Inriktning på mikrobiomet för att förbättra kliniska resultat vid bipolär sjukdom

REKRYTERA OCH INCENTIVERING AV FORSKNINGSDELTAGARE

För den föreslagna studien kommer utredarna att rekrytera forskningsdeltagare från Prechter Longitudinal Study of Bipolar Disorder, inrymd vid University of Michigan under ledning av Dr. Melvin McInnis, mentor för denna ansökan. Prechter-studien är inne på sitt 10:e år med över 1200 deltagare, inklusive psykiatriska och friska kontrollpersoner. utredarna har framgångsrikt rekryterat från den här studien tidigare för att utföra en observationsstudie av kost och enpunktsmikrobiologisk analys som beskrivs i avsnittet Tidigare arbete. Utredarna kommer att utnyttja studiens infrastruktur med 50 % dedikerad tid för en forskningsassistent att hantera rekrytering, schemaläggning, uppföljning och datainmatningsuppgifter. Utredarna kommer också att utnyttja 5 % dedikerad tid för studiekoordinatorn, Gloria Harrington, som övervakar alla administrativa aspekter av Prechter-studien, inklusive försäkran om regelefterlevnad.

Utredarna kommer att rekrytera 20 män och 20 kvinnor från Prechter-kohorten, i åldern 25-65 med en bekräftad diagnos av Bipolär I-störning från en diagnostisk intervju för genetiska studier (DIGS), som används som baslinjeintagsinstrument för Prechter-studien. Berättigade försökspersoner kommer att godkännas och schemaläggas för en intagningsintervju och tilldelas ett unikt identifikationsnummer för spårning med ett säkert laboratorieinformationshanteringssystem. Ämnen kommer att erbjudas ett monetärt incitament på $200, som betalas i omgångar efter avslutad studiemilstolpeaktiviteter.

BESTÄMMA VANLIGA DIETER

Utredarna kommer att fastställa den vanliga baslinjedieten för alla försökspersoner med hjälp av 3 icke på varandra följande dagar under 1 vecka med en automatisk 24-timmars dietåterkallelse online (ASA24 från National Cancer Institute). Försökspersonerna kommer att träffa en certifierad nutritionist från Nutrition Assessment Laboratory i Nutrition and Obesity Research Center vid University of Michigan under samtyckesbesöket för att förklara hur man använder återkallelsen på rätt sätt. Efter 1 vecka kommer försökspersonerna att återvända till MCRU för biologiska prover och kostråd enligt beskrivningen nedan.

INSAMLA BIOLOGISKA PROV, MORFOMETRISKA DATA OCH STANDARD HÄLSOÅTGÄRDER

Under baslinjebesöket (efter veckan som involverar dietåterkallelser) kommer alla försökspersoner att donera blodprover på fasta vid baslinjen för analys av fria fettsyror; ett urinprov för analys av oxidativ stressmarkörer; och få sin längd, vikt, midje- och höftomkrets samt blodtryck registrerade och ombeds att fylla i det intervjuarguidade frågeformuläret Hamilton Depression, Young Mania Rating Scale och Global Physical Activity Questionnaire. Deltagarna kommer också att fylla i ett kort 25-35 minuters neuropsykologiskt testbatteri under deras baslinje och sista besök. Försökspersonerna kommer också att returnera ett avföringsprov, som kommer att hämtas hemma med ett medföljande uppsamlingskit. Försökspersonerna kommer att upprepa alla procedurer i slutet av den 1:a och 4:e veckan av kostprotokollet. Dessa procedurer såväl som kostintervjuerna kommer att ske i Michigan Clinical Research Unit vid University of Michigan, bemannad med phlebotomists, sjuksköterskor, nutritionister och tekniker med expertis i alla föreslagna procedurer; och utrustning som behövs för att bearbeta proverna. Slutligen kommer försökspersoner att tillfrågas om alla receptbelagda och receptfria läkemedel som tagits under föregående vecka.

KOSTINTERVENTION

För dietinterventionen kommer försökspersonerna att vägledas av en certifierad nutritionist för att uppnå en målsammansättning av makronäringsämnen (genom totalt kaloribidrag) på 15 % protein, 45 % kolhydrat, 40 % fett, med

Utredarna kommer att uppnå dieten med specifika menyer, med tanke på personliga preferenser hämtade från den beskrivna vanliga dietanalysen. Utredarna kommer att förse försökspersonerna med specifika matoljor för tillsats till mat som tillagas hemma för att uppnå målen för oljesyra (OLA), LA och α-linolensyra (LNA); och fiskoljetillskott för att uppnå DHA- och EPA-målen. Ämnen kommer också att tillhandahållas en lista över livsmedel att äta och undvika (skräddarsydda från deras vanliga dietregister), såväl som flera menyalternativ från kedjerestauranger att äta för måltider som oundvikligen äts hemifrån. Försökspersonerna kommer att tränas i att rapportera om sina dieter med hjälp av ASA24. Journalerna kommer att granskas minst en gång i veckan av forskarpersonal och bedömas för avvikelser från kosten utanför tröskelvärdena (som genomsnittligt dagligt intag) på minst 12 % PUFA och högst 50 % kolhydrater. Parallellt med detta projekt kommer utredarna att utveckla python-skript för att extrahera data för att automatisera processen, men utredarna kommer inte att vara beroende av framgången med det målet för att uppnå målen för detta projekt. Värden som faller utanför de fastställda tröskelvärdena kommer att uppmärksammas på försökspersonerna med förslag på korrigering. Viktigt, eftersom plasma LA korrelerar starkt med dietintag, kommer objektiva mått på kostens överensstämmelse med PUFA-intaget att finnas tillgängliga efter avslutad analys av fria fettsyror från fastande blodprover, vilket kan utnyttjas som kovariater i statistiska modeller. Slutligen kommer utredarna att undvika november - januari för dietinterventionerna, eftersom dieter tenderar att vara icke-vanliga under denna period.

