Dirigirse al microbioma para mejorar los resultados clínicos en el trastorno bipolar

RECLUTAMIENTO E INCENTIVACIÓN DE PARTICIPANTES EN INVESTIGACIÓN

Para el estudio propuesto, los investigadores reclutarán participantes de investigación del Estudio Longitudinal Prechter del Trastorno Bipolar, ubicado en la Universidad de Michigan bajo la dirección del Dr. Melvin McInnis, mentor de esta solicitud. El estudio de Prechter está en su décimo año con más de 1200 participantes, incluidos individuos de control psiquiátricos y sanos. los investigadores han reclutado con éxito de este estudio en el pasado para realizar un estudio dietético observacional y un análisis microbiómico de punto único descrito en la sección Trabajo anterior. Los investigadores aprovecharán la infraestructura del estudio con un 50 % de tiempo dedicado para que un asistente de investigación gestione las tareas de contratación, programación, seguimiento y entrada de datos. Los investigadores también aprovecharán el 5 % del tiempo dedicado a la coordinadora del estudio, Gloria Harrington, que supervisa todos los aspectos administrativos del Estudio Prechter, incluida la garantía del cumplimiento normativo.

Los investigadores reclutarán a 20 hombres y 20 mujeres de la cohorte de Prechter, de 25 a 65 años de edad con un diagnóstico confirmado de trastorno bipolar I a partir de una entrevista de diagnóstico para estudios genéticos (DIGS), utilizada como instrumento de admisión inicial para el estudio de Prechter. Los sujetos elegibles serán consentidos y programados para una entrevista de admisión y se les asignará un número de identificación único para el seguimiento con un sistema seguro de gestión de información de laboratorio. A los sujetos se les ofrecerá un incentivo monetario de $ 200, pagado en cuotas después de completar las actividades de los hitos del estudio.

DETERMINACIÓN DE DIETAS HABITUALES

Los investigadores determinarán las dietas basales habituales de todos los sujetos utilizando 3 días no consecutivos durante 1 semana con un recordatorio de dieta de 24 horas en línea automatizado (ASA24 del Instituto Nacional del Cáncer). Los sujetos se reunirán con un nutricionista certificado del Laboratorio de Evaluación de la Nutrición en el Centro de Investigación de la Nutrición y la Obesidad de la Universidad de Michigan durante la visita de consentimiento para explicarles cómo usar el retiro de forma adecuada. Después de 1 semana, los sujetos regresarán a la MCRU para obtener muestras biológicas de referencia y orientación dietética como se detalla a continuación.

RECOGIDA DE MUESTRAS BIOLÓGICAS, DATOS MORFOMÉTRICOS Y MEDIDAS SANITARIAS ESTÁNDAR

Durante la visita inicial (después de la semana en la que se recuerda la dieta), todos los sujetos donarán muestras de sangre en ayunas iniciales para el análisis de ácidos grasos libres; una muestra de orina para análisis de marcadores de estrés oxidativo; y que se registre su altura, peso, circunferencia de la cintura y la cadera y la presión arterial y se les solicite que completen el cuestionario de escala de depresión de Hamilton guiado por el entrevistador, el cuestionario de escala de calificación de manía joven y el cuestionario de actividad física global. Los participantes también completarán una breve batería de pruebas neuropsicológicas de 25 a 35 minutos durante su visita inicial y final. Los sujetos también devolverán una muestra de heces, que se recolectará en casa con un kit de recolección provisto. Los sujetos repetirán todos los procedimientos al final de la primera y cuarta semana del protocolo dietético. Estos procedimientos, así como las entrevistas dietéticas, se llevarán a cabo en la Unidad de Investigación Clínica de Michigan en la Universidad de Michigan, que cuenta con flebotomistas, enfermeras, nutricionistas y técnicos con experiencia en todos los procedimientos propuestos; y el equipo necesario para procesar las muestras. Por último, se preguntará a los sujetos sobre todos los medicamentos recetados y sin receta que tomaron durante la semana anterior.

INTERVENCIÓN DIETÉTICA

Para la intervención dietética, los sujetos serán guiados por un nutricionista certificado para lograr una composición objetivo de macronutrientes (por aporte calórico total) de 15 % de proteínas, 45 % de carbohidratos, 40 % de grasas, con

Los investigadores realizarán la dieta con menús específicos, teniendo en cuenta las preferencias personales derivadas del análisis de la dieta habitual descrito. Los investigadores proporcionarán a los sujetos aceites de cocina específicos para agregar a los alimentos preparados en casa, para lograr los objetivos de oleico (OLA), LA y α-linolénico (LNA); y suplementos de aceite de pescado para lograr los objetivos de DHA y EPA. A los sujetos también se les proporcionará una lista de alimentos para comer y evitar (adaptados a sus registros de dieta habitual), así como varios elementos del menú de cadenas de restaurantes para comidas que inevitablemente comen fuera de casa. Los sujetos serán entrenados para informar sobre sus dietas utilizando el ASA24. Los registros serán revisados ​​al menos semanalmente por el personal de investigación y evaluados por desviación de la dieta fuera de los rangos de umbral (como ingesta diaria promedio) de al menos 12% PUFA y no más del 50% de carbohidratos. Paralelamente a este proyecto, los investigadores desarrollarán scripts de Python para extraer datos para automatizar el proceso, sin embargo, los investigadores no dependerán del éxito de esa meta para cumplir con los objetivos de este proyecto. Los valores que caen fuera de los umbrales establecidos se llamarán la atención de los sujetos con sugerencias para su corrección. Es importante destacar que, dado que el LA plasmático se correlaciona fuertemente con la ingesta dietética, las medidas objetivas de adherencia dietética a la ingesta de PUFA estarán disponibles al completar el análisis de ácidos grasos libres de muestras de sangre en ayunas, que pueden aprovecharse como covariables en modelos estadísticos. Finalmente, los investigadores evitarán noviembre - enero para las intervenciones dietéticas, ya que las dietas tienden a ser no habituales durante este período.

