Direcionando o microbioma para melhorar os resultados clínicos no transtorno bipolar

RECRUTANDO E INCENTIVANDO PARTICIPANTES DE PESQUISA

Para o estudo proposto, os investigadores recrutarão participantes da pesquisa do Prechter Longitudinal Study of Bipolar Disorder, sediado na Universidade de Michigan sob a direção do Dr. Melvin McInnis, mentor deste aplicativo. O estudo Prechter está em seu 10º ano com mais de 1.200 participantes, incluindo indivíduos psiquiátricos e saudáveis. os investigadores recrutaram com sucesso deste estudo no passado para realizar um estudo dietético observacional e análise microbiômica de ponto único descrito na seção Trabalho Anterior. Os investigadores aproveitarão a infraestrutura do estudo com 50% de tempo dedicado para um assistente de pesquisa gerenciar o recrutamento, agendamento, acompanhamento e tarefas de entrada de dados. Os investigadores também aproveitarão 5% do tempo dedicado à coordenadora do estudo, Gloria Harrington, que supervisiona todos os aspectos administrativos do Estudo Prechter, incluindo a garantia de conformidade regulatória.

Os investigadores recrutarão 20 homens e 20 mulheres da coorte de Prechter, com idades entre 25 e 65 anos, com diagnóstico confirmado de transtorno bipolar I, a partir de uma entrevista diagnóstica para estudos genéticos (DIGS), usada como instrumento de admissão inicial para o estudo de Prechter. Os indivíduos elegíveis serão consentidos e agendados para uma entrevista de admissão e receberão um número de identificação exclusivo para rastreamento com um sistema seguro de gerenciamento de informações de laboratório. Os participantes receberão um incentivo monetário de $ 200, pago em parcelas após a conclusão das atividades de marcos do estudo.

DETERMINANDO DIETAS HABITUAIS

Os investigadores determinarão as dietas basais habituais de todos os indivíduos usando 3 dias não consecutivos durante 1 semana com um recordatório de dieta de 24 horas online automatizado (ASA24 do National Cancer Institute). Os indivíduos se encontrarão com um nutricionista certificado do Laboratório de Avaliação Nutricional do Centro de Pesquisa em Nutrição e Obesidade da Universidade de Michigan durante a visita de consentimento para explicar como usar o recall adequadamente. Após 1 semana, os indivíduos retornarão ao MCRU para amostras biológicas de linha de base e orientação dietética conforme detalhado abaixo.

COLETANDO AMOSTRAS BIOLÓGICAS, DADOS MORFOMÉTRICOS E MEDIDAS DE SAÚDE PADRÃO

Durante a visita inicial (após a semana envolvendo recordatórios dietéticos), todos os indivíduos doarão amostras de sangue em jejum para análise de ácidos graxos livres; uma amostra de urina para análise de marcadores de estresse oxidativo; e ter sua altura, peso, circunferência da cintura e do quadril e pressão arterial registradas e serem solicitados a preencher o questionário da escala de Depressão de Hamilton guiada pelo entrevistador, o questionário da Young Mania Rating Scale e o Questionário Global de Atividade Física. Os participantes também completarão uma breve bateria de testes neuropsicológicos de 25 a 35 minutos durante a visita inicial e final. Os indivíduos também devolverão uma amostra de fezes, que será coletada em casa com um kit de coleta fornecido. Os sujeitos repetirão todos os procedimentos ao final da 1ª e 4ª semana do protocolo dietético. Esses procedimentos, bem como as entrevistas dietéticas, ocorrerão na Michigan Clinical Research Unit da Universidade de Michigan, composta por flebotomistas, enfermeiras, nutricionistas e técnicos especializados em todos os procedimentos propostos; e equipamentos necessários para processar as amostras. Finalmente, os sujeitos serão questionados sobre todos os medicamentos prescritos e não prescritos tomados na semana anterior.

INTERVENÇÃO ALIMENTAR

Para a intervenção dietética, os indivíduos serão orientados por um nutricionista certificado para atingir uma composição alvo de macronutrientes (por contribuição calórica total) de 15% de proteína, 45% de carboidratos, 40% de gordura, com

Os investigadores irão atingir a dieta com menus específicos, considerando as preferências pessoais recolhidas a partir da análise da dieta habitual descrita. Os investigadores fornecerão aos sujeitos óleos de cozinha específicos para adicionar aos alimentos preparados em casa, para atingir os alvos oleico (OLA), LA e α-linolênico (LNA); e suplementos de óleo de peixe para atingir as metas de DHA e EPA. Os participantes também receberão uma lista de alimentos para comer e evitar (adaptados a partir de seus registros de dieta habitual), bem como vários itens de menu de cadeias de restaurantes para comer em refeições inevitavelmente feitas fora de casa. Os indivíduos serão treinados para relatar suas dietas usando o ASA24. Os registros serão revisados ​​pelo menos semanalmente pela equipe de pesquisa e avaliados quanto ao desvio da dieta fora dos limites (como ingestão diária média) de pelo menos 12% de PUFA e não mais que 50% de carboidratos. Paralelamente a este projeto os investigadores irão desenvolver scripts python para extração de dados para automatizar o processo, no entanto, os investigadores não irão depender do sucesso dessa meta para cumprir os objetivos deste projeto. Os valores que estiverem fora dos limites definidos serão levados ao conhecimento dos sujeitos com sugestões de correção. É importante ressaltar que, uma vez que o LA plasmático se correlaciona fortemente com a ingestão alimentar, medidas objetivas de adesão alimentar à ingestão de PUFA estarão disponíveis após a conclusão da análise de ácidos graxos livres de amostras de sangue em jejum, que podem ser aproveitadas como covariáveis ​​em modelos estatísticos. Finalmente, os investigadores evitarão novembro-janeiro para as intervenções dietéticas, já que as dietas tendem a ser não habituais durante este período.

