Ориентация на микробиом для улучшения клинических результатов при биполярном расстройстве

ПРИВЛЕЧЕНИЕ И СТИМУЛИРОВАНИЕ УЧАСТНИКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для предлагаемого исследования исследователи будут набирать участников из Продольного исследования биполярного расстройства Пректера, проводимого в Мичиганском университете под руководством доктора Мелвина Макинниса, наставника по этому приложению. Исследование Prechter проводится уже 10 лет, в нем принимают участие более 1200 человек, включая психиатров и здоровых людей из контрольной группы. исследователи успешно набирали участников этого исследования в прошлом для проведения обсервационного исследования диеты и микробиомного анализа по одной точке, описанных в разделе «Предыдущая работа». Исследователи будут использовать инфраструктуру исследования, при этом 50% времени будет отведено помощнику исследователя для управления набором персонала, составлением расписания, последующими обязанностями и вводом данных. Исследователи также будут выделять 5% рабочего времени координатору исследования Глории Харрингтон, которая курирует все административные аспекты исследования Пректера, включая обеспечение соблюдения нормативных требований.

Исследователи наберут 20 мужчин и 20 женщин из когорты Пректера в возрасте от 25 до 65 лет с подтвержденным диагнозом биполярного расстройства I, полученным в результате диагностического интервью для генетических исследований (DIGS), который использовался в качестве базового инструмента приема для исследования Пректера. Подходящие субъекты получат согласие и будут назначены для вступительного интервью, и им будет присвоен уникальный идентификационный номер для отслеживания с помощью безопасной системы управления лабораторной информацией. Субъектам будет предложено денежное поощрение в размере 200 долларов США, выплачиваемое частями после завершения основных этапов обучения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИВЫЧНЫХ ДИЕТОВ

Исследователи определят обычные исходные диеты всех субъектов, используя 3 непоследовательных дня в течение 1 недели с автоматическим 24-часовым отзывом диеты онлайн (ASA24 от Национального института рака). Субъекты встретятся с сертифицированным диетологом из Лаборатории оценки питания в Исследовательском центре питания и ожирения Мичиганского университета во время визита для получения согласия, чтобы объяснить, как правильно использовать отзыв. Через 1 неделю субъекты вернутся в MCRU для получения исходных биологических образцов и рекомендаций по питанию, как подробно описано ниже.

СБОР БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ, МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И СТАНДАРТНЫЕ МЕРЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

Во время исходного визита (после недели, связанной с отзывами о диете) все субъекты будут сдавать исходные образцы крови натощак для анализа свободных жирных кислот; образец мочи для анализа маркеров окислительного стресса; и зафиксировать их рост, вес, окружность талии и бедер, а также артериальное давление, а также попросить заполнить анкету по шкале депрессии Гамильтона, направляемую интервьюером, анкету по рейтинговой шкале мании Янга и опросник по глобальной физической активности. Участники также выполнят краткую 25-35-минутную серию нейропсихологических тестов во время исходного и заключительного визитов. Субъекты также вернут образец стула, который будет собран дома с помощью прилагаемого набора для сбора. Субъекты будут повторять все процедуры в конце 1-й и 4-й недели диетического протокола. Эти процедуры, а также диетические интервью будут проводиться в Мичиганском отделе клинических исследований Мичиганского университета, где работают флеботомисты, медсестры, диетологи и техники, обладающие опытом во всех предлагаемых процедурах; и оборудование, необходимое для обработки образцов. Наконец, испытуемых спросят обо всех рецептурных и безрецептурных лекарствах, принятых за предыдущую неделю.

ДИЕТИЧЕСКОЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВО

Для вмешательства в диету субъекты будут под руководством сертифицированного диетолога для достижения целевого состава макронутриентов (по общей калорийности): 15% белков, 45% углеводов, 40% жиров, с

Исследователи составят диету с конкретным меню, учитывая личные предпочтения, полученные в результате описанного анализа привычной диеты. Исследователи предоставят испытуемым специальные растительные масла для добавления в пищу, приготовленную дома, для достижения целевых показателей олеиновой (OLA), LA и α-линоленовой (LNA); и добавки рыбьего жира для достижения целей DHA и EPA. Субъектам также будет предоставлен список продуктов, которые следует есть и которых следует избегать (составленный на основе их привычных записей о питании), а также несколько блюд из сетевых ресторанов, которые можно есть в качестве еды, которую неизбежно едят вне дома. Субъекты будут обучены сообщать о своем рационе с помощью ASA24. Записи будут проверяться исследовательским персоналом не реже одного раза в неделю и оцениваться на предмет отклонения от диеты за пределами пороговых диапазонов (как среднее суточное потребление) не менее 12% ПНЖК и не более 50% углеводов. Параллельно с этим проектом следователи будут разрабатывать сценарии Python для извлечения данных для автоматизации процесса, однако следователи не будут зависеть от успеха этой цели для достижения целей этого проекта. Значения, выходящие за установленные пороги, будут доведены до сведения испытуемых с предложениями по исправлению. Важно отметить, что, поскольку LA в плазме сильно коррелирует с потреблением пищи, объективные показатели приверженности диете к потреблению ПНЖК будут доступны после завершения анализа свободных жирных кислот в образцах крови натощак, которые можно использовать как ковариаты в статистических моделях. Наконец, исследователи избегают ноябрь-январь для диетических вмешательств, так как диеты, как правило, не являются привычными в этот период.

