Skutki interwencji diety śródziemnomorskiej w cukrzycowej chorobie serca

Projekt badania: Badanie jest prospektywnym, niezaślepionym, randomizowanym, interwencyjnym badaniem klinicznym porównującym ModMeD ze standardową dietą kardiologiczną u 48 (24 na ramię) pacjentów hospitalizowanych z cukrzycą typu II, u których zaplanowano CABG w MMC i którzy mają pozostać w szpitalu przez cztery (4) lub więcej dni przed operacją.

Chociaż nie jest możliwe zaślepienie pacjentów lub klinicystów, badacze laboratoryjni przetwarzający próbki i analizujący reakcje biologiczne na interwencję zostaną zaślepieni. W szczególności próbki tkanek zostaną pozbawione cech identyfikacyjnych i zakodowane przed przekazaniem ich do laboratorium.

Cel główny: Określenie, czy dieta śródziemnomorska powoduje szybkie zmiany zawartości lipidów (co określono za pomocą spektrometrii mas) i aktywności komórek serca (co określono na podstawie poziomu ekspresji ERBB2) u pacjentów z TIIDM poddawanych operacji CABG w MMC.

Ramiona do nauki:

1. Standardowa dieta kardiochirurgiczna (SCaDMD) podczas pobytu w szpitalu (przed i po operacji CABG)
2. Dieta Śródziemnomorska (MedD) w trakcie pobytu w szpitalu (przed i po zabiegu CABG)

Rekrutacja uczestników: 48 dorosłych pacjentów hospitalizowanych (w wieku ≥ 18 lat, u których zdiagnozowano cukrzycę typu II z poziomem hemoglobiny A1c powyżej 7,5% i chorobą wieńcową z planowaną chirurgiczną rewaskularyzacją (CABG)) zostanie włączonych do MMC. Inne kryteria włączenia obejmują planowany pobyt w szpitalu przed zabiegiem chirurgicznym trwający co najmniej 4 dni oraz gotowość do ograniczonego menu diety śródziemnomorskiej na czas pobytu w szpitalu.

Proces świadomej zgody: Poprzez zatwierdzone przez IRB częściowe zwolnienie z ustawy HIPAA zespół kliniczny przeprowadzi badania przesiewowe pod kątem kwalifikujących się pacjentów, u których zaplanowano operację CABG. Kwalifikujący się uczestnicy zostaną poproszeni przez ich zespół kliniczny o ocenę zainteresowania udziałem w badaniu. Członek zespołu badawczego skontaktuje się z pacjentami, którzy wyrażą zainteresowanie, w celu pełnego wyjaśnienia badania i uzyskania świadomej zgody. Pacjenci, którzy podpiszą formularz świadomej zgody na to badanie, zgodzą się na: 1) poddanie się podstawowym pomiarom ciała 2) losowe przydzielenie do diety śródziemnomorskiej lub standardowej diety kardiologicznej podczas pobytu w szpitalu 3) poddanie się zabiegowi biopsji w czasie CABG i oddać tkankę mięśnia sercowego komory o wielkości zbliżonej do ziarnka ryżu, 4) oddać tkankę zwykle odrzucaną podczas operacji (tkanka prawego przedsionka serca, mięsień szkieletowy i tłuszcz), 5) oddać łącznie 30 ml krwi pobranej w 3 punkty czasowe: przed, w trakcie i 4 dni po zabiegu CABG, 6) wypełnienie kwestionariuszy dotyczących spożycia żywności oraz 7) umożliwienie przeglądu dokumentacji medycznej pod kątem informacji o stanie układu krążenia. Świadoma zgoda będzie obejmować wyszczególnione obowiązki pacjenta, takie jak dokładne wypełnienie kwestionariusza dietetycznego i przestrzeganie ograniczeń dietetycznych, w tym wymóg, aby rodziny pacjentów nie przynosiły pacjentom produktów żywnościowych z zewnątrz. Zainteresowani pacjenci i ich rodziny będą mieli wiele okazji do zadawania pytań.

