Interwencja stylu życia w przygotowaniu do ciąży (LIPP)

Cel szczegółowy 1: Zbadanie fizjologicznego znaczenia interwencji związanej ze stylem życia w przygotowaniu do ciąży (LIPP) na metabolizm i otyłość matki i noworodka.

Wprowadzenie/uzasadnienie: Nasze wstępne dane wskazują, że nadzorowana modyfikacja stylu życia prowadzi do znacznej utraty masy ciała, poprawy wrażliwości na insulinę, tolerancji glukozy i wydzielania inkretyn, a także do zdrowszego układu sercowo-naczyniowego i składu ciała u osób dorosłych z nadwagą i otyłością. Oczekujemy, że czas i wdrożenie proponowanej interwencji dotyczącej stylu życia przyniesie podobne korzyści zdrowotne u kobiet z nadwagą/otyłych planujących drugą ciążę i doprowadzi do większej wrażliwości na insulinę, zmniejszonego wydzielania insuliny i zmniejszenia stanu zapalnego. Te ulepszenia spowodują, że nadmiar dostępności składników odżywczych (glukozy i lipidów) nie będzie przyczyniał się do nadmiernego wzrostu płodu/otyłości. Hipotezą roboczą dla tego celu jest to, że w przeciwieństwie do GWG, zmniejszona wrażliwość na insulinę przed ciążą u otyłych matek odpowiada za największą kliniczną zmienność przyrostu tkanki tłuszczowej u niemowlęcia. Chociaż klinicznie przewidujemy spadek masy ciała i BMI w grupie LIPP, poprawa wrażliwości na insulinę i profil metaboliczny są kluczowymi miarami fizjologicznymi związanymi z pierwotnym wynikiem zmniejszenia otyłości u noworodków, a nie utratą wagi per se.

Wynika to z faktu, że optymalnym momentem na wdrożenie interwencji w styl życia, która skutecznie poprawia stan zdrowia matki na poziomie fizjologicznym, komórkowym i molekularnym oraz prowadzi do optymalnej otyłości u dziecka, jest czas przed zajściem w ciążę. Kobiety, które schudły po porodzie, doświadczają spadku masy urodzeniowej noworodka (głównie tkanki tłuszczowej) w kolejnej ciąży, podczas gdy kobiety, które przybierają na wadze, doświadczają wzrostu masy urodzeniowej noworodka i otyłości. Stawiamy hipotezę, że stan metaboliczny matki przed ciążą determinuje środowisko płodowe powodujące otyłość, co z kolei wpływa na programowanie łożyskowe szlaków mitochondrialnych i lipidowych (Cel szczegółowy 2) oraz skład ciała dziecka. Dodatkowym uzasadnieniem jest potrzeba zrozumienia, w jaki sposób poprawa stanu metabolicznego przed ciążą wpływa na funkcje fizjologiczne i molekularne matki. Przewidujemy, że otyłe kobiety, które ukończą program LIPP, zajdą w ciążę z poprawionym metabolizmem regulowanym insuliną i zmniejszoną opornością na insulinę, co ułatwi urodzeniową niższą masę urodzeniową i otyłość. Przyjmiemy do pracy matki, które urodziły swoje pierwsze dziecko w MHMC. Zdajemy sobie sprawę, że te matki reprezentują grupę demograficzną, która ma ograniczony dostęp do urządzeń do ćwiczeń lub systemów wsparcia rodzin, które ułatwiłyby spędzanie wolnego czasu na ćwiczeniach. W celu zmniejszenia barier uczestnictwa będziemy prowadzić zajęcia ruchowe w lokalnych Ośrodkach Wypoczynku. Centra posiadają placówki opieki nad dziećmi, a my pokryjemy koszty, aby uczestnicy mogli przywieźć swoje dzieci na sesje LIPP. Aby jeszcze bardziej zwiększyć uczestnictwo i zmaksymalizować retencję, zapewnimy transport do iz ośrodków rekreacyjnych. Wsparcie dla transportu będzie wymagane od Cleveland Mt. Fundacja Synaj. Styl życia Interwencja Faza odchudzania: Program LIPP ma na celu promowanie utraty wagi, która wynosi 5-10% masy ciała. 4-miesięczna faza odchudzania składa się z ćwiczeń aerobowych z poradnictwem dietetycznym i behawioralnym w celu wywołania utraty wagi, co z powodzeniem osiągnięto we wcześniejszych badaniach. Początkowo nadzorowane ćwiczenia będą zalecane przy 55-60% HRmax i stopniowo zwiększane, tak że po 1-2 tygodniach badani ćwiczą przy 75-85% HRmax (~65-70% VO2max). Ćwiczenia nadzorowane będą składać się z chodzenia/biegania na bieżni i stacjonarnej jazdy na rowerze, 3 dni w tygodniu, 60 min/sesja (tj. 500 kcal/sesja). Kobiety będą nosić monitory tętna (HR) (Polar Electro, Woodbury, NY) podczas każdej sesji ćwiczeń, aby mieć wizualną informację zwrotną na temat ich spersonalizowanego docelowego tętna. Uczestnicy zostaną poinformowani o zmniejszeniu spożycia kalorii o ~ 500 kcal/dzień, aby wspomóc ich cele odchudzania. Zalecana dieta zapewni około 55% kalorii w postaci węglowodanów, 25% w postaci tłuszczu i 20% w postaci białka. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby spożywać węglowodany złożone i unikać cukrów prostych. Specyficzne zapotrzebowanie kaloryczne zostanie oszacowane za pomocą kalorymetrii pośredniej i współczynnika korygującego dla siedzącego trybu życia (x1,3). Spożycie energii zostanie oszacowane za pomocą aplikacji do dziennika zdjęć żywności, Meal Snap. Fotografia cyfrowa zapewnia doskonałe oszacowanie poboru energii (67). Uczestnicy, którzy nie posiadają smartfona, otrzymają go dzięki wsparciu Cleveland Foundation.

