Effekter af middelhavsdiætintervention ved diabetisk hjertesygdom

Studiedesign: Studiet er et prospektivt, ikke-blindet, randomiseret interventionelt klinisk forsøg, der sammenligner ModMeD med standard hjertediæt hos 48 (24 pr. arm) indlagte patienter med type II DM planlagt til CABG på MMC, og som er planlagt til at blive på hospitalet i fire (4) eller flere dage før operationen.

Selvom det ikke er muligt at blinde forsøgspersonerne eller klinikerne, vil laboratorieforskere, der behandler prøver og analyserer biologiske reaktioner på interventionen, blive blindet. Specifikt vil vævsprøver blive afidentificeret og kodet før overførsel til laboratoriet.

Primært mål: At bestemme, om en middelhavsdiæt forårsager hurtige ændringer i lipidindhold (som bestemt ved massespektrometri) og i hjertecelleaktivitet (som bestemt af ERBB2-ekspressionsniveau) blandt patienter med TIIDM, der gennemgår CABG-kirurgi på MMC.

Studiearme:

1. Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD) under indlæggelsen (før og efter CABG-kirurgi)
2. Middelhavsdiæt (MedD) under indlæggelsen (før og efter CABG-operation)

Emnerekruttering: 48 indlagte voksne vil blive indskrevet (alder ≥ 18 år diagnosticeret med type II DM med hæmoglobin A1c-niveau større end 7,5 % og koronararteriesygdom med planlagt kirurgisk revaskularisering (CABG)) på MMC. Andre inklusionskriterier inkluderer planlagt prækirurgisk hospitalsophold på mindst 4 dage og villighed til at have den begrænsede middelhavsdiæt-menu i varigheden af ​​deres indlæggelsesophold.

Informeret samtykkeproces: Via en IRB-godkendt delvis HIPAA-fritagelse vil det kliniske team screene for kvalificerede patienter, som er planlagt til CABG-kirurgi. Kvalificerede forsøgspersoner vil blive kontaktet af deres kliniske team for at måle interesse for studiedeltagelse. Patienter, der angiver interesse, vil blive kontaktet af et studieteammedlem for at forklare undersøgelsen fuldt ud og indhente informeret samtykke. Patienter, der underskriver den informerede samtykkeformular for denne forskning, vil have accepteret at: 1) have baseline kropsmålinger 2) at blive randomiseret til at indtage en middelhavsdiæt eller standard hjerte-DM-diæt under deres hospitalsophold, 3) gennemgå en biopsiprocedure på det tidspunkt. af deres CABG og at donere ventrikulært myokardievæv, der er omtrent på størrelse med et riskorn, 4) donere væv, der normalt kasseres under operationen (hjertehøjre atriumvæv, skeletmuskulatur og fedt), 5) donere i alt 30 ml blod indsamlet kl. 3 tidspunkter: før, under og 4 dage efter CABG-operation, 6) for at udfylde spørgeskemaer om deres madforbrug og 7) tillade gennemgang af deres journal for deres kardiovaskulære helbredsoplysninger. Det informerede samtykke vil omfatte specificerede patientansvar, såsom at udfylde kostspørgeskemaet nøjagtigt og overholde diætrestriktioner, herunder kravet om, at patientfamilier ikke medbringer madvarer udefra til patienterne. Interesserede patienter og deres pårørende vil få rig mulighed for at stille spørgsmål.

