research does just that. Drawing from a large twin study, scientists have expanded the findings by conducting a nutritional response study with applied machine learning algorithms to show that one size really doesn't fit all when it comes to a person's diet. In fact, the new study reveals that even identical twins respond differently to food.
These findings are part of what is the largest ongoing scientific study of its kind, which researchers at King's College London (KCL) in the United Kingdom and Massachusetts General Hospital in Boston — in collaboration with nutritional science company ZOE — carried out.
The team presented the first results of this ongoing research at both the American Society of Nutrition conference (which took place in Baltimore, MD) and the American Diabetes Association conference (which took place in San Francisco, CA).
Tim Spector, a professor of genetic epidemiology at KCL, led the TwinsUK Study, which provided the foundation for this large new project. Prof. Spector is also the scientific founder of ZOE.
Studying people's responses to food
In the TwinsUK study, Prof. Spector and team examined 14,000 identical and nonidentical twins in an effort to understand the causes of various chronic conditions and distinguish between what may be genetic or environmental triggers.
Secondly, as part of the large-scale new research project called "PREDICT 1," Prof. Spector and colleagues expanded on the TwinsUK findings by examining the biological responses that 1,100 participants had to certain foods over a period of 14 days. Around 60% of these participants were twins.
The researchers measured markers such as blood sugar levels, triglycerides, insulin resistance, levels of physical activity, and the health of their gut microbiome.
The participants registered factors including their food intake and hunger levels using an app. The researchers also intensively monitored their sleep and exercise activities and took their blood samples.
Prof. Spector shared additional details about how the team conducted the study. "The study uses an app specially designed to collect the most detailed and robust dietary data ever collected before at this scale," he said.
"Uniquely, the app combines dietary assessment technology with real-time support from a team of nutritionists, ensuring that the best quality detailed dietary data [are] collected."
"[M]achine learning allows us to combine all [these] data to predict an individual's personalized responses to food," Prof. Spector added. "The more people who participate, the better those predictions become."
Identical twins respond differently to food
The results showed that people's biological responses to the same meals varied widely. This was true regardless of whether the meals contained carbohydrates or fat.
For instance, some people had spikes in blood sugar and insulin levels — both of which are implicated in weight gain and diabetes.
Others showed spikes in triglycerides that lasted for hours after a meal. Some research has linked triglycerides with heart disease.
Importantly, genes did not fully explain these variations. In fact, less than 50% of the variation in blood sugar, less than 30% of the variation in insulin, and less than 20% of the variation in triglycerides were down to genes.
Also, the scientists "found out that identical twins shared 37% of the bacteria in their gut — only slightly higher than the 35% shared between two unrelated individuals," Prof. Spector told MNT. Despite having the same genes and exposure to similar environments, identical twins often had very different glucose responses to set meals, whether they were high in carbs, fiber, fat, or sugar.
Surprisingly, the research also revealed that the information on the foods' nutritional labels — such as fat, protein, and carb content — accounted for less than 40% of the difference between people's biological responses to foods with a similar calorie content.
These results, the team explains, suggest that factors including individual differences in people's metabolism, gut microbiome, schedules, meal timings, and physical activity levels are just as important as the nutritional content of the food.
A 'shift' in the world of nutrition
"In the world of nutrition, there's a real shift happening," Prof. Spector told MNT. "People are finally starting to reject the notion that if everyone just follows the general guidelines (five servings of vegetables, counting calories, reducing fat) they'll be healthy forever."
"There's also a lack of clarity around the impact of food choices on health and disease, or the best nutritional plan that each individual should follow to optimize their health and control weight."
"This research shows us for the first time just how much our responses to food can be modified; that it's not all determined by our genes or the nutrient composition of the meal."
Prof. Tim Spector
"This is really exciting," he said, "as this means we have the power as individuals to change how we respond to food and to choose the food that is best for us as individuals."
He also shared with us his team's future plans. "For the remainder of this year," he said, "we are expanding ZOE's PREDICT study in collaboration with Stanford University and Massachusetts General Hospital, and we are enrolling 1,000 volunteers across the U.S. to participate from home."
"We will continue to collect a wide dataset from as many people as possible to develop better research and help even more people understand their responses to food so they can make their own decisions."
"In 2020, we are planning to launch the home test and app, which will help individuals understand their unique responses to any food so they can optimize their metabolism."

