Effekten av individuelle kostholdsråd for å forbedre diettkvaliteten og kardiovaskulær helse

Studiedesign: En randomisert kontrollert diettintervensjon med parallelle grupper vil bli utført over seks måneder hos deltakere med høy risiko for hjerte-kar-sykdom som lever i Irland (nord og sør) for å evaluere effekten av individuelle kostholdsråd som inkluderer biomarkørprofiler for å forbedre diettkvaliteten og kardiometabolske resultater.

Befolkning og rekruttering

Befolkningskarakteristikker: Deltakerne vil ha høy risiko (>20 % over 10 år) for å utvikle hjerte- og karsykdommer. Etablerte rekrutteringsmekanismer, brukt i flere tidligere og pågående diettintervensjonsstudier, fra allmennpraksis, sykehuspoliklinikker og fra befolkningen generelt (via pressemelding, radiointervjuer, plakatplassering) vil bli benyttet. Rekrutteringen vil foregå over 18 måneder periode.

Inklusjonskriterier: Deltakere vil bli vurdert som kvalifisert til å delta i studien hvis de er overvektige (BMI >27 og ≤ 45 kg/m2), har lav Prime Diet Quality Score (PDQS <15)27 og en kombinasjon av risikofaktorer som plasserer dem med høy total risiko (estimert multifaktoriell CVD risiko ≥ 20 % over ti år) for å utvikle aterosklerotisk CVD for første gang.

Eksklusjonskriterier: Deltakere vil ikke være kvalifisert til å melde seg på studien hvis de har etablert diabetes mellitus, CVD eller en medisinsk tilstand eller kostholdsbegrensninger som vesentlig vil begrense deres evne til å fullføre studiekravene, har et overdrevent alkoholforbruk (>28 Enheter/uke for menn eller >21 enheter/uke for kvinner), har en lav spådd sannsynlighet for å endre kostholdsvaner eller er ute av stand til å gi informert samtykke.

Randomisering: Et spørreskjema for personlig helse og medisinsk historie, sammen med Joint British Societies CVD-risikoprediksjonsdiagrammer og en vurdering av deltakerens baseline PDQS ved bruk av et 42-elements spørreskjema vil bli brukt for å vurdere kvalifisering. Dette spørreskjemaet er validert i USA, men vil bli validert i den irske befolkningen. De som er kvalifisert og villige til å delta vil gi informert skriftlig samtykke, og vil bli randomisert (randomiseringsskjema generert ved hjelp av www.randomization.com med tilfeldige blokkstørrelser og forskningspersonell som administrerer randomiseringen eller utfører endepunktsvurdering blindt) til enten en opplæringsintervensjon eller individuelt tilpasset matmarkørbasert kostholdsråd.

Intervensjonen vil foregå over en seks måneders periode. Deltakerne vil bli intervjuet mot slutten av intervensjonen (for de i individuelt tilpasset støttearm), eller ved frafall (for alle deltakere som dropper ut), for å få frem deres syn på intervensjonen.

Kosttilskudd: Deltakerne vil bli randomisert til en av to grupper:

1. Kontroll – deltakerne vil få utdelt skriftlig undervisningsmateriell for å oppmuntre til kostholdsendring mot et kosthold av bedre kvalitet. Undervisningsmateriell vil bli tilpasset fra ressurser brukt i tidligere kostholdsintervensjonsstudier.
2. Personlige kostholdsråd – deltakerne vil også få utdelt undervisningsmateriell, men vil bli oppfordret til å gjøre kostholdsendringer ved å bruke individuelle anbefalinger som inkluderer matmarkører av spesifikke komponenter i et kosthold av høy kvalitet. Matmarkører for kostholdskvalitet vil bli brukt til å utvikle en algoritme for å levere personlig tilpassede kostholdsråd. Basert på biomarkørdata vil det utvikles et system for kategorisering av biomarkørstatus, sammen med kostholdsråd knyttet til denne biomarkørkategoriseringen, og beslutningstrær opprettet, som tidligere beskrevet i Food4Me-studien, for å sikre standardisert levering av råd innenfor denne intervensjonsarmen.

Kostholdsrådene vil bli levert via e-post og online, med månedlig kontakt og meldingene forsterkes ved hver direkte kontakt med studieteamet for utfallsvurdering. Derfor vil frekvens og varighet av kontakt være lik i begge intervensjonsgruppene.

Resultatmål: Resultatene vil bli vurdert under et klinikkbesøk ved 0, 3 og 6 måneder, og vil inkludere kostinntak, antropometri, annen livsstilsatferd, blodtrykk, biologisk prøvesamling for ernæringsstatus biomarkør og helse biomarkør analyse, samt fekal prøver for metagenomisk og transkriptomisk profilering. Resultatdata vil bli samlet inn ved hjelp av følgende metodikk:

• Demografisk informasjon/livsstilsinformasjon (f.eks. alkoholforbruk, medisinbruk).
• Kostinntak ved hjelp av en nettversjon av PDQS. Dette vil også bli vurdert seks måneder etter at intervensjonen er fullført, for å avgjøre om intervensjonen påvirker langsiktig overholdelse av et kosthold av bedre kvalitet.
• Fysisk aktivitet ved hjelp av en objektiv fysisk aktivitetsmåler.
• Antropometriske data (vekt og høyde målt ved hjelp av henholdsvis kalibrerte skalaer og stadiometer, midje- og hofteomkrets); kroppssammensetning ved bioelektrisk impedans (Bodystat 1500).
• Blodtrykket vil bli målt to ganger fra høyre arm ved hjelp av et automatisert Omron blodtrykksmåler, mens deltakeren sitter stille i minst fem minutter.
• Fastende blodprøver vil bli tatt fra den antecubitale venen og umiddelbart separert i plasma/serum for de foreslåtte analysene beskrevet nedenfor. Den vil bli lagret ved -70°C frem til analyse.
• Fastende morgenurinprøve lagret ved -70ºC frem til analyse.
• I en undergruppe av deltakere (n=70, 35 i hver arm), vil avføringsprøver bli samlet inn ved baseline og slutten av intervensjon for analyse av endringer i tarmmikrobiotasammensetning og funksjonalitet, som tidligere beskrevet.