Procedury Studiów

Kwestionariusz dietetyczny: Po uzyskaniu świadomej zgody wszyscy badani wypełnią kwestionariusz dietetyczny (DHQ II) dostarczony im przez zarejestrowanego dietetyka zatrudnionego na oddziałach szpitalnych kardiologii w MMC. DHQ II to internetowy kwestionariusz częstotliwości żywności opracowany przez NIH (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/about). Oryginalna DHQI została opracowana przez Oddział ds. Oceny Czynników Ryzyka i zweryfikowana w celu wykazania, że ​​zapewnia rozsądne szacunki składników odżywczych 26-29. DHQII to zaktualizowana wersja z 10 dodatkowymi artykułami spożywczymi (134 zamiast 124) i 8 suplementami diety. DHQII ma 4 wersje, które różnią się ramami czasowymi i pytaniami dotyczącymi wielkości porcji. Wykorzystamy opcję jednomiesięczną (Załącznik A), która obejmuje rozmiary porcji. Jest to kwestionariusz do samodzielnego wypełnienia przez pacjenta, który zajmuje około godziny. Uczestnikom zaoferowana zostanie wersja online za pośrednictwem przenośnego tabletu lub wersja papierowa. Dane DHQII zostaną przeanalizowane przy użyciu programu Diet*Calc bezpłatnie dostępnego w NCI (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/dietcalc/). Ten program generuje szacunkowe wartości spożycia składników odżywczych i grup żywności dla standardowych wersji DHQII stosowanych w tym badaniu. Dane z kwestionariusza dietetycznego pozwolą nam przeprowadzić szereg analiz eksploracyjnych, których wcześniej nie podejmowano. Na przykład będziemy szukać powiązań między obfitością niektórych gatunków lipidów a spożyciem przez pacjenta tłuszczów nienasyconych i nasyconych.

Wyjściowe dane antropometryczne: Wzrost (m) i waga (kg) zostaną zmierzone przy użyciu standardowego sprzętu klinicznego i zostaną zweryfikowane przez członka zespołu badawczego. Informacje te zostaną wykorzystane do obliczenia wskaźnika masy ciała (BMI) w momencie rejestracji. Członek zespołu badawczego zmierzy również obwód talii i bioder.

Randomizacja: po przeprowadzeniu przez uczestników badania przesiewowego pod kątem kwalifikowalności i wyrażeniu świadomej zgody, zostaną oni losowo przydzieleni w stosunku 1:1 do jednej z dwóch interwencji dietetycznych. Randomizacja zostanie wdrożona przez statystyka badania i będzie obejmowała stratyfikację ze względu na płeć w naprzemiennych blokach 4 i 6. Randomizer nQuery zostanie użyty do stworzenia schematu randomizacji; lista randomizacyjna zostanie przeniesiona do zapieczętowanych, nieprzezroczystych, kolejno ponumerowanych kopert, po jednym zestawie dla każdej warstwy. W momencie randomizacji zostanie otwarta kolejna ponumerowana koperta w celu ustalenia przydziału do grupy badawczej. Dietetycy uczestniczący w badaniu zapewnią przekazanie i przestrzeganie przypisanych diet.

Standardowa dieta kardiochirurgiczna (SCaDMD): Zgodnie z aktualnymi wytycznymi żywieniowymi, wszyscy pacjenci otrzymają standardowe instrukcje i menu dietetyczne (Załącznik B) od dietetyków MMC. na podstawie diagnozy cukrzycy i choroby wieńcowej. Pacjentom zostanie przepisana dieta kardiologiczna, która jest dietą o niższej zawartości tłuszczu, a na życzenie lekarza, w indywidualnych przypadkach, można wprowadzić dodatkowe ograniczenia dotyczące sodu lub węglowodanów. Badani dietetycy będą nadzorować rejestrację dziennego spożycia żywności od rejestracji do 4. dnia po operacji CABG poprzez 1) bezpośrednie przesłuchanie, 2) przegląd zamówień żywności złożonych przez pacjenta oraz 3) badanie tacek z jedzeniem po zakończeniu posiłków.

Dieta Śródziemnomorska (MedD): Zarejestrowani dietetycy MMC stworzyli podmenu (Załącznik C) z istniejącego menu szpitalnego MMC, które jest zgodne z dietą śródziemnomorską opisaną przez Casasa i in. (2016)20 i został wykorzystany w badaniu PREDIMED. Jedyną różnicą między dietą śródziemnomorską zastosowaną w tym badaniu a zastosowaną w badaniu PREDIMED jest wykluczenie wina i sofrito, sosu używanego jako baza w kuchni hiszpańskiej, włoskiej, portugalskiej i latynoamerykańskiej. Wynikało to z ograniczeń stołówki MMC. Po randomizacji badani dietetycy spotkają się z pacjentem, aby przejrzeć ModMeD i pokierować wyborem żywności. Dietetycy biorący udział w badaniu spotkają się również z pielęgniarkami środowiskowymi, aby wyjaśnić różnicę między standardową dietą a dietą śródziemnomorską oraz wyjaśnić procedury badania w celu zarejestrowania spożycia żywności. Badani dietetycy będą codziennie nadzorować rejestrację spożycia żywności od momentu rejestracji do 4. dnia po zabiegu CABG poprzez 1) bezpośrednie przesłuchanie, 2) przegląd zamówień żywności złożonych przez pacjenta oraz 3) badanie tacek z żywnością po zakończeniu posiłków.

