Zkouška ACT-OUT: Výsledky aktivity založené na dietě s vysokým obsahem sacharidů nebo tuků u metabolického syndromu

1. POZADÍ A ODŮVODNĚNÍ:

   Současná prevence obezity klade důraz na zvýšení fyzické aktivity a nízkotučnou dietu s omezeným příjmem kalorií, aby se dosáhlo negativní kalorické rovnováhy. Kalorická restrikce je spojena s poklesem energetického výdeje. Dalším základem prevence obezity je zvyšování úrovně fyzické aktivity spojené s vyšším kalorickým příjmem. Selhání strategie jíst méně-více pohybu je evidentní u epidemie obezity, metabolického syndromu (MetS) a diabetu typu II. Kromě toho vytěsnění dietního tuku ve stravě vedlo ke kompenzačnímu zvýšení příjmu sacharidů, což je spojeno s nežádoucími metabolickými účinky.

   Diety s omezením sacharidů jsou kontroverzní navzdory výhodám tohoto přístupu. Kontroverze pramení z kompenzačního zvýšení příjmu tuků ve stravě spojeného s omezením sacharidů a obav, že větší příjem tuků zvyšuje riziko kardiovaskulárních onemocnění. Omezení sacharidů snižuje inzulínovou rezistenci a zlepšuje MetS. Tento protokol si klade za cíl vytvořit větší důkazní základnu pro diety s omezením sacharidů jako terapeutickou možnost pro MetS. Vyšetřovatelé zhodnotí současné poznatky s ohledem na: (i) obezitu a inzulínovou rezistenci v Kanadě, (ii) stanoviska hlavních lékařských organizací (iii) nedostatky současného paradigmatu prevence obezity (iv) proč diety s omezeným obsahem sacharidů fungují.

   1.1) Obezita a inzulinová rezistence v Kanadě V 80. letech minulého století se nízkotučná a kaloricky omezená dieta stala základním kamenem dietních doporučení ke snížení obezity. Tento přístup úspěšně snížil procento kalorií z tuku s následným zvýšením spotřeby sacharidů. V následujících letech se obezita stala epidemií. V Kanadě se prevalence obezity (BMI ≥ 30 kg/m2) zvýšila z 10 % v 70. letech na 23 % v roce 2004 a dalších 36 % bylo považováno za nadváhu (BMI 25-29,9). Protože obezita je rizikovým faktorem pro MetS a diabetes typu II, prevalence těchto poruch také dosáhla epidemických rozměrů. Přibližně 2 miliony Kanaďanů žily s cukrovkou v roce 2007 a do roku 2012 se odhaduje, že 2,8 milionu Kanaďanů bude žít s cukrovkou. Komunity Prvních národů byly obzvláště těžce zasaženy, s prevalencí 3–4krát vyšší a mladším věkem nástupu než jednotlivci z jiných zemí. K řešení této krize jsou zapotřebí nové strategie prevence chronických onemocnění.

   Inzulinová rezistence je základem patofyziologie obezity. Inzulinová rezistence je stav, kdy normální množství inzulinu nestačí k vyvolání normální inzulinové odpovědi z tukových, svalových a jaterních buněk. Výsledkem je, že jedinci rezistentní na inzulín mají jak zvýšenou hladinu glukózy v krvi, inzulín nalačno, tak vylučují větší množství inzulínu v reakci na sacharidy ve stravě. Tato kompenzační hyperinzulinémie je spojena s nepříznivými účinky na tkáně, které si zachovávají citlivost na inzulín. Zvýšené hladiny glukózy v krvi jsou spojeny s pokročilými konečnými produkty glykace, reaktivními formami kyslíku a zánětem nízkého stupně. Tyto expozice jsou spojeny se zvýšeným rizikem kardiovaskulárních onemocnění a cukrovky. Navzdory důkazům spojujícím zvýšené hladiny inzulínu s aterogenními změnami ve vaskulatuře zůstává předmětem sporů, zda jsou trvale zvýšené hladiny inzulínu patogenní.

   Diagnóza MetS představuje vstupní bod pro úsilí o prevenci onemocnění u jedinců s diabetem a kardiovaskulárním onemocněním. MetS je definován jako vysoký obvod pasu navíc ke dvěma z následujících: vysoké triglyceridy, nízký HDL a zvýšený krevní tlak. Další patofyziologické změny jsou také pozorovány včetně zánětu nízkého stupně, zvýšené kyseliny močové, protrombotického stavu, zvýšeného ApoB, malých denzních aterogenních LDL a endoteliální dysfunkce.

