Strategie per contrastare gli zuccheri con dolcificanti non nutritivi o acqua (STOP Sugars NOW)

CONTESTO E SIGNIFICATO:

Le agenzie sanitarie internazionali e le associazioni di malattie croniche hanno chiesto riduzioni degli zuccheri liberi/aggiunti a ≤5-10% dell'energia per affrontare le crescenti epidemie di obesità e diabete. L'attenzione si è concentrata in particolare sulla riduzione della principale fonte di zuccheri liberi, le bevande zuccherate (SSB), il cui consumo eccessivo è stato associato all'aumento di peso, al diabete e alle loro complicanze a valle tra cui ipertensione e malattia coronarica (CHD). L'Healthy Kids Panel dell'Ontario, Health Canada, il Comitato del Senato Permanente, la Heart and Stroke Foundation e Diabetes Canada hanno raccomandato politiche per ridurre gli SSB, comprese strategie di sostituzione, tassazione e/o divieti di pubblicità ai bambini. Un ruolo per i dolcificanti non nutritivi (NNS) in queste opzioni politiche è stato vistosamente assente.

C'è una preoccupazione emergente che le NNS possano contribuire ad un aumento delle malattie che stanno cercando di prevenire. Revisioni sistematiche e meta-analisi di studi prospettici di coorte hanno dimostrato che le NNS sono associate ad un aumentato rischio di aumento di peso, diabete e CHD. Sebbene questa evidenza sia riconosciuta ad alto rischio di causalità inversa e non sia d'accordo con le prove di qualità superiore provenienti da studi controllati randomizzati, sono stati proposti diversi meccanismi biologici, tra cui i cambiamenti nel microbioma intestinale. Uno studio altamente influente ha concluso che le NNS inducono intolleranza al glucosio attraverso una perdita di diversità nel microbioma. Questo studio, tuttavia, non era d'accordo con uno studio successivo e presentava diversi punti deboli metodologici inclusa la mancanza di un gruppo di controllo. Nonostante le incertezze, questi dati hanno contribuito a una visione negativa delle NNS nei media.

Vi è un urgente bisogno di affrontare le attuali preoccupazioni relative alle NNS. Health Canada, in particolare, ha indicato che gli studi sulle strategie di riduzione dello zucchero che utilizzano NNS e mirano al microbioma sono un'importante priorità di ricerca. I ricercatori propongono di condurre uno studio controllato randomizzato finanziato dal CIHR che valuti l'effetto di una strategia del "mondo reale" per ridurre gli SSB utilizzando bevande zuccherate non nutritive (NSB) o acqua sul microbioma intestinale, tolleranza al glucosio e fattori di rischio cardiometabolico in sovrappeso o partecipanti obesi.

OBIETTIVI

1. Per valutare l'effetto della sostituzione di SSB con NSB o acqua sul primo risultato primario della diversità del microbioma intestinale nell'arco di 4 settimane nei partecipanti in sovrappeso o obesi.
2. Per valutare l'effetto della sostituzione di SSB con NSB o acqua sul secondo risultato primario della tolleranza al glucosio nell'arco di 4 settimane nei partecipanti in sovrappeso o obesi.
3. Per valutare l'effetto della sostituzione di SSB con NSB o acqua sugli esiti secondari ed esplorativi di peso corporeo, pressione sanguigna, regolazione del glucosio e dell'insulina, lipidi nel sangue, grasso ectopico, grasso epatico, adiposità corporea e qualità della dieta per 4 settimane in sovrappeso o partecipanti obesi

PARTECIPANTI:

I partecipanti saranno reclutati da una popolazione di uomini sani, adulti e donne non gravide che sono in sovrappeso o obesi (BMI> 23 kg/m2 per gli individui asiatici e> 25 kg/m2 per altri individui) che attualmente riferiscono di bere regolarmente SSB (≥ 1 servire giornalmente). 75 partecipanti saranno reclutati per lo studio. Dei 75 partecipanti, a 30 verrà chiesto di acconsentire a sottoporsi a una risonanza magnetica per misurare la loro adiposità epatica e muscolare.

