Effecten van magnesiumcitraat, magnesiumoxide en magnesiumsulfaatsuppletie op arteriële stijfheid bij gezonde personen met overgewicht: a study protocol for a randomized controlled trial

Trial design

In deze gerandomiseerde, dubbelblinde, placebogecontroleerde studie zullen gezonde vrijwilligers met overgewicht en lichte obesitas worden toegewezen aan één van de drie magnesiumgroepen of de placebo controlegroep. Deze studie zal worden uitgevoerd in het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG). Het huidige protocol is geschreven in overeenstemming met de Standard Protocol Items: Recommendations for Interventional Trials (SPIRIT) richtlijn (Fig. 1 en Additional file 1) . Goedkeuring van de ethische commissie werd verkregen van het UMCG, Nederland.

Karakteristieken van de deelnemers

Voor deze studie komen alleen proefpersonen in aanmerking die schriftelijke geïnformeerde toestemming geven. Bovendien moeten de deelnemers tussen 45 en 75 jaar oud zijn en overgewicht of lichte obesitas hebben (body mass index tussen 25 en 35 kg/m2), omdat van deze proefpersonen wordt verwacht dat zij bij aanvang een verhoogde arteriële stijfheid en bloeddruk hebben, die door de interventie kunnen worden verbeterd. Om mogelijke variaties in de onderzoeksresultaten als gevolg van hormonale effecten te vermijden, zullen alleen postmenopauzale vrouwen (≥ 2 jaar na de laatste menstruatie) worden geïncludeerd. Deelnemers die voldoen aan een van de volgende criteria komen niet in aanmerking voor deze studie:

• hoge magnesiuminname (gedefinieerd als een uitscheiding van magnesium in de urine van ≥ 7,0 of ≥ 5.9 mmol/24 h voor mannen en vrouwen, respectievelijk);

• plasmaglucose ≥ 7,0 mmol/l;

• serum totaal cholesterol ≥ 8,0 mmol/l;

• serum triglyceriden ≥ 2.2 mmol/l;

• huidig roker of gestopt met roken < 12 maanden;

• aanwezigheid van diabetes mellitus;

• familiaire hypercholesterolemie;

• misbruik van drugs;

• meer dan 21 alcoholische consumpties per week;

• onstabiel lichaamsgewicht (gewichtstoename of -afname > 3 kg in de afgelopen 3 maanden);

• gebruik van protonpompremmers;

• gebruik van lipidenverlagende middelen en/of antihypertensiva die in de afgelopen 6 maanden zijn gestart;

• gebruik van magnesiumsupplementen of een onderzoeksproduct binnen een andere biomedische behandeling in de afgelopen 1 maand;

• ernstige medische aandoeningen die de studie zouden kunnen verstoren, zoals epilepsie, astma, nierfalen of nierinsufficiëntie, chronisch obstructieve longziekte, inflammatoire darmziekten, auto-inflammatoire ziekten en reumatoïde artritis;

• actieve hart- en vaatziekten; of

• niet bereid zijn om vanaf 8 weken voor het begin van de studie en tijdens de studie op te geven bloeddonor te zijn (of bloed te hebben gegeven).

Interventies

De deelnemers met overgewicht en lichte obesitas zullen willekeurig worden toegewezen om te ontvangen: magnesiumcitraat; magnesiumoxide; magnesiumsulfaat; of placebo. Een stroomdiagram van de studie-interventies wordt gepresenteerd in Fig. 2. De deelnemers aan de studie zal worden verzocht gedurende 24 weken driemaal daags 2 capsules in te nemen. Op de testdagen zullen de eerste 2 capsules worden ingenomen nadat alle metingen zijn voltooid. Elk magnesiumsupplement levert 75 mg magnesium (Magnesium Citraat Complex (Mg 15,5%) Magnesium Sulfaat Complex (17,4%) en Magnesium Oxide Complex (60,3%); AMT Laboratories Inc.). De dagelijkse magnesiuminname van de 6 capsules zal dus 450 mg bedragen. De placebo-capsules zullen zetmeel (Amylum solani) bevatten. De totale behandelingsduur van 24 weken is gebaseerd op onze vorige studie, die een significant effect van magnesiumsuppletie op de arteriële stijfheid na 24 weken aantoonde. Op de basislijn en in de weken 2, 12 en 24 zullen de deelnemers metingen ondergaan van PWVc-f, bloeddruk op kantoor en lichaamssamenstelling. Voorafgaand aan elke testdag zullen deelnemers 24-uurs urine- en ontlastingsmonsters verzamelen. Bovendien zal de deelnemers gevraagd worden om de Patient Health Questionnaire (PHQ-15) in te vullen voor elke testdag. De PHQ-15 is een subschaal voor somatische symptomen die is afgeleid van de volledige PHQ. Deze vragenlijst bevat ongeveer 15 somatische symptomen of symptoomclusters die goed zijn voor meer dan 90% van de gerapporteerde lichamelijke klachten in de poliklinische setting. Ten slotte zullen de proefpersonen alle tekenen van ziekte in dagboeken noteren, evenals de gebruikte medicatie en eventuele afwijkingen van het protocol tijdens het onderzoek. De proefpersonen wordt verzocht hun niveau van lichamelijke activiteit, hun voedselinname en alcoholgebruik gedurende de gehele studie niet te wijzigen.

