Ernährungsinterventionen, nach Rasse, als ergänzende Schmerzbehandlungen bewertet (DIRECTPain)

Telefon-Screening. Gemäß der Nationalen Schmerzstrategie118 werden nur Teilnehmer rekrutiert, die starke Schmerzen (Schmerzen von >3/10) mit Beeinträchtigung in mindestens einem Funktionsbereich (Arbeit, soziale/Freizeitaktivitäten, Körperpflege) melden. Alle Teilnehmer werden einem Screening-Interview unterzogen, das eine Überprüfung des OA-Status jedes Teilnehmers und eine Bewertung der gemeldeten Dauer der Knie-OA, aktuelle und frühere Behandlungen, Begleiterkrankungen, aktuelle Medikamenteneinnahme und Ernährungsbedingungen umfasst. Unter Verwendung der Kriterien des American College of Rheumatology119 werden die Teilnehmer eingeschlossen, unabhängig davon, ob sie unter einseitigen oder beidseitigen Knie-OA-Schmerzen leiden. Das Screening wird auch die Ernährung und die Gesundheitsgeschichte bewerten, um sicherzustellen, dass keine anderen Ausschlusskriterien vorliegen. Das Haushaltseinkommen wird gemeldet, um den SES zu bestimmen, und die Straßenadresse wird verwendet, um die Nähe zu Lebensmittelgeschäften zu quantifizieren.

Teilnehmer. Die Ermittler werden 200 Erwachsene (40-75) mit Knie-OA rekrutieren. Die Prävalenz der Knie-OA nimmt mit dem Alter zu und wird vor dem 40. Lebensjahr auf sehr niedrigem Niveau beobachtet, mit einem Höhepunkt bei 65-75. Die Stichprobe wird in allen Rassengruppen (100 NHB und 100 NHW) gleich vertreten sein, was zu einem 2 (Rasse) mal 2 (LCD oder USDA)-Design führt. Die Teilnehmer werden unter Verwendung bestehender Datenbanken, Community-Flyer, Radio-/Zeitungswerbung, Öffentlichkeitsarbeit, sozialer Medien und der UAB-Schmerzbehandlungsklinik rekrutiert. Unsere Machbarkeitsstudie hatte eine Ausfallrate von 12 %, aber wir wollen in der aktuellen Gesundheitskrise konservativ sein. Wir gehen davon aus, dass die Bereitstellung von Mahlzeiten im aktuellen Vorschlag die Kundenbindung erhöhen wird.

Zu den Aufnahmekriterien gehören:

1. Diagnose Knie-OA
2. Schmerzen an mindestens 4/7 Tagen/Woche in den letzten 3 Monaten (Schmerzen von ≥3/10 auf einer Skala von 0-10)
3. Alter zwischen 40-75
4. durchschnittlicher täglicher Verzehr von >100 g Kohlenhydraten (basierend auf Phase 1 Ernährungscheckliste)
5. Verständnis von Englisch in Wort und Schrift
6. Selbstidentifikation als NHB oder NHW
7. BMI zwischen 25 und 40 kg/m2

Zu den Ausschlusskriterien gehören:

1. unbehandelter Diabetes
2. Unwilligkeit, vorgeschriebene Diäten einzuhalten
3. kürzliche Gewichtsveränderung (>4 kg im letzten Monat)
4. derzeit auf Diät
5. Vorgeschichte von Essstörungen oder anderen psychiatrischen Störungen, die innerhalb der letzten 6 Monate einen Krankenhausaufenthalt erforderten
6. Verdauungskrankheiten
7. Schwierigkeiten beim Kauen oder Schlucken
8. Abhängigkeit von anderen bei der Zubereitung von Mahlzeiten
9. Herz-Kreislauf- oder Lungenerkrankungen
10. tägliche Opioid-Schmerzmittel
11. Verwendung von Medikamenten, von denen bekannt ist, dass sie den Stoffwechsel oder die Verdauung verändern (z. B. Protonenpumpenhemmer)
12. Verwendung von blutdrucksenkenden Medikamenten, die die Glukosetoleranz beeinflussen
13. Verwendung von Tabak
14. Teilnahme an extremen Übungen
15. Knieersetzung

Anthropometrische Maße. Das Gewicht wird bei jedem Klinikbesuch gemessen. Für alle Messungen wird die gleiche kalibrierte Skala mit genormtem Stadiometer verwendet. Außerdem werden Körpergröße, Taillenumfang, Puls und Blutdruck gemessen.

