Effekter av medelhavsdietintervention vid diabetes hjärtsjukdom

Studiedesign: Studien är en prospektiv, oförblindad, randomiserad interventionell klinisk studie som jämför ModMeD med standardhjärtdiet hos 48 (24 per arm) slutenvårdspatienter med typ II DM planerad för CABG vid MMC och som är planerade att stanna på sjukhuset i fyra (4) eller fler dagar före operationen.

Även om det inte är möjligt att blinda försökspersonerna eller klinikerna, kommer laboratorieutredare som bearbetar prover och analyserar biologiska svar på interventionen att bli blinda. Specifikt kommer vävnadsprover att avidentifieras och kodas innan de överförs till laboratoriet.

Primärt mål: Att avgöra om en medelhavsdiet orsakar snabba förändringar i lipidinnehåll (som bestäms av masspektrometri) och i hjärtcellsaktivitet (som bestäms av ERBB2-expressionsnivå) bland patienter med TIIDM som genomgår CABG-kirurgi vid MMC.

Studievapen:

1. Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD) under slutenvården (före och efter CABG-operation)
2. Medelhavsdiet (MedD) under slutenvården (före och efter CABG-operation)

Rekrytering av försökspersoner: 48 slutenvårdspatienter kommer att skrivas in (ålder ≥ 18 år diagnostiserade med typ II DM med hemoglobin A1c-nivå högre än 7,5 % och kranskärlssjukdom med planerad kirurgisk revaskularisering (CABG)) vid MMC. Andra inklusionskriterier inkluderar planerad förkirurgisk sjukhusvistelse på minst 4 dagar och villighet att ha medelhavsdietens begränsade meny under hela slutenvården.

Process för informerat samtycke: Via ett IRB-godkänt partiellt HIPAA-undantag kommer det kliniska teamet att undersöka för berättigade patienter som är planerade för CABG-operation. Berättigade försökspersoner kommer att kontaktas av sitt kliniska team för att mäta intresset för studiedeltagande. Patienter som visar intresse kommer att kontaktas av en studiegruppsmedlem för att förklara studien fullständigt och erhålla informerat samtycke. Patienter som undertecknar formuläret för informerat samtycke för denna forskning kommer att ha gått med på att: 1) ha baslinjekroppsmätningar 2) bli randomiserade att konsumera en medelhavsdiet eller standarddiet för hjärt-DM under sin sjukhusvistelse, 3) genomgå en biopsiprocedur vid den tidpunkten av deras CABG och att donera ventrikulär myokardvävnad som är ungefär lika stor som ett riskorn, 4) donera vävnad som vanligtvis kasseras under operationen (hjärtvävnad i höger förmak, skelettmuskel och fett), 5) donera totalt 30 ml blod som samlats in kl. 3 tidpunkter: före, under och 4 dagar efter CABG-operation, 6) för att fylla i frågeformulär om sin matkonsumtion och 7) tillåta granskning av sin journal för sin kardiovaskulära hälsoinformation. Det informerade samtycket kommer att inkludera specificerade patientansvar som att fylla i kostfrågeformulär korrekt och följa dietrestriktioner, inklusive kravet att patientfamiljer inte tar med externa livsmedel till patienter. Intresserade patienter och deras anhöriga kommer att ges goda möjligheter att ställa frågor.

Studieprocedurer

Dietfrågeformulär: Efter att ha erhållit informerat samtycke kommer alla försökspersoner att fylla i ett kostfrågeformulär (DHQ II) som tillhandahålls dem av en registrerad dietist som bemannar kardiologiska slutenvårdsgolv vid MMC. DHQ II är ett online frågeformulär för matfrekvens som utvecklats av NIH (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/about). Den ursprungliga DHQI utvecklades av Risk Factor Assessment Branch och validerades för att visa att den ger rimliga näringsuppskattningar 26-29. DHQII är en uppdaterad version med ytterligare 10 livsmedel (134 istället för 124) och 8 kosttillskott. DHQII har 4 versioner som skiljer sig åt med tidsram och frågor om portionsstorlek. Vi kommer att använda alternativet en månad (bilaga A) som inkluderar portionsstorlekar. Detta är ett självadministrativt frågeformulär som ska fyllas i av patienten och som tar cirka en timme. Ämnen kommer att erbjudas onlineversionen via bärbar surfplatta eller en pappersversion. DHQII-data kommer att analyseras med hjälp av programvaran Diet*Calc som är fritt tillgänglig från NCI (https://epi.grants.cancer.gov/dhq2/dietcalc/). Detta program genererar uppskattningar av närings- och matgruppsintag för standardversionerna av DHQII som används i denna studie. Data från kostenkäten kommer att göra det möjligt för oss att genomföra ett antal explorativa analyser som inte har försökts tidigare. Till exempel kommer vi att leta efter samband mellan förekomsten av vissa lipidarter med patientens intag av omättat och mättat fett.

