大豆处理对代谢健康的评估 (STEM) 试验

理由：

大豆正处于营养“十字路口”。 一方面，它符合当前以植物为基础的饮食模式的饮食建议[1-6]，并且已被证明具有优势[7-9]。 另一方面，其降低冠心病风险的健康声明面临着被撤销的威胁[10]，并且在代谢健康的公共卫生干预措施中常常被乳制品所掩盖。 减少含糖饮料（SSB）的策略已成为应对肥胖和糖尿病流行的主要公共卫生目标之一[10-22]。 国家食品、营养和健康政策和计划已将低脂牛奶定位为SSB的首选替代策略[23-27]。 该策略源自以下证据：前瞻性队列研究中，用低脂牛奶替代 SSB 与体重减轻和糖尿病发病率降低相关 [28,29]，并可减少肝脏脂肪（一种与肥胖和糖尿病相关的重要早期代谢病变）。随机试验中的甘油三酯和血压[30]。 这些好处是否适用于豆奶替代品尚不清楚，豆奶替代品在中间代谢结果方面比牛奶显示出明显的优势[7,31-33]。 迫切需要进行研究来阐明豆奶作为牛奶替代品的代谢益处。

客观的：

我们的首要目标是提供高质量的临床证据，为使用大豆作为“公共卫生干预措施”提供信息，以解决肥胖和糖尿病的双重流行以及整体代谢健康问题。 为了实现这一目标，我们建议开展大豆治疗代谢健康评估 (STEM) 试验，这是一项大型、务实、随机对照试验，旨在评估使用 2% 豆奶（大豆蛋白载体）与 2% 牛奶（酪蛋白和乳清载体与蛋白质和体积相匹配）作为“公共卫生干预措施”，以取代高危人群中肝脏脂肪和关键心脏代谢介质/指标的 SSB。

设计：

该试验将是一项为期 6 个月、两阶段、三组、非劣效性、开放标签、平行组、随机对照试验，旨在评估用 2% 豆奶与 2% 牛奶替代 SSB 对主要结果是肝脏脂肪，次要结果是肌肉脂肪、胰岛素敏感性、β 细胞功能、葡萄糖耐量和患有代谢综合征 (MetS) 的超重/肥胖参与者（每天摄入 ≥3 个 SSB）的既定心脏代谢危险因素。 该试验将根据良好临床实践进行，并根据 CONSORT 和非劣效性试验的 COSORT 扩展进行报告 [34]。 三臂设计的优点是将优效性试验与非劣效性试验相结合，使我们能够测试活性（2% 豆奶）和参考（2% 牛奶）治疗相对于对照（SSB）的优越性。 ）以及活性治疗（2% 豆奶）与同时对照参考（2% 牛奶）治疗的非劣效性。 我们选择 24 周的治疗持续时间，因为在这段时间内牛奶被证明可以替代 SSB 减少肝脏脂肪 [30]，并且这个持续时间将对公共卫生政策产生有意义的影响 [35,36]。

参加者：

我们将根据修改后的 IDF/NHLBI/AHA/WHF/IAAS/IASO [37] 标准纳入 186 名患有 MetS 的超重或肥胖（BMI，27-40 kg/m2）成年（年龄，18-75 岁）男性和非怀孕女性（高腰围[女性≥88cm，男性≥102cm]加上4种血糖异常中≥2种[FPG≥5.6mmol/L]，高甘油三酯[≥1.7mmol/L]，低HDL-C[<1.0mmol/L男性和< 1.3 mmol/L 女性]，或高血压 [≥130/85mmHg]）每天摄入 ≥3 个 SSB。 我们修改了 MetS 定义，要求高 WC，以确保样本中富含 NAFLD（定义为肝脂肪变性/肝细胞内脂质 [IHCL]，1H-MRS ≥5.0%）[38]。 根据我们的准入标准，我们预计超过 50% 的样本将患有 NAFLD [38,39]。 我们将排除患有糖尿病或重大疾病的个体。

随机化：

应用健康研究中心 (AHRC) 将通过研究电子数据捕获 (REDCap) 计划执行具有分配隐藏的分组随机化。 成功完成磨合阶段后，参与者将被随机分为每个层的 3 组，使用大小不等的随机排列块。

