Vplyv bariatrickej chirurgie na metabolóm moču - PDF na stiahnutie zadarmo

Z Inštitútu pre klinickú chémiu a laboratórnu medicínu (riaditeľ Univ. - prof. Dr. med. M. Nauck) z Univerzitnej medicíny Ernst-Moritz-Arndt-University v Greifswalde Vplyv bariatrickej chirurgie na metabolom moču Inauguračná dizertačná práca na získanie akademického titulu Doktor medicíny (Dr. med.) Z univerzitného lekárstva na univerzite Ernst-Moritz-Arndt v Greifswalde, ktorý v roku 2012 predstavil Arne Jungnickel narodený 17. novembra 1983 v Halle/Saale

vplyv

Dekan: Prof. Dr. med. dent. R. Biffar 1. recenzent: Prof. Dr. med. H. Wallaschofski 2. recenzent: Prof. Dr. med. W. Gronwald (Regensburg) Miesto, miestnosť: Klinika a poliklinika pre vnútorné lekárstvo A, Ferdinand-Sauerbruch-Straße, 17475 Greifswald, seminárna miestnosť O0.65 Deň diskusie: utorok 25. júna 2013 2

Obsah 1. ÚVOD 5 1.1. Obezita a bariatrická chirurgia 5 1.2. Metabolomika 11 2. METÓDY 13 2.1. Kolektív pacientov 13 2.2. Stanovenie profilov metabolitov pomocou NMR spektrometrie moču 15 2.3. Štatistické metódy 16 3. VÝSLEDKY 21 3.1. Popisná štatistika 21 3.2. Metabolomika 25 4. DISKUSIA 33 4.1. Popisná štatistika 33 4.2. Metabolomika 33 4.3. Silné stránky a obmedzenia štúdie 39 5. ZHRNUTIE A VÝHĽAD 42 6. LITERATÚRA 44 7. DODATOK 50 7.1. Čestné vyhlásenie 50 7.2. Poďakovanie 51 3

Zoznam použitých skratiek BMI BPD DModX FID GDM GIP GLP-1 HOMA-IR NMR OPLS OPLS-DA PC PCA PLS PLS-DA ppm RD TSP VIP-Plot WHO Body-Mass-Index Biliopancreatic Diversion Vzdialenosť k modelu Záznam časovo závislého signálu v prijímacej cievky (rozpad bez indukcie) Geneticky stanovený metabotyp Inhibičný peptid žalúdka Glukagón podobný peptid-1 Homeostatický model hodnotenie inzulínovej rezistencie Spektroskopia nukleárnej magnetickej rezonancie Ortogonálne čiastočné najmenšie štvorce Ortogonálne čiastočné najmenšie štvorce rozlišovacia analýza Hlavná zložka Analýza hlavných komponentov) Čiastočné najmenšie štvorce Diskriminačná analýza čiastočných najmenších štvorcov Časti na milión Relaxačné oneskorenie (Relaxačné oneskorenie) Trimetylsilylpropionát sodný Variabilný význam v projekčnej ploche Svetová zdravotnícka organizácia 4

1. Úvod 1.1. Obezita a bariatrická chirurgia Obezita je chronické ochorenie multifaktoriálneho pôvodu. V zodpovednosti sú genetické faktory, ako aj stravovacie návyky a fyzická aktivita, ako aj sociálne a kultúrne faktory (1). Štúdie v Nemecku ukazujú, že 6,3% detí vo veku od 3 do 17 rokov (2) a 12,9% osôb vo veku nad 18 rokov je obéznych (3). Odhaduje sa, že na celom svete je postihnutých asi 500 miliónov ľudí, aj keď je zrejmé, že za posledné tri desaťročia sa tento trend zvyšuje (4). Táto epidémia bude postihnutá viac žien ako mužov. Obrázok 1 zobrazuje odhadovanú prevalenciu obezity I. stupňa medzi ženami na celom svete v roku 2010. Obrázok 1: Odhadovaná prevalencia obezity I. stupňa (BMI 30 kg/m²), ženy vo veku nad 15 rokov, 2010 Zdroj: Globálna informačná základňa WHO: Medzinárodné porovnania A klasifikácia závažnosť ochorenia určuje Svetová zdravotnícka organizácia [WHO] pomocou indexu telesnej hmotnosti (BMI) v kg/m² podľa tabuľky 1. 5

