Simulace planetárních biotopů: Studie výživy (PlanHab)

Ztráta tělesné hmotnosti byla dokumentována u jedinců žijících v nížině, když byli vystaveni hypoxickému prostředí, například ve vysokých nadmořských výškách nebo v laboratorních podmínkách. Tento úbytek hmotnosti byl přisuzován jak snížené chuti k jídlu (a následnému poklesu příjmu energie ve stravě), tak zvýšenému výdeji energie v klidu. Zajímavé je, že snížení chuti k jídlu a příjmu energie bylo hlášeno také během kosmického letu, ačkoli mechanismus toho nebyl vysvětlen. Vzhledem k tomu, že plyn uvnitř budoucích planetárních biotopů bude mít pravděpodobně nižší parciální tlak kyslíku než v zemském atmosférickém vzduchu, snížení chuti k jídlu vyvolané hypoxií by mohlo představovat výzvu pro jednotlivce v těchto prostředích. Například přetrvávající nedostatečný příjem potravy by mohl ohrozit dlouhodobé zdraví kvůli nedostatečnému příjmu základních mikroživin, zejména v přítomnosti změněného metabolismu živin a požadavků pozorovaných během kosmického letu. Kromě toho by nedostatečný příjem makroživin mohl zhoršit ztrátu svalové tkáně, ke které dochází v situacích (jako je mikrogravitace, nečinnost a odpočinek na lůžku), kdy jsou svaly nezatížené. V situacích, kdy dochází ke svalové nečinnosti, může být skutečně zapotřebí vyšší příjem bílkovin, než je obvyklé, aby se dosáhlo stejného postprandiálního anabolického účinku aminokyselin jako u ambulantních jedinců.

Mechanismus snížení chuti k jídlu pozorovaný u hypoxie není dobře stanoven. Několik inkretinových hormonů a adipokinů se podílí na kontrole chuti k jídlu a mohou být kandidáty na vyvolání této změny chuti k jídlu pozorované při hypoxii. Zprávy v literatuře však uvádějí protichůdná zjištění, možná kvůli použití různých experimentálních paradigmat (hypobarická a normobarická hypoxie, aktivní a odpočívající subjekty, variabilita stupně a trvání hypoxie).

Protokol současné studie standardizuje fyzickou aktivitu, okolní teplotu, hypoxické podněty a nutriční složení stravy a má za cíl rozšířit naše znalosti o účincích hypoxie a připoutání na lůžko na chuť k jídlu a její hormonální kontrolu.

Aby bylo možné rozlišit oddělené a kombinované účinky mikrogravitace a hypoxie, bude po lékařském a psychologickém vyšetření přijato čtrnáct normálních mužů nebo mužů s nadváhou, kteří jsou jinak zdraví. Budou pozváni k návštěvě olympijského sportovního centra, Planica, Slovinsko při 3 příležitostech, přičemž každá návštěva bude trvat 31 dní s odstupem 5 měsíců. Každá 31denní návštěva („kampaň“) zahrnuje základní období záznamu (5 dní), 21 dní intervence a období zotavení (5 dní), přičemž 3 intervence jsou rozděleny v randomizovaném, zkříženém designu: i) Normobarická normoxická klid na lůžku (NBR; FiO2=21 %), ii) normobarický hypoxický ambulantní pobyt (HAMB; FiO2=14 %; ~4000 m simulovaná nadmořská výška) a iii) normobarický hypoxický klid na lůžku (HBR; FiO2=14 %). Během všech kampaní bude uplatňován standardizovaný, opakující se 14denní dietní jídelníček složený z potravin běžně konzumovaných ve slovinské stravě, přičemž cílený energetický příjem se vypočítá individuálně pomocí upraveného vzorce Benedict-Harris s multiplikátory faktoru fyzické aktivity 1,2 pro kampaně HBR a NBR a 1.4 pro kampaň HAMB. Jídlo bude podáváno ve vážených porcích a subjekty budou vyzvány, aby snědly veškeré dodané jídlo. Jakékoli nezkonzumované jídlo však bude zváženo a skutečné zkonzumované množství bude zaznamenáno v programu analýzy stravy. Tělesná hmotnost bude během kampaní denně hodnocena pomocí vozíku se snímači zatížení a složení celého těla bude stanoveno před každým zásahem a bezprostředně po něm pomocí dvouemisní rentgenové absorbometrie vějířového svazku.

