哮喘和肥胖饮食与运动

我们的主要假设是炎症 SNP 可以调节炎症反应的程度，而肥胖会改变疾病的严重程度。 在这种情况下，在肥胖背景下发展的哮喘表明特定促炎状态（肥胖）与炎症遗传调节因子（SNP）之间存在潜在的有害关系。

我们的次要假设提出，与候补名单对照组相比，仅通过饮食而不是单独运动进行短期（12 周）减肥将减少肺部特异性炎症，并减少患有哮喘的非洲裔美国肥胖女性青少年的促炎反应在最初的 12 周后接受为期 12 周的饮食加运动计划的组合（等待列表控制/组合）。 第三个探索性假设提出，识别的 SNP 的频率将与通过饮食、运动或联合计划减少的脂肪量显着相关，并将进一步由特定气道以及促炎和抗炎标记物介导。 具体目标包括：

1. 确定 13-19 岁的非裔美国女性肥胖和非肥胖哮喘和非哮喘青少年中促炎和抗炎基因中单核苷酸多态性和 SNP 单倍型的频率。
2. 与等候名单对照/组合相比，检查饮食或运动对女性非洲裔美国肥胖哮喘和非哮喘青少年肺部特异性炎症（呼出的一氧化氮，[eNO]）和促炎反应和抗炎反应的影响团体。
3. 确定炎症 SNPs 在通过饮食、运动或两者同时进行减肥前后女性非洲裔美国肥胖哮喘和非哮喘青少年中调节几种炎症标志物和肺部特异性炎症 (eNO) 的作用。

我们将对 4 组非裔美国青少年（13-19 岁）女性进行横断面分析，如下所示： 1A 组：肥胖伴哮喘 1B 组：非肥胖伴哮喘 1C 组：肥胖非哮喘 1D 组：非肥胖- 肥胖，非哮喘患者

根据美国疾病控制中心的定义（USCDC 2000 年年龄别性别特定体重指数 (BMI)增长图表。 作为对照，我们将包括女性非裔美国人肥胖、非哮喘青少年和健康年龄匹配的对照（非肥胖、非哮喘）。

假设一个显性模型，对于 5 个 SNP 的单倍型，每组 100 个个体的样本（1:1 匹配）将达到至少 80% 的功效来检测单倍型与组成员的关联的 OR 为 1.5（例如肥胖哮喘与非肥胖哮喘），显着性水平为 0.05。 所有其他组比较都假设相同的条件，因此每个组都需要 100 个样本。

父母/监护人签署知情同意书后，将进行一般体检和病史采集，并进行肺活量测定以评估每位参与者的肺功能，并评估肥胖状况。 对于在访问 1 期间发现不肥胖的女孩，将从 100 名哮喘患者和 100 名非哮喘健康年龄匹配对照中获得大约 30 毫升外周血。 对于肥胖参与者（100 名哮喘患者和 100 名非哮喘患者），将在访问 2（基线）期间获得外周血抽取。 将测试外周血的血红蛋白 A1-C (HA1C)、脂质谱并确定炎症和遗传标记的存在。 来自参与该研究的所有非裔美国青春期女孩的额外血液样本将被收集到肝素试管（2 个 10 毫升试管）中。 单核层将使用密度梯度分离，并将表征循环 MDS。 流式细胞术将用于确定单核细胞或粒细胞 MDSC 的百分比，使用几种荧光标记的抗体，包括抗 CD11b、CD14、CD15、CD33、CD66 和 HLA-DR。 DNA 将通过 DNAzol（Invitrogen Corp；Grand Island，NY）提取。 对于 SNP 分析，我们计划使用来自 Illumina（lllumina Inc，San Diego，CA）的 humanCNV370-Quad bead 芯片。 该芯片允许同时分析超过 370,000 个 SNP，并且仅使用 200 ng 基因组 DNA。 我们最初将把我们的分析集中在促炎和抗炎细胞因子基因 SNP（/LS、TNF、TGFB、ILIO、IL8、IL6、PTGS2、ARG1）和瘦素、瘦素受体和脂联素中的 SNP（表 11）和结果将通过 TaqMan 确认如下：基因组 DNA (5 ng) 将在 95°C 变性 10 分钟，并在 2X 存在下扩增 40 个循环，92°C 15 秒，58°C 1 分钟TaqMan Universal Master Mix (Applied Biosystems)、水以及相应的引物和报告探针混合物（标有 FAM 或 VIC）。 将使用 7900 HT 仪器（Applied Biosystems）分析反应，以确定是否存在 VIC 或 FAM 荧光标记或两者，使用序列检测系统（Applied Biosystems）确定基因型。 对照将包括已知基因型的个体和没有 DNA 的空白。 此外，15% 的样本将在单独的检测中运行两次，并比较等位基因分类。 每批中的每个 SNP 将包括已知基因型的个体和没有 DNA 的空白。

