Livsstilsintervensjon i forberedelse til graviditet (LIPP)

Spesifikt mål 1: Å undersøke den fysiologiske betydningen av livsstilsintervensjon som forberedelse til graviditet (LIPP) på maternal og neonatal metabolisme og fett.

Introduksjon/rasjonal: Våre foreløpige data viser at overvåket livsstilsintervensjon fører til betydelig vekttap, forbedret insulinfølsomhet, glukosetoleranse og inkretinsekresjon, sammen med sunnere kardiovaskulære og kroppssammensetningsresultater hos overvektige og overvektige voksne. Vi forventer at timing og implementering av den foreslåtte livsstilsintervensjonen vil gi lignende helsegevinster hos overvektige/ overvektige kvinner som planlegger en andre graviditet, og føre til større insulinfølsomhet, redusert insulinsekresjon og mindre betennelse. Disse forbedringene vil føre til at overflødig næringstilgjengelighet (glukose og lipider) forhindres i å bidra til overflødig vekst/fedt hos fosteret. Arbeidshypotesen for dette målet er at i motsetning til GWG, står den reduserte insulinfølsomheten før graviditet hos overvektige mødre for den største kliniske variasjonen i fettansamlingen hos spedbarnet. Selv om vi klinisk forventer en reduksjon i vekt og BMI i LIPP-gruppen, er forbedringen i insulinfølsomhet og metabolsk profil de viktigste fysiologiske målene knyttet til det primære resultatet av redusert neonatal fett, og ikke vekttapet i seg selv.

Begrunnelsen er at det optimale tidspunktet for å implementere livsstilsintervensjon som effektivt forbedrer mors helse på fysiologisk, cellulært og molekylært nivå, og resulterer i optimal fettinnhold hos babyen, er før graviditet. Kvinner som går ned i vekt etter fødsel, opplever en nedgang i neonatal fødselsvekt (primært fettvev) i påfølgende svangerskap, mens kvinner som går opp i vekt, opplever en økning i neonatal fødselsvekt og fett. Vi antar at mors metabolske tilstand før graviditet bestemmer det obesogene in-utero-miljøet, som igjen påvirker placentaprogrammering av mitokondrie- og lipidveier (spesifikt mål 2), og kroppssammensetningen til babyen. En ekstra begrunnelse er at det er behov for å forstå hvordan forbedret pregravid metabolsk tilstand påvirker mors fysiologiske og molekylære funksjon. Vi forventer at overvektige kvinner som fullfører LIPP-programmet vil gå inn i svangerskapet med forbedret insulinregulert metabolisme og redusert insulinresistens, og dermed legge til rette for en lavere fødselsvekt og fettvekt hos nyfødte. Vi skal rekruttere mødre som fødte sitt første barn på MHMC. Vi erkjenner at disse mødrene representerer en demografi som har begrenset tilgang til treningsfasiliteter eller familiestøttesystemer som vil lette fritiden til trening. For å redusere hindringer for deltakelse, vil vi gjennomføre treningsøktene i lokale fritidssentre. Sentrene har barnepass og vi vil støtte kostnadene slik at deltakerne kan ta med babyene sine til LIPP-øktene. For ytterligere å øke deltakelsen og maksimere oppbevaring, vil vi sørge for transport til og fra rekreasjonssentrene. Støtte for transport vil bli bedt om fra Cleveland Mt. Sinai Foundation. Livsstilsintervensjon Vekttapsfase: LIPP-programmet er utviklet for å fremme vekttap som er 5-10 % av kroppsvekten. Den 4-måneders vekttapfasen består av aerob treningstrening med kostholds- og adferdsrådgivning for å indusere vekttap, slik det ble oppnådd i tidligere studier. Til å begynne med vil overvåket trening foreskrives ved 55-60 % av HRmax og gradvis økes slik at forsøkspersonene etter 1-2 uker trener med 75-85 % av HRmax (~65-70 % VO2max). Overvåket trening vil bestå av gange/jogging på tredemølle og stasjonær sykling, 3 dager/uke, 60 min/økt (dvs. 500 kcal/økt). Kvinnene vil bruke hjertefrekvensmonitorer (Polar Electro, Woodbury, NY) under hver treningsøkt, slik at de får visuell tilbakemelding om deres personlige mål for hjertefrekvensen. Deltakerne vil bli bedt om å redusere kaloriinntaket med ~500 kcal/d for å støtte vekttapsmålene deres. Den anbefalte dietten vil gi ~55 % av kaloriene som karbohydrater, 25 % som fett og 20 % som protein. Deltakerne vil bli instruert om å innta komplekse karbohydrater og unngå enkle sukkerarter. Spesifikke kaloribehov vil bli estimert ved indirekte kalorimetri og en stillesittende (x1,3) fysisk aktivitetskorreksjonsfaktor. Energiinntaket vil bli estimert ved hjelp av matfotodagbok-appen, Meal Snap. Digital fotografering gir et utmerket estimat for energiinntaket (67). Deltakere som ikke eier en smarttelefon vil få en gitt gjennom støtte fra Cleveland Foundation.

