Asthma- und Adipositas-Diät im Vergleich zu körperlicher Betätigung

Unsere primäre Hypothese ist, dass entzündliche SNPs den Grad der Entzündungsreaktion regulieren können, wobei Fettleibigkeit die Schwere der Erkrankung verändert. In diesem Fall demonstriert Asthma, das sich im Zusammenhang mit Fettleibigkeit entwickelt, die potenziell schädliche Beziehung zwischen einem spezifischen proinflammatorischen Zustand (Fettleibigkeit) und den genetischen Regulatoren der Entzündung (SNPs).

Unsere sekundäre Hypothese geht davon aus, dass eine kurzfristige (12-wöchige) Gewichtsabnahme durch Ernährung allein, aber nicht durch Bewegung allein, die lungenspezifische Entzündung reduziert und die entzündungsfördernden Reaktionen bei weiblichen afroamerikanischen fettleibigen Jugendlichen mit Asthma im Vergleich zu einer Wartelistenkontrolle verringert Gruppe, die nach ihren ersten 12 Wochen dann ein kombiniertes 12-Wochen-Diät-Plus-Bewegungsprogramm (Wartelistenkontrolle/kombiniert) erhalten. Eine dritte explorative Hypothese schlägt vor, dass die Häufigkeit identifizierter SNPs signifikant mit der Menge des Fettabbaus durch Diät, Bewegung oder kombiniertes Programm zusammenhängt und ferner durch spezifische Atemwegs- und pro- und entzündungshemmende Marker vermittelt wird. Konkrete Ziele sind:

1. Bestimmung der Häufigkeit von Einzelnukleotid-Polymorphismen und SNP-Haplotypen in entzündungsfördernden und entzündungshemmenden Genen bei fettleibigen und nicht-fettleibigen weiblichen afroamerikanischen asthmatischen und nicht-asthmatischen Jugendlichen im Alter von 13 bis 19 Jahren.
2. Es sollten die Wirkungen von Diät oder Bewegung auf lungenspezifische Entzündungen (ausgeatmetes Stickoxid, [eNO]) und pro- und entzündungshemmende Reaktionen bei weiblichen afroamerikanischen adipösen asthmatischen und nicht-asthmatischen Jugendlichen im Vergleich zu einer Wartelistenkontrolle/kombiniert untersucht werden Gruppe.
3. Bestimmung der Wirkungen der entzündlichen SNPs bei der Modulation mehrerer Entzündungsmarker und lungenspezifischer Entzündungen (eNO) bei weiblichen afroamerikanischen adipösen asthmatischen und nicht-asthmatischen Jugendlichen vor und nach Gewichtsverlust durch Ernährung, Bewegung oder beides.

Wir werden eine Querschnittsanalyse von 4 Gruppen afroamerikanischer Jugendlicher (13-19 Jahre) wie folgt durchführen: Gruppe 1A: Fettleibig mit Asthma Gruppe 1B: Nicht-fettleibig mit Asthma Gruppe 1C: Fettleibige Nicht-Asthmatiker Gruppe 1D: Nicht - Fettleibige, Nicht-Asthmatiker

Die Patienten, die in diesen Teil der Studie aufgenommen werden, sind fettleibige und nicht-fettleibige, asthmatische Afroamerikanerinnen im Alter von 13 bis 19 Jahren, wie von den United States Centers for Disease Control definiert (USCDC 2000, geschlechtsspezifischer Body-Mass-Index (BMI) für das Alter Wachstumsdiagramme. Als Kontrollen schließen wir fettleibige Afroamerikanerinnen, nicht-asthmatische Jugendliche und gesunde altersgleiche Kontrollpersonen (nicht-fettleibig, nicht-Asthmatiker) ein.

Unter der Annahme eines dominanten Modells würde für einen Haplotyp von 5 SNPs eine Stichprobe von 100 Individuen pro Gruppe (Matching 1:1) eine mindestens 80%-ige Power erreichen, um eine OR von 1,5 für die Assoziation des Haplotyps mit der Gruppenmitgliedschaft (wie z fettleibig mit Asthma vs. nicht fettleibig mit Asthma), auf einem Signifikanzniveau von 0,05. Alle anderen Gruppenvergleiche würden die gleichen Bedingungen annehmen, daher sind Proben von 100 für jede der Gruppen erforderlich.