Zapisy obejmujące 72-godzinny okres diety zostaną udostępnione zespołowi badawczemu w celu określenia spożycia kalorii i składników odżywczych. Meal Snap ma bazę danych żywności zawierającą ponad 350 000 pozycji. Jednak niektórych posiłków nie będzie w tej bazie danych, dlatego nasi trenerzy stylu życia wprowadzą wszystkie spożywane pokarmy do naszej bazy danych diet (NDSR, Minneapolis, MN), aby ułatwić analizę kalorii i spożycia makro/mikroskładników odżywczych. Badani będą generować zdjęcia przed i po posiłku, aby oszacować ilość zjedzonego jedzenia. Dane zostaną uzyskane na początku badania oraz w odstępach 2-tygodniowych podczas początkowego 16-tygodniowego nadzorowanego okresu odchudzania.

Interwencja dotycząca stylu życia — kontrola masy ciała/utrzymanie masy ciała: Program kontroli masy ciała przed ciążą (faza 2A, 2B i 2C) ma na celu ułatwienie spersonalizowanych celów utraty wagi przy użyciu zachowań związanych ze stylem życia, które obejmują ćwiczenia, dietę i modyfikację zachowania, i jest częściowo oparty na próba Look AHEAD. Interwencja obejmuje koncepcję zestawu narzędzi, która pomoże osiągnąć cele związane z utratą wagi. Trenerzy stylu życia zapewnią spersonalizowane instrukcje dotyczące aktywności fizycznej / ćwiczeń – 10 000 kroków dziennie, a uczestnicy będą korzystać z FitBit Flex (Fitbit.com), aby śledzić liczbę kroków i czas ćwiczeń. Podczas pierwszej fazy utrzymywania wagi (2A) kobiety wezmą udział w 2 nadzorowanych sesjach grupowych tygodniowo. Sesje te obejmują ustrukturyzowane ćwiczenia (np. zumba, taniec jazzowy, chodzenie z wózkiem), przegląd zapisów żywieniowych, w których posiłki zostały zjedzone (w domu lub poza domem; zarejestrowane w aplikacji na smartfona) oraz poradnictwo behawioralne (z trenerem stylu życia). Uczestnicy będą zachęcani do spożywania 1200-1500 kcal/dzień (~55% węglowodanów, 25% tłuszczu, 20% białka), jeśli mają mniej niż 113 kg, lub 1500-1800 kcal/dzień, jeśli mają więcej niż 113 kg. Dane dietetyczne będą analizowane w odstępach 4-tygodniowych w okresie utrzymywania wagi. Co ważne, aby zminimalizować obciążenie pacjenta i zmaksymalizować retencję i gromadzenie danych, trener stylu życia będzie śledził spożycie kalorii za pomocą dziennika fotograficznego uczestnika. Strategie behawioralne motywujące do podejmowania decyzji dotyczących zdrowego stylu życia będą obejmować: samokontrolę (jedzenie, aktywność i waga przy użyciu zasobów internetowych FitBit), wyznaczanie celów (liczba kroków dziennie, utrata masy ciała), kontrola bodźców (tj. vs. stanie), rozwiązywanie problemów (dostępność przekąsek, ćwiczenia w domu) i zapobieganie nawrotom (np. wakacje, alkohol, fast food, słodycze, problematyczne jedzenie, kompulsywne jedzenie). Po 4 miesiącach i pożądanej utracie wagi badani przechodzą do fazy 2B. Podczas tej fazy badani utrzymują cel ćwiczeń wynoszący 10 000 kroków dziennie, ale będą musieli uczestniczyć tylko w 1 nadzorowanej sesji tygodniowo. Jeśli pacjentowi nie uda się utrzymać utraty wagi, zdefiniowanej jako przyrost masy ciała o 3% aktualnej masy ciała, uczestnicy powrócą do fazy 2A w celu bardziej nadzorowanego zarządzania wagą. Alternatywnie, jeśli utrata masy ciała zostanie utrzymana po 3 miesiącach, pacjentki przejdą do fazy 2C aż do kolejnej ciąży. Faza 2C nie obejmuje sesji ćwiczeń nadzorowanych. Jednak osoba badana i trener stylu życia będą co tydzień rozmawiać telefonicznie, aby przejrzeć postępy, w tym dane dotyczące ćwiczeń i diety Fitbit. Dane sugerują, że programy kontroli masy ciała dostarczane przez telefon są porównywalne z programami dostarczanymi klinicznie. Podczas rozmów uczestnicy zostaną poinstruowani, aby kontynuować ćwiczenia z intensywnością i czasem trwania określonymi w fazie 2B. Zostaną one wyposażone w dzienniki posiłków i ćwiczeń dostosowane do danego języka. Posłużą one do kierowania spożyciem kalorii i zapewnią kolejny zapis zgodności. Uczestniczki losowo przydzielone do grupy kontrolnej otrzymają informacje na temat diety poporodowej/utraty masy ciała od dietetyka CRU w odróżnieniu od dietetyka LIPP (HB) w celu zmniejszenia zanieczyszczenia krzyżowego między grupami. Zarządzanie wagą podczas ciąży: Wszystkie grupy LIPP i grupy zwykłej opieki/kontroli będą obserwowane przez swojego głównego dostawcę usług położniczych. Oddział położniczo-ginekologiczny w MHMC dokonał ostatnio przeglądu swoich wytycznych klinicznych dotyczących postępowania z kobietami z nadwagą/otyłymi na podstawie biuletynu ACOG z grudnia 2015 r. (2). Wszystkim kobietom z nadwagą/otyłym we wczesnym okresie ciąży zostanie zaproponowane poradnictwo żywieniowe prowadzone przez zarejestrowanego dietetyka z Departamentu Żywienia MHMC wraz z wizytami kontrolnymi w razie potrzeby w celu wsparcia GWG zgodnie z wytycznymi IOM. Terapia żywieniowa uwzględnia BMI matki przed ciążą, czynniki etniczne, kulturowe i społeczne w indywidualizacji zdrowego odżywiania. Elektroniczna karta zdrowia (EPIC) zawiera graficzny nomogram GWG, więc GWG będzie monitorowane podczas każdej wizyty. Wszyscy uczestnicy będą zachęcani do zwiększenia aktywności fizycznej przez co najmniej 30 minut dziennie (głównie spacery). Postępowanie kliniczne, takie jak ultrasonografia w celu oszacowania wzrostu płodu i obserwacja płodu, będą oparte na zaleceniach ACOG. Trener stylu życia będzie kontynuował monitorowanie wyłącznie osób objętych LIPP, jak opisano w fazie podtrzymującej projektu badawczego.

