Astma i otyłość Dieta kontra ćwiczenia

Naszą główną hipotezą jest to, że zapalne SNP mogą regulować stopień odpowiedzi zapalnej, przy czym otyłość modyfikuje ciężkość choroby. W tym przypadku astma, która rozwija się w kontekście otyłości, pokazuje potencjalnie szkodliwy związek między określonym stanem prozapalnym (otyłością) a genetycznymi regulatorami stanu zapalnego (SNP).

Nasza drugorzędna hipoteza sugeruje, że krótkotrwała (12-tygodniowa) utrata masy ciała wyłącznie za pomocą diety, ale nie samych ćwiczeń, zmniejszy zapalenie płuc i zmniejszy reakcje prozapalne u Afroamerykanów otyłych nastolatków z astmą w porównaniu z grupą kontrolną z listy oczekujących grupa, która po pierwszych 12 tygodniach otrzymuje połączoną 12-tygodniową dietę i program ćwiczeń (kontrola z listy oczekujących/połączony). Trzecia hipoteza eksploracyjna sugeruje, że częstotliwość zidentyfikowanych SNP będzie istotnie związana z ilością utraty tłuszczu poprzez dietę, ćwiczenia lub program łączony, a ponadto będzie zależeć od określonych dróg oddechowych oraz markerów pro- i przeciwzapalnych. Cele szczegółowe obejmują:

1. Określenie częstości występowania polimorfizmów pojedynczych nukleotydów i haplotypów SNP w genach pro- i przeciwzapalnych u Afroamerykanek otyłych i nieotyłych nastolatków z astmą i bez astmy w wieku od 13 do 19 lat.
2. Zbadanie wpływu diety lub ćwiczeń fizycznych na zapalenie płuc (wydychany tlenek azotu, [eNO]) oraz reakcje pro- i przeciwzapalne u Afroamerykanów otyłych nastolatków z astmą i bez astmy w porównaniu z grupą kontrolną z listy oczekujących/łącznie Grupa.
3. Aby określić wpływ zapalnych SNP na modulację kilku markerów stanu zapalnego i specyficznego zapalenia płuc (eNO) u afroamerykańskich otyłych nastolatków z astmą i bez astmy przed i po utracie wagi poprzez dietę, ćwiczenia fizyczne lub jedno i drugie.

Przeprowadzimy analizę przekrojową 4 grup nastoletnich Afroamerykanów (13-19 lat) w następujący sposób: Grupa 1A: otyłe z astmą Grupa 1B: osoby nieotyłe z astmą Grupa 1C: osoby otyłe bez astmy Grupa 1D: osoby bez astmy - otyłe, nieastmatyczne

Pacjenci włączeni do tej części badania będą Afroamerykankami otyłymi i nieotyłymi nastolatkami cierpiącymi na astmę, w wieku 13-19 lat, zgodnie z definicją Amerykańskich Centrów Kontroli Chorób (USCDC 2000, wskaźnik masy ciała (BMI) dla wieku). wykresy wzrostu. Jako grupę kontrolną włączymy otyłe Afroamerykanki, nastolatki nie cierpiące na astmę oraz osoby kontrolne w odpowiednim wieku (nieotyłe, nieastmatyczne).

Zakładając dominujący model, dla haplotypu 5 SNP, próbka 100 osobników na grupę (dopasowanie 1: 1) osiągnęłaby co najmniej 80% mocy do wykrycia OR 1, 5 dla powiązania haplotypu z członkostwem w grupie (np. otyłych z astmą vs. szczupłych z astmą), na poziomie istotności 0,05. Wszystkie inne porównania grup zakładałyby te same warunki, dlatego wymagane są próbki po 100 dla każdej z grup.

