Leefstijlinterventie ter voorbereiding op zwangerschap (LIPP)

Specifiek doel 1: Onderzoek naar de fysiologische betekenis van leefstijlinterventie ter voorbereiding op zwangerschap (LIPP) op het metabolisme en de vetzucht van de moeder en de pasgeborene.

Inleiding/Achtergrond: Onze voorlopige gegevens tonen aan dat leefstijlinterventie onder toezicht leidt tot aanzienlijk gewichtsverlies, verbeterde insulinegevoeligheid, glucosetolerantie en incretinesecretie, samen met gezondere cardiovasculaire en lichaamssamenstellingresultaten bij volwassenen met overgewicht en obesitas. We verwachten dat timing en implementatie van de voorgestelde leefstijlinterventie vergelijkbare gezondheidsvoordelen zal opleveren bij vrouwen met overgewicht/obesitas die een tweede zwangerschap plannen, en zal leiden tot een grotere insulinegevoeligheid, verminderde insulinesecretie en minder ontstekingen. Deze verbeteringen zullen ertoe leiden dat wordt voorkomen dat een overmatige beschikbaarheid van voedingsstoffen (glucose en lipiden) bijdraagt ​​aan overmatige foetale groei/adipositas. De werkhypothese voor dit doel is dat, in tegenstelling tot GWG, de verminderde insulinegevoeligheid vóór de zwangerschap bij zwaarlijvige moeders verantwoordelijk is voor de grootste klinische variantie in vetaanwas bij het kind. Hoewel we klinisch een afname van het gewicht en de BMI in de LIPP-groep verwachten, zijn de verbetering van de insulinegevoeligheid en het metabolische profiel de belangrijkste fysiologische maatstaven die verband houden met het primaire resultaat van verminderde neonatale adipositas, en niet het gewichtsverlies op zich.

De grondgedachte is dat de optimale tijd om leefstijlinterventie te implementeren die de gezondheid van de moeder effectief verbetert op fysiologisch, cellulair en moleculair niveau, en resulteert in optimale vetzucht bij de baby, vóór de zwangerschap is. Vrouwen die postpartum afvallen, ervaren een afname van het neonatale geboortegewicht (voornamelijk vetweefsel) tijdens de volgende zwangerschap, terwijl vrouwen die aankomen, een toename van het neonatale geboortegewicht en adipositas ervaren. Onze hypothese is dat de metabolische toestand van de moeder vóór de zwangerschap de zwaarlijvige in-utero-omgeving bepaalt, die op zijn beurt de placenta-programmering van mitochondriale en lipideroutes (specifiek doel 2) en de lichaamssamenstelling van de baby beïnvloedt. Een aanvullende grondgedachte is dat er behoefte is om te begrijpen hoe verbeterde pregravide metabole conditie de fysiologische en moleculaire functie van de moeder beïnvloedt. We verwachten dat zwaarlijvige vrouwen die het LIPP-programma voltooien, zwanger zullen worden met een verbeterd insulinegereguleerd metabolisme en verminderde insulineresistentie, waardoor een lager neonataal geboortegewicht en adipositas mogelijk worden. We gaan moeders rekruteren die bij MHMC van hun eerste baby zijn bevallen. We erkennen dat deze moeders een demografische groep vertegenwoordigen die beperkte toegang heeft tot fitnessfaciliteiten of gezinsondersteunende systemen die vrije tijd voor lichaamsbeweging mogelijk maken. Om belemmeringen voor deelname te verminderen, zullen we de oefensessies houden in plaatselijke gemeenschapsrecreatiecentra. De centra hebben kinderopvangfaciliteiten en wij zullen de kosten dragen, zodat deelnemers hun baby's naar de LIPP-sessies kunnen brengen. Om de deelname verder te vergroten en de retentie te maximaliseren, zorgen we voor vervoer van en naar de recreatiecentra. Ondersteuning voor transport zal worden aangevraagd bij de Cleveland Mt. Stichting Sinaï. Levensstijlinterventie Gewichtsverliesfase: Het LIPP-programma is ontworpen om een ​​gewichtsverlies van 5-10% van het lichaamsgewicht te bevorderen. De 4 maanden durende fase van gewichtsverlies bestaat uit aerobe training met dieet- en gedragsadvisering om gewichtsverlies op te wekken, zoals met succes werd bereikt in eerdere studies. Aanvankelijk wordt training onder toezicht voorgeschreven op 55-60% van HRmax en geleidelijk verhoogd zodat de proefpersonen na 1-2 weken trainen op 75-85% van HRmax (~65-70% VO2max). Begeleide training zal bestaan ​​uit wandelen/joggen op een loopband en stationair fietsen, 3 dagen/week, 60 min/sessie (d.w.z. 500 kcal/sessie). De vrouwen zullen tijdens elke trainingssessie hartslagmeters (HR) (Polar Electro, Woodbury, NY) dragen, zodat ze visuele feedback hebben van hun gepersonaliseerde doelhartslagdoel. Deelnemers wordt geadviseerd om de calorie-inname met ~500 kcal/dag te verminderen om hun doelstellingen voor gewichtsverlies te ondersteunen. Het aanbevolen dieet levert ~ 55% van de calorieën als koolhydraten, 25% als vet en 20% als eiwit. Deelnemers worden geïnstrueerd om complexe koolhydraten te consumeren en enkelvoudige suikers te vermijden. De specifieke caloriebehoefte wordt geschat door middel van indirecte calorimetrie en een sedentaire (x1,3) correctiefactor voor fysieke activiteit. De energie-inname wordt geschat met behulp van de food-fotodagboek-app Meal Snap. Digitale fotografie geeft een uitstekende schatting van de energie-inname (67). Deelnemers die geen smartphone hebben, krijgen er een met steun van de Cleveland Foundation.