Oceny metabolizmu: Oceny metabolizmu zostaną przeprowadzone na linii podstawowej (3 miesiące ? 2 tygodnie) po porodzie. Oceny kontrolne będą przeprowadzane po 4 (+/-2 tyg.) i 12 miesiącach (+/-2 tyg.), a następnie co 6 miesięcy (+/-2 tyg.) przed ciążą maksymalnie do 24 miesięcy. Gdy datowanie ciąży i żywotność pacjentki zostaną potwierdzone za pomocą ultradźwięków, oceny metaboliczne będą kontynuowane w 12-16 i 32-36 tygodniu ciąży.

Skład ciała matki: Pomiary antropometryczne obejmują wzrost, wagę oraz obwód bioder i talii. Całkowita tkanka tłuszczowa zostanie zmierzona za pomocą pletyzmografii całego ciała (Bod Pod; Cosmed, Rzym, Włochy). Zastosujemy stałą nawodnienia 76% dla masy beztłuszczowej w późnej ciąży.

Spoczynkowy wydatek energetyczny: Wskaźnik metabolizmu spoczynkowego (RMR) zostanie określony po całonocnym poście przy użyciu wózka metabolicznego Cosmed OMNIA (Cosmed, Rzym, Włochy) z systemem czaszy. Będziemy kontrolować dietę, dostarczając standaryzowany, zbilansowany energetycznie posiłek wieczorem przed badaniem z CRU. Uczestnicy zrelaksują się w cichym, słabo oświetlonym pokoju metabolicznym przez 30 minut przed uzyskaniem 30-minutowego pomiaru wydychanego powietrza. Zostanie oszacowany oksydacyjny i nieoksydacyjny metabolizm glukozy oraz zostaną pobrane próbki moczu przed i po pomiarze w celu obliczenia niebiałkowego RQ (NPRQ). Dane te zostaną wykorzystane w połączeniu z celem szczegółowym 2 i zostaną skorelowane ze zmianami funkcji mitochondriów podczas ciąży.