   Léčba první linie u MetS je ztráta hmotnosti vedoucí ke snížení inzulinové rezistence. Intenzivní zásahy do životního stylu snižují diabetes u vysoce rizikových subjektů. Většina zásahů do životního stylu u MetS je založena na hypotéze, že jednotlivci mohou zahájit a udržet úbytek hmotnosti omezením kalorií a zvýšením fyzické aktivity. Program prevence diabetu ukázal, že intenzivní intervence zahrnující nízkotučnou nízkokalorickou dietu a zvýšení fyzické aktivity byla spojena s poklesem BMI o 1,5 kg/m2 a 58% snížením výskytu diabetu u jedinců s vysokým rizikem diabetu. Méně intenzivní zásahy jsou spojeny s mírnějšími změnami. Studie nutričního poradenství byla spojena s poklesem BMI o 0,4 kg/m2. Intervence týkající se životního stylu, které zdůrazňují „méně jíst nebo více cvičit, mají tedy omezenou hodnotu. Optimální strava pro subjekty s MetS nebyla zkoumána s pevnými koncovými body. Malé studie porovnávaly diety s omezeným příjmem sacharidů a diety s nízkým obsahem tuku s použitím náhradních markerů. Studie na těžce obézních subjektech zjistila větší úbytek hmotnosti a větší zlepšení hladin lipidů a hemoglobinu A1c při dietě s omezením sacharidů než při dietě s nízkým obsahem tuků/kalorií. Ve studii dospělých s MetS měli ti, kteří byli randomizováni k omezení sacharidů, větší úbytek hmotnosti, nižší triglyceridy a nižší hladiny inzulínu než jedinci na dietě s omezeným příjmem kalorií a s nízkým obsahem tuku. Tyto výsledky jsou v souladu s metaanalýzou, kde diety s omezeným příjmem sacharidů byly spojeny se zlepšením aterogenní dyslipidémie, větším úbytkem hmotnosti a lepší poddajností než diety s nízkým obsahem tuků a kalorií. Tyto studie zdůrazňují výhody omezení sacharidů.

   1.2) Tuk, cukr a pozice významných lékařských organizací Jednou z hlavních překážek širokého zavádění diet s omezeným příjmem sacharidů je obava, že zvýšení spotřeby nasycených tuků spolu se zvýšením LDL-chol povede k většímu riziku kardiovaskulárních chorob. onemocnění (CVD). Tato hypotéza dieta-srdce vytvořila základní kámen dietního poradenství pro prevenci chronických onemocnění. Vyhýbání se nasyceným tukům vedlo k obecnému vyhýbání se tukům ve stravě. Existují slabé a protichůdné důkazy, že jak nasycené tuky, tak omezení tuků ve stravě jsou spojeny s přínosy pro zdraví. Největším testem hypotézy dieta-srdce byla iniciativa Women's Health Initiative (WHI). Tato studie randomizovala ženy buď na dietu s nízkým obsahem nasycených tuků, nebo na běžnou stravu. Po 8 letech měly ženy randomizované na nízkotučnou dietu nižší LDL-chol, ale žádný pokles mortality na KVO, výskyt rakoviny prsu nebo kolorektálního karcinomu. V souladu s výsledky WHI nezjistila metaanalýza, která zahrnovala 347 747 subjektů, žádný vztah mezi příjmem nasycených tuků a KVO.

   Zatímco většina odborníků by souhlasila s tím, že je příliš brzy obhajovat nasycené tuky jako hlavní dietní zlo, hromadí se důkazy, které zdůrazňují obezitu a aterogenní povahu rafinovaných sacharidů. Studie zaměřená na snížení spotřeby slazených nápojů zjistila, že intervenční skupina měla o 7,7 % méně dětí s nadváhou a obezitou než kontrolní skupina. V NHANES (2006) byla konzumace přidaného cukru spojena s vyššími triglyceridy a nižším HDL. Prospektivní studie nizozemských dospělých zjistila, že nahrazení 5 % kalorií z nasycených tuků vysokoglykemickými sacharidy bylo spojeno s 33% zvýšením rizika infarktu myokardu.

