Effekten av individualiserade kostråd för att förbättra kostkvaliteten och kardiovaskulär hälsa

Studiedesign: en randomiserad, kontrollerad dietintervention i parallellgrupp kommer att genomföras under sex månader hos deltagare med hög risk för hjärt-kärlsjukdom som lever i Irland (nord och söder) för att utvärdera effekten av individualiserade kostråd som innehåller biomarkörprofiler för att förbättra kostkvaliteten och kardiometabola resultat.

Befolkning och rekrytering

Populationsegenskaper: Deltagarna löper hög risk (>20 % över 10 år) att utveckla hjärt-kärlsjukdom. Etablerade rekryteringsmekanismer, som använts i flera tidigare och pågående kostinterventionsstudier, från allmänpraktik, sjukhuspolikliniker och från allmänheten (via pressmeddelande, radiointervjuer, posterplacering) kommer att användas. Rekryteringen kommer att ske under 18 månader period.

Inklusionskriterier: Deltagare kommer att anses vara kvalificerade att delta i studien om de är överviktiga (BMI >27 och ≤ 45 kg/m2), har lågt Prime Diet Quality Score (PDQS <15)27 och en kombination av riskfaktorer som placerar dem med hög total risk (uppskattad multifaktoriell CVD-risk ≥ 20 % över tio år) att utveckla aterosklerotisk CVD för första gången.

Uteslutningskriterier: Deltagare kommer inte att vara berättigade att registrera sig i studien om de har konstaterat diabetes mellitus, hjärt-kärlsjukdom eller ett medicinskt tillstånd eller kostrestriktioner som avsevärt skulle begränsa deras förmåga att uppfylla studiekraven, har en överdriven alkoholkonsumtion (>28) Enheter/vecka för män eller >21 Enheter/vecka för kvinnor), har en låg förväntad sannolikhet att ändra kostvanor eller kan inte ge informerat samtycke.

Randomisering: Ett frågeformulär för personlig hälsa och medicinsk historia, tillsammans med Joint British Societies CVD-riskdiagram och en bedömning av deltagarens baslinje-PDQS med hjälp av ett frågeformulär med 42 artiklar kommer att användas för att bedöma behörighet. Detta frågeformulär är validerat i USA, men kommer att valideras i den irländska befolkningen. De som är berättigade och villiga att delta kommer att ge informerat skriftligt samtycke och kommer att randomiseras (randomiseringsschema genererat med www.randomization.com med slumpmässiga blockstorlekar och forskarpersonal som administrerar randomiseringen eller genomför endpointbedömning blindad) till antingen en utbildningsintervention eller individuellt anpassade kostrådgivningar baserade på matmarkörer.

Insatsen kommer att ske under en sexmånadersperiod. Deltagarna kommer att intervjuas mot slutet av interventionen (för de i en individuellt anpassad stödarm), eller vid avhopp (för alla deltagare som hoppar av), för att få fram deras åsikter om interventionen.

Kostintervention: Deltagarna kommer att randomiseras till en av två grupper:

1. Kontroll - deltagarna kommer att få skriftligt utbildningsmaterial för att uppmuntra kostförändring mot en kost av bättre kvalitet. Utbildningsmaterial kommer att anpassas från resurser som använts i tidigare kostinterventionsstudier.
2. Personliga kostråd – deltagarna kommer också att få utbildningsmaterialet, men kommer att uppmuntras att göra kostförändringar med hjälp av individualiserade rekommendationer som innehåller matmarkörer för specifika komponenter i en högkvalitativ kost. Matmarkörer för kostkvalitet kommer att användas för att utveckla en algoritm för att leverera personliga kostråd. Baserat på biomarkördata kommer ett system för kategorisering av biomarkörstatus att utvecklas, tillsammans med kostråd relaterade till denna biomarkörkategorisering, och beslutsträd skapas, som tidigare beskrivits i Food4Me-studien, för att säkerställa standardiserad leverans av råd inom denna interventionsarm.

Kostråden kommer att levereras via e-post och online, med månatlig kontakt och budskapen förstärks vid varje direktkontakt med studieteamet för resultatbedömning. Därför kommer kontaktens frekvens och varaktighet att vara likartad i båda interventionsgrupperna.

Resultatmått: Resultaten kommer att bedömas under ett klinikbesök vid 0, 3 och 6 månader och kommer att inkludera kostintag, antropometri, andra livsstilsbeteenden, blodtryck, biologisk provinsamling för näringsstatus biomarkör och hälsobiomarköranalys, samt fekal prover för metagenomisk och transkriptomisk profilering. Resultatdata kommer att samlas in med hjälp av följande metod:

• Demografisk information/livsstilsinformation (t.ex. alkoholkonsumtion, medicinanvändning).
• Kostintag med hjälp av en onlineversion av PDQS. Detta kommer också att utvärderas sex månader efter att interventionen slutförts, för att avgöra om interventionen påverkar långsiktig efterlevnad av en diet av bättre kvalitet.
• Fysisk aktivitet med hjälp av en objektiv fysisk aktivitetsmonitor.
• Antropometriska data (vikt och höjd mätt med hjälp av kalibrerade vågar respektive stadiometer, midje- och höftomkrets); kroppssammansättning genom bioelektrisk impedans (Bodystat 1500).
• Blodtrycket kommer att mätas två gånger från höger arm med hjälp av en automatiserad Omron blodtrycksmätare, där deltagaren sitter tyst i minst fem minuter.
• Fastande blodprov kommer att tas från antecubitalvenen och omedelbart separeras i plasma/serum för de föreslagna analyserna som beskrivs nedan. Den kommer att förvaras vid -70°C fram till analys.
• Fastande morgonurinprov förvarat vid -70ºC fram till analys.
• I en undergrupp av deltagare (n=70, 35 i varje arm) kommer avföringsprover att samlas in vid baslinjen och i slutet av interventionen för analys av förändringar i tarmmikrobiotans sammansättning och funktion, som tidigare beskrivits.

