Zaměření na mikrobiom ke zlepšení klinických výsledků u bipolární poruchy

NÁBOR A PODNĚTOVÁNÍ ÚČASTNÍKŮ VÝZKUMU

Pro navrhovanou studii budou vyšetřovatelé rekrutovat účastníky výzkumu z Prechterovy longitudinální studie bipolární poruchy, sídlící na University of Michigan pod vedením Dr. Melvina McInnise, mentora této aplikace. Prechterova studie probíhá 10. rokem a účastní se jí více než 1200 účastníků, včetně psychiatrických a zdravých kontrolních jedinců. výzkumníci se z této studie v minulosti úspěšně rekrutovali, aby provedli observační dietní studii a jednobodovou mikrobiomickou analýzu popsanou v části Předchozí práce. Vyšetřovatelé využijí infrastrukturu studie s 50 % vyhrazeného času pro výzkumného asistenta na řízení náboru, plánování, sledování a vkládání dat. Vyšetřovatelé také využijí 5 % vyhrazeného času pro koordinátorku studie Glorii Harringtonovou, která dohlíží na všechny administrativní aspekty studie Prechter, včetně zajištění souladu s předpisy.

Vyšetřovatelé přijmou 20 mužů a 20 žen z Prechterovy kohorty ve věku 25-65 let s potvrzenou diagnózou bipolární poruchy I z diagnostického rozhovoru pro genetické studie (DIGS), používaného jako základní nástroj příjmu pro Prechterovu studii. Způsobilým subjektům bude udělen souhlas a naplánován vstupní pohovor a bude jim přiděleno jedinečné identifikační číslo pro sledování pomocí zabezpečeného systému správy laboratorních informací. Subjektům bude nabídnuta peněžní pobídka ve výši 200 USD, která bude vyplácena ve splátkách po dokončení aktivit zaměřených na milníky studia.

STANOVENÍ ZVYKLOVÝCH DIET

Vyšetřovatelé určí obvyklou základní stravu všech subjektů pomocí 3 po sobě jdoucích dnů v průběhu 1 týdne s automatickým online 24hodinovým stažením stravy (ASA24 z National Cancer Institute). Subjekty se během návštěvy se souhlasem setkají s certifikovaným odborníkem na výživu z Laboratoře pro hodnocení výživy ve Středisku pro výzkum výživy a obezity na University of Michigan, aby jim vysvětlili, jak správně použít stažení. Po 1 týdnu se subjekty vrátí do MCRU pro základní biologické vzorky a dietní pokyny, jak je podrobně popsáno níže.

ODBĚR BIOLOGICKÝCH VZORKŮ, MORFOMETRICKÝCH ÚDAJŮ A STANDARDNÍCH ZDRAVOTNÍCH OPATŘENÍ

Během základní návštěvy (po týdnu zahrnujícím stažení stravy) všechny subjekty darují základní krevní vzorky nalačno pro analýzu volných mastných kyselin; vzorek moči pro analýzu markerů oxidačního stresu; a nechat si zaznamenat jejich výšku, váhu, obvod pasu a boků a krevní tlak a být požádáni o vyplnění dotazníku Hamilton Depression scale, dotazníku Young Mania Rating Scale a Global Physical Activity Questionnaire. Účastníci také během své základní a závěrečné návštěvy absolvují krátkou 25-35minutovou baterii neuropsychologického testu. Subjekty také vrátí vzorek stolice, který bude odebrán doma pomocí dodávané sběrné sady. Subjekty zopakují všechny procedury na konci 1. a 4. týdne dietního protokolu. Tyto postupy, stejně jako dietní rozhovory, budou probíhat v Michiganské klinické výzkumné jednotce na University of Michigan, kde pracují flebotomové, zdravotní sestry, odborníci na výživu a technici se zkušenostmi ve všech navrhovaných postupech; a zařízení potřebné ke zpracování vzorků. Nakonec budou subjekty dotázány na všechny léky na předpis a bez předpisu, které byly přijaty v předchozím týdnu.

DIETNÍ ZÁSAH

Při dietní intervenci budou subjekty vedeny certifikovaným odborníkem na výživu, aby dosáhli cílového složení makroživin (podle celkového příspěvku kalorií) 15 % bílkovin, 45 % sacharidů, 40 % tuku, s

Vyšetřovatelé dosáhnou diety pomocí specifických jídelníčků s ohledem na osobní preference získané z popsané analýzy obvyklé stravy. Výzkumníci poskytnou subjektům specifické kuchyňské oleje pro přidání do potravin připravených doma, aby se dosáhlo cílů pro olejovou (OLA), LA a a-linoleovou (LNA); a doplňky s rybím olejem k dosažení cílů DHA a EPA. Subjektům bude také poskytnut seznam potravin, které je třeba jíst a kterým se vyhýbat (upravený na základě jejich záznamů o obvyklé stravě), stejně jako několik položek jídelního lístku z řetězcových restaurací, které mohou jíst k jídlu nevyhnutelně konzumovanému mimo domov. Subjekty budou vyškoleny, aby podávaly zprávy o své stravě pomocí ASA24. Záznamy budou minimálně jednou týdně přezkoumávány výzkumným personálem a hodnoceny na odchylky od stravy mimo prahové rozmezí (jako průměrný denní příjem) alespoň 12 % PUFA a ne více než 50 % sacharidů. Paralelně s tímto projektem budou vyšetřovatelé vyvíjet python skripty pro extrakci dat pro automatizaci procesu, ale nebudou závislí na úspěchu tohoto cíle, aby splnili cíle tohoto projektu. Hodnoty spadající mimo stanovené prahové hodnoty budou subjekty upozorněny s návrhy na nápravu. Důležité je, že vzhledem k tomu, že plazmatická LA silně koreluje s příjmem potravy, budou po dokončení analýzy volných mastných kyselin z krevních vzorků nalačno k dispozici objektivní měřítka dietní adherence k příjmu PUFA, kterou lze využít jako kovariáty ve statistických modelech. A konečně, vyšetřovatelé se vyhýbají listopadům až lednu kvůli dietním intervencím, protože diety mají tendenci být v tomto období neobvyklá.