   Současný stav vědeckého zmatku ohledně zdravotních účinků (rafinovaných) sacharidů se odráží v rozmanitosti dietních doporučení. Dietní směrnice American Diabetes Association (ADA) naznačují, že diety s omezením sacharidů jsou možností pro snížení hmotnosti po dobu až 1 roku. Naproti tomu Canadian Diabetes Association doporučuje dietu se 45%-60% kalorií ze sacharidů s příjmem sacharózy do 10% denního příjmu. Protichůdná povaha těchto pozic zdůrazňuje potřebu dalšího výzkumu zdravotních účinků diet s omezeným příjmem sacharidů. Schválení omezení sacharidů ze strany ADA naznačuje, že tyto diety jsou platnými terapeutickými možnostmi.

   1.3) Nedostatky tradičního paradigmatu prevence obezity Současné paradigma prevence obezity klade důraz na snížení kalorií a/nebo zvýšení fyzické aktivity s cílem vytvořit negativní kalorickou rovnováhu. Zatímco fyzická aktivita prokázala výhody, zvyšování fyzické aktivity jako strategie hubnutí se setkalo s neuspokojivými výsledky. Observační studie spojující vysokou úroveň fyzické aktivity s nižší adipozitou je obtížné interpretovat, protože jedinci s vyšší fyzickou aktivitou mají také prospěch z jiného (neměřeného) chování podporujícího zdraví. V randomizovaných studiích ukázaly intervence fyzické aktivity nejednoznačné výsledky, pokud jde o úbytek hmotnosti. Fyziologickým omezením tohoto přístupu je, že je obtížné zvýšit fyzickou aktivitu bez kompenzačního zvýšení příjmu potravy. Ve studiích, kde je fyzická aktivita přímo pod dohledem a při absenci kompenzačního zvýšení kalorického příjmu, byla fyzická aktivita spojena se ztrátou hmotnosti < 3 % původní tělesné hmotnosti. U intervencí pohybové aktivity nižší intenzity jsou výsledky méně slibné. Metaanalýza školních intervencí v oblasti fyzické aktivity u mládeže nezjistila žádný vliv na BMI. Neefektivnost fyzické aktivity jako prostředku ke snížení hmotnosti se odráží v prohlášeních American Heart Association a American College of Sports of Sports Medicine, kde doporučují 60-90 minut středně intenzivní aktivity/den ke snížení nebo udržení úbytku hmotnosti. Není překvapením, že v běžné populaci je velmi nízká prevalence jedinců, kteří jsou středně aktivní po dobu 60–90 minut/den. Je ironií, že jedinci rezistentní na inzulin, kteří by měli největší zdravotní přínosy z fyzické aktivity, mohou mít sníženou fyziologickou toleranci k této aktivitě, protože inzulinová rezistence je spojena se sníženou tolerancí cvičení prostřednictvím reverzibilních změn ve svalových mitochondriích, snížení VO2 max a možná i dalších mechanismů.

   Selhání nízkotučných diet s omezeným příjmem kalorií při omezení prevalence obezity je příkladem WHI. Po 7,5 letech sledování ženy randomizované do nízkotučné skupiny snížily svou hmotnost o 0,8 kg, ale obvod pasu se jim zvětšil o 1 cm, a to i přes hlášený pokles kalorického příjmu o 360 kalorií. Hubnutí ve skupině s nízkým obsahem tuku se nelišilo od žen v kontrolní skupině, které konzumovaly typickou americkou stravu. Diety s omezeným příjmem kalorií kladou důraz na vyhýbání se energeticky bohatým potravinám s vysokým obsahem tuku. Zatímco vyhýbání se tukům ve stravě má ​​intuitivní přitažlivost, omezení kalorií je spojeno s odpovídajícím snížením energetického výdeje, což ve skutečnosti stimuluje reakci hladovění. Kompenzační pokles energetického výdeje je spojen s utlumením hubnutí, zvýšenou chutí k jídlu a přibíráním na váze.

   Nízkotučné/vysokosacharidové diety vyžadují snížení hmotnosti, aby se dosáhlo pozitivních metabolických účinků. Tato závislost na úbytku hmotnosti pro zdravotní přínosy v kombinaci s nevyhnutelným nárůstem hmotnosti spojeným s touto dietní strategií má potenciál dlouhodobě zhoršovat metabolické markery. Nepříznivé metabolické změny spojené s vysokým příjmem sacharidů jsou zvláště škodlivé u jedinců s MetS. To kontrastuje s fyziologickými účinky vysazení sacharidů u subjektů rezistentních na inzulín, které zrcadlí zvrácení MetS. Kromě zlepšení MetS jsou diety s omezením sacharidů spojeny s méně hustými, a proto méně aterogenními částicemi LDL a se snížením zánětlivých markerů.