Účastníci podstoupí test tolerance smíšeného jídla před a v den 17 každého intervenčního období, ráno, po 12hodinovém hladovění, přičemž čas hodnocení se opakuje každý den studie v každé kampani. Po příjezdu budou účastníci odpočívat vleže na nemocničním lůžku a vloží ruku do vyhřívané jednotky na ohřívání rukou (teplota vzduchu 50-55oC). Intravenózní kanyla se pak zavede retrográdně do dorzální ruční žíly pro odběr arterializované žilní krve. Po 15 minutách odpočinku bude odebrán základní vzorek krve nalačno pro stanovení sérového inzulínu, celkového cholesterolu, cholesterolu s vysokou hustotou lipoproteinů (HDL), cholesterolu s nízkou hustotou lipoproteinů (LDL), adiponektinu a leptinu, plné glukózy a laktátu v krvi a plazmy katecholaminy, ghrelin, PeptidYY (PYY), glukagonu podobný peptid-1 (GLP-1), triglyceridy a koncentrace neesterifikovaných mastných kyselin. Vzorek vydechnutého vzduchu bude odebrán do evakuovaných zkumavek pro stanovení 13 značeného oxidu uhličitého (13CO2) a poté bude provedeno 20minutové základní měření klidového energetického výdeje (REE) a poměru výměny dýchání (RER) pomocí nepřímé kalorimetrie, přičemž subjekty nosí masku a při každém nádechu se měří vdechovaný i vydechovaný vzduch. Posouzení chuti k jídlu se provede tak, že se pokusné osoby vyzve, aby ohodnotily svůj hlad, chuť k jídlu, sytost a jejich budoucí příjem potravy umístěním svislé značky na lineární stupnici 0-100 mm. Tato vizuální analogová stupnice bude měřena zleva doprava, přičemž 0 znamená, že s proměnnou není zkušenost (např. nemají hlad, nemohou nic jíst) a 100 označující většinu z každé proměnné, kterou si dokážou představit zažít (např. intenzivní chuť k jídlu, nebo zcela plná). Hodnoty pro tyto 4 proměnné budou kombinovány pro výpočet kombinovaného skóre chuti k jídlu (CAS). Jakmile budou základní měření dokončena, subjekty budou konzumovat míchaný výživný koktejl (Ensure Plus, Abbott Nutrition) v množství 5 ml/kg tělesné hmotnosti, který bude doplněn (při 1 % obsahu sacharidů) glukózou značenou 13C (13C). Vzorky arterializované žilní krve budou následně odebírány každých 10 minut pro stanovení glukózy a laktátu a každých 20 minut pro hodnocení sérového inzulínu a inkretinových hormonů. Měření REE a RER bude prováděno v posledních 15 minutách každých 30 minut po následující 2 hodiny, aby se vyhodnotila oxidace paliva a rychlost metabolismu, a vzorek vydechovaného vzduchu bude odebrán do evakuovaných zkumavek pro stanovení 13CO2 později. Subjektivní chuť k jídlu bude po celou dobu hodnocena každých 15 minut pomocí vizuálních analogových škál, jak je popsáno výše, a na konci 2h postprandiálního období dostanou subjekty ad libitum testovací jídlo na bázi těstovin a budou instruovány, aby jedly, dokud se nebudou cítit pohodlně syté. Toto jídlo se bude skládat z vařených sušených bílých těstovin, komerčně dostupné omáčky na těstoviny na bázi rajčat, olivového oleje a strouhaného tvrdého sýra, se složením 37 % celkové energie pocházející z tuku, 48 % sacharidů a 16 % bílkovin. Snědené množství bude zaznamenáno a vztaženo k subjektivnímu hodnocení chuti k jídlu.