Mirare al microbioma per migliorare i risultati clinici nel disturbo bipolare

RECLUTAMENTO E INCENTIVAZIONE DEI PARTECIPANTI ALLA RICERCA

Per lo studio proposto, i ricercatori recluteranno partecipanti alla ricerca dal Prechter Longitudinal Study of Bipolar Disorder, ospitato presso l'Università del Michigan sotto la direzione del Dr. Melvin McInnis, mentore di questa applicazione. Lo studio Prechter è al suo decimo anno con oltre 1200 partecipanti, inclusi individui di controllo psichiatrici e sani. i ricercatori hanno reclutato con successo da questo studio in passato per eseguire uno studio dietetico osservazionale e un'analisi microbiomica a punto singolo descritti nella sezione Lavoro precedente. I ricercatori sfrutteranno l'infrastruttura dello studio con il 50% di tempo dedicato a un assistente di ricerca per gestire il reclutamento, la programmazione, il follow-up e le funzioni di inserimento dei dati. Gli investigatori sfrutteranno anche il 5% del tempo dedicato al coordinatore dello studio, Gloria Harrington, che sovrintende a tutti gli aspetti amministrativi dello studio Prechter, inclusa la garanzia della conformità normativa.

Gli investigatori recluteranno 20 maschi e 20 femmine dalla coorte Prechter, di età compresa tra 25 e 65 anni con una diagnosi confermata di disturbo bipolare I da un colloquio diagnostico per studi genetici (DIGS), utilizzato come strumento di assunzione di base per lo studio Prechter. I soggetti idonei saranno acconsentiti e programmati per un colloquio di assunzione e assegnato un numero di identificazione univoco per il monitoraggio con un sistema di gestione delle informazioni di laboratorio sicuro. Ai soggetti verrà offerto un incentivo monetario di $ 200, pagato a rate dopo il completamento delle attività di pietre miliari dello studio.

DETERMINAZIONE DIETE ABITUALI

Gli investigatori determineranno le diete abituali di base di tutti i soggetti utilizzando 3 giorni non consecutivi nell'arco di 1 settimana con un richiamo automatico della dieta online di 24 ore (ASA24 del National Cancer Institute). I soggetti incontreranno un nutrizionista certificato del Laboratorio di valutazione della nutrizione nel Centro di ricerca sulla nutrizione e l'obesità dell'Università del Michigan durante la visita di consenso per spiegare come utilizzare il richiamo in modo appropriato. Dopo 1 settimana, i soggetti torneranno all'MCRU per campioni biologici di base e indicazioni dietetiche come descritto di seguito.

RACCOLTA CAMPIONI BIOLOGICI, DATI MORFOMETRICI E MISURE SANITARIE STANDARD

Durante la visita di base (dopo la settimana che prevede richiami dietetici), tutti i soggetti doneranno campioni di sangue a digiuno di base per l'analisi degli acidi grassi liberi; un campione di urina per l'analisi dei marcatori di stress ossidativo; e hanno la loro altezza, peso, circonferenza della vita e dell'anca e la pressione sanguigna registrata e gli viene chiesto di completare il questionario sulla scala Hamilton Depression guidato dall'intervistatore, il questionario Young Mania Rating Scale e il questionario sull'attività fisica globale. I partecipanti completeranno anche una breve batteria di test neuropsicologici di 25-35 minuti durante la loro visita di base e finale. I soggetti restituiranno anche un campione di feci, che verrà raccolto a casa con un kit di raccolta fornito. I soggetti ripeteranno tutte le procedure alla fine della 1a e 4a settimana del protocollo dietetico. Queste procedure così come i colloqui dietetici si svolgeranno presso l'Unità di ricerca clinica del Michigan presso l'Università del Michigan, composta da flebotomi, infermieri, nutrizionisti e tecnici con esperienza in tutte le procedure proposte; e le attrezzature necessarie per processare i campioni. Infine, ai soggetti verrà chiesto di tutti i farmaci soggetti a prescrizione e non assunti durante la settimana precedente.

INTERVENTO DIETETICO

Per l'intervento dietetico, i soggetti saranno guidati da un nutrizionista certificato per raggiungere una composizione target di macronutrienti (per apporto calorico totale) del 15% di proteine, 45% di carboidrati, 40% di grassi, con

Gli investigatori realizzeranno la dieta con menu specifici, considerando le preferenze personali raccolte dall'analisi della dieta abituale descritta. Gli investigatori forniranno ai soggetti oli da cucina specifici da aggiungere agli alimenti preparati in casa, per raggiungere gli obiettivi oleico (OLA), LA e α-linolenico (LNA); e integratori di olio di pesce per raggiungere gli obiettivi DHA ed EPA. Ai soggetti verrà inoltre fornito un elenco di cibi da mangiare ed evitare (adattato dai loro registri dietetici abituali), nonché diverse voci di menu di catene di ristoranti da mangiare per i pasti inevitabilmente consumati fuori casa. I soggetti saranno addestrati a riferire sulle loro diete utilizzando l'ASA24. Le registrazioni saranno riviste almeno settimanalmente dal personale di ricerca e valutate per deviazioni dalla dieta al di fuori degli intervalli di soglia (come assunzione giornaliera media) di almeno il 12% di PUFA e non più del 50% di carboidrati. Parallelamente a questo progetto, gli investigatori svilupperanno script Python per estrarre dati per automatizzare il processo, tuttavia, gli investigatori non dipenderanno dal successo di tale obiettivo per raggiungere gli obiettivi di questo progetto. I valori al di fuori delle soglie prefissate saranno portati all'attenzione dei soggetti con suggerimenti di correzione. È importante sottolineare che, poiché la LA plasmatica è fortemente correlata con l'assunzione dietetica, le misure oggettive dell'aderenza dietetica all'assunzione di PUFA saranno disponibili al completamento dell'analisi degli acidi grassi liberi da campioni di sangue a digiuno, che possono essere sfruttate come covariate nei modelli statistici. Infine, gli investigatori eviteranno novembre-gennaio per gli interventi dietetici, poiché le diete tendono ad essere non abituali durante questo periodo.

