Mikrobiomin kohdistaminen kaksisuuntaisen mielialahäiriön kliinisten tulosten parantamiseen

TUTKIMUKSEN OSALLISTUJIEN REKRYTOINTI JA KANNUSTAMINEN

Ehdotettua tutkimusta varten tutkijat värväävät tutkimukseen osallistujia Prechter Longitudinal Study of Bipolar Disorder -tutkimuksesta, joka sijaitsee Michiganin yliopistossa tämän hakemuksen mentorin tohtori Melvin McInnisin johdolla. Prechterin tutkimus on 10. vuosi, ja siihen osallistuu yli 1200 osallistujaa, mukaan lukien psykiatriset ja terveet kontrollihenkilöt. tutkijat ovat onnistuneesti rekrytoineet tästä tutkimuksesta aiemmin suorittamaan havainnoivan ruokavaliotutkimuksen ja yhden pisteen mikrobiomisen analyysin, joka on kuvattu osiossa Edellinen työ. Tutkijat hyödyntävät tutkimuksen infrastruktuuria antamalla 50 % tutkimusavustajalle varatusta ajasta rekrytointi-, aikataulu-, seuranta- ja tiedonsyöttötehtävien hoitamiseen. Tutkijat käyttävät myös 5 % aikaa tutkimuskoordinaattorille Gloria Harringtonille, joka valvoo kaikkia Prechter-tutkimuksen hallinnollisia näkökohtia, mukaan lukien säännösten noudattamisen varmistaminen.

Tutkijat rekrytoivat 20 miestä ja 20 naista Prechter-kohortista, iältään 25–65-vuotiaita, joilla on vahvistettu I-kaksisuuntainen mielialahäiriö diagnostisesta haastattelusta geneettisiin tutkimuksiin (DIGS). Tukikelpoisille koehenkilöille annetaan suostumus ja ajoitus sisäänottohaastatteluun, ja niille annetaan yksilöllinen tunnistenumero seurantaa varten turvallisella laboratoriotiedonhallintajärjestelmällä. Koehenkilöille tarjotaan 200 dollarin rahallinen kannustin, joka maksetaan erissä opintojen välitavoitteiden suorittamisen jälkeen.

TOTEUTUMAN RUOKOVALMISTEEN MÄÄRITTÄMINEN

Tutkijat määrittävät kaikkien koehenkilöiden tavanomaisen perusruokavalion käyttämällä 3 ei peräkkäistä päivää yhden viikon aikana automaattisen 24 tunnin ruokavalion palautuksen avulla (ASA24 National Cancer Institutesta). Tutkittavat tapaavat sertifioidun ravitsemusasiantuntijan Michiganin yliopiston ravitsemus- ja liikalihavuustutkimuskeskuksen ravitsemuslaboratoriosta suostumusvierailun aikana selittääkseen, kuinka palautusta käytetään asianmukaisesti. Viikon kuluttua koehenkilöt palaavat MCRU:hun saadakseen biologisia perusnäytteitä ja ruokavalio-ohjeita alla kuvatulla tavalla.

BIOLOGISTEN NÄYTTEIDEN KERÄÄMINEN, MORFOMETRISET TIEDOT JA TERVEYSVAKIOTOIMENPITEET

Perustilan käynnin aikana (ruokavalioiden palautusviikon jälkeen) kaikki koehenkilöt luovuttavat lähtötilanteen paastonneita verinäytteitä vapaiden rasvahappojen analyysiä varten; virtsanäyte oksidatiivisen stressin merkkiaineiden analysointia varten; ja kirjata heidän pituus, paino, vyötärön ja lantion ympärysmitta sekä verenpaine ja heitä pyydetään täyttämään haastattelijan ohjaama Hamilton Depression -asteikkokysely, Young Mania Rating Scale -kysely ja Global Physical Activity Questionnaire. Osallistujat suorittavat myös lyhyen 25-35 minuutin neuropsykologisen testin perus- ja loppukäyntinsä aikana. Koehenkilöt palauttavat myös ulostenäytteen, joka kerätään kotona mukana toimitetulla keräyssarjalla. Koehenkilöt toistavat kaikki toimenpiteet ruokavalioprotokollan 1. ja 4. viikon lopussa. Nämä toimenpiteet sekä ruokavaliohaastattelut suoritetaan Michiganin yliopiston Michiganin kliinisessä tutkimusyksikössä, jossa on flebotomisteja, sairaanhoitajia, ravitsemusasiantuntijoita ja teknikoita, joilla on asiantuntemusta kaikista ehdotetuista toimenpiteistä. ja näytteiden käsittelyyn tarvittavat laitteet. Lopuksi koehenkilöiltä kysytään kaikista edellisen viikon aikana ostetuista reseptilääkkeistä ja reseptivapaista lääkkeistä.

