Effecten van mediterrane dieetinterventie bij diabetische hartaandoeningen

Onderzoeksopzet: Het onderzoek is een prospectieve, niet-geblindeerde, gerandomiseerde interventionele klinische studie waarin ModMeD wordt vergeleken met een standaard cardiaal dieet bij 48 (24 per arm) opgenomen patiënten met type II diabetes mellitus gepland voor CABG bij MMC en die gepland zijn om in het ziekenhuis te blijven voor vier (4) of meer dagen voorafgaand aan de operatie.

Hoewel het niet haalbaar is om proefpersonen of clinici te verblinden, worden laboratoriumonderzoekers die monsters verwerken en biologische reacties op de interventie analyseren, geblindeerd. Weefselmonsters zullen met name worden geanonimiseerd en gecodeerd voordat ze naar het laboratorium worden overgebracht.

Primair doel: bepalen of een mediterraan dieet snelle veranderingen veroorzaakt in het lipidengehalte (zoals bepaald door massaspectrometrie) en in de hartcelactiviteit (zoals bepaald door het ERBB2-expressieniveau) bij patiënten met TIIDM die een CABG-operatie ondergaan bij MMC.

Studie armen:

1. Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD) tijdens het ziekenhuisverblijf (voor en na CABG-operatie)
2. Mediterraan dieet (MedD) tijdens het ziekenhuisverblijf (voor en na CABG-operatie)

Werving van proefpersonen: 48 volwassen patiënten zullen worden ingeschreven (leeftijd ≥ 18 jaar gediagnosticeerd met type II DM met hemoglobine A1c-niveau hoger dan 7,5% en coronaire hartziekte met geplande chirurgische revascularisatie (CABG)) bij MMC. Andere inclusiecriteria zijn onder meer een gepland preoperatief ziekenhuisverblijf van ten minste 4 dagen en de bereidheid om het mediterrane dieet beperkt menu te hebben voor de duur van hun klinische verblijf.

Geïnformeerde toestemmingsprocedure: via een door de IRB goedgekeurde gedeeltelijke HIPAA-vrijstelling zal het klinische team screenen op in aanmerking komende patiënten die zijn ingepland voor een CABG-operatie. In aanmerking komende proefpersonen zullen door hun klinische team worden benaderd om de interesse in deelname aan de studie te peilen. Patiënten die interesse tonen, zullen worden benaderd door een lid van het onderzoeksteam om de studie volledig uit te leggen en geïnformeerde toestemming te verkrijgen. Patiënten die het toestemmingsformulier voor dit onderzoek ondertekenen, gaan ermee akkoord om: 1) baseline lichaamsmetingen te ondergaan 2) gerandomiseerd te worden om tijdens hun verblijf in het ziekenhuis een mediterraan dieet of het standaard DM-dieet te volgen, 3) op dat moment een biopsieprocedure te ondergaan van hun CABG en om ventriculair myocardiumweefsel ter grootte van een rijstkorrel te doneren, 4) weefsel te doneren dat gewoonlijk tijdens een operatie wordt weggegooid (rechter atriumweefsel, skeletspier en vet), 5) in totaal 30 ml bloed te doneren dat is verzameld bij 3 tijdspunten: voorafgaand aan, tijdens en 4 dagen na CABG-operatie, 6) om vragenlijsten in te vullen over hun voedselconsumptie en 7) om hun medisch dossier te kunnen beoordelen op hun cardiovasculaire gezondheidsinformatie. De geïnformeerde toestemming omvat gespecificeerde verantwoordelijkheden van de patiënt, zoals het nauwkeurig invullen van de voedingsvragenlijst en het naleven van dieetbeperkingen, inclusief de eis dat patiëntenfamilies geen voedsel van buitenaf naar patiënten brengen. Geïnteresseerde patiënten en hun familie krijgen ruimschoots de gelegenheid om vragen te stellen.