Baslinjeantropometri: Höjd (m) och vikt (kg) kommer att mätas med klinisk standardutrustning och kommer att verifieras av en studiegruppsmedlem. Denna information kommer att användas för att beräkna body mass index (BMI), vid tidpunkten för registreringen. En studiegruppsmedlem kommer också att mäta midje- och höftomkrets.

Randomisering: Efter att försökspersonerna har screenats för behörighet och har lämnat informerat samtycke, kommer de att randomiseras i förhållandet 1:1 till en av två kostinterventioner. Randomisering kommer att implementeras av studiestatistikern och kommer att involvera stratifiering efter kön i alternerande block om 4 och 6. nQuery randomizer kommer att användas för att skapa randomiseringsschemat; randomiseringslistan kommer att överföras till förseglade, ogenomskinliga, sekventiellt numrerade kuvert, en uppsättning för varje stratum. Vid tidpunkten för randomiseringen kommer nästa numrerade kuvert att öppnas för att fastställa studiegruppens uppgift. Studiedietister kommer att se till att dietuppgifter kommuniceras och följs.

Standard Cardiac DM Diet (SCaDMD): Enligt gällande näringsriktlinjer kommer alla försökspersoner att få standardinstruktion och kostmenyn (Bilaga B) från en MMC-dietister. baserat på deras diagnoser av DM och kranskärlssjukdom. Patienterna kommer att ordineras en hjärtdiet, som är en diet med lägre fetthalt, och om läkaren så önskar kan ytterligare natrium- eller kolhydratrestriktioner inkluderas från fall till fall. Studiedietister kommer att övervaka registreringen av matkonsumtion dagligen från inskrivning till dag 4 efter CABG-operation genom 1) direkt förhör, 2) granskning av matbeställningar som patienten har lagt och 3) undersökning av matbrickor efter avslutad måltid.

Mediterranean Diet (MedD): De MMC-registrerade dietisterna har skapat en undermeny (Appendix C) från den befintliga MMC slutenvårdsmenyn som är kompatibel med Medelhavsdieten som beskrivs av Casas et al. (2016)20 och användes i PREDIMED-försöket. Den enda skillnaden mellan den medelhavsdiet som användes i denna studie och som användes i PREDIMED-försöket är uteslutningen av vin och sofrito, en sås som används som bas i spansk, italiensk, portugisisk och latinamerikansk matlagning. Detta berodde på gränserna för MMC-kafeterian. Vid randomisering kommer studiedietister att träffa ämnet för att granska ModMeD och vägleda deras val av mat. Studiedietister kommer också att träffa golvsköterskor för att förklara skillnaden mellan standarddieten och medelhavsdieten och för att förklara studieprocedurerna för att registrera matkonsumtion. Studiedietister kommer att övervaka registreringen av matkonsumtion dagligen från inskrivning till dag 4 efter CABG-operation genom 1) direkt förhör, 2) granskning av matbeställningar som patienten lagt in och 3) undersökning av matbrickor efter avslutad måltid.

Biologisk provsamling: Ventrikulär hjärtvävnad, förmakshjärtvävnad och skelett interkostalmuskel kommer att samlas in från studiedeltagare under deras CABG-operation. Blodprover kommer att samlas in vid tre tidpunkter: 1) vid inskrivning (på dagen för frågeformuläret och antropomorfa mätningar), 2) på operationsdagen och 3) före utskrivning från sjukhuset. Alla prover kommer att avidentifieras, kodas, förpackas enligt kategori B-bestämmelser och transporteras med bud till MMCRI. Prover kommer att tas emot, loggas och bearbetas av utbildad labbpersonal. All överflödig vävnad som inte används för denna studie kommer att samlas in och distribueras av Biobanken för icke-specificerad forskning om patientens samtycke har erhållits för detta ändamål.

Provhantering: Blodprover lämnas i rumstemperatur i 15-20 minuter och centrifugeras sedan i 30 minuter. Supernatanten (serum) kommer att samlas upp och lagras på is för transport till MMCRI. Vi har utfört tester för att utvärdera stabiliteten av lipider i blodserum och har funnit att lipider är stabila i upp till 3 timmar vid rumstemperatur. All vävnad kommer att frysas så snart som möjligt och transporteras fryst på torris till MMCRI. Alla serum- och vävnadsprover kommer att förvaras vid -80ºC. Erfarenheten har visat att proverna förblir oförändrade i mer än 1 år under dessa förhållanden. Provanalys kommer att utföras när alla prover har samlats in.

