Diet quality, long-term dietary adherence and incidence of type 2 diabetes in coronary patients: the CORDIOPREV study

Abstract

Introduction. Diet is a cornerstone in the secondary cardiovascular prevention, and the most efficient tool for preventing type 2 diabetes (T2DM). Dietary pattern analysis is widely used to examine the relationship between diet and the risk of chronic diseases, and two methods are commonly used for that purpose: a priori-defined dietary scores (based on diets with proven health benefits, like Mediterranean diet scores) and a posterioriderived dietary patterns (obtained through statistical modelling of dietary intake data, such as principal components analysis, PCA). Several dietary pattern methods have been used to characterize the diet of patients with chronic diseases. However, to date, there is a lack of scientific data that compares them directly, in large and long-term trials, in their ability to detect future T2DM incident cases among coronary patients. We have analyzed three a priori and one a posteriori methods, and we have investigated whether any of these methods predicts better which patients will have incident T2DM at 5 years. Hypothesis. Our hypothesis is to investigate whether a diabetes prediction model that includes an a priori-defined dietary pattern (dietary score) has similar predictive ability as a prediction model including an a posteriori-derived dietary pattern (empirically derived dietary pattern using PCA) after a period of 5 years of dietary intervention. Objectives. Main objective: To determine if there is a method of dietary pattern analysis (i.e. a priori-defined dietary score or a posteriori-derived dietary pattern) which predicts with greater reliability the development of T2DM after 5 years of intervention with a Mediterranean diet or a low-fat diet in coronary patients. Secondary objectives include: 1) To study the association between three a priori-defined dietary scores (MEDAS, 14-point Mediterranean Diet Adherence Screener; LFDAS, 9-point low-fat diet adherence screener; MDS-Trichopoulou, Mediterranean Dietary Score proposed by Trichopoulou et al.) assessed at baseline and after 1 year of intervention, and the incidence of T2DM after 5 years of follow-up. 2) To investigate the association between the a posteriori-derived dietary patterns using principal component analysis (PCA-dietary patterns) at baseline and after 1 year of intervention, and the incidence of T2DM after 5 years of follow-up. 3) To determine the relationship between these dietary pattern methods and multiple anthropometrical and biochemical parameters related to the development of T2DM. 4) To compare and assess the validity of the selected dietary scores and PCAdietary patterns in our population. 5) To investigate the changes in dietary habits and address the level of adherence to the dietary intervention in the long-term in our population. Methods. All analyses were conducted in the 462 patients without a clinical diagnosis of T2DM at baseline visit in the CORDIOPREV study (NTC00924937). Food intake was assessed with a validated food frequency questionnaire (FFQ). As dietary pattern methods we used three a priori (MEDAS, LFDAS and MDS-Trichopoulou) and one a posteriori (PCA-dietary patterns). To assess associations of dietary pattern methods with T2DM incidence, we used Cox regression, logistic regression or ROC curve analyses. We studied prospective associations of dietary pattern methods with anthropometric and biochemical variables using linear regression analyses. In all studies, we used dietary data of baseline (as raw baseline data information) and 1-year (as information after a stabilization period) visits. To assess the validity of the three dietary scores, we used the dietary data reported on the FFQ as reference method, and we compared these results with those from the MEDAS, LFDAS and MDS-Trichopoulou. The consistency of PCA-dietary patterns was examined. To perform the study of adherence at longterm, dietary data of the 5-year follow-up of the total CORDIOPREV population (n=1002) were used and changes within and between groups (Mediterranean and lowfat diets) were assessed with paired t test and unpaired t test. Results. Main results: Identification of methods predicting T2DM at long-term: The MEDAS (dietary score assessing Mediterranean diet adherence) at year 1 and the Western DP (PCA-dietary pattern characterized by higher loads of red/processed meats, highlyprocessed foods, canned fish, refined bread and sweets) at year 1 were the only methods showing significant associations with incident T2DM in our population. We then compared these two methods regarding their ability to predict the incidence of T2DM after a median follow-up of 60 months. The model including the MEDAS at year 1 together with classical clinical variables and lifestyle factors showed aceptable discrimination ability (AUC=0.733; 95% CI=0.665-0.801; p<0.001). The Western DP at year 1 together with the same potential confounders also showed acceptable discrimination ability (AUC=0.715; 95% CI=0.649-0.781; p<0.001). No statistically significant differences were found when compared both models (p=0.521). When we assessed the impact of including these methods in the usual prediction models based only in clinical and lifestyle factors, the AUC of clinical variables and the model of clinical variables plus lifestyle improved when including the MEDAS at year 1 (p=0.022 and