Effekter av tillskott av magnesiumcitrat, magnesiumoxid och magnesiumsulfat på arteriell stelhet hos friska överviktiga personer: a study protocol for a randomized controlled trial

Trial design

I denna randomiserade, dubbelblinda, placebokontrollerade studie kommer friska överviktiga och lätt överviktiga frivilliga att tilldelas en av de tre magnesiumgrupperna eller placebokontrollgruppen. Studien kommer att genomföras vid University Medical Center Groningen (UMCG). Det aktuella protokollet har skrivits i enlighet med standardprotokollet: Recommendations for Interventional Trials (SPIRIT) (figur 1 och tilläggsfil 1). Etikkommitténs godkännande erhölls från UMCG, Nederländerna.

Karaktäristika för deltagarna

För den här studien är endast försökspersoner som lämnar skriftligt informerat samtycke berättigade. Deltagarna bör dessutom vara mellan 45 och 75 år och vara överviktiga eller lätt överviktiga (kroppsmasseindex mellan 25 och 35 kg/m2), eftersom dessa försökspersoner förväntas ha ökad arteriell stelhet och ökat blodtryck vid utgångsläget, vilket gör det möjligt att förbättra dem genom interventionen . För att undvika eventuella variationer i studiens resultat på grund av hormonella effekter kommer endast postmenopausala kvinnor (≥ 2 år efter sista menstruation) att ingå. Deltagare som uppfyller något av följande kriterier är inte berättigade till denna studie:

• högt magnesiumintag (definierat som magnesiumutsöndring i urinen ≥ 7,0 eller ≥ 5.9 mmol/24 h för män respektive kvinnor);

• plasmaglukos ≥ 7,0 mmol/l;

• serum totalkolesterol ≥ 8,0 mmol/l;

• serum triglycerider ≥ 2.2 mmol/l;

• aktuell rökare eller rökstopp < 12 månader;

• förekomst av diabetes mellitus;

• familjär hyperkolesterolemi;

• missbruk av droger;

• mer än 21 alkoholhaltiga drycker per vecka;

• instabil kroppsvikt (viktökning eller viktförlust > 3 kg under de senaste 3 månaderna);

• användning av protonpumpshämmare;

• användning av lipidsänkande läkemedel och/eller antihypertensiv behandling som påbörjats under de senaste 6 månaderna;

• användning av magnesiumtillskott eller en prövningsprodukt inom en annan biomedicinsk produkt inom den senaste 1 månaden;

• svåra medicinska tillstånd som kan störa studien, till exempel epilepsi, astma, njursvikt eller njurinsufficiens, kronisk obstruktiv lungsjukdom, inflammatoriska tarmsjukdomar, autoinflammatoriska sjukdomar och reumatoid artrit;

• aktiv kardiovaskulär sjukdom, eller

• inte villig att avstå från att vara blodgivare (eller att ha donerat blod) från 8 veckor före studiens början och under studien.