Aktigraphie. Nach Feststellung der Berechtigung werden die Teilnehmer gebeten, 7 Tage lang eine ActiWatch2 (Philips Respironics) zu tragen. Die Actiwatch2 ist ein Halbleiter-Beschleunigungsmesser, der entwickelt wurde, um tägliche Schlaf-Wach-Muster zu messen und Körperbewegungen aufzuzeichnen. Die Erhebung objektiver Schlafdaten wird wichtig sein, da Schmerzen und Schlafstörungen häufig komorbide Zustände sind und Rassenunterschiede zeigen. Die Aktigraphie hat sich als mit der Polysomnographie vergleichbar erwiesen und Studien haben die Gültigkeit der aktigraphischen Messung bei Personen mit und ohne chronische Schmerzen gezeigt. Die Teilnehmer werden gebeten, morgens beim Zubettgehen und beim Aufwachen auf der ActiWatch2 zu signalisieren. Die tägliche Gesamtaktivität und die Aktivität während des Schlafs (d. h. erholsamer Schlaf) werden gemessen und über die Zeit und zwischen den Gruppen verglichen. Wir glauben, dass das LCD die tägliche Aktivität erhöht und die Aktivität während des Schlafs verringert, was einen erholsameren Schlaf signalisiert.

Lebensmittel-Checklisten und ernährungsbezogene Fragebögen. Ernährungsaufzeichnungen, Sättigungs- und Ernährungszufriedenheit werden anhand einer 7-tägigen Lebensmittel-Checkliste bewertet, die beim ersten Besuch verteilt und bei Besuch Nr. 2 gesammelt wird, um die typische Nahrungsaufnahme zu bestimmen. Während der Intervention (Phase 2) werden wöchentlich 7-Tage-Lebensmittel-Checklisten ausgefüllt, um eine quantitative Messung der Einhaltung der Ernährungsvorschrift zu ermöglichen, die auf Android-basierten Tablets mit der Research Electronic Data Capture (REDCap) Software geliefert wird. Diese werden mit dem Nutrition Data System for Research der University of Minnesota analysiert. Außerhalb der angebotenen Speisen wird vermerkt. Das allgemeine Ernährungswissen wird mit dem General Nutrition Knowledge Questionnaire (GNKQ) erhoben. Der GNKQ bewertet 4 Bereiche, darunter Ernährungsrichtlinien, Nährstoffquellen, Lebensmittelauswahl und ernährungsbedingte Krankheiten. Es können Punktzahlen für jeden Abschnitt sowie eine Gesamtwissenspunktzahl berechnet werden. Zur Beurteilung der Ernährungssicherheit wird die Kurzform der Household Food Security Scale (HFSS-SF) verwendet. Zu Studienbeginn und alle 3 Wochen füllen die Teilnehmer den modifizierten Merkmals- und Zustands-Fragebogen zu Heißhungerattacken aus, der darauf ausgelegt ist, Hunger, Heißhungerattacken und andere Maßnahmen zu bewerten, die mit der Wahrnehmung der Fähigkeit verbunden sind, auf Essen zu verzichten. Bei Besuch Nr. 4 füllen die Teilnehmer eine modifizierte Version des Behandlungszufriedenheitsfragebogens für Medikamente (TSQM) aus, um die Einstellung und Zufriedenheit in Bezug auf die bereitgestellten Ernährungsvorschriften und die erzielten Veränderungen des allgemeinen Gesundheitszustands zu bewerten.