Pobieranie próbek biologicznych: tkanka serca komorowego, tkanka serca przedsionka i mięsień szkieletowy międzyżebrowy zostaną pobrane od uczestników badania podczas operacji CABG. Próbki krwi będą pobierane w trzech punktach czasowych: 1) przy zapisie (w dniu ankiety i pomiarów antropomorficznych), 2) w dniu operacji oraz 3) przed wypisem ze szpitala. Wszystkie próbki zostaną pozbawione cech identyfikacyjnych, zakodowane, zapakowane zgodnie z przepisami kategorii B i przetransportowane kurierem do MMCRI. Próbki będą przyjmowane, rejestrowane i przetwarzane przez przeszkolony personel laboratorium. Nadmiar tkanki niewykorzystany do tego badania zostanie zarchiwizowany i rozdysponowany przez BioBank do nieokreślonych badań, jeśli uzyskano na to zgodę pacjenta.

Postępowanie z próbkami: Próbki krwi pozostawia się w temperaturze pokojowej na 15-20 minut, a następnie wiruje przez 30 minut. Supernatant (surowica) będzie zbierany i przechowywany w lodzie do transportu do MMCRI. Przeprowadziliśmy testy mające na celu ocenę stabilności lipidów w surowicy krwi i stwierdziliśmy, że lipidy są stabilne do 3 godzin w temperaturze pokojowej. Wszystkie tkanki zostaną jak najszybciej zamrożone i przetransportowane zamrożone na suchym lodzie do MMCRI. Wszystkie próbki surowicy i tkanek będą przechowywane w temperaturze -80ºC. Doświadczenie wykazało, że w tych warunkach próbki pozostają niezmienione przez ponad 1 rok. Analiza próbki zostanie przeprowadzona po pobraniu wszystkich próbek.

Tkanka komorowa: Biopsje nasierdziowe z wolnej ściany przedniej lewej komory (1,5 mm x 1,5-7 mm głębokości/długości) będą pobierane od pacjentów poddawanych operacji pomostowania przez kardiochirurga w czasie operacji25,30. Konkretnie, biopsja zostanie przeprowadzona po rozpoczęciu perfuzji krążenia pozaustrojowego i zaciśnięciu aorty oraz wykonaniu kardioplegii. Do biopsji wybiera się obszar o wielkości ziarnka ryżu na powierzchni przedniej ściany lewej komory, wolny od tłuszczu nasierdziowego. Biopsja będzie wykonywana równolegle z innymi procedurami przygotowującymi pacjenta do przeszczepów i nie wydłuży całkowitego czasu operacji. Tkanka zostanie umieszczona w fizjologicznym roztworze buforowym do izolacji komórek lub ekstrakcji lipidów w celu profilowania lipidomicznego. Izolacje komórek zostaną przeprowadzone tak szybko, jak to możliwe po otrzymaniu tkanki przez MMCRI. Tkankę, która zostanie wykorzystana do ekstrakcji lipidów, można zamrozić w temperaturze -80ºC.

Tkanka przedsionkowa: Tkanka przedsionkowa będzie pochodzić z odrzuconego uszka prawego przedsionka (RAA) podczas operacji. Tkanka przedsionków jest znacznie większa niż biopsja komór i pozwala nam podzielić każdą próbkę. Jeden fragment zostanie umieszczony w buforze fizjologicznym w celu izolacji komórek. Drugi kawałek zostanie umieszczony w formalinie i użyty do immunofluorescencji. Trzeci będzie przechowywany w roztworze RNAlater® w celu ustabilizowania RNA do czasu ekstrakcji. Ostatni fragment zostanie zamrożony w celu izolacji frakcji kaweoli, profilowania lipidomicznego i białkowego oraz analizy Western blotting.

