A mikrobiom megcélzása a bipoláris zavar klinikai eredményeinek javítása érdekében

KUTATÁSI RÉSZTVEVŐK TOborzása, ÖSZTÖNZÉSE

A javasolt tanulmányhoz a kutatók a Michigani Egyetemen működő Prechter Longitudinal Study of Bipolar Disorder kutatói részt vesznek Dr. Melvin McInnis, a pályázat mentora irányítása alatt. A Prechter-tanulmány a 10. éve zajlik, több mint 1200 résztvevővel, köztük pszichiátriai és egészséges kontrollszemélyekkel. a kutatók a múltban sikeresen toboroztak ebből a tanulmányból megfigyeléses diétás vizsgálat és egypontos mikrobiómiai elemzés elvégzésére, amelyet az Előző munka részben leírtak. A kutatók a tanulmány infrastruktúráját kihasználva 50%-os időt fordítanak egy kutatási asszisztensre a toborzási, ütemezési, nyomon követési és adatbeviteli feladatok ellátására. A vizsgálók emellett 5%-os időt fordítanak a vizsgálati koordinátorra, Gloria Harringtonra, aki felügyeli a Prechter-tanulmány minden adminisztratív vonatkozását, beleértve a szabályozási megfelelőség biztosítását is.

A nyomozók 20 férfit és 20 nőt vesznek fel a Prechter kohorszból, 25-65 év közöttiek, akiknél az I. bipoláris zavar megerősített diagnózisa szerepel a genetikai vizsgálatokhoz (DIGS) végzett diagnosztikai interjúból, amelyet a Prechter-vizsgálat kiindulási beviteli eszközeként használnak. A jogosult alanyok beleegyezését és ütemezését kapják a felvételi interjúra, valamint egyedi azonosító számot kapnak a biztonságos laboratóriumi információkezelő rendszerrel történő nyomon követéshez. A tantárgyak 200 dolláros pénzbeli ösztönzőt kapnak, amelyet részletekben fizetnek ki a tanulmányi mérföldkövek elvégzése után.

SZOKÁSOS ÉTREND MEGHATÁROZÁSA

A kutatók az összes alany szokásos kiindulási étrendjét határozzák meg egy hét alatt 3 nem egymást követő napon, automatizált, 24 órás online étrend-visszahívással (ASA24 a National Cancer Institute-tól). Az alanyok a hozzájárulási látogatás során találkoznak a Michigani Egyetem Táplálkozási és Elhízási Kutatóközpontjának Táplálkozásértékelő Laboratóriumának okleveles táplálkozási szakértőjével, hogy elmagyarázzák, hogyan kell megfelelően alkalmazni a visszahívást. 1 hét elteltével az alanyok visszatérnek az MCRU-ba kiindulási biológiai minták és étrendi útmutatás céljából, az alábbiak szerint.

BIOLÓGIAI MINTÁK, MORFOMETRIAI ADATOK ÉS SZABVÁNYOS EGÉSZSÉGÜGYI INTÉZKEDÉSEK GYŰJTÉSE

A kiindulási vizit során (az étrendi felidézéssel járó hetet követően) minden alany éhezett vérmintákat ad a szabad zsírsavak elemzéséhez; vizeletminta az oxidatív stressz markerek elemzéséhez; és fel kell jegyezni magasságukat, súlyukat, derék- és csípőkörfogatukat, valamint vérnyomásukat, és fel kell kérniük a kérdező által irányított Hamilton-depressziós skála kérdőívet, a Young Mania Rating Scale kérdőívet és a Global Physical Activity Questionnaire-t. A résztvevők egy rövid, 25-35 perces neuropszichológiai tesztet is kitöltenek az alap- és az utolsó látogatásuk során. Az alanyok székletmintát is visszaküldenek, amelyet a mellékelt gyűjtőkészlettel otthon gyűjtenek össze. Az alanyok az összes eljárást megismétlik az étrendi protokoll 1. és 4. hetének végén. Ezekre az eljárásokra, valamint a diétás interjúkra a Michigani Egyetem Michigan Klinikai Kutatóegységében kerül sor, ahol phlebotomisták, ápolónők, táplálkozási szakértők és technikusok dolgoznak, akik jártasak az összes javasolt eljárásban; valamint a minták feldolgozásához szükséges berendezések. Végül az alanyokat megkérdezik az előző héten bevett összes vényköteles és vény nélkül kapható gyógyszerről.