p=0.021, respectively) or the Western DP at year 1 (p=0.031 and p=0.032 respectively). Secondary results: 1) Association between a priori-defined dietary scores and risk of T2DM at 5 years: Patients with the highest adherence to the MEDAS (10-14 points) at year 1 showed a significant 69% lower risk of developing T2DM (HR=0.31, 95% CI=0.16-0.60) compared with low-medium adherents (0-9 points), with one-point increment in the score being associated with a 17% reduction in the risk of T2DM (ExpB=0.83, 95% CI= 0.73-0.94). Neither the MDS-Trichopoulou nor the LFDAS at year 1 were associated with the incidence of T2DM. Baseline dietary scores were not associated with the development of T2DM. 2) Association between a posteriori-derived dietary patterns and risk of T2DM at 5 years: Using PCA, two dietary patterns (Western DP and Mediterranean DP) and three dietary patterns (Western DP, Mediterranean DP and Low-fat DP) were identified at baseline and at year 1, respectively. Patients with the highest adherence to the Western DP (third tertile) at year 1 had a 90% greater risk of developing T2DM (HR=1.90; 95% CI=1.05-3.46) than patients with low-medium adherence (first plus second tertiles). In the case of the Mediterranean DP and Low-fat DP at year 1, patients in the third tertile of each pattern had a non-significant reduction in the risk of developing T2DM of 25% (HR=0.75; 95% CI=0.41-1.39) and 35%, (HR=0.65; 95% CI=0.36-1.17), respectively. Baseline PCA-dietary patterns were not associated with the development of T2DM. 3) Association between dietary pattern methods and variables linked to T2DM risk: Linear regression analyses revealed that the MEDAS at year 1 was inversely associated to waist circumference, HbA1c, HOMA-IR, glucose, triglycerides, C-reactive protein, leucocytes and neutrophil-lymphocyte ratio (all p<0.05) at year 5, while the Western DP at year 1 was positively associated with BMI, waist circumference, glucose, triglycerides, total cholesterol, LDL cholesterol and C-reactive protein at year 5 (all p<0.05). 4) Validation of the dietary pattern methods in patients with coronary heart disease in Spain: The three dietary scores correlated in the expected direction with dietary data reported on the FFQ. A good correlation and agreement between the administered MEDAS and the MEDAS calculated from FFQ was found at baseline (r=0.53, p<0.001; ICC=0.64, 95% CI 0.45-0.75, p<0.001), without consistent bias of one method versus the other (Bland-Altman plot mean±SD=0.94±1.82, 95% LoA -2.63 to 4.51). A moderate correlation and good reliability between the administered LFDAS and the LFDAS calculated from FFQ was observed at baseline (r=0.44, p<0.001; ICC=0.55, 95% CI 0.40 to 0.66, p<0.001), without consistent bias of one method versus the other (Bland-Altman plot=0.70±1.55; 95% LoA -2.35 to 3.73). All the analyses were repeated using the dietary information from 5-year visit and similar results were found for both the MEDAS and LFDAS. Moreover, all associations between PCA-dietary patterns and dietary scores were in the expected direction. 5) Long-term dietary adherence with a Mediterranean or a Low-fat diet in patients with coronary heart disease: From baseline to 5 years, significant increases were observed in overall dietary adherence (Mediterranean diet group from 8.9 to 11.4; low-fat diet group from 3.9 to 7.1) and in the percentage of patients considered High Adherence (Mediterranean diet group from 41 to 89%; low-fat diet group from 4 to 67%). When we evaluated the maintenance of adherence, patients considered Low and Medium Adherence at 1 year increased their adherence at the 5 years with both diets and patients considered High Adherence maintained their adherence with a Mediterranean diet, but decreased their adherence with a low-fat diet. Conclusions. Main conclusion: The MEDAS (a priori analysis) and the PCA (a posteriori analysis) are the methods that captured the strongest relationship between the dietary intervention and long-term T2DM incidence (5 years) among all a priori and a posteriori methods evaluated in this thesis. When they are use after a stabilization period of one year, both methods provide reliable, accurate results, supported by internal validation. Secondary conclusions: .-Our results also show that, in coronary patients participating in a dietary intervention trial, high adherence to a Mediterranean-type diet, reflected by the MEDAS and achieved after one year of intervention, was associated with an important reduction in the risk for T2DM and with healthier values of anthropometric and biochemical parameters related to T2DM risk. .-In our population, closer adherence to a Western-type dietary pattern after one year of intervention was associated with long-term increased risk of developing T2DM and with detrimental effects on waist circumference, BMI, glucose, lipid profile and inflammatory markers. .-We have validated the MEDAS and the LFDAS in coronary patients (the entire population of the CORDIOPREV study). This demonstrates that they are valid tools for rapidly assessing dietary adherence in coronary patients and that they could be used in clinical practice. .-Our findings show that a comprehensive dietary intervention results in an overall long-term improvement and maintenance of adherence to the Mediterranean and low-fat diets. In our population, the Mediterranean diet group achieved a higher level of adherence than the low-fat diet group at long-term.