Wydolność wysiłkowa: stopniowany test na bieżni zostanie przeprowadzony na początku badania, po 4 i 6 miesiącach w obu grupach. Zużycie tlenu (Jaeger OxyCon Pro/Delta System, Hoechberg, Niemcy), tętno i ocena postrzeganego wysiłku zostaną wykonane zgodnie z wcześniejszym opisem.

Wrażliwość na insulinę i komórka ? Funkcja: doustny test obciążenia 75 g glukozy (OGTT) zostanie wykorzystany do oceny glikemii poposiłkowej oraz wrażliwości i wydzielania insuliny. Po całonocnym poście próbki krwi będą pobierane w odstępach 10-minutowych przez pierwsze 60 minut, a następnie w odstępach 20-minutowych. Dane dotyczące peptydu C zostaną przeanalizowane przy użyciu połączonego podejścia modelowego w celu uzyskania wskaźników przedwątrobowego wydzielania insuliny, wrażliwości na insulinę, wskaźnika dyspozycji oraz powiązania kinetyki insuliny i peptydu C (73). Stężenie glukozy w osoczu będzie mierzone metodą oksydazy glukozy (YSI; Yellow Springs, OH).

Insulina zostanie oznaczona metodą RIA (Millipore, Billerica, MA). Diagnoza GDM zostanie postawiona na podstawie kryteriów zalecanych przez ACOG (74).

Odpowiedzi osi jelitowo-wyspowej: Pobrane zostaną próbki osocza (z odpowiednimi dodatkami) w celu pomiaru hormonów inkretynowych (glukagonopodobny peptyd-1 (GLP-1) i zależny od glukozy polipeptyd insulinotropowy (GIP) oraz peptydy jelitowe związane z uczuciem sytości (cholecystokinina (CCK) i peptyd YY (PYY). Pomiary będą wykonywane w warunkach statycznych (na czczo) i dynamicznych (stymulowanych glukozą) (odstępy 10 min do 1 godziny).

Biomarkery metaboliczne i zapalne: Pobrane zostaną próbki krwi na czczo w celu zmierzenia CBC, TSH, HbA1c, panelu lipidów i całkowitych wolnych kwasów tłuszczowych (FFA). Adipocytokiny (adiponektyna, leptyna interleukina-6, interleukina-8, TNF-a i hsCRP) będą mierzone za pomocą testu ELISA (R&D Systems, Minneapolis, MN). Wszystkie próbki od każdego osobnika będą przechowywane w temperaturze -80oC i poddane temu samemu testowi po zakończeniu, aby zmniejszyć zmienność.

Kwestionariusz Jakości Życia: Ankieta zdrowotna SF-36 zostanie wykorzystana na początku badania, 4 i 12 miesięcy, a następnie co 6 miesięcy, aż do ciąży, w celu oceny jakości życia pacjentki związanej ze zdrowiem. Dane te zapewnią ogólną miarę zdrowia fizycznego i psychicznego poprzez ocenę funkcjonowania fizycznego, bólu ciała, ograniczeń wynikających z problemów fizycznych, osobistych lub emocjonalnych oraz dobrego samopoczucia, energii/zmęczenia i ogólnego postrzegania zdrowia. Podczas ciąży kwestionariusz zostanie podany w 12-16 i 32-36 tygodniu.

Pomiar masy tłuszczowej u niemowląt: Mamy duże doświadczenie w szacowaniu składu ciała noworodków i byliśmy jednym z pierwszych ośrodków, które zakupiły strąki grochu (densytometria powietrza u dzieci), które znajdują się w CRU obok oddziału porodowego i porodowego jednostka.

Insulinooporność przy urodzeniu: Po urodzeniu pobierzemy krew pępowinową na insulinę i glukozę, aby oszacować oporność na insulinę za pomocą HOMA. Pełny profil lipidowy, CRP, adipokiny IL-6 i leptyna (doskonały marker masy tłuszczowej noworodków) zostaną zmierzone we krwi pępowinowej w sposób opisany powyżej.

Oczekiwane wyniki, wyzwania i alternatywne podejścia:

Podstawową miarą wyniku tej propozycji jest mniejsza otyłość noworodków przy urodzeniu w grupie LIPP w porównaniu z: 1) grupą kontrolną i 2) pierworodnym pacjentki. Jako wyniki drugorzędne przewidujemy, że przed kolejną ciążą LIPP spowoduje znaczną poprawę (zmiany bezwzględne i procentowe) masy ciała i składu ciała matki, a co ważniejsze, poprawi wrażliwość na insulinę, funkcję komórek beta, odpowiedź inkretynową na glukozę, lipidy i stany zapalne. biomarkerów w porównaniu z grupą kontrolną. Oczekujemy również zmniejszonej oporności na insulinę, lipidów pępowinowych i profili zapalnych u dzieci urodzonych z LIPP w porównaniu z grupą kontrolną.