Tkanka mięśni szkieletowych międzyżebrowych: Mięsień międzyżebrowy jest usuwany podczas operacji w celu uzyskania dostępu do lewej tętnicy piersiowej wewnętrznej, która służy do wykonania pomostu. Odrzucony mięsień szkieletowy międzyżebrowy zostanie podzielony na dwie części, jedną zamrożoną w celu izolacji frakcji kaweoli, profilowania lipidomicznego i białkowego oraz Western blot, a drugą albo umieszczoną w formalinie i wykorzystaną do immunofluorescencji, albo w buforze fizjologicznym do izolacji komórek, albo umieszczone w roztworze RNAlater® w celu ustabilizowania RNA do czasu ekstrakcji.

Krew: Wyjściowa próbka krwi zostanie pobrana przez nakłucie żyły jeden raz przed operacją (w dniu podania kwestionariusza dietetycznego, gdy pacjent ma codzienne pobieranie krwi ze wskazań klinicznych) w celu oceny ekspresji CAV w monocytach oraz profili lipidomicznych osocza. Krew kontrolna zostanie pobrana w dwóch innych punktach czasowych: w dniu zabiegu przez wkłucie centralne oraz 4 dni po zabiegu i przed wypisem przez wkłucie do żyły. Próbki krwi zostaną pobrane do 2 probówek o pojemności 5 ml, probówki z antykoagulantem ACD (kwaśny cytrynian dekstrozy) i probówki SST z czerwonym korkiem i schłodzone lub przetworzone w ciągu 3 godzin.

Zbieranie danych: Dokumentacja medyczna uczestników zostanie przejrzana pod kątem abstrakcyjnych danych demograficznych i klinicznych, jak określono poniżej. Gromadzenie danych pacjenta będzie miało miejsce podczas rejestracji i około 1 miesiąca po operacji (maksymalnie przez trzy sześć miesięcy). Dane zostaną wprowadzone do specyficznej dla badania, zgodnej z HIPAA bazy danych REDCap, wraz z danymi specyficznymi dla interwencji (dane z kwestionariusza, pomiary antropomorficzne i informacje o diecie). Te dane, które obejmują nazwiska pacjentów i inne identyfikatory, będą dostępne tylko dla badaczy klinicznych. Dane laboratoryjne będą przechowywane oddzielnie. Dane kliniczne zostaną zakodowane i wyeksportowane w celu zestawienia z danymi laboratoryjnymi i analizy bez innych identyfikatorów osobistych. Link do kodu będzie dostępny tylko dla badaczy klinicznych.

Dane osobowe

1. Nazwa
2. Data urodzenia
3. Numer dokumentacji medycznej
4. Dzień przyjęcia do szpitala
5. Data operacji
6. Data wypisu 7.7.2 Demografia

1. Wiek (lata) 2. Płeć (K/M) 3. Rasa/Pochodzenie etniczne (kategorie OMB) 4. Palenie tytoniu (nigdy/dawne/aktualne; jeśli dawniej/aktualne, paczkomaty) 7.7.2 Historia medyczna

1. Data diagnozy
2. poziomy HbA1c
3. Standardowe dane profilu lipidowego 7.7.2 Informacje o lekach w momencie rejestracji

1. Leki przeciwcukrzycowe (leki, dawka, częstotliwość) 2. Leki hipolipemizujące (leki, dawka, częstotliwość) 3. Leki hipotensyjne (leki, dawka, częstotliwość) 7.7.3 Dane specyficzne dla wersji próbnej

1. Wyniki kwestionariusza żywieniowego dotyczące spożycia składników odżywczych i grup żywności
2. Pomiary antropomorficzne (wzrost, waga, BMI, obwód bioder i talii)
3. Przestrzeganie codziennej diety (tak lub nie; jeśli nie, jaki produkt żywnościowy nie był przestrzegany)
4. Dzienne spożycie kalorii
5. Waga podczas interwencji
6. Czas pobierania próbek krwi
7. Dane z laboratorium badawczego (dane dotyczące ekspresji ERBB2, dane z lipidomiki) 7.7.4 Wyniki kliniczne