Nachdem die Eltern/Erziehungsberechtigten die Einverständniserklärung unterzeichnet haben, wird eine allgemeine medizinische Untersuchung und Anamnese durchgeführt und Spirometrietests durchgeführt, um die Lungenfunktion jedes Teilnehmers zu beurteilen, und der Status der Fettleibigkeit wird beurteilt. Für Mädchen, die während Visite 1 als nicht fettleibig befunden wurden, werden etwa 30 ml peripheres Blut von 100 Asthmatikern und 100 nicht-asthmatischen, gesunden, gleichaltrigen Kontrollen erhalten. Bei fettleibigen Teilnehmern (100 Asthmatiker und 100 Nicht-Asthmatiker) werden während Visite 2 (Basislinie) periphere Blutentnahmen durchgeführt. Peripheres Blut wird auf Hämoglobin A1-C (HA1C), Lipidprofil und zur Bestimmung des Vorhandenseins von Entzündungen und genetischen Markern getestet. Eine zusätzliche Blutprobe von allen afroamerikanischen jugendlichen Mädchen, die an der Studie teilnehmen, wird in Heparinröhrchen (2 10-ml-Röhrchen) gesammelt. Die mononukleäre Schicht wird durch Dichtegradienten getrennt und charakterisiert das zirkulierende MDS. Durchflusszytometrie wird verwendet, um den Prozentsatz an monozytären oder granulozytären MDSC unter Verwendung mehrerer fluoreszenzmarkierter Antikörper zu bestimmen, darunter Anti-CD11b, CD14, CD15, CD33, CD66 und HLA-DR. Die DNA wird durch DNAzol (Invitrogen Corp; Grand Island, NY) extrahiert. Für die SNP-Analyse planen wir, den humanCNV370-Quad-Bead-Chip von lllumina (lllumina Inc, San Diego, CA) zu verwenden. Dieser Chip ermöglicht die gleichzeitige Analyse von mehr als 370.000 SNPs und verwendet nur 200 ng genomische DNA. Wir werden unsere Analyse zunächst auf die pro- und entzündungshemmenden Zytokin-Gen-SNPs (/LS, TNF, TGFB, ILIO, IL8, IL6, PTGS2, ARG1) und SNPs in Leptin, Leptinrezeptor und Adiponectin (Tabelle 11) und den konzentrieren Die Ergebnisse werden von TaqMan wie folgt bestätigt: Genomische DNA (5 ng) wird bei 95 °C für 10 min denaturiert und für 40 Zyklen von 15 s bei 92 °C und 1 min bei 58 °C in Gegenwart von 2X amplifiziert TaqMan Universal Master Mix (Applied Biosystems), Wasser und die jeweilige Primer- und Reportersondenmischung (entweder mit FAM oder VIC gekennzeichnet). Die Reaktion wird unter Verwendung eines 7900 HT-Instruments (Applied Biosystems) auf das Vorhandensein von VIC- oder FAM-Fluoreszenzmarkern oder beidem unter Verwendung des Sequence Detection System (Applied Biosystems) zur Bestimmung des Genotyps analysiert. Zu den Kontrollen gehören Personen mit bekanntem Genotyp und Leerproben ohne DNA. Darüber hinaus werden 15 % der Proben zweimal in getrennten Assays getestet und die Allelklassifizierung verglichen. Die Individuen mit bekanntem Genotyp und Leerproben ohne DNA werden für jeden SNP in jede Charge aufgenommen.

Chi-Quadrat-, exakter Fisher- und Student-t-Test werden verwendet, um die statistische Signifikanz der Unterschiede in den Häufigkeiten der verschiedenen SNPs zwischen fettleibigen Asthmatikern, nicht-fettleibigen Asthmatikern, fettleibigen Nicht-Asthmatikern und gesunden Kontrollpersonen zu bewerten. Haplotyphäufigkeiten werden unter Verwendung von log-linearer Modellierung abgeleitet, die in einen Erwartungsmaximierungsalgorithmus eingebettet ist. Qualitätskontrollverfahren (einschließlich der Bewertung der Genotypisierungseffizienz und des Hardy-Weinberg-Gleichgewichts), die Bewertung des Kopplungsungleichgewichts zwischen Markern sowie die Haplotyp-Assoziationsanalyse werden separat bei Fettleibigen gegenüber Nicht-Übergewichtigen und Asthmatikern gegenüber Nicht-Asthmatikern durchgeführt.