Blindering en randomisatie

Om de dubbelblinde opzet te waarborgen, zullen optisch gelijkende capsules worden verpakt en gecodeerd door laboratorium Medisan (Heerenveen, Nederland), dat de studiemedicatie (magnesiumsupplementen en placebo) zal leveren. Bovendien zal dit laboratorium de randomisatieprocedure uitvoeren. Hiertoe zal het een categorische lijst in logische volgorde opstellen. Deze lijst zal voor elke proefpersoon één interventie bevatten. Op basis van een door de computer gegenereerde lijst met willekeurige getallen zullen de proefpersonen in één van de groepen worden gerandomiseerd. Dit resulteert in een gerandomiseerde lijst van behandelingstoewijzing.

Berekening steekproefgrootte

De huidige studie is powered op arteriële stijfheid, het primaire eindpunt. De vereiste steekproefgrootte voor noninferioriteitstesten is berekend op basis van een marge van 0,5 m/s, een waarschijnlijkheid van 0,05 en een power van 0,80. Daarom zijn 41 proefpersonen per magnesiumgroep nodig. Om magnesiumcitraat met placebo te vergelijken, nemen we aan dat het aantal proefpersonen per groep, berekend voor een twee-armige trial (n = 24), voldoende is. Omdat een uitvalpercentage van 10% wordt verwacht, zullen 162 personen worden gerekruteerd om de studie te beginnen. Door er rekening mee te houden dat slechts 50% van de proefpersonen in de screening aan alle inclusiecriteria zullen voldoen en bereid zijn om deel te nemen, worden 324 proefpersonen verwacht om deel te nemen aan de screeningsbezoeken.

Deze steekproefgrootte berekening is gebaseerd op een intra-subject variabiliteit van 0,9 m/s en een 1,0 m/s verandering in de PWVc-f na 24 weken magnesiumsuppletie, gevonden in onze vorige studie . De gelijkwaardigheidsmarge van 0,5 m/s is gebaseerd op het waargenomen effect , dat 50% is van het effect van magnesiumcitraatsuppletie in vergelijking met placebo. Voor de berekening van de steekproefgrootte werd de formule van Julious gebruikt.

Compliance to the intervention

Compliance zal worden beoordeeld op basis van het aantal geretourneerde capsules na 12 en 24 weken. Proefpersonen worden geacht therapietrouw te zijn wanneer zij ten minste 80% van de capsules innemen. Bovendien zullen we de therapietrouw beoordelen aan de hand van de magnesiumconcentraties in de urine aan het einde van de studie.

