Effekter av middelhavsdiettintervensjon ved diabetisk hjertesykdom

Studiedesign: Studien er en prospektiv, ikke-blind, randomisert intervensjonell klinisk studie som sammenligner ModMeD med standard hjertediett hos 48 (24 per arm) inneliggende pasienter med type II DM planlagt for CABG ved MMC og som er planlagt å bli på sykehuset i fire (4) eller flere dager før operasjonen.

Selv om det ikke er mulig å blinde forsøkspersonene eller klinikerne, vil laboratorieetterforskere som behandler prøver og analyserer biologiske svar på intervensjonen bli blindet. Nærmere bestemt vil vevsprøver bli avidentifisert og kodet før overføring til laboratoriet.

Primært mål: Å bestemme om et middelhavskosthold forårsaker raske endringer i lipidinnhold (som bestemt ved massespektrometri) og i hjertecelleaktivitet (som bestemt av ERBB2-ekspresjonsnivå) blant pasienter med TIIDM som gjennomgår CABG-kirurgi ved MMC.

Studiearmer:

1. Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD) under døgnoppholdet (før og etter CABG-kirurgi)
2. Middelhavsdiett (MedD) under døgnoppholdet (før og etter CABG-operasjon)

Emnerekruttering: 48 inneliggende voksne vil bli registrert (alder ≥ 18 år diagnostisert med type II DM med hemoglobin A1c-nivå større enn 7,5 % og koronararteriesykdom med planlagt kirurgisk revaskularisering (CABG)) ved MMC. Andre inklusjonskriterier inkluderer planlagt pre-kirurgisk sykehusopphold på minst 4 dager, og vilje til å ha en begrenset meny for middelhavsdietten for varigheten av døgnoppholdet.

Prosess for informert samtykke: Via en IRB-godkjent delvis HIPAA-fraskrivelse vil det kliniske teamet undersøke for kvalifiserte pasienter som er planlagt for CABG-kirurgi. Kvalifiserte personer vil bli kontaktet av deres kliniske team for å måle interesse for studiedeltakelse. Pasienter som indikerer interesse vil bli kontaktet av et studieteammedlem for å forklare studien fullstendig og innhente informert samtykke. Pasienter som signerer skjemaet for informert samtykke for denne forskningen vil ha samtykket i å: 1) ha baseline kroppsmålinger 2) bli randomisert til å innta en middelhavsdiett eller standard hjerte-DM-diett under sykehusoppholdet, 3) gjennomgå en biopsiprosedyre på det tidspunktet. av CABG og å donere ventrikulært myokardvev omtrent på størrelse med et riskorn, 4) donere vev som vanligvis kastes under operasjonen (hjertevev i høyre atrie, skjelettmuskulatur og fett), 5) donere totalt 30 ml blod samlet kl. 3 tidspunkter: før, under og 4 dager etter CABG-operasjon, 6) for å fylle ut spørreskjemaer om matforbruket og 7) tillate gjennomgang av journalen deres for informasjon om kardiovaskulær helse. Det informerte samtykket vil inkludere spesifiserte pasientansvar som å fylle ut kostholdsspørreskjemaet nøyaktig, og overholde diettrestriksjoner, inkludert kravet om at pasientfamilier ikke tar med eksterne matvarer til pasientene. Interesserte pasienter og deres familier vil få rikelig anledning til å stille spørsmål.

Studieprosedyrer

Kostholdsspørreskjema: Etter å ha innhentet informert samtykke vil alle forsøkspersoner fylle ut et kostholdsspørreskjema (DHQ II) gitt til dem av en registrert kostholdsekspert som bemanner Cardiology Inpatient floors på MMC. DHQ II er et online spørreskjema for matfrekvens avansert av NIH (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/about). Den originale DHQI ble utviklet av Risk Factor Assessment Branch og validert for å vise at den gir rimelige næringsestimater 26-29. DHQII er en oppdatert versjon med 10 flere matvarer (134 i stedet for 124) og 8 kosttilskudd. DHQII har 4 versjoner som er forskjellige etter tidsramme og spørsmål om porsjonsstørrelse. Vi vil benytte en-månedsalternativet (vedlegg A) som inkluderer porsjonsstørrelser. Dette er et selvadministrert spørreskjema som skal fylles ut av pasienten som tar omtrent en time. Emner vil bli tilbudt nettversjonen via bærbart nettbrett eller en papirversjon. DHQII-data vil bli analysert ved hjelp av Diet*Calc-programvaren fritt tilgjengelig fra NCI (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/dietcalc/). Dette programmet genererer nærings- og matgruppeinntaksestimater for standardversjonene av DHQII brukt i denne studien. Data fra kostholdsspørreskjemaet vil tillate oss å gjennomføre en rekke eksplorative analyser som ikke er forsøkt tidligere. For eksempel vil vi se etter assosiasjoner mellom overflod av visse lipidarter med pasientens umettede og mettede fettinntak.