Gegevens over een dieetperiode van 72 uur zullen worden gedeeld met het onderzoeksteam voor het bepalen van de inname van calorieën en voedingsstoffen. Meal Snap heeft een voedseldatabase met meer dan 350.000 items. Sommige maaltijden zullen echter niet in deze database staan, daarom zullen onze Lifestyle Coaches al het gegeten voedsel invoeren in onze dieetdatabase (NDSR, Minneapolis, MN) om de analyse van de calorie- en macro-/micronutriënteninname te vergemakkelijken. De proefpersonen genereren foto's van voor en na de maaltijd om de hoeveelheid voedsel die is gegeten in te schatten. Gegevens zullen worden verkregen bij baseline en met tussenpozen van 2 weken tijdens de eerste 16 weken durende gecontroleerde gewichtsverliesperiode.

Leefstijlinterventie - Gewichtsbeheersing/-behoud: het gewichtsbeheersingsprogramma vóór de zwangerschap (fase 2A, 2B en 2C) is ontworpen om gepersonaliseerde doelstellingen voor gewichtsverlies mogelijk te maken met behulp van levensstijlgedragingen die lichaamsbeweging, dieet en gedragsverandering omvatten, en is gedeeltelijk gebaseerd op de Look AHEAD-proef. De interventie omvat een toolbox-concept om te helpen bij het bereiken van doelstellingen voor gewichtsverlies. De leefstijlcoaches geven gepersonaliseerde instructies over fysieke activiteit/beweging - 10.000 stappen/dag, en de deelnemers gebruiken FitBit Flex (Fitbit.com) om het aantal stappen en de trainingstijd bij te houden. Tijdens de eerste fase van gewichtsbehoud (2A) volgen de vrouwen 2 begeleide groepssessies per week. Deze sessies omvatten gestructureerde oefeningen (bijv. Zumba, jazzercise, wandelwagenwandelen), beoordeling van dieetfoto's, waar maaltijden zijn gegeten (thuis of onderweg; opgenomen op smartphone-app) en gedragstherapie (met hun levensstijlcoach). Deelnemers worden aangemoedigd om 1.200-1.500 kcal/dag (~55% koolhydraten, 25% vet, 20% eiwit) te eten als ze minder dan 113 kg wegen, of 1.500-1.800 kcal/dag als ze >113 kg wegen. Dieetgegevens zullen tijdens de gewichtsbehoudsperiode met tussenpozen van 4 weken worden geanalyseerd. Belangrijk is dat om de belasting van het onderwerp tot een minimum te beperken en de retentie en data-acquisitie te maximaliseren, de Lifestyle Coach de calorie-inname bijhoudt met behulp van het fotodagboek van de deelnemer. Gedragsstrategieën om gezonde levensstijlbeslissingen te motiveren omvatten: zelfcontrole (eten, activiteit en gewicht, met behulp van FitBit online bronnen), doelen stellen (stappen/dag, gewichtsverlies), stimulanscontrole (d.w.z. sociaal eten, fastfood, zitten vs. staan), probleemoplossing (zorg voor tussendoortjes, oefen thuis) en terugvalpreventie (d.w.z. vakanties, alcohol, fastfood, snoep, probleemvoedsel, dwangmatig eten). Na 4 maanden en het gewenste gewichtsverlies gaan proefpersonen over naar fase 2B. Tijdens deze fase behouden de proefpersonen een trainingsdoel van 10.000 stappen/dag, maar hoeven ze slechts 1 sessie onder supervisie per week bij te wonen. Als een proefpersoon er niet in slaagt het gewichtsverlies vast te houden, gedefinieerd als een gewichtstoename van 3% van het huidige lichaamsgewicht, keren de deelnemers terug naar fase 2A voor meer gecontroleerd gewichtsbeheer. Als alternatief, als het gewichtsverlies na 3 maanden aanhoudt, gaan proefpersonen door naar fase 2C tot de volgende zwangerschap. Fase 2C bestaat uit geen begeleide oefensessies. Het onderwerp en de Lifestyle Coach zullen echter wekelijks telefonisch met elkaar praten om de voortgang te bespreken, inclusief Fitbit-trainingsgegevens en dieet. Gegevens suggereren dat programma's voor gewichtsbeheersing die via de telefoon worden gegeven, vergelijkbaar zijn met klinisch geleverde programma's. Tijdens de gesprekken krijgen de deelnemers de raad om te blijven sporten met de intensiteit en duur die tijdens fase 2B zijn voorgeschreven. Ze krijgen taalspecifieke voedings- en oefenlogboeken. Deze zullen worden gebruikt om de calorie-inname te begeleiden en zullen een ander record van naleving opleveren. Deelnemers gerandomiseerd naar de controlegroep krijgen informatie over het dieet/gewichtsverlies na de zwangerschap van de CRU-voedingsdeskundige in tegenstelling tot de LIPP-voedingsdeskundige (HB) om kruisbesmetting tussen groepen te verminderen. Gewichtsbeheersing tijdens de zwangerschap: alle LIPP- en gebruikelijke zorg-/controlegroepen worden gevolgd door hun primaire verloskundige dienstverlener. De afdeling verloskunde/gynaecologie van het MHMC heeft onlangs haar klinische richtlijnen voor de behandeling van vrouwen met overgewicht/obesitas herzien op basis van het ACOG-praktijkbulletin van december 2015 (2). Alle vrouwen met overgewicht/zwaarlijvigheid krijgen vroeg in de zwangerschap voedingsadvies aangeboden door een geregistreerde diëtist van de MHMC Nutrition Department met zo nodig vervolgbezoeken om GWG te ondersteunen binnen de IOM-richtlijnen. Voedingstherapie houdt rekening met de pregravide BMI van de moeder, etnische, culturele en sociale factoren bij het individualiseren van gezond eten. Het elektronisch gezondheidsdossier (EPIC) bevat een grafisch GWG-nomogram en dus wordt GWG bij elk bezoek gecontroleerd. Alle proefpersonen zullen worden aangemoedigd om gedurende ten minste 30 minuten per dag meer te bewegen (voornamelijk wandelen). Klinische behandeling, zoals echografie om de groei van de foetus in te schatten, en foetale bewaking zullen gebaseerd zijn op de ACOG-aanbevelingen. De Leefstijlcoach blijft alleen de LIPP-onderwerpen opvolgen zoals beschreven in de onderhoudsfase van de onderzoeksopzet.