协议：

该试验将在 CFI 资助的多伦多 3D 临床研究中心和 MRI 研究中心以及圣迈克尔医院的临床营养和危险因素修正中心进行。 符合资格的参与者将在随机分组之前经历为期 4 周的磨合阶段。 希望继续的参与者将接受为期 24 周的干预阶段，其中他们被随机（见上文）接受 3 项干预中的 1 项：≥3 份 (1) 2% 豆奶（测试治疗），(2) 2%牛奶（参考处理/阳性对照）或（3）他们通常的SSB（阴性对照）。 所有研究饮料都将附有说明，以替代通常的 SSB 摄入量，同时保持背景饮食。 参与者将每 4 周进行一次临床访问，以审查饮料记录、收集研究食物以及体重、腰围 [40] 和血压的临床评估。 将在第 0 周和第 24 周时对 -30、0、30、60、90 和 120 分钟的血液样本进行 1H-MRS 测量和 75g 口服葡萄糖耐量测试（75g-OGTT；世界卫生组织方案 [41]）。将收集哈佛威利特 FFQ）以及血液和粪便样本。 将在第 0、12 和 24 周收集依从性生物标志物样本。

干预措施：

3 种干预措施将包括 ≥3 份 (1) 2% 豆奶（Alpro Soya，250mL 单份耐储存包装，100Kcal，每 250mL 含 8g 大豆蛋白），(2) 2% 牛奶（Organic Meadows® ，250mL，单份耐储存包装，130Kcal，每 250mL 含 8g 酪蛋白/乳清蛋白），或 (3) 普通 SSB（355mL 单份罐装，每 355mL 130-140kcal）。 参与者通常摄入的 SSB 水平将决定剂量（份数），为剂量反应分析提供剂量范围（即 ≥ 3 份或 24 克大豆和牛奶蛋白质）。 尽管大豆和牛奶的干预措施将在蛋白质和份量方面相匹配，但我们故意没有使 3 种干预措施等热量，因为目标是使用“现实世界”的产品替代品。

结果：

所有结果评估都将采用盲法，并作为第 24 周的最终值进行评估。 主要结果是肝脏脂肪（肝细胞内脂质 [IHCL]），通过 1H-MRS）。 次要结果将包括第 24 周时 75g-OGTT 衍生的胰岛素敏感性变化（松田胰岛素敏感性指数 [ISI] [42]）、β 细胞功能（胰岛素分泌敏感性指数 - 2 [ISSI-2]）相对于基线的变化[43,44] 和葡萄糖耐量（2hPG，iAUC）。 探索性结果将包括异位肌肉脂肪（肌细胞内脂质 [IMCL]）、连续 MetS 标准（腰围 [WC]、FPG、甘油三酯 [TG]、HDL-C 和血压 [BP]）、MetS 逆转（定义为恢复到 5 个 IDF/NHLBI/AHA/WHF/IAAS/IASO 标准中的 <3 [37]；糖尿病发病率（加拿大糖尿病协会 2018 FPG、2h-PG (75g-OGTT) 或 HbA1c 标准）以及体重、肠道微生物组多样性（16S rRNA 测序）、NAFLD 标记物（肝酶 [ALT、AST、GGT、ALP]、脂肪肝指数 (FLI) [45]）、肝胰岛素抵抗 (HOMA-IR)、炎症 (hs-CRP) 、尿酸、既定脂质目标（LDL-C、非 HDL-C）和饮食质量（使用哈佛威利特 FFQ [46] 的替代健康饮食指数 [AHEI]）。 依从性结果将包括研究饮料日志和豆奶摄入量的客观生物标志物（尿异黄酮排泄量 [UIE][47]）、牛奶（乳制品来源的血清脂肪酸 [15:0、17:0、CLA、反式棕榈油酸]酸][48]）和SSB（血清脂肪酸中13C/12C同位素比率[49]）。其他事后探索性结果将根据资金的可用性决定。

数据管理：

圣迈克尔医院应用健康研究中心 (AHRC) 将安全管理数字数据库 (REDCap) 并确保数据完整性。 这种独立的第三方数据管理将成为重要的优势，为研究带来高度的可信度。

力量：

总共 186 名参与者将被随机分配。 每组 N=62 将允许我们测试活性（2% 豆奶）与参考（2% 牛奶）治疗相比的非劣效性，非劣效性界限（δ）为 75% 的效果通过 1H-MRS 对主要结果肝细胞内脂质 (IHCL) 进行参考治疗（IHCL 中的 1.5% 绝对差异基于 IHCL 中预期 2% 绝对差异的 75% 保留分数）通过平均值差异 [57]，假设 SD 为 3%，α=0.05，功率为 80%（β=0.20），损耗为 20%。 选择 IHCL 的 2% 绝对差异是因为它是与下游血糖控制、胰岛素敏感性、血压和/或血脂有临床意义的变化相关的最小平均差异[51-56]。 根据美国食品药品监督管理局 (FDA) 和欧洲药品管理局的指导，选择 75% 的非劣效性界限 (δ) [58-60]。 这个样本量将为我们提供足够的能力来测试活性（2% 豆奶）和参考（2% 牛奶）治疗与对照（SSB）治疗相比的优越性，假设 IHCL、SD 具有相同的 2% 绝对差异3%、α=0.05、80% 功率（β=0.20）和 20% 损耗。 它还将为我们提供足够的动力来对次要结果进行优效性测试。