Após a manipulação dietética de 4 semanas, os indivíduos serão encorajados a manter a dieta rica em PUFA por 6 meses. Devido aos recursos limitados, os investigadores não continuarão a coletar amostras de fezes após o período de 4 semanas (embora outro financiamento seja buscado para fazê-lo). No entanto, os investigadores continuarão a encorajar os participantes a usar o ASA24 semanalmente. Os investigadores também continuarão monitorando as medidas de autorrelato como um componente do estudo longitudinal, não exigindo recursos adicionais deste aplicativo.

O Dr. Evans (Investigador Principal) estabeleceu um bom relacionamento com a equipe de pesquisa no Laboratório de Avaliação Nutricional (NAL) durante os estudos anteriores, descritos acima, e desenvolveu os planos para a manipulação dietética proposta com Theresa Han-Markey, RD, Bionutrição Gestor do NAL, cujos serviços estão orçados no estudo proposto. dr. Evans também concluiu recentemente o treinamento formal em ciências nutricionais como um componente de um prêmio de desenvolvimento de carreira K01 e estará intimamente envolvido nos estudos dietéticos. Além disso, o Dr. Charles Burant, Diretor do Centro de Pesquisa em Nutrição e Obesidade e mentor anterior do Dr. Prêmio Evans K01, prestará consultoria sobre esses estudos (consulte a carta de apoio).

INTERROGANDO A COMPOSIÇÃO TAXONÔMICA DO MICROBIOMA DE FEZES

Os kits de coleta de fezes Home OmniGene Gut da DNA Genotek (Ottawa, CA) serão usados ​​para coletar amostras na linha de base, semana 1 e semana 4 do período de dieta. Esses kits foram usados ​​com sucesso para gerar os dados preliminares descritos acima e têm a vantagem de manter a estabilidade do DNA da amostra por 14 dias sem congelamento. Os indivíduos devolverão os kits completos nas visitas de estudo agendadas. Os métodos para identificar complementos microbianos nas amostras foram descritos anteriormente em uma publicação do Laboratório HMI da Universidade de Michigan. Resumidamente, o DNA microbiano será extraído de amostras de fezes e processado para sequenciamento ribossomal 16S usando uma estratégia de sequenciamento de indexação dupla. O sequenciamento será feito na plataforma Illumina MiSeq, conforme instruções do fabricante. A análise do gene 16S rRNA será feita usando um SOP (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) para processar os dados do MiSeq. As classificações das sequências serão determinadas pela comparação das sequências com o Projeto de Banco de Dados Ribossomal e as sequências serão agrupadas em OTUs.

COLETA DE MEDIDAS DE SAÚDE AUTO-RELATADAS

Os participantes longitudinais atualmente preenchem questionários de autoavaliação por correio a cada 2 meses. Para o estudo atual, os investigadores usam respostas médias coletadas anteriormente como medidas de linha de base e novas respostas coletadas ao final do período de dieta como medidas de resultado. Esses questionários incluem o PHQ-9, o PSQI, o LFQ, a Altman Self-Rating Mania Scale (ASRM), o Short Form 12 Health Survey (SF-12) e a Generalized Anxiety Disorder Assessment (GAD-7).

ANÁLISE DE DADOS

A análise de dados tem 2 fases principais. A primeira é gerar pontuações resumidas normalizadas das várias medidas. A segunda é usar modelos estatísticos para testar os principais efeitos da dieta. O resumo das pontuações do questionário e as medidas antropomórficas são padrão e não são mais detalhados aqui. O resumo dos conjuntos de dados microbiômicos será feito conforme descrito acima e as OTUs produzidas de 2 maneiras: 1) como uma tabela de representação fracionária, onde cada OTU é expressa como uma fração do total de OTUs por amostra; e 2) como contagens totais de sequência, onde cada OTU é representada como abundância total. Ambos serão testados em análises estatísticas.

Para a segunda fase, os investigadores usarão dois modelos estatísticos principais: 1) análises de regressão para testar os principais efeitos da dieta nos dados do microbioma no nível de OTU e carga autorrelatada de medidas de doença, ajustando para idade, sexo e IMC; e 2) análise de modelagem de equações estruturadas para testar os efeitos de mediação de OTUs na relação entre dieta e resultados clínicos. Os investigadores alcançarão a última abordagem, conforme diagramado na Figura 2. O efeito principal da dieta será testado no plasma PUFA (principalmente LA), microbioma OTUs e medidas de saúde auto-relatadas, representadas pela linha pontilhada. O modelo cross-lag, usando SEM, testará efeitos recíprocos estatisticamente significativos, mostrados pelas setas em negrito. Por exemplo, os investigadores testarão se o aumento do LA plasmático é responsável pelo efeito (total ou parcialmente) nas alterações nas OTUs do microbioma e se as alterações nas OTUs são responsáveis ​​pelos efeitos nas medidas de resultados autorrelatados.