Hoofdresultaat

De PWVc-f zal in tweevoud worden geregistreerd met behulp van de SphygmoCor v9 (AtCor Medical, West Ryde, Australië). Eerst zal de afstand van de suprasternale inkeping tot de femorale opnameplaats (via de navel) worden gemeten. Vervolgens wordt de afstand van de suprasternale inkeping tot het carotisopnamepunt (rechts) afgetrokken. Bovendien wordt de rechtstreekse afstand tussen het carotisopnamepunt en het femorale opnamepunt (rechts) gemeten. Ten tweede worden ECG-elektroden aangebracht om de R-golf in het ECG-complex te identificeren. Vervolgens worden met de tonometer de aankomst van de pulsgolf en de vertraging tot de R-golf van het ECG gemeten aan de halsslagader en aan de femorale slagader. Indien alle metingen correct zijn ingevoerd en geregistreerd, berekent het programma van de fabrikant automatisch de PWVc-f. Met dezelfde tonometer, aangebracht op de radiale slagader bij de pols van de rechterarm, wordt de pulsgolfanalyse (PWA) bepaald. De metingen worden van slag tot slag gesynchroniseerd en in duplo opgenomen. Uit deze opnames zal het programma van de fabrikant automatisch de centrale augmentatie-index gecorrigeerd voor hartslag (CAIxHR75) bepalen.

Secundaire uitkomsten

Bloeddruk

Bloeddruk (systolisch en diastolisch) en hartslag zullen worden gecontroleerd met behulp van een apparaat voor continue bloeddrukcontrole (Criticare 506 N3; Criticare Systems Inc., Waukesha, WI, USA). De onderzoeker zal de bloeddruk meten vóór de PWVc-f metingen. Na een acclimatisatieperiode van ten minste 15 minuten in rugligging wordt de bloeddruk op kantoor gemeten. De eerste meting zal worden verworpen, en het gemiddelde van de laatste drie metingen zal worden gerapporteerd.

Darmmicrobiota

De proefpersonen zal worden gevraagd om 1 of 2 dagen voor de testdag een ontlastingsmonster te verzamelen en dit thuis in de koelkast te bewaren. Zij zullen worden gevraagd het monster op ijs (koelelementen of in een zak met ijsblokjes) naar het UMCG te brengen. Op de testdag worden de monsters onmiddellijk bewaard bij – 80 °C. We zullen de diversiteit van het microbioom onderzoeken, evenals specifieke operationele taxonomie en specifieke circulerende metabolieten, waaronder fenylacetylglutamine, trimethylamine oxide (TMAO) en indoleproprionaat (IPA), die eerder in verband werden gebracht met cardiovasculaire gebeurtenissen en metabool syndroom, respectievelijk . De samenstelling van de darmmicrobiota in ontlastingsmonsters zal worden geanalyseerd met PCR-amplificatie van de 16S rRNA V4-V5 variabele regio en deep sequencing met behulp van het Illumina® MiSeq-platform.

Anthropometrische metingen

Op elke testdag zullen antropometrische metingen (lichaamsgewicht zonder schoenen en zware kleding en lichaamssamenstelling) worden uitgevoerd om de deelnemers te karakteriseren. De lichaamssamenstelling (bv. vetmassa, magere lichaamsmassa, extracellulair water en intracellulair water) zal worden gemeten met Bio-Electrical Impedance Analysis (Bodystat Quadscan 4000®; Quadscan, Douglas, Isle of Man, VK). De metingen zullen worden uitgevoerd terwijl de patiënt gedurende 5 minuten in rugligging ligt, met de armen evenwijdig aan en gescheiden van de romp en de benen uit elkaar. De plaatsen van de elektroden worden met een alcoholdoekje gereinigd. Twee elektroden zullen worden geplaatst op de rechter hand en pols, en nog eens twee op de rechter voet en enkel.

Patient Health Questionnaire

Deelnemers zal worden gevraagd om de Patient Health Questionnaire (PHQ-15) in te vullen voor elke testdag. De PHQ-15 is een subschaal voor somatische symptomen die is afgeleid van de volledige PHQ. Deze vragenlijst omvat ongeveer 15 somatische symptomen of symptoomclusters die goed zijn voor meer dan 90% van de gerapporteerde lichamelijke klachten in de poliklinische setting .

Clinische chemie

Bloedmonsters zullen worden geanalyseerd op de afdeling Laboratoriumgeneeskunde van het UMCG, volgens de routineprocedures: plasmaniveaus van magnesium, natrium, kalium, chloride, calcium, fosfaat, ureum, totaal eiwit, albumine, creatinine en hemoglobine, hematocriet, leukocyten, thrombocyten en metabole risicomarkers (triglyceriden, totaal cholesterol, LDL-cholesterol en HDL-cholesterol, nuchtere plasmaglucose en HbA1C) zullen worden gemeten. Bovendien zullen calcium, natrium, kalium, chloride en creatinine in de urine worden bepaald. Om de magnesium status te bepalen, zullen plasma magnesium niveaus en intra-erythrocyte magnesium worden gemeten volgens routine procedures.