Metabolische evaluaties: Metabolische evaluaties zullen worden uitgevoerd bij baseline (3 maanden - 2 weken) na de bevalling. Na 4 (+/-2 weken) en 12 maanden (+/-2 weken) en daarna om de 6 maanden (+/-2 weken) voorafgaand aan de zwangerschap, tot een maximum van 24 maanden. Zodra een proefpersoon zwanger is en de levensvatbaarheid is bevestigd door middel van echografie, worden de metabole evaluaties voortgezet na 12-16 en 32-36 weken zwangerschap.

Lichaamssamenstelling van de moeder: Antropometrische metingen omvatten lengte, gewicht en heup- en middelomtrek. Het totale lichaamsvet wordt gemeten door middel van plethysmografie van het hele lichaam (Bod Pod; Cosmed, Rome, Italië). We zullen een hydratatieconstante van 76% gebruiken voor vetvrije massa tijdens de late zwangerschap.

Energieverbruik in rust: Metabolische snelheid in rust (RMR) wordt bepaald na een nacht vasten met behulp van de Cosmed OMNIA-metabolische kar (Cosmed, Rome, Italië) met een luifelsysteem. We zullen het dieet controleren door de avond voorafgaand aan de test van de CRU een gestandaardiseerde energie-uitgebalanceerde maaltijd te verstrekken. Deelnemers ontspannen gedurende 30 minuten in een stille stofwisselingsruimte met weinig licht voordat ze een uitademing van 30 minuten krijgen. Het oxidatieve en niet-oxidatieve glucosemetabolisme wordt geschat en er worden urinemonsters afgenomen voor en na de meting om de niet-eiwit RQ (NPRQ) te berekenen. Deze gegevens zullen worden gebruikt in combinatie met Specific Aim 2 en zullen worden gecorreleerd met veranderingen in de mitochondriale functie tijdens de zwangerschap.

Inspanningscapaciteit: Een stapsgewijze loopbandtest zal worden uitgevoerd op baseline-, 4- en 6-maanden in beide groepen. Zuurstofverbruik (Jaeger OxyCon Pro/Delta-systeem, Hoechberg, Duitsland), hartslag en beoordelingen van waargenomen inspanning zullen worden uitgevoerd zoals eerder beschreven.

