Gericht op het microbioom om klinische resultaten bij bipolaire stoornis te verbeteren

WERVING EN STIMULERING VAN ONDERZOEKSDEELNEMERS

Voor de voorgestelde studie zullen de onderzoekers onderzoeksdeelnemers rekruteren van de Prechter Longitudinal Study of Bipolar Disorder, gehuisvest aan de Universiteit van Michigan onder leiding van Dr. Melvin McInnis, mentor voor deze aanvraag. De Prechter-studie is in zijn 10e jaar met meer dan 1200 deelnemers, waaronder psychiatrische en gezonde controlepersonen. de onderzoekers hebben in het verleden met succes uit deze studie gerekruteerd om een ​​observationele voedingsstudie en single-point microbiomische analyse uit te voeren, beschreven in de sectie Vorig werk. De onderzoekers zullen gebruikmaken van de infrastructuur van het onderzoek met 50% toegewijde tijd voor een onderzoeksassistent voor het beheer van werving, planning, follow-up en gegevensinvoer. De onderzoekers zullen ook gebruikmaken van 5% toegewijde tijd voor de studiecoördinator, Gloria Harrington, die toezicht houdt op alle administratieve aspecten van de Prechter-studie, inclusief het verzekeren van naleving van de regelgeving.

De onderzoekers zullen 20 mannen en 20 vrouwen rekruteren uit het Prechter-cohort, in de leeftijd van 25-65 jaar met een bevestigde diagnose van bipolaire I-stoornis uit een diagnostisch interview voor genetische studies (DIGS), gebruikt als basisinname-instrument voor de Prechter-studie. In aanmerking komende proefpersonen krijgen toestemming en worden ingepland voor een intakegesprek en krijgen een uniek identificatienummer toegewezen voor tracking met een beveiligd laboratoriuminformatiebeheersysteem. Proefpersonen krijgen een geldelijke stimulans van $ 200 aangeboden, in termijnen betaald na voltooiing van studiemijlpaalactiviteiten.

HET BEPALEN VAN GEWOONLIJKE Diëten

De onderzoekers zullen de gebruikelijke basislijndiëten van alle proefpersonen bepalen met behulp van 3 niet-opeenvolgende dagen gedurende 1 week met een geautomatiseerde online 24-uurs dieetherinnering (ASA24 van het National Cancer Institute). De proefpersonen zullen tijdens het toestemmingsbezoek een gecertificeerde voedingsdeskundige van het Nutrition Assessment Laboratory in het Nutrition and Obesity Research Center van de University of Michigan ontmoeten om uit te leggen hoe de terugroepactie op de juiste manier kan worden gebruikt. Na 1 week gaan de proefpersonen terug naar de MCRU voor biologische basismonsters en voedingsadvies, zoals hieronder beschreven.

VERZAMELEN VAN BIOLOGISCHE MONSTERS, MORFOMETRISCHE GEGEVENS EN STANDAARD GEZONDHEIDSMAATREGELEN

Tijdens het basislijnbezoek (volgend op de week met dieetherinneringen), zullen alle proefpersonen basislijn nuchtere bloedmonsters doneren voor analyse van vrije vetzuren; een urinemonster voor analyse van markers voor oxidatieve stress; en hun lengte, gewicht, taille- en heupomtrek en bloeddruk laten registreren en worden gevraagd om de door de interviewer geleide Hamilton Depression-schaalvragenlijst, de Young Mania Rating Scale-vragenlijst en de Global Physical Activity Questionnaire in te vullen. Deelnemers zullen ook een korte neuropsychologische testbatterij van 25-35 minuten voltooien tijdens hun baseline- en laatste bezoek. De proefpersonen geven ook een ontlastingsmonster terug, dat thuis wordt verzameld met een bijgeleverde verzamelkit. De proefpersonen herhalen alle procedures aan het einde van de 1e en 4e week van het dieetprotocol. Deze procedures, evenals de voedingsinterviews, zullen plaatsvinden in de Michigan Clinical Research Unit aan de Universiteit van Michigan, bemand met aderlaten, verpleegsters, voedingsdeskundigen en technici met expertise in alle voorgestelde procedures; en apparatuur die nodig is om de monsters te verwerken. Ten slotte zullen proefpersonen worden gevraagd naar alle voorgeschreven en niet-voorgeschreven medicijnen die de afgelopen week zijn ingenomen.