После 4-недельной диетической манипуляции субъектам будет рекомендовано поддерживать диету с высоким содержанием ПНЖК в течение 6 месяцев. Из-за ограниченных ресурсов исследователи не будут продолжать собирать образцы стула по истечении 4-недельного периода (хотя для этого будут изыскиваться другие средства). Тем не менее, исследователи будут продолжать поощрять субъектов еженедельно использовать ASA24. Исследователи также продолжат отслеживать показатели самоотчетов в качестве компонента лонгитюдного исследования, не требуя дополнительных ресурсов от этого приложения.

Доктор Эванс (главный исследователь) установил хорошие отношения с исследовательским персоналом в Лаборатории оценки питания (NAL) во время предыдущих исследований, описанных выше, и разработал планы предлагаемых диетических манипуляций с Терезой Хан-Марки, доктором медицинских наук, бионутриция. Менеджер NAL, услуги которого включены в бюджет предлагаемого исследования. Др. Эванс также недавно завершил официальное обучение в области наук о питании в рамках награды за развитие карьеры K01 и будет принимать непосредственное участие в диетических исследованиях. Кроме того, доктор Чарльз Бурант, директор Исследовательского центра питания и ожирения и предыдущий наставник доктора. Evans K01, будет консультировать по этим исследованиям (см. письмо поддержки).

ИССЛЕДОВАНИЕ ТАКСОНОМИЧЕСКОГО СОСТАВА МИКРОБИОМА СТУЛА

Домашние наборы для сбора стула OmniGene Gut от DNA Genotek (Оттава, Калифорния) будут использоваться для сбора образцов на исходном уровне, на 1-й и 4-й неделе диетического периода. Эти наборы были успешно использованы для получения предварительных данных, описанных выше, и их преимущество заключается в сохранении стабильности ДНК образца в течение 14 дней без замораживания. Субъекты будут возвращать заполненные комплекты во время запланированных учебных визитов. Методы идентификации микробных комплементов в образцах ранее были описаны в публикации лаборатории HMI Мичиганского университета. Вкратце, микробная ДНК будет извлечена из образцов стула и обработана для 16S-рибосомного секвенирования с использованием стратегии секвенирования с двойной индексацией. Секвенирование будет проводиться на платформе Illumina MiSeq в соответствии с инструкциями производителя. Анализ гена 16S рРНК будет проводиться с использованием СОП (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) для обработки данных MiSeq. Классификация последовательностей будет определяться путем сравнения последовательностей с проектом рибосомной базы данных, и последовательности будут сгруппированы в OTU.

СБОР САМООТЧЕТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗДОРОВЬЯ

Продольные участники в настоящее время заполняют анкеты с самооценкой по почте каждые 2 месяца. В текущем исследовании исследователи используют средние ответы, полученные ранее, в качестве исходных показателей, а новые ответы, полученные по завершении периода диеты, — в качестве показателей результатов. Эти анкеты включают PHQ-9, PSQI, LFQ, шкалу самооценки мании Альтмана (ASRM), краткую форму 12 опроса о состоянии здоровья (SF-12) и оценку генерализованного тревожного расстройства (GAD-7).

АНАЛИЗ ДАННЫХ

Анализ данных состоит из 2 основных этапов. Первый — это генерация нормализованных сводных баллов по различным показателям. Во-вторых, использование статистических моделей для проверки основных эффектов диеты. Резюме результатов опроса и антропоморфных показателей являются стандартными и здесь не подробно описываются. Резюме наборов микробиомических данных будет выполнено, как описано выше, и OTU выводятся двумя способами: 1) в виде таблицы дробного представления, где каждая OTU выражается как доля от общего числа OTU на образец; и 2) как общий подсчет последовательностей, где каждая OTU представлена ​​как общая численность. Оба будут проверены в статистическом анализе.

На втором этапе исследователи будут использовать две основные статистические модели: 1) регрессионный анализ для проверки основных эффектов диеты на данные микробиома уровня OTU и самооценки бремени болезни с поправкой на возраст, пол и ИМТ; и 2) анализ моделирования структурированных уравнений для проверки посреднических эффектов OTU на взаимосвязь между диетой и клиническими результатами. Исследователи добьются последнего подхода, как показано на рисунке 2. Основное влияние диеты будет проверено на ПНЖК плазмы (прежде всего LA), OTU микробиома и самооценку показателей здоровья, изображенных пунктирной линией. Модель перекрестного запаздывания с использованием SEM проверит наличие статистически значимых взаимных эффектов, показанных жирными стрелками. Например, исследователи будут проверять, объясняет ли увеличение LA в плазме эффект (полностью или частично) изменений в OTU микробиома, и объясняют ли изменения в OTU влияние на показатели результатов, о которых сообщают сами участники.