Insulinegevoeligheid en ?-cel Functie: Een orale glucosetolerantietest (OGTT) van 75 g zal worden gebruikt om postprandiale glycemie en insulinegevoeligheid en -secretie te beoordelen. Na een nacht vasten worden bloedmonsters afgenomen met tussenpozen van 10 minuten gedurende de eerste 60 minuten en daarna met tussenpozen van 20 minuten. C-peptidegegevens zullen worden geanalyseerd met behulp van een gecombineerde modelbenadering om pre-hepatische insulinesecretiesnelheden, insulinegevoeligheid, dispositie-index te bepalen en insuline- en Cpeptide-kinetiek in verband te brengen (73). Plasmaglucose wordt gemeten met behulp van de glucose-oxidasemethode (YSI; Yellow Springs, OH).

Insuline zal worden getest door RIA (Millipore, Billerica, MA). De diagnose van GDM zal worden gesteld aan de hand van criteria die worden aanbevolen door de ACOG (74).

Reacties op entero-insulaire as: Plasmamonsters (met geschikte additieven) zullen worden verkregen om incretinehormonen (glucagon-achtig peptide-1 (GLP-1) en glucose-afhankelijk insulinotroop polypeptide (GIP) en verzadigingsgerelateerde darmpeptiden (cholecystokinine (CCK) te meten) en peptide YY (PYY). Metingen worden uitgevoerd onder statische (nuchtere) en dynamische (glucose-gestimuleerde) omstandigheden (intervallen van 10 minuten tot 1 uur).

Metabole en inflammatoire biomarkers: Nuchtere bloedmonsters zullen worden verkregen om CBC, TSH, HbA1c, lipidenpaneel en totale vrije vetzuren (FFA) te meten. Adipocytokines (adiponectine, leptine, interleukine-6, interleukine-8, TNF-β en hsCRP) zullen worden gemeten met behulp van ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN). Alle monsters van elke proefpersoon worden bij -80oC bewaard en na voltooiing in dezelfde assay uitgevoerd om de variabiliteit te verminderen.

Vragenlijst levenskwaliteit: De SF-36 gezondheidsenquête zal worden gebruikt bij aanvang, 4 en 12 maanden, en vervolgens met tussenpozen van 6 maanden tot de zwangerschap om de gezondheidsgerelateerde kwaliteit van leven van de proefpersoon te beoordelen. Deze gegevens zullen een generieke maatstaf zijn voor de fysieke en mentale gezondheid door middel van beoordeling van fysiek functioneren, lichamelijke pijn, beperkingen als gevolg van fysieke, persoonlijke of emotionele problemen en welzijn, energie/vermoeidheid en algemene gezondheidspercepties. Tijdens de zwangerschap wordt de vragenlijst afgenomen bij 12-16 en 32-36 weken.

Het meten van de vetmassa bij het kind: we hebben uitgebreide ervaring met het schatten van de lichaamssamenstelling bij pasgeborenen en waren een van de eerste centra die een Pea Pod (pediatrische luchtdensitometrie) kochten, die is gehuisvest in de CRU naast Labor & Delivery en het postpartum eenheid.

Insulineresistentie bij de geboorte: Bij de geboorte nemen we navelstrengbloed af voor insuline en glucose om de insulineresistentie in te schatten met behulp van HOMA. Volledig lipidenprofiel, CRP en de adipokines IL-6 en leptine (een uitstekende marker van neonatale vetmassa) zullen worden gemeten in navelstrengbloed zoals hierboven beschreven.

Verwachte resultaten, uitdagingen en alternatieve benaderingen:

De primaire uitkomstmaat van dit voorstel is lagere neonatale adipositas bij de geboorte in de LIPP-groep ten opzichte van: 1) de controlegroep en 2) bij de eerstgeborene van de proefpersoon. Als secundaire uitkomsten verwachten we dat LIPP vóór een volgende zwangerschap een significante verbetering (absolute en procentuele veranderingen) zal opleveren in het gewicht van de moeder en de lichaamssamenstelling, en wat nog belangrijker is, een verbeterde insulinegevoeligheid, bètacelfunctie, incretinerespons op glucose, lipiden en ontstekingsreacties. biomarkers, vergeleken met de controlegroep. We verwachten ook verminderde insulineresistentie, navelstrenglipiden en ontstekingsprofielen bij baby's geboren uit LIPP in vergelijking met controles.