Interventioner

De överviktiga och lätt överviktiga deltagarna kommer att slumpmässigt tilldelas följande: magnesiumcitrat; magnesiumoxid; magnesiumsulfat; eller placebo. Ett flödesschema över studiens interventioner presenteras i figur 2. Studiedeltagarna kommer att uppmanas att ta 2 kapslar tre gånger dagligen under 24 veckor. Under testdagarna kommer de två första kapslarna att tas efter att alla mätningar har slutförts. Varje magnesiumtillskott innehåller 75 mg magnesium (Magnesium Citrate Complex (Mg 15,5 %) Magnesium Sulphate Complex (17,4 %) och Magnesium Oxide Complex (60,3 %); AMT Laboratories Inc.). Det dagliga magnesiumintaget med 6 kapslar är således 450 mg. Placebokapslarna kommer att innehålla stärkelse (Amylum solani). Den totala behandlingstiden på 24 veckor baseras på vår tidigare studie som visade en signifikant effekt av magnesiumtillskott på arteriell stelhet efter 24 veckor . Vid baslinjen och veckorna 2, 12 och 24 kommer deltagarna att genomgå PWVc-f, blodtryck på kontoret och mätningar av kroppssammansättning. Före varje testdag kommer deltagarna att samla in 24-timmars urin- och avföringsprover. Dessutom kommer deltagarna att uppmanas att fylla i frågeformuläret Patient Health Questionnaire (PHQ-15) före varje testdag. PHQ-15 är en delskala för somatiska symtom som härrör från det fullständiga PHQ. Detta frågeformulär omfattar cirka 15 somatiska symtom eller symtomkluster som står för mer än 90 % av de fysiska besvär som rapporteras i öppenvården . Slutligen kommer försökspersonerna att registrera eventuella sjukdomstecken i dagböcker, liksom mediciner som används och eventuella avvikelser från protokollet under studien. Försökspersonerna uppmanas att inte ändra sin fysiska aktivitetsnivå, sitt matintagsmönster eller användning av alkohol under hela studien.

Blindning och randomisering

För att säkerställa den dubbelblinda designen kommer optiskt likadana kapslar att packas och kodas av laboratoriet Medisan (Heerenveen, Nederländerna) som kommer att tillhandahålla studieläkemedel (magnesiumtillskott och placebo). Dessutom kommer detta laboratorium att genomföra randomiseringsförfarandet. För detta kommer de att skapa en kategorisk lista i logisk ordning. Denna lista kommer att innehålla en intervention för varje försöksperson. Baserat på en datorgenererad lista med slumptal kommer försökspersonerna att randomiseras till en av grupperna. Detta resulterar i en randomiserad lista över behandlingsallokering.

Sampelstorleksberäkning

Den aktuella studien är powered på arteriell stelhet, det primära effektmåttet. Den erforderliga stickprovsstorleken för testning av icke-underlägsenhet beräknas utifrån en marginal på 0,5 m/s, en sannolikhet på 0,05 och en effekt på 0,80. Därför behövs 41 försökspersoner per magnesiumgrupp. För att jämföra magnesiumcitrat med placebo antar vi att det antal försökspersoner per grupp som beräknats för en tvåarmad studie (n = 24) är tillräckligt. Eftersom man räknar med ett bortfall på 10 % kommer 162 personer att rekryteras för att påbörja studien. Genom att ta hänsyn till att endast 50 % av de försökspersoner som ingår i screeningen kommer att uppfylla alla inklusionskriterier och är villiga att delta, förväntas 324 försökspersoner delta i screeningbesöken.

Denna beräkning av urvalsstorlek baseras på en variabilitet inom försökspersonen på 0,9 m/s och en förändring på 1,0 m/s i PWVc-f efter 24 veckors magnesiumtillskott som hittades i vår tidigare studie . Ekvivalensmarginalen på 0,5 m/s är baserad på den observerade effekten , som är 50 % av effekten av magnesiumcitrattillskott jämfört med placebo. För beräkning av urvalsstorleken användes Julious formel.

Compliance till interventionen

Compliance kommer att bedömas utifrån antalet returnerade kapslar efter 12 och 24 veckor. Försökspersonerna kommer att anses vara följsamma när de tar minst 80 % av kapslarna. Dessutom kommer vi att bedöma följsamheten genom magnesiumkoncentrationer i urinen i slutet av studien.