Studie Procedures

Dieetvragenlijst: Na het verkrijgen van geïnformeerde toestemming zullen alle proefpersonen een voedingsvragenlijst (DHQ II) invullen die aan hen wordt verstrekt door een geregistreerde diëtist die werkzaam is op Cardiology Inpatient-vloeren bij MMC. De DHQ II is een online vragenlijst over voedselfrequentie die is opgesteld door de NIH (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/about). De originele DHQI is ontwikkeld door de Risk Factor Assessment Branch en gevalideerd om aan te tonen dat het redelijke schattingen van voedingsstoffen oplevert 26-29. De DHQII is een bijgewerkte versie met 10 extra voedingsmiddelen (134 in plaats van 124) en 8 voedingssupplementen. De DHQII heeft 4 versies die verschillen qua tijdsbestek en portiegroottevragen. We zullen de optie van één maand gebruiken (bijlage A) die portiegroottes omvat. Dit is een door de patiënt zelf in te vullen vragenlijst die ongeveer een uur in beslag neemt. Proefpersonen krijgen de online versie via draagbare tablet of een papieren versie aangeboden. DHQII-gegevens zullen worden geanalyseerd met behulp van het Diet*Calc-softwareprogramma dat gratis verkrijgbaar is bij de NCI (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/dietcalc/). Dit programma genereert schattingen van de inname van voedingsstoffen en voedselgroepen voor de standaardversies van de DHQII die in dit onderzoek zijn gebruikt. Gegevens uit de voedingsvragenlijst stellen ons in staat om een ​​aantal verkennende analyses uit te voeren die nog niet eerder zijn geprobeerd. We zullen bijvoorbeeld zoeken naar associaties tussen de overvloed aan bepaalde lipidensoorten en de inname van onverzadigde en verzadigde vetten door de patiënt.

Baseline antropometrie: lengte (m) en gewicht (kg) worden gemeten met behulp van standaard klinische apparatuur en worden geverifieerd door een lid van het onderzoeksteam. Deze informatie wordt gebruikt om de body mass index (BMI) te berekenen op het moment van inschrijving. Een lid van het onderzoeksteam zal ook de taille- en heupomtrek meten.

Randomisatie: Nadat proefpersonen zijn gescreend op geschiktheid en geïnformeerde toestemming hebben gegeven, worden ze gerandomiseerd in een verhouding van 1:1 naar een van de twee dieetinterventies. Randomisatie wordt uitgevoerd door de onderzoeksstatisticus en omvat stratificatie naar geslacht in afwisselende blokken van 4 en 6. nQuery-randomizer wordt gebruikt om het randomisatieschema te maken; de randomisatielijst wordt overgebracht naar verzegelde, ondoorzichtige, opeenvolgend genummerde enveloppen, één set voor elke laag. Op het moment van randomisatie wordt de volgende genummerde envelop geopend om de toewijzing van de studiegroep te bepalen. Studiediëtisten zullen ervoor zorgen dat dieetopdrachten worden gecommuniceerd en opgevolgd.

Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD): Volgens de huidige voedingsrichtlijnen krijgen alle proefpersonen standaardinstructie en het dieetmenu (bijlage B) van een MMC-diëtist. op basis van hun diagnoses van DM en coronaire aandoeningen. Patiënten krijgen een cardiaal dieet voorgeschreven, wat een vetarm dieet is, en indien gewenst door de behandelaar kunnen van geval tot geval aanvullende natrium- of koolhydraatbeperkingen worden opgenomen. Onderzoeksdiëtisten zullen toezien op het dagelijks registreren van geregistreerde voedselconsumptie vanaf inschrijving tot dag 4 na CABG-operatie door 1) directe ondervraging, 2) beoordeling van door de patiënt geplaatste voedselbestellingen en 3) onderzoek van voedselbakken na voltooiing van maaltijden.

Mediterraan Dieet (MedD): De MMC geregistreerde diëtisten hebben van het bestaande MMC intramurale menu een submenu gemaakt (Bijlage C) dat voldoet aan het Mediterrane dieet zoals beschreven door Casas et al. (2016)20 en werd gebruikt in de PREDIMED-studie. Het enige verschil tussen het mediterrane dieet dat in deze studie werd gebruikt en dat in de PREDIMED-proef werd gebruikt, is de uitsluiting van wijn en sofrito, een saus die als basis wordt gebruikt in de Spaanse, Italiaanse, Portugese en Latijns-Amerikaanse keuken. Dit was te wijten aan de beperkingen van de MMC-cafetaria. Na randomisatie zullen studiediëtisten de proefpersoon ontmoeten om de ModMeD te beoordelen en hun voedselkeuze te begeleiden. Studiediëtisten zullen ook een ontmoeting hebben met vloerverpleegkundigen om het verschil tussen het standaarddieet en het mediterrane dieet uit te leggen en om de studieprocedures voor het registreren van voedselconsumptie uit te leggen. Onderzoeksdiëtisten zullen toezicht houden op de dagelijkse registratie van voedselconsumptie vanaf inschrijving tot dag 4 na CABG-operatie door 1) directe ondervraging, 2) beoordeling van door de patiënt geplaatste voedselbestellingen en 3) onderzoek van voedselbakken na voltooiing van maaltijden.