Po podpisaniu świadomej zgody przez rodzica/opiekuna, przeprowadzane jest ogólne badanie lekarskie i wywiad, a także wykonywane jest badanie spirometryczne w celu oceny czynności płuc każdego uczestnika, zostanie oceniony stan otyłości. W przypadku dziewcząt, u których podczas wizyty 1 stwierdzono, że nie są otyłe, około 30 ml krwi obwodowej zostanie pobrane od 100 astmatyków i 100 zdrowych osób z grupy kontrolnej bez astmy. W przypadku otyłych uczestników (100 osób z astmą i 100 osób bez astmy) pobranie krwi obwodowej zostanie wykonane podczas wizyty 2 (poziom wyjściowy). Krew obwodowa zostanie zbadana pod kątem hemoglobiny A1-C (HA1C), profilu lipidowego oraz w celu określenia obecności stanu zapalnego i markerów genetycznych. Dodatkowa próbka krwi od wszystkich nastoletnich Afroamerykanów biorących udział w badaniu zostanie pobrana do probówek z heparyną (2 probówki po 10 ml). Warstwa jednojądrzasta zostanie oddzielona za pomocą gradientów gęstości i będzie charakteryzować krążący MDS. Cytometria przepływowa zostanie wykorzystana do określenia odsetka monocytarnych lub granulocytarnych MDSC przy użyciu kilku przeciwciał znakowanych fluorescencyjnie, w tym anty-CD11b, CD14, CD15, CD33, CD66 i HLA-DR. DNA zostanie wyekstrahowane DNAzolem (Invitrogen Corp; Grand Island, NY). Do analizy SNP planujemy użyć chipa humanCNV370-Quad Bead firmy lllumina (lllumina Inc, San Diego, CA). Ten chip umożliwia jednoczesną analizę ponad 370 000 SNP i wykorzystuje tylko 200 ng genomowego DNA. Początkowo skupimy się na naszej analizie w pro- i przeciwzapalnych SNP genu cytokin (/ LS, TNF, TGFB, ILIO, IL8, IL6, PTGS2, ARG1) i SNP w leptynie, receptorze leptyny i adiponektynie (tabela 11) oraz wyniki zostaną potwierdzone przez TaqMan w następujący sposób: DNA genomowe (5 ng) zostanie zdenaturowane w 95°C przez 10 min i powielone przez 40 cykli po 15 s w 92°C i 1 min w 58°C, w obecności 2X TaqMan Universal Master Mix (Applied Biosystems), woda i odpowiednia mieszanka starterów i sond reporterowych (oznaczona FAM lub VIC). Reakcja będzie analizowana przy użyciu aparatu 7900 HT (Applied Biosystems), na obecność markera fluorescencyjnego VIC lub FAM, lub obu, przy użyciu systemu wykrywania sekwencji (Applied Biosystems) w celu określenia genotypu. Kontrole obejmą osobniki o znanym genotypie i próby ślepe bez DNA. Ponadto 15% próbek zostanie dwukrotnie poddanych oddzielnym testom i porównana klasyfikacja alleli. Osobniki o znanym genotypie i próby ślepe bez DNA zostaną uwzględnione dla każdego SNP w każdej partii.

Do oceny istotności statystycznej różnic w częstościach różnych SNP pomiędzy otyłymi astmatykami, astmatykami nieotyłymi, otyłymi osobami bez astmy i zdrowymi kontrolami zostaną użyte testy chi-kwadrat, dokładne Fishera i t-studenta. Częstotliwości haplotypów zostaną wywnioskowane przy użyciu logarytmiczno-liniowego modelowania osadzonego w algorytmie maksymalizacji oczekiwań. Procedury kontroli jakości (w tym ocena skuteczności genotypowania i równowagi Hardy'ego-Weinberga), ocena nierównowagi sprzężeń między markerami oraz analiza asocjacji haplotypów zostaną przeprowadzone oddzielnie u osób otyłych i nieotyłych oraz chorych na astmę i osoby bez astmy.

Po rejestracji kwalifikujący się uczestnicy przejdą wizytę wyjściową obejmującą pobranie około 30 ml krwi obwodowej, skan metodą dwuenergetycznej absorpcjometrii rentgenowskiej (DEXA), badanie tlenku azotu w wydychanym powietrzu (eNO) oraz kwalifikację do udziału w badaniu według lekarza prowadzącego badanie. Po tej wizycie wyjściowej otyli uczestnicy z astmą i bez astmy zostaną losowo przydzieleni do:

1) tylko dieta, 2) tylko ćwiczenia lub 3) lista oczekujących/interwencja łączona (brak interwencji przez 12 tygodni, a następnie dieta i ćwiczenia).

Około 110 osobników zostanie zwerbowanych na grupę badaną i grupę kontrolną. Zakładając wskaźnik ścierania na poziomie 20%, utrzymamy 360 pacjentów, po 90 na grupę, co zapewni odpowiednią moc statystyczną do:

1. wykryć znaczące różnice w eNO między samą dietą, tylko ćwiczeniami, programem złożonym lub grupą kontrolną z listy oczekujących Afroamerykanek otyłych astmatyków i nieastmatyków, zgodnie z poniższymi obliczeniami mocy wielkości próby i;
2. w ramach celu badawczego 3 określić wpływ zapalnych SNP na modulację markerów stanu zapalnego i eNO u afroamerykańskich otyłych nastolatków z astmą i bez astmy przed i po utracie wagi poprzez dietę, ćwiczenia fizyczne lub jedno i drugie, zgodnie z próbką obliczenia mocy rozmiaru).

Metody interwencji:

Grupy terapeutyczne otrzymają program modyfikacji zachowania Trim Kids, ale materiały interwencyjne będą dotyczyć wyłącznie terapii dietetycznych lub ćwiczeń fizycznych. Nieotyli astmatycy i nieotyli astmatycy będą służyć jako grupa kontrolna do celów rozpoznawczych i będą uczestniczyć wyłącznie w ogólnym badaniu lekarskim, spirometrii i badaniu krwi. Rodzice i dzieci uczestniczą w cotygodniowych dwugodzinnych kompleksowych sesjach przez zalecany okres czasu. Nadzór medyczny i wskazówki są zapewniane przez lekarza lub pielęgniarkę podczas każdej sesji w celu zwiększenia przestrzegania zaleceń i monitorowania skutków ubocznych.

