食事が脳の処理に与える影響 (EDBP)

特定の目的: 医学的に安定した高齢 (> 50 歳) の認知障害のある HIV 患者において、この研究は以下を行います。

全体: ケトジェニック ダイエットと患者選択食 (PCD) 介入の採用、保持、および順守の実現可能性をテストします。

プライマリ: 12 週間の KD と PCD の影響を比較します。

1. 認知機能 (12 週)。
2. 炎症（12週目）。
3. 心臓代謝プロファイル (12 週)。

4. 認知効果の持続性 (18 週間)。

   二次: サブサンプル (n = 5; 実験グループ):

5. 12 週間の KD ダイエット後、磁気共鳴画像法 (MRI) を介して示されるように、神経活動と神経認知機能の変化を調べます。
6. 神経認知機能の評価における NIH Neurocognitive Tests と MRI の一致レベルを評価します。

イノベーション: 脳代謝の調節と食事療法による神経炎症の軽減は、ヒトの進行性認知障害の治療/管理において、ごく最近調査されたばかりです。 アルツハイマー病およびパーキンソン病患者における予備的な結果は、脳燃料としてのケトンの使用が、脳代謝および脳灌流を改善し、有害な脳タンパク質の蓄積を減少させることを示唆しています. さらに、この研究では、KD を 12 週間摂取している認知障害のある高齢の HIV 患者の脳における経時的な生理学的変化を調べるために MRI 検査を使用することを提案しています。 さらに、この研究では、FDA が承認した新しい Magnetom Prisma 3T MRI システムを利用して、小規模な神経脳異常をより適切に視覚化します。

研究デザインと方法 デザイン/設定: 実験デザインを使用して、合計 20 人の高齢者 (> 50 歳)、安定した HIV 参加者 (少なくとも 2 年間 CD4+ リンパ球数 > 350 細胞/mm3、および現在の cART レジメンを少なくとも 2 年間処方)自己認識された「物忘れ」を持ち、認知障害を示す (スコア </= 認知状態の電話インタビュー - 変更 (TICS-M)) 12週間、ケトジェニックダイエット（KD）（<CHO 50グラム/日）（n = 10）または患者選択ダイエット（PCD）（食事制限/変更なし）（n = 10）のいずれかにランダムに割り当てられます. さらに、実験群に無作為に割り付けられた最初の 5 人 (n = 5) の適格な (すなわち、金属インプラントなし、閉所恐怖症) 参加者も追加の磁気共鳴画像法 (MRI) 縦断研究に登録され、神経学的変化に関する予備データを生成します。認知症の改善に関連しています。 アルツハイマー病およびパーキンソン病患者における以前の研究では、ケトーシスの 28 日、45 日、および 90 日で有意な認知改善が報告されています。

除外基準：現在の薬物またはアルコール乱用（1日3杯以上）、過去の精神障害の病歴（統合失調症、双極性障害）、神経損傷（脳血管障害または外傷性脳損傷）、認知症、パーキンソン病、真性糖尿病、聴覚障害、または参加を禁忌とするその他の状態。 スタチン薬の認知への影響に関する決定的な証拠がないため、スタチンの使用は除外されません。

募集：基本的な研究とPIの連絡先情報を提供するチラシは、1917クリニックのロビー/試験室に掲示されます. 関心のあるすべての個人に対して、電話スクリーニングインタビューが完了します。 スクリーニング中、認知障害は、認知評価修正のための電話インタビュー（TICS-M）の管理によって決定されます。 TICS-M は、高齢者の認知機能を評価するための 13 項目のツールです。 スコア < 20 は、認知障害を示します (検証済み/広く使用されている対面認知評価、Mini Mental Status Exam [MMSE] のスコア < 25 に相当)。

ランダム化: 参加者は、順列ブロックのランダム化を使用して、同じサイズの KD または PCD グループのいずれかにランダムに割り当てられます。 CCTS BERD の方法論者は、順列ブロックのランダム化アルゴリズムを開発します。 これは食事介入であるため、参加者/研究担当者がグループの割り当てを盲目にすることはできません。 バイアスを最小限に抑え、割り当ての隠蔽を確実にするために、無作為化スケジュールには、連続番号が付けられた不透明な封印された封筒が含まれ、モリソン博士によって保管されます。