De door de computer vertaalde Engelse tekst (let op: gelet op de vaak technische inhoud van een artikel kunnen bij het vertalen wellicht vreemde en soms niet helemaal juiste woorden en/of zinnen gevormd worden)

Voeding: Zelfs identieke tweelingen reageren verschillend op voedsel
Uit de grootste lopende studie in zijn soort blijkt dat de reacties van mensen op voedsel variëren, afhankelijk van een breed scala aan factoren. De bevindingen suggereren dat de toekomst van voeding ligt in gepersonaliseerd voedingsadvies.
Ondanks herhaalde bewustmakingscampagnes en officiële voedingsaanbevelingen, is de obesitas-epidemie een hardnekkig probleem in de Verenigde Staten en vormen obesitas-gerelateerde aandoeningen zoals het metabool syndroom een groeiende zorg.
Het gebrek aan gepersonaliseerd voedingsadvies kan hier mede de oorzaak van zijn.
Een studie wees er bijvoorbeeld op dat het geven van specifieke tips voor gewichtsverlies en het hebben van een empathische benadering voor diegenen die proberen af te vallen, veel voordeliger kan zijn dan simpelweg iemand vertellen om zijn dieet te verbeteren.
Een ander intrigerend onderzoek bij muizen wees op genen als een sleutelfactor die kan bepalen welk dieet werkt.
Destijds concludeerden de onderzoekers dat als ze dezelfde bevindingen bij mensen konden repliceren, ze zouden bewijzen dat "precisiediëtetiek" veel beter zou kunnen werken dan de standaard "one-size-fits-all" -benadering.
Nu doet baanbrekend onderzoek precies dat. Op basis van een grote tweelingstudie hebben wetenschappers de bevindingen uitgebreid door een voedingsresponsstudie uit te voeren met toegepaste machine learning-algoritmen om aan te tonen dat één maat echt niet helemaal past als het gaat om het dieet van een persoon. In feite onthult de nieuwe studie dat zelfs identieke tweelingen verschillend reageren op voedsel.
Deze bevindingen maken deel uit van wat de grootste lopende wetenschappelijke studie in zijn soort is, die onderzoekers van King's College London (KCL) in het Verenigd Koninkrijk en Massachusetts General Hospital in Boston - in samenwerking met voedingswetenschapsbedrijf ZOE - hebben uitgevoerd.
Het team presenteerde de eerste resultaten van dit lopende onderzoek op zowel de American Society of Nutrition-conferentie (die plaatsvond in Baltimore, MD) als de American Diabetes Association-conferentie (die plaatsvond in San Francisco, CA).
Tim Spector, hoogleraar genetische epidemiologie aan de KCL, leidde de TwinsUK-studie, die de basis vormde voor dit grote nieuwe project. Prof. Spector is ook de wetenschappelijke oprichter van ZOE.
De reacties van mensen op voedsel bestuderen
In het TwinsUK-onderzoek onderzochten Prof. Spector en team 14.000 identieke en niet-identieke tweelingen in een poging de oorzaken van verschillende chronische aandoeningen te begrijpen en onderscheid te maken tussen wat genetische of omgevingsinvloeden kunnen zijn.
Ten tweede hebben Prof. Spector en collega's, als onderdeel van het grootschalige nieuwe onderzoeksproject 'PREDICT 1', de bevindingen van TwinsUK uitgebreid door de biologische reacties te onderzoeken die 1.100 deelnemers hadden op bepaalde voedingsmiddelen gedurende een periode van 14 dagen. Ongeveer 60% van deze deelnemers waren tweelingen.
De onderzoekers maten markers zoals bloedsuikerspiegel, triglyceriden, insulineresistentie, niveaus van fysieke activiteit en de gezondheid van hun darmmicrobioom.
De deelnemers registreerden factoren zoals hun voedselinname en hongerniveaus met behulp van een app. De onderzoekers hielden ook intensief toezicht op hun slaap- en bewegingsactiviteiten en namen hun bloedmonsters.
Prof. Spector deelde aanvullende details over hoe het team het onderzoek uitvoerde. "De studie maakt gebruik van een app die speciaal is ontworpen om de meest gedetailleerde en robuuste voedingsgegevens te verzamelen die ooit eerder op deze schaal zijn verzameld," zei hij.