Grunnlinjeantropometri: Høyde (m) og vekt (kg) vil bli målt ved bruk av standard klinisk utstyr og vil bli verifisert av et studieteammedlem. Denne informasjonen vil bli brukt til å beregne kroppsmasseindeks (BMI), på tidspunktet for registrering. Et medlem av studieteamet vil også måle midje- og hofteomkrets.

Randomisering: Etter at forsøkspersoner har blitt screenet for kvalifisering og har gitt informert samtykke, vil de randomiseres i forholdet 1:1 til en av to diettintervensjoner. Randomisering vil bli implementert av studiestatistikeren og vil involvere stratifisering etter kjønn i alternerende blokker på 4 og 6. nQuery randomizer vil bli brukt til å lage randomiseringsskjemaet; randomiseringslisten vil bli overført til forseglede, ugjennomsiktige, sekvensielt nummererte konvolutter, ett sett for hvert stratum. På tidspunktet for randomisering vil den neste nummererte konvolutten åpnes for å bestemme studiegruppeoppgaven. Studiekostholdseksperter vil sørge for at kostholdsoppgaver blir kommunisert og fulgt.

Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD): I henhold til gjeldende ernæringsretningslinjer vil alle forsøkspersoner motta standard instruksjon og kostholdsmenyen (vedlegg B) fra en MMC-dietitter. basert på deres diagnoser av DM og koronarsykdom. Pasienter vil bli foreskrevet en hjertediett, som er en diett med lavt fettinnhold, og hvis legen ønsker det, kan ytterligere natrium- eller karbohydratrestriksjoner inkluderes fra sak til sak. Studien dietister vil føre tilsyn med registreringen av matforbruk daglig fra registrering til dag 4 etter CABG-operasjon ved 1) direkte avhør, 2) gjennomgang av matbestillinger lagt inn av pasienten, og 3) undersøkelse av matbrett etter fullført måltider.

Mediterranean Diet (MedD): De MMC-registrerte kostholdsekspertene har laget en undermeny (vedlegg C) fra den eksisterende MMC-innlagte menyen som er i samsvar med middelhavsdietten som beskrevet av Casas et al. (2016)20 og ble brukt i PREDIMED-forsøket. Den eneste forskjellen mellom middelhavsdietten som ble brukt i denne studien som ble brukt i PREDIMED-prøven, er utelukkelsen av vin og sofrito, en saus som brukes som base i spansk, italiensk, portugisisk og latinamerikansk matlaging. Dette var på grunn av grensene for MMC-kafeteria. Ved randomisering vil dietister i studien møte personen for å gjennomgå ModMeD og veilede matvalget deres. Studiedietister vil også møte gulvsykepleiere for å forklare forskjellen mellom standarddietten og middelhavsdietten og for å forklare studieprosedyrene for å registrere matforbruk. Studien dietister vil overvåke registreringen av matforbruk daglig fra påmelding til dag 4 etter CABG-kirurgi ved 1) direkte avhør, 2) gjennomgang av matbestillinger lagt inn av pasienten, og 3) undersøkelse av matbrett etter fullført måltider.

Biologisk prøveinnsamling: Ventrikulært hjertevev, atrielt hjertevev og skjelett-interkostalmuskel vil bli samlet inn fra studiedeltakerne under deres CABG-operasjon. Blodprøver vil bli tatt på tre tidspunkt: 1) ved innskrivning (på dagen for spørreskjemaet og antropomorfe målinger), 2) på operasjonsdagen og 3) før utskrivelse fra sykehuset. Alle prøver vil bli avidentifisert, kodet, pakket i henhold til Kategori B-forskrifter og transportert med bud til MMCRI. Prøver vil bli mottatt, loggført og behandlet av opplært laboratoriepersonell. Eventuelt overflødig vev som ikke brukes til denne studien vil bli dekket og distribuert av BioBank for ikke-spesifisert forskning dersom pasientens samtykke er innhentet for dette formålet.

Prøvehåndtering: Blodprøver vil stå i romtemperatur i 15-20 minutter og deretter sentrifugere i 30 minutter. Supernatanten (serum) vil bli samlet og lagret på is for transport til MMCRI. Vi har utført tester for å evaluere stabiliteten til lipider i blodserum og har funnet at lipider er stabile i opptil 3 timer ved romtemperatur. Alt vev vil fryses så snart som mulig og fraktes frosset på tørris til MMCRI. Alle serum- og vevsprøver vil bli lagret ved -80ºC. Erfaring har vist at prøvene forblir uendret i mer enn 1 år under disse forholdene. Prøveanalyse vil bli utført når alle prøver er samlet inn.