   Posledním omezením současného paradigmatu prevence obezity je, že se předpokládá, že makronutrienty (tuky, bílkoviny a sacharidy) mají ekvivalentní metabolické účinky. Výzkumníci zhodnotí metabolické účinky makronutrientů související s inzulínovou odpovědí a energetickou bilancí. Sacharidy jsou silnými sekretagogy inzulínu, který je primárním regulátorem metabolismu tukové tkáně a rozděluje energii z potravy buď do zásoby (vyšší hladina inzulínu) nebo oxidace (nižší hladina inzulínu). Myši geneticky upravené tak, aby postrádaly inzulínový receptor na tukových buňkách, spotřebují více kalorií na gram tělesné hmotnosti, ale jsou odolné vůči obezitě. U diabetiků typu II je podávání exogenního inzulínu nebo léků, které stimulují uvolňování inzulínu ze slinivky břišní, spojeno s přírůstkem hmotnosti. Tuk ve stravě nemá žádný vliv na sekreci inzulínu, ale zpomaluje vyprazdňování žaludku. Dietní protein snižuje glukózovou reakci na inzulín 2-3krát účinněji než dietní tuk a hraje důležitou roli při potlačování chuti k jídlu a potenciálně regulaci hmotnosti. Přídavek dietního tuku, bílkovin a vlákniny ke ztlumení nežádoucích účinků dietních sacharidů v jídle je konceptem glykemického indexu. Dieta s nízkým glykemickým indexem však může být méně relevantní pro diabetiky typu II, protože účinek tuků a bílkovin ve stravě na oslabení glukózových reakcí je oslabený nebo chybí. Pokud je prevence obezity skutečně důkazní základnou, pak v arzenálu veřejného zdraví zbývají pouze dva nástroje, bariatrická chirurgie nebo omezení sacharidů.

   1.4) Proč fungují diety s omezením sacharidů? Existují alespoň dvě fyziologické charakteristiky diet s omezením sacharidů, které přispívají ke snížení hmotnosti. Za prvé, ad lib diety s omezením sacharidů byly spojeny se spontánním snížením kalorického příjmu. Za druhé, tyto diety jsou spojeny s větším úbytkem hmotnosti na kalorii než nízkotučné diety s nevysvětlitelným kalorickým deficitem asi 200 kcal/den. Preferenční úbytek hmotnosti u diet s omezením sacharidů byl označen jako „metabolická výhoda“. Koncept metabolické výhody spojené s dietami s omezením sacharidů byl mezi odborníky kontroverzní. I když existují důkazy podporující jeho existenci na zvířecích modelech a u lidí, tento jev zůstává nedostatečně pochopen.

   Ad lib diety s omezením sacharidů jsou často spojeny se spontánním poklesem kalorického příjmu. To je způsobeno účinky na snížení inzulinu dietami s omezeným příjmem sacharidů, protože vysoké hladiny inzulinu byly spojeny s rozdělováním metabolických paliv do tukové tkáně a větším příjmem potravy. Studie s obézními subjekty zjistila, že ti, kteří konzumovali dietu s omezeným příjmem sacharidů, měli téměř 30% snížení hladiny inzulínu nalačno a snížení energetického příjmu o 570 kcal. Nižší hladiny inzulínu jsou tedy klíčovým prostředníkem mezi nižší spotřebou sacharidů a úbytkem hmotnosti. Studie provedená u mužů zjistila, že 70 % variability v úbytku hmotnosti při dietě s omezením sacharidů bylo vysvětleno změnami inzulinu nalačno.

   Řada studií prokázala metabolickou výhodu diet s omezením sacharidů ve srovnání s dietami s nízkým obsahem tuku. Existují tři možná vysvětlení. Za prvé, mohou existovat vyšší energetické náklady spojené s metabolickými interkonverzemi živin při dietách s omezením sacharidů. Za druhé, jedinci na dietě s nižším obsahem sacharidů mohou mít vyšší energetický výdej v důsledku vyšší klidové rychlosti metabolismu a/nebo vyšší úrovně fyzické aktivity. Poslední možností je, že nižší úbytek hmotnosti je způsoben selektivním podhodnocováním příjmu potravy u jedinců randomizovaných k nízkotučné dietě. Toto druhé vysvětlení není pravděpodobné, protože toto zjištění bylo pozorováno v mnoha randomizovaných kontrolovaných studiích.

