Astma og fedme diett versus trening

Vår primære hypotese er at inflammatoriske SNP-er kan regulere graden av den inflammatoriske responsen, med fedme som endrer alvorlighetsgraden av sykdommen. I dette tilfellet demonstrerer astma som utvikler seg i sammenheng med fedme det potensielle skadelige forholdet mellom en spesifikk proinflammatorisk tilstand (fedme) og de genetiske regulatorene av betennelse (SNP).

Vår sekundære hypotese foreslår at kortsiktig (12 uker) vekttap ved diett alene, men ikke trening alene, vil redusere lungespesifikk betennelse og redusere pro-inflammatorisk respons hos kvinnelige afroamerikanske overvektige ungdommer med astma sammenlignet med en ventelistekontroll. gruppe som etter de første 12 ukene deretter får et kombinert 12-ukers kosthold pluss treningsprogram (ventelistekontroll/kombinert). En tredje utforskende hypotese foreslår at frekvensen av identifiserte SNP-er vil være signifikant relatert til mengden fetttap gjennom diett, trening eller kombinert program og vil videre bli mediert av spesifikke luftveis- og pro-og-anti-inflammatoriske markører. Spesifikke mål inkluderer:

1. For å bestemme frekvensen av enkeltnukleotidpolymorfismer og SNP-haplotyper i pro- og antiinflammatoriske gener hos kvinnelige afroamerikanske overvektige og ikke-overvektige astmatiske og ikke-astmatiske ungdommer, 13-19 år eller alder.
2. For å undersøke effekten av kosthold eller trening på lungespesifikk betennelse (utåndet nitrogenoksid, [eNO]) og pro-og-anti-inflammatoriske responser hos kvinnelige afroamerikanske overvektige astmatiske og ikke-astmatiske ungdommer sammenlignet med en ventelistekontroll/kombinert gruppe.
3. For å bestemme effekten av de inflammatoriske SNP-ene i moduleringen av flere inflammatoriske markører og lungespesifikk betennelse (eNO) hos kvinnelige afroamerikanske overvektige astmatiske og ikke-astmatiske ungdommer før og etter vekttap gjennom diett, trening eller begge deler.

Vi vil gjennomføre en tverrsnittsanalyse av 4 grupper av afroamerikanske ungdommer (13-19 år) kvinner som følger: Gruppe 1A: Fedme med astma Gruppe 1B: Ikke-overvektige med astma Gruppe 1C: Overvektige ikke-astmatikere Gruppe 1D: Ikke-astma - overvektige, ikke-astmatikere

Pasienter inkludert i denne delen av studien vil være kvinnelige afroamerikanske overvektige og ikke-overvektige astmatiske ungdommer, 13-19 år, som definert av United States Centers for Disease Control (USCDC 2000 sexspecific Body Mass Index (BMI) for alder) vekstdiagrammer. Som kontroller vil vi inkludere kvinnelige afroamerikanske overvektige, ikke-astmatiske ungdommer og friske alderstilpassede kontroller (ikke-overvektige, ikke-astmatikere).

Forutsatt en dominerende modell, for en haplotype på 5 SNP-er, ville et utvalg på 100 individer per gruppe (tilsvarende 1:1) oppnå minst 80 % kraft til å oppdage en OR på 1,5 for assosiasjonen av haplotypen med gruppemedlemskap (som f.eks. obese med astma vs ikke-obese med astma), på 0,05 signifikansnivå. Alle andre gruppesammenlikninger ville anta de samme betingelsene, og derfor kreves det prøver på 100 for hver av gruppene.