Biologische monsterverzameling: ventriculair hartweefsel, atriumhartweefsel en skeletale intercostale spier zullen worden verzameld van studiedeelnemers tijdens hun CABG-operatie. Bloedmonsters worden op drie tijdstippen afgenomen: 1) bij inschrijving (op de dag van de vragenlijst en antropomorfe metingen), 2) op de dag van de operatie en 3) vóór ontslag uit het ziekenhuis. Alle monsters worden geanonimiseerd, gecodeerd, verpakt volgens de voorschriften van categorie B en per koerier naar MMCRI vervoerd. Monsters worden ontvangen, geregistreerd en verwerkt door getraind laboratoriumpersoneel. Al het overtollige weefsel dat niet voor dit onderzoek wordt gebruikt, zal door de BioBank worden bewaard en gedistribueerd voor niet-gespecificeerd onderzoek als hiervoor toestemming van de patiënt is verkregen.

Behandeling van monsters: Bloedmonsters worden 15-20 minuten bij kamertemperatuur bewaard en vervolgens 30 minuten gecentrifugeerd. Het supernatant (serum) wordt verzameld en op ijs bewaard voor transport naar MMCRI. We hebben tests uitgevoerd om de stabiliteit van lipiden in bloedserum te evalueren en hebben geconstateerd dat lipiden tot 3 uur stabiel zijn bij kamertemperatuur. Al het weefsel wordt zo snel mogelijk ingevroren en op droogijs ingevroren vervoerd naar MMCRI. Alle serum- en weefselmonsters worden bewaard bij -80ºC. De ervaring heeft geleerd dat monsters onder deze omstandigheden meer dan 1 jaar onveranderd blijven. Monsteranalyse wordt uitgevoerd wanneer alle monsters zijn verzameld.

Ventriculair weefsel: Voorste linkerventrikel (LV), vrije wand epicardiale biopsieën (1,5 mm x 1,5-7 mm diep/lengte) zullen worden verkregen van patiënten die een bypassoperatie ondergaan door hun hartchirurg op het moment van de operatie25,30. Concreet zal de biopsie worden uitgevoerd nadat cardiopulmonale bypass-perfusie is gestart en nadat de aorta is afgeklemd en cardioplegie is toegediend. Voor de biopsie wordt een gebied gekozen dat ongeveer zo groot is als een rijstkorrel op het oppervlak van de voorste wand van de linkerventrikel, vrij van epicardiaal vet. De biopsie zal parallel met andere procedures worden uitgevoerd om de patiënt voor te bereiden op transplantaten en zal de totale operatietijd niet verlengen. Het weefsel wordt in een fysiologische bufferoplossing geplaatst voor celisolaties of lipide-extractie voor lipidomische profilering. Celisolaties zullen zo snel mogelijk worden uitgevoerd nadat weefsel is ontvangen bij MMCRI. Weefsel dat wordt gebruikt voor vetextracties kan worden ingevroren bij -80ºC.

Atriumweefsel: Het atriale weefsel zal tijdens de operatie afkomstig zijn van het weggegooide rechter atriale aanhangsel (RAA). Atriumweefsel is aanzienlijk groter dan de ventriculaire biopsie en stelt ons in staat om elk monster onder te verdelen. Eén stuk wordt in een fysiologische buffer geplaatst voor celisolatie. Een tweede stuk wordt in formaline geplaatst en gebruikt voor immunofluorescentie. De derde zal worden bewaard in RNAlater®-oplossing om RNA te stabiliseren tot extractie. Het laatste stuk wordt ingevroren voor isolatie van caveolae-fracties, lipidomische en eiwitprofilering en western-blotting.