データ収集：

人口統計: 年齢、教育、性別、婚姻/パートナーの有無、雇用状況/障害資格、SES (メディケイド、フードスタンプ、公営住宅資格)、HIV 診断からの年数 (ベースライン評価のみ)。

人体測定: 身長、体重、BMI、胴囲、股関節周囲長をベースラインと 1 週目に評価します。 身長（直近0.1cm）、胴囲（直近0.1cm）、腰囲（直近0.1cm）をギュリック巻尺で計測。 重量 (最も近い .01 kg) は、Tanita 体組成計 BC418、Tanita Corp of America、Arlington Heights、IL を使用して評価されました。 BMIが計算されます。 胴囲は吸気終了時の臍で測定されます。 ヒップの測定は、ヒップの最も広い部分で評価されます。

認知: 認知は、十分に検証された NIH Cognition Toolbox Battery によって決定されます。 NIH ツールボックスは、各主要な認知ドメインを 30 分以内に評価する包括的なコンピューター化されたバッテリーです。 このテクノロジーは、世界的に有名な神経心理学者やコンピューター プログラマーによって、10 年近くにわたって設計/ベータ テストが行​​われてきました。 スコアリングには、次の修正された (年齢、教育、性別、人種) スコアが含まれます: 流体認知複合、結晶化認知複合、全体的な認知機能複合、および個々のドメインごとのスコア (すなわち、実行機能、注意、エピソード記憶、言語、処理速度) 、および作業記憶)。 障害スコアは、前述の各スコアから導き出すことができます。

神経画像: すべての神経画像スクリーニング、データ収集、およびデータ分析は、Dr. Jarred Younger によって実施されます。 承認された参加者は、ベースライン イメージング セッションに参加します。 すべてのイメージングは​​、UAB Civitan International Research Center の 3-Telsa Siemens Prisma スキャナーと 64 チャンネルのヘッ​​ド/ネック受信コイルで実行されます。 参加者は、最初にグループ登録のために高解像度の構造スキャンを完了します。 参加者は、T2 * 加重血中酸素レベル依存 (BOLD) 機能スキャンを完了します。 機能スキャンでは、参加者が目を閉じて休息するように指示される「休息状態」プロトコルを使用します。 12 分間の実行では、2 秒ごとに機能ボリュームが収集されます。 介入が完了すると、参加者は再びスキャナーに招待され、その時点でスキャン シーケンス全体が繰り返されます。 構造的および機能的データを縦断的に調べて、介入の結果として生じる変化を判断します。 灰白質構造の変化は、高次元ワーピング (HDW) テンソルベースの形態計測アプローチを使用して調べられます。 機能データは、低周波変動の分数振幅 (FALFF) アプローチを使用して分析されます。 相対活動パターンは、介入前と介入後のスキャンで対比され、介入食後の神経活動の増加または減少を示す領域を決定します。 この予備分析ではサンプルサイズが小さいために統計的検出力が失われるのを軽減するために、すべての統計はボクセル単位の統計的しきい値 p < 0.005 で個人内で実行されます。

経口ブドウ糖負荷試験 (OGTT): スクリーニングは、ベースライン (時間 0) での 75 g のブドウ糖負荷で構成されます。 午前 7 時頃、12 時間の絶食後、柔軟な静脈内カテーテルを肘前腔に配置します。 血液サンプルは、0、10、20、30、60、90、および 120 分の時点で収集されます。 血清は、グルコース、インスリン、および C-ペプチドについて分析されるまで、-85oC で保存されます。 全身インスリン感受性およびβ細胞応答性は、ベースライン/週12でOGTTを介して導き出されます。

グルコース、C-ペプチド、およびインスリンの分析: グルコース、インスリン、および C-ペプチドの濃度は、UAB 糖尿病研究センター (コア ディレクター: B. Gower、プライマリ メンター) で分析されます。 グルコースは、Stanbio Sirrus アナライザー (Stanbio Laboratory、Boerne、TX) でグルコースオキシダーゼ法を使用して、3 μL 血清で測定されます。 インスリンは、TOSOH AIA-II アナライザー (TOSOH Corp, S. San Francisco, CA) で免疫蛍光法を使用して、50 μL アリコートでアッセイされます。 C-ペプチドは、TOSOH アナライザーを使用して 20 μL アリコートでアッセイされます。