1. Leki przy wypisie 2. Zachorowalność i przeżycie pooperacyjne 30 dni po operacji

8.0 Procedury laboratoryjne

8.1 Poziomy ekspresji ERBB i innych białek: Ekspresja ERBB2 na powierzchni komórek w komórkach śródbłonka przedsionków zostanie oceniona za pomocą cytometrii przepływowej. Również poziomy ERBB2, CAV1/3 i IRS-1 zostaną określone metodą Western blot przy użyciu swoistych przeciwciał (CAV1: BD# 610058, mysie lub Cell Signaling; CAV3: BD# 610420, mysie IRS-1: BD#611395 , mysz. pY989-IRS-1: Santa Cruz, SC-17200-R, królik, całkowity ERBB2: Life Technologies. pERBB2/Tyr1248: Millipore, 06-229, w połączeniu z kozią anty-króliczą IgG sprzężoną z FITC, Abcam, ab6717). Poziomy pAkt będą oceniane w krążących monocytach pobranych z krwi pełnej oraz w izolowanych komórkach śródbłonka przedsionków i komór.

Dodatkowa analiza lipidów i białek: Skład lipidów wyjściowych próbek osocza zostanie porównany ze składem uzyskanym z odpowiednich próbek tkanki przedsionków i komór, aby ocenić stopień, w jakim lipidy krążące na czczo reprezentują zawartość tkanki.

Zawiesina pojedynczych komórek innych niż miocyty zostanie przygotowana z tkanki przedsionka przy użyciu trawienia kolagenazą II/Dispazą II zgodnie z opisem36. Receptor ERBB oraz poziomy CAV1 i 2 w połączeniu ze specyficznymi dla komórki markerami będą mierzone za pomocą cytometrii przepływowej.

Rozważania statystyczne

Wielkość próby/moc: Dane pilotażowe wykorzystano do określenia prawdopodobnych poziomów kilku miar w naszej badanej populacji i wybrano jedną do wykorzystania do analizy mocy, ekspresji ERBB2 na powierzchni komórek w komórkach śródbłonka przedsionków. Dane pilotażowe z wykorzystaniem cytometrii przepływowej opartej na fluorescencji wykazały średnią 9,56 i SD 3,14 dla tego pomiaru u pacjentów z cukrzycą (ryc. 3). Zatem docelowa wielkość próby 24 pacjentów w każdej grupie badawczej pozwoli wykryć różnicę 2,64 w tym pomiarze (hipotetycznie podobną w grupie kontrolnej do naszych wstępnych danych i wyższą w grupie interwencyjnej) z 80% mocą i a poziom istotności 0,05. Wtórne analizy zawartości lipidów w osoczu i sygnalizacji monocytów będą analizą powtarzanych pomiarów, która doda dodatkowej mocy, biorąc pod uwagę, że będziemy mieć wiele obserwacji na osobę, i odbierze część mocy, biorąc pod uwagę konieczność dostosowania wartości p dla wielokrotnych porównań według punktu czasowego.

Analizy: Będzie to analiza zamiaru leczenia. Powodzenie randomizacji zostanie ocenione poprzez porównanie charakterystyki pacjentów na początku badania przy użyciu proporcji lub średnich i SD przy użyciu testów chi-kwadrat lub testów t-Studenta, odpowiednio. W ramach zmian grupowych (tj. wynik delta) i różnice między grupami w pomiarach wykonanych w kolejnych punktach czasowych (surowica krwi) będą analizowane za pomocą ANOVA z powtarzanymi pomiarami modelu mieszanego; wymagany będzie model mieszany, ponieważ pacjenci prawdopodobnie będą mieć różny czas trwania narażenia z dietą, a zatem różną liczbę powtarzanych pomiarów. Interesujące zmienne to czas, grupa leczona i czas interakcji leczenia. Wyniki modelu zostaną wykorzystane do oszacowania wartości średnich i zmian w czasie dla porównań wewnątrzgrupowych i międzygrupowych. Techniki graficzne i wartości p specyficzne dla punktu czasowego zostaną wykorzystane do określenia przebiegu w czasie wszelkich zaobserwowanych zmian, np. tego, jak szybko interwencja dietetyczna może doprowadzić do różnic w badanych pomiarach. Istotność zostanie zidentyfikowana na poziomie P <0,05, z odpowiednią korektą dla wielokrotnych porównań, jeśli ma to zastosowanie. W analizach lipidomicznych ustawiony zostanie współczynnik fałszywego wykrywania wynoszący 0,05 i podane zostaną wartości P skorygowane o FDR. Liniowa zależność między zmianą określonych miar sygnalizacji (poziomy ERBB) a zmianą rodzajów lipidów (SM i inne klasy) zostanie zbadana przy użyciu współczynnika korelacji Pearsona. Analiza zostanie przeprowadzona w SAS.