Laboratoriemetodikk: Alle metoder er i rutinemessig bruk i deltakende laboratorier og utføres med nøye oppmerksomhet på kvalitetskontroll og med deltakelse i eksterne kvalitetskontrollordninger der dette er tilgjengelig. All laboratorieanalyse vil bli utført blindt, det vil si at analytikeren ikke vet hvilken intervensjon deltakeren er tildelt.

Biomarkører for kardiometabolsk risiko: Serumlipider (totalkolesterol, HDL-C og TG) og HbA1c i fullblod vil bli vurdert ved hjelp av enzymatiske analyser (Randox Ltd, Crumlin, NI og Glen Bio, Antrim, NI) på en I-Lab 600 auto -analysator. LDL-C vil bli beregnet.

Biomarkører for kostholdskvalitet: følgende biomarkører vil bli brukt for å vurdere ernæringsstatusrespons på kosttilskuddet: rødt kjøtt - metylhistidiner og karnosin; hvitt kjøtt - TMAO, guanidoacetat, anserine; frukt og grønnsaker - prolinbetain, isotiocyanater, S-metyl-L-cysteinsulfoksid og vinsyre; fullkorn - alkylresorcinoler; kaffe - fenolsyrer, N-metylpyridinium, trigonellin, 2-furoylglycin; SSB-er - formiat, citrullin, taurin og isocitrat) rødt kjøtt-metylhistidiner; fet fisk - omega-3-indeks; frukt og grønnsaker - totalt karotenoider og prolinbetain; fullkorn-alkylresorcinoler.

Tarmmikrobiotasammensetning og funksjonalitet: Prøvehåndtering og nukleinsyrerensing vil bli utført etter en etablert protokoll.166 Illumina DNA-seq-biblioteker med fragmentlengde på ~300 bp vil bli generert, med Pippen prep-størrelsesvalg. For RNA-seq vil 5 ug RNA anrikes for mRNA og underkastes strengspesifikk cDNA-syntese ved bruk av etablerte protokoller. Sammenkoblet endesekvens (f.eks. 150x150 nt) vil bli utført på Illumina HiSeq-plattformen.

Primært resultat: Endring i kvalitetspoeng for Prime Diet.

Sekundære utfall:

1. Endring i markører for kardiometabolsk risiko, inkludert blodtrykk, lipidprofil, HbA1c, kroppsvekt.
2. Endring i biomarkører for kostholdskvalitet
3. Tarmmikrobiotasammensetning og funksjonalitet (som skal utføres i en undergruppe).

Kraftberegning: Prøvestørrelsesberegninger vil bli bekreftet under valideringen av PDQS i en irsk populasjon. Imidlertid, basert på publiserte amerikanske data, med et standardavvik (SD) for PDQS på 2,3, og en antakelse om en forskjell i økning i PDQS på 5 mellom de personlige kostholdsrådene og kontrollgruppene, hvis det er 60 deltakere i hver gruppe , ville studien ha over 90 % kraft til å oppdage denne forskjellen i gjennomsnittlig PDQS som statistisk signifikant, på α=0,05-nivået. Totalt 134 deltakere vil bli rekruttert for å tillate ca. 10 % frafall. For helseresultatene, og basert på det som ble observert i en diettintervensjon basert på å forbedre diettkvaliteten hos deltakere med tilsvarende høy CVD-risiko, hvis det er 60 deltakere i hver gruppe, og det antas at (i) SD for endringen i diastolisk blodtrykk (DBP) er 9 mmHg ved slutten av studien; (ii) en forskjell i DBP på 4,5 mmHg mellom de individualiserte kostholdsrådene og kontrollgruppene; da ville studien ha 80 % kraft til å oppdage, som statistisk signifikant på 5 %-nivået, disse forskjellene i gjennomsnittlig endring mellom de to gruppene. Etterforskerne vil ha lignende kraftnivåer (~80%) for å oppdage effektstørrelser av tilsvarende størrelse i totalkolesterol, HbA1c og kroppsvekt. Analysen av tarmmikrobiotasammensetning og funksjonalitet vil være utforskende i naturen.

Dataanalytisk strategi: De gjentatte endepunktmålene generert av studiedesignet vil bli analysert med teknikker som er egnet for longitudinelle data ved å bruke xt panel studieprosedyrene tilgjengelig i Stata utgivelse 11 (College Station, TX). Innledende undersøkelse av korrelasjonsstrukturen til de gjentatte målene vil hjelpe til med å veilede modelltilpasning. Påvirkningen av kosttilskuddet som studeres vil bli vurdert ved å sammenligne middel for endringer i målinger fra baseline til 6 måneder mellom de biomarkørbaserte individuelt skreddersydde råd- og utdanningsgruppene. Denne forskjellen i gjennomsnitt vil gi et estimat av effekten av intervensjon, og 95 % konfidensgrenser vil bli beregnet for å indikere nøyaktigheten. Hvis det er hensiktsmessig, vil målinger bli logaritmisk transformert før analyse, og tolkning vil bli gjort i forholdsmessige termer på den opprinnelige skalaen.