Rekrutacja jest dobrze rozpoznanym problemem pomyślnego wdrożenia i zakończenia prób interwencji dotyczących stylu życia. Jednak biorąc pod uwagę nowatorską strategię rekrutacji opisaną powyżej, nasz wyjątkowy dostęp do populacji pacjentów i nasze bogate doświadczenie w badaniach metabolicznych w ciąży, nie przewidujemy, że rekrutacja będzie stanowić wyzwanie nie do pokonania. Zrekrutujemy 200 osób w ciągu pierwszych 4 lat i przeprowadzimy wszystkie oceny matki/dziecka zgodnie z proponowanym harmonogramem. W razie potrzeby będziemy rekrutować pacjentów z Cleveland Clinic i University Hospitals, oba powiązane z Case Western Reserve University (CWRU). Strategie retencji obejmują bezpłatny transport na zajęcia, bezpłatną opiekę nad dziećmi podczas sesji dotyczących stylu życia i konsultacje z trenerem stylu życia, aplikacje na telefony komórkowe w celu zmniejszenia obciążenia pacjentów wprowadzaniem danych, regularne kontakty telefoniczne i zachęty finansowe, w tym fotelik samochodowy dla niemowląt przy porodzie .

Nasz zespół odniósł wyjątkowy sukces w zatrzymaniu kobiet w ciąży w naszych poprzednich badaniach metabolicznych i badaniach dotyczących interwencji w populacjach z nadwagą i otyłością (48,64). W obecnym wniosku przewidziano również dodatkowe strategie mające na celu zmaksymalizowanie retencji i zminimalizowanie przypadków przerywania nauki. Obejmują one rozmowy telefoniczne i e-maile od trenera stylu życia w celu przeglądu i wzmocnienia umiejętności rozwiązywania problemów i samokontroli, jak opisano dla uczestników programu zapobiegania cukrzycy. Stworzymy również system partnerski, w którym każdy uczestnik staje się kumplem innego uczestnika, dwaj kumple mogą wspólnie przygotowywać posiłki, wspólnie ćwiczyć, dzielić się problemami itp. System partnerski sprzyja poczuciu, że przebywanie w gabinecie jest ważne nie tylko dla zdrowia jednostki, ale także dla partnera. Jeśli osoby objęte programem LIPP nie osiągną docelowej utraty wagi, wdrożymy strategię zastępowania posiłków z wykorzystaniem zasobów kuchni metabolicznej CRU/CTSC, z uwzględnieniem potrzeb kalorycznych i odżywczych matki w zależności od karmienia piersią. Nie wszystkie uczestniczki zajdą w ciążę. Ponieważ głównym wynikiem jest otyłość noworodków, osoby, które nie zajdą w ciążę, nie zostaną uwzględnione w analizie pierwotnej, ale zostaną uwzględnione w analizach wtórnych dotyczących poprawy metabolicznej przed ciążą. Rekrutując kobiety, które były w poprzedniej ciąży, znacznie zmniejsza się ryzyko niepłodności. Przewidujemy, że około 20% kobiet doświadczy spontanicznej aborcji, ale będą mogły kontynuować i wznowić swój poprzedni udział w grupie LIPP lub grupie kontrolnej. Przewidujemy, że około 25% pacjentek zrezygnuje z udziału w badaniu przed zajściem w ciążę, a kolejne 15% może zrezygnować w trakcie ciąży. Zarejestrujemy 100 pacjentów w każdym ramieniu, aby uwzględnić mało prawdopodobne zdarzenie 40% rezygnacji. Przyjmując jeszcze bardziej rygorystyczną strategię, w najgorszym przypadku moc statystyczna jest dostępna dla zaledwie 50 osób na grupę. Jeśli retencja będzie opóźniona w stosunku do prognoz, zwerbujemy dodatkowych pacjentów w szpitalach stowarzyszonych z MHMC i CWRU. Personel CRU będzie asystował przy pobraniu krwi pępowinowej i łożyska podczas porodu oraz wykonywaniu pomiarów ciała strąków grochu. W przypadku awarii sprzętu Pea Pod oszacujemy skład ciała za pomocą antropometrii noworodków.

Chociaż pacjentki LIPP będą zachęcane do odkładania drugiej ciąży, dopóki nie znajdą się w fazie podtrzymującej programu, wykluczymy pacjentki LIPP tylko wtedy, gdy zajdą w ciążę podczas pierwszej 4-miesięcznej fazy odchudzania. W przypadku osób kontrolnych wykluczenie nastąpi, jeśli pacjentka zajdzie w ciążę przed wizytą randomizacyjną CRU 3 miesiące po porodzie. Stosowanie antykoncepcji w tej fazie jest kryterium włączenia. Nie wszystkie pacjentki LIPP zajdą w ciążę w podobnym czasie po 4-miesięcznej interwencji odchudzającej. Nie będziemy korygować czasu pomiędzy ciążami pomiędzy grupami LIPP i kontrolnymi. Podczas ostatniej oceny metabolicznej w CRU przed zajściem w ciążę wykorzystamy stan metaboliczny LIPP i grupy kontrolnej (skład ciała, wrażliwość i odpowiedź na insulinę itp.) jako stan przedciążowy lub wyjściowy dla kolejnej ciąży. Ponieważ jest to badanie ciąży, rekrutowane są tylko kobiety. Jednak ocenimy wpływ LIPP na potomstwo płci męskiej i żeńskiej, razem i niezależnie, w oparciu o płeć.

