Rasse/Ethnie im Kalzium- und Natriumstoffwechsel

Experimentelles Design: Sechsundsiebzig Erwachsene im Alter von 18–50 Jahren (19 Weiße, 19 Schwarze, 19 Hispanoamerikaner und 19 Asiaten) werden rekrutiert, um 16 in jeder Gruppe zu vervollständigen, und auf zwei Ebenen von Nahrungssalz (untere = 2300 mg/Na) getestet /d und höher = 3700 mg Na/d) in randomisierter Reihenfolge. Die primären Endpunkte sind die fraktionierte Kalziumabsorption und die Kalziumausscheidung im Urin. Sekundäre Endpunkte sind die Natriumausscheidung im Urin und die ionisierten Calcium- und Magnesiumkonzentrationen im Vollblutserum.

Die Teilnehmer werden durch Plakate oder durch verteilte Flyer auf und in der Nähe des Campus, durch Präsentationen bei Organisationen, an denen potenzielle Teilnehmer teilnehmen (YMCA, Burschenschaften, Kirchen usw.), und Werbung durch Zeitungsanzeigen, soziale Medien und andere rekrutiert. Die Befragten werden zu einem Screening-Besuch in der Abteilung für Bewegungs- und Ernährungswissenschaften eingeladen, um die Eignung festzustellen und eine Einverständniserklärung zu unterzeichnen.

Berechtigte Teilnehmer haben 3 von 4 Großeltern, die sich selbst als die rassische/ethnische Gruppe identifiziert haben. Sie dürfen keine vasoaktiven oder den Kalziumstoffwechsel verändernden Medikamente (Statine, Antihypertensiva, Aspirin, Steroide, Bisphosphonate, Thiaziddiuretika, Hormonersatztherapie und Antidepressiva) eingenommen haben, in den letzten 6 Monaten einen Knochenbruch erlitten haben, an Diabetes, Krebs, Lebererkrankung, Magen-Darm-Erkrankung (z. B.: Morbus Crohn, Reizdarmsyndrom, Malabsorptionssyndrom), verminderte Nierenfunktion oder innerhalb der letzten 12 Monate vor der Studie Zigaretten geraucht haben. Geeignete Probanden dürfen auch nicht gewöhnlich > 1000 mg Ca/Tag aus Nahrung oder Nahrungsergänzungsmitteln zu sich genommen haben.

Nach Erteilung der schriftlichen Zustimmung füllen die Antragsteller einen kurzen Fragebogen zur Anamnese, körperlichen Aktivität und Verwendung von Nahrungsergänzungsmitteln sowie ein 4-tägiges Ernährungsprotokoll aus, um die übliche Milchaufnahme sowie Nährstoffe zu bewerten, von denen bekannt ist, dass sie den Kalzium- und Natriumstoffwechsel beeinflussen, d. h. Kalzium, Natrium, Magnesium , Eiweiß, Ballaststoffe. Taillenumfang, Größe und Gewicht werden gemessen, um den Body-Mass-Index (BMI) zu bestimmen, und es wird eine nüchterne Blutprobe entnommen, um die Biochemie und Metabolomik des Blutes zu beurteilen. Eine DXA wird durchgeführt, um das Gesamtkörperkalzium als Kovariate zu bestimmen.

Eingeschriebene Probanden werden randomisiert einer Sequenz von 2 Behandlungen mit einer hohen (3700 mg Natrium) oder niedrigen (2300 mg Natrium) Diät für 2 Tage zugeteilt, die jeweils durch eine 4-wöchige Auswaschphase getrennt sind, während der sie selbst ausgewählte Diäten zu sich nehmen. Alle Speisen und Getränke werden bereitgestellt, um die Nährstoffe zu kontrollieren, von denen bekannt ist, dass sie den Kalziumstoffwechsel beeinflussen, wobei Salz der Hauptunterschied zwischen den Perioden ist. Menüs werden entwickelt, um Energie, Kalzium, Natrium, Makronährstoffe und Ballaststoffe zu kontrollieren. Die Portionen werden dem Energiebedarf des Teilnehmers angepasst. Sie werden gebeten, die Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln 30 Tage vor der Studie einzustellen und vor jeder Testsitzung 24 Stunden lang auf Koffein, Alkohol und anstrengende körperliche Betätigung zu verzichten. Die Teilnehmer werden gebeten, 48 Stunden lang Urin zu sammeln, um die Natrium-, Kalzium- und Magnesiumausscheidung und eine Stuhlprobe zur Messung der fäkalen Metabolomik zu messen. Am nächsten Tag. Die Teilnehmer werden gebeten, bis zur letzten Blutabnahme auf alle Speisen und Getränke zu verzichten, die nicht bereitgestellt werden.

