Glucose, Hersenen en Microbiota (IRONMET+CGM)

Onderwerpen en methoden:

A. Cross-sectioneel onderzoek:

Patiënten met obesitas die voorheen waren ingepland bij de Dienst Endocrinologie, Diabetes en Voeding (UDEN) van het Ziekenhuis "Dr. Josep Trueta" uit Girona (Spanje) zal worden aangeworven en bestudeerd. Onderwerpen zonder obesitas zullen ook worden geworven via een openbare aankondiging.

Er wordt gedurende tien dagen een bloedglucosesensor geïmplanteerd, evenals een activiteits- en slaaptracker om de fysieke activiteit gedurende deze periode vast te leggen. De interstitiële subcutane glucoseconcentraties zullen poliklinisch gedurende een periode van 10 opeenvolgende dagen worden gecontroleerd met behulp van een door de FDA gevalideerde glucosesensor (Dexcom G6 ®). De sensor wordt op dag 0 geïmplanteerd en gaat op dag 10 halverwege de ochtend met pensioen. De glucoseregistraties worden bij voorkeur geëvalueerd op dag 2 tot en met 9 om de vertekening veroorzaakt door het inbrengen en verwijderen van de sensor, die een voldoende stabilisatie van het monitoringsysteem verhindert, te vermijden. Het kenmerkende glykemische patroon van elke patiënt wordt gemiddeld berekend op basis van de profielen verkregen op dag 2 tot 9.

Aan het einde van de week zal een magnetische resonantie beeldvorming worden uitgevoerd om het ijzergehalte in de hersenen en de parameters van "Diffusion Tensor Imaging" in verschillende hersengebieden te evalueren.

Er zullen cognitieve tests worden uitgevoerd en ontlasting zal worden verzameld voor de studie van de microbiota.

Het project zal worden uitgevoerd bij proefpersonen met obesitas (20 mannen, 20 premenopauzale vrouwen en 20 postmenopauzale vrouwen, BMI > = 30kg/m2) en proefpersonen zonder obesitas, vergelijkbaar in leeftijd, geslacht en menopauzale status (20 mannen, 20 premenopauzale vrouwen en 20 postmenopauzale vrouwen, BMI <30kg/m2).

B. Longitudinaal onderzoek:

Na een follow-up van een jaar, waarbij proefpersonen met obesitas een conventionele behandeling (hypocalorisch dieet en advies over lichaamsbeweging) of een bariatrische operatie voor gewichtsverlies zullen ondergaan, zal een tweede bezoek plaatsvinden.

Ter vergelijking zal hetzelfde protocol van de cross-sectionele studie opnieuw worden uitgevoerd. Zie informatie hierboven.

Gegevensverzameling van proefpersonen van cross-sectionele en longitudinale studies:

• Subsidiaire gegevens: leeftijd, geslacht en geboortedatum.
• Klinische variabelen: gewicht, lengte, body mass index, taille- en heupomtrek, taille-tot-heupverhouding, bloeddruk (systolisch en diastolisch), vetmassa en vetvrije massa (bio-elektrische impedantie en DEXA), rookstatus, alcoholgebruik , registratie van gebruikelijke geneesmiddelen en registratie van antecedenten met obesitas, diabetes en comorbiditeit.
• Laboratoriumvariabelen: 15 cc bloed zal worden afgenomen van nuchtere proefpersonen om de volgende variabelen te bepalen met behulp van de gebruikelijke routinetechnieken van het klinische laboratorium (hemogram, glucose, bilirubine, aspartaataminotransferase (AST/GOT), alanineaminotransferase (ALT/GPT), gamma -glutamyltranspeptidase (GGT), ureum, creatinine, urinezuur, totaal eiwit, albumine, totaal cholesterol, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, triglyceriden, geglyceerd hemoglobine (HbA1c), ferritine, oplosbare transferrinereceptor, ultragevoelig C-reactief eiwit, bezinkingssnelheid van erytrocyten , lipopolysaccharide-bindend eiwit, vrij thyroxine (vrij T4), schildklierstimulerend hormoon (TSH) en baseline cortisol). Er wordt nog eens 15cc bloed (plasma-EDTA) afgenomen voor verdere analyses.
• Verzameling ontlastingsmonsters: van elke patiënt wordt een ontlastingsmonster verstrekt. Het monster moet thuis of in het ziekenhuis worden verzameld, binnen 4 uur na afname naar het laboratorium worden gestuurd, gefragmenteerd en bij -80ºC worden bewaard.
• Magnetic Resonance Imaging: Alle MRI-onderzoeken worden uitgevoerd op een 1,5-T scanner (Ingenia ®; Philips Medical Systems). Ten eerste zal de FLAIR-sequentie (fluid-attenuated inversion recovery) worden gebruikt om proefpersonen met reeds bestaande hersenlaesies uit te sluiten. De ijzerbelasting in de hersenen wordt beoordeeld aan de hand van R2*-waarden. T2*-relaxatiegegevens worden verkregen met een multi-echo gradiënt-echosequentie met 10 echo's op gelijke afstanden (eerste echo=4,6 ms; interecho-afstand = 4,6 ms; herhalingstijd=1300ms). T2* wordt berekend door de enkelvoudige exponentiële termen aan te passen aan de signaalvervalcurven van de respectieve multi-echogegevens. R2*-waarden worden berekend als R2*=1/T2* en uitgedrukt als Hz. Bovendien zullen R2*-waarden worden geconverteerd naar μmol Fe/g-eenheden, zoals eerder gevalideerd met fantoomtesten. Hersenijzerbeelden van controlepersonen zullen worden genormaliseerd naar een standaardruimte met behulp van een sjabloonafbeelding voor dit doel (EPI MNI-sjabloon). Vervolgens worden alle genormaliseerde beelden gemiddeld voor de bepaling van het normale ijzergehalte. Normale waarden (gemiddelde en SD) zullen ook worden berekend voor anatomische interessegebieden met behulp van verschillende atlasmaskers, waarbij rekening wordt gehouden met mogelijke verschillen tussen geslacht en leeftijd. De hersenijzervergelijking tussen controle- en zwaarlijvige proefpersonen zal worden uitgevoerd met behulp van op voxel gebaseerde analyse. Afbeeldingen van zwaarlijvige proefpersonen worden genormaliseerd naar een standaardruimte. Het genormaliseerde beeld zal worden vergeleken met de normale populatie met behulp van t-testanalyse met leeftijd en geslacht als co-variabelen. Als resultaat zal een parametrische kaart individuele verschillen in ijzerafzetting laten zien. Gebaseerd op eerdere observationele studies die een verhoogde ijzerbelasting in de hersenen aantonen in sommige specifieke regio's en het bewijs dat veranderingen in de hippocampus en hypothalamus suggereert in verband met obesitas en insulineresistentie, zullen de statistische en beeldanalyses gericht zijn op ijzerverschillen in de caudate, lenticulaire, thalamus, hypothalamus , hippocampus en amygdala.
• Neuropsychologisch onderzoek: algemeen cognitief functioneren wordt gemeten met behulp van de subtests Vocabulary and Agreements van de Wechsler Adult Intelligence Scale-III (WAIS-III); aandacht en werkgeheugen door de Forward en Backward Digit Span-subtest van de WAIS-II; geheugen met behulp van de California Verbal Learning Test II; executieve functies door de Trail Making Test, de Color-Word Stroop Test en de Verbal Fluency; stemming met behulp van de Patient Health Questionnaire-9 en impulsief gedrag met behulp van de Iowa Gambling Task.
• Samenstelling microbiota: de samenstelling van de microbiota wordt geanalyseerd volgens een eerder beschreven protocol. 16s rRNA qPCR en LPS-bindend eiwit in bloedmonsters zullen worden gebruikt voor detectie van bacteriële translocatie.

De informatie blijft geregistreerd in een notitieboek en wordt geautomatiseerd in de database van de studie.

Statistische methoden:

Steekproefomvang: Er zijn geen eerdere gegevens die verwachte verschillen laten zien voor de schatting van de steekproefomvang met betrekking tot glucosevariabiliteit, fysieke activiteit, samenstelling van de darmmicrobiota en cognitieve functie. In een eerder onderzoek werden verschillen in het ijzergehalte in de hersenen waargenomen bij 20 zwaarlijvige versus 20 niet-zwaarlijvige proefpersonen. De voorgestelde steekproefomvang is dus ten minste 20 personen per groep, met een evenwichtige vertegenwoordiging van leeftijd en geslacht (pre- en postmenopauzale vrouwen).

Statistische analyses: Eerst wordt de normale verdeling en homogeniteit van varianties getest. Om verschillen tussen studiegroepen te bepalen, wordt χ2 gebruikt voor categorische variabelen, ongepaarde Student's t-test in normale kwantitatieve en Mann-Whitney U-test voor niet-normale kwantitatieve variabelen. Niet-parametrische Spearman-analyse zal worden gebruikt om de correlatie tussen kwantitatieve variabelen te bepalen. Dezelfde tests zullen ook worden gebruikt om verschillen voor en na follow-up te onderzoeken. De significante associaties, zowel positief als negatief, zullen dieper worden onderzocht (eenvoudige en multivariate lineaire regressieanalyses).

De samenstelling van de microbiota zal worden geanalyseerd en vergeleken met behulp van HeatMaps, Principal Component Analysis (PCA) en PLSDA. Voor multivariate statistiek (PLSDA en hiërarchische clustering) worden variabelen bestaande uit morfologische weefselkenmerken, darmmicrobiota en functionele test log getransformeerd, gefilterd met behulp van interkwartielafstandsschatting en geschaald met behulp van automatische schalingsberekening (gemiddeld gecentreerd en gedeeld door de standaarddeviatie van elk variabele) door gebruik te maken van het Metaboanalyst®-platform, het R®-pakket ropls en MATLAB®-scripts. Alfa- en bèta-biodiversiteit zullen worden vergeleken op basis van obesitas, insulineresistentie en ijzerstatus. Ook zal er gebruik worden gemaakt van SPSS® statistische software en Minitab®.