Werving is een algemeen erkend probleem voor de succesvolle implementatie en afronding van onderzoeken naar leefstijlinterventie. Gezien de hierboven beschreven nieuwe rekruteringsstrategie, onze unieke toegang tot de patiëntenpopulatie en onze uitgebreide ervaring in metabolisch onderzoek tijdens de zwangerschap, verwachten we echter niet dat rekrutering een onoverkomelijke uitdaging zal vormen. We zullen 200 proefpersonen rekruteren in de eerste 4 jaar en alle moeder/baby-evaluaties voltooien volgens de voorgestelde tijdlijn. Indien nodig zullen we proefpersonen rekruteren van Cleveland Clinic en University Hospitals, beide verbonden aan Case Western Reserve University (CWRU). Retentiestrategieën zijn onder meer gratis vervoer naar de oefensessies, gratis kinderopvang tijdens de leefstijlsessies en consulten met de Lifestyle Coach, mobiele telefoon-apps om de belasting van de patiënt met gegevensinvoer te verminderen, regelmatige telefonische contacten en financiële prikkels, waaronder een autostoeltje bij levering .

Ons team heeft buitengewoon succes gehad bij het behouden van zwangere vrouwen in ons eerdere onderzoek naar stofwisseling en leefstijlinterventie bij populaties met overgewicht en obesitas (48,64). In het huidige voorstel zijn er ook aanvullende strategieën om de retentie te maximaliseren en uitval te minimaliseren. Deze omvatten telefoontjes en e-mails van de Leefstijlcoach om probleemoplossende en zelfcontrolevaardigheden te beoordelen en te versterken, zoals beschreven voor deelnemers aan het Diabetes Preventieprogramma. We zullen ook een buddysysteem opzetten waarbij elke deelnemer een buddy wordt van een andere deelnemer, de twee buddy's kunnen samen maaltijden bereiden, samen sporten, problemen delen, enz. Het buddysysteem bevordert het gevoel dat in de studie blijven niet alleen belangrijk is voor de gezondheid van het individu, maar ook voor die van de buddy. Als proefpersonen in het LIPP-programma hun doel voor gewichtsverlies niet halen, zullen we een maaltijdvervangende strategie implementeren met behulp van de middelen van de CRU/CTSC metabole keuken, met aandacht voor de calorie- en voedingsbehoeften van de moeder, afhankelijk van borstvoeding. Niet alle deelnemers zullen zwanger worden. Aangezien de primaire uitkomst neonatale adipositas is, worden proefpersonen die niet zwanger worden niet opgenomen in de primaire analyse, maar wel in secundaire analyses met betrekking tot pregravide metabolische verbetering. Door het werven van vrouwen met een eerdere zwangerschap wordt het risico op onvruchtbaarheid aanzienlijk verminderd. We verwachten dat ongeveer 20% van de vrouwen een spontane abortus zal ondergaan, maar ze zullen hun eerdere deelname aan de LIPP- of de controlegroep mogen voortzetten en hervatten. We verwachten dat ongeveer 25% van de proefpersonen zal afhaken voordat ze zwanger worden, en nog eens 15% kan afhaken tijdens de zwangerschap. We zullen 100 proefpersonen inschrijven in elke arm om rekening te houden met het onwaarschijnlijke geval van 40% uitval. Als we een nog strengere strategie hanteren, melden we dat statistisch vermogen beschikbaar is voor slechts 50 proefpersonen per groep als worstcasescenario. Als de retentie achterblijft bij de prognoses, zullen we extra proefpersonen werven bij aan MHMC en CWRU gelieerde ziekenhuizen. Het CRU-personeel zal helpen bij het verzamelen van navelstrengbloed en placenta bij de bevalling en het uitvoeren van de Pea Pod-lichaamsmaatregelen. Als er een storing is in de Pea Pod-apparatuur, schatten we de lichaamssamenstelling in met behulp van neonatale antropometrie.

Hoewel LIPP-proefpersonen worden aangemoedigd om een ​​tweede zwangerschap uit te stellen tot ze in de onderhoudsfase van het programma zitten, sluiten we LIPP-proefpersonen alleen uit als ze zwanger worden tijdens de eerste 4 maanden gewichtsverliesfase. Voor de controleproefpersonen vindt uitsluiting plaats als een proefpersoon zwanger wordt vóór het 3 maanden postpartum CRU-randomisatiebezoek. Gebruik van anticonceptie in deze fase is een inclusiecriterium. Niet alle LIPP-patiënten zullen op dezelfde tijd zwanger worden na de interventie voor gewichtsverlies van 4 maanden. We passen de tijd tussen zwangerschappen tussen de LIPP- en controleproefpersonen niet aan. We gebruiken de metabole status van de LIPP en de controlepersoon (lichaamssamenstelling, insulinegevoeligheid en -respons, enz.) bij de laatste metabolische evaluatie in de CRU voordat ze zwanger worden als hun pregravid- of basislijnstatus voor de volgende zwangerschap. Omdat dit een zwangerschapsonderzoek is, worden alleen vrouwen geworven. We zullen echter het effect van LIPP op mannelijke en vrouwelijke nakomelingen beoordelen, samen en onafhankelijk, op basis van geslacht.

