Auswirkungen der mediterranen Ernährung und der proteinarmen Ernährung mit Ketosäuren auf die Nieren auf die physiologische Darmmibrobiota bei CKD (MEDIKA)

Hintergrund: Bei CKD wird das biochemische Milieu des Gastrointestinaltrakts (GI) durch mehrere Mechanismen verändert, die die Zusammensetzung und Funktion der Darmmikrobiota beeinflussen. Über die Ausübung von Stoffwechselfunktionen hinaus beeinflusst die Mikrobiota den allgemeinen Gesundheitszustand. Es verdaut Nahrung hauptsächlich durch saccharolytischen oder proteolytischen Katabolismus, wobei Ersteres im gesunden Zustand vorherrscht. Im Gegensatz dazu wird bei CKD eine Dysbiose mit Prävalenz der letzteren beobachtet.

In dieser Situation führen die Verringerung der glomerulären Filtrationsrate und die Erhöhung der Harnstoffspiegel zu einem starken Einstrom in den GI. Dabei wird Harnstoff spontan hydrolysiert und/oder durch mikrobielle Urease unter Freisetzung von Ammoniak leicht in Ammoniumhydroxid umgewandelt. Letzteres erhöht den GI-pH-Wert und verursacht Schleimhautreizungen, Enterokolitis und Veränderungen in der Zusammensetzung der Mikrobiota. Dies trägt zur Verschlimmerung von Entzündungen und zum Fortschreiten der Krankheit bei: Tatsächlich wurde die Mikrobiota als Hauptquelle mehrerer bekannter und noch nicht identifizierter flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) identifiziert, darunter einige der wichtigsten urämischen Toxine.

Einige vorteilhafte Wirkungen, die in Studien mit proteinarmer Ernährung, die mit Ketosäuren ergänzt wurde, bei chronischer Nierenerkrankung beobachtet wurden, können nicht allein durch die reduzierte Proteinaufnahme erklärt werden. Die Hypothese der Forscher ist, dass Ketosäuren durch induzierte Veränderungen im biochemischen Milieu des Darms und in der Zusammensetzung der Mikrobiota direkte schützende Wirkungen auf das Fortschreiten der Nierenschädigung haben könnten.

In ähnlicher Weise kann die mediterrane Ernährung mit ihrer Ballaststoffversorgung dazu beitragen, das Gleichgewicht der Darmmikrobiota wiederherzustellen.

Hypothese:

Die erste Hypothese sieht eine vorteilhafte Wirkung von KD auf das Mikrobiota-Gleichgewicht und eine Abnahme mikrobiell abgeleiteter urämischer Toxine bei CNI-Patienten durch KD-induzierte Harnstoffreduktion vor. Die zweite sieht direkte Auswirkungen von MD auf die Zusammensetzung der Darmmikrobiota mit einer Zunahme der schützenden Spezies und einer Abnahme der Produktion urämischer Toxine vor.

Die Studie wird die Auswirkungen von drei verschiedenen Ernährungsplänen bewerten, die sich wie folgt zusammensetzen:

FD enthält 1 g/KG/Tag Protein, Pflanzenprotein 15-20 g/Tag;

• MD enthält 0,7–0,8 g/KG/Tag Protein, Pflanzenprotein 40-50 g/Tag;
• KD enthält 0,3–0,5 g/KG/Tag Protein, tierisches Protein 0 g/Tag, pflanzliches Protein 30–40 g/Tag, plus 0,05 g/KG/Tag Ketosäuren.

Spezifisches Ziel:

1. Bewertung der Wirkungen einer mediterranen Ernährung (MD) und einer proteinarmen Ernährung, die mit Ketosäuren (KD) ergänzt wurde, auf die Zusammensetzung der Mikrobiota
2. Bewertung der Auswirkungen von KD und MD auf die von Mikroben stammenden VOC-Spiegel (bereits identifizierte und noch nicht identifizierte urämische Toxine) durch Metabolomik
3. Bewertung der Auswirkungen von KD oder MD auf Nierenfunktionsparameter, Urämie, Entzündungs- und Ernährungsstatus

Experimentelles Design Ziel 1:

Die konzipierte Studie wird experimentell, randomisiert und übergreifend sein. Sie wird gemäß der Deklaration von Helsinki (IV-Anpassung) durchgeführt und der lokalen Ethikkommission zur Genehmigung vorgelegt; Von allen Probanden wird eine schriftliche Zustimmung eingeholt. 60 Patienten mit CKD-Stadien 3b-4 (MDRD-Formel) werden gemäß den Einschluss- und Ausschlusskriterien (siehe unten) aufgenommen.

Experimentelles Design Ziel 2:

Untarget-Metabolomanalysen werden an Stuhl- und Urinproben durchgeführt, die zu den gleichen Zeitpunkten entnommen wurden, die in Ziel 1 des Versuchsdesigns für VOC (GC-MS/MS) und Nicht-VOC-Profilierung (LC-MS/MS) beschrieben sind. Zu denselben Zeitpunkten gesammelte Seren werden auch durch Untarget-Metabolomik für die Nicht-VOC-Profilierung und durch Target-Metabolomik analysiert, um die bereits bekannten urämischen Toxine, nämlich Indoxylsulfat und p-Cresylsulfat, und potenzielle Metaboliten-Biomarker, die durch das Untarget-Experiment gefunden wurden, zu quantifizieren.

Experimentelles Design Ziel 3:

Darüber hinaus wird jeder Patient alle drei Monate einer medizinischen Untersuchung unterzogen, bei der Folgendes bewertet wird: Blutdruck und Ernährungszustand. Darüber hinaus wird jeder Patient zu den gleichen Zeitpunkten von Ziel 1 (T0, T3, T9, T12 und T18 Monate nach Beginn der Studie) Blut- und Urinproben abgeben, sowohl für routinemäßige als auch für experimentelle Analysen.