Studieprocedurer

Kostspørgeskema: Efter at have opnået informeret samtykke vil alle forsøgspersoner udfylde et kostspørgeskema (DHQ II), som de får leveret af en registreret diætist, der bemander Cardiology Inpatient floors på MMC. DHQ II er et online spørgeskema til madfrekvens, der er udviklet af NIH (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/about). Den originale DHQI blev udviklet af Risk Factor Assessment Branch og valideret for at vise, at den giver rimelige næringsstofestimater 26-29. DHQII er en opdateret version med 10 flere fødevarer (134 i stedet for 124) og 8 kosttilskud. DHQII har 4 versioner, der adskiller sig efter tidsramme og spørgsmål om portionsstørrelse. Vi vil bruge en måneds mulighed (bilag A), der inkluderer portionsstørrelser. Dette er et selvadministreret spørgeskema, som skal udfyldes af patienten, og det tager cirka en time. Emner vil blive tilbudt onlineversionen via bærbar tablet eller en papirversion. DHQII-data vil blive analyseret ved hjælp af Diet*Calc-softwareprogrammet, der er frit tilgængeligt fra NCI (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/dietcalc/). Dette program genererer næringsstof- og fødevaregruppeindtagsestimater for standardversionerne af DHQII, der bruges i denne undersøgelse. Data fra kostspørgeskemaet vil give os mulighed for at udføre en række eksplorative analyser, som ikke er forsøgt tidligere. For eksempel vil vi se efter sammenhænge mellem forekomsten af ​​visse lipidarter med patientens umættede og mættede fedtindtag.

Baseline antropometri: Højde (m) og vægt (kg) vil blive målt ved hjælp af standard klinisk udstyr og vil blive verificeret af et studieteammedlem. Disse oplysninger vil blive brugt til at beregne body mass index (BMI), på tidspunktet for tilmelding. Et studieteammedlem vil også måle talje- og hofteomkreds.

Randomisering: Efter forsøgspersoner er blevet screenet for egnethed og har givet informeret samtykke, vil de blive randomiseret i forholdet 1:1 til en af ​​to diætinterventioner. Randomisering vil blive implementeret af undersøgelsens statistiker og vil involvere stratificering efter køn i alternerende blokke af 4 og 6. nQuery randomizer vil blive brugt til at skabe randomiseringsskemaet; randomiseringslisten vil blive overført til forseglede, uigennemsigtige, sekventielt nummererede konvolutter, et sæt for hvert stratum. På tidspunktet for randomisering vil den næste nummererede kuvert blive åbnet for at bestemme studiegruppens tildeling. Studiediætister vil sikre, at diætopgaver formidles og følges.

Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD): I henhold til gældende ernæringsretningslinjer vil alle forsøgspersoner modtage standardinstruktion og kostmenuen (bilag B) fra en MMC diætist. baseret på deres diagnoser af DM og koronar sygdom. Patienter vil blive ordineret en hjertediæt, som er en diæt med lavt fedtindhold, og hvis det ønskes af den praktiserende læge, kan yderligere natrium- eller kulhydratrestriktioner inkluderes fra sag til sag. Undersøgelsesdiætister vil føre tilsyn med registreringen af ​​registrering af madforbrug dagligt fra tilmelding til dag 4 efter CABG-operation ved 1) direkte afhøring, 2) gennemgang af madbestillinger afgivet af patienten og 3) undersøgelse af madbakker efter afslutning af måltider.

Mediterranean Diet (MedD): De MMC-registrerede diætister har lavet en undermenu (Bilag C) fra den eksisterende MMC-indlæggelsesmenu, som er kompatibel med middelhavsdiæten som beskrevet af Casas et al. (2016)20 og blev brugt i PREDIMED-forsøget. Den eneste forskel mellem den middelhavsdiæt, der blev brugt i denne undersøgelse, og som blev brugt i PREDIMED-forsøget, er udelukkelsen af ​​vin og sofrito, en sauce, der bruges som base i spansk, italiensk, portugisisk og latinamerikansk madlavning. Dette skyldtes grænserne for MMC cafeteria. Efter randomisering vil undersøgelsens diætister mødes med emnet for at gennemgå ModMeD'en og guide deres valg af mad. Studiediætister vil også mødes med gulvsygeplejersker for at forklare forskellen mellem standarddiæten og middelhavsdiæten og for at forklare undersøgelsesprocedurerne til registrering af madforbrug. Studiediætister vil overvåge registreringen af ​​madforbrug dagligt fra tilmelding til dag 4 efter CABG-operation ved 1) direkte afhøring, 2) gennemgang af madbestillinger afgivet af patienten og 3) undersøgelse af madbakker efter afslutning af måltider.

