Auswirkungen der Mediterranen Ernährungsintervention bei diabetischer Herzkrankheit

Studiendesign: Die Studie ist eine prospektive, nicht verblindete, randomisierte, interventionelle klinische Studie, die ModMeD mit einer kardiologischen Standarddiät bei 48 (24 pro Arm) stationären Patienten mit DM Typ II vergleicht, die für CABG bei MMC geplant sind und für die ein Krankenhausaufenthalt geplant ist vier (4) oder mehr Tage vor der Operation.

Während es nicht möglich ist, die Probanden oder Kliniker zu verblinden, werden Laborforscher, die Proben verarbeiten und biologische Reaktionen auf die Intervention analysieren, verblindet. Insbesondere werden Gewebeproben vor der Übergabe an das Labor anonymisiert und codiert.

Primäres Ziel: Bestimmung, ob eine mediterrane Ernährung schnelle Veränderungen des Lipidgehalts (wie durch Massenspektrometrie bestimmt) und der Herzzellaktivität (wie durch ERBB2-Expressionsniveau bestimmt) bei Patienten mit TIDM verursacht, die sich einer CABG-Operation im MMC unterziehen.

Studienarme:

1. Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD) während des stationären Aufenthaltes (vor und nach CABG-Operation)
2. Mediterrane Ernährung (MedD) während des stationären Aufenthaltes (vor und nach CABG-Operation)

Probandenrekrutierung: 48 stationäre Erwachsene (Alter ≥ 18 Jahre, diagnostiziert mit Typ-II-DM mit einem Hämoglobin-A1c-Spiegel von mehr als 7,5 % und koronarer Herzkrankheit mit geplanter chirurgischer Revaskularisierung (CABG)) werden bei MMC aufgenommen. Weitere Einschlusskriterien sind ein geplanter präoperativer Krankenhausaufenthalt von mindestens 4 Tagen und die Bereitschaft, für die Dauer ihres stationären Aufenthalts das eingeschränkte Menü der Mittelmeerdiät zu haben.

Prozess der informierten Zustimmung: Über eine vom IRB genehmigte teilweise HIPAA-Verzichtserklärung wird das klinische Team nach geeigneten Patienten suchen, die für eine CABG-Operation geplant sind. Geeignete Probanden werden von ihrem klinischen Team angesprochen, um das Interesse an einer Studienteilnahme zu ermitteln. Patienten, die Interesse bekunden, werden von einem Mitglied des Studienteams angesprochen, um die Studie vollständig zu erklären und eine Einverständniserklärung einzuholen. Patienten, die die Einverständniserklärung für diese Forschung unterschreiben, haben zugestimmt: 1) Basislinien-Körpermaße zu haben, 2) während ihres Krankenhausaufenthalts randomisiert einer mediterranen Diät oder der Standard-Herz-DM-Diät zuzustimmen, 3) sich zu diesem Zeitpunkt einer Biopsie zu unterziehen ihres CABG und um ventrikuläres Myokardgewebe von ungefähr der Größe eines Reiskorns zu spenden, 4) Gewebe zu spenden, das normalerweise während einer Operation entsorgt wird (rechtes Herzvorhofgewebe, Skelettmuskel und Fett), 5) insgesamt 30 ml Blut zu spenden, das bei gesammelt wurde 3 Zeitpunkte: vor, während und 4 Tage nach der CABG-Operation, 6) um Fragebögen über ihre Nahrungsaufnahme auszufüllen und 7) um die Überprüfung ihrer Krankenakte auf ihre kardiovaskulären Gesundheitsinformationen zu ermöglichen. Die Einverständniserklärung umfasst detailliert aufgeführte Pflichten des Patienten, wie z. B. das genaue Ausfüllen des Ernährungsfragebogens und die Einhaltung von Diätbeschränkungen, einschließlich der Anforderung, dass Patientenfamilien den Patienten keine Lebensmittel von außerhalb mitbringen. Interessierte Patienten und ihre Angehörigen erhalten ausreichend Gelegenheit, Fragen zu stellen.