Después de la manipulación dietética de 4 semanas, se alentará a los sujetos a mantener la dieta alta en PUFA durante 6 meses. Debido a los recursos limitados, los investigadores no continuarán recolectando muestras de heces después del período de 4 semanas (aunque se buscarán otros fondos para hacerlo). Sin embargo, los investigadores seguirán animando a los sujetos a utilizar el ASA24 semanalmente. Los investigadores también continuarán monitoreando las medidas de autoinforme como un componente del estudio longitudinal, sin requerir recursos adicionales de esta aplicación.

El Dr. Evans (investigador principal) ha establecido una buena relación con el personal de investigación del Laboratorio de Evaluación Nutricional (NAL) durante los estudios anteriores, descritos anteriormente, y ha desarrollado los planes para la manipulación dietética propuesta con Theresa Han-Markey, RD, Bionutrition Gerente de la NAL, cuyos servicios están presupuestados en el estudio propuesto. Dr. Evans también completó recientemente una capacitación formal en ciencias de la nutrición como parte de un premio de desarrollo profesional K01 y estará íntimamente involucrado en los estudios dietéticos. Además, el Dr. Charles Burant, Director del Centro de Investigación de Nutrición y Obesidad y mentor anterior del Dr. Premio Evans K01, consultará sobre estos estudios (ver carta de apoyo).

INTERROGANDO LA COMPOSICIÓN TAXONÓMICA DEL MICROBIOMA DE LAS HECES

Los kits de recolección de heces Home OmniGene Gut de DNA Genotek (Ottawa, CA) se utilizarán para recolectar muestras al inicio, la semana 1 y la semana 4 del período dietético. Estos kits se utilizaron con éxito para generar los datos preliminares descritos anteriormente y tienen la ventaja de mantener la estabilidad del ADN de la muestra durante 14 días sin congelación. Los sujetos devolverán los kits completos en las visitas de estudio programadas. Los métodos para identificar complementos microbianos en las muestras se han descrito previamente en una publicación del Laboratorio HMI de la Universidad de Michigan. Brevemente, el ADN microbiano se extraerá de las muestras de heces y se procesará para la secuenciación ribosomal 16S utilizando una estrategia de secuenciación de indexación dual. La secuenciación se realizará en la plataforma Illumina MiSeq, según las instrucciones del fabricante. El análisis del gen 16S rRNA se realizará utilizando un SOP (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) para procesar los datos de MiSeq. Las clasificaciones de secuencias se determinarán comparando secuencias con el Proyecto de base de datos ribosomal y las secuencias se agruparán en OTU.

RECOGIDA DE MEDIDAS DE SALUD AUTOINFORMADAS

Los participantes longitudinales actualmente completan cuestionarios autoevaluados por correo cada 2 meses. Para el estudio actual, los investigadores utilizan las respuestas promedio recopiladas previamente como medidas de referencia y las nuevas respuestas recopiladas al finalizar el período de dieta como medidas de resultado. Estos cuestionarios incluyen el PHQ-9, el PSQI, el LFQ, la Escala de manía de autoevaluación de Altman (ASRM), la Encuesta de salud de formulario corto 12 (SF-12) y la Evaluación del trastorno de ansiedad generalizada (GAD-7).

ANÁLISIS DE LOS DATOS

El análisis de datos tiene 2 fases principales. El primero es generar puntajes resumidos normalizados a partir de las diversas medidas. El segundo es usar modelos estadísticos para probar los efectos principales de la dieta. El resumen de las puntuaciones del cuestionario y las medidas antropomórficas son estándar y no se detallan más aquí. El resumen de los conjuntos de datos microbiómicos se realizará como se describe anteriormente y las OTU se generarán de dos maneras: 1) como una tabla de representación fraccionaria, donde cada OTU se expresa como una fracción del total de OTU por muestra; y 2) como recuentos de secuencias totales, donde cada OTU se representa como abundancia total. Ambos serán probados en análisis estadísticos.

Para la segunda fase, los investigadores utilizarán dos modelos estadísticos principales: 1) análisis de regresión para probar los efectos principales de la dieta en los datos del microbioma del nivel de OTU y las medidas de carga de enfermedad autoinformadas, ajustando por edad, sexo e IMC; y 2) análisis de modelos de ecuaciones estructuradas para probar los efectos de mediación de las OTU en la relación entre la dieta y los resultados clínicos. Los investigadores lograrán el último enfoque como se muestra en el diagrama de la Figura 2. El efecto principal de la dieta se probará en los PUFA plasmáticos (principalmente LA), las UTO del microbioma y las medidas de salud autoinformadas, representadas por la línea de puntos. El modelo de retardo cruzado, usando SEM, evaluará los efectos recíprocos estadísticamente significativos, que se muestran con las flechas en negrita. Por ejemplo, los investigadores probarán si el aumento de LA en plasma explica el efecto (total o parcialmente) en los cambios en las UTO del microbioma, y ​​si los cambios en las UTO explican los efectos en las medidas de resultado autoinformadas.