Darmmikrobiom und Geschlecht als Risikofaktoren für Nierensteine ​​nach Adipositaschirurgie

Experimentelles Design: Wir werden Geschlechtsunterschiede in der 24-Stunden-Urinübersättigung (SS) in Bezug auf Calciumoxalat (CaOx) bei Patienten mit Roux-en-Y-Magenbypass (RYGB) und Schlauchmagen und die Korrelation von mikrobiellen Arten und ihren Stoffwechselwegen bestimmen mit Urinoxalat. Diese wird unter den Bedingungen einer isokalorischen, standardisierten Natrium- (200 mmol/Tag), Calcium-, Kalium-, Makronährstoffverteilung bestimmt. Wir werden Probanden aus der Bariatric Surgery Clinic des University of Chicago Medical Center rekrutieren.

Ort: Die Studie findet bei den Teilnehmern zu Hause (Perioden 1, 4) und im Clinical Research Center der University of Chicago Medicine (UCM) statt. (Perioden 2, 3, 5).

Studiendauer:

Die Studie besteht aus 5 separaten Perioden. Die Perioden 1 und 2 finden vor der Operation statt, die Perioden 3-5 nach der Operation. Die Perioden 1 und 4 dauern drei Tage und die Perioden 2, 3 und 5 vier Tage, davon drei zu Hause und ein vierter (halber Tag) im Clinical Research Center (CRC).

Studienzeitraum 1 findet vor RYGB oder spezifischem Gewicht (SG) im Haus des Teilnehmers statt. Jeder Teilnehmer legt ein dreitägiges Ernährungsprotokoll vor und führt ein 1,5-stündiges Telefonat mit dem CRC-Ernährungsberater und eine 24-Stunden-Urinsammlung (am dritten Tag) durch. Urinentnahme-Kits werden direkt nach Hause geliefert und nach Fertigstellung wieder an das Nierensteinlabor zurückgeschickt.

Studienabschnitt 2 wird im CRC abgeschlossen und findet vor RYGB oder SG statt. Die feste Studiendiät wird zusammen mit einem Stuhlsammelset per Kurier versandt. Jeder Teilnehmer wird die Studiendiät an den Tagen eins, zwei und drei dieser Studienperiode zu sich nehmen. Am Morgen des vierten Tages erscheinen die Probanden im nüchternen Zustand beim CRC und bringen die Stuhlsammlungen zum CRC. Jeder Teilnehmer sammelt drei 45-Minuten-Urine mit einer Blutprobe in der Mitte jeder Sammlung. Anschließend nehmen die Studienteilnehmer ein festes Frühstück zu sich und sammeln in der postprandialen Phase sechs 45-Minuten-Urine mit Blutproben.

Studienperiode 3 wird im CRC abgeschlossen und findet zwischen 2 und 4 Wochen nach RYGB oder SG statt. Der 2- bis 4-wöchige Zeitpunkt dieses Zeitraums wurde ausgewählt, da die biologischen Veränderungen in der Anatomie und der neuroendokrinen Signalgebung 2 Wochen nach der Operation aufgetreten wären und die Patienten typischerweise 2 Wochen von einer Diät mit weicher Nahrung zu normaler Nahrung fortgeschritten sind. Die Probanden nehmen nicht an Periode 3 teil, bis der Chirurg die klinische Freigabe für eine Ernährungsumstellung vorgenommen hat. Es wird auch erwartet, dass zu diesem Zeitpunkt jegliche Wirkung von Anästhesie oder perioperativen Antibiotika und Medikamenten minimal ist. Das Protokoll des Studienzeitraums 3 ist identisch mit dem des Zeitraums 2 mit drei Tagen Studiendiät und CRC am vierten Tag mit Fasten und Blut- und Urinentnahmen nach Nahrungsaufnahme (siehe Zeitraum 2 für Einzelheiten).

Studienzeitraum 4 findet zu Hause zwischen 9 und 12 Monaten nach RYGB oder SG im Haus des Teilnehmers statt. Der Zeitpunkt dieses Zeitraums wird ausgewählt, da die Patienten typischerweise den größten Teil der Gewichtsabnahme durchgemacht haben und Zeit hatten, neue selbst gewählte Heimdiäten anzunehmen. Es wird erwartet, dass zu diesem Zeitpunkt auch Urinveränderungen bei Nierensteinbildnern nachweisbar sind. Die Teilnehmer legen einen dreitägigen Ernährungsbericht vor und absolvieren ein 1,5-stündiges Telefonat mit dem CRC-Ernährungsberater und eine 24-Stunden-Urinsammlung (am dritten Tag). Urinentnahme-Kits werden direkt nach Hause geliefert und nach Fertigstellung wieder an das Nierensteinlabor zurückgeschickt.

Studienperiode 5 findet im CRC 12 Monate (+/- 1 Monat) nach RYGB oder SG statt. Der Zeitpunkt dieses Zeitraums wird ausgewählt, weil die Patienten typischerweise den größten Teil ihres Gewichtsverlusts erfahren haben und die meisten eine Auflösung des metabolischen Syndroms hatten. Das Protokoll der Studienperiode 3 ist identisch mit dem der Perioden 2 und 3 (siehe Periode 2 für Einzelheiten).