Diät-Intervention. Alle Lebensmittel für die Diäten werden unter der Leitung eines ausgebildeten Ernährungsberaters bereitgestellt. Das Essen wird wöchentlich zum ausgewählten Zeitpunkt und Datum an die Privatadresse der Teilnehmer geliefert. Wir werden den weit verbreiteten Shipt-Service nutzen, um Lebensmittel aus lokalen Lebensmittelgeschäften anzubieten, wodurch unser Liefergebiet und unsere Reichweite erheblich erweitert werden. Diese Methode wird derzeit erfolgreich in laufenden Ernährungsinterventionen vom Co-PI (Sorge) und unseren Co-Is (Goss, Gower) eingesetzt, ist bei den Teilnehmern beliebt und praktikabel. Es wird erwartet, dass die Auswahl der Teilnehmer die Einhaltung erhöht, ebenso wie die Tatsache, dass Lebensmittel aus lokalen Lebensmittelgeschäften geliefert werden. Wir glauben, dass der wöchentliche Kontakt mit dem Ernährungsberater und dem Studienpersonal die Beibehaltung der Intervention aufrechterhalten und die Einhaltung verbessern wird.

Die Ernährungsrichtlinien für Amerikaner (www.choosemyplate.gov/dietary-guidelines) schlägt 225-325 g Kohlenhydrate/Tag vor. Daher würden diejenigen Teilnehmer, die weniger als 100 g/Tag zu sich nehmen, als kohlenhydratreduzierte Diät betrachtet und ausgeschlossen. Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip unter Verwendung einer stratifizierten Randomisierung, basierend auf der Rasse, einer von zwei Ernährungsgruppen zugeteilt. Die kohlenhydratarme Diät (LCD) wurde entwickelt, um die tägliche Aufnahme von Kohlenhydraten zu reduzieren. Kohlenhydrate sind dafür bekannt, robuste Insulinreaktionen hervorzurufen, die zu oxidativem Stress und entzündungsfördernder Zytokinfreisetzung führen können. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihre gesamte (nicht Netto-) Kohlenhydrataufnahme auf ≤ 40 g/Tag zu reduzieren. Die Mahlzeiten werden so angeboten, dass keine Kombination ausgewählter Mahlzeiten unser Limit überschreitet. Fette werden nicht eingeschränkt, ebenso wenig Proteine ​​(Fleisch, Eier). Die Bereitstellung von Mahlzeiten durch unser Studienpersonal ermöglicht es uns jedoch, die Gesamtproteine ​​​​und -fette zu begrenzen und diese Quelle der Variabilität zu reduzieren. Obst wird eingeschränkt und Gemüse in begrenzten Mengen erlaubt (2 Tassen/Tag Blattgemüse, 1 Tasse/Tag nicht stärkehaltiges Gemüse usw.). Die Teilnehmer werden über die Arten und Mengen von Getränken informiert, die zum LCD zugelassen sind. Der tägliche oder fast tägliche Konsum von zuckergesüßten Getränken war mit einem geringeren Optimismus bei chronischen Schmerzpatienten und einem höheren Risiko für Depressionen bei gesunden Frauen verbunden. Künstliche kohlenhydratfreie Süßstoffe (Stevia oder Sucralose) sind erlaubt, aber Süßstoffe in Pulverform (Aspartam, Saccharin, Stevia, Sucralose) dürfen nur in begrenzten Mengen verwendet werden, da sie Maltodextrin (1 g schnell verdauliches Kohlenhydrat) enthalten. Es ist auch bekannt, dass LCDs entzündliche Biomarker stärker reduzieren als fettarme Diäten. Tatsächlich führte ein LCD zu einer verbesserten Insulinsensitivität sowie zu reduzierten Triglyceriden, selbst wenn der Gewichtsverlust berücksichtigt wurde. Es ist erwähnenswert, dass unser LCD nicht auf Gewichtsverlust ausgerichtet ist, sondern dass wir erwarten, dass ein gewisser Gewichtsverlust eintritt. In einigen Fällen zielen Ernährungsstudien darauf ab, entweder das Gewicht zu halten oder den Gewichtsverlust zu fördern. Unsere Erfahrung legt jedoch nahe, dass der LCD dazu neigt, den Appetit zu reduzieren, was es den Teilnehmern erschwert, das Gewicht zu halten. Infolgedessen werden wir weder zur Gewichtsabnahme noch zur Gewichtserhaltung ermutigen, sondern ausreichend Nahrung bereitstellen, um den Hunger zu reduzieren. Während Entzündung im aktuellen Vorschlag kein primäres Ergebnismaß ist, haben wir Grund zu der Annahme, dass unser LCD Entzündungsmarker reduzieren wird. In zwei laufenden Studien haben wir den Dietary Inflammatory Index (DII) verwendet, um die täglichen Essgewohnheiten unserer Bevölkerung zu kategorisieren. Der DII bewertet die entzündungsfördernde und entzündungshemmende Qualität von Lebensmitteln auf Basis wissenschaftlicher Untersuchungen, um eine Ernährung als entzündungsfördernd (positive Werte) oder entzündungshemmend (negative Werte) einzustufen. In unseren Studien haben wir festgestellt, dass Teilnehmer mit chronischen Schmerzen in der Region erhöhte DII-Werte (4,52 ± 0,70, Mittelwert ± Standardabweichung) aufweisen, während Teilnehmer an unserem LCD viel niedrigere Werte aufweisen (-2,16 ± 0,72), was auf eine stärkere Entzündungshemmer hindeutet Ernährungsmuster. Wir werden DII-Scores für den aktuellen Vorschlag berechnen, um Korrelationen zwischen DII und Entzündungsmarkern zu ermöglichen.