Dieet inname

Om er zeker van te zijn dat de deelnemers hun voedingspatroon hebben gehandhaafd tijdens de studie, wordt de proefpersonen gevraagd om hun voedingspatroon gedurende 3 opeenvolgende dagen aan het begin en aan het einde van de studie te rapporteren in voedingsdagboeken met gebruik van standaard voedingseenheden . Deze dagboeken zullen door de onderzoeker op volledigheid worden gecontroleerd.

Statistische analyse

Voor normaal verdeelde parameters zullen de gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde waarde en standaardafwijking. Niet-normaal verdeelde parameters zullen worden gepresenteerd als de mediaan (range). Voor statistische analyses zullen responsen worden berekend gedefinieerd als het verschil tussen follow-up en uitgangswaarden. Voor de primaire analyses, waarin het effect van magnesiumcitraat op arteriële stijfheid zal worden geëvalueerd, zullen verschillen in respons tussen magnesiumcitraat en placebo worden getest (één-factor ANCOVA) met gebruik van de uitgangsmetingen van de uitkomstvariabelen als covariaten. Om als secundaire analyses te testen of het effect van magnesiumoxide en magnesiumsulfaat op arteriële stijfheid non-inferieur is aan het effect van magnesiumcitraat op arteriële stijfheid, wordt een non-inferioriteitsmarge (Δ) van 0,5 m/s gekozen op basis van de in eerder onderzoek gevonden effectgrootte van magnesiumcitraat op arteriële stijfheid . Een één-factor ANCOVA, met gebruik van de baseline metingen van de uitkomstvariabelen als covariaten, zal worden uitgevoerd om verschillen in respons tussen magnesium- en placebobehandelingen te evalueren. Om non-inferioriteit aan te tonen, mag de ondergrens van het betrouwbaarheidsinterval van het verschil tussen magnesiumsulfaat en magnesiumcitraat en het verschil tussen magnesiumoxide en magnesiumcitraat niet groter zijn dan Δ, zodat met 95% zekerheid kan worden gesteld dat magnesiumoxide en magnesiumsulfaat niet slechter zijn dan magnesiumcitraatsupplementen met meer dan Δ. Behandelingseffecten zullen op elk tijdstip (na 2, 12 en 24 weken) worden berekend met een één-factor ANCOVA. Verschillen worden als statistisch significant beschouwd bij P < 0,01 voor de primaire analyses (bevestigend) en P < 0,05 voor de secundaire analyses (verkennend). Statistische analyses zullen worden uitgevoerd met SPSS 23.0 software voor Windows (SPSS Incorporated, Chicago, IL, USA). De normaliteit van de residuen zal worden onderzocht met de Shapiro-Wilk normaliteitstest. Indien een residu niet normaal verdeeld is, worden de parameters log getransformeerd. Indien de residuen na log-transformatie nog steeds niet normaal verdeeld zijn, zullen niet-parametrische tests worden gebruikt. Ontbrekende gegevens worden niet vervangen door schattingen. Vanwege de randomisatie wordt verwacht dat de confounders gelijk verdeeld zullen zijn. Daarom zal er geen correctie voor confounding plaatsvinden. Het intention-to-treat principe zal worden toegepast in primaire analyses. Ten tweede zullen wij per-protocol analyses uitvoeren (waarbij proefpersonen die niet aan de eisen voldoen, worden uitgesloten van de statistische analyse). Om non-inferioriteit aan te tonen, moet het betrouwbaarheidsinterval van het verschil de marge in zowel de intention-to-treat als de per-protocol analyses uitsluiten. Tenslotte zullen wij subgroepanalyses uitvoeren waarin wij de effecten van magnesium op arteriële stijfheid zullen vergelijken bij personen die antihypertensieve therapie krijgen en personen die geen antihypertensieve therapie krijgen. Omdat de arteriële stijfheid na verloop van tijd sneller kan toenemen bij personen die voor hypertensie worden behandeld, is onze hypothese dat magnesium een meer uitgesproken effect kan hebben op arteriële stijfheid bij personen die antihypertensieve therapie krijgen.