Untersuchung der endogenen und/oder exogenen In-vivo-Produktion phenolischer Metaboliten mittels (un)gezielter Metabolomik (ENDOPHENOL)

Die Studie wird aus einer randomisierten Cross-Over-Studie bestehen und jeder Arm wird 5 Tage dauern. Insgesamt werden dreißig (30) gesunde Freiwillige für die Studie in Parma (PR) rekrutiert, indem Ankündigungen an der Universität, im Krankenhaus und an öffentlichen Orten angebracht werden. Um die Probanden jedem Arm zuzuordnen, wird mithilfe eines zufälligen Blockdesigns mithilfe des Random Number Generator Pro (Segobit-Software) eine Liste erstellt. Diese Liste ist für den PI und die Freiwilligen blind, da sie von einem Kollegen erstellt wird, der nicht an der Einschreibung der Probanden beteiligt ist, und eine nummerierte Reihenfolge in versiegelten, undurchsichtigen Umschlägen verwendet.

Freiwillige, die freiwillig einer Teilnahme an der Studie zustimmen, werden um ihre schriftliche Einverständniserklärung gebeten. Die Informationen an die Freiwilligen werden vor und getrennt von der Einwilligungserklärung bereitgestellt. Diese Informationsblätter und die Einverständniserklärungen wurden gemäß der Oviedo-Konvention erstellt und berücksichtigen den Leitfaden der örtlichen Ethikkommission. Nach Erhalt ihrer schriftlichen Einverständniserklärung werden die Freiwilligen einem Screening-Besuch unterzogen, um ihre Eignung festzustellen und personenbezogene Daten zu sammeln.

Die Privatsphäre der Freiwilligen wird durch Pseudoanonymisierung durch Zuweisung eines persönlichen alphanumerischen Codes gewährleistet. Rekrutierte Freiwillige unterzeichnen außerdem eine Genehmigung zur Verwendung personenbezogener Daten und abgerufener Daten.

Nach der Rekrutierung nehmen die Probanden an einem ersten Besuch teil, bei dem personenbezogene Daten erhoben und Körperzusammensetzungs- und Anthropometrieparameter gemessen werden. Anschließend erhalten sie die Lebensmittel, Nahrungsergänzungsmittel und Materialien, die sie für die Durchführung der Studie benötigen. Die rekrutierten Probanden werden gebeten, eine Diät mit niedrigem (Poly-)Phenolgehalt einzuhalten, die für alle Freiwilligen gleich ist und über den gesamten Zeitraum der Interventionsstudie beibehalten wird. Die Lebensmittel, die Art der Zubereitung und die Zeiten für den Verzehr der Mahlzeiten werden vom Sponsor bereitgestellt. Die Diät wird personalisiert, um die notwendigen Kalorien basierend auf der gemessenen Grundumsatzrate, multipliziert mit dem auf 1,45 eingestellten körperlichen Aktivitätsniveau, anzunähern, und es wird quantitative Variationen der Low-(Poly)phenol-Diät geben, die auf dem täglichen Energiebedarf basieren: 1500 kcal/Tag, 1750 kcal/Tag, 2000 kcal/Tag, 2250 kcal/Tag, 2500 kcal/Tag, 2750 kcal/Tag oder 3000 kcal/Tag, alle mit ernährungsphysiologisch ausgewogenen Mengen an Protein, Fett und Kohlenhydraten. Darüber hinaus werden die Teilnehmer gebeten, die körperliche Betätigung während der Studiendauer einzuschränken.

Die Probanden werden gebeten, den in den 60 Stunden vor dem Eingriff produzierten Urin zu sammeln, beginnend am Abend vor dem ersten Tag der Diät (ab 21.00 Uhr der Nacht vor dem ersten Tag der Diät) und alle 12 Stunden (60–48 Stunden, 48–36 Stunden). , 36-24h, 24-12h, 12-0h) und das Ausfüllen des Ernährungstagebuchs, um die Einhaltung der Diät zu überprüfen. Die Probanden werden gebeten, gesammelten Urin zur Humanernährungsabteilung der Lebensmittel- und Arzneimittelabteilung der Universität Parma zu bringen.

Am Morgen des dritten Diättages werden die Probanden gebeten, nüchtern an der Universität Parma einzutreffen. Vor dem Eingriff werden nüchterne Urin- und Speichelproben entnommen. Anschließend wird je nach Randomisierung der Arme gezuckerter, entkoffeinierter Kaffee (3 Dosen à 50 ml und 5 g Zucker) oder gezuckertes Wasser (150 ml Wasser und 5 g Zucker) bereitgestellt, zusammen mit einem standardisierten Frühstück bestehend aus eine (poly)phenolfreie, ernährungsphysiologisch ausgewogene feste Mahlzeit und Wasser (ad libitum).