Podejście statystyczne:

Podstawowymi analizami celu szczegółowego 1a będą porównania grupy LIPP i grupy kontrolnej zgodnie z zamiarem leczenia w odniesieniu do zmian wrażliwości matki na insulinę, BMI i masy tłuszczowej. Porównania zostaną przeprowadzone najpierw z testami t dla dwóch próbek przy p=0,05. W przypadku rozpoznania jakiejkolwiek nierównowagi czynników zakłócających w grupach, modele regresji liniowej, które uwzględniają istotne różnice (np. GDM) zostanie użyty do wykonania korekt współzmiennych. Na podstawie naszych 1-rocznych badań kontrolnych po porodzie (62,63) będziemy mieli 90% mocy do wykrycia bezwzględnej lub skorygowanej o współzmienne poprawy wrażliwości na insulinę o 30% i 80% mocy do wykrycia poprawy tak małej jak 25 % w LIPP vs. Grupa kontrolna. Zostaną zgłoszone odpowiednie 95% przedziały ufności (95% CI) dla bezwzględnych lub skorygowanych współzmiennymi różnic lub procentowej poprawy wrażliwości na insulinę między grupami. Szacujemy, że odchylenie standardowe (SD) zmiany BMI od randomizacji do kolejnej ciąży wynosi 5,1 kg/m2. Będziemy mieli 90% mocy do wykrycia bezwzględnej lub skorygowanej o zmienną współzmienną różnicy w BMI wynoszącej 2,6 kg/m2 i 80% mocy do wykrycia różnicy o wartości 2,26 kg/m2 i 90% mocy do wykrycia bezwzględnej lub skorygowanej o współzmienną różnicy w tłuszczu masa 5,9 kg i 80% mocy, aby wykryć różnicę 5,1 kg między grupami przed drugą ciążą. Podstawową analizą dla celu szczegółowego 1b jest porównanie z zamiarem leczenia noworodków LIPP z grupą kontrolną w odniesieniu do masy tkanki tłuszczowej w chwili urodzenia. Porównanie zostanie przeprowadzone przy użyciu testu t dla dwóch próbek przy p=0,05. Przeprowadzona zostanie regresja liniowa, która obejmie masę (miary składu ciała) pierwszego dziecka badanej osoby jako współzmienną. W przypadku wykrycia jakiejkolwiek nierównowagi czynników zakłócających (na przykład wieku ciążowego) w grupach, modele regresji liniowej zostaną wykorzystane do wykonania korekty współzmiennej. Na podstawie naszych wstępnych danych szacujemy, że SD masy tkanki tłuszczowej noworodków między grupami LIPP i kontrolnymi wynosi nie więcej niż 225 g. Przy co najmniej 50 kobietach w każdej grupie (przy założeniu 50% rezygnacji), test t lub regresja liniowa będą miały 90% mocy do wykrycia bezwzględnej lub skorygowanej o współzmienne różnicy 146 g masy tłuszczu między grupami. Mamy 80% mocy, aby wykryć bezwzględną lub skorygowaną współzmienną różnicę tak małą jak 126 g masy tłuszczowej między grupami. Podane zostaną odpowiednie 95% CI dla bezwzględnej lub skorygowanej o współzmienną różnicy w masie tkanki tłuszczowej noworodków między grupami. W przypadku analiz wtórnych będziemy stosować to samo podejście statystyczne. Na podstawie naszych wstępnych danych szacujemy SD masy urodzeniowej na 700 g; przy 50 noworodkach w każdej grupie będziemy mieli 90% mocy do wykrycia bezwzględnej lub skorygowanej współzmienną różnicy masy urodzeniowej wynoszącej 455 g i 80% mocy do wykrycia różnicy 393 g między grupami. Dodatkowe analizy wtórne będą obejmować cytokiny pępowinowe. Porównania zostaną przeprowadzone przy użyciu testu t dla dwóch prób na poziomie istotności p=0,05; jednak testy U Manna-Whitneya lub transformacje logarytmiczne zostaną zastosowane, jeśli dane nie mają rozkładu normalnego. Modele regresji liniowej, w tym czynniki zakłócające, zostaną wykorzystane do wykonania korekt współzmiennych. Na podstawie opublikowanych przez nas danych (80) szacujemy, że odchylenia standardowe IL-6 i CRP w pępowinie wynoszą odpowiednio 3,4 pg/ml i 7900 ng/ml. Przy 50 kobietach w każdej grupie będziemy mieli 90% mocy do wykrycia poprawy poziomów IL-6 i CRP o 50% i 42% oraz 80% mocy do wykrycia poprawy odpowiednio o 42% i 36%.

