Mikrobiom jelitowy i płeć jako czynniki ryzyka kamieni nerkowych po operacji bariatrycznej

Projekt eksperymentu: Określimy różnice między płciami w 24-godzinnym przesyceniu moczem (SS) w odniesieniu do szczawianu wapnia (CaOx) u pacjentów z bypassem żołądka Roux-en-Y (RYGB) i pacjentami po rękawowej resekcji żołądka oraz korelację gatunków drobnoustrojów i ich szlaków metabolicznych ze szczawianem moczu. Zostanie to określone w warunkach izokalorycznej, standaryzowanej dystrybucji sodu (200 mmol/dzień), wapnia, potasu, makroskładników. Będziemy rekrutować pacjentów z Kliniki Chirurgii Bariatrycznej w Centrum Medycznym Uniwersytetu w Chicago.

Lokalizacja: Badanie odbędzie się w domach uczestników (okresy 1, 4) oraz w Centrum Badań Klinicznych Uniwersytetu Chicagowskiego (UCM). (Okresy 2, 3, 5).

Okres nauki:

Badanie będzie składało się z 5 odrębnych okresów. Okresy 1 i 2 będą przed operacją, a okresy 3-5 po operacji. Okresy 1 i 4 będą trwały trzy dni, a okresy 2, 3 i 5 cztery dni, z których trzy będą w domu, a czwarty (pół dnia) w Centrum Badań Klinicznych (CRC).

Okres nauki 1 odbędzie się przed RYGB lub ciężarem właściwym (SG) w domu uczestnika. Każdy uczestnik dostarczy 3-dniowy zapis diety i przeprowadzi 1,5-godzinną rozmowę telefoniczną z dietetykiem CRC oraz jedną 24-godzinną zbiórkę moczu (trzeciego dnia). Zestawy do pobierania moczu zostaną przesłane kurierem bezpośrednio do domu, a po zakończeniu z powrotem do laboratorium kamieni nerkowych.

Okres studiów 2 zostanie zakończony w CRC i nastąpi przed RYGB lub SG. Ustalona dieta do badania zostanie wysłana kurierem wraz z zestawem do pobrania kału. Każdy uczestnik będzie spożywał badaną dietę pierwszego, drugiego i trzeciego dnia okresu badania. Rankiem czwartego dnia badani zgłaszają się do CRC na czczo i przynoszą próbki stolca do CRC. Każdy uczestnik zbierze trzy 45-minutowe próbki moczu z próbką krwi w połowie każdej zbiórki. Następnie uczestnicy badania spożywali stałe śniadanie i zbierali sześć 45-minutowych próbek moczu z próbkami krwi w okresie poposiłkowym.

Okres badania 3 zostanie zakończony w CRC i nastąpi między 2 a 4 tygodniem po RYGB lub SG. Wybrano czas trwania tego okresu od 2 do 4 tygodni, ponieważ zmiany biologiczne w anatomii i sygnalizacji neuroendokrynnej miały miejsce do 2 tygodni po operacji, a pacjenci zazwyczaj przechodzą od diety składającej się z miękkich pokarmów do zwykłej żywności o 2 tygodnie. Pacjenci nie będą uczestniczyć w okresie 3 do czasu uzyskania zgody klinicznej chirurga na ulepszenie diety. Oczekuje się również, że do tego czasu wpływ znieczulenia lub okołooperacyjnych antybiotyków i leków będzie minimalny. Protokół okresu badania 3 jest identyczny jak protokół okresu 2 z trzema dniami diety badawczej i CRC w dniu czwartym z poszczeniem i pobraniem krwi i moczu po posiłku (szczegóły patrz okres 2).

Okres nauki 4 odbędzie się w domu między 9 a 12 miesiącami po RYGB lub SG w domu uczestnika. Czas tego okresu jest wybrany, ponieważ pacjenci zazwyczaj przeszli większość utraty wagi i mieli czas na przyjęcie nowych, samodzielnie wybranych diet domowych. Oczekuje się, że zmiany w moczu, które prawdopodobnie wystąpią u osób tworzących kamienie nerkowe, będą również wykrywalne w tym czasie. Uczestnicy dostarczą trzydniowy zapis diety i odbędą 1,5-godzinną rozmowę telefoniczną z dietetykiem CRC oraz jedną całodobową zbiórkę moczu (trzeciego dnia). Zestawy do pobierania moczu zostaną przesłane kurierem bezpośrednio do domu, a po zakończeniu z powrotem do laboratorium kamieni nerkowych.

Okres badania 5 nastąpi w CRC po 12 miesiącach (+/- 1 miesiąc) po RYGB lub SG. Czas trwania tego okresu jest wybierany, ponieważ pacjenci zwykle przeszli większość utraty wagi, a większość z nich miała ustąpienie zespołu metabolicznego. Protokół okresu studiów 3 jest identyczny z protokołem okresów 2 i 3 (szczegóły w okresie 2).