Po 4týdenní dietní manipulaci budou subjekty vyzvány, aby udržovaly dietu s vysokým obsahem PUFA po dobu 6 měsíců. Vzhledem k omezeným zdrojům nebudou vyšetřovatelé pokračovat ve shromažďování vzorků stolice po uplynutí 4týdenního období (ačkoli na to budou vynaloženy jiné prostředky). Vyšetřovatelé však budou nadále povzbuzovat subjekty, aby používali ASA24 týdně. Vyšetřovatelé budou také pokračovat v monitorování self-report opatření jako součást longitudinální studie, která nevyžaduje žádné další zdroje z této aplikace.

Dr.Evans (hlavní řešitel) navázal dobré vztahy s výzkumným personálem v Laboratoři pro hodnocení výživy (NAL) během minulých studií, popsaných výše, a vypracoval plány pro navrhovanou dietní manipulaci s Theresou Han-Markey, RD, Bionutrition Manažer NAL, jehož služby jsou zahrnuty do navrhované studie. Dr. Evans také nedávno dokončil formální školení v nutričních vědách jako součást ocenění K01 kariérního rozvoje a bude se úzce podílet na dietních studiích. Dále Dr. Charles Burant, ředitel Centra pro výzkum výživy a obezity a předchozí mentor pro Dr. Evans K01, bude tyto studie konzultovat (viz dopis na podporu).

ZJIŠŤOVÁNÍ TAXONOMICKÉHO SLOŽENÍ MIKROBIOMU STOLICIE

Domácí soupravy pro odběr stolice OmniGene Gut od DNA Genotek (Ottawa, CA) budou použity k odběru vzorků na začátku, 1. a 4. týdnu dietního období. Tyto soupravy byly úspěšně použity pro vytvoření předběžných dat popsaných výše a mají výhodu udržení stability DNA vzorku po dobu 14 dnů bez zmrazení. Subjekty vrátí dokončené soupravy při plánovaných studijních návštěvách. Metody identifikace mikrobiálních komplementů ve vzorcích byly již dříve popsány v publikaci HMI Laboratory na University of Michigan. Stručně řečeno, mikrobiální DNA bude extrahována ze vzorků stolice a zpracována pro 16S ribozomální sekvenování pomocí sekvenační strategie s duálním indexováním. Sekvenování bude provedeno na platformě Illumina MiSeq, podle pokynů výrobce. Analýza genu 16S rRNA bude provedena pomocí SOP (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) pro zpracování dat MiSeq. Klasifikace sekvencí budou určeny porovnáním sekvencí s Projektem ribozomální databáze a sekvence budou seskupeny do OTU.

SBĚR VLASTNĚ HLÁŠENÝCH ZDRAVOTNÍCH OPATŘENÍ

Dlouhodobí účastníci v současné době vyplňují dotazníky s vlastním hodnocením poštou každé 2 měsíce. Pro současnou studii vědci používají průměrné odezvy dříve shromážděné jako základní měřítka a nové odezvy shromážděné po dokončení období diety jako měřítka výsledků. Tyto dotazníky zahrnují PHQ-9, PSQI, LFQ, Altmanovu stupnici sebehodnocení Mania Scale (ASRM), Short Form 12 Health Survey (SF-12) a Generalized Anxiety Disorder Assessment (GAD-7).

ANALÝZA DAT

Analýza dat má 2 hlavní fáze. První je generování normalizovaných souhrnných skóre z různých měření. Druhým je použití statistických modelů k testování hlavních účinků stravy. Shrnutí skóre dotazníku a antropomorfní míry jsou standardní a nejsou zde dále podrobně popsány. Shrnutí souborů mikrobiomických dat bude provedeno tak, jak je popsáno výše, a výstup OTU dvěma způsoby: 1) jako frakční reprezentační tabulka, kde každá OTU je vyjádřena jako zlomek celkových OTU na vzorek; a 2) jako celkové počty sekvencí, kde každá OTU je reprezentována jako celková abundance. Oba budou testovány ve statistických analýzách.

Pro druhou fázi budou výzkumníci používat dva hlavní statistické modely: 1) regresní analýzy k testování hlavních účinků stravy na mikrobiomová data na úrovni OTU a vlastní zátěž měřením nemoci, přizpůsobení věku, pohlaví a BMI; a 2) analýza modelování strukturovaných rovnic pro testování zprostředkujících účinků OTU na vztah mezi stravou a klinickými výsledky. Výzkumníci dosáhnou posledně uvedeného přístupu, jak je znázorněno na obrázku 2. Hlavní účinek stravy bude testován na plazmatické PUFA (primárně LA), mikrobiom OTU a vlastní zdravotní opatření, znázorněná tečkovanou čarou. Model cross-lag s použitím SEM bude testovat statisticky významné reciproční účinky, znázorněné tučnými šipkami. Vyšetřovatelé například otestují, zda zvýšení plazmatické LA odpovídá za účinek (zcela nebo částečně) na změny v mikrobiomových OTU, a zda změny v OTU odpovídají za účinky na samostatně hlášená měřítka výsledku.