Biologisk prøveindsamling: Ventrikulært hjertevæv, atrielt hjertevæv og skelet interkostal muskel vil blive indsamlet fra studiedeltagere under deres CABG-operation. Blodprøver vil blive indsamlet på tre tidspunkter: 1) ved indskrivning (på dagen for spørgeskemaet og antropomorfe målinger), 2) på operationsdagen og 3) før udskrivelse fra hospitalet. Alle prøver vil blive afidentificeret, kodet, pakket i henhold til kategori B-bestemmelser og transporteret med kurer til MMCRI. Prøver vil blive modtaget, logget og behandlet af uddannet laboratoriepersonale. Eventuelt overskydende væv, der ikke anvendes til denne undersøgelse, vil blive deponeret og distribueret af Biobanken til ikke-specificeret forskning, hvis patientens samtykke er indhentet til dette formål.

Prøvehåndtering: Blodprøver efterlades ved stuetemperatur i 15-20 minutter og centrifugeres derefter i 30 minutter. Supernatanten (serum) vil blive opsamlet og opbevaret på is til transport til MMCRI. Vi har udført tests for at evaluere stabiliteten af ​​lipider i blodserum og har fundet ud af, at lipider er stabile i op til 3 timer ved stuetemperatur. Alt væv vil blive frosset ned hurtigst muligt og transporteret frosset på tøris til MMCRI. Alle serum- og vævsprøver vil blive opbevaret ved -80ºC. Erfaring har vist, at prøverne forbliver uændrede i mere end 1 år under disse forhold. Prøveanalyse vil blive udført, når alle prøver er blevet indsamlet.

Ventrikulært væv: Forreste venstre ventrikulære (LV), epikardiebiopsier med fri væg (1,5 mm x 1,5-7 mm dyb/længde) vil blive udtaget fra patienter, der gennemgår bypass-operation af deres hjertekirurg på tidspunktet for operationen25,30. Specifikt vil biopsien blive udført efter at kardiopulmonal bypass-perfusion er påbegyndt, og når aorta er blevet fastklemt og cardioplegi administreret. Et område på størrelse med et riskorn på overfladen af ​​den forreste væg af venstre ventrikel fri for epikardiefedt vil blive valgt til biopsien. Biopsien vil blive udført parallelt med andre procedurer for at forberede patienten til grafts og vil ikke øge den samlede operationstid. Vævet vil blive placeret i fysiologisk bufferopløsning til celleisolering eller lipidekstraktion til lipidomisk profilering. Celleisolering vil blive udført så hurtigt som muligt efter modtagelsen af ​​væv på MMCRI. Væv, der vil blive brugt til lipidekstraktion, kan fryses ved -80ºC.

Atrielt væv: Atrievævet kommer fra det kasserede højre atrielle vedhæng (RAA) under operationen. Atrielt væv er betydeligt større end den ventrikulære biopsi og giver os mulighed for at underinddele hver prøve. Et stykke vil blive anbragt i fysiologisk buffer til celleisolering. Et andet stykke vil blive anbragt i formalin og brugt til immunfluorescens. Den tredje vil blive opbevaret i RNAlater® Solution for at stabilisere RNA indtil ekstraktion. Det sidste stykke vil blive frosset til isolering af caveolae-fraktioner, lipidom- og proteinprofilering og western blotting.