Registreringer som dekker en 72-timers diettperiode vil bli delt med forskerteamet for bestemmelse av kalori- og næringsinntak. Meal Snap har en matdatabase med over 350 000 varer. Noen måltider vil imidlertid ikke være i denne databasen, derfor vil våre livsstilstrenere legge inn all mat som spises inn i diettdatabasen vår (NDSR, Minneapolis, MN) for å lette analyse av kalorier og makro/mikro næringsinntak. Forsøkspersonene vil generere bilder fra før og etter måltidet for å beregne mengden mat som ble spist. Data vil bli innhentet ved baseline og med 2 ukers intervaller i løpet av den første 16-ukers overvåkede vekttapperioden.

Livsstilsintervensjon - Vektkontroll/vedlikehold: Vektkontrollprogrammet før graviditet (fase 2A, 2B og 2C) er utformet for å legge til rette for personlige vekttapsmål ved bruk av livsstilsatferd som inkluderer trening, kosthold og atferdsendringer, og er delvis basert på Look AHEAD-prøven. Intervensjonen inkluderer et verktøykassekonsept for å hjelpe deg med å nå vekttapsmål. Livsstilscoachene vil gi personlig instruksjon om fysisk aktivitet/trening - 10 000 skritt/dag, og deltakerne vil bruke FitBit Flex (Fitbit.com), for å spore antall skritt og treningstid. I løpet av den første fasen av vektvedlikehold (2A) vil kvinnene delta på 2 veiledede gruppeøkter/uke. Disse øktene inkluderer strukturert trening (f.eks. Zumba, jazzercise, gåing i barnevogn), gjennomgang av kostholdsbilder, hvor måltider har blitt spist (hjemme eller borte; registrert på smarttelefonappen) og adferdsrådgivning (med livsstilscoachen deres). Deltakerne vil bli oppfordret til å spise 1200-1500 kcal/d (~55% karbohydrat, 25% fett, 20% protein) hvis de er under 113 kg, eller 1500-1800 kcal/d hvis >113 kg. Kostholdsdata vil bli analysert med 4 ukers intervaller under vektvedlikeholdsperioden. Viktigere, for å minimere emnebyrden og for å maksimere oppbevaring og datainnsamling, vil Lifestyle Coach spore kaloriinntaket ved hjelp av deltakerens fotodagbok. Atferdsstrategier for å motivere beslutninger om sunn livsstil vil inkludere: egenkontroll (mat, aktivitet og vekt, bruk av FitBit-nettressurser), målsetting (trinn/dag, vekttap), stimuluskontroll (dvs. sosial spising, fastfood, sittende). kontra stående), problemløsning (ha snacks tilgjengelig, tren hjemme) og forebygging av tilbakefall (dvs. ferier, alkohol, gatekjøkken, søtsaker, problemmat, tvangsmessig spising). Etter 4 måneder og ønsket vekttap går forsøkspersonene til fase 2B. I løpet av denne fasen opprettholder fagene et treningsmål på 10 000 skritt/dag, men vil være pålagt å delta på kun 1 veiledet økt/uke. Hvis et forsøksperson ikke klarer å opprettholde vekttap, definert som vektøkning på 3 % av dagens kroppsvekt, vil deltakerne gå tilbake til fase 2A for mer overvåket vektkontroll. Alternativt, hvis vekttapet opprettholdes etter 3 måneder, vil forsøkspersonene gå videre til fase 2C frem til påfølgende graviditet. Fase 2C består av ingen veiledede treningsøkter. Emnet og livsstilscoachen vil imidlertid samtale ukentlig på telefon for å vurdere fremgang, inkludert Fitbit treningsdata og kosthold. Data tyder på at vektkontrollprogrammer levert via telefon er sammenlignbare med klinisk leverte programmer. Under samtalene vil deltakerne bli bedt om å fortsette å trene med den intensiteten og varigheten som er foreskrevet i fase 2B. De vil få språkspesifikke mat- og treningsloggbøker. Disse vil bli brukt til å veilede kaloriinntaket og vil gi en annen oversikt over samsvar. Deltakere som er randomisert til kontrollgruppen vil motta informasjon om diett etter graviditet/vekttap fra CRU-ernæringsfysiologen, forskjellig fra LIPP-ernæringsfysiologen (HB) for å redusere krysskontaminering mellom grupper. Vektkontroll under graviditet: Alle LIPP og vanlige pleie-/kontrollgrupper vil bli fulgt av sin primære obstetriske leverandør. OB/GYN-avdelingen ved MHMC har nylig revidert sine kliniske retningslinjer for håndtering av overvektige/fedme kvinner basert på ACOG-praksisbulletinen fra desember 2015 (2). Alle overvektige/ overvektige kvinner vil få tilbud om ernæringsveiledning tidlig i svangerskapet av en registrert kostholdsekspert fra MHMC Nutrition Department med oppfølgingsbesøk etter behov for å støtte GWG innenfor IOMs retningslinjer. Ernæringsterapi vil vurdere mors pregravid BMI, etniske, kulturelle og sosiale faktorer i individualisering av sunt kosthold. Den elektroniske helsejournalen (EPIC) inkluderer et grafisk GWG-nomogram, så GWG vil bli overvåket ved hvert besøk. Alle forsøkspersoner vil bli oppfordret til å øke fysisk aktivitet i minst 30 minutter/dag (primært gange). Klinisk behandling som ultralyd for å estimere fostervekst og fosterovervåking vil være basert på ACOG-anbefalingene. Livsstilscoachen vil fortsette å følge opp kun med LIPP-emnene som beskrevet i vedlikeholdsfasen av forskningsdesignet.