DIEETARINEN INTERVENTIO

Laihdutustoimenpidettä varten sertifioitu ravitsemusterapeutti ohjaa koehenkilöitä saavuttamaan makroravinteiden tavoitekoostumuksen (kokonaiskalorimäärän mukaan) 15 % proteiinia, 45 % hiilihydraattia, 40 % rasvaa ja

Tutkijat saavuttavat ruokavalion erityisillä ruokalistoilla ottaen huomioon kuvatun tavanomaisen ruokavalion analyysin perusteella poimitut henkilökohtaiset mieltymykset. Tutkijat tarjoavat koehenkilöille erityisiä ruokaöljyjä lisättäväksi kotona valmistettuihin ruokiin öljyhappo- (OLA), LA- ja α-linoleeni (LNA) -tavoitteiden saavuttamiseksi; ja kalaöljylisät DHA- ja EPA-tavoitteiden saavuttamiseksi. Koehenkilöille tarjotaan myös lista syömistä ja välttämättömistä ruoista (joka on räätälöity heidän tavanomaisten ruokavaliotietojensa perusteella) sekä useita ketjuravintoloiden ruokalistavaihtoehtoja aterioihin, jotka väistämättä syödään poissa kotoa. Koehenkilöt koulutetaan raportoimaan ruokavaliostaan ​​ASA24:n avulla. Tutkimushenkilöstö tarkistaa tietueet vähintään viikoittain ja arvioi, onko ruokavaliosta poikkeama vähintään 12 % PUFA:n ja enintään 50 % hiilihydraattien kynnysrajojen ulkopuolella (keskimääräisenä päiväsaannina). Samanaikaisesti tämän projektin kanssa tutkijat kehittävät python-skriptejä tietojen poimimiseksi prosessin automatisoimiseksi, mutta tutkijat eivät ole riippuvaisia ​​tämän tavoitteen onnistumisesta saavuttaakseen tämän projektin tavoitteet. Asetettujen kynnysten ulkopuolelle jäävät arvot tuodaan koehenkilöiden tietoon korjausehdotuksin. Tärkeää on, että koska plasman LA korreloi voimakkaasti ravinnon saannin kanssa, objektiiviset mittaukset ruokavalion noudattamisesta PUFA-saannin suhteen ovat saatavilla, kun paastoverinäytteiden vapaiden rasvahappojen analyysi on suoritettu, mitä voidaan käyttää kovariaatteina tilastollisissa malleissa. Lopuksi tutkijat välttävät marras-tammikuussa ruokavaliotoimenpiteitä, koska ruokavaliot ovat yleensä epätavallisia tänä aikana.

4 viikon ruokavalion manipuloinnin jälkeen koehenkilöitä rohkaistaan ​​pitämään korkea PUFA-ruokavalio 6 kuukauden ajan. Rajallisten resurssien vuoksi tutkijat eivät jatka ulostenäytteiden keräämistä 4 viikon jakson jälkeen (vaikka siihen haetaan muuta rahoitusta). Tutkijat jatkavat kuitenkin koehenkilöiden rohkaisua käyttämään ASA24:ää viikoittain. Tutkijat jatkavat myös itseraportointitoimenpiteiden seurantaa osana pitkittäistutkimusta, mikä ei vaadi lisäresursseja tästä sovelluksesta.

Tohtori Evans (päätutkija) on luonut hyvät suhteet ravitsemusarviointilaboratorion (NAL) tutkimushenkilöstön kanssa aiempien, yllä kuvattujen tutkimusten aikana ja on kehittänyt suunnitelmat ehdotetulle ruokavalion manipulaatiolle Theresa Han-Markeyn, RD, Bionutritionin kanssa. NAL:n johtaja, jonka palvelut budjetoidaan ehdotettuun tutkimukseen. DR. Evans on myös äskettäin suorittanut muodollisen ravitsemustieteen koulutuksen osana K01-urakehityspalkintoa ja on tiiviisti mukana ravitsemustutkimuksissa. Lisäksi tohtori Charles Burant, ravitsemus- ja liikalihavuustutkimuskeskuksen johtaja ja Dr. Evans K01 -palkinnon, konsultoi näitä tutkimuksia (katso tukikirje).