Introducción. La dieta es un pilar fundamental en la prevención secundaria cardiovascular y la herramienta más eficaz para prevenir la diabetes tipo 2 (DM2). El análisis de patrones dietéticos es ampliamente utilizado para estudiar la relación entre la dieta y el riesgo de enfermedades crónicas, siendo dos los métodos comúnmente utilizados para dicho propósito: índices dietéticos definidos a priori (basados en modelos dietéticos saludables, como los índices de dieta Mediterránea) y patrones dietéticos derivados a posteriori (identificados a través de métodos estadísticos basados en los datos de ingesta dietética de la propia población, como el análisis de componentes principales o PCA). Se han utilizado distintos métodos de análisis de patrones dietéticos para caracterizar la dieta de pacientes con enfermedades crónicas. Sin embargo, hasta la fecha, hay escasos datos científicos que los comparen directamente, en ensayos grandes y a largo plazo, en su capacidad para detectar futuros casos incidentes de DM2 en pacientes coronarios. Hemos analizado tres métodos a priori y uno a posteriori, y hemos investigado si alguno de estos métodos predice mejor qué pacientes desarrollarán DM2 a los 5 años. Hipótesis. Nuestra hipótesis es investigar si un modelo de predicción de diabetes que incluye un patrón dietético definido a priori (índice dietético) tiene una capacidad predictiva similar a un modelo de predicción que incluye un patrón dietético derivado a posteriori (patrón dietético derivado de un PCA) tras un período de 5 años de intervención dietética. Objetivos. Objetivo principal: Determinar si existe un método de análisis de patrones dietético (es decir, un índice dietético definido a priori o un patrón dietético derivado a posteriori) que prediga con mayor fiabilidad el desarrollo de DM2 tras 5 años de intervención con una dieta Mediterránea o una dieta baja en grasas en pacientes coronarios. Objetivos secundarios: 1) Estudiar la asociación entre tres índices dietéticos definidos a priori (MEDAS, cuestionario de adherencia a la dieta Mediterránea de 14 puntos; LFDAS, cuestionario de adherencia a la dieta baja en grasas de 9 puntos; MDS-Trichopoulou, índice de adherencia a dieta Mediterránea propuesto por Trichopoulou et al.), evaluados al inicio del estudio y después de 1 año de intervención, y la incidencia de DM2 tras 5 años de seguimiento. 2) Investigar la asociación entre los patrones dietéticos derivados a posteriori mediante el análisis de componentes principales (PCA-patrones dietéticos), al inicio y después de 1 año de intervención, y la incidencia de DM2 tras 5 años de seguimiento. 3) Determinar la relación entre los métodos de análisis de patrones dietéticos mencionados y múltiples parámetros antropométricos y bioquímicos relacionados con el desarrollo de DM2. 4) Comparar y evaluar la validez de los índices dietéticos y los PCA-patrones dietéticos en nuestra población. 5) Investigar los cambios en los hábitos alimentarios y abordar el nivel de adherencia a la intervención dietética a largo plazo en nuestra población. Métodos. Todos los análisis se realizaron en los 462 pacientes sin diagnóstico clínico de DM2 al inicio del estudio CORDIOPREV (NTC00924937). La ingesta de alimentos se evaluó con un cuestionario de frecuencia de consumo de alimentos (FFQ) validado. Como métodos de análisis de patrones dietéticos utilizamos tres a priori (MEDAS, LFDAS y MDS-Trichopoulou) y uno a posteriori (PCA-patrones dietéticos). Para evaluar las asociaciones entre los métodos de análisis de patrones dietéticos y la incidencia de DM2, utilizamos análisis de regresión de Cox, regresión logística o análisis de curvas ROC. Estudiamos asociaciones prospectivas de los métodos de análisis de patrones dietéticos con variables antropométricas y bioquímicas mediante análisis de regresión lineal. En todos los estudios, utilizamos los datos dietéticos de las visitas inicial (como información basal previa a la intervención) y de un año (como información después de un período de estabilización). Para