Fischölergänzung, Nutrigenomik und Darmkrebsprävention

1. Begründung und spezifische Ziele

Darmkrebs (CRC) ist die dritthäufigste Krebsart und die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache in den Vereinigten Staaten. Tier- und Humanstudien haben gezeigt, dass die aus dem Meer stammenden mehrfach ungesättigten n-3-Fettsäuren (PUFAs), Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexansäure (DHA), krebshemmende Eigenschaften haben, während umgekehrt n-6-PUFAs wie Arachidonsäure (ARA ) kann die Tumorentstehung fördern. Der Mechanismus hinter diesen gegensätzlichen Wirkungen beruht wahrscheinlich auf Unterschieden in der biologischen Aktivität ihrer Eicosanoide-Endprodukte und ihren Wirkungen auf chronische Entzündungen. Prostaglandin E2 (PGE2) ist ein entzündungsförderndes Eicosanoid, das sowohl in kolorektalen Adenomen als auch in Krebs abnormal produziert wird und über den Cyclooxygenase-Weg von ARA abgeleitet wird. EPA wird über denselben Weg in Prostaglandin E3 umgewandelt, das eine 4- bis 7-fach geringere Prostaglandin-E-Rezeptoraffinität aufweist, weniger entzündlich ist und im Vergleich zu PGE2 sogar pro-apoptotisch sein kann. Als solches kann es eher das Verhältnis von ARA zu EPA und DHA sein als die absoluten Konzentrationen von aus dem Meer stammenden n-3-PUFAs, die am meisten zu ihren antiproliferativen und pro-apoptotischen Wirkungen beitragen.

Das Verhältnis von ARA zu EPA + DHA kann jedoch durch Fischölergänzung manipuliert werden; genetische Faktoren können bei der Bestimmung dieses Verhältnisses eine Schlüsselrolle spielen. Neuere genomweite Assoziations- und Haplotypstudien haben gezeigt, dass bis zu 28 % der additiven Varianz der Gewebespiegel von ARA durch Varianten in einem einzigen Gen, der Fettsäure-Desaturase 1 (FADS1), erklärt werden. FADS1 ist das geschwindigkeitsbegrenzende Enzym bei der Umwandlung von Linolsäure (LA), der am häufigsten konsumierten PUFA, zu ARA, und Homozygoten für das T-Allel (Populationshäufigkeit von 13 %, HapMap -CEU) in rs174537 haben eine geringere Fettsäure-Desaturase Aktivität und in der Folge niedrigere Gewebespiegel von ARA. Während EPA in vivo aus α-Linolensäure hergestellt werden kann, ist dieser Prozess beim Menschen äußerst ineffizient, und die meisten EPA auf Gewebeebene stammen direkt aus der Nahrungsaufnahme von fettem Fisch. Daher können eine hohe Aktivität von FAD1 und anschließend erhöhte Gewebespiegel von ARA einige der potenziellen Vorteile einer Nahrungsergänzung mit Fischöl aufheben. Bisher haben keine zuvor veröffentlichten Studien untersucht, wie genetische Varianten, die die Fettsäure-Desaturase-Aktivität beeinflussen, die vorteilhaften Wirkungen einer Fischölergänzung verändern könnten.

Die Hypothese der Forscher ist, dass Personen mit genetisch bedingter geringerer FADS1-Aktivität einen größeren Nutzen aus der Fischölergänzung ziehen werden als Personen mit höherer FADS1-Aktivität aufgrund niedrigerer ARA-Gewebespiegel und folglich eines günstigeren Verhältnisses von ARA zu EPA + DHA. Um diese Hypothese zu testen, werden die Forscher 150 Teilnehmer mit kürzlich identifizierten adenomatösen Polypen rekrutieren und eine 6-monatige, doppelblinde, 3 x 2 faktorielle, randomisierte, kontrollierte Studie durchführen. Der erste Faktor wird der rs174537-Genotyp (GG, GT und TT) im FADS1-Gen sein, und der zweite Faktor wird die Fischölergänzung sein (Fischöl versus Placebo). Das primäre Studienergebnis wird die Veränderung der rektalen Epithelzellproliferation gegenüber dem Ausgangswert sein, gemessen anhand der Ki-67-Markierung, und der rektalen Krypta-Apoptose, gemessen mittels TUNEL. Zu den sekundären Endpunkten gehören die rektale Epithelzellenexpression von COX-2 und 15-PGDH, die rektale Zellproduktion von PGE2 und PGE3, rektale Zellfettsäurekonzentrationen sowie Änderungen der Biomarker für Entzündungen (C-reaktives Protein) und Adipokine gegenüber dem Ausgangswert (Leptin, Adiponectin) und Marker der Insulinsensitivität (HOMA-IR).