Statistische benadering:

De primaire analyses van specifiek doel 1a zijn intent-to-treat-vergelijkingen van de LIPP- en controlegroepen met betrekking tot veranderingen in maternale insulinegevoeligheid, BMI en vetmassa. De vergelijkingen worden eerst uitgevoerd met two-sample t-tests bij p=0,05. Mocht een onbalans van verstorende factoren in de groepen worden herkend, dan kunnen lineaire regressiemodellen die significante verschillen bevatten (bijv. GDM) worden gebruikt om covariabele aanpassingen uit te voeren. Gebaseerd op onze 1 jaar postpartum follow-up studies (62,63), zullen we 90% power hebben om een ​​absolute of covariaat gecorrigeerde verbetering in insulinegevoeligheid van 30% te detecteren en een 80% power om een ​​verbetering zo klein als 25% te detecteren. % in de LIPP vs. Controlegroep. Overeenkomstige 95%-betrouwbaarheidsintervallen (95%-BI) voor de absolute of covariaat-gecorrigeerde verschillen of procentuele verbeteringen in insulinegevoeligheid tussen groepen zullen worden gerapporteerd. We schatten de standaarddeviatie (SD) van verandering in BMI vanaf randomisatie tot volgende zwangerschap op 5,1 kg/m2. We hebben 90% power om een ​​absoluut of covariaat gecorrigeerd verschil in BMI van 2,6 kg/m2 te detecteren en 80% power om een ​​verschil van 2,26 kg/m2 te detecteren en 90% power om een ​​absoluut of covariaat gecorrigeerd verschil in vet te detecteren massa van 5,9 kg en 80% vermogen om vóór de tweede zwangerschap een verschil van 5,1 kg tussen groepen te detecteren. De primaire analyse voor specifiek doel 1b is een intent-to-treat-vergelijking van LIPP versus controleneonaten met betrekking tot de vetmassa bij de geboorte. De vergelijking wordt uitgevoerd met behulp van een t-test met twee steekproeven bij p=0,05. Er zal lineaire regressie worden uitgevoerd, waarbij het gewicht (metingen van de lichaamssamenstelling) van het eerste kind van de proefpersoon als covariabele wordt meegenomen. Als een onbalans van verstorende factoren (bijvoorbeeld zwangerschapsduur) in de groepen wordt herkend, zullen lineaire regressiemodellen worden gebruikt om een ​​covariabele aanpassing uit te voeren. Op basis van onze voorlopige gegevens schatten we de SD van neonatale vetmassa tussen de LIPP- en de controlegroep op niet meer dan 225 g. Met ten minste 50 vrouwen in elke groep (uitgaande van een uitval van 50%), heeft de t-test of lineaire regressie een vermogen van 90% om een ​​absoluut of covariaat-gecorrigeerd verschil van 146 g vetmassa tussen de groepen te detecteren. We hebben 80% power om een ​​absoluut of covariaat-gecorrigeerd verschil van slechts 126 g vetmassa tussen groepen te detecteren. Overeenkomstig 95% BI voor het absolute of covariaat-gecorrigeerde verschil in neonatale vetmassa tussen groepen zal worden gerapporteerd. Voor secundaire analyses gebruiken we dezelfde statistische aanpak. Op basis van onze voorlopige gegevens schatten we de SD van het geboortegewicht op 700 g; met 50 pasgeborenen in elke groep hebben we 90% power om een ​​absoluut of covariaat gecorrigeerd verschil van 455 g in geboortegewicht te detecteren en 80% power om een ​​verschil van 393 g tussen groepen te detecteren. Aanvullende secundaire analyses omvatten navelstrengcytokinen. Vergelijkingen zullen worden uitgevoerd met behulp van een two-sample t-test op een significantieniveau van p=0,05; er zullen echter Mann-Whitney U-tests of logtransformaties worden gebruikt als de gegevens niet normaal verdeeld zijn. Lineaire regressiemodellen, inclusief verstorende factoren, zullen worden gebruikt om covariabele aanpassingen uit te voeren. Op basis van onze gepubliceerde gegevens (80) schatten we de standaarddeviaties van navelstreng IL-6 en CRP op respectievelijk 3,4 pg/ml en 7.900 ng/ml. Met 50 vrouwen in elke groep hebben we 90% power om een ​​verbetering in IL-6- en CRP-niveaus van respectievelijk 50% en 42% te detecteren, en 80% power om een ​​verbetering van respectievelijk 42% en 36% te detecteren.

Specifiek doel 2: Vaststellen van de moleculaire effecten waarbij leefstijlinterventie, gestart vóór de zwangerschap, de oxidatie en accumulatie van mitochondriale lipiden in de placenta kan verbeteren.