脂質：総高密度コレステロール（HDL）およびトリグリセリドは、SIRRUSアナライザー（Stanbio Laboratory、テキサス州ベルン）を使用して測定されます。低密度リポタンパク質は、Friedewald の方法を使用して計算されます。

炎症マーカー: 介入前後の絶食朝の血清を免疫測定法で評価。 高感度 C 反応性タンパク質 (CRP) は、SIRRUS アナライザー (Stanbio Laboratory) を使用し、Pointe Scientific から入手した試薬、および TNF-α と IFNγ、IL-1B、IL-6、IL- 8、および電気化学発光 (Meso Scale Discovery) を使用した IL-12p70。

尿中ケトン: アセト酢酸 (ケトン) の存在は、プレシジョン XTRA ケトン モニタリング システムによって評価されます。 すべての参加者は、最初の 2 週間は毎日、その後は毎週、毛細血管のブドウ糖を監視します。 結果はログシートに記録され、研究スタッフに返されます。 参加者は、ケトンログの提出を思い出させるために、4週目と8週目に電話で連絡されます.

手順: 適格な参加者は、実験群 (n = 10) または対照群 (n = 10) のいずれかに無作為に割り付けられ、ベースライン データ収集のスケジュールが設定されます。 実験室、人口統計学的、および人体測定学的評価は、UAB の臨床研究ユニット (CRU) によって行われます。 ベースライン データには、人口統計学的アンケート、経口耐糖能試験 (OGTT)、炎症性アッセイ、脂質パネル、人体計測評価が含まれます。 さらに、参加者には、色のルーブリックと対応する数値を表示する視覚補助/配布資料を含む、尿ケトンの評価に関連するトレーニングが提供されます。 KD グループのすべての軽食と食事が提供されますが、実験グループの参加者は、KD に関連する栄養カウンセリングを受け、KD の重要な構成要素を強調する配布資料が提供されます。レストランやその他の社交場で。 前述の項目の完了後、参加者は UAB 病院のカフェテリアに案内され、認知評価が完了する前に朝食のバウチャーが提供されます。 朝食を終えた後、参加者は CRU に戻り、専用の会議室で認知バッテリーを完成させます。 アンケートへの回答は、参加者の機密性/プライバシーを確​​保するために PGP Whole Disk Encryption® ソフトウェアによって保護されたラップトップ コンピューターで完了します。 認知バッテリーの完了後、実験グループに無作為に割り付けられ、MRI 検査を受ける意思がある/適格な個人は、UAB Highlands 放射線部門に付き添われます。 食事/軽食の配達 (第 1 週) は、ベースライン データ収集の次の週に開始されます。 隔週の電話会議は、すべての参加者との連絡を維持し、介入の順守、課題、および質問への回答を評価するために実施されます。 さらに、すべての参加者は、4 週目と 8 週目に尿ケトン体評価を完了し、電話会議でその結果を報告します。 注: 異常な尿の色 (すなわち、アゾ色素、ニトロフラントイン、およびリボフラビン) を引き起こすか、結果に影響を与えることが知られている薬 (レボドパ、ヒドロキシキノリン、メチルドパ/カプトプリル) を処方した参加者、または色の違いを区別するのが難しいと報告した参加者は、血清について UAB の CRU に戻ります。 4週目と8週目のケトン分析。 さらに、参加者がダイエットについて気に入った点と気に入らなかった点を判断するために、KD グループにアンケートを実施します (12 週目)。 すべての参加者は、次のように時間に対して補償されます。 2) MRI の完了 (n = 5)、$50/スキャン。 3) ケトン評価 (4 週目と 8 週目、n = 20)、それぞれ 10 ドル。 4) 介入後 6 週間の認知評価 (18 週目)、(N = 20)、25 ドル。

食事介入:

KD: 食事/軽食は、UAB Clinical Research Unit の Bionutrition Department によって提供/準備されます。この部門は、Academy of Nutrition and Dietetics を通じて登録され、各州で認可された 2 人の栄養士を雇用する部門です。 食品は、適切な食品輸送用クーラーで宅配業者によって毎週配達されます。 UABのバイオニュートリション部門は、特別な食事プランを必要とする研究を含む、研究給餌研究の実施において豊富な経験を持っています. 食事は、現在のエネルギーバランスを維持するためにエネルギー含有量が一致し、1 日あたり 50 グラム未満の CHO で構成されます。 CHO の毎日の摂取量は、主に新鮮な野菜に由来します。

