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The Importance of the Gut Microbiota in Body Weight Control and Insulin Sensitivity (ANTIBIOTICS)

8. September 2020 aktualisiert von: Maastricht University Medical Center

The Effect of the Knock Down of Gut Microbiota by Antibiotics on Parameters of Body Weight Control and Insulin Sensitivity

BACKGROUND: The relation between gut microbiota and obesity originates from animal studies, showing that the change of gut microbiota can induce changes in both insulin resistance and body composition. In addition, these studies have shown changes in gut permeability inducing a pro-inflammatory state, changes in adipose tissue function and inflammation, effects on energy harvesting and metabolism, skeletal muscle fatty acid partitioning and fat oxidation. Human data is lacking, although several studies suggested that the composition of the gut microbiota differs between lean and obese, and between diabetic and non-diabetic individuals.

OBJECTIVE: To provide insight in the physiological significance and underlying mechanisms involved in the relation between gut microbiota, energy balance and insulin sensitivity in overweight men with impaired glucose homeostasis.

Studienübersicht

Status

Abgeschlossen

Bedingungen

Intervention / Behandlung

Detaillierte Beschreibung

The view on the putative significance of gut microbiota in metabolism emerged from animal studies. Bäcked et al. showed that germ free mice had 40% less body fat compared to conventionally raised mice. Transplantation of a cecum-derived microbial community of conventional mice into germ free mice, resulted in a significant increase of body weight and insulin resistance within 2 weeks. Application of metagenomic techniques in leptin-deficient ob/ob mice showed a different proportion of bacteria belonging when compared to lean, wild-type or heterozygous mice, with a greater representation of Firmicutes and fewer Bacteroidetes. This obese gut microbiome showed an enrichment in genes involved in energy extraction from food, less energy left over in the faeces and higher contents of the short-chain fatty acids (SCFAs) propionate, acetate and butyrate in the cecum.

Furthermore, microbiota composition may alter gut permeability, and may play a role in the development of metabolic endotoxemia (inflammation) and related impairments in glucose metabolism. In addition, the gut microbiota may determine AMP-activated protein kinase (AMPK) levels in muscle and liver, thereby affecting fatty acid oxidation (substrate metabolism) and fat storage. However, underlying mechanisms are not completely understood.

Therefore, researchers within the Top Institute Food and Nutrition (TIFN) have designed a multidisciplinary project ('Microbiota, energy balance and metabolism'), to fill the unmet gap between gut microbiota and human energy metabolism. The current protocol is designed to clarify the role of the gut microbiota in host energy metabolism and insulin sensitivity, with the main focus on underlying mechanisms.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

57

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

  • Niederlande
      • Maastricht, Niederlande
        • Maastricht University

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

35 Jahre bis 70 Jahre (Erwachsene, Älterer Erwachsener)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Studienberechtigte Geschlechter

Männlich

Beschreibung

Inclusion Criteria:

  • male
  • 35-70 years
  • caucasian
  • overweight/obese (BMI 25-35 kg/m2)
  • insulin resistant (Homeostasis Model of Assessment - Insulin Resistance (HOMA_IR) > 2.2)
  • impaired glucose tolerance (IGT: 2h plasma glucose during 75g Oral Glucose Tolerance Test(OGTT) 7.8-11.1 mmol/l) and/or impaired fasting glucose (plasma glucose ≥ 5.6 mmol/l)
  • body weight stable for at least three months (±3 kg)

Exclusion Criteria:

  • known allergic reaction to vancomycin, teicoplanin, amoxicillin and other β-lactam antibiotics (penicillins and cefalosporins) or related antibiotics
  • diabetes mellitus
  • hearing disorders
  • cardiovascular disease
  • kidney disease
  • gastrointestinal disease
  • cancer
  • asthma or bronchitis
  • liver malfunction
  • major illness with a life expectancy < 5 years
  • diseases affecting glucose tolerance (e.g. pheochromocytoma, Cushing's syndrome, acromegaly), - - use of antibiotics in the past 3 months
  • plans to lose weight and participation in organized sports activities for >3 hours per week
  • The use of β-blockers, lipid lowering-drugs, glucose-lowering agents (including all sulfonylureas, biguanides, α-glucosidase inhibitors, thiazolidinediones, repaglinide, nateglinide and insulin), anti-oxidants or chronic corticosteroids treatment (> 7 consecutive days of treatment)