Skeletachtig intercostaal spierweefsel: de intercostale spier wordt tijdens de operatie verwijderd om toegang te krijgen tot de linker interne borstslagader, die wordt gebruikt om een ​​bypasstransplantaat te verschaffen. De weggegooide intercostale skeletspier zal in twee stukken worden verdeeld, één bevroren voor isolatie van caveolae-fracties, lipidomische en eiwitprofilering en western-blotting, en de tweede ofwel in formaline geplaatst en gebruikt voor immunofluorescentie, in fysiologische buffer geplaatst voor celisolatie, of geplaatst in RNAlater®-oplossing om RNA te stabiliseren tot extractie.

Bloed: Een basislijn bloedmonster zal eenmaal vóór de operatie worden afgenomen via venapunctie (op de dag van toediening van de dieetvragenlijst wanneer de patiënt dagelijks klinisch geïndiceerde bloedafnames heeft) om de monocytenexpressie van CAV en plasmalipidomische profielen te evalueren. Follow-up bloedmonsters worden op twee andere tijdstippen genomen: de dag van de operatie via een centrale lijn en 4 dagen na de operatie en voor ontslag via venapuctuur. Bloedmonsters worden verzameld in 2 buizen van 5 ml, een ACD (Acid Citrate Dextrose) antistollingsbuis en een SST-buis met rode dop en gekoeld of verwerkt binnen 3 uur.

Gegevensverzameling: De medische dossiers van de deelnemers zullen worden beoordeeld op abstracte demografische en klinische gegevens, zoals hieronder gespecificeerd. Het verzamelen van patiëntgegevens vindt plaats bij inschrijving en ongeveer 1 maand na de operatie (maximaal drie zes maanden). De gegevens zullen worden ingevoerd in een studiespecifieke, HIPAA-conforme, REDCap-database, samen met interventiespecifieke gegevens (vragenlijstgegevens, antropomorfe metingen en voedingsinformatie). Deze gegevens, waaronder patiëntnamen en andere identificatoren, zijn alleen toegankelijk voor klinische onderzoekers. Laboratoriumgegevens worden apart bijgehouden. Klinische gegevens worden gecodeerd en geëxporteerd voor vergelijking met laboratoriumgegevens en analyse zonder andere persoonlijke identificatiemiddelen. De link naar de code is alleen toegankelijk voor klinische onderzoekers.

Persoonlijk identificeerbare informatie

1. Naam
2. Geboortedatum
3. Medisch dossier nummer
4. Dag van ziekenhuisopname
5. Datum operatie
6. Datum van ontslag 7.7.2 Demografie

1. Leeftijd (jaren) 2. Geslacht (V/M) 3. Ras/etniciteit (OMB-categorieën) 4. Rookgeschiedenis (nooit/vroeger/huidig; indien vroeger/huidig, roedeljaren) 7.7.2 Medische geschiedenis

1. Datum van diagnose
2. HbA1c-waarden
3. Standaard lipidenprofielgegevens 7.7.2 Medicatiegegevens bij inschrijving

1. Antidiabetica (geneesmiddelen, dosis, frequentie) 2. Vetverlagende medicatie (geneesmiddelen, dosis, frequentie) 3. Antihypertensiva (geneesmiddelen, dosis, frequentie) 7.7.3 Proefspecifieke gegevens

1. Dieetvragenlijstscores voor de inname van voedingsstoffen en voedselgroepen
2. Antropomorfe metingen (lengte, gewicht, BMI, heup- en tailleomtrek)
3. Dagelijkse naleving van het dieet (ja of nee; zo nee, welk voedingsmiddel was niet in overeenstemming)
4. Dagelijkse calorie-inname
5. Gewicht tijdens interventie
6. Tijdstip van afname van bloedmonsters
7. Onderzoekslaboratoriumgegevens (ERBB2-expressiegegevens, lipidomics-gegevens) 7.7.4 Klinische resultaten

1. Medicijnen bij ontslag 2. Postoperatieve morbiditeit en overleving 30 dagen na de operatie

8.0 Laboratoriumprocedures

8.1 Expressieniveaus van ERBB en andere eiwitten: ERBB2-expressie op het celoppervlak in atriale endotheelcellen zal worden beoordeeld door middel van flowcytometrie. Ook zullen niveaus van ERBB2, CAV1/3 en IRS-1 worden bepaald door middel van Western-blot met behulp van specifieke antilichamen (CAV1: BD# 610058, muis- of celsignalering; CAV3: BD# 610420, muis IRS-1: BD#611395 , muis. pY989-IRS-1: Santa Cruz, SC-17200-R, konijn, totaal ERBB2: Life Technologies. pERBB2/Tyr1248: Millipore, 06-229, in combinatie met geit anti-konijn IgG geconjugeerd FITC, Abcam, ab6717). pAkt-niveaus zullen worden bepaald in circulerende monocyten verzameld uit volbloed en in geïsoleerde atriale en ventriculaire endotheelcellen.