Dopo la manipolazione dietetica di 4 settimane, i soggetti saranno incoraggiati a mantenere la dieta ad alto contenuto di PUFA per 6 mesi. A causa delle risorse limitate, gli investigatori non continueranno a raccogliere campioni di feci dopo il periodo di 4 settimane (sebbene altri finanziamenti saranno perseguiti per farlo). Tuttavia, i ricercatori continueranno a incoraggiare i soggetti a utilizzare l'ASA24 settimanalmente. Gli investigatori continueranno inoltre a monitorare le misure di autovalutazione come componente dello studio longitudinale, senza richiedere risorse aggiuntive da questa applicazione.

Il Dr.Evans (Principal Investigator) ha stabilito un buon rapporto con il personale di ricerca del Nutrition Assessment Laboratory (NAL) durante gli studi precedenti, descritti sopra, e ha sviluppato i piani per la manipolazione dietetica proposta con Theresa Han-Markey, RD, Bionutrition Responsabile del NAL, i cui servizi sono preventivati ​​nello studio proposto. Dott. Evans ha anche recentemente completato la formazione formale in scienze nutrizionali come componente di un premio per lo sviluppo della carriera K01 e sarà intimamente coinvolto negli studi dietetici. Inoltre, il Dr. Charles Burant, direttore del Centro di ricerca sulla nutrizione e l'obesità e precedente mentore del Dr. Evans K01 award, si consulterà su questi studi (vedi lettera di supporto).

INTERROGARE LA COMPOSIZIONE TASSONOMICA DEL MICROBIOMA DELLE FECI

I kit di raccolta delle feci Home OmniGene Gut di DNA Genotek (Ottawa, CA) verranno utilizzati per raccogliere campioni al basale, alla settimana 1 e alla settimana 4 del periodo dietetico. Questi kit sono stati utilizzati con successo per generare i dati preliminari descritti sopra e hanno il vantaggio di mantenere la stabilità del DNA del campione per 14 giorni senza congelamento. I soggetti restituiranno i kit completati alle visite di studio programmate. I metodi per identificare i complementi microbici nei campioni sono stati precedentemente descritti in una pubblicazione del laboratorio HMI dell'Università del Michigan. In breve, il DNA microbico sarà estratto da campioni di feci e processato per il sequenziamento ribosomiale 16S utilizzando una strategia di sequenziamento a doppia indicizzazione. Il sequenziamento verrà eseguito sulla piattaforma Illumina MiSeq, secondo le istruzioni del produttore. L'analisi del gene 16S rRNA verrà effettuata utilizzando una SOP (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) per elaborare i dati MiSeq. Le classificazioni delle sequenze saranno determinate confrontando le sequenze con il Ribosomal Database Project e le sequenze saranno raggruppate in OTU.

RACCOLTA MISURE SANITARIE AUTODICHIARATE

I partecipanti longitudinali attualmente completano i questionari autovalutati per posta ogni 2 mesi. Per il presente studio gli investigatori utilizzano le risposte medie raccolte in precedenza come misure di riferimento e le nuove risposte raccolte al completamento del periodo di dieta come misure di esito. Questi questionari includono PHQ-9, PSQI, LFQ, Altman Self-Rating Mania Scale (ASRM), Short Form 12 Health Survey (SF-12) e Generalized Anxiety Disorder Assessment (GAD-7).

ANALISI DEI DATI

L'analisi dei dati ha 2 fasi principali. Il primo sta generando punteggi di riepilogo normalizzati dalle varie misure. Il secondo utilizza modelli statistici per testare i principali effetti della dieta. Il riepilogo dei punteggi del questionario e le misure antropomorfiche sono standard e non sono ulteriormente dettagliati qui. Il riepilogo dei set di dati microbiomici verrà eseguito come descritto sopra e le OTU verranno emesse in 2 modi: 1) come tabella di rappresentazione frazionaria, in cui ciascuna OTU è espressa come frazione delle OTU totali per campione; e 2) come conteggio della sequenza totale, dove ogni OTU è rappresentato come abbondanza totale. Entrambi saranno testati in analisi statistiche.

Per la seconda fase i ricercatori utilizzeranno due modelli statistici principali: 1) analisi di regressione per testare i principali effetti della dieta sui dati del microbioma a livello di OTU e sul carico auto-riferito delle misure della malattia, aggiustando per età, sesso e BMI; e 2) analisi di modellazione di equazioni strutturate per testare gli effetti di mediazione delle OTU sulla relazione tra dieta ed esiti clinici. Gli investigatori raggiungeranno quest'ultimo approccio come illustrato nella Figura 2. L'effetto principale della dieta sarà testato sui PUFA plasmatici (principalmente LA), sulle OTU del microbioma e sulle misure sanitarie auto-riportate, rappresentate dalla linea tratteggiata. Il modello cross-lag, utilizzando SEM, verificherà gli effetti reciproci statisticamente significativi, mostrati dalle frecce in grassetto. Ad esempio, gli investigatori testeranno se l'aumento della LA plasmatica spiega l'effetto (completamente o parzialmente) dei cambiamenti nelle OTU del microbioma e se i cambiamenti nelle OTU spiegano gli effetti sulle misure di esito auto-riportate.