Nach der Registrierung werden berechtigte Teilnehmer einem Baseline-Besuch unterzogen, der eine Abnahme von etwa 30 ml peripherem Blut, einen Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie-Scan (DEXA), ausgeatmetes Stickoxid (eNO) und die Studieneignung nach Angaben des Studienarztes umfasst. Nach diesem Baseline-Besuch werden adipöse Teilnehmer mit und ohne Asthma randomisiert:

1) nur Diät, 2) nur Bewegung oder 3) Warteliste/kombinierte Intervention (keine Intervention für 12 Wochen, gefolgt von kombinierter Diät und Bewegung).

Pro Behandlungs- und Kontrollgruppe werden etwa 110 Probanden rekrutiert. Unter der Annahme einer Fluktuationsrate von 20 % werden wir 360 Probanden, 90 pro Gruppe, beibehalten, was eine angemessene statistische Aussagekraft für Folgendes bietet:

1. signifikante Unterschiede in eNO zwischen reiner Diät, reiner Bewegung, kombiniertem Programm oder einer Wartelisten-Kontrollgruppe von weiblichen afroamerikanischen fettleibigen Asthmatikern und Nicht-Asthmatikern gemäß den nachstehenden Berechnungen der Stichprobengröße zu erkennen und;
2. als Teil des Forschungsziels 3 die Auswirkungen der entzündlichen SNPs auf die Modulation von Entzündungsmarkern und eNO bei weiblichen afroamerikanischen adipösen asthmatischen und nicht-asthmatischen Jugendlichen vor und nach Gewichtsverlust durch Ernährung, Bewegung oder beides gemäß der Probe zu bestimmen Größenberechnungen).

Interventionsmethoden:

Die Behandlungsgruppen erhalten das Trim Kids-Verhaltensmodifikationsprogramm, aber die Interventionsmaterialien sind spezifisch nur für Diät- oder Bewegungsbehandlungen. Nicht-fettleibige Asthmatiker und nicht-fettleibige Nicht-Asthmatiker dienen als Kontrollpersonen für das Untersuchungsziel und nehmen nur an einer allgemeinen medizinischen Untersuchung, Spirometrie und Bluttests teil. Eltern und Kinder nehmen für einen empfohlenen Zeitraum an einer wöchentlichen zweistündigen umfassenden Sitzung teil. Medizinische Überwachung und Anleitung werden bei jeder Sitzung von einem Arzt oder einer Krankenschwester bereitgestellt, um die Compliance zu erhöhen und Nebenwirkungen zu überwachen.

Management von Asthma: Wir werden Personen mit schwerem oder unkontrolliertem Asthma ausschließen. Bei akuten Asthmaanfällen werden die Teilnehmer gemäß einem schriftlichen und überprüften Asthma-Aktionsplan mit Asthmamedikamenten oder S-Agonisten wie Albuterol und bei Bedarf mit einer kurzen Kur mit anderen Medikamenten behandelt. Asthmatiker, die an der Interventionsgruppe teilnehmen, müssen vor der Teilnahme an jeder Trainingseinheit eine Dosis Asthmamedikamente vor dem Training einnehmen oder werden von dieser Sitzung ausgeschlossen. Jede Exazerbation wird aufgezeichnet und die Teilnehmer können sich an einen Gesundheitsdienstleister wenden und werden bei Bedarf an Notdienste verwiesen. Im Falle einer schwereren Exazerbation oder fortschreitenden Verschlechterung wird der Teilnehmer gemäß dem Behandlungsstandard behandelt und aus der Studie genommen, wenn eine chronische oder anhaltende entzündungshemmende Behandlung als vorrangig angesehen wird.