Skelet intercostal muskelvæv: Intercostal muskel fjernes under operationen for at få adgang til den venstre indre brystarterie, som bruges til at give et bypass-transplantat. Den kasserede interkostale skeletmuskel vil blive opdelt i to stykker, en frossen til isolering af caveolae fraktioner, lipidomisk og proteinprofilering og western blotting, og den anden enten anbragt i formalin og brugt til immunfluorescens, anbragt i fysiologisk buffer til celleisolering, eller anbringes i RNAlater®-opløsning for at stabilisere RNA indtil ekstraktion.

Blod: En baseline-blodprøve vil blive udtaget via venepunktur én gang før operationen (på dagen for diætspørgeskemaadministration, når patienten har daglige klinisk indicerede blodprøver) for at evaluere monocytekspression af CAV samt plasmalipidomiske profiler. Opfølgende blodprøver vil blive taget på to andre tidspunkter: operationsdagen via en central linje og 4 dage efter operationen og før udskrivelse via venepunktur. Blodprøver vil blive opsamlet i 2 5-ml rør, et ACD (Acid Citrate Dextrose) antikoagulerende rør og et rødt hætte SST rør og nedkølet eller behandlet inden for 3 timer.

Dataindsamling: Deltagernes lægejournaler vil blive gennemgået for at abstrahere demografiske og kliniske data som specificeret nedenfor. Indsamling af patientdata vil finde sted ved indskrivning og ca. 1 måned efter operationen (i højst tre seks måneder). Dataene vil blive indtastet i en undersøgelsesspecifik, HIPAA-kompatibel, REDCap-database sammen med interventionsspecifikke data (spørgeskemadata, antropomorfe målinger og kostoplysninger). Disse data, som inkluderer patientnavne og andre identifikatorer, vil kun være tilgængelige for kliniske efterforskere. Laboratoriedata vil blive vedligeholdt separat. Kliniske data vil blive kodet og eksporteret til sammenstilling med laboratoriedata og analyse uden andre personlige identifikatorer. Linket til koden vil kun være tilgængeligt for kliniske efterforskere.

Personligt identificerbare oplysninger

1. Navn
2. Fødselsdato
3. Sygejournalnummer
4. Dag for hospitalsindlæggelse
5. Dato for operation
6. Udledningsdato 7.7.2 Demografi

1. Alder (år) 2. Køn (F/M) 3. Race/etnicitet (OMB-kategorier) 4. Rygehistorie (aldrig/tidligere/nuværende; hvis tidligere/nuværende, årgang) 7.7.2 Medicinsk historie

1. Dato for diagnose
2. HbA1c niveauer
3. Standard lipidprofildata 7.7.2 Medicinoplysninger ved tilmelding

1. Antidiabetisk medicin (lægemidler, dosis, hyppighed) 2. Lipidsænkende medicin (lægemidler, dosis, frekvens) 3. Antihypertensiv medicin (lægemidler, dosis, hyppighed) 7.7.3 Forsøgsspecifikke data

1. Kostspørgeskemasscore for næringsstof- og fødevaregruppeindtag
2. Antropomorfe målinger (højde, vægt, BMI, hofte- og taljeomkreds)
3. Overholdelse af daglig diæt (ja eller nej, hvis nej, hvilken madvare var ikke i overholdelse)
4. Dagligt kalorieindtag
5. Vægt under intervention
6. Tidspunkt for udtagning af blodprøver
7. Forskningslaboratoriedata (ERBB2-ekspressionsdata, lipidomikdata) 7.7.4 Kliniske resultater

1. Medicin ved udskrivelse 2. Postoperativ morbiditet og overlevelse 30 dage efter operationen

8.0 Laboratorieprocedurer

8.1 Ekspressionsniveauer af ERBB og andre proteiner: Celleoverflade ERBB2-ekspression i atrielle endotelceller vil blive vurderet ved flowcytometri. Niveauer af ERBB2, CAV1/3 og IRS-1 vil også blive bestemt ved Western blot ved hjælp af specifikke antistoffer (CAV1: BD# 610058, mus eller cellesignalering; CAV3: BD# 610420, mus IRS-1: BD#611395 , mus. pY989-IRS-1: Santa Cruz, SC-17200-R, kanin, samlet ERBB2: Life Technologies. pERBB2/Tyr1248: Millipore, 06-229, i kombination med gede-anti-kanin IgG-konjugeret FITC, Abcam, ab6717). pAkt-niveauer vil blive vurderet i cirkulerende monocytter opsamlet fra fuldblod samt i isolerede atrielle og ventrikulære endotelceller.