Metabolske evalueringer: Metabolske evalueringer vil bli utført ved baseline (3 måneder - 2 uker) postpartum. Oppfølgingsevalueringer vil bli utført etter 4 (+/-2 uker) og 12 måneder (+/-2 uker), og deretter hver 6. måned (+/-2 uker) før graviditet opp til maksimalt 24 måneder. Når en person har graviditetsdatering og levedyktighet bekreftet av ultralyd, vil metabolske evalueringer fortsette ved 12-16 og 32-36 svangerskapsuke.

Mors kroppssammensetning: Antropometriske mål vil inkludere høyde, vekt og hofte- og midjeomkrets. Totalt kroppsfett vil bli målt ved helkroppspletysmografi (Bod Pod; Cosmed, Roma, Italia). Vi vil bruke en hydreringskonstant på 76 % for fettfri masse i slutten av svangerskapet.

Hvileenergiforbruk: Hvilemetabolsk hastighet (RMR) bestemmes etter en faste over natten ved bruk av Cosmed OMNIA metabolske vogn (Cosmed, Roma Italia) med baldakinsystem. Vi vil kontrollere kostholdet ved å tilby et standardisert energibalansert måltid kvelden før testen fra CRU. Deltakerne vil slappe av i et stille rom med lavt lys stoffskifte i 30 minutter før de får et 30 minutters mål av utåndet pust. Oksidativ og ikke-oksidativ glukosemetabolisme vil bli estimert og urinprøver vil bli tatt før og etter tiltaket for å beregne ikke-protein RQ (NPRQ). Disse dataene vil bli brukt i forbindelse med spesifikt mål 2, og vil være korrelert med endring i mitokondriefunksjon under graviditet.

Treningskapasitet: En trinnvis gradert tredemølletest vil bli utført ved baseline, 4 og 6 måneders tidspunkt i begge grupper. Oksygenforbruk (Jaeger OxyCon Pro/Delta System, Hoechberg, Tyskland), hjertefrekvens og vurderinger av opplevd anstrengelse vil bli utført som tidligere beskrevet.