Ventrikulært vev: Fremre venstre ventrikkel (LV), epikardiale biopsier med fri vegg (1,5 mm x 1,5-7 mm dyp/lengde) vil bli tatt fra pasienter som gjennomgår bypass-operasjoner av hjertekirurgen på operasjonstidspunktet25,30. Spesifikt vil biopsien bli utført etter at kardiopulmonal bypass-perfusjon er initiert og når aorta er klemt fast og kardioplegi administrert. Et område omtrent på størrelse med et riskorn på overflaten av den fremre veggen av venstre ventrikkel fritt for epikardielt fett vil bli valgt for biopsien. Biopsien vil bli utført parallelt med andre prosedyrer for å forberede pasienten for transplantasjoner og vil ikke øke den totale operasjonstiden. Vevet vil bli plassert i fysiologisk bufferløsning for celleisolering eller lipidekstraksjon for lipidomisk profilering. Celleisolering vil bli utført så snart som mulig etter at vev er mottatt ved MMCRI. Vev som skal brukes til lipidekstraksjoner kan fryses ved -80ºC.

Atrievev: Atrievevet vil komme fra det kasserte høyre atriale vedhenget (RAA) under operasjonen. Atrievev er betydelig større enn ventrikkelbiopsien og lar oss dele inn hver prøve. Ett stykke vil bli plassert i fysiologisk buffer for celleisolering. Et annet stykke vil bli plassert i formalin og brukt til immunfluorescens. Den tredje vil bli lagret i RNAlater® Solution for å stabilisere RNA frem til ekstraksjon. Det siste stykket vil bli frosset for isolering av caveolae fraksjoner, lipidomisk og proteinprofilering, og western blotting.

Skjelett interkostalt muskelvev: Interkostal muskel fjernes under operasjonen for å få tilgang til venstre indre brystarterie, som brukes til å gi et bypass-transplantat. Den kasserte interkostale skjelettmuskelen vil bli delt i to deler, en frossen for isolering av caveolae fraksjoner, lipidomisk og proteinprofilering, og western blotting, og den andre enten plassert i formalin og brukt til immunfluorescens, plassert i fysiologisk buffer for celleisolering, eller plassert i RNAlater® Solution for å stabilisere RNA frem til ekstraksjon.

Blod: En baseline-blodprøve vil bli tatt via venepunktur én gang før operasjonen (på dagen for administrasjon av diettskjemaet når pasienten har daglige klinisk indiserte blodprøver) for å evaluere monocyttekspresjon av CAV samt plasmalipidomiske profiler. Oppfølgende blodprøver vil bli tatt på to andre tidspunkter: operasjonsdagen via sentrallinje og 4 dager etter operasjonen og før utskrivning via venepunktur. Blodprøver vil bli samlet inn i 2 5-ml rør, et ACD (Acid Citrate Dextrose) antikoagulantrør og et SST-rør med rød lokk og kjølt eller behandlet innen 3 timer.

Datainnsamling: De medisinske journalene til deltakerne vil bli gjennomgått for å abstrahere demografiske og kliniske data som spesifisert nedenfor. Innsamling av pasientdata vil finne sted ved innskrivning og ca. 1 måned etter operasjonen (i maksimalt tre seks måneder). Dataene vil bli lagt inn i en studiespesifikk, HIPAA-kompatibel, REDCap-database, sammen med intervensjonsspesifikke data (spørreskjemadata, antropomorfe målinger og diettinformasjon). Disse dataene, som inkluderer pasientnavn og andre identifikatorer, vil kun være tilgjengelige for kliniske etterforskere. Laboratoriedata vil bli oppbevart separat. Kliniske data vil bli kodet og eksportert for sammenstilling med laboratoriedata og analyse uten andre personlige identifikatorer. Linken til koden vil kun være tilgjengelig for kliniske etterforskere.

Personlig identifiserbar informasjon

1. Navn
2. Fødselsdato
3. Journalnummer
4. Dag for sykehusinnleggelse
5. Dato for operasjon
6. Utskrivningsdato 7.7.2 Demografi

1. Alder (år) 2. Kjønn (F/M) 3. Rase/etnisitet (OMB-kategorier) 4. Røykehistorie (aldri/tidligere/nåværende; hvis tidligere/nåværende, pakkeår) 7.7.2 Medisinsk historie

1. Dato for diagnose
2. HbA1c nivåer
3. Standard lipidprofildata 7.7.2 Medisininformasjon ved påmelding

1. Antidiabetisk medisin (medikamenter, dose, frekvens) 2. Lipidsenkende medisiner (medikamenter, dose, frekvens) 3. Antihypertensive medisiner (medikamenter, dose, frekvens) 7.7.3 Prøvespesifikke data