TUTKIMUS ULKOISTEN MIKROBIOMIN TAKSONOMISESTA KOOSTUMUKSESTA

DNA Genotekin (Ottawa, CA) valmistamia Home OmniGene Gut -ulosteiden keräyssarjoja käytetään näytteiden keräämiseen ruokavaliojakson lähtötilanteessa, viikolla 1 ja 4. Näitä sarjoja käytettiin menestyksekkäästi edellä kuvattujen alustavien tietojen tuottamiseen, ja niillä on se etu, että näytteen DNA säilyy stabiilina 14 päivän ajan ilman jäädytystä. Koehenkilöt palauttavat valmiit sarjat suunnitelluilla opintokäynneillä. Menetelmiä mikrobikomplementtien tunnistamiseksi näytteistä on kuvattu aiemmin Michiganin yliopiston HMI Laboratoryn julkaisussa. Lyhyesti sanottuna mikrobi-DNA uutetaan ulostenäytteistä ja prosessoidaan 16S ribosomaalista sekvensointia varten käyttämällä kaksois-indeksointisekvensointistrategiaa. Sekvensointi tehdään Illumina MiSeq -alustalla valmistajan ohjeiden mukaisesti. 16S-rRNA-geenin analyysi tehdään SOP:lla (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) MiSeq-tietojen käsittelemiseksi. Sekvenssiluokitukset määritetään vertaamalla sekvenssejä Ribosomal Database Projectiin ja sekvenssit ryhmitetään OTU:ihin.

ITSE ILMOITETTUJEN TERVEYSTOIMENPITEIDEN KERÄÄMINEN

Pitkäkestoiset osallistujat täyttävät tällä hetkellä itsearvioivia kyselyitä postitse kahden kuukauden välein. Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttävät aiemmin kerättyjä keskimääräisiä vasteita lähtömittauksina ja uusia vastauksia, jotka on kerätty ruokavaliojakson päätyttyä, tulosmittauksina. Nämä kyselylomakkeet sisältävät PHQ-9, PSQI, LFQ, Altman Self-Rating Mania Scale (ASRM), Short Form 12 Health Survey (SF-12) ja Generalised Anxiety Disorder Assessment (GAD-7).

TIETOJEN ANALYSOINTI

Tietojen analysoinnissa on 2 päävaihetta. Ensimmäinen on normalisoitujen yhteenvetopisteiden luominen eri mittareista. Toinen on tilastollisten mallien käyttäminen ruokavalion tärkeimpien vaikutusten testaamiseen. Yhteenveto kyselylomakkeen pisteistä ja antropomorfisista mittareista ovat vakiomuotoisia, eikä niitä ole kuvattu tarkemmin tässä. Yhteenveto mikrobiomista datasarjoista tehdään edellä kuvatulla tavalla, ja OTU:t tuotetaan kahdella tavalla: 1) murto-osaesitystaulukkona, jossa kukin OTU ilmaistaan ​​murto-osana OTU:iden kokonaismäärästä näytettä kohti; ja 2) sekvenssien kokonaismääränä, jossa jokainen OTU esitetään kokonaismääränä. Molemmat testataan tilastollisissa analyyseissä.

Toisessa vaiheessa tutkijat käyttävät kahta päätilastollista mallia: 1) regressioanalyysejä testatakseen ruokavalion tärkeimmät vaikutukset OTU-tason mikrobiomitietoihin ja itse ilmoittamaan sairausmittausten taakkaan, mukauttamalla ikää, sukupuolta ja BMI:tä; ja 2) strukturoidun yhtälön mallinnusanalyysi, jolla testataan OTU:iden välitysvaikutuksia ruokavalion ja kliinisten tulosten väliseen suhteeseen. Tutkijat saavuttavat jälkimmäisen lähestymistavan, kuten kuvassa 2 on esitetty. Ruokavalion päävaikutus testataan plasman PUFA:lla (pääasiassa LA), mikrobiomin OTU:illa ja itse ilmoittamilla terveysmittauksilla, jotka on kuvattu katkoviivalla. Cross-lag-malli, jossa käytetään SEM:ää, testaa tilastollisesti merkittäviä vastavuoroisia vaikutuksia, jotka näkyvät lihavoituilla nuolilla. Tutkijat esimerkiksi testaavat, selittääkö plasman LA:n nousu vaikutuksen (täysin tai osittain) mikrobiomin OTU:iden muutoksiin ja vaikuttavatko OTU:iden muutokset vaikutuksiin itse ilmoittamiin tulosmittauksiin.