Leczenie astmy: Wykluczymy osoby z ciężką lub niekontrolowaną astmą. W przypadku ostrych napadów astmy uczestnicy będą leczeni zgodnie z pisemnym i zweryfikowanym planem działania na astmę, z użyciem leków na astmę lub S-agonistów, takich jak Albuterol, a jeśli to konieczne, z krótkim kursem innych leków. Astmatycy uczestniczący w grupie interwencyjnej będą również zobowiązani do przyjęcia dawki leku na astmę przed wysiłkiem przed udziałem w każdej sesji ćwiczeń lub zostaną wykluczeni z tej sesji. Każde zaostrzenie zostanie zarejestrowane, a uczestnicy będą mogli skontaktować się z lekarzem, aw razie potrzeby zostaną skierowani do służb ratunkowych. W przypadku cięższego zaostrzenia lub postępującego pogorszenia, uczestnik będzie leczony zgodnie ze standardami opieki i zostanie usunięty z badania, jeśli przewlekłe lub długotrwałe leczenie przeciwzapalne zostanie uznane za priorytet.

Edukacja żywieniowa obejmuje szereg zajęć edukacyjnych, które są specyficzne dla potrzeb każdej grupy w miarę jej przechodzenia przez różne etapy programu leczenia. Dzieci otrzymują łatwe w użyciu listy kontrolne częstotliwości posiłków do wypełnienia w każdym tygodniu.

Protokoły ćwiczeń, które zostaną wykorzystane w tym badaniu, będą oparte na protokole ćwiczeń Trim Kids, który dostosowuje zalecenia do stanu zdrowia dziecka (choroby współistniejące, takie jak astma), wagi i poziomu sprawności. Wszystkie zalecenia dotyczące ćwiczeń będą zgodne z wytycznymi American Thoracic Society (ATS), American Academy of Pediatrics (AAP) i American Academy of Sports Medicine (ACSM). Ćwiczenia w Centrum Wellness LSUHSC będą nadzorowane przez certyfikowanych instruktorów ACSM i trenerów personalnych. Podczas każdej 12-tygodniowej sesji programu ćwiczenia odpowiadają fizycznemu stanowi grupy, otyłości oraz zdolności do zrozumienia, syntezy i zastosowania informacji dotyczących zdrowia i sprawności w codziennych sytuacjach życiowych. Dzieci otrzymują film z ćwiczeniami zawierający plan ćwiczeń do wykonania w domu. Otrzymują również karty, na których odnotowują liczbę minut aktywności fizycznej, jaką wykonują w każdym tygodniu. Zgodność jest monitorowana poprzez obserwację tych kart aktywności fizycznej oraz monitorowanie tętna i częstości oddechów. Modyfikacja zachowania i edukacja psychospołeczna są zintegrowane z sesjami edukacyjnymi prowadzonymi przez psychologa.

Umiejętności modyfikacji zachowania są nauczane, kładąc nacisk na to, jak wykorzystuje się dyskusję, modelowanie, odgrywanie ról i kierowane rozwiązywanie problemów. Omawiane są takie tematy jak samokontrola, zaangażowanie, wyznaczanie granic, kształtowanie nawyków, wyznaczanie celów i planów działania, umiejętności podejmowania decyzji i trening asertywności.

Interwencja zostanie przeprowadzona w zakładzie odnowy biologicznej Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Stanowego Luizjany (LSU). Zarówno grupy dietetyczne, jak i ćwiczeniowe będą spotykać się w celu monitorowania medycznego i ważenia w obszarze klinicznym sąsiadującym z prywatnym pokojem z wagą przez pierwsze 30 minut każdych cotygodniowych zajęć.

Grupa wyłącznie dietetyczna spotka się w sali lekcyjnej po 30-minutowym monitorowaniu medycznym i ważeniu. Zajęcia z modyfikacji zachowania będą trwały 30 minut, a edukacja żywieniowa potrwa około 30-60 minut. Uczestnicy badania włączeni do interwencji wyłącznie dietetycznej zostaną poddani szybkiej diecie modyfikowanej białkiem oraz suplementacji witamin i składników mineralnych, po której nastąpi zbilansowana, niskokaloryczna dieta i/lub program ćwiczeń o umiarkowanej intensywności, a także otrzymają instrukcje dotyczące zachowania modyfikacja.

Grupa tylko do ćwiczeń spotka się w dużej sali wielofunkcyjnej po 30-minutowym monitorowaniu medycznym i ważeniu. Zajęcia z modyfikacji zachowania będą trwały 30 minut. Uczestnicy będą korzystać ze sprzętu do aerobiku, uczestniczyć w kulturowo specyficznych zajęciach tanecznych, uczestniczyć w treningu siłowym i rodzinnych sportach terenowych na świeżym powietrzu w pobliskim parku społecznościowym przez około 30-60 minut. Uczestnicy ćwiczą w sposób zabawny, sporadyczny, przerywany, podczas gdy instruktor omawia kluczowe pojęcia za pomocą symboli, muzyki i różnych rekwizytów.

Po 12-tygodniowym okresie oczekiwania uczestnicy połączonego programu będą spotykać się w oddzielnej sali wielofunkcyjnej i raz w tygodniu będą uczestniczyć w sesjach dotyczących diety, ćwiczeń i modyfikacji zachowania.