Huvudresultat

PWVc-f kommer att registreras i två exemplar med hjälp av SphygmoCor v9 (AtCor Medical, West Ryde, Australien). Först mäts avståndet från suprasternal notch till den femorala inspelningsplatsen (via naveln). Därefter subtraheras avståndet från den suprasternala notchen till karotisregistreringsstället (till höger). Dessutom skall det direkta avståndet mellan karotisregistreringsstället och lårbensregistreringsstället (höger) mätas. För det andra kommer EKG-elektroder att användas för att identifiera R-vågen i EKG-komplexet. Med hjälp av tonometern mäts sedan pulsvågens ankomst och fördröjningen till R-vågen i EKG vid halspulsådern och lårbensartären. Om alla korrekta mått matas in och registreras kommer tillverkarens program att beräkna PWVc-f automatiskt. Med hjälp av samma tonometer som appliceras på artären radialis nära handleden på höger arm bestäms pulsvågsanalysen (PWA). Mätningarna är synkroniserade slag för slag och registreras i två exemplar. Från dessa inspelningar kommer tillverkarens program att bestämma det centrala augmentationsindexet justerat för hjärtfrekvens (CAIxHR75) automatiskt.

Sekundära resultat

Blodtryck

Blodtryck (systoliskt och diastoliskt) och hjärtfrekvens kommer att övervakas med hjälp av en anordning för kontinuerlig blodtrycksmätning (Criticare 506 N3; Criticare Systems Inc., Waukesha, WI, USA). Undersökaren kommer att mäta blodtrycket före PWVc-f-mätningarna. Efter en acklimatiseringsperiod på minst 15 minuter i ryggläge kommer kontorsblodtrycket att mätas. Den första mätningen kommer att kasseras och medelvärdet av de tre senaste mätningarna kommer att rapporteras .

Gut microbiota

Proverna kommer att ombes att samla in ett avföringsprov 1 eller 2 dagar före testdagen och förvara provet i kylskåpet hemma. De kommer att uppmanas att ta med sig provet till UMCG på is (kylelement eller i en påse med isbitar). På testdagen förvaras proverna omedelbart vid – 80 °C. Vi kommer att undersöka mikrobiomdiversiteten, specifik operativ taxonomi samt specifika cirkulerande metaboliter, inklusive fenylacetylglutamin, trimetylaminoxid (TMAO) och indolproprionat (IPA), som tidigare har kopplats samman med kardiovaskulära händelser respektive metaboliskt syndrom . Sammansättningen av tarmmikrobiota i avföringsprover kommer att analyseras med PCR-amplifiering av den variabla regionen 16S rRNA V4-V5 och djup sekvensering med hjälp av Illumina® MiSeq-plattformen.

Anthropometriska mätningar

Vid varje testdag kommer antropometriska mätningar (kroppsvikt utan skor och tunga kläder och kroppssammansättning) att utföras för att karaktärisera deltagarna. Kroppssammansättningen (t.ex. fettmassa, muskelmassa, extracellulärt vatten och intracellulärt vatten) kommer att mätas med bioelektrisk impedansanalys (Bodystat Quadscan 4000®; Quadscan, Douglas, Isle of Man, Storbritannien). Mätningarna kommer att utföras med patienten i ryggläge i 5 minuter, med armarna parallella med och separerade från bålen och med benen isär. Elektroderna rengörs med en alkoholtork. Två elektroder placeras på höger hand och handled och ytterligare två på höger fot och fotled.

Patient Health Questionnaire

Deltagarna ombeds fylla i Patient Health Questionnaire (PHQ-15) före varje testdag. PHQ-15 är en delskala för somatiska symtom som härrör från det fullständiga PHQ. Detta frågeformulär omfattar cirka 15 somatiska symtom eller symtomkluster som står för mer än 90 % av de fysiska besvär som rapporteras i öppenvården .

Klinisk kemi

Blodprover kommer att analyseras vid avdelningen för laboratoriemedicin vid UMCG, enligt rutinförfaranden: Plasmanivåer av magnesium, natrium, kalium, klorid, kalcium, fosfat, urea, totalt protein, albumin, kreatinin och hemoglobin, hematokrit, leukocyter, trombocyter och metabola riskmarkörer (triglycerider, totalt kolesterol, LDL-kolesterol och HDL-kolesterol, fastande plasmaglukos och HbA1C) kommer att mätas. Dessutom kommer kalcium, natrium, kalium, klorid och kreatinin i urinen att bestämmas. För att bestämma magnesiumstatusen kommer magnesiumnivåerna i plasma och intra-erytrocyt magnesium att mätas enligt rutinförfaranden.

