肠道微生物组和性别作为减肥手术后肾结石的危险因素

实验设计：我们将确定 Roux-en-Y 胃旁路术 (RYGB) 和袖状胃切除术患者 24 小时尿液过饱和度 (SS) 与草酸钙 (CaOx) 的性别差异以及微生物种类及其代谢途径的相关性与尿草酸盐。 这将在等热量、标准化钠（200 毫摩尔/天）、钙、钾、常量营养素分布的条件下确定。 我们将从芝加哥大学医学中心的减肥手术诊所招募受试者。

地点：该研究将在参与者家中（第 1、4 期）和芝加哥大学医学 (UCM) 临床研究中心进行。 （第 2、3、5 期）。

学习时段：

该研究将包括 5 个独立的时期。 第 1 期和第 2 期将在手术前进行，第 3-5 期将在手术后进行。 第 1 期和第 4 期将持续三天，第 2、3 和 5 期将持续四天，其中三天在家里，第四天（半天）在临床研究中心 (CRC)。

研究阶段 1 将在参与者家中的 RYGB 或比重 (SG) 之前进行。 每位参与者将提供三天的饮食记录，并完成与 CRC 营养师的 1.5 小时电话通话和一次 24 小时尿液收集（第三天）。 尿液收集套件将直接快递到家，并在完成后快递回肾结石实验室。

研究阶段 2 将在 CRC 完成，并将在 RYGB 或 SG 之前完成。 固定研究饮食将与粪便收集套件一起通过快递运送。 每个参与者将在本研究期间的第一天、第二天和第三天吃研究饮食。 第四天早上，受试者在禁食状态下出现在 CRC，并将粪便收集物带到 CRC。 每个参与者将在每次收集的中点收集三个 45 分钟的尿液和一个血样。 然后，研究参与者吃一顿固定的早餐，并在餐后期间收集六次 45 分钟的尿液和血样。

第 3 期学习将在 CRC 完成，并将在 RYGB 或 SG 之后的 2 到 4 周之间进行。 选择这个时期的 2 到 4 周时间是因为解剖学和神经内分泌信号的生物学变化会在手术后 2 周发生，并且患者通常会在 2 周前从软食饮食提前到普通食物。 直到外科医生进行饮食改进的临床许可后，受试者才会参加第 3 期。 还预计到此时麻醉或围手术期抗生素和药物的任何影响都微乎其微。 第 3 期研究的方案与第 2 期的方案相同，包括三天的研究饮食和第 4 天的 CRC，以及禁食和喂食血液和尿液收集（具体参见第 2 期）。

研究阶段 4 将在参与者家中进行 RYGB 或 SG 后 9 到 12 个月之间的家中。 选择这个时期的时间是因为患者通常已经经历了大部分体重减轻并且有时间采用新的自选家庭饮食。 预期在肾结石形成者中发生的尿液变化也有望在此时被检测到。 参与者将提供三天的饮食记录，并完成与 CRC 营养师的 1.5 小时电话通话和一次 24 小时尿液收集（第三天）。 尿液收集套件将直接快递到家，并在完成后快递回肾结石实验室。

研究期 5 将在 RYGB 或 SG 后 12 个月（+/- 1 个月）发生在 CRC 中。 选择这个时期的时间是因为患者通常已经经历了大部分体重减轻并且大多数已经解决了代谢综合征。 研究第 3 期的方案与第 2 期和第 3 期相同（具体见第 2 期）。

研究饮食：受试者将进食含有 65 毫摩尔钠、1740-2940 毫克钾、800-1200 毫克钙的饮食，膳食将是等热量的，并控制大量营养素的分布。 食物将在 CRC 厨房准备好并运送给患者。 水的摄入量是随意的，其他液体只能按照规定摄入。 饮食将与营养师协商准备，包括具有减肥手术专业知识的营养师。 食物将在第一天运送给参与者。 参与者将继续按照减肥手术诊所的规定服用处方药和维生素补充剂。

家庭饮食记录和营养数据收集（研究期 1、4）：在家庭饮食记录之前，将向每位参与者提供一份食物日志和份量估算讲义。 参与者将记录三天的饮食记录。 在完成饮食记录后的一到三天内，每位参与者将与 CRC 营养师通电话 1.5 小时。 营养师将审查记录的完整性和澄清性，然后将数据输入研究用营养数据系统 (NDSR)。 NDSR 是一个成熟的、基于计算机的饮食分析软件程序，由明尼苏达大学开发，提供饮食召回中微量和常量营养素的定量数据。 NDSR 中的食品数据库包括 18,000 多种食品，并使用美国农业部实验室作为其营养价值和成分的主要来源。 UCM CRC 与 NDSR 签订了现有合同，以支持在本研究中使用该软件。

尿液和血清测量：将在家中进行两次 24 小时尿液收集（提供说明）。 将测量 24 小时尿量、Ca、草酸盐、柠檬酸盐、尿酸、Na、K、Cl、Mg、硫酸盐、铵和肌酐。 尿液测量将在芝加哥大学肾结石研究小组实验室进行。 血清 25-维生素 D 和甲状旁腺激素水平将通过芝加哥大学实验室的 CRC 进行测量。 血清钠、钾、氯化物、碳酸氢盐、钙、磷、镁、肌酐和胰高血糖素样肽 1 (GLP-1) 将在芝加哥大学肾结石实验室完成。 血清肽 YY 和胰岛素将在芝加哥大学糖尿病研究和培训中心实验室进行检测。 血清胰高血糖素将在 LabCorp 进行检测。 葡萄糖将使用 CRC 的黄金标准 YSI 方法进行测量。 血清和尿液将在 -80 摄氏度下冷冻并储存在肾结石实验室，以备日后可能进行的化验。

目标 1，尿液统计分析：将使用 EQUIL2（一种用于计算尿液饱和度的计算机程序）计算尿液 CaOx SS。 我们将使用 t 检验比较男性和女性的 CaOx SS，该检验可以解释两组之间的差异。 我们将按性别执行线性回归模型以确定 CaOx SS 的预测因子。 我们将使用 Spearman 的相关性检验来发现微生物种类和/或代谢途径与 CaOx SS 之间的独立相关性。 将为与高 CaOx SS 相关的任何模块生成广义线性模型。

目标 2，粪便微生物种类和统计分析：将对所有粪便样本进行鸟枪法测序。 将对所有粪便样本进行鸟枪法测序。 TruSeq DNA 样品制备试剂盒 (Illumina) 和来自 KAPA 文库制备试剂盒 (Kapa biosystems) 的试剂将用于生成文库。 将使用 2x250 核苷酸配对末端测序在 Illumina MiSeq 平台上对文库进行测序。 测序读数将使用 HUMAnN 转换为微生物代谢模块的相对丰度，并映射到 KEGG 将使用宏基因组系统发育分析 (MetaPhlAn) 管道计算相对丰度。