Efter 4-veckors dietmanipulation kommer försökspersoner att uppmuntras att behålla den höga PUFA-dieten i 6 månader. På grund av begränsade resurser kommer utredarna inte att fortsätta att samla in avföringsprover efter 4-veckorsperioden (även om annan finansiering kommer att eftersträvas för att göra det). Utredarna kommer dock att fortsätta att uppmuntra försökspersoner att använda ASA24 varje vecka. Utredarna kommer också att fortsätta att övervaka självrapporteringsåtgärder som en del av den longitudinella studien, vilket inte kräver några ytterligare resurser från denna ansökan.

Dr.Evans (Principal Investigator) har etablerat en god relation med forskarpersonalen i Nutrition Assessment Laboratory (NAL) under tidigare studier, beskrivna ovan, och har utvecklat planerna för den föreslagna dietmanipulationen med Theresa Han-Markey, RD, Bionutrition Chef för NAL, vars tjänster budgeteras i den föreslagna studien. Dr. Evans har också nyligen avslutat formell utbildning i näringsvetenskap som en del av ett K01-karriärutvecklingspris och kommer att vara intimt involverad i koststudierna. Dessutom har Dr Charles Burant, chef för Nutrition and Obesity Research Center och tidigare mentor för Dr. Evans K01-pris, kommer att konsultera om dessa studier (se stödbrev).

ATT FÖRHÖRA DEN TAXONOMISKA SAMMANSÄTTNINGEN AV AVFALLSMIKROBIOMET

Home OmniGene Gut palluppsamlingssatser från DNA Genotek (Ottawa, CA) kommer att användas för att samla in prover vid baslinjen, vecka 1 och vecka 4 av kostperioden. Dessa kit användes framgångsrikt för att generera preliminära data som beskrivs ovan och har fördelen av att bibehålla provets DNA-stabilitet i 14 dagar utan att frysa. Försökspersonerna kommer att returnera de färdiga kiten vid de schemalagda studiebesöken. Metoder för att identifiera mikrobiella komplement i proverna har tidigare beskrivits i en publikation av HMI Laboratory vid University of Michigan. Kortfattat kommer mikrobiellt DNA att extraheras från avföringsprover och bearbetas för 16S ribosomal sekvensering med hjälp av en dubbelindexerande sekvenseringsstrategi. Sekvensering kommer att göras på Illumina MiSeq-plattformen, enligt tillverkarens instruktioner. Analys av 16S rRNA-genen kommer att göras med hjälp av en SOP (www.mothur.org/wiki/MiSeq_SOP) för att bearbeta MiSeq-data. Sekvensklassificeringar kommer att bestämmas genom att jämföra sekvenser med Ribosomal Database Project och sekvenser kommer att klustras i OTU:er.

INSAMLING AV SJÄLVANMÄLLADE HÄLSOÅTGÄRDER

Longitudinella deltagare fyller för närvarande i självskattade frågeformulär per post varannan månad. För den aktuella studien använder utredarna genomsnittliga svar som tidigare samlats in som baslinjemått och nya svar som samlats in vid slutet av dietperioden som resultatmått. Dessa frågeformulär inkluderar PHQ-9, PSQI, LFQ, Altman Self-Rating Mania Scale (ASRM), Short Form 12 Health Survey (SF-12) och Generalized Anxiety Disorder Assessment (GAD-7).

DATAANALYS

Dataanalys har två huvudfaser. Den första är att generera normaliserade sammanfattande poäng från de olika måtten. Den andra är att använda statistiska modeller för att testa för de viktigaste effekterna av kosten. Sammanfattning av frågeformulärpoäng och antropomorfa mått är standard och beskrivs inte närmare här. Sammanfattning av mikrobiomiska datamängder kommer att göras enligt beskrivningen ovan och OTU:er utmatas på två sätt: 1) som en fraktionerad representationstabell, där varje OTU uttrycks som en bråkdel av de totala OTU:erna per prov; och 2) som totalt antal sekvenser, där varje OTU representeras som totalt överflöd. Båda kommer att testas i statistiska analyser.

För den andra fasen kommer utredarna att använda två statistiska huvudmodeller: 1) regressionsanalyser för att testa för huvudeffekter av kosten på mikrobiomdata på OTU-nivå och självrapporterad börda av sjukdomsmått, justering för ålder, kön och BMI; och 2) strukturerad ekvationsmodelleringsanalys för att testa för medieringseffekter av OTU på sambandet mellan kost och kliniska resultat. Utredarna kommer att uppnå det senare tillvägagångssättet enligt diagrammet i figur 2. Den huvudsakliga effekten av kosten kommer att testas på plasma PUFA (primärt LA), mikrobiom OTUs och självrapporterade hälsoåtgärder, avbildade med den prickade linjen. Cross-lag-modellen, med hjälp av SEM, kommer att testa för statistiskt signifikanta ömsesidiga effekter, som visas av de feta pilarna. Till exempel kommer utredarna att testa om ökningen av plasma LA svarar för effekten (helt eller delvis) i förändringar i mikrobiom OTU, och om förändringar i OTUs svarar för effekter på självrapporterade utfallsmått.