DESIGN:

Lo studio è uno studio cross-over controllato randomizzato, monocentrico, in aperto, della durata di quattro settimane, con tre bracci (SSB, NSB, acqua) che confronta l'effetto della sostituzione di SSB con NSB o acqua sul microbioma intestinale. Ogni partecipante agirà come proprio controllo ricevendo gli interventi per quattro settimane in ordine casuale, con fasi di intervento separate da fasi di wash-out di quattro settimane.

CALCOLO DELLA POTENZA:

Lo studio sarà eseguito su un totale di 75 partecipanti. È alimentato per mostrare una differenza tra i bracci acqua, NSB e SSB in 60 partecipanti nei due esiti primari. Supponendo un tasso di abbandono del 20 percento, avremmo bisogno di 75 partecipanti per poter rilevare una differenza.

Il primo risultato primario è nella diversità beta delle comunità del microbioma intestinale dei partecipanti tra i gruppi acqua e NSB tramite il sequenziamento del gene dell'rRNA ribosomiale 16S. I ricercatori hanno utilizzato il pacchetto micropower R per calcolare la dimensione del campione in base alla potenza del sequenziamento dei tag 16S che può essere analizzato utilizzando distanze UniFrac ponderate a coppie. UniFrac è una metrica di distanza basata sulla frazione unica della lunghezza del ramo in un albero filogenetico costruito da due serie di taxa. Il confronto dei campioni di microbioma viene eseguito tramite UniFrac ponderato, che considera l'abbondanza relativa di taxa. I ricercatori hanno simulato la distanza all'interno del gruppo come 0,2 e la deviazione standard (SD) delle distanze all'interno del gruppo come 0,07. Per rilevare una distanza UniFrac ponderata di 0,04, che è inferiore all'effetto osservato in uno studio di Suez et al. (0,05 derivato dalla figura 5), ​​e considerando che si tratta di uno studio incrociato con una correlazione intra-persona di 0,7, e tenendo conto di più bracci, i ricercatori hanno calcolato che per una potenza superiore al 95% i ricercatori avrebbero bisogno di 60 partecipanti a questo studio . Supponendo una perdita del 20 percento, gli investigatori recluteranno 75 partecipanti. I ricercatori sono fiduciosi di rilevare un'alterazione nella diversità del microbioma intestinale, se esiste, poiché studi precedenti dimostrano che piccoli cambiamenti nella dieta causano un'alterazione significativa nei taxa del microbioma intestinale in un periodo molto più breve (da 5 a 7 giorni) in un numero inferiore di individui (da 10 a 25 persone ).

Il secondo risultato primario è la tolleranza al glucosio, misurata dall'area incrementale sotto la curva (iAUC) da un OGTT di 75 g di 2 ore. Con 60 partecipanti, gli investigatori avranno una potenza dell'89% (assumendo numeri assoluti per media e SD dal recente studio randomizzato non pubblicato degli investigatori) per rilevare una variazione del 20% nell'iAUC media tra il gruppo acqua e NSB se la direzione del cambiamento è simile a Suez et al. assumendo una correlazione intrapersona di 0,7 e tenendo conto dei tre confronti. La differenza del 20% per l'iAUC del glucosio si basa sulla differenza minimamente importante proposta da Health Canada per supportare le richieste di riduzione della risposta glicemica postprandiale.

Questo calcolo della potenza tiene conto dell'adeguamento per test multipli per entrambi gli esiti primari utilizzando la procedura Benjamini-Hochberg, che è un metodo suggerito dalla Food and Drug Administration nella sua "Multiple Endpoints in Clinical Trials Guidance for Industry" (https://www .fda.gov/downloads/drugs/guidancecomplianceregulatoryinformation/guidances/ucm536750.pdf). La procedura Benjamini-Hochberg è un metodo step-down che controlla il tasso di false scoperte, pur mantenendo un'elevata potenza. Gli investigatori implementeranno un metodo Benjamini-Hochberg troncato con gatekeeping parallelo in cui una parte dell'alfa inutilizzato di ogni passaggio è riservata per il passaggio alla famiglia di risultati secondari se uno qualsiasi degli esiti primari è significativo. I livelli alfa calcolati per gli esiti primari sono riportati nella tabella 2. Lo studio è anche potenziato per mostrare una differenza tra i tre bracci per gli esiti secondari con un α=0,0125, l'α iniziale più basso possibile per gli esiti secondari basato sul troncato Benjamini- Procedura di Hochberg.