Teilnehmer, die in die USDA-Diätgruppe randomisiert wurden (www.choosemyplate.gov) Die Mahlzeiten werden so ausgewählt, dass sie mit den USDA-Richtlinien kompatibel sind und die Aufnahme von Fett reduzieren. Diese bestehen zu etwa 60 % aus Kohlenhydraten, 20 % Protein und 20 % Fett. Cholesterin und gesättigte Fette werden begrenzt und alle Milchprodukte werden fettarm sein. Die USDA-Ernährungsgruppe wird wahrscheinlich Gewichtsverlust und gesundheitliche Vorteile erfahren, aber im Vergleich zur LCD-Gruppe wird mehr der Gesamtenergie aus Kohlenhydraten gewonnen.

Schmerzspezifische Fragebögen. Schmerz und Behinderung werden mit dem BPI (Kurzform), WOMAC und KOOS gemessen. Der BPI wird verwendet, um die Schwere der Schmerzen und das Ausmaß, in dem diese Schmerzen die täglichen Aktivitäten beeinträchtigen, zu beurteilen. Dieses Inventar ermöglicht auch Berichte über Medikamente, die zur Behandlung von Schmerzen eingesetzt werden. Der WOMAC wird häufig in Studien zu Arthritis eingesetzt und wurde in zahlreichen klinischen Studien validiert. Insbesondere ermöglicht der WOMAC die Beurteilung von Schmerzen und Interferenzen, ist aber auch spezifisch für Aspekte der Steifheit in den Gelenken, auf die andere Erhebungen keinen Zugriff haben. Der KOOS ist spezifisch für diese Erkrankung und bewertet den täglichen Schmerz und die Lebensqualität. Das PCS bewertet die physische und emotionale Belastung im Zusammenhang mit der Knie-OA, die mit unserem LCD verändert werden kann. Der TSK misst Bewegungsangst im Zusammenhang mit chronischen Schmerzzuständen und ist wahrscheinlich mit Veränderungen in der Aktigraphie verbunden. Wir haben diese Maßnahmen bereits bei Patienten mit chronischen Schmerzen eingesetzt. Diese Bewertungen werden zu Studienbeginn und alle 3 Wochen durchgeführt.

Evozierter Schmerztest. Bei den Klinikbesuchen 1-4 werden evozierte Tests von Experimentatoren durchgeführt, die für den Zustand der Teilnehmer verblindet sind, um das Ausmaß zu bestimmen, in dem Knie-OA gemeinsame Aktivitäten beeinträchtigt. Die Patienten bewerten die Intensität und Unannehmlichkeit der Schmerzen in ihrem Knie (0-100-Skala) vor und unmittelbar nach den Tests. Zwischen den einzelnen Aufgaben werden Fragebögen ausgegeben, um eine Ruhephase zu ermöglichen. Die Aufgabenreihenfolge wird randomisiert. Wir gehen davon aus, dass eine Ernährungsumstellung die bei diesen Tests erfahrenen Schmerzen verändern wird.