Aanvullende lipiden- en eiwitanalyse: de lipidensamenstelling van de baseline plasmamonsters zal worden vergeleken met die verkregen uit de overeenkomstige atriale en ventriculaire weefselmonsters om de mate te bepalen waarin nuchtere circulerende lipiden de weefselinhoud vertegenwoordigen.

Niet-myocyten enkelvoudige celsuspensie zal worden bereid uit atriumweefsel met behulp van collagenase II/Dispase II-digestie zoals beschreven36. ERBB-receptor en CAV1- en 2-niveaus in combinatie met celspecifieke markers zullen worden gemeten door middel van flowcytometrie.

Statistische overwegingen

Steekproefgrootte/vermogen: proefgegevens werden gebruikt om de waarschijnlijke niveaus van verschillende maatregelen in onze onderzoekspopulatie te bepalen en hebben er een gekozen om te gebruiken voor een vermogensanalyse, celoppervlak-ERBB2-expressie in atriale endotheelcellen. Pilotgegevens met behulp van op fluorescentie gebaseerde flowcytometrie onthulden een gemiddelde van 9,56 en een SD van 3,14 voor deze meting bij diabetespatiënten (fig. 3). De beoogde steekproefomvang van 24 patiënten in elke studiegroep zal dus de detectie van een verschil van 2,64 in deze meting mogelijk maken (waarvan wordt aangenomen dat deze vergelijkbaar is in de controlegroep met onze voorlopige gegevens en hoger in de interventiegroep) met 80% vermogen en een significantieniveau van 0,05. Secundaire analyses van het plasmalipidengehalte en monocytensignalering zullen analyses met herhaalde metingen zijn, die extra vermogen zullen toevoegen, aangezien we meerdere waarnemingen per persoon zullen hebben, en wat vermogen zullen wegnemen gezien de noodzaak om p-waarden aan te passen voor meerdere vergelijkingen per tijdspunt.

Analyses: Dit zal een intention-to-treat-analyse zijn. Het succes van de randomisatie zal worden geëvalueerd door de kenmerken van de patiënt bij aanvang te vergelijken met behulp van proporties of gemiddelden en SD's met behulp van chi-kwadraattesten of Student's t-testen, al naargelang van toepassing. Binnen groepswisselingen (d.w.z. deltascore) en tussen groepsverschillen in maatregelen genomen op opeenvolgende tijdstippen (bloedserum) zullen worden geanalyseerd door ANOVA met herhaalde metingen met gemengd model; het gemengde model is vereist omdat patiënten waarschijnlijk een verschillende duur van blootstelling via de voeding hebben en dus een verschillend aantal herhaalde metingen. Variabelen die van belang zijn, zijn tijd, behandelingsgroep en de tijd per behandelingsinteractie. Modelresultaten zullen worden gebruikt om gemiddelde waarden en verandering in de tijd te schatten voor vergelijkingen binnen en tussen groepen. Grafische technieken en tijdpuntspecifieke p-waarden zullen worden gebruikt om het tijdsverloop van eventuele waargenomen veranderingen te identificeren, bijv. hoe snel de voedingsinterventie zou kunnen leiden tot verschillen in de onderzochte maatregelen. Significantie zal worden geïdentificeerd op het P<0,05-niveau, met de juiste aanpassing voor meerdere vergelijkingen waar van toepassing. In de lipidomische analyses wordt een valse ontdekkingssnelheid van 0,05 ingesteld en worden FDR-gecorrigeerde P-waarden gerapporteerd. De lineaire relatie tussen de verandering in specifieke signaleringsmaten (ERBB-niveaus) en de verandering in lipidesoorten (SM en andere klassen) zal worden onderzocht met behulp van de correlatiecoëfficiënt van Pearson. De analyse vindt plaats in SAS.