Studienverfahren

Ernährungsfragebogen: Nach Einholung der Einverständniserklärung füllen alle Probanden einen Ernährungsfragebogen (DHQ II) aus, der ihnen von einem registrierten Ernährungsberater zur Verfügung gestellt wird, der auf den stationären Etagen der Kardiologie des MMC tätig ist. Der DHQ II ist ein vom NIH entwickelter Online-Fragebogen zur Lebensmittelfrequenz (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/about). Der ursprüngliche DHQI wurde von der Risk Factor Assessment Branch entwickelt und validiert, um zu zeigen, dass er vernünftige Nährstoffschätzungen liefert 26-29. Das DHQII ist eine aktualisierte Version mit 10 weiteren Lebensmitteln (134 statt 124) und 8 Nahrungsergänzungsmitteln. Das DHQII hat 4 Versionen, die sich durch Zeitrahmen und Fragen zur Portionsgröße unterscheiden. Wir werden die einmonatige Option (Anhang A) nutzen, die Portionsgrößen enthält. Dies ist ein vom Patienten selbst auszufüllender Fragebogen, der etwa eine Stunde dauert. Den Probanden wird die Online-Version über ein tragbares Tablet oder eine Papierversion angeboten. DHQII-Daten werden mit dem Softwareprogramm Diet*Calc analysiert, das kostenlos vom NCI erhältlich ist (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/dietcalc/). Dieses Programm generiert Schätzungen der Nährstoff- und Lebensmittelgruppenaufnahme für die in dieser Studie verwendeten Standardversionen des DHQII. Die Daten aus dem Ernährungsfragebogen werden es uns ermöglichen, eine Reihe von explorativen Analysen durchzuführen, die zuvor noch nicht versucht wurden. Zum Beispiel werden wir nach Zusammenhängen zwischen der Häufigkeit bestimmter Lipidarten und der Aufnahme von ungesättigten und gesättigten Fetten durch den Patienten suchen.

Baseline-Anthropometrie: Größe (m) und Gewicht (kg) werden mit klinischer Standardausrüstung gemessen und von einem Mitglied des Studienteams verifiziert. Diese Informationen werden zum Zeitpunkt der Anmeldung zur Berechnung des Body-Mass-Index (BMI) verwendet. Ein Mitglied des Studienteams misst auch den Taillen- und Hüftumfang.

Randomisierung: Nachdem die Probanden auf Eignung überprüft wurden und ihre Einverständniserklärung abgegeben haben, werden sie im Verhältnis 1:1 zu einer von zwei diätetischen Interventionen randomisiert. Die Randomisierung wird vom Studienstatistiker implementiert und beinhaltet eine Stratifizierung nach Geschlecht in abwechselnden Blöcken von 4 und 6. nQuery-Randomizer wird verwendet, um das Randomisierungsschema zu erstellen; Die Randomisierungsliste wird in versiegelte, undurchsichtige, fortlaufend nummerierte Umschläge überführt, ein Satz für jede Schicht. Zum Zeitpunkt der Randomisierung wird der nächste nummerierte Umschlag geöffnet, um die Zuordnung der Studiengruppe zu bestimmen. Studiendiätassistenten stellen sicher, dass Diätanweisungen kommuniziert und befolgt werden.

Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD): Gemäß den aktuellen Ernährungsrichtlinien erhalten alle Probanden Standardanweisungen und das Ernährungsmenü (Anhang B) von einem MMC-Ernährungsberater. basierend auf ihren Diagnosen von DM und Koronarerkrankung. Den Patienten wird eine kardiale Diät verschrieben, die eine fettarme Diät ist, und falls vom Arzt gewünscht, können von Fall zu Fall zusätzliche Natrium- oder Kohlenhydratbeschränkungen eingeschlossen werden. Ernährungsberater der Studie überwachen die tägliche Aufzeichnung des Nahrungsverbrauchs von der Aufnahme bis zum 4. Tag nach der CABG-Operation durch 1) direkte Befragung, 2) Überprüfung der vom Patienten aufgegebenen Essensbestellungen und 3) Untersuchung der Essenstabletts nach Abschluss der Mahlzeiten.

Mittelmeerdiät (MedD): Die von MMC registrierten Ernährungsberater haben ein Untermenü (Anhang C) aus dem bestehenden stationären MMC-Menü erstellt, das mit der von Casas et al. beschriebenen Mittelmeerdiät konform ist. (2016)20 und wurde in der PREDIMED-Studie verwendet. Der einzige Unterschied zwischen der mediterranen Ernährung, die in dieser Studie verwendet wurde, und der in der PREDIMED-Studie verwendeten, ist der Ausschluss von Wein und Sofrito, einer Sauce, die als Basis in der spanischen, italienischen, portugiesischen und lateinamerikanischen Küche verwendet wird. Dies lag an den Grenzen der MMC-Cafeteria. Nach der Randomisierung treffen sich die Ernährungsberater der Studie mit dem Probanden, um die ModMeD zu überprüfen und ihre Lebensmittelauswahl zu leiten. Ernährungswissenschaftler der Studie werden sich auch mit Pflegekräften treffen, um den Unterschied zwischen der Standarddiät und der Mittelmeerdiät zu erklären und die Studienverfahren zur Erfassung des Lebensmittelverbrauchs zu erläutern. Ernährungsberater der Studie überwachen die tägliche Aufzeichnung des Nahrungsverbrauchs von der Registrierung bis zum 4. Tag nach der CABG-Operation durch 1) direkte Befragung, 2) Überprüfung der vom Patienten aufgegebenen Essensbestellungen und 3) Untersuchung der Essenstabletts nach Abschluss der Mahlzeiten.