Die zeitliche Summierung wird auf der Patella des betroffenen Knies mit einem Nylon-Monofilament (Touchtest Sensory Evaluator 6.65) bewertet, das so kalibriert ist, dass es sich bei 300 g Druck biegt. Die Teilnehmer geben eine Schmerzbewertung nach einem einzelnen Kontakt des Monofilaments ab, danach geben sie eine weitere Schmerzbewertung nach einer Reihe von 10 Kontakten (mit einer Geschwindigkeit von einem Kontakt pro Sekunde) ab. Die Änderung der Schmerzeinstufungen für Einzelkontakte gegenüber Mehrfachkontakten spiegelt die zeitliche Summierung wider.

Wiederholte Stuhlständer sind ein Teil der Short Performance Physical Battery. Die Teilnehmer werden gebeten, fünfmal hintereinander so schnell wie möglich aus einer sitzenden Position mit verschränkten Armen aufzustehen. Als Fähigkeitsgrad wird die Zeit bis zur Fertigstellung und die Anzahl erfolgreicher Standplätze gewertet.

Der zeitgesteuerte Spaziergang wird die letzte enthaltene Aufgabe sein. Wie bei der Short Performance Physical Battery wird ein Abstand von 15 Fuß auf dem Boden markiert. Die Teilnehmer absolvieren die Gehstrecke zweimal mit normaler Gehgeschwindigkeit, und die Zeit für jeden Spaziergang wird aufgezeichnet.

Lebensqualität und emotionaler Zustand. Die Lebensqualität wird alle 3 Wochen mit dem SF-36 gemessen. Der SF-36 misst den allgemeinen Gesundheitszustand und die Lebensqualität in acht Bereichen, die für die Bewertung einer Diätintervention relevant sind. Die Domänen umfassen körperliche Funktionsfähigkeit, Rolleneinschränkungen aufgrund körperlicher Gesundheit, körperliche Schmerzen, allgemeine Gesundheitswahrnehmung, Vitalität, soziale Funktionsfähigkeit, Rolleneinschränkungen aufgrund emotionaler Probleme und psychische Gesundheit. Der SF-36 hat seine Zuverlässigkeit und Validität bei älteren Erwachsenen und in Ernährungsinterventionsstudien gezeigt. Depression und Stimmung werden mit dem CES-D erfasst. Teilnehmer mit erhöhten CES-D-Werten werden zur Bewertung an UAB Psychiatry Services überwiesen und vom Studienpersonal weiterverfolgt. Der Patient Global Impression of Change (PGIC) ist ein kurzer Fragebogen, der am Ende der Intervention gegeben wird, um die Gefühle der Patienten hinsichtlich der Auswirkungen der Intervention auf ihre globale Gesundheit zu bewerten, und kann ein positiver Indikator für die zukünftige Einhaltung der Diät sein. Der PGIC ist ein integraler Bestandteil von Schmerzstudien, da diese Bewertung die Überzeugungen der Teilnehmer bezüglich der Intervention direkt misst und von hoher klinischer Bedeutung ist.

Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (DXA). Körperzusammensetzung und viszerales Fett werden durch DXA (GE Healthcare Lunar, Madison, WI) bestimmt. Die Teilnehmer werden in leichter Kleidung gescannt, während sie mit den Armen an den Seiten flach auf dem Rücken liegen. Zusätzlich zur Knochenmineraldichte wird die gesamte und regionale (Rumpf, Bein) Körperzusammensetzung (Fettmasse, Knochenmasse, Magermasse) bestimmt. Diese Tests werden zu Studienbeginn und am Ende der 6-wöchigen Intervention vor den Funktionstests durchgeführt. Wir haben diese Technik in der Vergangenheit für Ernährungsstudien verwendet.