   Dietou indukovaná termogeneze může mít malý příspěvek k metabolické výhodě diet s omezením sacharidů. Tvoří 5-15 % celkového energetického výdeje. Energetické náklady na metabolizaci makroživin se pohybují od 2,5 % u tuků ve stravě, 7–15 % u sacharidů a 28–35 % u bílkovin. Jedna studie zjistila, že výdej energie byl o 4 % vyšší u stravy obsahující 30 % ve srovnání s 10 % kalorií z bílkovin. Mírné zvýšení energetického výdeje v důsledku vyššího příjmu bílkovin by tedy pravděpodobně nestačilo k vysvětlení metabolické výhody diet s omezeným obsahem sacharidů.

   Fyzická aktivita je největším modifikovatelným zdrojem energetického výdeje. Hypotéze, že metabolická výhoda diet s omezeným příjmem sacharidů by mohla vysvětlit nižší hladiny inzulínu spojené se spontánním zvýšením fyzické aktivity, byla věnována malá pozornost. Tato hypotéza je založena na řadě dobře zavedených pozorování. Za prvé, diabetici typu II užívající exogenní inzulín mají snížený výdej energie a přírůstek hmotnosti. Když jsou hladiny inzulinu sníženy restrikcí sacharidů nebo farmakoterapií, dochází k průvodnímu úbytku tukové hmoty a určitému důkazu pro mírné zvýšení energetického výdeje. Krátká studie na obézních jedincích zjistila, že ketogenní dieta s nízkým obsahem sacharidů s 30% snížením inzulinové rezistence byla spojena s 20% zvýšením klidového energetického výdeje, ačkoli fyzická aktivita nebyla v této studii hodnocena. Podobně v 6měsíční randomizované studii obézních žen měly ženy na dietě s omezením sacharidů nevýznamné 5% zvýšení klidového energetického výdeje na kg tělesné hmotnosti ve srovnání s výchozí hodnotou. Tato studie také hodnotila fyzickou aktivitu pomocí krokoměrů a nezjistila žádný rozdíl v krocích za den mezi skupinou s omezeným příjmem sacharidů a skupinou s nízkým obsahem tuků, a to navzdory o 3,7 kg většímu úbytku hmotnosti v první skupině a žádný rozdíl v uváděném kalorickém příjmu mezi skupinami. Měření pohybové aktivity u volně žijících jedinců je komplexní. Krokoměry jsou objektivním hodnocením fyzické aktivity, ale nejsou schopny posoudit intenzitu, frekvenci a trvání aktivity. Jsou také nevhodné pro odhad energetického výdeje.

   Souhrnně lze říci, že intenzivní zásahy do životního stylu snižují výskyt diabetu II. typu u jedinců s metabolickým syndromem. Ústředním bodem terapeutického účinku těchto intervencí je ztráta hmotnosti. Neexistuje shoda ohledně toho, co představuje „osvědčené postupy“ pro zásahy do životního stylu. Fyzická aktivita je spojena s mnoha zdravotními přínosy, ale není účinným receptem na hubnutí nebo udržení hmotnosti. Optimální dietní předpis je navíc kontroverzní; někteří odborníci navrhují, aby jedinci s MetS omezili příjem tuků ve stravě, zatímco jiní odborníci navrhují omezit příjem sacharidů ve stravě. Tato kontroverze v preskripci stravy se odráží v pozicích hlavních lékařských organizací. American Diabetes Association schválila omezení sacharidů pro hubnutí od roku 2008. Kanadská diabetická asociace však upřednostňuje potraviny s nižším glykemickým indexem a omezení tuků ve stravě. Navzdory nejednoznačným důkazům je nízkotučná dieta s omezeným příjmem kalorií spojená se zvýšenou fyzickou aktivitou považována za standardní zásahy do životního stylu u MetS.