Nechajte 30 ml (žalúdočné vrecko). Väčšia 10, vylúčená z potravinovej pasáže

Relaxačné oneskorenie (RD), čas zmiešavania t m a čas získania sú nastavené na 4 s, 100 ms, respektíve 3,96 s. To vedie k dobe cyklu približne 8 s. Po zaznamenaní štyroch fiktívnych skenov sa 32 FID skenov akumuluje vo veľkosti spektra (td) 32 k dátových bodov so šírkou spektra (sw) 20 689 ppm FID použili exponenciálne násobenie lb = 0,3 Hz. Všetky spektrá boli spracované programom TOPSPIN2.1 (Bruker Biospin) a potom prenesené do MATLABu na štatistickú analýzu. 2.3. Štatistické metódy Deskriptívna štatistika 53 53 Vylúčenie pacientov: N = = 2; 2; Neúplný súbor údajov Dataset 51 51 pacientov 13 13 mužov 38 38 žien ženy N = 2 žalúdočný bypass Roux-en-Y N = 29 žalúdočný rukáv N = 11 11 žalúdočný rukáv N = 9 žalúdočný bypass Roux-en-Y Obrázok 4: Schéma antropometrických údajov pacientov Zahrnuté v deskriptívnej štatistike Rovnako ako na obrázku 4, údaje 51 pacientov z kolektívu pacientov prúdili do deskriptívnej štatistiky. Údaje týkajúce sa hmotnostného trendu v kilogramoch, trendu indexu telesnej hmotnosti, trendu 16

Modely PLS-DA/OPLS-DA sa stanovili na základe 70 spektier. Predikčná výkonnosť modelov bola odhadnutá pomocou 3-násobnej krížovej validácie. Zvyšné spektrá sa použili na validáciu modelov. 20

3. Výsledky 3.1. Popisná štatistika História hmotnosti v kilogramoch Pred operáciou bola priemerná hmotnosť 143,44 ± 26,68 kg. Po operácii došlo k trvalému poklesu na priemerných 96,93 ± 17,93 kg. Muži mali v porovnaní so ženami podľa očakávania, vyššiu počiatočnú hmotnosť. Obrázok 6 zobrazuje krivky absolútnej hmotnosti pre pacientov mužského a ženského pohlavia a pre celú skupinu. 180 mužov ženy spolu kg 160 140 120 100 80 N = 13 N = 51 N = 38 pred operáciou N = 12 N = 34 N = 46 po operácii 1-13 N = 8 N = 21 N = 13 po operácii 70-120 N = 10 N = 36 N = 26 po OP 150 - 240 N = 9 N = 18 N = 27 po OP 326 - 410 dní Obrázok 6: História hmotnosti v kilogramoch telesnej hmotnosti, uvedená ako stredná hodnota. Modrá: história hmotnosti mužov, červená: história hmotnosti žien, zelená: história celkovej hmotnosti. N označuje počet pacientov, ktorí boli vyšetrení v príslušnom dátovom bode. 21. deň

Percentuálny hmotnostný pokrok Strata hmotnosti sa tiež kontinuálne zobrazuje v percentách. Toto je znázornené na obrázku 7. Po 326 až 410 dňoch vážia pacienti priemerne 68,88 ± 6,11 percenta svojej pôvodnej hmotnosti. To zodpovedá strate hmotnosti 31,12 ± 6,11 percenta do jedného roka. Vidno tu, že muži aj ženy chudnú v rovnakom rozsahu. Kvôli prehľadnosti nie je veľkosť skupiny na obrázku 7 uvedená. Toto je však možné nájsť v tabuľke 3. Muži Ženy Spolu 100 95 90 percent 85 80 75 70 65 pred operáciou po operácii 1-13 po operácii 70-120 po operácii 150-240 po operácii 326-410 dní Obrázok 7: Hmotnostný trend v percentách, zobrazený ako priemerná hodnota. Modrá: história hmotnosti mužov, červená: história hmotnosti žien, zelená: história celkovej hmotnosti. Tabuľka 3: Počet súborov údajov testovaného subjektu za príslušné obdobie Obdobie Počet žien Počet mužov Počet celkom Pred OP 38 13 51 Po OP 1-13 dní 34 12 46 Po OP 70-120 dní 13 8 21 Po OP 150-240 dní 26 10 36 Po OP 326-410 dní 18 9 27 22