evaluar la validez de los tres índices dietéticos, utilizamos los datos obtenidos del FFQ, como método de referencia, y comparamos estos resultados con los del MEDAS, LFDAS y MDS-Trichopoulou. Además, se examinó la consistencia de los PCA-patrones dietéticos. Para realizar el estudio de adherencia a largo plazo, se utilizaron los datos dietéticos de los 5 años de seguimiento de la población total del estudio CORDIOPREV (n=1002) y se evaluaron los cambios entre los grupos de intervención (dieta Mediterráneas y dieta baja en grasas) y dentro de dichos grupos con la prueba t pareada y prueba t no pareada. Resultados. Resultados principales: Identificación de métodos que predicen DM2 a largo plazo: El MEDAS (índice dietético que evalúa la adherencia a la dieta Mediterránea) en el año 1 y el PD-Occidental (PCA-patrón dietético caracterizado por carnes rojas/procesadas, alimentos altamente procesados, conservas de pescado, pan blanco y dulces) en el año 1 fueron los únicos métodos que mostraron asociaciones significativas con la incidencia de DM2 en nuestra población. Estos dos métodos fueron comparados con respecto a su capacidad para predecir la incidencia de DM2 después de una mediana de seguimiento de 60 meses. El modelo que incluyó el MEDAS en el año 1 junto con las variables clínicas clásicas y los factores de estilo de vida mostró una capacidad discriminativa aceptable (AUC=0.733; IC 95%=0.665- 0.801; p<0.001). El PD-Occidental en el año 1 junto con los mismos factores de confusión también mostró una capacidad discriminativa aceptable (AUC=0.715; IC 95%=0.649-0.781; p<0.001). No se encontraron diferencias estadísticamente significativas al comparar ambos modelos (p=0.521). Cuando evaluamos el impacto de incluir estos métodos de análisis de patrones dietéticos en los modelos habituales de predicción basados únicamente en factores clínicos y de estilo de vida, las AUC de las variables clínicas y el modelo de variables clínicas más estilo de vida mejoraron al incluir el MEDAS en el año 1 (p=0.022 y p=0.021, respectivamente) o el Western DP en el año 1 (p=0.031 y p=0.032, respectivamente). Resultados secundarios: 1) Asociación entre los índices dietéticos definidos a priori y el riesgo de DM2 a los 5 años: Los pacientes con la mayor adherencia al MEDAS (10-14 puntos) en el año 1 mostraron un 69% menos de riesgo de desarrollar DM2 (HR=0.31, IC 95%=0.16- 0.60) en comparación con los pacientes con una adherencia baja-media (0-9 puntos). Por cada punto adicional en el MEDAS en el año 1, el riesgo de DM2 se redujo un 17% (ExpB=0.83, IC 95%=0.73-0.94). Ni el MDS-Trichopoulou ni el LFDAS en el año 1 se asociaron con la incidencia de DM2. Los índices dietéticos basales no se asociaron con el desarrollo de DM2. 2) Asociación entre los patrones dietéticos derivados a posteriori y el riesgo de DM2 a los 5 años: Utilizando el PCA, se identificaron dos patrones dietéticos (PDOccidental y PD-Mediterráneo) y tres patrones dietéticos (PD-Occidental, DPMediterránea y DP-bajo en grasas) en tiempo basal y en el año 1, respectivamente. Los pacientes con mayor adherencia al PD-Occidental (tertil 3) en el año 1 mostraron un 90% más de riesgo de desarrollar DM2 (HR=1.90; 95% IC=1.05-3.46) que los pacientes con una adherencia baja-media (tertiles 1 y 2). En el caso del PDMediterráneo y PD-bajo en grasas en el año 1, los pacientes del tertile 3 de cada patrón tuvieron una reducción no significativa del riesgo de desarrollar DM2 del 25% (HR=0.75; IC 95%=0.41-1.39) y el 35% (HR=0.65; IC del 95%=0.36-1.17), respectivamente. Los PCA-patrones dietéticos en tiempo basal no se asociaron con el desarrollo de DM2. 3) Asociación entre los métodos de análisis de patrones dietéticos y múltiples parámetros antropométricos/bioquímicos relacionados con el desarrollo de DM2: Los análisis de regresión lineal revelaron que el MEDAS en el año 1 se asoció inversamente con la circunferencia de la cintura, la HbA1c, el HOMA-IR, la glucosa, los triglicéridos, la proteína C reactiva, los leucocitos y la proporción de neutrófilos/linfocitos en el año 5 (todos con p<0.05), mientras que el PD-Occidental en el año 1 se asoció positivamente con el IMC, la circunferencia de la cintura, la glucosa, los triglicéridos, el colesterol total, el colesterol LDL y la proteína C reactiva en el año 5 (todos p< 0.05). 