DIEET INTERVENTIE

Voor de dieetinterventie zullen proefpersonen worden begeleid door een gecertificeerde voedingsdeskundige om een ​​beoogde samenstelling van macronutriënten (door totale caloriebijdrage) te bereiken van 15% eiwit, 45% koolhydraten, 40% vet, met

De onderzoekers zullen het dieet bereiken met specifieke menu's, rekening houdend met persoonlijke voorkeuren die zijn afgeleid uit de beschreven gebruikelijke dieetanalyse. De onderzoekers zullen proefpersonen voorzien van specifieke bakoliën voor toevoeging aan thuis bereid voedsel, om de doelstellingen voor oliezuur (OLA), LA en α-linoleenzuur (LNA) te bereiken; en visoliesupplementen om de DHA- en EPA-doelstellingen te behalen. De proefpersonen krijgen ook een lijst met te eten en te vermijden voedingsmiddelen (op maat gemaakt van hun gebruikelijke voedingsgegevens), evenals verschillende menu-items van restaurantketens om te eten voor maaltijden die onvermijdelijk buitenshuis worden gegeten. Onderwerpen zullen worden getraind om te rapporteren over hun voeding met behulp van de ASA24. De gegevens worden ten minste wekelijks beoordeeld door onderzoekspersoneel en beoordeeld op afwijking van het dieet buiten de drempelbereiken (als gemiddelde dagelijkse inname) van ten minste 12% PUFA en niet meer dan 50% koolhydraten. Parallel aan dit project zullen de onderzoekers Python-scripts ontwikkelen om gegevens te extraheren om het proces te automatiseren, maar de onderzoekers zijn niet afhankelijk van het succes van dat doel om de doelstellingen van dit project te bereiken. Waarden die buiten de gestelde drempels vallen, worden onder de aandacht van de proefpersonen gebracht met suggesties voor correctie. Belangrijk is dat, aangezien plasma-LA sterk correleert met de inname via de voeding, objectieve metingen van de naleving van de PUFA-inname via de voeding beschikbaar zullen zijn na voltooiing van de analyse van vrije vetzuren uit nuchtere bloedmonsters, die kunnen worden gebruikt als covariaten in statistische modellen. Ten slotte zullen de onderzoekers november - januari vermijden voor de dieetinterventies, omdat diëten in deze periode vaak niet gebruikelijk zijn.

Na de 4 weken durende dieetmanipulatie zullen proefpersonen worden aangemoedigd om het hoge PUFA-dieet gedurende 6 maanden vol te houden. Vanwege beperkte middelen zullen de onderzoekers na de periode van 4 weken niet doorgaan met het verzamelen van ontlastingsmonsters (hoewel andere financiering hiervoor zal worden nagestreefd). De onderzoekers zullen proefpersonen echter blijven aanmoedigen om de ASA24 wekelijks te gebruiken. De onderzoekers zullen ook zelfrapportagemetingen blijven monitoren als onderdeel van de longitudinale studie, waarvoor geen extra middelen van deze applicatie nodig zijn.

Dr.Evans (Principal Investigator) heeft een goede relatie opgebouwd met het onderzoekspersoneel in het Nutrition Assessment Laboratory (NAL) tijdens eerdere studies, zoals hierboven beschreven, en heeft de plannen ontwikkeld voor de voorgestelde dieetmanipulatie met Theresa Han-Markey, RD, Bionutrition Manager van de NAL, wiens diensten zijn begroot in de voorgestelde studie. dr. Evans heeft onlangs ook een formele opleiding in voedingswetenschappen voltooid als onderdeel van een K01-prijs voor loopbaanontwikkeling en zal nauw betrokken zijn bij de voedingsstudies. Bovendien heeft Dr. Charles Burant, directeur van het Nutrition and Obesity Research Center en voormalig mentor van Dr. Evans K01-prijs, zal over deze studies adviseren (zie ondersteuningsbrief).