2. CÍLE Tento protokol má tři cíle. Za prvé, výzkumníci předpokládají, že dodržování diety s nižším obsahem sacharidů u jedinců s MetS vede k nižší inzulínové rezistenci; způsobí zvýšení úrovně spontánní fyzické aktivity, nezávisle na změnách hmotnosti. Za druhé, výzkumníci budou zkoumat změny v kardiometabolických rizikových faktorech (ApoB, TG, HDL, krevní tlak, CRP), když jsou jednotlivci randomizováni buď na dietu s omezením sacharidů, nebo na dietu s nízkým obsahem tuku/vysokým obsahem sacharidů. Nakonec vyšetřovatelé povedou rozhovory s dílčím vzorkem účastníků z obou větví studie (5 v každé větvi), aby provedli otevřené rozhovory, aby lépe porozuměli problémům s kvalitou života s ohledem na dietní zařazení nebo intervenci v oblasti životního stylu.
3. VÝZKUMNÝ PLÁN Naše skupina vytvořila průřezová data ukazující klinicky významnou souvislost mezi vyšším příjmem sacharidů a nižší fyzickou aktivitou, hodnocenou akcelerometrem u jedinců s intolerancí glukózy. Omezení těchto zjištění souvisí s neschopností posoudit kauzalitu; to znamená, pokud omezení sacharidů způsobí zvýšení fyzické aktivity. Silnou stránkou studie ACTout je její schopnost vymezit kauzální směr pomocí prospektivního návrhu a randomizace ke kontrole známých a neznámých zmatků.

Návrh studie a účastníci: Účastníci studie budou randomizováni do skupiny s omezením sacharidů ad lib nebo do nízkotučné diety se sníženým obsahem kalorií po dobu 6 měsíců. Vyšetřovatelé budou rekrutovat jedince s metabolickým syndromem (MetS) z programu St. Paul's Metabolic Syndrome Program. Kritéria pro zařazení zahrnují diagnózu MetS definovanou jako zvýšený obvod pasu a dva nebo více z následujících stavů: hladina cukru v krvi nalačno vyšší než 5,6 mmol/l, triglyceridy nalačno vyšší než 1,7 mmol/l, lipoprotein s vysokou hustotou (HDL) nižší než 1,0 mmol /l u mužů a méně než 1,3 mmol/l u žen a krevní tlak vyšší než 135/85 nebo na antihypertenzivu. Potenciální účastníci budou vyloučeni, pokud dodržují redukční dietu, zneužívají alkohol nebo jiné psychoaktivní látky, užívají psychiatrické léky spojené s přibíráním na váze nebo mají v plánu cestovat během studijního období.

Výpočet velikosti vzorku: Pro výpočet velikosti vzorku výzkumníci použili průřezová data s akcelerometrem měřenou fyzickou aktivitu a vynikající kvantitativní měření stravy. Výzkumníci předpokládali 15% rozdíl v kaloriích spotřebovaných jako sacharidy mezi dietními ošetřeními. S hodnotou významnosti p < 0,05 (dvoustranný test) výzkumníci zjistili, že v každé skupině by bylo zapotřebí 27 účastníků k detekci významného rozdílu v intenzitě aktivity naměřené akcelerometrem. Aby se zohlednilo možné opotřebení, vyšetřovatelé nadhodnotí velikost vzorku o 10 v každé paži. Vyšetřovatelé naverbují 72 jedinců s 36 v každé paži. Na základě našeho výpočtu velikosti vzorku vyšetřovatelé očekávají, že kromě interakce dieta*čas zjistí rozdíly založené na čase a stravě.

Strategie náboru: Vyšetřovatelé naberou jedince s metabolickým syndromem z programu Metabolic Syndrome Programme. Letáky budou vyvěšeny v čekárně a ve zkušebních místnostech Programu. Letáky také obdrží administrativní asistenti odpovědní za přijímání účastníků do programu, kteří se mohou rozhodnout informovat účastníky o studii. Pokud potenciální účastník projeví zájem, koordinátor vysvětlí studii dostatečně podrobně, aby umožnil informovaný souhlas. K posouzení stravy před zařazením do studie výzkumníci požádají potenciální účastníky, aby dokončili 3denní dietní anamnézu a nosili akcelerometr po dobu 7 dní, aby se ujistili, že již nedrží redukční dietu, a zhodnotili základní fyzickou aktivitu. Jedinci, kteří vyhovují jak dietnímu vyšetření, tak základnímu hodnocení fyzické aktivity, budou randomizováni do jednoho ze dvou dietních přiřazení.

Randomizace: Vyšetřovatelé použijí blokovou randomizaci, aby zabránili zkreslení procesu randomizace. Poté, co je zapsán každý blok subjektů, výzkumníci použijí počítačový randomizační program k náhodnému přiřazení účastníků k jednomu ze dvou dietních úkolů. Vzhledem k obtížnosti utajování dietního přiřazení nebude randomizovaná studie zaslepená; jak výzkumníci, tak účastníci si budou vědomi svého dietního úkolu. Aby se minimalizovala kontaminace studijních skupin, budou individuální a skupinová sezení naplánována na různé časy.

