用非营养性甜味剂或水来对抗糖分的策略（立即停止糖分）试验

背景及意义：

国际卫生机构和慢性病协会呼吁将游离糖/添加糖减少到能量的 5-10% 以下，以应对日益流行的肥胖和糖尿病。 人们的注意力尤其集中在减少游离糖的主要来源、含糖饮料 (SSB) 上，过量摄入这些饮料与体重增加、糖尿病及其下游并发症（包括高血压和冠心病 (CHD)）有关。 安大略省的健康儿童委员会、加拿大卫生部、参议院常设委员会、心脏和中风基金会和加拿大糖尿病协会已经推荐了减少 SSB 的政策，包括替代策略、税收和/或禁止向儿童做广告。 在这些政策选择中，非营养性甜味剂 (NNS) 的作用明显缺失。

人们开始担心 NNS 可能会导致他们试图预防的疾病数量增加。 前瞻性队列研究的系统评价和荟萃分析表明，NNS 与体重增加、糖尿病和冠心病的风险增加有关。 尽管这一证据被认为具有很高的反向因果关系风险，并且与来自随机对照试验的更高质量证据不一致，但已经提出了几种生物学机制，其中包括肠道微生物组的变化。 一项极具影响力的研究得出结论，NNS 通过微生物组多样性的丧失诱发葡萄糖耐受不良。 然而，这项研究与随后的研究不一致，并且存在一些方法学上的缺陷，包括缺乏对照组。 尽管存在不确定性，但这些数据导致了媒体对 NNS 的负面看法。

迫切需要解决与 NNS 相关的持续关注。 加拿大卫生部特别指出，研究使用 NNS 和目标微生物组的减糖策略是一项重要的研究重点。 研究人员提议进行一项由 CIHR 资助的随机对照试验，以评估使用非营养性甜味饮料 (NSB) 或水减少 SSB 的“现实世界”策略对肠道微生物组、葡萄糖耐量和超重心脏代谢风险因素的影响或肥胖的参与者。

目标

1. 评估在 4 周内用 NSB 或水替代 SSB 对超重或肥胖参与者肠道微生物组多样性的第一个主要结果的影响。
2. 评估用 NSB 或水替代 SSB 对超重或肥胖参与者 4 周内葡萄糖耐量的第二个主要结果的影响。
3. 评估用 NSB 或水替代 SSB 对体重、血压、葡萄糖和胰岛素调节、血脂、异位脂肪、肝脂肪、身体肥胖和超重 4 周以上饮食质量的次要和探索性结果的影响或肥胖参与者

参加者：

参与者将从超重或肥胖（BMI > 23 kg/m2 亚洲人和 > 25 kg/m2 其他人）的健康成年男性和非孕妇人群中招募，他们目前定期报告饮酒 SSB（≥ 1每日服务）。 该研究将招募 75 名参与者。 在 75 名参与者中，将要求他们中的 30 人同意进行 MRI 以测量他们的肝脏和肌肉肥胖。

设计：

该试验是一项为期 4 周的单中心、开放标签、随机对照交叉试验，三组（SSB、NSB、水）比较了用 NSB 或水替代 SSB 对肠道微生物组的影响。 每个参与者将作为他们自己的对照，以随机顺序接受为期 4 周的干预，干预阶段由 4 周的清除阶段隔开。

功率计算：

该研究将在总共 75 名参与者中进行。 它能够显示 60 名参与者在两个主要结果中的水、NSB 和 SSB 组之间的差异。 假设辍学率为 20%，我们将需要 75 名参与者才能有能力检测差异。