Insulinsensitivitet og ?-celle Funksjon: En 75 g oral glukosetoleransetest (OGTT) vil bli brukt for å vurdere postprandial glykemi, og insulinfølsomhet og sekresjon. Etter en faste over natten vil det bli tatt blodprøver med 10 minutters intervaller de første 60 minuttene, og deretter med 20 minutters intervaller. C-peptiddata vil bli analysert ved å bruke en kombinert modelltilnærming for å gi pre-hepatisk insulinsekresjonshastighet, insulinsensitivitet, disposisjonsindeks og relatere insulin- og Cpeptidkinetikk (73). Plasmaglukose vil bli målt ved hjelp av glukoseoksidasemetoden (YSI; Yellow Springs, OH).

Insulin vil bli analysert av RIA (Millipore, Billerica, MA). Diagnose av GDM vil bli stilt ved å bruke kriterier anbefalt av ACOG (74).

Enteroinsulære akseresponser: Plasmaprøver (med passende tilsetningsstoffer) vil bli innhentet for å måle inkretinhormoner (glukagonlignende peptid-1 (GLP-1), og glukoseavhengig insulinotropisk polypeptid (GIP), og mettede tarmpeptider (cholecystokinin (CCK) og peptid YY (PYY). Målinger vil bli gjort under statiske (fastende) og dynamiske (glukosestimulerte) forhold (10 min intervaller opptil 1 time).

Metabolske og inflammatoriske biomarkører: Fastende blodprøver vil bli tatt for å måle CBC, TSH, HbA1c, lipidpanel og totale frie fettsyrer (FFA). Adipocytokiner (adiponectin, leptin interleukin-6, interleukin-8, TNF-? og hsCRP) vil bli målt ved hjelp av ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN). Alle prøver fra hvert individ vil bli lagret ved -80oC og kjøres i samme analyse ved fullføring for å redusere variabiliteten.

Spørreskjema for livskvalitet: SF-36 helseundersøkelsen vil bli brukt ved baseline, 4 og 12 måneder, og deretter med 6 måneders intervaller frem til graviditet for å vurdere forsøkspersonens helserelaterte livskvalitet. Disse dataene vil gi et generisk mål på fysisk og mental helse gjennom vurdering av fysisk funksjon, kroppslig smerte, begrensninger på grunn av fysiske, personlige eller emosjonelle problemer og velvære, energi/tretthet og generelle helseoppfatninger. Under graviditeten vil spørreskjemaet bli administrert ved 12-16 og 32-36 uker.

Måling av fettmasse hos spedbarn: Vi har lang erfaring med å estimere kroppssammensetning hos nyfødte, og var et av de første sentrene som anskaffet en Pea Pod (pediatrisk luftdensitometri), som er plassert i CRU ved siden av Labor & Delivery og postpartum enhet.

Insulinresistens ved fødsel: Ved fødselen vil vi skaffe navlestrengsblod for insulin og glukose for å beregne insulinresistens ved bruk av HOMA. Full lipidprofil, CRP, og adipokinene IL-6 og leptin (en utmerket markør for neonatal fettmasse) vil bli målt i navlestrengsblod som beskrevet ovenfor.

Forventede resultater, utfordringer og alternative tilnærminger:

Det primære utfallsmålet for dette forslaget er lavere neonatal overvekt ved fødsel i LIPP-gruppen i forhold til: 1) kontrollgruppen og 2) med forsøkspersonens førstefødte. Som sekundære utfall forventer vi at før en påfølgende graviditet, vil LIPP gi betydelig forbedring (absolutt og prosentvise endringer) i mors vekt og kroppssammensetning, og enda viktigere forbedret insulinfølsomhet, betacellefunksjon, inkretinrespons på glukose, lipid og inflammatorisk biomarkører, sammenlignet med kontrollgruppen. Vi forventer også redusert insulinresistens, ledningslipider og inflammatoriske profiler hos babyer født av LIPP sammenlignet med kontroller.