Dieta s omezením sacharidů: Účastníci budou instruováni, aby omezili spotřebu sacharidů na < 20 gramů/den, aniž by omezovali jejich kalorický příjem. Účastníci budou vyzváni, aby každý den konzumovali zeleninu s nízkým obsahem sacharidů, včetně 2 šálků zeleného salátu a 1 šálku zeleniny, která „roste nad zemí“. Jednou z fyziologických změn spojených s nízkým příjmem sacharidů je ztráta soli močí. Pokud není sůl nahrazena, mohou účastníci pociťovat bolesti hlavy, nevolnost, závratě, letargii a zácpu. Účastníkům bude doporučeno, aby zvýšili příjem soli. Bylo prokázáno, že to napravuje natiurézu spojenou s omezením sacharidů, což může způsobit výše uvedené vedlejší účinky. Účastníkům bude doporučeno, aby pokračovali ve své základní úrovni fyzické aktivity.

Kontrolní skupina: Kontrolní skupina bude randomizována do intenzivní intervence v oblasti životního stylu, kterou v současnosti používá Program zdravého srdce v nemocnici St. Paul's Hospital ke snížení symptomů spojených s metabolickým syndromem. Účastníci budou instruováni, aby nahradili potraviny s vysokým obsahem tuku a energetickou hustotou potravinami bohatými na celozrnné výrobky, ovoce a zeleninu. Rozložení makroživin této stravy bude přibližně 55 % sacharidů, 15 % bílkovin a 30 % tuků. Jedinci budou také poučeni, aby snížili příjem sodíku na <2300 mg/den a u jedinců s hypertenzí na <1500 mg/den. Na konci studie budou mít účastníci možnost pokračovat v jedné ze studijních diet.

Metody k zajištění dodržování dietního úkolu: Koordinátor studie usnadní činnosti na podporu dodržování dietního úkolu, a to buď individuálně, nebo ve skupině. Skupinová setkání posílí dodržování pravidel sdílením tipů na vaření, změn chování a strategií prevence relapsu. Na individuálních sezeních koordinátor studie zkontroluje 3denní záznamy o jídle a prodiskutuje strategie pro zvýšení souladu. Účastníci z obou skupin se po 3 měsících setkají se svým lékařem, aby zhodnotili zdravotní ukazatele a ujistili účastníky o bezpečnosti jejich dietního úkolu.

Kvalitativní rozhovory: Výzkumníci provedou hodinové otevřené rozhovory s 8-10 účastníky studie, aby porozuměli prožitým zkušenostem s obezřetnou dietou a dietou s omezením sacharidů. Rozhovory budou nahrávány a přepisovány. Vyšetřovatelé použijí zakotvenou teorii k hledání teorií, které vycházejí z dat, na rozdíl od interpretace dat apriorní analýzou. Vyšetřovatelé poté přiřadí popisné kategorie k tématům, která se objeví z dat, taková témata mohou zahrnovat: vliv jejich stravy na diabetes, vnímání hladu, nálady atd. Tyto popisné kategorie budou následně zařazeny do tematických kategorií a analyzovány ve světle existující literatury.

Měření tělesného složení a odhad klidového energetického výdeje:

Vyšetřovatelé použijí bioelektrickou impedanci k posouzení složení těla na začátku a po 6 měsících. Ukázalo se, že bioelektrická impedance poskytuje rozumné posouzení tělesného složení ve srovnání s DXA, která je považována za zlatý standard. Výzkumníci normalizují tukovou hmotu a beztukovou hmotu na výšku pomocí indexu hmotnosti tuku a indexu hmotnosti bez tuku (kg/m2). Výška bude měřena stadiometrem na základní čáře. Obvod pasu bude hodnocen na začátku a po 6 měsících po výdechu pomocí flexibilního metru v polovině vzdálenosti mezi kyčelní kostí a nejnižším žebrem. Výzkumníci odhadnou energetický výdej pomocí dříve publikovaných rovnic, které berou v úvahu beztukovou hmotu, tukovou hmotu, pohlaví a věk.

Dotazník: Vyšetřovatelé použijí dotazník aplikovaných zdravotních indikátorů a dotazník o zdravotním stavu pacienta ke sběru relevantních zdravotních informací od pacienta. Tyto dotazníky, které si sami zadají, budou vyplněny na začátku, po 3 a 6 měsících.