PCD グループ: このグループの参加者は、通常の食事パターンを維持するように指示されます。 対照群の参加者が 12 週間の介入中に選択的にケトジェニック ダイエット (< 50 g CHO/日) を摂取していないことを確認するために、参加者は自宅で尿ケトン スクリーニングを完了し、4 週目と 8 週目にプロジェクト コーディネーターまたは PI に結果を報告します。 ケトジェニックダイエットがPCDグループのメンバーによって選択的に消費されている場合、参加者は研究を完了することが許可されます。ただし、参加者のデータは分析に含まれません。

介入の忠実度: 介入の忠実度は、文献全体で一貫した戦略を使用して評価されます。 31-34 35 採用、定着、評価、および標準化された介入プロトコルを詳述する包括的なマニュアルが作成されます。 標準化されたチェックリストは、手順を確認するために利用されます。 チェックリストの項目が満たされていない場合は、理由が調査され、再トレーニングが行われます。 各参加者は隔週で電話で連絡を受け、介入の概念（グループの割り当てに基づく）、予約のリマインダー、質問への回答、関心のある領域への対処を強化します。 介入アドヒアランスは、禁忌でない限り、尿ケトン分析を介して4週目および8週目に評価されます。場合によっては、血清ケトンが分析されます。

統計分析：

人口統計学的、人体測定およびベースライン特性: 人口統計学的データ (すなわち、年齢、教育、性別、婚姻/パートナーの有無、雇用状況、および HIV 診断からの年数); 人体測定 (すなわち、身長、体重、BMI、胴囲および腰囲); およびベースライン認知 (認知スコアおよび障害スコア)、炎症マーカー (CRP、TNF-α、IFNγ、IL-1B、IL-6、IL-8、および IL-12p70)、心血管代謝因子 (OGTT、グルコース、C-ペプチド) を含む測定、およびインスリン）は、各被験者について報告されます。 無作為化の比較可能性が達成された程度を評価するために、食事グループ間の比較が行われます。

一次分析: すべての主要なアウトカム (障害スコア、炎症マーカー、心血管代謝因子) は、従属変数としてベースラインから食事療法の完了までの変化、独立変数として研究グループ、およびベースラインを含む共分散分析 (ANCOVA) によって調べられます。共変量として測定し、12 週間の KD と PCD の効果を評価します。 介入完了後 6 週間の 12 週間の KD 対 PCD の持続的な認知効果は、従属変数として 12 週間から 18 週間への障害スコアの変化、独立変数としての研究グループ、および 12 週間での障害スコアを含む ANCOVA によって調べられます。共変量として。

二次分析：KDグループのサブサンプルでMRIを介して実証された神経活動および神経認知機能の変化は、対応のあるt検定によって調べられます。 スピアマン R 相関は、50 歳以上の医学的に安定した HIV 患者の神経認知機能の評価において、NIH Neurocognitive Tests と MRI の間の一致レベルを評価するために実施されます。

次のステップ: このパイロット研究を実施する重要な理由は、より大きな試験のサンプル サイズの計算を実行するために、実現可能性を評価し、主要な結果の初期データを決定することです。 KD グループと PCD グループの変化の差の平均と標準誤差は、80% 検出力に到達するためのサンプル サイズの計算に使用されます。 さらに、研究プロトコル、データ収集アンケート、無作為化手順、募集と同意、および介入の許容性が評価されます。 この研究の調査結果とテスト済み/改善されたプロトコルは、R21/R01 メカニズム (つまり、PAR-15-280/PAR-15-282: HIV と老化の学際的研究) をサポートし、以下の特定の目的と仮説を含めて拡張します。 :

特定の目的: 医学的に安定した高齢 (> 50 歳) の認知障害のある HIV 患者における KD と PCD の認知、心血管代謝、および神経構造への影響を比較します。

コントロール グループと比較して、KD に無作為に割り付けられた高齢 (> 50 歳) の HIV 陽性で認知障害のある個人は、次のことを示すと仮定されます。

仮説 1: 認知の改善。 仮説 2: インスリン、グルコース、および全身性炎症の減少、ならびにインスリン感受性の改善.

仮説 3: MRI で観察された神経活動の亢進。