Rekruttering er et velkjent problem for vellykket implementering og gjennomføring av livsstilsintervensjonsforsøk. Men gitt den nye strategien for rekruttering som er beskrevet ovenfor, vår unike tilgang til pasientpopulasjonen og vår omfattende erfaring innen metabolsk forskning i svangerskap, forventer vi ikke at rekruttering vil by på en uoverkommelig utfordring. Vi vil rekruttere 200 forsøkspersoner i løpet av de første 4 årene og fullføre alle mor/baby-evalueringer i henhold til den foreslåtte tidslinjen. Om nødvendig vil vi rekruttere personer fra Cleveland Clinic og University Hospitals, begge tilknyttet Case Western Reserve University (CWRU). Oppbevaringsstrategier inkluderer gratis transport til treningsøktene, gratis barnepass under livsstilsøktene og konsultasjoner med livsstilscoachen, mobiltelefonapper for å redusere emnebyrden med dataregistrering, regelmessige telefonkontakter og økonomiske insentiver, inkludert et bilsete for spedbarn ved levering. .

Teamet vårt har hatt enestående suksess med å beholde gravide kvinner i vår tidligere metabolske forskning og livsstilsintervensjonsstudier i overvektige og overvektige populasjoner (48,64). I det nåværende forslaget er det også på plass ytterligere strategier for å maksimere oppbevaring og minimere frafall. Disse inkluderer telefonsamtaler og e-poster fra livsstilscoachen for å gjennomgå og forsterke problemløsning og egenkontroll ferdigheter som beskrevet for deltakere i Diabetes Prevention Program. Vi vil også etablere et kompissystem der hver deltaker blir kompis for en annen deltaker, de to kompisene kan tilberede måltider sammen, trene sammen, dele problemer osv. Buddy-systemet fremmer følelsen av at det å bli i studiet er viktig ikke bare for individets helse, men også for kompisens. Hvis forsøkspersoner i LIPP-programmet ikke oppfyller målet for vekttap, vil vi implementere en måltidserstatningsstrategi ved å bruke ressursene til CRU/CTSC-metabolskjøkkenet, med oppmerksomhet på kalori- og næringsbehovet til moren avhengig av amming. Ikke alle deltakere vil bli gravide. Siden det primære utfallet er neonatal adiposity, vil forsøkspersoner som ikke blir gravide ikke inkluderes i primæranalysen, men inkluderes i sekundære analyser knyttet til pregravid metabolsk forbedring. Ved å rekruttere kvinner med tidligere graviditet reduseres risikoen for infertilitet betydelig. Vi regner med at omtrent 20 % av kvinnene vil oppleve en spontanabort, men de vil få fortsette og gjenoppta sin tidligere deltakelse i enten LIPP- eller kontrollgruppen. Vi regner med at omtrent 25 % av forsøkspersonene vil falle fra før de blir gravide, og ytterligere 15 % kan falle fra under graviditeten. Vi vil registrere 100 personer i hver arm for å ta høyde for den usannsynlige hendelsen med 40 % frafall. Ved å vedta en enda strengere strategi, rapporterer vi at statistisk kraft er tilgjengelig for så lite som 50 forsøkspersoner per gruppe som et verste tilfelle. Hvis oppbevaring henger etter anslag, vil vi rekruttere flere fag ved MHMC og CWRU tilknyttede sykehus. CRU-personalet vil bistå med å samle inn navlestrengsblod og placenta ved levering og utføre Pea Pod-kroppsmålene. Hvis det er en feil på Pea Pod-utstyret, vil vi estimere kroppssammensetningen ved å bruke neonatal antropometri.

Selv om LIPP-personer vil bli oppfordret til å utsette en andre graviditet til de er i vedlikeholdsfasen av programmet, vil vi utelukke LIPP-personer bare hvis de blir gravide i løpet av den første 4-måneders vekttapfasen. For kontrollpersonene vil eksklusjon forekomme hvis en person blir gravid før 3 måneders postpartum CRU randomiseringsbesøk. Bruk av prevensjon i denne fasen er et inklusjonskriterium. Ikke alle LIPP-personer vil bli gravide på lignende tidspunkt etter 4 måneders vekttapintervensjon. Vi vil ikke justere for tiden mellom svangerskapene mellom LIPP- og kontrollemne. Vi vil bruke LIPP- og kontrollpersonens metabolske status (kroppssammensetning, insulinfølsomhet og respons, etc.) ved den siste metabolske evalueringen i CRU før de ble gravid som pregravid- eller baseline-status for den påfølgende graviditeten. Fordi dette er en graviditetsstudie kun kvinner med rekrutteres. Vi vil imidlertid vurdere effekten av LIPP på hann- og kvinnelig avkom, sammen og uavhengig, basert på kjønn.