Entnahme biologischer Proben: Ventrikuläres Herzgewebe, atriales Herzgewebe und Skelett-Interkostalmuskulatur werden den Studienteilnehmern während ihrer CABG-Operation entnommen. Blutproben werden zu drei Zeitpunkten entnommen: 1) bei der Einschreibung (am Tag des Fragebogens und der anthropomorphen Messungen), 2) am Tag der Operation und 3) vor der Entlassung aus dem Krankenhaus. Alle Proben werden anonymisiert, codiert, gemäß den Vorschriften der Kategorie B verpackt und per Kurier zu MMCRI transportiert. Die Proben werden von geschultem Laborpersonal entgegengenommen, protokolliert und verarbeitet. Überschüssiges Gewebe, das nicht für diese Studie verwendet wird, wird von der BioBank gelagert und für nicht spezifizierte Forschungszwecke verteilt, wenn die Zustimmung des Patienten zu diesem Zweck eingeholt wurde.

Probenhandhabung: Blutproben werden 15-20 Minuten bei Raumtemperatur belassen und dann 30 Minuten zentrifugiert. Der Überstand (Serum) wird gesammelt und für den Transport zu MMCRI auf Eis gelagert. Wir haben Tests zur Bewertung der Stabilität von Lipiden im Blutserum durchgeführt und festgestellt, dass Lipide bis zu 3 Stunden bei Raumtemperatur stabil sind. Alle Gewebe werden so schnell wie möglich eingefroren und gefroren auf Trockeneis zu MMCRI transportiert. Alle Serum- und Gewebeproben werden bei -80 °C gelagert. Erfahrungsgemäß bleiben Proben unter diesen Bedingungen länger als 1 Jahr unverändert. Die Probenanalyse wird durchgeführt, wenn alle Proben gesammelt wurden.

Ventrikuläres Gewebe: Freiwand-Epikardialbiopsien (1,5 mm x 1,5-7 mm tief/Länge) des vorderen linken Ventrikels (LV) werden von Patienten, die sich einer Bypass-Operation unterziehen, von ihrem Herzchirurgen zum Zeitpunkt der Operation entnommen25,30. Insbesondere wird die Biopsie durchgeführt, nachdem die kardiopulmonale Bypass-Perfusion eingeleitet wurde und sobald die Aorta abgeklemmt und eine Kardioplegie verabreicht wurde. Für die Biopsie wird eine etwa reiskorngroße Fläche an der Vorderwand der linken Herzkammer ausgewählt, die frei von Epikardfett ist. Die Biopsie wird parallel zu anderen Verfahren durchgeführt, um den Patienten auf Transplantate vorzubereiten, und verlängert nicht die Gesamtoperationszeit. Das Gewebe wird in eine physiologische Pufferlösung für Zellisolierungen oder Lipidextraktionen für lipidomische Profilerstellung gegeben. Zellisolierungen werden so schnell wie möglich nach Erhalt des Gewebes bei MMCRI durchgeführt. Gewebe, das für Lipidextraktionen verwendet wird, kann bei -80 °C eingefroren werden.

Vorhofgewebe: Das Vorhofgewebe wird während der Operation aus dem verworfenen rechten Vorhofohr (RAA) stammen. Vorhofgewebe ist erheblich größer als die ventrikuläre Biopsie und erlaubt uns, jede Probe zu unterteilen. Ein Stück wird zur Zellisolierung in physiologischen Puffer gegeben. Ein zweites Stück wird in Formalin gelegt und für die Immunfluoreszenz verwendet. Die dritte wird in RNAlater® Solution gelagert, um die RNA bis zur Extraktion zu stabilisieren. Das letzte Stück wird zur Isolierung von Caveolae-Fraktionen, Lipidom- und Proteinprofilierung und Western Blotting eingefroren.