Dietintag

För att säkerställa att deltagarna har bibehållit sitt matmönster under studien ombeds försökspersonerna att rapportera sin kost under tre på varandra följande dagar vid studiens början och slut i kostdagböcker med hjälp av standardförsörjningsenheter . Dessa dagböcker kommer att kontrolleras för fullständighet av undersökaren.

Statistisk analys

För normalfördelade parametrar kommer data att presenteras som medelvärde och standardavvikelse. Icke-normalt fördelade parametrar kommer att presenteras som median (intervall). För statistiska analyser kommer svar att beräknas definierat som skillnaden mellan uppföljningsvärden och baslinjevärden. För de primära analyserna, där effekten av magnesiumcitrat på arteriell stelhet kommer att utvärderas, kommer skillnader i svaren mellan magnesiumcitrat och placebo att testas (ANCOVA med en faktor) med användning av baslinjemätningarna av utfallsvariablerna som kovariater. För att som sekundära analyser testa om effekten av magnesiumoxid och magnesiumsulfat på arteriell stelhet inte är sämre än effekten av magnesiumcitrat på arteriell stelhet, väljs en marginal (Δ) på 0,5 m/s baserat på effekten av magnesiumcitrat på arteriell stelhet som konstaterats i tidigare forskning . En ANCOVA med en faktor, med utgångsmätningar av utfallsvariablerna som kovariater, kommer att genomföras för att utvärdera skillnader i svaren mellan magnesium- och placebobehandlingar. För att bevisa icke-underlägsenhet får den nedre gränsen för konfidensintervallet för skillnaden mellan magnesiumsulfat och magnesiumcitrat och skillnaden mellan magnesiumoxid och magnesiumcitrat inte överstiga gränsen för Δ för att man ska vara 95 % säker på att magnesiumoxid och magnesiumsulfat inte är sämre än tillskott av magnesiumcitrat med mer än Δ. Behandlingseffekter kommer att beräknas vid varje tidpunkt (efter 2, 12 och 24 veckor) med enfaktors ANCOVA. Skillnader anses statistiskt signifikanta vid P < 0,01 för de primära analyserna (bekräftande) och P < 0,05 för de sekundära analyserna (explorativa). Statistiska analyser kommer att utföras med hjälp av programvaran SPSS 23.0 för Windows (SPSS Incorporated, Chicago, IL, USA). Residualernas normalitet kommer att undersökas med hjälp av Shapiro-Wilk-normalitetstestet. Om en residual inte är normalfördelad kommer parametrarna att log-transformeras. Om restvärdena fortfarande inte är normalfördelade efter logtransformationen kommer icke-parametriska tester att användas. Saknade uppgifter kommer inte att ersättas med skattningar. På grund av randomiseringen förväntas störande faktorer fördelas lika. Därför kommer ingen justering för förväxlingsfaktorer att ske. Principen om avsikt att behandla kommer att tillämpas i de primära analyserna. För det andra kommer vi att genomföra analyser per protokoll (utesluta försökspersoner som inte följer reglerna från den statistiska analysen). För att bevisa icke-underlägsenhet måste konfidensintervallet för skillnaden utesluta marginalen i både intention-to-treat-analysen och per-protokoll-analysen. Slutligen kommer vi att genomföra subgruppsanalyser där vi jämför effekterna av magnesium på arteriell stelhet hos personer som behandlas med blodtryckssänkande behandling och personer som inte behandlas med blodtryckssänkande behandling. Eftersom arteriell stelhet med tiden kan öka snabbare hos personer som behandlas för högt blodtryck, är vår hypotes att magnesium kan ha en mer uttalad effekt på arteriell stelhet hos personer som behandlas med antihypertensiva läkemedel.