Statistisk tilnærming:

De primære analysene av spesifikt mål 1a vil være intent-to-treat-sammenlikninger av LIPP- og kontrollgruppene med hensyn til endringer i mors insulinfølsomhet, BMI og fettmasse. Sammenligningene vil først bli utført med to-utvalgs t-tester ved p=0,05. Skulle det oppdages en ubalanse mellom forstyrrende faktorer i gruppene, vil lineære regresjonsmodeller som inkluderer signifikante forskjeller (f. GDM) vil bli brukt til å utføre kovariatjusteringer. Basert på våre 1 års postpartum oppfølgingsstudier (62,63), vil vi ha 90 % kraft til å oppdage en absolutt eller kovariatjustert forbedring i insulinfølsomhet på 30 % og en 80 % kraft til å oppdage en forbedring så liten som 25 % i LIPP vs. Kontrollgruppe. Tilsvarende 95 % konfidensintervall (95 % KI) for de absolutte eller kovariatjusterte forskjellene eller prosentvise forbedringer i insulinfølsomhet mellom grupper vil bli rapportert. Vi estimerer standardavviket (SD) for endring i BMI fra randomisering til påfølgende graviditet til å være 5,1 kg/m2. Vi vil ha 90 % kraft til å oppdage en absolutt eller kovariatjustert forskjell i BMI på 2,6 kg/m2 og 80 % effekt for å oppdage en forskjell på 2,26 kg/m2 og 90 % effekt for å oppdage en absolutt eller kovariatjustert forskjell i fett masse på 5,9 kg og 80 % kraft for å oppdage en forskjell på 5,1 kg mellom grupper før andre graviditet. Den primære analysen for spesifikt mål 1b er en intent-to-treat-sammenligning av LIPP versus kontrollnyfødte med hensyn til fettmasse ved fødselen. Sammenligningen vil bli utført ved å bruke en to-prøve t-test ved p=0,05. Det vil bli utført lineær regresjon, som vil inkludere vekt (kroppssammensetningsmål) av forsøkspersonens første barn som en kovariat. Skulle det oppdages en ubalanse av forstyrrende faktorer (for eksempel svangerskapsalder) i gruppene, vil lineære regresjonsmodeller bli brukt for å utføre en kovariatjustering. Basert på våre foreløpige data, estimerer vi SD for neonatal fettmasse mellom LIPP- og kontrollgruppene til ikke å være mer enn 225g. Med minst 50 kvinner i hver gruppe, (forutsatt 50 % frafall), vil t-testen eller lineær regresjon ha 90 % kraft til å oppdage en absolutt eller kovariatjustert forskjell på 146 g fettmasse mellom gruppene. Vi har 80 % kraft til å oppdage en absolutt eller kovariatjustert forskjell så liten som 126 g fettmasse mellom grupper. Tilsvarende 95 % KI for den absolutte eller kovariatjusterte forskjellen i neonatal fettmasse mellom grupper vil bli rapportert. For sekundære analyser vil vi bruke samme statistiske tilnærming. Basert på våre foreløpige data anslår vi SD for fødselsvekt til å være 700 g; med 50 nyfødte i hver gruppe vil vi ha 90 % kraft til å oppdage en absolutt eller kovariatjustert forskjell på 455 g i fødselsvekt og 80 % kraft til å oppdage en forskjell på 393 g mellom grupper. Ytterligere sekundære analyser vil inkludere navlestrengscytokiner. Sammenligninger vil bli utført ved bruk av en to-utvalgs t-test på et signifikansnivå på p=0,05; Mann-Whitney U-tester eller loggtransformasjoner vil imidlertid bli brukt hvis data ikke er normalt distribuert. Lineære regresjonsmodeller, inkludert konfunderende faktorer, vil bli brukt for å utføre kovariatjusteringer. Basert på våre publiserte data (80) anslår vi standardavvikene for navlestreng IL-6 og CRP til å være henholdsvis 3,4 pg/ml og 7 900 ng/ml. Med 50 kvinner i hver gruppe vil vi ha 90 % evne til å oppdage en forbedring i IL-6- og CRP-nivåer på 50 % og 42 %, og 80 % evne til å oppdage en forbedring på henholdsvis 42 % og 36 %.

Spesifikt mål 2: Å bestemme de molekylære effektene der livsstilsintervensjon initiert før graviditet kan forbedre mitokondriell lipidoksidasjon og akkumulering av placenta.