第一个主要结果是通过 16S 核糖体 rRNA 基因测序，水和 NSB 组参与者的肠道微生物群落的 β 多样性。 研究人员使用微功率 R 包根据 16S 标签测序的能力计算样本量，可以使用成对加权 UniFrac 距离进行分析。 UniFrac 是一种距离度量，基于由两组分类单元构建的系统发育树中分支长度的独特分数。 微生物组样本的比较是通过加权 UniFrac 进行的，它考虑了类群的相对丰度。 研究人员模拟组内距离为 0.2，组内距离的标准差 (SD) 为 0.07。 要检测 0.04 的加权 UniFrac 距离，该距离小于 Suez 等人的研究中观察到的效果。 （0.05 来自图 5），并且考虑到这是一项交叉研究，个人内部相关性为 0.7，并且考虑到多臂，研究人员计算出要达到 95% 以上的功效，研究人员需要 60 名参与者参与这项研究. 假设损失 20%，调查人员将招募 75 名参与者。 研究人员有信心检测肠道微生物组多样性的变化，因为之前的研究表明，饮食的微小变化会在更短的时间内（5 到 7 天）在更少的个体（10 到 25 人）中引起肠道微生物组分类群的显着变化).

第二个主要结果是葡萄糖耐量，通过 2 小时 75g OGTT 的增量曲线下面积 (iAUC) 测量。 对于 60 名参与者，如果变化方向与苏伊士相似，研究人员将有 89% 的功效（假设研究人员最近未发表的随机试验的平均值和 SD 的绝对数字）来检测水和 NSB 组之间平均 iAUC 的 20% 变化等。同时假设个人内部相关性为 0.7 并考虑三个比较。 葡萄糖 iAUC 的 20% 差异是基于加拿大卫生部提出的支持餐后血糖反应降低声明的最低限度重要差异。

此功效计算考虑了使用 Benjamini-Hochberg 程序对两个主要结果进行多重测试的调整，这是美国食品和药物管理局在其“行业临床试验多终点指南”中建议的方法 (https://www .fda.gov/downloads/drugs/guidancecomplianceregulatoryinformation/guidances/ucm536750.pdf）。 Benjamini-Hochberg 程序是一种降压方法，可控制错误发现率，同时保持高功效。 研究人员将实施具有平行守门的截断 Benjamini-Hochberg 方法，其中如果任何主要结果显着，则保留每个步骤中未使用的 alpha 的一部分以传递给次要结果系列。 为主要结果计算的 alpha 水平在表 2 中给出。该研究还能够显示次要结果的三个分支之间的差异，α=0.0125，次要结果的最低可能起始 α 基于截断的 Benjamini- Hochberg 程序。

子研究：将对 30 名受试者进行 1H-MRS 以评估肝内和肌内脂肪。 假设组间 SD 为 4%，相关性为 0.65，α 为 0.05，研究人员将有 99% 的能力显示水和 NSB 臂之间肝脏脂肪和肌肉脂肪的差异为 5%。

招聘：

使用研究电子数据采集 (REDCap) 程序，应用健康研究中心 (AHRC) 将执行不分层的随机化。 在成功完成磨合阶段并在第一次研究访问时进行测量后，将使用块（拉丁方）随机化将参与者随机分组，每组可能有 6 人。 这些组将是代表 SSB、NSB 和水组的序列。 拉丁方序列将随机分配给参与者，分配给每个治疗序列的参与者数量相似。 随机化时间表也由 AHRC 通过 REDCap 创建。 一旦收集了第一次研究访问的所有措施，参与者将被随机分配并给予他们的研究饮料。

干预措施：

将提供三种干预措施：将向参与者提供他们选择的 SSB（每罐 355 毫升、140 千卡、39 克糖）、等效的 NSB（每罐 355 毫升、0 千卡、0 克糖）或水（355 毫升、0 千卡、39 克糖）或水（355 毫升、0 千卡、每罐或每瓶蒸馏水或碳酸水 0 克糖）以替代他们在磨合阶段确定的通常消耗的 SSB 量（≥1 份/天）。 所有干预饮料都将提供给每位参与者。 他们将被指示用研究饮料代替他们通常的 SSB，同时自由食用他们通常的背景饮食。 干预组的卡路里将不匹配以允许使用市场上可用的产品进行“真实世界”替代。 他们将在每个阶段的第一次访问时领取一周的饮料分配，然后使用在线杂货配送服务将剩余的三周饮料交付。 参与者将在干预阶段根据他们的小组分配获得相关饮料。 他们将在洗脱阶段恢复到通常的 SSB 摄入量，在此期间他们不会从研究中获得任何饮料。