卡方检验、Fisher 精确检验和学生 t 检验将用于评估肥胖哮喘患者、非肥胖哮喘患者、肥胖非哮喘患者和健康对照之间不同 SNP 频率差异的统计显着性。 将使用嵌入期望最大化算法中的对数线性模型来推断单倍型频率。 质量控制程序（包括基因分型效率和 Hardy-Weinberg 平衡的评估）、标志物之间连锁不平衡的评估以及单倍型关联分析将在肥胖与非肥胖以及哮喘与非哮喘患者中分别进行。

注册后，符合条件的参与者将接受基线访问，包括大约 30 毫升的外周血抽取、双能 X 射线吸收测定法 (DEXA) 扫描、呼出一氧化氮 (eNO) 以及研究医师的研究资格。 在这次基线访问之后，患有和不患有哮喘的肥胖参与者将被随机分配到：

1) 仅节食，2) 仅锻炼或 3) 等候名单/联合干预（12 周无干预，随后饮食和锻炼相结合）。

每个治疗组和对照组将招募大约 110 名受试者。 假设流失率为 20%，我们将保留 360 个受试者，每组 90 个，这将提供足够的统计能力：

1. 根据下面的样本量功效计算，检测仅饮食、仅运动、联合计划或非裔美国女性肥胖哮喘患者和非哮喘患者等候名单对照组之间 eNO 的显着差异；
2. 作为探索性目标 3 的一部分，确定炎症 SNP 在女性非洲裔美国肥胖哮喘和非哮喘青少年中通过饮食、运动或两者减肥前后炎症标志物和 eNO 调节的影响，根据样本尺寸功率计算）。

干预方法：

治疗组将接受 Trim Kids 行为矫正计划，但干预材料将针对仅节食或仅运动治疗。 非肥胖哮喘患者和非肥胖、非哮喘患者将作为探索目标的对照，并仅参加一般体检、肺活量测定和血液检测。 在建议的时间段内，家长和孩子每周参加一次两小时的综合课程。 医生或护士在每次治疗期间提供医疗监督和指导，以提高依从性和监测副作用。

哮喘管理：我们将排除患有严重或不受控制的哮喘的人。 在急性哮喘发作的情况下，参与者将根据书面和审查的哮喘行动计划进行管理，使用哮喘药物或 S-激动剂（如沙丁胺醇），并在必要时短期使用其他药物。 参与干预组的哮喘参与者也将被要求在参加每次运动之前使用运动前剂量的哮喘药物，否则将被排除在该运动之外。 任何恶化都将被记录下来，参与者将能够联系医疗服务提供者，如果需要，将被转介到紧急服务中心。 如果出现更严重的恶化或进行性恶化，参与者将根据护理标准进行治疗，如果慢性或长期抗炎治疗被认为是优先事项，则参与者将退出研究。

营养教育包括一系列学习活动，这些活动针对每个群体在治疗计划的不同阶段取得进展时的具体需求。 每周都会为孩子们提供易于使用的食物频率清单以供填写。

本研究中使用的锻炼方案将基于 Trim Kids 锻炼方案，该方案根据儿童的医疗状况（合并症，如哮喘）、体重状况和健康水平量身定制建议。 所有运动建议都将遵循美国胸科学会 (ATS)、美国儿科学会 (AAP) 和美国运动医学会 (ACSM) 的指南。 LSUHSC 健康中心的锻炼课程将由 ACSM 认证的讲师和私人教练监督。 在每个为期 12 周的课程中，锻炼活动与该组的肥胖身体状况以及理解、综合和应用健康和健身信息到日常生活情况的能力相对应。 孩子们会收到一段锻炼视频，其中包含在家中进行的锻炼程序。 他们还发给卡片，记录他们每周进行的身体活动的分钟数。 通过观察这些身体活动记录卡并监测心率和呼吸率来监测依从性。 心理学家将行为矫正和社会心理教育整合到教育课程中。

教授行为矫正技能，强调如何使用讨论、建模、角色扮演和引导问题解决。 讨论了自我监控、承诺、限制设定、习惯养成、目标设定和行动计划、决策技能和自信训练等主题。

干预将在路易斯安那州立大学 (LSU) 健康科学中心健康设施进行。 在每周课程的前 30 分钟内，饮食和运动小组将在私人房间附近的临床区域开会进行医学监测和称重。

在 30 分钟的医学监测和称重之后，仅节食组将在教室里开会。 行为矫正课程将持续 30 分钟，营养教育将持续约 30-60 分钟。 参加仅饮食干预的研究参与者将接受蛋白质改良的快速饮食加上维生素和矿物质的补充，然后是均衡的低热量饮食和/或中等强度的渐进式锻炼计划，并给予行为指导修改。

仅锻炼组将在 30 分钟的医疗监测和称重后在大型多功能室会面。 行为矫正课程将持续 30 分钟。 参与者将使用有氧运动器材，参加具有特定文化特色的舞蹈课程，参加力量训练，并在邻近的社区公园区域进行大约 30-60 分钟的户外家庭田径运动。 参与者以一种有趣的、零星的、间歇性的方式进行锻炼，而教练则使用符号、音乐和各种道具讨论关键概念。

在 12 周的等待期之后，联合项目的参与者将在一个单独的多功能室会面，并将每周参加一次饮食、锻炼和行为矫正课程。