Tarmmikrobiom og sex som risikofaktorer for nyrestein etter bariatrisk kirurgi

Eksperimentell design: Vi vil bestemme kjønnsforskjeller i 24-timers urinsupermetning (SS) med hensyn til kalsiumoksalat (CaOx) i Roux-en-Y Gastric Bypass (RYGB) og ermet gastrectomy pasienter og korrelasjonen av mikrobielle arter og deres metabolske veier med urinoksalat. Dette vil bli bestemt under betingelsene for en isokalorisk, standardisert natrium (200 mmol/dag), kalsium, kalium, makronæringsstofffordeling. Vi vil rekruttere personer fra Bariatric Surgery Clinic ved University of Chicago Medical Center.

Sted: Studien vil finne sted hjemme hos deltakerne (Period 1, 4) og i University of Chicago Medicine (UCM) Clinical Research Center. (Periode 2, 3, 5).

Studieperiode:

Studiet vil bestå av 5 separate perioder. Periode 1 og 2 vil være før operasjon og periode 3-5 vil forekomme etter operasjon. Periode 1 og 4 vil vare i tre dager og periode 2, 3 og 5 vil vare i fire dager, hvorav tre er hjemme og en fjerde (halvdag) i Clinical Research Center (CRC).

Studieperiode 1 vil finne sted før RYGB eller egenvekt (SG) i deltakerens hjem. Hver deltaker vil gi en tre-dagers diettoppføring og gjennomføre en 1,5-timers telefonsamtale med CRC-kostholdseksperten og en 24-timers urinsamling (på dag tre). Urinsamlingssett vil bli sendt direkte hjem og sendt tilbake til nyresteinslaboratoriet etter ferdigstillelse.

Studieperiode 2 vil bli fullført i CRC og vil finne sted før RYGB eller SG. Den faste studiedietten vil bli sendt med bud sammen med et avføringssett. Hver deltaker vil spise studiedietten på dag én, to og tre av denne studieperioden. Om morgenen dag fire presenterer forsøkspersoner til CRC i fastende tilstand og bringer avføringssamlinger til CRC. Hver deltaker vil samle tre 45-minutters uriner med en blodprøve midt på hver samling. Studiedeltakerne spiser deretter en fast frokost og samler inn seks 45-minutters uriner med blodprøver i perioden etter måltidet.

Studieperiode 3 vil bli fullført i CRC og vil finne sted mellom 2 og 4 uker etter RYGB eller SG. Tidspunktet på 2 til 4 uker for denne perioden ble valgt fordi de biologiske endringene i anatomi og nevroendokrin signalering ville ha skjedd 2 uker etter operasjonen, og pasienter er vanligvis avanserte fra en diett med myk mat til vanlig mat med 2 uker. Forsøkspersonene vil ikke delta i periode 3 før etter klinisk godkjenning fra kirurgen for diettfremgang. Det forventes også at på dette tidspunktet er enhver effekt av anestesi eller perioperative antibiotika og medisiner minimal. Protokollen for studieperiode 3 er identisk med protokollen for periode 2 med tre dagers studiediett og CRC på dag fire med fastende og matet blod- og urinsamlinger (se periode 2 for detaljer).

Studieperiode 4 vil skje hjemme mellom 9 og 12 måneder etter RYGB eller SG i deltakerens hjem. Tidspunktet for denne perioden er valgt fordi pasienter typisk har gjennomgått det meste av vekttap og hatt tid til å ta i bruk nye selvvalgte hjemmedietter. Urinforandringer som forventes å oppstå i nyresteindannere forventes også å kunne påvises på dette tidspunktet. Deltakerne vil gi en tre-dagers diettoppføring og fullføre en 1,5-timers telefonsamtale med CRC-kostholdseksperten og en 24-timers urinsamling (på dag tre). Urinsamlingssett vil bli sendt direkte hjem og sendt tilbake til nyresteinslaboratoriet etter ferdigstillelse.

Studieperiode 5 vil finne sted i CRC 12 måneder (+/- 1 måned) etter RYGB eller SG. Tidspunktet for denne perioden er valgt fordi pasienter vanligvis har gjennomgått mesteparten av vekttapet og de fleste har hatt opphør av metabolsk syndrom. Protokollen for studieperiode 3 er identisk med protokollen for periode 2 og 3 (se periode 2 for detaljer).