Nach dem Frühstück werden die Probanden gebeten, für die nächsten 48 Stunden zu bestimmten Zeitpunkten (0 – 3 Stunden; 3 – 6 Stunden; 6 – 9 Stunden; 9 – 12 Stunden; 12 – 24 Stunden; 24 – 36 Stunden und 36 – 48 Stunden) selbstständig Urin zu sammeln die gleiche personalisierte Diät. Schließlich entnehmen die Probanden innerhalb von 6 bis 48 Stunden nach dem Eingriff selbstständig eine Stuhlprobe.

Am Morgen des letzten Tages, nach der letzten Urinsammlung, bringen die Probanden gesammelte Urin- und Stuhlproben sowie das 5-Tage-Ernährungstagebuch zur Humanernährungsabteilung der Lebensmittel- und Arzneimittelabteilung der Universität Parma.

Nach dem ersten Arm nehmen die Probanden für zwei aufeinanderfolgende Wochen ihren gewohnten Lebensstil wieder auf. Anschließend nehmen sie an einem weiteren Besuch teil, bei dem alle während des ersten Besuchs durchgeführten anthropometrischen Bewertungen wiederholt werden und ein weiteres Kit mit Lebensmitteln und Informationen für die personalisierte Ernährung hinzugefügt wird gegeben werden. Da es sich bei der Studie um ein Cross-Over-Design handelt, ist das Protokoll dasselbe wie oben beschrieben (mit Ausnahme der Speichelprobenahme, die nur einmal durchgeführt wird). Am dritten Tag der Diät nehmen Probanden, die im vorherigen Teil der Studie Kaffee zu sich genommen haben, Wasser zu sich und umgekehrt.

Für diese Studie wurde die Stichprobengröße unter Berücksichtigung der mittleren Konzentration von aus Kaffee gewonnenen (Poly-)Phenolen und ihren Metaboliten im Urin als primärem Ergebnis und der verfügbaren Literatur zu ähnlichen Ansätzen und Studien in diesem Bereich geschätzt. Die Anzahl von 30 Freiwilligen wurde unter Berücksichtigung der akzeptierten Parameter für klinische Studien (Leistungsstärke auf 0,8 und α auf 0,05 eingestellt), möglicher Studienabbrecher (Abbrecherquote von 15 %) und des Ausschlusses von Freiwilligen ermittelt, um die Stichprobenstärke für die statistische Analyse aufrechtzuerhalten. Bevor ein Vergleich durchgeführt wird, wird die Normalität jeder Variablen bewertet, um den am besten geeigneten statistischen Test auszuwählen. Wenn die Metabolitendaten normalverteilt sind, werden die Daten als Mittelwert ± Standardabweichung ausgedrückt und mithilfe des T-Tests mit wiederholten Messungen oder der ANOVA mit Post-hoc-Vergleichen analysiert. Wenn die Daten nicht normalverteilt sind, werden sie als Median und Interquartilbereich angegeben und der Friedman-Test mit paarweisen Post-hoc-Vergleichen wird durchgeführt. Ein P-Wert < 0,05 wird als statistisch signifikant angesehen.

Zur Identifizierung und Charakterisierung der verschiedenen Urin-Metabotypen werden unbeaufsichtigte und überwachte multivariate Analysen eingesetzt. Dabei folgen die von unserer Forschungsgruppe entwickelten Verfahren zur gezielten Metabolomik-Analyse von phenolischen Metaboliten oder bei Verwendung ungezielter Metabolomik-Daten. Wir werden verschiedene Clustering-Ansätze verwenden, um die bestehende Variabilität besser zu untersuchen. Dies wird dazu dienen, die Anzahl der Cluster (d. h. phenolische Metabotypen), die Anzahl der Teilnehmer, die jeden Cluster bilden, und die Ähnlichkeiten zwischen möglichen Metabotypen zu ermitteln.

Die Beziehung zwischen LMWP-Mustern und ihren mutmaßlichen Determinanten (Alter, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit, Lebensstil, Anthropometrie, Körperzusammensetzung, Genotyp und Darmmikrobiom) wird mithilfe von Korrelationstests und multivariaten Analysen untersucht. Ein P-Wert < 0,05 wird als statistisch signifikant angesehen. Die Statistiken werden vom Fachpersonal der Human Nutrition Unit unter der Aufsicht des PI und in Zusammenarbeit mit den Universitätsteams erstellt, die für die mikrobielle Profilierung und Genotypisierung zuständig sind.