Sottostudio: 1H-MRS sarà eseguito su 30 soggetti per valutare il grasso intraepatico e intramuscolare. Gli investigatori avranno una potenza del 99% per mostrare una differenza nel grasso epatico del 5% tra il braccio acqua e NSB sia per il grasso epatico che per quello muscolare, assumendo una SD tra gruppo del 4%, con una correlazione di 0,65 e alfa di 0,05.

RECLUTAMENTO:

Utilizzando il programma Research Electronic Data Capture (REDCap), l'Applied Health Research Center (AHRC) eseguirà la randomizzazione senza stratificazione. Dopo il completamento con successo della fase di run-in e dopo le misurazioni effettuate durante la prima visita di studio, i partecipanti saranno randomizzati in gruppi, di un massimo di sei, utilizzando una randomizzazione bloccata (quadrati latini). Questi gruppi saranno sequenze che rappresentano SSB, NSB e gruppi d'acqua. Le sequenze del quadrato latino verranno assegnate in modo casuale ai partecipanti con un numero simile di partecipanti assegnati a ciascuna sequenza di trattamento. Il programma di randomizzazione viene creato anche da AHRC tramite REDCap. I partecipanti verranno randomizzati e riceveranno le loro bevande di studio solo una volta raccolte tutte le misurazioni della prima visita di studio.

INTERVENTI:

Ci saranno tre interventi: ai partecipanti verrà fornito il SSB di loro scelta (355 ml, 140 kcal, 39 g di zuccheri per lattina), NSB equivalente (355 ml, 0 kcal, 0 g di zuccheri per lattina) o acqua (355 ml, 0 kcal, 0 g di zuccheri per lattina o bottiglia di acqua naturale o gassata) per sostituire la quantità di SSB che consumano abitualmente (≥1 porzione/giorno) come determinato nella fase di rodaggio. Tutte le bevande di intervento saranno fornite a ciascun partecipante. Verranno istruiti a sostituire i loro soliti SSB con le bevande dello studio mentre consumano liberamente le loro solite diete di base. Le calorie dei gruppi di intervento non saranno abbinate per consentire sostituzioni "reali" utilizzando prodotti disponibili sul mercato. Ritireranno una settimana del loro incarico di bevande alla prima visita di ogni fase e poi riceveranno le restanti tre settimane di bevande consegnate utilizzando un servizio di consegna di generi alimentari online. I partecipanti riceveranno bevande pertinenti durante la fase di intervento in base alla loro assegnazione di gruppo. Torneranno alla loro normale assunzione di SSB durante la fase di lavaggio durante la quale non riceveranno alcuna bevanda dallo studio.

ANALISI STATISTICA:

I dati saranno analizzati secondo un principio di intenzione di trattare (ITT) utilizzando modelli misti in STATA 14 (StataCorp, Texas, USA). L'analisi di sensibilità verrà eseguita sulla base della completa disponibilità dei dati per gli endpoint primari. Un'analisi di sensibilità separata verrà eseguita sulla base dell'uso di antibiotici durante lo studio.