Inleiding/Achtergrond: Onze gegevens suggereren dat bij zwaarlijvige vrouwen vroeg in de zwangerschap een mitochondriaal defect in placentaweefsel aanwezig is, waardoor het vermogen van de placenta voor vetzuuroxidatie wordt geremd en vetzuren worden afgeleid naar veresteringsroutes en ophoping van lipiden, mogelijk leidend tot een verhoogde beschikbaarheid van voedingsstoffen voor de foetus en hogere adipositas op termijn. Onze groep heeft aangetoond dat andere mitochondriale processen, zoals cholesteroltransport en steroïdogenese, verstoord zijn in de placenta's van zwaarlijvige, insulineresistente vrouwen op termijn. Placenta mitochondriale inhoud (beoordeeld door mtDNA en citraatsynthase-activiteit) wordt niet beïnvloed door maternale obesitas en insulineresistentie op termijn, wat suggereert dat de waargenomen defecten in functie te wijten zijn aan veranderingen in mitochondriale activiteit, in plaats van aan aantal. Eerdere voedingsinterventies die tijdens de zwangerschap waren gestart, waren niet in staat de placenta-oxidatie of foetale vetafzetting te veranderen, mogelijk omdat de interventie was begonnen nadat de mitochondriale functie van de placenta was aangetast. We verwachten dat LIPP de mitochondriale vetzuuroxidatie van de placenta zal verbeteren, wat op termijn meetbaar zal zijn en geassocieerd zal zijn met een lagere verestering en accumulatie van vetzuren, en neonatale vetmassa. De hypothese is dat de verminderde insulinegevoeligheid en de verhoogde ontstekingsomgeving bij zwaarlijvige moeders de mitochondriale β-oxidatie in de zich ontwikkelende placenta schaadt. Het zijn de veranderingen in het metabolisme van de placenta die vroeg in de zwangerschap beginnen en die leiden tot een veranderde afgifte van voedingsstoffen en een verhoogde vetafzetting bij de foetus. Onze grondgedachte is gebaseerd op de noodzaak om te begrijpen hoe veranderingen in het lipidenmetabolisme van de placenta de effecten mediëren van een verbeterd pregravid-metabolisme op neonatale adipositas. We verwachten dat placenta's van zwaarlijvige vrouwen in het LIPP-programma verbeterde vetzuuroxidatie en verminderde verestering en accumulatie van lipiden op termijn zullen vertonen. Bovendien verwachten we dat deze veranderingen zullen correleren met lagere maternale ontsteking en insulineresistentie in de vroege zwangerschap en lagere neonatale adipositas op termijn.

Verwachte resultaten en eindpunten: We verwachten dat placenta's van vrouwen in LIPP in vergelijking met de controlegroep: 1) verhoogde β-oxidatie zullen hebben, 2) verminderde vetzuurverestering, 3) lager vetgehalte, 4) verhoogde activiteit van mitochondriaal CPT1B, het snelheidsbeperkende enzym in β-oxidatie, en hogere fosfor ACC, dat, wanneer gefosforyleerd, minder malonyl-CoA produceert, de belangrijkste remmende regulator van CPT1B, en 5) geen verschil in mitochondriale inhoud (zoals gemeten door mtDNA en citraatsynthase-activiteit) . We verwachten ook dat mitochondriale β-oxidatie en CPT1B-activiteit negatief zullen correleren met inflammatoire cytokinemarkers in het serum van de moeder tijdens de vroege zwangerschap, insulineresistentie en neonatale adipositas.

Experimenteel ontwerp: we zullen de doelstellingen van specifiek doel 2 bereiken door veranderingen in de mitochondriale enzymactiviteit van de placenta en het lipidenmetabolisme te meten bij vrouwen die deelnamen aan de controle- of LIPP-groepen beschreven in specifiek doel 1. Placentaweefsel zal worden verzameld bij aflevering van alle studiedeelnemers en ingebed in paraffine, of snel ingevroren in vloeibare stikstof, en opgeslagen bij -80oC voor moleculaire analyse. Bij een deel van de vrouwen die bevallen via een geplande keizersnede (we schatten ~30% van onze deelnemers of N=15-18/groep), zullen we ook vers placentaweefsel verzamelen voor tests van de activiteit van het lipidenmetabolisme.