Yderligere lipid- og proteinanalyse: Lipidsammensætningen af ​​baseline-plasmaprøverne vil blive sammenlignet med den, der opnås fra de tilsvarende atrielle og ventrikulære vævsprøver for at vurdere graden af, at fastende cirkulerende lipider repræsenterer vævsindhold.

Ikke-myocyt-enkeltcellesuspension vil blive fremstillet fra atrielt væv under anvendelse af collagenase II/Dispase II-fordøjelse som beskrevet36. ERBB-receptor- og CAV1- og 2-niveauer i forbindelse med cellespecifikke markører vil blive målt ved flowcytometri.

Statistiske betragtninger

Prøvestørrelse/effekt: Pilotdata blev brugt til at bestemme de sandsynlige niveauer af flere mål i vores undersøgelsespopulation og har valgt en til at bruge til en kraftanalyse, celleoverflade ERBB2-ekspression i atrielle endotelceller. Pilotdata ved anvendelse af fluorescensbaseret flowcytometri afslørede et gennemsnit på 9,56 og SD på 3,14 for dette mål hos diabetespatienter (fig. 3). Målprøvestørrelsen på 24 patienter i hver undersøgelsesgruppe vil således tillade påvisning af en forskel på 2,64 i dette mål (hypoteseret til at svare til vores foreløbige data i kontrolgruppen og højere i interventionsgruppen) med 80 % kraft og en signifikansniveau på 0,05. Sekundære analyser af plasmalipidindhold og monocytsignalering vil være analyse af gentagne foranstaltninger, som vil tilføje yderligere kraft, da vi vil have flere observationer pr. person, og fjerne noget kraft i betragtning af nødvendigheden af ​​at justere p-værdier for flere sammenligninger efter tidspunkt.

Analyser: Dette vil være en intention-to-treat-analyse. Succesen med randomisering vil blive evalueret ved at sammenligne patientkarakteristika ved baseline ved hjælp af proportioner eller midler og SD'er ved hjælp af chi-kvadrat-test eller Students t-test, alt efter hvad der er relevant. Inden for gruppeændringer (dvs. delta-score) og mellem gruppeforskelle i mål truffet på serielle tidspunkter (blodserum) vil blive analyseret ved hjælp af blandet model gentagne målinger ANOVA; den blandede model vil være påkrævet, fordi patienter sandsynligvis vil have forskellig varighed af diæteksponering og derfor forskelligt antal gentagne målinger. Variabler af interesse er tid, behandlingsgruppe og tiden ved behandlingsinteraktion. Modelresultater vil blive brugt til at estimere middelværdier og ændringer over tid for sammenligninger inden for gruppe og mellem grupper. Grafiske teknikker og tidspunktspecifikke p-værdier vil blive brugt til at identificere tidsforløbet for eventuelle observerede ændringer, fx hvor hurtigt kostinterventionen kan føre til forskelle i de undersøgte mål. Signifikans vil blive identificeret på P<0,05-niveauet, med passende justering for flere sammenligninger, hvor det er relevant. I de lipidomiske analyser vil en falsk opdagelsesrate på 0,05 blive sat, og FDR-korrigerede P-værdier vil blive rapporteret. Det lineære forhold mellem ændringen i specifikke signalmål (ERBB-niveauer) og ændringen i lipidarter (SM og andre klasser) vil blive undersøgt ved hjælp af Pearsons korrelationskoefficient. Analyse vil blive udført i SAS.