1. Kostholdsspørreskjemascore for nærings- og matgruppeinntak
2. Antropomorfe målinger (høyde, vekt, BMI, hofte- og midjeomkrets)
3. Daglig diettoverholdelse (ja eller nei; hvis nei, hvilken matvare var ikke overholdt)
4. Daglig kaloriinntak
5. Vekt under intervensjon
6. Tidspunkt for blodprøveanskaffelser
7. Forskningslaboratoriedata (ERBB2-ekspresjonsdata, lipidomikdata) 7.7.4 Kliniske utfall

1. Medisiner ved utskrivning 2. Postoperativ morbiditet og overlevelse 30 dager etter operasjonen

8.0 Laboratorieprosedyrer

8.1 Ekspresjonsnivåer av ERBB og andre proteiner: Celleoverflate ERBB2-ekspresjon i atrieendotelceller vil bli vurdert ved flowcytometri. Nivåene av ERBB2, CAV1/3 og IRS-1 vil også bli bestemt ved Western blot ved bruk av spesifikke antistoffer (CAV1: BD# 610058, mus eller cellesignalering; CAV3: BD# 610420, mus IRS-1: BD#611395 , mus. pY989-IRS-1: Santa Cruz, SC-17200-R, kanin, totalt ERBB2: Life Technologies. pERBB2/Tyr1248: Millipore, 06-229, i kombinasjon med geit-anti-kanin IgG-konjugert FITC, Abcam, ab6717). pAkt-nivåer vil bli vurdert i sirkulerende monocytter samlet fra fullblod samt i isolerte atrie- og ventrikulære endotelceller.

Ytterligere lipid- og proteinanalyse: Lipidsammensetningen av baseline-plasmaprøvene vil bli sammenlignet med den som oppnås fra de tilsvarende atrie- og ventrikulære vevsprøvene for å vurdere graden av at fastende sirkulerende lipider representerer vevsinnhold.

Ikke-myocytt enkeltcellesuspensjon vil bli fremstilt fra atrievev ved bruk av kollagenase II/Dispase II-fordøyelse som beskrevet36. ERBB-reseptor og CAV1 og 2 nivåer i forbindelse med cellespesifikke markører vil bli målt ved flowcytometri.

Statistiske betraktninger

Prøvestørrelse/kraft: Pilotdata ble brukt til å bestemme sannsynlige nivåer av flere mål i vår studiepopulasjon og har valgt en å bruke for en kraftanalyse, celleoverflate-ERBB2-uttrykk i atriale endotelceller. Pilotdata ved bruk av fluorescensbasert flowcytometri viste et gjennomsnitt på 9,56 og SD på 3,14 for dette målet hos diabetespasienter (fig. 3). Således vil målprøvestørrelsen på 24 pasienter i hver studiegruppe tillate påvisning av en forskjell på 2,64 i dette målet (antatt å være lik i kontrollgruppen til våre foreløpige data og høyere i intervensjonsgruppen) med 80 % kraft og en signifikansnivå på 0,05. Sekundære analyser av plasmalipidinnhold og monocyttsignalering vil være gjentatte tiltaksanalyser, som vil gi ekstra kraft gitt at vi vil ha flere observasjoner per person, og ta bort noe kraft gitt nødvendigheten av å justere p-verdier for flere sammenligninger etter tidspunkt.

Analyser: Dette vil være en intention-to-treat-analyse. Suksessen med randomisering vil bli evaluert ved å sammenligne pasientkarakteristikker ved baseline ved bruk av proporsjoner eller middel og SD-er ved bruk av chi-kvadrat-tester eller Students t-tester, etter behov. Innenfor gruppeendringer (dvs. delta-score) og mellom gruppeforskjeller i mål tatt på serielle tidspunkter (blodserum) vil bli analysert med gjentatte målinger av blandet modell ANOVA; den blandede modellen vil være nødvendig fordi pasienter sannsynligvis vil ha ulik varighet av dietteksponering og derfor ulikt antall gjentatte tiltak. Variabler av interesse er tid, behandlingsgruppe og tiden etter behandlingsinteraksjon. Modellresultater vil bli brukt til å estimere gjennomsnittsverdier og endring over tid for sammenligninger innenfor gruppe og mellom grupper. Grafiske teknikker og tidspunktspesifikke p-verdier vil bli brukt for å identifisere tidsforløpet for eventuelle observerte endringer, for eksempel hvor raskt kosttilskuddet kan føre til forskjeller i målene som er undersøkt. Signifikans vil bli identifisert på P<0,05-nivået, med passende justering for flere sammenligninger der det er aktuelt. I de lipidomiske analysene vil en falsk oppdagelsesrate på 0,05 bli satt og FDR-korrigerte P-verdier vil bli rapportert. Den lineære sammenhengen mellom endringen i spesifikke signalmål (ERBB-nivåer) og endringen i lipidarter (SM og andre klasser) vil bli undersøkt ved bruk av Pearsons korrelasjonskoeffisient. Analyse vil bli utført i SAS.