DIÉTÁS BEAVATKOZÁS

A diétás beavatkozás során az alanyokat egy okleveles táplálkozási szakember irányítja, hogy elérjék a makrotápanyag-összetétel (összes kalória-hozzájárulás alapján) 15% fehérjét, 45% szénhidrátot, 40% zsírt,

A kutatók a diétát meghatározott menükkel fogják elérni, figyelembe véve a leírt szokásos étrend elemzésből levont személyes preferenciákat. A kutatók az alanyokat speciális étolajokkal látják el az otthon készített ételekhez az olajsav (OLA), LA és α-linolén (LNA) célok elérése érdekében; és halolaj-kiegészítők a DHA és EPA célok elérése érdekében. Az alanyok egy listát is kapnak az elfogyasztandó és kerülendő ételekről (a szokásos étrendi nyilvántartásaik alapján), valamint számos, az otthonuktól távol elfogyasztott ételhez éttermi láncok menüelemeit. Az alanyokat megtanítják arra, hogy beszámoljanak étrendjükről az ASA24 segítségével. A feljegyzéseket a kutatók legalább hetente felülvizsgálják, és felmérik, hogy nem térnek-e el az étrendtől a legalább 12% PUFA-t és legfeljebb 50% szénhidrátot tartalmazó küszöbértékeken (átlagos napi bevitelként). Ezzel a projekttel párhuzamosan a vizsgálók python szkripteket fejlesztenek az adatok kinyerésére a folyamat automatizálása érdekében, azonban a projekt céljainak elérése érdekében a kutatók nem függnek a cél sikerétől. A beállított küszöbértékeken kívül eső értékekre korrekciós javaslatokkal hívjuk fel az alanyok figyelmét. Fontos, hogy mivel a plazma LA erősen korrelál a táplálékfelvétellel, az éhgyomri vérminták szabad zsírsav-analízisének befejezése után objektív mérések állnak rendelkezésre a PUFA-bevitelhez való étrendi betartásra vonatkozóan, amely statisztikai modellekben kovariánsként hasznosítható. Végül a kutatók elkerülik a novembertől januárig tartó étrendi beavatkozásokat, mivel ebben az időszakban a diéták általában nem megszokottak.

A 4 hetes diétás manipulációt követően az alanyokat arra ösztönzik, hogy 6 hónapig tartsák be a magas PUFA-tartalmú étrendet. A korlátozott források miatt a vizsgálók a 4 hetes időszakot követően nem folytatják a székletminta gyűjtését (bár ehhez más finanszírozást is igénybe vesznek). A kutatók azonban továbbra is arra ösztönzik az alanyokat, hogy hetente használják az ASA24-et. A vizsgálók a longitudinális vizsgálat részeként továbbra is figyelemmel kísérik az önbevallási intézkedéseket, amelyek nem igényelnek további forrásokat ebből az alkalmazásból.

Dr. Evans (vezető kutató) jó kapcsolatot alakított ki a Táplálkozásértékelő Laboratórium (NAL) kutatóival a fent leírt korábbi tanulmányok során, és kidolgozta a javasolt étrendi manipuláció terveit Theresa Han-Markey-val, RD, Bionutrition. A NAL menedzsere, akinek szolgáltatásait a javasolt tanulmány költségvetésében beépítik. Dr. Evans a közelmúltban befejezte a táplálkozástudományi formális képzést is a K01 karrierfejlesztési díj részeként, és szorosan részt vesz az étrendi tanulmányokban. Továbbá Dr. Charles Burant, a Táplálkozási és Elhízási Kutatóközpont igazgatója és Dr. Evans K01 díjjal, konzultációt folytat ezekről a tanulmányokról (lásd a támogató levelet).