Innledning/begrunnelse: Våre data tyder på at hos overvektige kvinner er en mitokondriell defekt i placentavev tilstede tidlig i svangerskapet, som hemmer placentakapasiteten for fettsyreoksidasjon og shunter fettsyrer til forestringsveier og lipidakkumulering, noe som potensielt kan føre til økt tilgjengelighet av næringsstoffer til fosteret og høyere overvekt ved termin. Vår gruppe har vist at andre mitokondrielle prosesser, som kolesteroltransport og steroidogenese, er svekket i placenta hos overvektige, insulinresistente kvinner ved termin. Mitokondriell innhold i placenta (vurdert av mtDNA og sitratsyntaseaktivitet) påvirkes ikke av mors fedme og insulinresistens ved termin, noe som tyder på at de observerte funksjonsfeilene skyldes endringer i mitokondriell aktivitet, snarere enn antall. Tidligere diettintervensjoner initiert under graviditet var ikke i stand til å endre placenta β-oksidasjon eller fetal fettavsetning, potensielt fordi intervensjonen ble startet etter at placenta mitokondriefunksjon var svekket. Vi forventer at LIPP vil forbedre placenta mitokondriell fettsyreoksidasjon, som vil være målbar ved termin og assosiert med lavere fettsyreforestring og akkumulering, og neonatal fettmasse. Hypotesen er at den reduserte insulinfølsomheten og det økte inflammatoriske miljøet hos overvektige mødre svekker mitokondriell β-oksidasjon i den utviklende placenta. Det er endringene i placentametabolismen som begynner tidlig i svangerskapet som fører til endret næringstilførsel og økt fettavleiring hos fosteret. Vår begrunnelse er basert på behovet for å forstå hvordan endringer i placenta lipidmetabolisme medierer effekten av forbedret pregravid metabolisme på neonatal fett. Vi forventer at morkaker til overvektige kvinner i LIPP-programmet vil vise forbedret fettsyreoksidasjon og redusert lipidforestring og akkumulering ved termin. Videre forventer vi at disse endringene vil korrelere med lavere inflammasjon hos mor og insulinresistens tidlig i svangerskapet og lavere neonatal adipositas ved termin.

Forventede resultater og endepunkter: Vi forventer at sammenlignet med kontrollgruppen, vil placenta til kvinner i LIPP ha: 1) økt β-oksidasjon, 2) redusert fettsyreforestring, 3) lavere lipidinnhold, 4) økt aktivitet av mitokondriell CPT1B, det hastighetsbegrensende enzymet i β-oksidasjon, og høyere fosfor ACC, som, når det fosforyleres, produserer mindre malonyl CoA, den viktigste hemmende regulatoren av CPT1B, og 5) ingen forskjell i mitokondrieinnhold (målt ved mtDNA og citratsyntaseaktivitet) . Vi forventer også at mitokondriell β-oksidasjon og CPT1B-aktivitet vil korrelere negativt med mors serum inflammatoriske cytokinmarkører i tidlig graviditet og insulinresistens og neonatal fett.

Eksperimentell design: Vi vil oppnå målene for spesifikt mål 2 ved å måle endringer i placenta mitokondrielle enzymaktivitet og lipidmetabolisme hos kvinner som er registrert i kontroll- eller LIPP-gruppene beskrevet i spesifikt mål 1. Placentalvev vil bli samlet ved levering fra alle studiedeltakere og innebygd i parafin, eller hurtigfryst i flytende nitrogen, og lagret ved -80oC for molekylær analyse. I en undergruppe av kvinner som føder ved planlagt keisersnitt (vi anslår ~30 % av deltakerne våre eller N=15-18/gruppe), vil vi også samle friskt placentavev for lipidmetabolismeaktivitetsanalyser.