Ventrikulär vävnad: Anterior vänsterkammar (LV), epikardiska biopsier med fri vägg (1,5 mm x 1,5-7 mm djup/längd) kommer att erhållas från patienter som genomgår bypass-operationer av sin hjärtkirurg vid tidpunkten för operationen25,30. Närmare bestämt kommer biopsi att utföras efter att kardiopulmonell bypassperfusion har initierats och när aortan har klämts fast och kardioplegi administrerats. Ett område som är ungefär lika stort som ett riskorn på ytan av den främre väggen av vänster kammare fritt från epikardiellt fett kommer att väljas för biopsi. Biopsi kommer att utföras parallellt med andra procedurer för att förbereda patienten för transplantat och kommer inte att öka den totala operationstiden. Vävnaden kommer att placeras i fysiologisk buffertlösning för cellisolering eller lipidextraktion för lipidomisk profilering. Cellisolering kommer att utföras så snart som möjligt efter att vävnad har tagits emot vid MMCRI. Vävnad som kommer att användas för lipidextraktioner kan frysas vid -80ºC.

Förmaksvävnad: Förmaksvävnaden kommer från det kasserade högra förmaksbihanget (RAA) under operationen. Atriell vävnad är betydligt större än ventrikulär biopsi och gör att vi kan dela upp varje prov. En del kommer att placeras i fysiologisk buffert för cellisolering. En andra bit kommer att placeras i formalin och användas för immunfluorescens. Den tredje kommer att lagras i RNAlater® Solution för att stabilisera RNA fram till extraktion. Den sista biten kommer att frysas för isolering av kaveolfraktioner, lipidomisk och proteinprofilering och western blotting.

Skelett interkostal muskelvävnad: Interkostal muskel avlägsnas under operationen för att komma åt den vänstra inre bröstartären, som används för att tillhandahålla ett bypass-transplantat. Den kasserade interkostala skelettmuskeln kommer att delas upp i två delar, en fryst för isolering av kaveolfraktioner, lipidomisk och proteinprofilering, och western blotting, och den andra antingen placerad i formalin och används för immunfluorescens, placerad i fysiologisk buffert för cellisolering, eller placeras i RNAlater®-lösning för att stabilisera RNA fram till extraktion.

Blod: Ett baslinjeblodprov kommer att tas via venpunktion en gång före operationen (på dagen för administrering av dietformuläret när patienten har dagliga kliniskt indikerade blodprover) för att utvärdera monocytexpression av CAV samt plasmalipidomiska profiler. Uppföljande blodprov kommer att tas vid två andra tidpunkter: operationsdagen via en central linje och 4 dagar efter operationen och före utskrivning via venpunktion. Blodprover kommer att samlas in i 2 5-ml-rör, ett ACD (Acid Citrate Dextrose)-antikoagulantrör och ett SST-rör med röd lock och kyls eller behandlas inom 3 timmar.

Datainsamling: Deltagarnas medicinska journaler kommer att granskas för att abstrahera demografiska och kliniska data enligt nedan. Patientdatainsamling kommer att ske vid inskrivningen och cirka 1 månad efter operationen (i högst tre sex månader). Data kommer att föras in i en studiespecifik, HIPAA-kompatibel, REDCap-databas, tillsammans med interventionsspecifika data (frågeformulärdata, antropomorfa mätningar och dietinformation). Dessa data, som inkluderar patientnamn och andra identifierare, kommer endast att vara tillgängliga för kliniska utredare. Laboratoriedata kommer att bevaras separat. Klinisk data kommer att kodas och exporteras för sammanställning med laboratoriedata och analys utan andra personliga identifierare. Länken till koden kommer endast att vara tillgänglig för kliniska utredare.

Personligt identifierbar information

1. namn
2. Födelsedatum
3. Journalnummer
4. Dag för sjukhusinläggning
5. Datum för operation
6. Utskrivningsdatum 7.7.2 Demografi

1. Ålder (år) 2. Kön (F/M) 3. Ras/etnicitet (OMB-kategorier) 4. Rökningshistorik (aldrig/tidigare/nuvarande; om tidigare/nuvarande, förpackningsår) 7.7.2 Medicinsk historia

1. Datum för diagnos
2. HbA1c-nivåer
3. Standard lipidprofildata 7.7.2 Läkemedelsinformation vid tidpunkten för inskrivningen

1. Medicin mot diabetes (läkemedel, dos, frekvens) 2. Lipidsänkande medicin (läkemedel, dos, frekvens) 3. Antihypertensiv medicin (läkemedel, dos, frekvens) 7.7.3 Försöksspecifika data