Die spezifischen Ziele für diesen Forschungsvorschlag sind:

1. um die Wirksamkeit von Fischöl-Ergänzungen auf rektale Epithelzellen-Proliferationsindizes und Marker der rektalen Krypta-Apoptose zu bestimmen; Und,
2. um die Wirkung der genetisch bestimmten Fettsäure-Desaturase-Aktivität auf die Fischölergänzung für Marker des kolorektalen Krebsrisikos zu bestimmen.

Die langfristigen Ziele der Forscher bestehen darin, genetische Faktoren zu bestimmen, die die Wirksamkeit der Fischölergänzung beeinflussen könnten, um eine definitivere Studie zum Wiederauftreten von Adenomen unter Verwendung von aus dem Meer stammenden n-3-PUFAs durchzuführen. Die Forscher gehen davon aus, dass Fischöl eine antineoplastische Wirkung haben wird und Personen mit geringer FADS1-Aktivität eine stärkere Reaktion zeigen werden als Personen mit hoher FADS1-Aktivität. Diese Studie wird die erste sein, die die Nutrigenomik der Nahrungsergänzung mit Fischöl bei der Chemoprävention von Darmkrebs untersucht, und kann Auswirkungen haben, die über die Krebsprävention hinausgehen, da Fischöl aktiv auf seine entzündungshemmenden Wirkungen bei kardiovaskulären und psychiatrischen Erkrankungen sowie Diabetes mellitus und der Metabolisches Syndrom.

2. Rekrutierung und Bindung

Die Prüfärzte werden geeignete Teilnehmer auf der Grundlage der Einschlusskriterien identifizieren, indem sie Studiendaten und Krankenaktendaten überprüfen, die in der Tennessee Colorectal Polyp Study (TCPS) gesammelt wurden. Teilnehmer, die nach der Überprüfung der Aufzeichnungen noch teilnahmeberechtigt sind, erhalten ein Einführungsschreiben, in dem sie zur Teilnahme eingeladen werden. Eine Woche nach Versand des Briefes; Ein geschulter Interviewer der Vanderbilt Survey Research Shared Resource (SRSR) wird die potenziellen Teilnehmer anrufen, um detailliertere Informationen über die Studie zu geben, Fragen zur Studie zu beantworten und zu sehen, ob sie an einer Teilnahme interessiert sind. Zu diesem Zeitpunkt wird mit dem Teilnehmer ein Termin für den persönlichen Basisbesuch vereinbart. Nach dem ersten Besuch und der Einholung der informierten Zustimmung führt ein Interviewer des SRSR die Basisbefragung und die 24-Stunden-Erinnerungen an die Ernährung durch. Beim Baseline-Besuch werden die Ermittler rs174535 erneut genotypisieren, um die Genauigkeit des Imputationsprozesses zu bestätigen. Diese Strategie wird es den Ermittlern ermöglichen, geeignete Kandidaten für unsere Studie effizient und genau zu identifizieren.

Berechtigte Probanden stellen sich beim Vanderbilt General Clinical Research Center (GCRC) für den ersten Besuch und die Verfahren der Basisstudie vor. Teilnehmern, die für die Studie in Frage kommen und eine schriftliche Zustimmung zur Einschreibung geben, wird Blut entnommen; eine Fettgewebsbiopsie durchgeführt und einer grundlegenden rektalen Schleimhautbiopsie unterzogen. Die Behandlungszuweisung wird von einem Koordinator von der Vanderbilt Investigational Pharmacy eingeholt. Die erste Dosis des Studienmedikaments wird den Patienten beim ersten Besuch verabreicht, und Datum und Uhrzeit werden aufgezeichnet. Dieses Datum und diese Uhrzeit gelten als Zeitpunkt der Randomisierung.

3. Randomisierung

Die Randomisierung erfolgt nach einem permutierten Block-Randomisierungsschema, das nach den drei Genotypen stratifiziert ist. Die Randomisierung wird innerhalb dieser drei Schichten mit einer Blockgröße des Ausgleichsintervalls fortgesetzt, die zufällig entsprechend dem Ergebnis einer computergenerierten Zufallszahl variiert. Dadurch wird sichergestellt, dass der kumulative Anteil der Zuordnungen zu jeder Behandlung ausgeglichen wird, nachdem jeder Block von Zuordnungen durchgeführt wurde.