4) Validación de los métodos de análisis de patrones dietéticos en pacientes coronarios en España: Los tres índices dietéticos correlacionaron en la dirección esperada con los datos dietéticos recogidos del FFQ. Se encontró una buena correlación y concordancia entre el MEDAS administrado y el MEDAS calculado a partir de FFQ al inicio del estudio (r=0.53, p<0.001; ICC=0.64, IC 95% 0.45-0.75, p<0.001), sin sesgo consistente de un método versus el otro (gráfico de Bland-Altman, media±DS=0.94±1.82, 95% LoA -2.63 a 4.51). Se observó una correlación moderada y buena concordancia entre el LFDAS administrado y el LFDAS calculado a partir del FFQ al inicio del estudio (r=0.44, p<0.001; ICC=0.55, IC 95% 0.40-0.66, p<0.001), sin un sesgo consistente de un método versus el otro (gráfico de Bland- Altman=0.70±1.55; 95% LoA -2.35 a 3.73). Todos los análisis se repitieron utilizando la información dietética de la visita de 5 años y se encontraron resultados similares tanto para el MEDAS como para el LFDAS. Además, todas las asociaciones entre los PCApatrones dietéticos y los índices dietéticos fueron en la dirección esperada. 5) Adherencia dietética a largo plazo con una dieta Mediterránea o una dieta baja en grasas en pacientes con enfermedad coronaria: Desde el inicio del estudio hasta los 5 años, se observaron aumentos significativos en la adherencia dietética (grupo dieta Mediterránea: de 8.9 a 11.4; grupo dieta baja en grasas: de 3.9 a 7.1) y en el porcentaje de pacientes considerados como Alta Adherencia (grupo dieta Mediterránea: del 41 al 89%; grupo dieta baja en grasas: del 4 al 67%). Cuando evaluamos el mantenimiento de la adherencia dietética, los pacientes considerados como Baja y Media Adherencia en el año 1 aumentaron su adherencia a los 5 años con ambas dietas y los pacientes considerados como Alta Adherencia mantuvieron su adherencia con una dieta Mediterránea, pero disminuyeron su adherencia con una dieta baja en grasas. Conclusiones. Conclusión principal: El MEDAS (análisis a priori) y el PCA (análisis a posteriori) son los métodos que capturaron la relación más fuerte entre la intervención dietética y la incidencia de DM2 a largo plazo (5 años) entre todos los métodos a priori y a posteriori evaluados en esta tesis. Cuando se utilizan después de un período de estabilización de un año, ambos métodos proporcionan resultados fiables y precisos, respaldados por una validación interna. Conclusiones secundarias: -Nuestros resultados también muestran que, en pacientes coronarios que participaron en un ensayo de intervención dietética, la alta adherencia a una dieta de tipo Mediterránea, reflejada por el MEDAS y lograda después de un año de intervención, se asoció con una importante reducción del riesgo de DM2 y con valores más saludables de parámetros antropométricos y bioquímicos relacionados con el riesgo de DM2.En nuestra población, una mayor adherencia a un patrón dietético de tipo Occidental tras un año de intervención se asoció con un mayor riesgo a largo plazo de desarrollar DM2 y con efectos perjudiciales en la circunferencia de la cintura, el IMC, la glucosa, el perfil lipídico y los marcadores de inflamación.-Hemos validado el MEDAS y el LFDAS en pacientes coronarios (toda la población del estudio CORDIOPREV). Esto demuestra que son herramientas válidas para evaluar rápidamente la adherencia dietética en pacientes coronarios y que podrían utilizarse en la práctica clínica.Nuestros hallazgos muestran que una intervención dietética integral da como resultado una mejora y un mantenimiento a largo plazo de la adherencia a las dietas Mediterránea y baja en grasas. En nuestra población, el grupo de dieta Mediterránea logró un mayor nivel de adherencia dietética a largo plazo que el grupo de dieta baja en grasas.