1. Kostenkätresultat för närings- och matgruppsintag
2. Antropomorfa mätningar (höjd, vikt, BMI, höft- och midjemått)
3. Daglig kosthållning (ja eller nej; om nej, vilken matvara följde inte)
4. Dagligt kaloriintag
5. Vikt under intervention
6. Tidpunkt för blodprovstagning
7. Forskningslaboratoriedata (ERBB2-uttrycksdata, lipidomikdata) 7.7.4 Kliniska resultat

1. Mediciner vid utskrivning 2. Postoperativ sjuklighet och överlevnad 30 dagar efter operationen

8.0 Laboratorieprocedurer

8.1 Uttrycksnivåer av ERBB och andra proteiner: Cellytexpression av ERBB2 i atriella endotelceller kommer att bedömas med flödescytometri. Nivåerna av ERBB2, CAV1/3 och IRS-1 kommer också att bestämmas med Western blot med användning av specifika antikroppar (CAV1: BD# 610058, mus eller cellsignalering; CAV3: BD# 610420, mus IRS-1: BD#611395 , mus. pY989-IRS-1: Santa Cruz, SC-17200-R, kanin, totalt ERBB2: Life Technologies. pERBB2/Tyr1248: Millipore, 06-229, i kombination med get-anti-kanin IgG-konjugerad FITC, Abcam, ab6717). pAkt-nivåer kommer att bedömas i cirkulerande monocyter uppsamlade från helblod samt i isolerade atriella och ventrikulära endotelceller.

Ytterligare lipid- och proteinanalys: Lipidsammansättningen av baslinjeplasmaproverna kommer att jämföras med den som erhålls från motsvarande förmaks- och ventrikulära vävnadsprover för att bedöma graden som fastande cirkulerande lipider representerar vävnadsinnehåll.

Icke-myocyt-enkelcellsuspension kommer att framställas från förmaksvävnad med användning av kollagenas II/Dispas II-spjälkning enligt beskrivning36. ERBB-receptor- och CAV1- och 2-nivåer i samband med cellspecifika markörer kommer att mätas med flödescytometri.

Statistiska överväganden

Provstorlek/kraft: Pilotdata användes för att bestämma de sannolika nivåerna av flera mått i vår studiepopulation och vi har valt en att använda för en kraftanalys, cellyte-ERBB2-uttryck i atriella endotelceller. Pilotdata med användning av fluorescensbaserad flödescytometri visade ett medelvärde på 9,56 och SD på 3,14 för detta mått hos diabetespatienter (Fig. 3). Således kommer målprovstorleken på 24 patienter i varje studiegrupp att möjliggöra upptäckt av en skillnad på 2,64 i detta mått (hypotesen är liknande i kontrollgruppen som våra preliminära data och högre i interventionsgruppen) med 80 % kraft och en signifikansnivå på 0,05. Sekundära analyser av plasmalipidinnehåll och monocytsignalering kommer att vara analys av upprepade mått, vilket kommer att lägga till ytterligare kraft med tanke på att vi kommer att ha flera observationer per person, och ta bort lite kraft med tanke på behovet av att justera p-värden för flera jämförelser efter tidpunkt.

Analyser: Detta kommer att vara en intention-to-treat-analys. Framgången med randomisering kommer att utvärderas genom att jämföra patientegenskaper vid baslinjen med hjälp av proportioner eller medelvärden och SD med hjälp av chi-kvadrat-tester eller Students t-tester, allt efter vad som är lämpligt. Inom gruppförändringar (dvs. deltapoäng) och mellan gruppskillnader i åtgärder vidtagna vid seriella tidpunkter (blodserum) kommer att analyseras med blandad modell upprepade mätningar ANOVA; den blandade modellen kommer att krävas eftersom patienter sannolikt kommer att ha olika varaktighet av exponering via kosten och därför olika antal upprepade åtgärder. Variabler av intresse är tid, behandlingsgrupp och tiden efter behandlingsinteraktion. Modellresultat kommer att användas för att uppskatta medelvärden och förändras över tid för jämförelser inom grupp och mellan grupper. Grafiska tekniker och tidpunktsspecifika p-värden kommer att användas för att identifiera tidsförloppet för eventuella observerade förändringar, t.ex. hur snabbt kostinterventionen kan leda till skillnader i de undersökta måtten. Signifikans kommer att identifieras på P<0,05-nivån, med lämplig justering för flera jämförelser där så är tillämpligt. I de lipidomiska analyserna kommer en falsk upptäcktsfrekvens på 0,05 att sättas och FDR-korrigerade P-värden kommer att rapporteras. Det linjära sambandet mellan förändringen i specifika signalmått (ERBB-nivåer) och förändringen i lipidarter (SM och andra klasser) kommer att undersökas med hjälp av Pearsons korrelationskoefficient. Analys kommer att genomföras i SAS.