Placental lipidmetabolisme: Disse analysene er godt etablert i O'Tierney-Ginn-laboratoriet. Mitokondriell fettsyreoksidasjon (FAO) og forestring til totallipidanalyser vil bli utført i placentaeksplantater som beskrevet tidligere, med noen modifikasjoner. Nyisolerte placentaeksplantater vil bli inkubert i nærvær av 100 μM kaldpalmitat og 3H-palmitat (Moravek Radiochemicals) i 18 timer. På slutten av inkubasjonsperioden vil medier samles for å kvantifisere FAO-hastigheten ved påvisning av 3H2O ved bruk av dampfase-ekvilibreringsmetoden til Hughes. Forestring til totale lipider vil bli bestemt ved å homogenisere de behandlede eksplantatene i HPLC-grade aceton og inkubere med omrøring ved romtemperatur over natten. En alikvot av acetonekstrakt-lipidsuspensjonen vil bli brukt for å bestemme det radioaktive innholdet ved væskescintillasjonstelling. Oksidasjons- og forestringshastigheter vil bli definert som nmol palmitat/mg vev/time.

Vurdering av placenta mitokondrier: Mitokondrier vil bli isolert fra frosset placentavev som tidligere beskrevet. Markører for lipidoksidasjon (CPT1B) og syntese/esterifisering (phospho-ACC) aktivitet vil bli målt ved hjelp av kommersielt tilgjengelige sett (Cell Signaling, Abcam) i isolerte mitokondrier fra alle prøver. Markører for mitokondrielt innhold (mtDNA og citratsyntaseaktivitet) vil bli målt i hele placentavev i alle prøver som tidligere beskrevet.

Lipidakkumulering i placenta: Totalt lipidinnhold i placenta vil bli målt ved hjelp av Folch-metoden.

Forventede utfordringer og alternativer: 1) Vi vil kun bruke morkaker levert med planlagt keisersnitt for in vitro oksidasjons- og forestringsanalyser, for å unngå endringer som er relevante for fødselen. På sykehuset vårt er keisersnittfrekvensen for overvektige kvinner ~40 %. Vårt konservative estimat på 40-50 % frafall etterfulgt av 30 % av pasientene som føder med keisersnitt, resulterer i N=15-18/gruppe. Basert på våre foreløpige data, vil dette gi oss tilstrekkelig kraft til å oppdage forskjeller i placenta lipidmetabolisme på grunn av LIPP. Vi vil samle placentaprøver fra alle studiedeltakerne for mitokondrielle enzymaktivitetsanalyser, noe som gir oss en ekstra vurdering av metabolsk aktivitet hos et større antall deltakere. 2) Mitokondriell fettsyreoksidasjonskapasitet i placenta kan påvirkes av mitokondrienummer, oksidativ fosforyleringsaktivitet og energetisk effektivitet (kobling). Vurdering av mitokondriell oksidativ fosforyleringskapasitet eller energieffektivitet krever ferskt isolerte mitokondrier og/eller levende celler som, for vårt forslag, ville være altfor ambisiøse og kostbare med tanke på leveringens uforutsigbare natur og det store antallet deltakere. Alternativt vil vi måle markører for mitokondrieinnhold og nøkkelenzymer i mitokondriell lipidmetabolisme i alle placentaprøver for å vurdere noen potensielle mekanismer som ligger til grunn for endringer i placental fettsyreoksidasjon. I tillegg kan frosne prøver samlet fra alle morkaker brukes til å måle enzymer involvert i elektrontransport (f.eks. ATP-syntase) som en markør for mitokondriell oksidativ fosforylering.

Statistisk analyse: Hovedmålet med mål 2 er å bestemme effekten av livsstilsintervensjon før graviditet på placenta mitokondrielle fettsyreoksidasjon ved termin. Vi antar at placenta β-oksidasjon vil være høyere i LIPP-gruppen. Vi vil gjennomføre en intent-to-treat-analyse ved å bruke to prøver t-test eller ikke-parametrisk Wilcoxon rangsum-test for å vurdere forskjeller mellom grupper. Regresjonsanalyse vil bli brukt for å vurdere assosiasjonen av placenta ?-oksidasjon og enzymaktivitet med mors inflammatoriske cytokinnivåer og insulinresistens tidlig i svangerskapet, sammen med neonatal fettmasse med justering for svangerskapsalder og kjønn. Beskrivende statistikk, som gjennomsnitt, median og rekkevidde vil bli beregnet for alle variabler. Kraft- og prøvestørrelsesanalyse basert på våre foreløpige mitokondrielle β-oksidasjonsdata hos overvektige kvinner (38?14 nmol/mg/time) viste at en prøvestørrelse på N=18/gruppe oppnår 80 % kraft til å oppdage en forskjell på 25 % mellom grupper som bruker en to-utvalgs t-test med et signifikansnivå på 0,05.