Hodnocení fyzické aktivity: Účastníci budou nosit akcelerometr k hodnocení fyzické aktivity na začátku a v týdnu každého měsíce po dobu 6 měsíců. Akcelerometr je malý elektronický monitor nošený na pase, který měří vertikální zrychlení a je tak považován za objektivní měřítko fyzické aktivity. Pacienti budou instruováni, aby nosili akcelerometr v době bdění po dobu 1 týdne každého měsíce, s výjimkou času stráveného koupáním nebo pobytem ve vodě. Data budou stahována v jednominutových epochách a kategorizována jako lehká, střední nebo intenzivní aktivita. Dny budou vyloučeny, pokud je akcelerometr nošen méně než 80 % průměrné doby nošení v ostatních dnech. Vyšetřovatelé odhadnou energetický výdej na základě aktivity pomocí dříve ověřených rovnic. Vzhledem k tomu, že akcelerometry nezachycují aktivitu spojenou s cyklistikou, plaváním nebo lyžováním, vyšetřovatelé se účastníků zeptají, kolikrát tyto aktivity provedli v období, kdy měli na sobě akcelerometr.

Kardiometabolické indexy: Vzorky krve budou odebrány a umístěny do jednotlivě označených zkumavek s EDTA, okamžitě odstředěny a skladovány při -70 °C. Vzhledem k tomu, že změny v účinku inzulínu jsou ústřední pro naši hypotézu, vědci budou v této studii hodnotit dva odlišné aspekty metabolismu inzulínu, sekreci inzulínu a inzulínovou rezistenci. Výzkumníci budou hodnotit inzulínovou rezistenci pomocí HOMA hodnocení inzulínové rezistence vypočítané z inzulínu nalačno a glukózy nalačno. Výzkumníci budou hodnotit koncentraci C-peptidu, štěpného produktu souvisejícího se syntézou inzulínu, který je syntetizován v ekvimolárních koncentracích k inzulínu. Protože C-peptid má delší poločas než inzulín, lze jej použít jako marker sekrece inzulínu ze slinivky břišní. Krevní tlak bude vyhodnocen na začátku, po 3 a 6 měsících pomocí monitorů BP-TRU. Hladiny lipidů, lipoproteinů a C-reaktivního proteinu budou měřeny na začátku, po 3 a 6 měsících. Celkový cholesterol, triglyceridy, cholesterol lipoproteinů s vysokou hustotou a apolipoprotein B budou měřeny pomocí dříve popsaných metod. Hladiny LDL-cholu budou vypočteny pomocí Friedewaldova vzorce pro pacienty, jejichž hladina triglyceridů v plazmě je nižší než 4 mmol/l. β-hydroxybutyrát bude také hodnocen v obou skupinách ve výše uvedených časových bodech a bude použit jako biomarker adherence k dietě s omezením sacharidů. Vyšetřovatelé také vyhodnotí sérový leptin a kyselinu močovou na začátku a po 6 měsících.

Statistické analýzy: Výzkumníci použijí k analýze dat dva různé přístupy. Nejprve vyšetřovatelé využijí záměr zpracovat analýzu pomocí výchozích hodnot k připsání chybějících dat účastníkům, kteří mohou ze studie vypadnout. Vyšetřovatelé budou také zkoumat vliv dietního přiřazení na výsledky u účastníků, kteří byli v souladu s jejich dietním přiřazením. Základní charakteristiky budou porovnány mezi oběma skupinami pomocí t testů. Ve strategii analýzy budou vyšetřovatelé zkoumat tři vzájemně související závislé proměnné, zachycující různé aspekty fyzické aktivity. Nejprve budou vyšetřovatelé zkoumat souvislost mezi dietním přiřazením a změnami proměnných akcelerometru. Vyšetřovatelé budou také zkoumat čas strávený středně až intenzivní fyzickou aktivitou a energetický výdej založený na aktivitě. Protože energie založená na aktivitě bude odhadována z akcelerometru, nebudou to vyšetřovatelé považovat za jedinečné srovnání. Výzkumníci tedy nastaví hladinu statistické významnosti na p<0,025, aby se upravili pro vícenásobná srovnání. Výzkumníci získají rozdíly v klíčových proměnných, jako je fyzická aktivita a změna koncentrace inzulínu. K posouzení účinků dietního přiřazení na fyzickou aktivitu použijí výzkumníci trojcestnou ANOVA opakovaných měření, včetně změny tělesné hmotnosti v modelu s časem jako opakovaný faktor.