Analytische Methoden:

Gesamt-Calcium-, Natrium- und Magnesium-, Milch- und Urinproben werden chemisch analysiert. Die Isotopenverhältnisse in Urin und Plasma werden durch ICP-Massenspektrometrie (Element2/XR, Thermo Fisher Scientific) gemessen. Die fraktionierte Calciumaufnahme wird nach folgender Formel berechnet:

Fraktionierte Ca-Absorption (%) = (Serum – Anreicherung mit 44〗_Ca)/〖Serumanreicherung mit 43〗_(Ca) × (Dosis 43_Ca)/(Dosis 44_Ca) × 100.

Um Faktoren zu kontrollieren, die die Kalziumabsorption beeinflussen könnten, werden Serum-Vitamin D und Parathormon auch durch Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie bzw. im Handel erhältliches ELISA-Kit gemessen.

Ionisiertes Calcium und Magnesium im Vollblut werden mit einem Nova 8 Electrolyte Analyzer analysiert. Wir haben gezeigt, dass diese Methode empfindlicher als Serum- oder Urin-Gesamtmagnesium gegenüber kürzlich aufgenommenem Magnesium war und daher als Biomarker für den Magnesiumstatus vorgeschlagen wurde.

Plasma- und Fäkalien-Metabolomics werden mittels Massenspektrometrie durchgeführt.

Statistische Analyse:

Das primäre Ergebnismaß ist die fraktionierte Calciumabsorption, ausgedrückt als Prozentsatz des aufgenommenen Tracers. Die Zwei-Faktoren-Analyse (Salzgehalt und Rasse/Ethnizität) wird unter Verwendung eines gemischten linearen Modells analysiert, das die Cross-Over-Charakteristik des Designs mit zwei Behandlungen berücksichtigt, die in zufälliger Reihenfolge für jeden Probanden verabreicht werden. Die interessierenden Hauptfragen, d. h. der Vergleich der Kalziumabsorption und -ausscheidung über die Rasse/Ethnizität hinweg und die Reaktion auf Nahrungssalz, werden als Kontraste innerhalb dieses statistischen Modells untersucht. Die Ermittler werden versuchen, die Anzahl der Männer und Frauen in jeder Gruppe auszugleichen, um Geschlechtsunterschiede zu untersuchen, obwohl es a priori keinen Grund gibt anzunehmen, dass es Geschlechtsunterschiede geben wird. Rassen-/ethnische Unterschiede bei der Kalziumabsorption als Reaktion auf Natrium aus der Nahrung wurden nicht berichtet. Daher wird die Kalziumausscheidung im Urin aus früheren Studien verwendet, um Leistungsberechnungen zur Bestimmung der Stichprobengröße durchzuführen. Schwarz-Weiß-Unterschiede in der Kalziumausscheidung im Urin als Reaktion auf Natrium aus der Nahrung wurden bei Jugendlichen unter Verwendung eines Cross-over-Designs berichtet. Mittelwerte und Standardabweichungen von Calcium im Urin (mg/d) bei heranwachsenden Mädchen betrugen 107 ± 15 bei einer natriumreichen Diät und 69 ± 12 bei einer natriumarmen Diät für weiße Mädchen im Vergleich zu 53 ± 10 und 50 ± 9 bei natriumreichen und natriumarmen Diäten bzw. für schwarze Mädchen. Dieser Unterschied in der Reaktion auf Natrium ergibt eine Aussagekraft von 90 % bei einer Stichprobengröße von 6 für entweder einen Rassenunterschied bei einer salzreichen Ernährung oder einen Natriumeffekt in einem Crossover-Design. Die Reaktion von Asiaten oder Hispanics auf Salz auf den Kalziumstoffwechsel ist nicht bekannt, aber es wird erwartet, dass die Unterschiede subtiler sind als zwischen schwarzen und weißen Gruppen. Der kleinere Rassenunterschied zwischen schwarzen und weißen Teilnehmern mit einer natriumarmen Diät erfordert 16 Probanden pro Gruppe für 80 % Leistung. Somit werden 16 Vervollständiger pro Gruppe vorgeschlagen. Korrelationen und lineare Regressionsmethoden werden verwendet, um die Beziehungen zwischen Ergebnisvariablen für spezifische Behandlungen und Patientencharakteristika zu untersuchen. Alle statistischen Analysen werden mit SAS (Version 9.3, SAS Institute) durchgeführt.