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: Zufällig
  • Interventionsmodell: Parallele Zuordnung
  • Maskierung: Verdreifachen

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Placebo-Komparator: Placebo
No intervention: Placebo 3x2 capsules per day during 7 consecutive days.
Sonstiges: Placebo
Experimental: Treatment Antibiotics: Amoxicillin
Experimental: Amoxicillin (broad spectrum antibiotics) 1500 mg/day (3x2 capsules of 250 mg) during 7 consecutive days.
Arzneimittel: Amoxicillin
Experimental: Treatment Antibiotics: Vancomycin
Experimental: Vancomycin (small spectrum antibiotics) 1500mg/day (3x2 capsules of 250 mg) during 7 consecutive days
Arzneimittel: Vancomycin
Andere Namen:
  • Vancocin CP 250

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Insulin sensitivity
Zeitfenster: up to two weeks
Before and after the intervention, insulin sensitivity will be measured by using the hyperinsulinemic-euglycemic clamp technique including a glucose tracer to accurately quantify glucose fluxes at the whole body level. Glucose and Insulin levels will be determined.
up to two weeks

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Fatty Acid Handling in the muscle
Zeitfenster: up to two weeks
Because skeletal muscle is responsible for almost 80% of insulin-stimulated glucose disposal, and comprises up to 40% of total body mass, it can be considered to be a major tissue in the etiology of insulin resistance. Therefore, it is important to study the role of skeletal muscle substrate metabolism (fatty acid handling)in the context of this study. Fatty acids, glycerol, triacylglycerol and labelled palmitate in the chylomicron fraction will be measured.
up to two weeks
Markers of inflammation
Zeitfenster: up to two weeks
Low-grade inflammation seems to contribute to insulin resistance in obese insulin resistant subjects. Therefore, muscle and adipose tissue expression/secretion of inflammatory molecules (i.e. TNFα, IL-6) will be measured.
up to two weeks
Energy expenditure
Zeitfenster: up to two weeks
Indirect calorimetry measurements will be done to determine energy expenditure (O2 and CO2). While the gut microbiota plays an important role in nutrient metabolism and energy extraction from the diet, the determination of energy expenditure and energy content in faeces will provide important insight into the role of the gut microbiota in body weight regulation.
up to two weeks
Microbiota composition and energy content in faecal samples
Zeitfenster: up to two weeks
The composition of bacteria in the gut will be determined before and after intervention to link the composition to the primary and other secondary parameters. The energy content in the faeces will provide insight in the energy extraction capacity of the bacteria present.
up to two weeks
Gut wall permeability
Zeitfenster: up to two weeks
A proposed hypothesis is that gut permeability plays an important role in the induction of inflammation in obese insulin resistant subjects. A multi-sugar whole gut permeability assay will be performed.
up to two weeks

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Sponsor

Maastricht University Medical Center

Mitarbeiter

Top Institute Food and Nutrition

Ermittler

  • Hauptermittler: Ellen E Blaak, Prof.Dr., Maastricht University

Publikationen und hilfreiche Links

Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.

Allgemeine Veröffentlichungen

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn

1. April 2012

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

1. Oktober 2014

Studienabschluss (Tatsächlich)

1. November 2014

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

22. Oktober 2012

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

15. September 2014

Zuerst gepostet (Schätzen)

16. September 2014

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

10. September 2020

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

8. September 2020

Zuletzt verifiziert

1. September 2020

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Schlüsselwörter

Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen

Andere Studien-ID-Nummern

  • 11-3-072

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