Studiediett: Forsøkspersonene vil spise en diett som inneholder 65 mmol natrium, 1740-2940mg kalium, 800-1200 mg kalsium, og måltidene vil være isokaloriske med kontrollert makronæringsstofffordeling. Mat vil bli tilberedt på CRC-kjøkkenet og sendt til pasienter. Inntak av vann er ad lib, andre væsker kun som foreskrevet. Dietten skal utarbeides i samråd med kostholdseksperter, inkludert kostholdseksperter med kompetanse innen fedmekirurgi. Mat vil bli sendt til deltakerne på dag 1. Deltakerne vil fortsette å ta foreskrevne medisiner og vitamintilskudd per fedmekirurgiklinikken.

Hjemmekosthold og innsamling av ernæringsdata (studieperiode 1, 4): Hver deltaker vil få utlevert en matlogg og en utdeling av porsjonsestimater før hjemmediettoppføringen. En tredagers diettrekord vil bli registrert av deltakeren. Innen en til tre dager etter å ha fullført diettoppføringen vil hver deltaker ha en 1,5-timers telefonsamtale med CRC-ernæringsfysiologen. Kostholdseksperten vil gjennomgå journalen for fullstendighet og avklaring, og deretter legge inn dataene i Nutritional Data System for Research (NDSR). NDSR er et veletablert, datamaskinbasert kostholdsanalyseprogram som ble utviklet ved University of Minnesota og gir kvantitative data om både mikro- og makronæringsstoffer fra tilbakekallingen av kostholdet. Matdatabasen i NDSR inkluderer over 18 000 matvarer og bruker United States Department of Agriculture laboratorium som deres primære kilde for næringsverdier og sammensetning. UCM CRC har en eksisterende kontrakt med NDSR for å støtte bruken av denne programvaren for denne studien.

Urin- og serummålinger: To 24-timers urinsamlinger vil bli utført hjemme (med instruksjoner gitt). 24-timers urinvolum, Ca, oksalat, sitrat, urinsyre, Na, K, Cl, Mg, sulfat, ammonium og kreatinin vil bli målt. Urinmålinger vil bli utført ved University of Chicago Kidney Stone Research Groups laboratorium. Serum 25-vitamin D og biskjoldbruskhormonnivåer vil bli målt gjennom CRC i University of Chicago laboratoriet. Serumnatrium, kalium, klorid, bikarbonat, kalsium, fosfor, magnesium, kreatinin og glukagonlignende peptid 1 (GLP-1) vil bli utført ved University of Chicago Kidney Stone laboratorium. Serumpeptid YY og insulin vil bli analysert ved University of Chicago Diabetes Research and Training Center laboratoriet. Serumglukagon vil bli analysert ved LabCorp. Glukose vil bli målt ved hjelp av gullstandard YSI-metodikken ved CRC. Serum og urin vil bli frosset ved -80 grader C og lagret i nyresteinslaboratoriet for potensielle senere analyser.

Mål 1, Urin Statistisk analyse: Urin CaOx SS vil bli beregnet ved hjelp av EQUIL2 (et dataprogram som brukes for beregning av urinmetning). Vi vil sammenligne CaOx SS for menn vs. kvinner ved å bruke en t-test som tar hensyn til eventuelle forskjeller i varians mellom de to gruppene. Vi vil utføre lineære regresjonsmodeller etter kjønn for å bestemme prediktorer for CaOx SS. Vi vil bruke Spearmans korrelasjonstester for å finne uavhengige korrelasjoner mellom mikrobielle arter og/eller metabolske veier med CaOx SS. Generaliserte lineære modeller vil bli generert for alle moduler som er assosiert med høy CaOx SS.

Mål 2, avføringsmikrobielle arter og statistisk analyse: Haglesekvensering vil bli utført for alle avføringsprøver. Haglesekvensering vil bli utført for alle avføringsprøver. TruSeq DNA Sample prep kit (Illumina) og reagenser fra KAPA Library Preparation kit (Kapa biosystems) vil bli brukt til å generere biblioteker. Biblioteker vil bli sekvensert på Illumina MiSeq-plattformen ved bruk av 2x250 nukleotider paret-ende-sekvensering. Sekvenseringsavlesninger vil bli konvertert til relative mengder av mikrobielle metabolske moduler ved bruk av HUManN og kartlagt til KEGG. Relative forekomster vil bli beregnet ved hjelp av rørledningen Metagenomic Phylogenetic Analysis (MetaPhlAn).