Cel szczegółowy 2: Określenie efektów molekularnych, dzięki którym zmiana stylu życia rozpoczęta przed ciążą może poprawić utlenianie i akumulację lipidów mitochondrialnych w łożysku.

Wprowadzenie/uzasadnienie: Nasze dane sugerują, że u otyłych kobiet defekt mitochondrialny w tkance łożyska jest obecny we wczesnym okresie ciąży, hamując zdolność łożyska do utleniania kwasów tłuszczowych i przekierowując kwasy tłuszczowe na szlaki estryfikacji i akumulację lipidów, potencjalnie prowadząc do zwiększonej dostępności składników odżywczych dla płodu. płodu i większej otyłości w terminie. Nasza grupa wykazała, że ​​inne procesy mitochondrialne, takie jak transport cholesterolu i steroidogeneza, są upośledzone w łożyskach otyłych, opornych na insulinę kobiet w terminie. Na zawartość mitochondriów w łożysku (ocenianą za pomocą mtDNA i aktywności syntazy cytrynianowej) nie ma wpływu otyłość matki i insulinooporność w terminie, co sugeruje, że obserwowane defekty funkcji wynikają raczej ze zmian w aktywności mitochondriów niż ich liczby. Wcześniejsze interwencje dietetyczne rozpoczęte w czasie ciąży nie były w stanie zmienić ?-oksydacji łożyska ani odkładania się tłuszczu u płodu, potencjalnie dlatego, że interwencja została rozpoczęta po upośledzeniu funkcji mitochondriów łożyska. Przewidujemy, że LIPP poprawi utlenianie mitochondrialnych kwasów tłuszczowych w łożysku, co będzie mierzalne w terminie i związane z niższą estryfikacją i akumulacją kwasów tłuszczowych oraz masą tkanki tłuszczowej u noworodków. Hipotezą jest, że zmniejszona wrażliwość na insulinę i zwiększone środowisko zapalne u otyłych matek upośledza β-oksydację mitochondriów w rozwijającym się łożysku. To zmiany w metabolizmie łożyska rozpoczynające się we wczesnym okresie ciąży prowadzą do zmiany dostarczania składników odżywczych i zwiększonego odkładania się tłuszczu u płodu. Nasze uzasadnienie opiera się na potrzebie zrozumienia, w jaki sposób zmiany w metabolizmie lipidów w łożysku pośredniczą w skutkach ulepszonego metabolizmu pregravid na otyłość noworodków. Oczekujemy, że łożyska otyłych kobiet w programie LIPP będą wykazywać lepszą oksydację kwasów tłuszczowych oraz zmniejszoną estryfikację i akumulację lipidów w terminie. Ponadto spodziewamy się, że zmiany te będą korelować z niższym stanem zapalnym matki i opornością na insulinę we wczesnej ciąży oraz mniejszą otyłością noworodków w terminie.

Przewidywane wyniki i punkty końcowe: Przewidujemy, że w porównaniu z grupą kontrolną łożyska kobiet poddanych LIPP będą miały: 1) zwiększone β-utlenianie, 2) zmniejszoną estryfikację kwasów tłuszczowych, 3) niższą zawartość lipidów, 4) zwiększoną aktywność mitochondrialnego CPT1B, enzym ograniczający szybkość w β-utlenianiu i wyższy fosfor ACC, który po fosforylacji wytwarza mniej malonylo-CoA, głównego hamującego regulatora CPT1B, i 5) brak różnicy w zawartości mitochondriów (mierzonej za pomocą mtDNA i aktywności syntazy cytrynianowej) . Przewidujemy również, że P-oksydacja mitochondriów i aktywność CPT1B będą ujemnie skorelowane z markerami cytokin zapalnych w surowicy matki we wczesnej ciąży oraz opornością na insulinę i otyłością noworodków.

Projekt eksperymentu: Osiągniemy cele celu szczegółowego 2, mierząc zmiany aktywności enzymów mitochondrialnych łożyska i metabolizmu lipidów u kobiet włączonych do grupy kontrolnej lub grupy LIPP opisanej w celu szczegółowym 1. Tkanka łożyska zostanie pobrana przy porodzie od wszystkich uczestniczek badania i zatopione w parafinie lub szybko zamrożone w ciekłym azocie i przechowywane w temperaturze -80oC do analizy molekularnej. W podgrupie kobiet rodzących przez zaplanowane cesarskie cięcie (szacujemy ~30% naszych uczestniczek lub N=15-18/grupę), pobierzemy również świeżą tkankę łożyska do testów aktywności metabolizmu lipidów.