Skelett-Interkostalmuskelgewebe: Der Interkostalmuskel wird während der Operation entfernt, um Zugang zur linken inneren Brustarterie zu erhalten, die zur Bereitstellung eines Bypass-Transplantats verwendet wird. Der verworfene Interkostal-Skelettmuskel wird in zwei Teile geteilt, eines wird zur Isolierung von Caveolae-Fraktionen, Lipidom- und Proteinprofilierung und Western-Blotting eingefroren, und das zweite wird entweder in Formalin gelegt und für die Immunfluoreszenz verwendet, zur Zellisolierung in physiologischen Puffer gegeben oder in RNAlater® Solution gelegt, um die RNA bis zur Extraktion zu stabilisieren.

Blut: Eine Basisblutprobe wird einmal vor der Operation durch Venenpunktion entnommen (am Tag der Verabreichung des Ernährungsfragebogens, wenn der Patient täglich klinisch indizierte Blutabnahmen hat), um die Monozytenexpression von CAV sowie Plasmalipidomprofile zu bewerten. Nachsorge-Blutproben werden zu zwei weiteren Zeitpunkten entnommen: am Tag der Operation über eine zentrale Linie und 4 Tage nach der Operation und vor der Entlassung durch Venenpunktion. Die Blutproben werden in 2 5-ml-Röhrchen, ein ACD (Acid Citrate Dextrose)-Antikoagulans-Röhrchen und ein SST-Röhrchen mit rotem Verschluss gesammelt und gekühlt oder innerhalb von 3 Stunden verarbeitet.

Datenerhebung: Die Krankenakten der Teilnehmer werden überprüft, um die demografischen und klinischen Daten wie unten angegeben zu abstrahieren. Die Erfassung der Patientendaten erfolgt bei der Einschreibung und etwa 1 Monat nach der Operation (für maximal drei sechs Monate). Die Daten werden zusammen mit interventionsspezifischen Daten (Fragebogendaten, anthropomorphe Messungen und Ernährungsinformationen) in eine studienspezifische, HIPAA-konforme REDCap-Datenbank eingegeben. Diese Daten, zu denen Patientennamen und andere Identifikatoren gehören, sind nur für klinische Forscher zugänglich. Labordaten werden separat gepflegt. Klinische Daten werden kodiert und zum Abgleich mit Labordaten und Analysen ohne andere personenbezogene Identifikatoren exportiert. Der Link zum Code ist nur für klinische Forscher zugänglich.

Persönlich identifizierbare Informationen

1. Name
2. Geburtsdatum
3. Krankenaktennummer
4. Tag der Krankenhausaufnahme
5. Datum der Operation
6. Entlassungsdatum 7.7.2 Demographie

1. Alter (Jahre) 2. Geschlecht (W/M) 3. Rasse/Ethnizität (OMB-Kategorien) 4. Rauchergeschichte (niemals/früher/aktuell; wenn früher/aktuell, Packungsjahre) 7.7.2 Krankengeschichte

1. Datum der Diagnose
2. HbA1c-Werte
3. Standard-Lipidprofildaten 7.7.2 Medikationsinformationen zum Zeitpunkt der Anmeldung

1. Antidiabetika (Medikamente, Dosis, Häufigkeit) 2. Lipidsenker (Medikamente, Dosis, Häufigkeit) 3. Antihypertensiva (Medikamente, Dosis, Häufigkeit) 7.7.3 Studienspezifische Daten

1. Ergebnisse des Ernährungsfragebogens für die Aufnahme von Nährstoffen und Lebensmittelgruppen
2. Anthropomorphe Messungen (Größe, Gewicht, BMI, Hüft- und Taillenumfang)
3. Einhaltung der täglichen Diät (ja oder nein; wenn nein, welches Lebensmittel wurde nicht eingehalten)
4. Tägliche Kalorienaufnahme
5. Gewicht während des Eingriffs
6. Zeitpunkt der Blutprobenentnahme
7. Forschungslabordaten (ERBB2-Expressionsdaten, Lipidomikdaten) 7.7.4 Klinische Ergebnisse

1. Medikamente bei der Entlassung 2. Postoperative Morbidität und Überleben 30 Tage nach der Operation

8.0 Laborverfahren

8.1 Expressionsniveaus von ERBB und anderen Proteinen: Die ERBB2-Expression auf der Zelloberfläche in atrialen Endothelzellen wird durch Durchflusszytometrie bewertet. Außerdem werden die Spiegel von ERBB2, CAV1/3 und IRS-1 durch Western Blot unter Verwendung spezifischer Antikörper bestimmt (CAV1: BD# 610058, Maus- oder Zellsignalisierung; CAV3: BD# 610420, Maus IRS-1: BD#611395 , Maus. pY989-IRS-1: Santa Cruz, SC-17200-R, Kaninchen, gesamt ERBB2: Life Technologies. pERBB2/Tyr1248: Millipore, 06-229, in Kombination mit Ziegen-anti-Kaninchen-IgG-konjugiertem FITC, Abcam, ab6717). Die pAkt-Spiegel werden in zirkulierenden Monozyten, die aus Vollblut entnommen werden, sowie in isolierten atrialen und ventrikulären Endothelzellen bestimmt.