Etter at forelder/foresatte har signert det informerte samtykket, en generell medisinsk undersøkelse og historie tas, og spirometritesting utføres for å vurdere lungefunksjonen til hver deltaker, vil fedmestatus bli vurdert. For jenter som ikke er overvektige under besøk 1, vil ca. 30 ml perifert blod bli hentet fra 100 astmatikere og 100 ikke-astmatiske friske alderstilpassede kontroller. For overvektige deltakere (100 astmatikere og 100 ikke-astmatikere), vil perifert blodprøve bli tatt under besøk 2 (grunnlinje). Perifert blod vil bli testet for hemoglobin A1-C (HA1C), lipidprofil og for å bestemme tilstedeværelsen av betennelse og genetiske markører. En ekstra blodprøve fra alle afroamerikanske ungdomsjenter som deltar i studien vil bli samlet inn i heparinrør (2 10 ml rør). Det mononukleære laget vil bli separert ved hjelp av tetthetsgradienter og vil karakterisere den sirkulerende MDS. Flowcytometri vil bli brukt for å bestemme prosentandelen av monocytisk eller granulocytisk MDSC ved bruk av flere fluorescensmerkede antistoffer, inkludert anti-CD11b, CD14, CD15, CD33, CD66 og HLA-DR. DNAet vil bli ekstrahert av DNAzol (Invitrogen Corp; Grand Island, NY). For SNP-analysen planlegger vi å bruke humanCNV370-Quad perlebrikken fra lllumina (lllumina Inc, San Diego, CA). Denne brikken tillater analyse av mer enn 370 000 SNP-er samtidig og bruker bare 200 ng genomisk DNA. Vi vil først fokusere analysen vår på de pro- og antiinflammatoriske cytokin-gen-SNP-ene (/LS, TNF, TGFB, ILIO, IL8, IL6, PTGS2, ARG1) og SNP-er i leptin, leptinreseptor og adiponektin (tabell 11) og resultater vil bli bekreftet av TaqMan som følger: genomisk DNA (5 ng) vil bli denaturert ved 95 °C i 10 minutter og amplifisert i 40 sykluser på 15 sekunder ved 92 °C og 1 minutt ved 58 °C, i nærvær av 2X TaqMan Universal Master Mix (Applied Biosystems), vann og den respektive primer- og reporterprobeblandingen (merket med enten FAM eller VIC). Reaksjonen vil bli analysert ved å bruke et 7900 HT-instrument (Applied Biosystems), for tilstedeværelse av VIC- eller FAM-fluorescensmarkør, eller begge deler, ved å bruke Sequence Detection System (Applied Biosystems) for å bestemme genotypen. Kontroller vil inkludere individer med kjent genotype og blanke uten DNA. I tillegg vil 15 % av prøvene kjøres to ganger i separate analyser og allelklassifiseringen sammenlignes. Individene med kjent genotype og blanks uten DNA vil bli inkludert for hver SNP i hver batch.

Chi-square, Fishers eksakte og student-t-tester vil bli brukt for å vurdere den statistiske signifikansen av forskjellene i frekvensene til de forskjellige SNP-ene mellom overvektige astmatikere, ikke-overvektige astmatikere, overvektige ikke-astmatikere og friske kontroller. Haplotypefrekvenser vil bli utledet ved bruk av log-lineær modellering innebygd i en forventningsmaksimeringsalgoritme. Kvalitetskontrollprosedyrer (inkludert evaluering av genotypingseffektivitet og Hardy-Weinberg-likevekt), vurdering av koblingsulikevekt mellom markører samt haplotypeassosiasjonsanalyse vil bli utført separat hos overvektige versus ikke-overvektige og astmatiske versus ikke-astmatikere.

Etter påmelding vil kvalifiserte deltakere gjennomgå et baseline-besøk for å inkludere ca. 30 ml perifert blodprøve, Dual Energy X-RAY Absorptiometry (DEXA) skanning, utåndet nitrogenoksid (eNO) og studiekvalifisering per studielegen. Etter dette baseline-besøket vil overvektige deltakere med og uten astma bli randomisert til:

1) kun diett, 2) kun trening eller 3) venteliste/kombinert intervensjon (ingen intervensjon i 12 uker etterfulgt av kombinert kosthold og trening).

Omtrent 110 forsøkspersoner vil bli rekruttert per behandlings- og kontrollgruppe. Forutsatt en utmattelsesrate på 20 %, vil vi opprettholde 360 ​​fag, 90 per gruppe som vil gi tilstrekkelig statistisk kraft til å:

1. oppdage signifikante forskjeller i eNO mellom kun diett, kun trening, kombinert program eller en ventelistekontrollgruppe av kvinnelige afroamerikanske overvektige astmatikere og ikke-astmatikere i henhold til kraftberegningene nedenfor og;
2. som en del av det utforskende målet 3, bestemme effekten av de inflammatoriske SNP-ene i moduleringen av inflammatoriske markører og eNO hos kvinnelige afroamerikanske overvektige astmatiske og ikke-astmatiske ungdommer før og etter vekttap gjennom diett, trening eller begge deler i henhold til prøven størrelse effektberegninger).

Intervensjonsmetoder:

Behandlingsgrupper vil motta Trim Kids atferdsendringsprogram, men intervensjonsmaterialet vil være spesifikt for kun diett eller trening. Ikke-overvektige astmatikere og ikke-overvektige, ikke-astmatikere vil tjene som kontroller for det utforskende målet og kun delta i en generell medisinsk undersøkelse, spirometri og blodprøver. Foreldre og barn deltar på en ukentlig to-timers omfattende økt i en anbefalt tidsperiode. Medisinsk tilsyn og veiledning gis av en lege eller sykepleier ved hver økt for å øke etterlevelsen og overvåke bivirkninger.