Die Ernährungserziehung umfasst eine Reihe von Lernaktivitäten, die speziell auf die Bedürfnisse jeder Gruppe zugeschnitten sind, während sie die verschiedenen Phasen des Behandlungsprogramms durchlaufen. Die Kinder erhalten einfach zu handhabende Checklisten zur Ernährungshäufigkeit, die sie jede Woche ausfüllen müssen.

Die in dieser Studie zu verwendenden Übungsprotokolle basieren auf dem Trim Kids-Übungsprotokoll, das die Empfehlungen auf den Gesundheitszustand des Kindes (Komorbiditäten wie Asthma), Gewichtsstatus und Fitnessniveau zuschneidet. Alle Trainingsempfehlungen folgen den Richtlinien der American Thoracic Society (ATS), der American Academy of Pediatrics (AAP) und der American Academy of Sports Medicine (ACSM). Die Trainingseinheiten im LSUHSC Wellness Center werden von ACSM-zertifizierten Ausbildern und Personal Trainern betreut. Während jeder 12-wöchigen Sitzung des Programms entsprechen die Übungsaktivitäten dem körperlichen Zustand der Gruppe in Bezug auf Fettleibigkeit und der Fähigkeit, Gesundheits- und Fitnessinformationen zu verstehen, zu synthetisieren und auf Situationen des täglichen Lebens anzuwenden. Die Kinder erhalten ein Übungsvideo mit einer Übungsroutine, die sie zu Hause durchführen können. Sie erhalten auch Karten, um die Anzahl der Minuten körperlicher Aktivität aufzuzeichnen, die sie jede Woche durchführen. Die Einhaltung wird überwacht, indem diese Aufzeichnungen über die körperliche Aktivität beobachtet und die Herz- und Atemfrequenz überwacht werden. Verhaltensmodifikation und psychosoziale Aufklärung werden in die Aufklärungsarbeit eines Psychologen integriert.

Fähigkeiten zur Verhaltensänderung werden gelehrt, wobei betont wird, wie Diskussion, Modellierung, Rollenspiele und geführte Problemlösung verwendet werden. Themen wie Selbstkontrolle, Commitment, Grenzen setzen, Gewohnheitsbildung, Zielsetzung und Aktionspläne, Entscheidungsfähigkeit und Durchsetzungstraining werden besprochen.

Die Intervention wird in der Wellness-Einrichtung des Health Sciences Center der Louisiana State University (LSU) durchgeführt. Sowohl Diät- als auch Trainingsgruppen treffen sich zur medizinischen Überwachung und wiegen sich während der ersten 30 Minuten jedes wöchentlichen Kurses in einem klinischen Bereich neben einem privaten Raum mit einer Waage.

Die Diätgruppe trifft sich nach der 30-minütigen medizinischen Überwachung und dem Wiegen in einem Klassenzimmer. Es folgt ein 30-minütiger Kurs zur Verhaltensänderung und eine ungefähr 30-60-minütige Ernährungserziehung. Studienteilnehmer, die an der Nur-Diät-Intervention teilnehmen, erhalten entweder eine proteinmodifizierte Schnelldiät plus Vitamin- und Mineralstoffergänzung, gefolgt von einer ausgewogenen, hypokalorischen Ernährung und/oder einem progressiven Trainingsprogramm mit moderater Intensität, und erhalten Anweisungen zum Verhalten Änderung.

Die reine Bewegungsgruppe trifft sich nach der 30-minütigen ärztlichen Überwachung im großen Mehrzweckraum und wiegt sich. Es folgt ein 30-minütiger Kurs zur Verhaltensmodifikation. Die Teilnehmer werden etwa 30-60 Minuten lang die Aerobic-Ausrüstung nutzen, an kulturspezifischen Tanzkursen teilnehmen, am Krafttraining teilnehmen und Familienfeldsportarten im Freien in einem angrenzenden Gemeindepark betreiben. Die Teilnehmer üben spielerisch, sporadisch und intermittierend, während der Trainer Schlüsselkonzepte mit Symbolen, Musik und verschiedenen Requisiten bespricht.

Nach einer 12-wöchigen Wartezeit treffen sich die Teilnehmer des kombinierten Programms in einem separaten Mehrzweckraum und nehmen einmal pro Woche an Ernährungs-, Bewegungs- und Verhaltensänderungssitzungen teil.