Zusätzliche Lipid- und Proteinanalyse: Die Lipidzusammensetzung der Baseline-Plasmaproben wird mit derjenigen verglichen, die aus den entsprechenden atrialen und ventrikulären Gewebeproben erhalten wurde, um zu beurteilen, inwieweit die zirkulierenden Lipide im Nüchternzustand den Gewebegehalt darstellen.

Eine Nicht-Myozyten-Einzelzellsuspension wird aus atrialem Gewebe unter Verwendung von Collagenase II/Dispase II-Verdau wie beschrieben hergestellt36. ERBB-Rezeptor- und CAV1- und 2-Spiegel in Verbindung mit zellspezifischen Markern werden durch Durchflusszytometrie gemessen.

Statistische Überlegungen

Stichprobengröße/Stärke: Pilotdaten wurden verwendet, um die wahrscheinlichen Niveaus mehrerer Maßnahmen in unserer Studienpopulation zu bestimmen, und wir haben eine davon ausgewählt, um sie für eine Leistungsanalyse, Zelloberflächen-ERBB2-Expression in atrialen Endothelzellen, zu verwenden. Pilotdaten mit fluoreszenzbasierter Durchflusszytometrie ergaben einen Mittelwert von 9,56 und eine Standardabweichung von 3,14 für diese Messung bei Diabetikern (Abb. 3). Somit ermöglicht die angestrebte Stichprobengröße von 24 Patienten in jeder Studiengruppe den Nachweis eines Unterschieds von 2,64 in diesem Maß (von dem angenommen wird, dass es in der Kontrollgruppe unseren vorläufigen Daten ähnlich und in der Interventionsgruppe höher ist) mit 80 % Aussagekraft und a Signifikanzniveau von 0,05. Sekundäre Analysen des Plasmalipidgehalts und der Monozytensignalisierung werden Analysen mit wiederholten Messungen sein, die zusätzliche Aussagekraft hinzufügen, da wir mehrere Beobachtungen pro Person haben, und etwas Kraft wegnehmen, da die p-Werte für mehrere Vergleiche nach Zeitpunkt angepasst werden müssen.

Analysen: Dies wird eine Intention-to-treat-Analyse sein. Der Erfolg der Randomisierung wird durch den Vergleich der Patientencharakteristika zu Studienbeginn unter Verwendung von Proportionen oder Mittelwerten und SDs unter Verwendung von Chi-Quadrat-Tests oder Student's t-Tests, je nach Bedarf, bewertet. Innerhalb von Gruppenänderungen (d. h. Delta-Score) und zwischen den Gruppenunterschieden bei Messungen, die zu seriellen Zeitpunkten (Blutserum) durchgeführt wurden, werden durch ANOVA mit wiederholten Messungen mit gemischten Modellen analysiert; Das gemischte Modell wird erforderlich sein, da die Patienten wahrscheinlich eine unterschiedliche Dauer der diätetischen Exposition und daher eine unterschiedliche Anzahl wiederholter Messungen haben. Interessante Variablen sind Zeit, Behandlungsgruppe und die Zeit nach Behandlungsinteraktion. Modellergebnisse werden verwendet, um Mittelwerte zu schätzen und sich im Laufe der Zeit für Vergleiche innerhalb der Gruppe und zwischen den Gruppen zu ändern. Grafische Techniken und zeitpunktspezifische p-Werte werden verwendet, um den zeitlichen Verlauf beobachteter Veränderungen zu identifizieren, z. B. wie schnell die diätetische Intervention zu Unterschieden in den untersuchten Maßnahmen führen könnte. Die Signifikanz wird auf dem Niveau von P < 0,05 identifiziert, gegebenenfalls mit entsprechender Anpassung für Mehrfachvergleiche. In den lipidomischen Analysen wird eine falsche Entdeckungsrate von 0,05 eingestellt und FDR-korrigierte P-Werte werden berichtet. Die lineare Beziehung zwischen der Änderung spezifischer Signalmaße (ERBB-Spiegel) und der Änderung der Lipidspezies (SM und andere Klassen) wird unter Verwendung des Pearson-Korrelationskoeffizienten untersucht. Die Analyse wird in SAS durchgeführt.