Glucosio, Cervello e Microbiota (IRONMET+CGM)

Materie e metodi:

A. Studio trasversale:

I pazienti con obesità precedentemente iscritti al Servizio di Endocrinologia, Diabete e Nutrizione (UDEN) dell'Ospedale "Dr. Josep Trueta" di Girona (Spagna) sarà reclutato e studiato. Anche i soggetti senza obesità saranno reclutati attraverso un bando pubblico.

Verrà impiantato un sensore di glucosio nel sangue per dieci giorni, nonché un dispositivo di monitoraggio dell'attività e del sonno per registrare l'attività fisica durante questo periodo di tempo. Le concentrazioni interstiziali di glucosio sottocutaneo saranno monitorate in regime ambulatoriale per un periodo di tempo di 10 giorni consecutivi utilizzando un sensore di glucosio validato dalla FDA (Dexcom G6 ®). Il sensore verrà impiantato il giorno 0 e si ritirerà il giorno 10 a metà mattina. Le registrazioni del glucosio saranno preferibilmente valutate nei giorni da 2 a 9 per evitare la distorsione causata dall'inserimento e dalla rimozione del sensore, che impedisce una sufficiente stabilizzazione del sistema di monitoraggio. Il pattern glicemico caratteristico di ciascun paziente sarà calcolato in media dai profili ottenuti nei giorni da 2 a 9.

Alla fine della settimana verrà eseguita una risonanza magnetica per valutare il contenuto di ferro nel cervello e parametri di "Diffusion Tensor Imaging" in diversi territori cerebrali.

Verranno effettuati test cognitivi e raccolta delle feci per lo studio del microbiota.

Il progetto sarà realizzato in soggetti con obesità (20 uomini, 20 donne in premenopausa e 20 donne in postmenopausa, BMI > = 30kg/m2) e soggetti senza obesità, simili per età, sesso e stato menopausale (20 uomini, 20 donne in premenopausa e 20 donne in postmenopausa, BMI <30 kg/m2).

B. Studio longitudinale:

Dopo un anno di follow-up, in cui i soggetti con obesità saranno sottoposti a trattamento convenzionale (dieta ipocalorica consigliata e attività fisica) o chirurgia bariatrica per la perdita di peso, verrà effettuata una seconda visita.

Per confronto, verrà ripetuto lo stesso protocollo dello studio trasversale. Vedere le informazioni sopra.

Raccolta dati di soggetti di studi trasversali e longitudinali:

• Dati sussidiari: Età, sesso e data di nascita.
• Variabili cliniche: peso, altezza, indice di massa corporea, perimetro vita e fianchi, rapporto vita-fianchi, pressione arteriosa (sistolica e diastolica), massa grassa e massa magra (impedenza bioelettrica e DEXA), abitudine al fumo, consumo di alcol , registro dei farmaci di uso comune e registro degli antecedenti con obesità, diabete e comorbidità.
• Variabili di laboratorio: 15 cc di sangue verranno estratti da soggetti a digiuno per determinare le seguenti variabili utilizzando le consuete tecniche di routine del laboratorio clinico (emogramma, glucosio, bilirubina, aspartato aminotransferasi (AST/GOT), alanina aminotransferasi (ALT/GPT), gamma -glutamil transpeptidasi (GGT), urea, creatinina, acido urico, proteine ​​totali, albumina, colesterolo totale, colesterolo HDL, colesterolo LDL, trigliceridi, emoglobina glicata (HbA1c), ferritina, recettore solubile della transferrina, proteina C reattiva ultrasensibile, velocità di eritrosedimentazione , proteina legante i lipopolisaccaridi, tiroxina libera (T4 libero), ormone stimolante la tiroide (TSH) e cortisolo basale). Verranno estratti ulteriori 15 cc di sangue (plasma-EDTA) per ulteriori analisi.
• Raccolta di campioni di feci: verrà fornito un campione di feci da ciascun paziente. Il campione deve essere raccolto a casa o in ospedale, inviato al laboratorio entro 4 ore dal prelievo, frammentato e conservato a -80ºC.
• Imaging a risonanza magnetica: tutti gli esami MRI verranno eseguiti su uno scanner da 1,5 T (Ingenia ®; Philips Medical Systems). In primo luogo, verrà utilizzata la sequenza FLAIR (fluid-attenuated inversion recovery) per escludere i soggetti con lesioni cerebrali preesistenti. Il carico di ferro nel cervello sarà valutato mediante i valori R2*. I dati di rilassamento T2* saranno acquisiti con una sequenza multi-echo gradient-echo con 10 echi equispaziati (primo eco=4.6ms; inter-echo spaziatura=4.6ms; tempo di ripetizione=1300ms). T2* sarà calcolato adattando i singoli termini esponenziali alle curve di decadimento del segnale dei rispettivi dati multieco. I valori di R2* saranno calcolati come R2*=1/T2* ed espressi in Hz. Inoltre, i valori di R2* saranno convertiti in unità μmol Fe/g come precedentemente validato su phantom test. Le immagini del ferro cerebrale dei soggetti di controllo saranno normalizzate in uno spazio standard utilizzando un'immagine modello per questo scopo (modello EPI MNI). Successivamente, tutte le immagini normalizzate saranno mediate per la determinazione del normale contenuto di ferro. I valori normali (media e SD) saranno calcolati anche per le regioni anatomiche di interesse utilizzando diverse maschere Atlas, affrontando possibili differenze tra sesso ed età. Il confronto del ferro nel cervello tra soggetti di controllo e soggetti obesi sarà eseguito utilizzando l'analisi basata su voxel. Le immagini dei soggetti obesi saranno normalizzate in uno spazio standard. L'immagine normalizzata sarà confrontata con la popolazione normale utilizzando l'analisi t-test con età e sesso come co-variabili. Di conseguenza, una mappa parametrica mostrerà le differenze individuali nella deposizione di ferro. Sulla base di precedenti studi osservazionali che mostrano un aumento del carico di ferro cerebrale in alcune regioni specifiche e delle prove che suggeriscono cambiamenti ippocampali e ipotalamici in associazione con obesità e insulino-resistenza, le analisi statistiche e di immagine si concentreranno sulle differenze di ferro a livello caudato, lenticolare, talamo, ipotalamo , ippocampo e amigdala.
• Esame neuropsicologico: il funzionamento cognitivo generale sarà misurato utilizzando i subtest Vocabulary and Similarities della Wechsler Adult Intelligence Scale-III (WAIS-III); attenzione e memoria di lavoro mediante il subtest Forward and Backward Digit Span del WAIS-II; memoria utilizzando il California Verbal Learning Test II; funzioni esecutive mediante il Trail Making Test, il Color-Word Stroop Test e la Verbal Fluency; stato d'animo utilizzando il Patient Health Questionnaire-9 e comportamenti impulsivi utilizzando l'Iowa Gambling Task.
• Composizione del microbiota: la composizione del microbiota sarà analizzata secondo un protocollo precedentemente descritto. 16s rRNA qPCR e proteina legante LPS nei campioni di sangue saranno utilizzati per il rilevamento della traslocazione batterica.

Le informazioni rimarranno registrate su un taccuino e saranno informatizzate nel database dello studio.

Metodi statistici:

Dimensione del campione: non ci sono dati precedenti che mostrino differenze attese per la stima della dimensione del campione per quanto riguarda la variabilità del glucosio, l'attività fisica, la composizione del microbiota intestinale e la funzione cognitiva. In uno studio precedente, sono state osservate differenze nel contenuto di ferro cerebrale in 20 soggetti obesi rispetto a 20 soggetti non obesi. Pertanto, la dimensione del campione proposta è di almeno 20 individui per gruppo, con una rappresentazione equilibrata per età e sesso (donne in pre e postmenopausa).

Analisi statistiche: In primo luogo, verranno testate la distribuzione normale e l'omogeneità delle varianze. Per determinare le differenze tra i gruppi di studio, verrà utilizzato χ2 per le variabili categoriche, il test t di Student non accoppiato in quantitativa normale e il test U di Mann-Whitney per variabili quantitative non normali. L'analisi non parametrica di Spearman sarà utilizzata per determinare la correlazione tra variabili quantitative. Gli stessi test saranno utilizzati anche per studiare le differenze prima e dopo il follow-up. Le associazioni significative, siano esse positive o negative, saranno esplorate in modo più approfondito (analisi di regressione lineare semplice e multivariata).

La composizione del microbiota sarà analizzata e confrontata utilizzando HeatMaps, Principal Component Analysis (PCA) e PLSDA. Per le statistiche multivariate (PLSDA e clustering gerarchico), le variabili comprendenti le caratteristiche morfologiche del tessuto, il microbiota intestinale e il test funzionale saranno trasformate in log, filtrate utilizzando la stima dell'intervallo interquartile e ridimensionate utilizzando il calcolo di scala automatica (centrato sulla media e diviso per la deviazione standard di ciascun variabile) utilizzando la piattaforma Metaboanalyst ® , il pacchetto R ® ropls e gli script MATLAB ®. La biodiversità alfa e beta sarà confrontata in base all'obesità, all'insulino-resistenza e allo stato del ferro. Verrà inoltre utilizzato il software statistico SPSS ® e Minitab ®.