统计分析：

数据将根据意向治疗 (ITT) 原则使用 STATA 14（美国德克萨斯州 StataCorp）中的混合模型进行分析。 将在主要终点的完整数据可用性的基础上进行敏感性分析。 将根据试验期间抗生素的使用情况进行单独的敏感性分析。

• 主要结果。 重复测量混合效应模型将用于评估两个主要结果 i) β 多样性和 ii) 组间葡萄糖 iAUC 的变化。 干预之间的成对比较将使用 Tukey-Kramer 调整或其他适当的统计数据进行。 对于所有主要结果，将探索按性别进行的影响修改。 研究人员将使用截断的 Benjamini-Hochberg 错误发现率控制方法和平行守门程序来纠正所有主要结果的多重比较。
• 次要结果。 重复测量混合效应模型用于评估体重、腰围、空腹血糖、2 小时血糖和 MATSUDA 的变化。 干预之间的成对比较将使用 Tukey-Kramer 调整或其他适当的统计数据进行。 对于所有次要结果，将探索按性别进行的影响修改。 如果至少一个主要结果达到显着性，研究人员将使用截断的 Benjamini-Hochberg 错误发现率控制方法和平行守门程序来纠正所有次要结果比较的多重比较。 如果主要结果均未达到显着性，则次要结果将作为探索性变量进行分析，不对错误发现率进行调整。
• 探索性和依从性结果。 重复测量混合效应模型将用于评估所有探索性结果的变化，而不控制错误发现率。 干预之间的成对比较将使用 Tukey-Kramer 调整或其他适当的统计数据进行。 将探索按性别进行的效果修改。

结果：

• 两个主要结果是肠道微生物组 β 多样性的变化（通过 16S rRNA 基因测序测量）和血浆葡萄糖 iAUC（通过 OGTT 测量）。
• 次要结果是腰围、体重、空腹血糖、2 小时血糖 [2h-PG] 和 Matsuda 全身胰岛素敏感性指数 [Matsuda ISIOGTT] 的变化。
• 探索性结果（下文指定为“其他预先指定的结果措施”）代表了一份全面但非详尽的潜在结果清单，将根据资金的可用性临时进行评估。 这些包括通过 1H-MRS 改变肝脏（肝细胞内脂质 [IHCL]）和小腿肌肉（肌细胞内脂质 [IMCL]）的异位脂肪（早期代谢损伤）；空腹血浆胰岛素； 75g OGTT 衍生指标（iAUC 血浆胰岛素、血浆葡萄糖和胰岛素的最大浓度 (Cmax) 和达到最大浓度的时间 (Tmax)，以及血浆葡萄糖和胰岛素的平均增量）；胰岛素抵抗的稳态模型评估（HOMA IR）；胰岛素分泌敏感性指数 2 [ISSI-2])；空腹血脂谱；饱腹感、饥饿感和对食物的渴望（使用控制饮食问卷）；饮食质量（通过 3DDR 分析）；和心脏代谢风险（收缩压和舒张压、血脂（LDL、HDL、非 HDL 胆固醇、总胆固醇）、CRP、尿钠、肝功能/损伤（ALT、AST、ALP、TBIL）和肾功能/损伤（白蛋白肌酐比 [ACR]、肌酐、eGFR）、代谢组学和蛋白质组学。
• 依从性结果将基于参与者的饮料记录、回收的饮料容器和 SSB 的客观生物标志物（血清脂肪酸中 13C/12C 比率增加、尿液果糖增加）、水（血清脂肪酸中 13C/12C 比率降低、尿液果糖减少） ), 和 NSBs（增加尿乙酰磺胺酸钾，三氯蔗糖）的摄入量。