Laboratoriemetodik: Alla metoder används rutinmässigt i deltagande laboratorier och utförs med noggrann uppmärksamhet på kvalitetskontroll och med deltagande i externa kvalitetskontrollsystem där sådana finns. All laboratorieanalys kommer att utföras blind, dvs. analytikern kommer inte att veta vilken intervention deltagaren har tilldelats.

Biomarkörer för kardiometabolisk risk: Serumlipider (totalkolesterol, HDL-C och TG) och HbA1c i helblod kommer att bedömas med enzymatiska analyser (Randox Ltd, Crumlin, NI och Glen Bio, Antrim, NI) på en I-Lab 600 auto -analysator. LDL-C kommer att beräknas.

Biomarkörer för kostkvalitet: följande biomarkörer kommer att användas för att bedöma näringsstatusens svar på dietinterventionen: rött kött - metylhistidiner och karnosin; vitt kött - TMAO, guanidoacetat, anserine; frukt och grönsaker - prolinbetain, isotiocyanater, S-metyl-L-cysteinsulfoxid och vinsyra; fullkorn - alkylresorcinoler; kaffe - fenolsyror, N-metylpyridinium, trigonellin, 2-furoylglycin; SSB - formiat, citrullin, taurin och isocitrat) rött kött-metylhistidiner; fet fisk - omega-3 index; frukt och grönsaker - totalt karotenoider och prolinbetain; fullkornsalkylresorcinoler.

Tarmmikrobiotans sammansättning och funktionalitet: Provhantering och nukleinsyrarening kommer att utföras enligt ett etablerat protokoll.166 Illumina DNA-seq bibliotek med fragment längd på ~300 bp kommer att genereras, med Pippen prep storlek val. För RNA-seq kommer 5 ug RNA att anrikas för mRNA och utsättas för strängspecifik cDNA-syntes med användning av etablerade protokoll. Parade sekvenser (t.ex. 150x150 nt) kommer att utföras på Illumina HiSeq-plattformen.

Primärt resultat: Förändring av kvalitetsresultatet för Prime Diet.

Sekundära resultat:

1. Förändring i markörer för kardiometabolisk risk, inklusive blodtryck, lipidprofil, HbA1c, kroppsvikt.
2. Förändring av biomarkörer för kostkvalitet
3. Tarmmikrobiotans sammansättning och funktion (som ska utföras i en undergrupp).

Effektberäkning: Provstorleksberäkningar kommer att bekräftas under valideringen av PDQS inom en irländsk befolkning. Men baserat på publicerade amerikanska data, med en standardavvikelse (SD) för PDQS på 2,3, och ett antagande om en skillnad i ökning av PDQS på 5 mellan de personliga kostråden och kontrollgrupperna då, om det finns 60 deltagare i varje grupp , skulle studien ha över 90 % kraft att upptäcka denna skillnad i genomsnittlig PDQS som statistiskt signifikant, på α=0,05-nivån. Totalt kommer 134 deltagare att rekryteras för att möjliggöra cirka 10 % avhopp. För hälsoresultaten, och, baserat på vad som observerades i en kostintervention baserad på att förbättra kostkvaliteten hos deltagare med liknande hög CVD-risk, om det finns 60 deltagare i varje grupp, och det antas att (i) SD för förändringen i diastoliskt blodtryck (DBP) är 9 mmHg i slutet av studien; (ii) en skillnad i DBP på 4,5 mmHg mellan de individualiserade kostråden och kontrollgrupperna; då skulle studien ha 80 % kraft att upptäcka, som statistiskt signifikant på 5 %-nivån, dessa skillnader i medelförändring mellan de två grupperna. Utredarna kommer att ha liknande effektnivåer (~80 %) för att upptäcka effektstorlekar av liknande storlek i totalt kolesterol, HbA1c och kroppsvikt. Analysen av tarmmikrobiotans sammansättning och funktion kommer att vara utforskande till sin natur.

Dataanalytisk strategi: De upprepade slutpunktsmåtten som genereras av studiedesignen kommer att analyseras med tekniker som är lämpliga för longitudinella data med hjälp av xt-panelstudieprocedurerna som finns tillgängliga i Stata release 11 (College Station, TX). Inledande undersökning av korrelationsstrukturen för de upprepade mätningarna kommer att hjälpa till att vägleda modellanpassning. Inverkan av den kostintervention som studeras kommer att bedömas genom att jämföra medel för förändringar i mätningar från baslinje till 6 månader mellan de biomarkörbaserade individuellt anpassade råd och utbildningsgrupper. Denna skillnad i medel kommer att ge en uppskattning av effekten av intervention och 95 % konfidensgränser kommer att beräknas för att indikera dess precision. Om så är lämpligt kommer mätningarna att omvandlas logaritmiskt före analys och tolkning kommer att göras i förhållande till den ursprungliga skalan.