Blut-Biomarker. Entzündungsmarker werden in nüchternen Seren gemessen, die zu Studienbeginn (Besuch Nr. 2) und am Ende von Phase 2 (Besuch Nr. 4) entnommen wurden. Bei jedem Besuch werden 10 ml Blut von einer ausgebildeten Krankenschwester abgenommen. Die Seren werden isoliert, aliquotiert und bei -80 °C eingefroren. Entzündungsmarker (hs-CRP durch SIRRUS-Analysator und IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNFα, PGE2 und IFN-γ unter Verwendung des Multiplex-Systems MesoScale Discovery) werden bestimmt im Humanphysiologiekern der UAB gemessen werden. Darüber hinaus werden wir einen Radioimmunoassay verwenden, um den Leptinspiegel im Serum zu messen. Cholesterin (High-Density-Lipoprotein; HDL, Low-Density-Lipoprotein; LDL, Triglyceride; TG) wird mit dem SIRRUS-Analysegerät gemessen. Der Blutzuckerspiegel wird mit einem Standard-Glukometer gemessen. Hämoglobin A1c (HbA1c) wird gemessen 4. Dies liefert ein Maß für Diabetes als Ausschlussfaktor und als Proxy für die Einhaltung des LCD. HbA1c ist ein Maß für die Kohlenhydrataufnahme in den letzten 2-3 Monaten und reagiert empfindlich auf LCDs.

Statistische Macht. Zum Vergleich zwischen den LCD- und USDA-Gruppen wurden Stichprobengrößenberechnungen unter Verwendung einer Analyse der Kovarianz in PASS 14 (NCSS, LLC; Kaysville UT) mit einem zweiseitigen Signifikanzniveau von 0,05 durchgeführt. Mit Rassen- und Baseline-Ergebnissen als Anpassungsfaktoren mit einem kombinierten R2 von 0,25 und einer Stichprobe von 40 pro Rassen-Ernährungsgruppe (insgesamt 160 für 2 Rassen mal 2 Behandlungsgruppen) haben wir eine Aussagekraft von 90 %, um eine Effektgröße von nur 0,22 zu erkennen in der Diät Haupteffekt. Für die Schmerzintensitätsmaße haben wir unter der Annahme einer Standardabweichung von 3 eine Aussagekraft von 90 %, um Schmerzänderungen von mindestens 1,34 Einheiten zu erkennen. Pilotdaten und die Literatur deuten darauf hin, dass eine Standardabweichung der Schmerzen von 2 und Reduktionen von ≥ 1,5 als klinisch bedeutsam erachtet werden; Wir entschieden uns konservativ dafür, dieses Variabilitätsmaß um 50 % zu erhöhen. Die Größe des nachweisbaren Effekts von 0,22 gilt für alle Ergebnismaße zwischen Ernährungsgruppen (Ziel 1: Hypothesen 1–3) und Ergebnismaße zwischen Rassengruppen (Ziel 2: Hypothesen 1–2). Für Korrelationsanalysen (Ziel 2: Hypothese 3; Ziel 3: Hypothese 1-2) haben wir eine Power von 90 %, um Korrelationen von mindestens 0,25 bei 160 Teilnehmern zu erkennen. Unter der Annahme einer Fluktuationsrate von 20 % rekrutieren wir 200 Teilnehmer (100/Rennen), um 160 Absolventen zu erreichen.

Klinisch bedeutsame Unterschiede. Gruppenmittelwertunterschiede spiegeln nicht immer klinisch bedeutsame Unterschiede auf individueller Ebene wider. Daher wird eine Analyse unter Verwendung veröffentlichter klinisch bedeutsamer Unterschiede durchgeführt in: (1) WOMAC-Schmerz, (2) WOMAC-Behinderung und Ausgangswert der Schmerzintensität. Kurz gesagt, eine Reduktion von ≥ 1,5 (Schmerzen) oder ≤ 6,0 (Behinderung) wird als klinisch bedeutsam angesehen, ebenso wie eine Reduktion von ≥ 1,7 auf einer 11-Punkte-Bewertungsskala. Umgekehrt gilt eine Zunahme um ≥2,2 (Schmerzen) bzw. ≥6,0 (Behinderung) als Verschlechterung, ebenso wie eine Zunahme um ≥2,2 auf einer 11-Punkte-Skala. Verallgemeinerte lineare gemischte Modelle werden verwendet, um die Wahrscheinlichkeit abzuschätzen, dass eine Verbesserung oder Verschlechterung zwischen NHB- und NHW-Teilnehmern gemeldet wird. In unserer Machbarkeitsstudie1 haben wir festgestellt, dass das LCD gemäß den oben beschriebenen Kriterien sowohl die Schmerz- als auch die Behinderungswerte im WOMAC effektiver verbesserte.