Metabolizm lipidów w łożysku: Testy te są dobrze znane w laboratorium O'Tierney-Ginn. Utlenianie mitochondrialnych kwasów tłuszczowych (FAO) i estryfikacja do testów lipidów całkowitych zostaną przeprowadzone w eksplantatach łożyska, jak opisano wcześniej, z pewnymi modyfikacjami. Świeżo wyizolowane eksplantaty łożyskowe będą inkubowane w obecności 100 µM zimnego palmitynianu i 3H-palmitynianu (Moravek Radiochemicals) przez 18 godzin. Pod koniec okresu inkubacji pożywki zostaną zebrane w celu ilościowego określenia wskaźnika FAO poprzez wykrycie 3H2O przy użyciu metody równoważenia fazy gazowej Hughesa. Estryfikacja do lipidów całkowitych zostanie określona przez homogenizację traktowanych eksplantatów w acetonie o jakości HPLC i inkubację z mieszaniem w temperaturze pokojowej przez noc. Próbka zawiesiny lipidów z ekstraktu acetonowego zostanie użyta do określenia zawartości radioaktywności przez cieczowe zliczanie scyntylacyjne. Szybkości utleniania i estryfikacji zostaną określone jako palmitynian nmol/mg tkanki/godz.

Ocena mitochondriów łożyska: Mitochondria zostaną wyizolowane z zamrożonej tkanki łożyska, jak opisano wcześniej. Markery aktywności utleniania lipidów (CPT1B) i syntezy/estryfikacji (fosfo-ACC) będą mierzone przy użyciu dostępnych w handlu zestawów (Cell Signaling, Abcam) w wyizolowanych mitochondriach ze wszystkich próbek. Markery zawartości mitochondriów (mtDNA i aktywność syntazy cytrynianowej) będą mierzone w całej tkance łożyska we wszystkich próbkach, jak opisano wcześniej.

Akumulacja lipidów w łożysku: Całkowita zawartość lipidów w łożysku będzie mierzona metodą Folcha.

Przewidywane wyzwania i alternatywy: 1) Do testów utleniania i estryfikacji in vitro będziemy wykorzystywać wyłącznie łożyska urodzone przez zaplanowane cesarskie cięcie, aby uniknąć zmian związanych z porodem. W naszym szpitalu odsetek cięć cesarskich u otyłych kobiet wynosi ~40%. Nasze ostrożne oszacowanie 40-50% przypadków przerwania ciąży, a następnie 30% kobiet rodzących przez cesarskie cięcie daje N=15-18/grupę. Na podstawie naszych wstępnych danych zapewni nam to odpowiednią moc do wykrycia różnic w metabolizmie lipidów w łożysku z powodu LIPP. Od wszystkich uczestników badania pobierzemy próbki łożyska do testów aktywności enzymów mitochondrialnych, co zapewni nam dodatkową ocenę aktywności metabolicznej u większej liczby uczestników. 2) Na zdolność utleniania mitochondrialnych kwasów tłuszczowych przez łożysko może wpływać liczba mitochondriów, aktywność fosforylacji oksydacyjnej i efektywność energetyczna (sprzęganie). Ocena zdolności mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej lub wydajności energetycznej wymaga świeżo wyizolowanych mitochondriów i/lub żywych komórek, co w naszej propozycji byłoby zbyt ambitne i kosztowne, biorąc pod uwagę nieprzewidywalny charakter dostawy i dużą liczbę uczestników. Alternatywnie zmierzymy markery zawartości mitochondriów i kluczowych enzymów w mitochondrialnym metabolizmie lipidów we wszystkich próbkach łożyska, aby ocenić niektóre potencjalne mechanizmy leżące u podstaw zmian w utlenianiu kwasów tłuszczowych w łożysku. Dodatkowo zamrożone próbki pobrane ze wszystkich łożysk można wykorzystać do pomiaru enzymów biorących udział w transporcie elektronów (np. syntazy ATP) jako markera mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej.

Analiza statystyczna: Głównym celem Celu 2 jest określenie wpływu modyfikacji stylu życia przed ciążą na oksydację mitochondrialnych kwasów tłuszczowych w łożysku w terminie. Stawiamy hipotezę, że a-oksydacja łożyska będzie wyższa w grupie LIPP. Przeprowadzimy analizę zgodnego z zamiarem leczenia przy użyciu testu t dla dwóch próbek lub nieparametrycznego testu sumy rang Wilcoxona, aby ocenić różnice między grupami. Analiza regresji zostanie wykorzystana do oceny związku β-oksydacji i aktywności enzymatycznej łożyska z poziomami cytokin zapalnych u matki i opornością na insulinę we wczesnej ciąży, wraz z masą tkanki tłuszczowej noworodka, z uwzględnieniem wieku ciążowego i płci. Statystyki opisowe, takie jak średnia, mediana i rozstęp, zostaną obliczone dla wszystkich zmiennych. Analiza mocy i wielkości próby oparta na naszych wstępnych danych dotyczących β-utleniania mitochondriów u otyłych kobiet (38-14 nmol/mg/h) wykazała, że ​​wielkość próbki N=18/grupę osiąga 80% mocy do wykrycia różnicy 25% między grupy przy użyciu testu t dla dwóch prób z poziomem istotności 0,05.