Priebeh indexu telesnej hmotnosti BMI pred operáciou bol v priemere pre celú skupinu pacientov 49,78 ± 8,39 kg/m². Za už spomenuté obdobia klesá na priemernú hodnotu 33,36 ± 5,54 kg/m². To zodpovedá priemernému poklesu o 16,42 ± 5,54 kg/m² do jedného roka. Obrázok 8 to ilustruje. 55 mužov ženy spolu 50 kg/m² 45 40 35 30 pred operáciou po operácii 1-13 po operácii 70-120 po operácii 150-240 po operácii 326-410 dní Obrázok 8: BMI v kg/m², údaje sú uvedené ako stredná hodnota . Modrá: BMI trend muži, červená: BMI trend ženy, zelená: BMI trend spolu. Strata nadváhy v percentách Obrázok 9 zobrazuje stratu nadváhy v jednotlivých skupinách v priebehu času.Po období 326 - 410 dní po operácii je zrejmé, že pacienti stratili v priemere 67,22 ± 16,74 percent svojej nadváhy. Opäť nie je vidieť rozdiel medzi mužmi a ženami. V tabuľke 4 sú zhrnuté kurzy štyroch uvedených kategórií ako číselné hodnoty. 23

DModX [7] (Norma) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 2x D-Crit (0,05) D-Crit (0,05) 89 90 0,5 0,0 T2Range [1 -7] 100 80 60 40 20 11 12 19 20 18 30 78 T 2 krit (99%) T 2 krit (95%) 100 0 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Spektrum Obrázok 11. Hore: Vzdialenosť do modelový graf (DModX). Hodnoty nad dvojnásobkom kritickej hodnoty () sú odľahlé hodnoty. Dole: Hotellings T 2 plot. Na zaznamenanie spojenia medzi profilom metabolitu a operačným stavom. Na výpočet modelov bolo použitých 70 spektier a na vyhodnotenie určených modelov 20 spektier. 1,0 R2Y (cum) Q2 (cum) 600 Pre-OP Post-OP (1-13T) 0,8 400 0,6 0,4 t [2] 200 0 0,2-200 0,0 [1] [2] [3] [4] Porov. -400-600 -400-200 0 200 t [1] Obrázok 12. Vľavo: Prehľad modelu PLS-DA. R2: vysvetlená časť odchýlky v matici Y; Q2: vysvetlený podiel odchýlky v matici Y predpovedaný modelom po trojnásobnej krížovej validácii. Vpravo: Graf skóre PLS-DA T1/T2 pre pred a pooperačné vzorky. Elipsa predstavuje rozsah Hotellings T 2 na hladine významnosti 0,05. Smer oddelenia medzi týmito dvoma triedami je označený zelenou šípkou. 26

5,0 4,0 VIP [4] 3,0 2,0 1,0 0,0 0,001 CoeffCS [2] 0,000-0,001-0,002-0,003 b250 b240 b230 b220 b210 b200 b190 b180 b170 b160 b150 b140 b130 b110 b100 b90 b80 b70 b60 b50 b40 b30 b20 b10 b1 Vedrá Obrázok 14. Hore: PLS-DA VIP (variabilný význam v projekcii). Dole: Graf koeficientu PLS-DA. VIP graf sumarizuje dôležitosť segmentov z hľadiska ich schopnosti vysvetliť X a Y. VIP hodnoty> 1 označujú významné segmenty, zatiaľ čo segmenty s VIP hodnotami