• Risultati primari. Misure ripetute modelli di effetti misti saranno utilizzati per valutare i cambiamenti nei due esiti primari i) beta diversità e ii) glucosio iAUC tra i gruppi. I confronti a coppie tra gli interventi saranno eseguiti utilizzando l'aggiustamento di Tukey-Kramer o altre statistiche appropriate. Per tutti gli esiti primari verrà esplorata la modifica degli effetti in base al sesso. Gli investigatori utilizzeranno il metodo di controllo del tasso di false scoperte troncato di Benjamini-Hochberg con procedura di gatekeeping parallela per correggere confronti multipli per tutti i risultati primari.
• Esiti secondari. Per valutare le variazioni di peso, circonferenza vita, glicemia a digiuno, glicemia plasmatica a 2 ore e MATSUDA possono essere utilizzati modelli a effetti misti a misure ripetute. I confronti a coppie tra gli interventi saranno eseguiti utilizzando l'aggiustamento di Tukey-Kramer o altre statistiche appropriate. Per tutti gli esiti secondari verrà esplorata la modifica dell'effetto in base al sesso. Gli investigatori utilizzeranno il metodo di controllo del tasso di false scoperte di Benjamini-Hochberg troncato con procedura di gatekeeping parallela per correggere confronti multipli per tutti i confronti dei risultati secondari se almeno un risultato primario raggiunge la significatività. Se nessuno degli esiti primari raggiunge la significatività, gli esiti secondari verranno analizzati come variabili esplorative senza alcun aggiustamento per il tasso di false scoperte.
• Risultati esplorativi e di aderenza. Verranno utilizzati modelli a effetti misti a misure ripetute per valutare i cambiamenti in tutti i risultati esplorativi senza controllare il tasso di false scoperte. I confronti a coppie tra gli interventi saranno eseguiti utilizzando l'aggiustamento di Tukey-Kramer o altre statistiche appropriate. Verrà esplorata la modifica dell'effetto in base al sesso.

RISULTATI:

• I due esiti primari sono il cambiamento nella diversità beta del microbioma intestinale, misurato mediante il sequenziamento del gene 16S rRNA e l'iAUC del glucosio plasmatico, misurato mediante OGTT.
• Gli esiti secondari sono il cambiamento della circonferenza della vita, del peso corporeo, della glicemia a digiuno, della glicemia a 2 ore [2h-PG] e dell'indice di sensibilità all'insulina dell'intero corpo di Matsuda [Matsuda ISIOGTT].
• I risultati esplorativi (specificati di seguito come "Altre misure di esito pre-specificate") rappresentano un elenco completo ma non esaustivo di potenziali risultati da valutare che saranno condotti su base ad hoc a seconda della disponibilità di finanziamenti. Questi includono il cambiamento del grasso ectopico (una lesione metabolica precoce) nel fegato (lipidi intra-epatocellulari [IHCL]) e nei muscoli del polpaccio (lipidi intra-miocellulari [IMCL]) mediante 1H-MRS; insulina plasmatica a digiuno; Indici derivati ​​da 75 g OGTT (insulina plasmatica iAUC, concentrazioni massime (Cmax) e tempo alle concentrazioni massime (Tmax) di glucosio plasmatico e insulina e glucosio plasmatico incrementale medio e insulina); valutazione del modello omeostatico dell'insulino-resistenza (HOMA IR); l'indice di sensibilità alla secrezione di insulina-2 [ISSI-2]); profilo lipidico del sangue a digiuno; sazietà, fame e desiderio di cibo (utilizzando il questionario sul controllo dell'alimentazione); qualità della dieta (mediante analisi delle 3DDR); e rischio cardiometabolico (pressione arteriosa sistolica e diastolica, profilo lipidico (LDL, HDL, colesterolo non HDL, colesterolo totale), PCR, sodio urinario, funzionalità/danni epatici (ALT, AST, ALP, TBIL) e funzionalità/danni renali (rapporto albumina-creatinina [ACR], creatinina, eGFR)), metabolomica e proteomica.
• I risultati dell'aderenza si baseranno sui registri delle bevande dei partecipanti, sui contenitori delle bevande restituiti e sui biomarcatori oggettivi di SSB (rapporti 13C/12C aumentati negli acidi grassi sierici, aumento del fruttosio urinario), acqua (rapporti 13C/12C ridotti negli acidi grassi sierici, diminuzione del fruttosio urinario ) e assunzione di NSB (aumento del potassio urinario di acesulfame, sucralosio).