Placenta-lipidemetabolisme: deze tests zijn goed ingeburgerd in het O'Tierney-Ginn-laboratorium. Mitochondriale vetzuuroxidatie (FAO) en verestering tot totale lipide assays zullen worden uitgevoerd in placenta-explantaten zoals eerder beschreven, met enkele aanpassingen. Vers geïsoleerde placenta-explantaten zullen gedurende 18 uur worden geïncubeerd in aanwezigheid van 100 µM koud palmitaat en 3H-palmitaat (Moravek Radiochemicals). Aan het einde van de incubatieperiode zullen media worden verzameld om de FAO-snelheid te kwantificeren door detectie van 3H2O met behulp van de dampfase-equilibratiemethode van Hughes. De verestering tot totale lipiden zal worden bepaald door de behandelde explantaten te homogeniseren in aceton van HPLC-kwaliteit en een nacht onder roeren bij kamertemperatuur te incuberen. Een aliquot van de aceton-extract lipidesuspensie zal worden gebruikt om het radioactieve gehalte te bepalen door middel van vloeistofscintillatietelling. Oxidatie- en veresteringssnelheden worden gedefinieerd als nmol palmitaat/mg weefsel/uur.

Beoordeling van mitochondriën van de placenta: Mitochondriën zullen worden geïsoleerd uit ingevroren placentaweefsel zoals eerder beschreven. Markers van lipide-oxidatie (CPT1B) en synthese/verestering (fosfo-ACC) activiteit zullen worden gemeten met behulp van in de handel verkrijgbare kits (Cell Signaling, Abcam) in geïsoleerde mitochondriën van alle monsters. Markers van mitochondriaal gehalte (mtDNA en citraatsynthase-activiteit) zullen worden gemeten in het hele placentaweefsel in alle monsters, zoals eerder beschreven.

Placenta-lipidenaccumulatie: het totale placenta-lipidengehalte wordt gemeten met behulp van de Folch-methode.

Verwachte uitdagingen en alternatieven: 1) We zullen alleen placenta's gebruiken die via een geplande keizersnede zijn afgeleverd voor in vitro oxidatie- en veresteringstests, om veranderingen die relevant zijn voor de bevalling te voorkomen. In ons ziekenhuis is het percentage keizersneden voor zwaarlijvige vrouwen ~40%. Onze voorzichtige schatting van 40-50% uitval gevolgd door 30% van de proefpersonen die via een keizersnede bevallen, resulteert in N=15-18/groep. Op basis van onze voorlopige gegevens zal dit ons voldoende kracht geven om verschillen in het lipidenmetabolisme van de placenta als gevolg van LIPP te detecteren. We zullen placentamonsters verzamelen van alle studiedeelnemers voor mitochondriale enzymactiviteitstesten, waardoor we een aanvullende beoordeling krijgen van de metabole activiteit bij een groter aantal deelnemers. 2) De capaciteit van de mitochondriale vetzuuroxidatie van de placenta kan worden beïnvloed door het aantal mitochondriën, oxidatieve fosforyleringsactiviteit en energetische efficiëntie (koppeling). Beoordeling van mitochondriale oxidatieve fosforylatiecapaciteit of energetische efficiëntie vereist vers geïsoleerde mitochondria en/of levende cellen die, voor ons voorstel, overdreven ambitieus en kostbaar zouden zijn gezien de onvoorspelbare aard van levering en het grote aantal deelnemers. Als alternatief zullen we markers van mitochondriale inhoud en sleutelenzymen in het mitochondriale lipidenmetabolisme meten in alle placentamonsters om enkele potentiële mechanismen te beoordelen die ten grondslag liggen aan veranderingen in placentale vetzuuroxidatie. Bovendien kunnen ingevroren monsters die uit alle placenta's zijn verzameld, worden gebruikt om enzymen te meten die betrokken zijn bij elektronentransport (bijvoorbeeld ATP-synthase) als een marker van mitochondriale oxidatieve fosforylering.

Statistische analyse: Het primaire doel van doel 2 is het bepalen van het effect van leefstijlinterventie voorafgaand aan de zwangerschap op de mitochondriale vetzuuroxidatie van de placenta op termijn. We veronderstellen dat placentale β-oxidatie hoger zal zijn in de LIPP-groep. We zullen een intent-to-treat-analyse uitvoeren met behulp van two-sample t-test of niet-parametrische Wilcoxon rank-sum-test om verschillen tussen groepen te beoordelen. Regressieanalyse zal worden gebruikt om de associatie van placentaire β-oxidatie en enzymactiviteit met maternale inflammatoire cytokineniveaus en insulineresistentie in de vroege zwangerschap te beoordelen, samen met neonatale vetmassa met correctie voor zwangerschapsduur en geslacht. Beschrijvende statistieken, zoals gemiddelde, mediaan en bereik, worden berekend voor alle variabelen. Power- en steekproefomvanganalyse op basis van onze voorlopige mitochondriale β-oxidatiegegevens bij zwaarlijvige vrouwen (38-14 nmol/mg/uur) toonde aan dat een steekproefomvang van N=18/groep een vermogen van 80% behaalt om een ​​verschil van 25% tussen groepen met behulp van een two-sample t-test met een significantieniveau van 0,05.