统计分析：

所有统计分析将使用 STATA 14（StataCorp，德克萨斯州，美国）或合适的统计软件包对第 24 周的最终值进行。 该试验的三组设计旨在测试活性治疗（2% 豆奶）和参考治疗（2% 牛奶）与对照治疗（SSB）相比的优越性以及活性治疗（2% 牛奶）的非劣效性。豆奶）与参考处理（2% 牛奶）进行比较。

主要结果的测试将以逐步的方式进行，以降低家庭错误率。 我们将首先对活性治疗（2%豆奶）和参考治疗（2%牛奶）与对照治疗（SSB）进行优效性测试。 主要分析将根据意向治疗（ITT）原则和逆概率加权（IPW）[https://www.bmj.com/content/370/bmj.m2215]进行，以解释缺失值。 将使用 ANCOVA 模型分析数据，显着性设置为 p < 0.05。 将根据年龄、性别、NAFLD 状况、药物使用、干预剂量（份/天）和基线水平进行调整。 敏感性分析将包括每个方案的完成者以及具有多重插补 (MI) 的 ITT。 如果在初步分析中确定了优越性（确认“检测灵敏度”），那么我们将使用每个方案分析对活性药物（2% 豆奶）与参考（2% 牛奶）治疗进行非劣效性测试。 如果 90% CI 的上限小于均值差异的 1.5% 非劣效性界限 [δ]，则活性治疗（2% 豆奶）将被视为不劣于参考治疗（2%牛奶）。 如果均值差的 90% CI 上限小于 1.5% 非劣效性界限 [δ] 和 0 值（统一），则积极治疗（2% 豆奶）将被视为优越至参考处理（2% 牛奶）。 非劣效性的主要分析将是按方案分析。 将根据年龄、性别、NAFLD 状况、药物使用、干预剂量（份/天）和基线水平进行调整。 敏感性分析将包括完成者、带有 IPW 的 ITT 和带有 MI 的 ITT。

次要、探索性和依从性结果将通过主动治疗（2% 豆奶）、参考治疗（2% 牛奶）和对照治疗 (SSB) 之间的优效性测试进行评估。通过报告所有估计效果和置信区间与 p -值，为正确解释统计证据提供了必要的背景[https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00031305.2016.1154108]。 如果未来需要向监管机构提交，那么次要结果将针对错误发现进行调整。 该方法将取决于主要结果的结果。 如果主要结果的优越性测试显着，那么我们将使用 Benjamini-Hochberg 错误发现率控制方法分析次要结果，起始 alpha 为 0.05，以纠正错误发现 [80]。 选择样本量是为了为这种分析方法提供足够的能力。 主要分析将根据 IPW 的意向治疗 (ITT) 原则进行，以解释任何缺失值。 将使用连续数据的 ANCOVA 模型（平均差异为 95% CI）和分类数据的逻辑回归模型（MetS 逆转的比值比为 95% CI，糖尿病发病率的相对风险为 95% CI）进行分析。 将根据年龄、性别、NAFLD 状况、药物使用、干预剂量（份/天）和最终值的基线水平进行调整。 敏感性分析将包括完成者、每个方案分析以及带有 MI 的 ITT。

将使用卡方检验按年龄、性别、NAFLD 状况、含咖啡因饮料的使用（可乐与非可乐饮用者）、干预剂量（份/天）和基线腰围、FPG、2hPG、甘油三酯进行预先指定的亚组分析。 HDL-C、血压。 将通过多元线性回归和分段回归分析在自然剂量反应范围（每天 3、4、5 或 6 份）内进行连续线性（剂量反应梯度）和非线性（剂量反应阈值）剂量反应分析， 分别。

知识翻译：

我们将遵循渥太华知识翻译模式 (http://www.nccmt.ca/registry/resource/pdf/65.pdf)，并在基南研究中心 - 知识翻译联合项目（圣迈克尔学院与圣迈克尔学院合作）的指导下进行医院和多伦多大学。