4. Studienverfahren

1. Datensammlung

   Da eine Exposition gegenüber sowohl n-6- als auch n-3-PUFAs außerhalb der Nahrung möglicherweise die Wirkung einer Fischölergänzung verfälschen könnte, werden die Forscher im Laufe der Studie insgesamt vier 24-Stunden-Studien zur Erinnerung an die Ernährung für jeden Teilnehmer durchführen. Bei der Einschreibung führen die Ermittler zwei 24-Stunden-Ernährungsbewertungen durch, eine am Wochentag und eine am Wochenende, da die Ernährung der Teilnehmer je nach Wochentag unterschiedlich sein kann. Darüber hinaus führen die Ermittler in Woche 8 und in Woche 16 einen 24-Stunden-Diät-Recall durch. Die Ermittler werden die aus diesen 24-Stunden-Ernährungsbewertungen gesammelten Daten zusammen mit Standardtabellen zur Lebensmittelzusammensetzung verwenden, um die ernährungsbedingte Exposition gegenüber PUFAs zu berechnen.

   Die Prüfärzte werden die Einhaltung des Studienmedikaments bei jedem persönlichen Besuch während der Studie feststellen. Medikation und Medikationsänderungen werden bei diesen Besuchen aufgezeichnet. Patienten, die während der Studie ein neues NSAID einleiten, werden zurückgezogen und es wird ein Ausgangsbesuch durchgeführt. Die Adhärenz an Fischöl wird auch durch RBC-Phospholipidmembran-Fettsäureanalyse bestimmt, die in Monat 3 und Monat 6 durchgeführt wird. Um zu bestimmen, ob eine Fischölergänzung auch die Fettsäuremembrankonzentration im Zielgewebe beeinflusst, werden die Forscher außerdem die Veränderung der Phospholipidmembran-Fettsäurekonzentration der rektalen Epithelzellen bestimmen.

2. Fischölkapseln

   Teilnehmer, die der Fischölergänzung zugeteilt werden, werden angewiesen, täglich drei Lovaza®-Kapseln mit jeweils 465 mg EPA und 375 mg DHA einzunehmen; dies ergibt eine tägliche Gesamtdosis von 1395 mg EPA plus 1125 mg DHA für eine tägliche Gesamtdosis Fischöl von 2,5 Gramm. Die Patienten nehmen dreimal täglich eine Tablette zu den Mahlzeiten ein. Lovaza®-Kapseln sind die einzige von der FDA zugelassene Fischölzubereitung, und als solche wird die Qualität des Medikaments überwacht und sichergestellt. Fischölkapseln in pharmakologischer Qualität haben den Vorteil, dass sie hohe Konzentrationen an PUFAs, geringe Mengen an Schadstoffen wie Quecksilber und fast keinen Fischgeruch aufweisen.

3. Placebo-Kapseln

   Die Forscher werden Ölsäure als Placebo verwenden. Der Grund für die Verwendung von Ölsäure ist mehrfach. Erstens haben Ölsäure (Olivenöl)-Kapseln eine ähnliche Textur, Größe, Farbe und Konsistenz wie Fischöl-Kapseln. Noch wichtiger ist, dass Ölsäure nicht in ein Eicosanoid oder ein anderes metabolisch aktives Produkt umgewandelt wird. Dies steht im Gegensatz zu Maisöl, das auch als Placebo in Fischölstudien verwendet wurde, aber hauptsächlich Linolsäure ist und anschließend die Gewebespiegel von ARA erhöhen und die Ergebnisse unserer Studie verfälschen könnte. Ölsäure wurde in mehreren früheren Studien zur Nahrungsergänzung mit Fischöl als Placebo verwendet und wird gut vertragen.

4. Bewertungsbesuche

Die Patienten werden die GCRC-Klinik zu Studienbeginn (Erstbesuch), nach 3 Monaten Studienbehandlung (Zwischenbesuch) und nach 6 Monaten Studienbehandlung (Endbesuch) besuchen. Der Studienkoordinator kontaktiert die Teilnehmer im Verlauf der Studie alle 4 Wochen, um die Einhaltung des Studienprotokolls zu fördern. Bei den 3-Monats- und 6-Monats-Besuchen wird die Einhaltung der Behandlung durch Kapselzählung und Messung der RBC-Phospholipid-Fettsäurekonzentrationen überwacht. Unerwünschte Ereignisse werden bei diesen Besuchen aufgezeichnet.

5. Datenmanagement und Qualitätskontrolle

Der Vanderbilt GCRC Informatics Core wird als zentraler Ort für die Datenverarbeitung und -analyse verwendet. Die Vanderbilt University hat Software-Tools und Workflow-Methoden für die elektronische Erfassung und Verwaltung von Forschungsstudiendaten entwickelt. (132) REDCap (Research Electronic Data Capture) ist eine sichere, webbasierte Anwendung, die eine intuitive Schnittstelle für Benutzer bereitstellt, um validierte Daten aus der Ferne einzugeben (mit automatisierten Datentyp- und Bereichsprüfungen), Datenmanipulations-Audit-Trails und -Berichterstattung sowie einen Export Mechanismus für den Export von Daten am Ende des Studiums in gemeinsame Statistikpakete.