ONDERZOEKEN VAN DE TAXONOMISCHE SAMENSTELLING VAN HET MICROBIOOM VAN DE STOEL

Home OmniGene-afnamekits voor darmontlasting van DNA Genotek (Ottawa, CA) zullen worden gebruikt om monsters te verzamelen bij baseline, week 1 en week 4 van de dieetperiode. Deze kits werden met succes gebruikt om de hierboven beschreven voorlopige gegevens te genereren, en hebben het voordeel dat ze gedurende 14 dagen de stabiliteit van het monster-DNA behouden zonder te bevriezen. Proefpersonen zullen de voltooide kits teruggeven tijdens de geplande studiebezoeken. Methoden voor het identificeren van microbiële complementen in de monsters zijn eerder beschreven in een publicatie van het HMI Laboratory van de University of Michigan. In het kort, microbieel DNA zal worden geëxtraheerd uit ontlastingsmonsters en verwerkt voor 16S ribosomale sequencing met behulp van een dual-indexing sequencing-strategie. Sequencing wordt uitgevoerd op het Illumina MiSeq-platform, volgens de instructies van de fabrikant. Analyse van het 16S rRNA-gen zal worden gedaan met behulp van een SOP (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) om de MiSeq-gegevens te verwerken. Sequentieclassificaties zullen worden bepaald door sequenties te vergelijken met het Ribosomal Database Project en sequenties zullen worden geclusterd in OTU's.

VERZAMELING VAN ZELFGERAPPORTEERDE GEZONDHEIDSMAATREGELEN

Longitudinale deelnemers vullen momenteel elke 2 maanden vragenlijsten per post in. Voor de huidige studie gebruiken de onderzoekers eerder verzamelde gemiddelde responsen als basismetingen en nieuwe responsen verzameld aan het einde van de dieetperiode als uitkomstmaten. Deze vragenlijsten omvatten de PHQ-9, de PSQI, de LFQ, de Altman Self-Rating Mania Scale (ASRM), de Short Form 12 Health Survey (SF-12) en de Generalized Anxiety Disorder Assessment (GAD-7).

GEGEVENSANALYSE

Data-analyse heeft 2 grote fasen. De eerste is het genereren van genormaliseerde samenvattende scores van de verschillende maatregelen. De tweede is het gebruik van statistische modellen om te testen op de belangrijkste effecten van voeding. Samenvatting van vragenlijstscores en antropomorfe metingen zijn standaard en worden hier niet verder beschreven. Samenvatting van microbiomische datasets zal worden gedaan zoals hierboven beschreven en OTU's worden op 2 manieren uitgevoerd: 1) als een fractionele representatietabel, waarbij elke OTU wordt uitgedrukt als een fractie van het totale aantal OTU's per monster; en 2) als totale reekstellingen, waarbij elke OTU wordt weergegeven als totale overvloed. Beide zullen worden getest in statistische analyses.

Voor de tweede fase zullen de onderzoekers twee statistische hoofdmodellen gebruiken: 1) regressieanalyses om te testen op de belangrijkste effecten van voeding op microbioomgegevens op OTU-niveau en zelfgerapporteerde ziektelast, gecorrigeerd voor leeftijd, geslacht en BMI; en 2) gestructureerde vergelijkingsmodelleringsanalyse om te testen op bemiddelingseffecten van OTU's op de relatie tussen voeding en klinische resultaten. De onderzoekers zullen de laatste benadering bereiken, zoals schematisch weergegeven in figuur 2. Het belangrijkste effect van voeding zal worden getest op plasma-PUFA (voornamelijk LA), microbioom-OTU's en zelfgerapporteerde gezondheidsmaatregelen, weergegeven door de stippellijn. Het cross-lag-model, dat SEM gebruikt, zal testen op statistisch significante wederzijdse effecten, weergegeven door de vetgedrukte pijlen. De onderzoekers zullen bijvoorbeeld testen of een toename in plasma-LA het effect (geheel of gedeeltelijk) verklaart in veranderingen in microbioom-OTU's, en of veranderingen in OTU's effecten verklaren op zelfgerapporteerde uitkomstmaten.