A SZÁLÉK MIKROBIÓMÁNAK TAxONÓMIAI ÖSSZETÉTELÉNEK KÉRDEZÉSE

A DNA Genotek (Ottawa, Kalifornia) otthoni OmniGene Gut székletgyűjtő készleteit használják a minták gyűjtésére az alapvonalon, a diétás időszak 1. és 4. hetében. Ezeket a készleteket sikeresen használták fel a fent leírt előzetes adatok előállítására, és megvan az az előnyük, hogy a minta DNS-stabilitása 14 napig megmarad fagyasztás nélkül. Az alanyok az elkészült készleteket a tervezett tanulmányi látogatásokon visszaküldik. A mintákban található mikrobiális komplementek azonosítására szolgáló módszereket korábban a Michigani Egyetem HMI Laboratóriumának publikációja ismertette. Röviden, a mikrobiális DNS-t kivonják a székletmintákból, és a 16S riboszómális szekvenáláshoz feldolgozzák kettős indexelési szekvenálási stratégia alkalmazásával. A szekvenálás az Illumina MiSeq platformon történik, a gyártó utasításai szerint. A 16S rRNS gén elemzése SOP (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) segítségével történik a MiSeq adatok feldolgozásához. A szekvencia besorolását a szekvenciák és a Ribosomal Database Project összehasonlításával határozzák meg, és a szekvenciákat OTU-kba csoportosítják.

ÖNBEJELENTETETT EGÉSZSÉGÜGYI INTÉZKEDÉSEK GYŰJTÉSE

A longitudinális résztvevők jelenleg 2 havonta töltenek ki önértékelésű kérdőíveket postai úton. A jelenlegi vizsgálatban a kutatók a korábban gyűjtött átlagos válaszokat használják kiindulási mérőszámként, és az étrendi időszak végén gyűjtött új válaszokat kimeneti mérőszámként. Ezek a kérdőívek magukban foglalják a PHQ-9-et, a PSQI-t, az LFQ-t, az Altman Self-Rating Mania Scale-t (ASRM), a Short Form 12 Health Survey-t (SF-12) és a Generalized Anxiety Disorder Assessment-t (GAD-7).

ADATELEMZÉS

Az adatelemzés 2 fő fázisból áll. Az első a normalizált összesítő pontszámok generálása a különböző mérőszámokból. A második a statisztikai modellek használata az étrend főbb hatásainak tesztelésére. A kérdőív pontszámainak összefoglalása és az antropomorf mérőszámok szabványosak, és itt nem részletezik részletesebben. A mikrobiómiai adatkészletek összefoglalása a fent leírtak szerint történik, és az OTU-k kétféle módon kerülnek kiadásra: 1) töredékes reprezentációs táblázatként, ahol minden OTU-t a mintánkénti összes OTU-k töredékeként fejeznek ki; és 2) teljes szekvenciaszámként, ahol minden OTU teljes bőségként van ábrázolva. Mindkettőt statisztikai elemzések során tesztelik.

A második fázisban a kutatók két fő statisztikai modellt használnak: 1) regressziós elemzéseket, hogy teszteljék az étrend főbb hatásait az OTU szintű mikrobiomadatokra és a betegségmérések saját maguk által bejelentett terhére, korhoz, nemhez és BMI-hez igazítva; és 2) strukturált egyenletmodellezési elemzés az OTU-k közvetítő hatásának tesztelésére az étrend és a klinikai eredmények közötti kapcsolatra. A kutatók az utóbbi megközelítést érik el, a 2. ábrán látható módon. Az étrend fő hatását a plazma PUFA-n (elsősorban az LA-n), a mikrobiom OTU-kon és a szaggatott vonallal jelölt, saját maguk által bejelentett egészségügyi méréseken tesztelik. A SEM-et használó cross-lag modell statisztikailag szignifikáns kölcsönös hatásokat tesztel, amelyeket félkövér nyilak mutatnak. Például a kutatók megvizsgálják, hogy a plazma LA növekedése felelős-e (teljesen vagy részlegesen) a mikrobiom OTU-iban bekövetkezett változásokban, és hogy az OTU-k változásai hatással vannak-e a saját maguk által jelentett eredményekre.