Behandling av astma: Vi vil ekskludere personer med alvorlig eller ukontrollert astma. Ved akutte astmaanfall vil deltakerne bli behandlet i henhold til en skriftlig og gjennomgått astmahandlingsplan, med bruk av astmamedisiner eller S-agonister som Albuterol, og om nødvendig med en kort kur med andre medisiner. Astmatiske deltakere som er involvert i intervensjonsgruppen vil også bli pålagt å bruke en dose med astmamedisin før trening før de deltar i hver treningsøkt eller vil bli ekskludert fra den økten. Eventuelle forverringer vil bli registrert og deltakerne vil kunne kontakte en helsepersonell, og om nødvendig bli henvist til nødetatene. Ved en mer alvorlig forverring eller progressiv forverring vil deltakeren bli behandlet i henhold til standard pleie, og tatt ut av studien dersom kronisk eller langvarig antiinflammatorisk behandling anses som en prioritet.

Ernæringsundervisning inkluderer en rekke læringsaktiviteter, som er spesifikke for behovene til hver gruppe når de går gjennom de forskjellige stadiene av behandlingsprogrammet. Barna får brukervennlige sjekklister for matfrekvens som de fyller ut hver uke.

Treningsprotokollene som skal brukes i denne studien vil være basert på Trim Kids treningsprotokoll, som skreddersyr anbefalingene til barnets medisinske tilstand (komorbiditeter som astma), vektstatus og kondisjonsnivå. Alle treningsanbefalinger vil følge retningslinjene til American Thoracic Society (ATS), American Academy of Pediatrics (AAP) og American Academy of Sports Medicine (ACSM). Treningsøkter på LSUHSC velværesenter vil bli overvåket av ACSM-sertifiserte instruktører og personlige trenere. I løpet av hver 12-ukers økt av programmet samsvarer treningsaktivitetene med gruppens fysiske tilstand av fedme og evne til å forstå, syntetisere og anvende helse- og fitnessinformasjon i daglige livssituasjoner. Barn får en treningsvideo som inneholder en treningsrutine som de kan utføre hjemme. De får også utdelt kort for å registrere antall minutter med fysisk aktivitet, de utfører hver uke. Overholdelse overvåkes ved å observere disse fysisk aktivitetskortene og overvåking av hjerte- og pustefrekvens. Atferdsendring og psykososial opplæring er integrert i pedagogiske økter av en psykolog.

Atferdsmodifiseringsferdigheter blir undervist med vekt på hvordan diskusjon, modellering, rollespill og veiledet problemløsning brukes. Temaer som egenkontroll, engasjement, grensesetting, vanedannelse, målsetting og handlingsplaner, beslutningsevner og selvsikkerhetstrening diskuteres.

Intervensjonen vil bli utført ved Louisiana State University (LSU) Health Sciences Center Wellness Facility. Både diett- og treningsgrupper vil møtes for medisinsk overvåking og veie i et klinisk område ved siden av et privat rom med en vekt i løpet av de første 30 minuttene av hver uketime.

Den eneste diettgruppen møtes i et klasserom etter den 30-minutters medisinske overvåkingen og innveiingen. Atferdsendringstime vil følge i 30 minutter og ernæringsundervisning i omtrent 30-60 minutter. Studiedeltakere som er registrert i den eneste diettintervensjonen vil bli plassert på enten en proteinmodifisert rask diett pluss tilskudd av vitaminer og mineraler, etterfulgt av et balansert, kalorifattig kosthold og/eller et moderat intensitets, progressivt treningsprogram, og gitt instruksjoner om atferd modifikasjon.

Den eneste treningsgruppen vil møtes i det store flerbruksrommet etter den 30 minutters medisinske overvåkingen og veie inn. Atferdsendringstime vil følge i 30 minutter. Deltakerne vil bruke aerobicutstyret, delta på kulturspesifikke danseklasser, delta i styrketrening og utendørs familiesport i et tilstøtende fellesparkområde i omtrent 30-60 minutter. Deltakerne trener på en leken, sporadisk, intermitterende måte mens instruktøren diskuterer sentrale begreper ved hjelp av symboler, musikk og ulike rekvisitter.

Etter en 12 ukers venteperiode vil deltakerne i det kombinerte programmet møtes i et eget flerbruksrom og delta i kostholds-, trenings- og atferdsendringsøkter en gang i uken.