Studiendiät: Die Probanden essen eine Diät, die 65 mmol Natrium, 1740–2940 mg Kalium, 800–1200 mg Calcium enthält, und die Mahlzeiten sind isokalorisch mit kontrollierter Makronährstoffverteilung. Das Essen wird in der CRC-Küche zubereitet und an die Patienten versendet. Die Einnahme von Wasser ist nach Belieben, andere Flüssigkeiten nur nach Vorschrift. Die Diät wird in Absprache mit Diätassistenten, einschließlich Diätassistenten mit Fachkenntnissen in Adipositaschirurgie, vorbereitet. Das Essen wird am 1. Tag an die Teilnehmer versendet. Die Teilnehmer werden weiterhin die von der Klinik für Adipositaschirurgie verschriebenen Medikamente und Vitaminpräparate einnehmen.

Ernährungsaufzeichnung zu Hause und Erhebung von Ernährungsdaten (Studienzeitraum 1, 4): Jeder Teilnehmer erhält vor der Ernährungsaufzeichnung zu Hause ein Ernährungsprotokoll und ein Handout mit Portionsschätzungen. Ein dreitägiges Ernährungsprotokoll wird vom Teilnehmer aufgezeichnet. Innerhalb von ein bis drei Tagen nach dem Ausfüllen des Ernährungsprotokolls führt jeder Teilnehmer ein 1,5-stündiges Telefongespräch mit dem CRC-Ernährungsberater. Der Ernährungsberater überprüft die Aufzeichnungen auf Vollständigkeit und Klarstellung und gibt die Daten dann in das Nutritional Data System for Research (NDSR) ein. Der NDSR ist ein etabliertes, computergestütztes Softwareprogramm zur Ernährungsanalyse, das an der University of Minnesota entwickelt wurde und quantitative Daten sowohl zu Mikro- als auch zu Makronährstoffen aus dem Ernährungsrückruf liefert. Die Lebensmitteldatenbank im NDSR umfasst über 18.000 Lebensmittel und verwendet das Labor des Landwirtschaftsministeriums der Vereinigten Staaten als Hauptquelle für Nährwerte und Zusammensetzung. Das UCM CRC hat einen bestehenden Vertrag mit NDSR, um die Verwendung dieser Software für diese Studie zu unterstützen.

Urin- und Serummessungen: Es werden zwei 24-Stunden-Urinsammlungen zu Hause durchgeführt (mit Anweisungen). Gemessen werden 24-Stunden-Urinvolumen, Ca, Oxalat, Citrat, Harnsäure, Na, K, Cl, Mg, Sulfat, Ammonium und Kreatinin. Urinmessungen werden im Labor der University of Chicago Kidney Stone Research Group durchgeführt. Serum-25-Vitamin-D- und Parathormonspiegel werden durch das CRC im Labor der Universität von Chicago gemessen. Serum-Natrium, -Kalium, -Chlorid, -Bikarbonat, -Kalzium, -Phosphor, -Magnesium, -Kreatinin und -Glukagon-ähnliches Peptid 1 (GLP-1) werden im Nierensteinlabor der Universität von Chicago durchgeführt. Serumpeptid YY und Insulin werden im Labor des Diabetesforschungs- und Schulungszentrums der Universität von Chicago untersucht. Serumglucagon wird bei LabCorp getestet. Glukose wird unter Verwendung der Goldstandard-YSI-Methodik am CRC gemessen. Serum und Urin werden bei -80 °C eingefroren und im Nierensteinlabor für mögliche spätere Untersuchungen gelagert.

Ziel 1, statistische Analyse des Urins: CaOx SS im Urin wird mit EQUIL2 (einem Computerprogramm zur Berechnung der Urinsättigung) berechnet. Wir werden die CaOx-SS von Männern und Frauen mit einem t-Test vergleichen, der alle Unterschiede in den Varianzen zwischen den beiden Gruppen berücksichtigt. Wir werden lineare Regressionsmodelle nach Geschlecht durchführen, um Prädiktoren für CaOx SS zu bestimmen. Wir werden Korrelationstests nach Spearman verwenden, um unabhängige Korrelationen zwischen mikrobiellen Arten und/oder Stoffwechselwegen mit CaOx SS zu finden. Verallgemeinerte lineare Modelle werden für alle Module generiert, die mit hohem CaOx-SS assoziiert sind.

Ziel 2, Mikrobielle Spezies im Stuhl und statistische Analyse: Für alle Stuhlproben wird eine Shotgun-Sequenzierung durchgeführt. Für alle Stuhlproben wird eine Shotgun-Sequenzierung durchgeführt. TruSeq DNA Sample Prep Kit (Illumina) und Reagenzien aus dem KAPA Library Preparation Kit (Kapa Biosystems) werden verwendet, um Bibliotheken zu erstellen. Bibliotheken werden auf der Illumina MiSeq-Plattform unter Verwendung von 2x250 Nukleotiden Paired-End-Sequenzierung sequenziert. Sequenzierungs-Reads werden mithilfe von HUMAnN in relative Häufigkeiten von mikrobiellen Stoffwechselmodulen umgewandelt und auf KEGG abgebildet. Relative Häufigkeiten werden mithilfe der Metagenomic Phylogenetic Analysis (MetaPhlAn)-Pipeline berechnet.