"Uniek is dat de app dieetevaluatietechnologie combineert met realtime ondersteuning door een team van voedingsdeskundigen, om ervoor te zorgen dat gedetailleerde voedingsgegevens van de beste kwaliteit worden verzameld."
"[M] achine learning stelt ons in staat om alle [deze] gegevens te combineren om de gepersonaliseerde reacties van een individu op voedsel te voorspellen," voegde prof. Spector toe. "Hoe meer mensen meedoen, hoe beter die voorspellingen worden."
Identieke tweelingen reageren verschillend op voedsel
De resultaten toonden aan dat de biologische reacties van mensen op dezelfde maaltijden sterk varieerden. Dit was waar ongeacht of de maaltijden koolhydraten of vet bevatten.
Sommige mensen hadden bijvoorbeeld pieken in de bloedsuikerspiegel en insulinespiegels - beide betrokken bij gewichtstoename en diabetes.
Anderen vertoonden pieken in triglyceriden die uren na een maaltijd duurden. Sommige onderzoeken hebben triglyceriden gekoppeld aan hartziekten.
Belangrijk is dat genen deze variaties niet volledig hebben verklaard. In feite was minder dan 50% van de variatie in bloedsuiker, minder dan 30% van de variatie in insuline en minder dan 20% van de variatie in triglyceriden afhankelijk van genen.
De wetenschappers "ontdekten ook dat identieke tweelingen 37% van de bacteriën in hun darm deelden - slechts iets hoger dan de 35% die werd gedeeld tussen twee niet-verwante individuen," vertelde professor Spector aan MNT. Ondanks dezelfde genen en blootstelling aan vergelijkbare omgevingen, hadden identieke tweelingen vaak heel verschillende glucosereacties op vaste maaltijden, of ze nu veel koolhydraten, vezels, vet of suiker bevatten.
Verrassend genoeg toonde het onderzoek ook aan dat de informatie op de voedingsetiketten van het voedsel - zoals vet, eiwit en koolhydraten - goed voor minder dan 40% van het verschil tussen de biologische reacties van mensen op voedingsmiddelen met een vergelijkbaar caloriegehalte.
Deze resultaten, legt het team uit, suggereren dat factoren zoals individuele verschillen in het metabolisme van mensen, het darmmicrobioom, schema's, maaltijdtijden en fysieke activiteitsniveaus net zo belangrijk zijn als de voedingswaarde van het voedsel.
Een 'verschuiving' in de voedingswereld
"In de wereld van voeding is er een echte verschuiving gaande," vertelde prof. Spector aan MNT. "Mensen beginnen eindelijk het idee te verwerpen dat als iedereen de algemene richtlijnen volgt (vijf porties groenten, calorieën tellen, vet verminderen) ze voor altijd gezond zullen zijn."
"Er is ook een gebrek aan duidelijkheid over de impact van voedselkeuzes op gezondheid en ziekte, of het beste voedingsplan dat elk individu zou moeten volgen om zijn gezondheid te optimaliseren en zijn gewicht te beheersen."
"Dit onderzoek laat ons voor het eerst zien hoeveel onze reacties op voedsel kunnen worden aangepast; dat het niet allemaal wordt bepaald door onze genen of de voedingsstofsamenstelling van de maaltijd."
Prof. Tim Spector
"Dit is echt opwindend," zei hij, "omdat dit betekent dat we als individuen de mogelijkheid hebben om te veranderen hoe we op voedsel reageren en om het voedsel te kiezen dat het beste is voor ons als individu."
Hij heeft ook de toekomstplannen van zijn team met ons gedeeld. "Voor de rest van dit jaar," zei hij, "breiden we de PREDICT-studie van ZOE uit in samenwerking met Stanford University en het Massachusetts General Hospital, en we schrijven 1.000 vrijwilligers in de VS in om vanuit huis deel te nemen."
"We zullen doorgaan met het verzamelen van een brede dataset van zoveel mogelijk mensen om beter onderzoek te ontwikkelen en nog meer mensen te helpen hun reacties op voedsel te begrijpen, zodat ze hun eigen beslissingen kunnen nemen."
"In 2020 zijn we van plan om de thuistest en -app te lanceren, waarmee individuen hun unieke reacties op voedsel kunnen begrijpen, zodat ze hun metabolisme kunnen optimaliseren."