Dieta badawcza: Pacjenci będą spożywać dietę zawierającą 65 mmol sodu, 1740-2940 mg potasu, 800-1200 mg wapnia, a posiłki będą izokaloryczne z kontrolowanym rozkładem makroskładników odżywczych. Jedzenie będzie przygotowywane w kuchni CRC i wysyłane do pacjentów. Spożycie wody jest dowolne, inne płyny tylko zgodnie z zaleceniami. Dieta zostanie przygotowana w porozumieniu z dietetykami, w tym dietetykami posiadającymi doświadczenie w chirurgii bariatrycznej. Jedzenie zostanie wysłane do uczestników w dniu 1. Uczestnicy będą nadal przyjmować przepisane leki i suplementy witaminowe zgodnie z zaleceniami kliniki chirurgii bariatrycznej.

Rejestr diety domowej i gromadzenie danych żywieniowych (okres badania 1, 4): Każdy uczestnik otrzyma dziennik żywności i materiały informacyjne dotyczące szacunkowych porcji przed zapisem diety domowej. Uczestnik zapisze trzydniową dietę. W ciągu jednego do trzech dni od wypełnienia karty diety każdy uczestnik będzie miał 1,5-godzinną rozmowę telefoniczną z dietetykiem CRC. Dietetyk przejrzy zapis pod kątem kompletności i wyjaśnienia, a następnie wprowadzi dane do systemu danych żywieniowych do celów badawczych (NDSR). NDSR to dobrze ugruntowany, oparty na komputerze program do analizy diety, który został opracowany na Uniwersytecie w Minnesocie i dostarcza danych ilościowych dotyczących zarówno mikro-, jak i makroskładników odżywczych z wycofania diety. Baza danych żywności w NDSR obejmuje ponad 18 000 produktów spożywczych i wykorzystuje laboratorium Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych jako główne źródło wartości odżywczych i składu. UCM CRC ma istniejącą umowę z NDSR na wsparcie korzystania z tego oprogramowania do tego badania.

Pomiary moczu i surowicy: Dwie 24-godzinne zbiórki moczu zostaną wykonane w domu (z dostarczonymi instrukcjami). Zostanie zmierzona dobowa objętość moczu, Ca, szczawian, cytrynian, kwas moczowy, Na, K, Cl, Mg, siarczan, amon i kreatynina. Pomiary moczu zostaną przeprowadzone w laboratorium University of Chicago Kidney Stone Research Group. Poziomy 25-witaminy D i parathormonu w surowicy będą mierzone za pomocą CRC w laboratorium University of Chicago. Sód, potas, chlorek, wodorowęglan, wapń, fosfor, magnez, kreatynina i glukagonopodobny peptyd 1 (GLP-1) zostaną wykonane w laboratorium University of Chicago Kidney Stone Laboratory. Peptyd YY i insulina w surowicy będą badane w laboratorium Centrum Badań i Szkoleń Cukrzycy Uniwersytetu w Chicago. Glukagon w surowicy zostanie przebadany w LabCorp. Glukoza będzie mierzona przy użyciu złotej standardowej metodologii YSI w CRC. Surowica i mocz zostaną zamrożone w temperaturze -80 stopni C i przechowywane w laboratorium zajmującym się kamieniami nerkowymi do ewentualnych późniejszych testów.

Cel 1, Analiza statystyczna moczu: CaOx SS moczu zostanie obliczony przy użyciu EQUIL2 (program komputerowy używany do obliczania saturacji moczu). Porównamy CaOx SS mężczyzn i kobiet za pomocą testu t, który uwzględnia wszelkie różnice w wariancjach między dwiema grupami. Wykonamy modele regresji liniowej według płci, aby określić predyktory CaOx SS. Wykorzystamy testy korelacji Spearmana, aby znaleźć niezależne korelacje między gatunkami drobnoustrojów i/lub szlakami metabolicznymi z CaOx SS. Uogólnione modele liniowe zostaną wygenerowane dla dowolnych modułów związanych z wysokim CaOx SS.

Cel 2, Gatunki drobnoustrojów kałowych i analiza statystyczna: Sekwencjonowanie shotgun zostanie przeprowadzone dla wszystkich próbek kału. Sekwencjonowanie shotgun zostanie przeprowadzone dla wszystkich próbek kału. Do generowania bibliotek zostaną użyte zestaw TruSeq DNA Sample prep (Illumina) i odczynniki z zestawu KAPA Library Preparation (Kapa biosystems). Biblioteki będą sekwencjonowane na platformie Illumina MiSeq przy użyciu sekwencjonowania sparowanych końców 2x250 nukleotydów. Odczyty sekwencjonowania zostaną przekonwertowane na względne obfitości modułów metabolicznych drobnoustrojów przy użyciu HUManN i zmapowane na KEGG. Względne obfitości zostaną obliczone przy użyciu potoku Metagenomic Phylogenetic Analysis (MetaPhlAn).