Jídlo a cirkadiánní časování (FACT)

Synchronizace načasování biologických procesů a chování s 24hodinovým cyklem světlo-tma je zásadní pro téměř každý fyziologický proces, kognitivní funkce a celkové zdraví. Protože průměrná cirkadiánní perioda u lidí je o ~9 minut delší než 24hodinový den a umělé osvětlení umožňuje další zpoždění v hodinách, musí k cirkadiánnímu strhávání docházet každý den. Díky tomu je proces cirkadiánního strhávání vnitřních hodin s vnějším prostředím běžně přehlíženým procesem, který však má vážné důsledky, pokud je narušen.

U modelů na hlodavcích se ukázalo, že diety s vysokým obsahem tuku dezorganizují cirkadiánní systém časování. Došlo však k omezenému zkoumání toho, jak složení stravy působí na cirkadiánní systém časování u lidí. Schopnost strhávání se do nového světelného režimu byla krátce zkoumána po dietě s vysokým obsahem tuků na modelech hlodavců. Když jsou myši vystaveny 6hodinovému posunu v cyklu světlo-tma a krmeny stravou složenou z ~50 % tuku. 3 týdny zaznamenají o 20 % pomalejší rychlost opětovného strhávání do nového světelného cyklu ve srovnání s myšmi krmenými nízkotučnou stravou. Dále měly tyto myši oslabenou odezvu na fázový světelný puls. Navíc prosté podávání stravy s vysokým obsahem tuků myším vede k prodloužení cirkadiánního období a posunu v ad libitním způsobu stravování do typické klidové fáze.

Cílem této studie je odhalit vliv stravy na lidský cirkadiánní systém časování. Protokol je 46denní (28 ambulantních dnů, 18 dnů hospitalizace během dvou 9denních návštěv) randomizovaná zkřížená studie navržená tak, aby objasnila rychlost strhávání v reakci na dietu s vysokým obsahem tuků. Účastníkům bude poskytnuta 3 týdny dieta s vysokým obsahem tuků (2 týdny ambulantně, 1 týden hospitalizace) s 50 % kalorií z tuku. Protokol zahrnuje dva typy sběru dat; ambulantní monitorování podle přísných plánů spánku a bdění s vysokotučnými nebo nízkotučnými jídly poskytovanými studijním týmem a přesná laboratorní měření cirkadiánního načasování, strhávání a dalších fyziologických markerů spánku a kardiometabolického zdraví.

1. Ambulantní monitorování: Účastníci budou udržovat konzistentní 14denní plán spánku doma po dobu 8 hodin v obvyklou dobu před oběma laboratorními návštěvami, aby bylo zajištěno, že 1) subjekty nebudou omezeny ve spánku a 2) že před každou návštěvou laboratoře získají stejný režim světlo-tma. pro stabilní unášení; ověřeno pomocí aktigrafie, záznamů spánku a volání do záznamníku s časovým razítkem. Během této doby budou zakázány léky, léky, kofein, alkohol a nikotin a po přijetí do laboratoře bude provedena toxikologická analýza.
2. Ambulantní dieta: 2 týdny před každým protokolem budou účastníci konzumovat ambulantní izokalorickou dietu navrženou tak, aby vyhovovala individuálním denním energetickým požadavkům; dieta navržená a připravená vyšetřovateli. Diety budou navrženy tak, aby měly vysoký obsah kalorií z tuků (50 % tuků, 35 % sacharidů a 15 % bílkovin; 33 % mono, poly a nasycených tuků) nebo nízkotučné (30 % tuků, 55 % sacharidů a 15 % % proteinu) (náhodný zkřížený design). Strava se bude skládat ze snídaně, oběda, večeře a svačiny a účastníci buď přijdou do laboratoře ~ 3 dny, nebo personál dodá jídlo. Účastníci budou poučeni, aby během těchto 14 dnů konzumovali pouze poskytnutou stravu. Dodržování diety bude zachyceno prostřednictvím sledování jídla pomocí mobilní aplikace pro sledování jídla (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, New York)).
3. Protokoly hospitalizovaných pacientů: Účastníci budou vpuštěni do jednotlivých místností bez externích časových podnětů (např. hodiny, rádia, počítače, návštěvníci a sluneční světlo). Teplota v místnosti se udržuje na 21 - 22,2 °C a intenzita světla se nastaví na ≤5 luxů během plánovaných procedur konstantního držení těla, světlo v místnosti (400 luxů) během strhávané bdělosti a 0 luxů (tma) během plánovaných příležitostí ke spánku. Účastníci budou vybaveni přístroji pro plnou polysomnografii (PSG), elektrokardiogram a rektální termistor pro kontinuální měření tělesné teploty. Do předloktí bude také zaveden 18gauge IV katétr a připojen k rozdělovači s trojitým kohoutem pomocí IV smyčky s 12stopým prodlužovacím kabelem s malým lumenem, přes který může odběr krve pokračovat v další místnosti, aniž by rušil spánek.

Po přístrojovém vybavení dostanou účastníci příležitost ke spánku a budou probuzeni do tlumeného osvětlení a udržování konstantního protokolu držení těla pro přesné posouzení cirkadiánní fáze, klidové rychlosti metabolismu a dalších fyziologických výsledků. Po protokolu konstantního držení těla se účastníkům změní cyklus světlo-tma na 6 identických dní, následuje druhý protokol konstantního držení těla pro přehodnocení cirkadiánní fáze. Tento protokol se bude opakovat, dokud účastníci dostanou další cross-over jídlo. Vyšetřovatelé/zdravotní sestry budou přítomni v laboratoři nebo na centrálním velínu 24 hodin denně, aby monitorovali zdraví subjektu, sběr dat, zajišťovali jídlo, odebírali biologické vzorky, prováděli testy a zaznamenávali spánek. Lékař je vždy v pohotovosti, když je účastník v laboratoři. K zajištění jednotnosti při provádění standardních postupů se používá rozsáhlá řada protokolů a kontrolních seznamů a týmových postupů.

Energetický obsah diet bude navržen tak, aby vyhovoval individuálním denním energetickým požadavkům. Dietologové připraví izokalorická jídla s obsahem makroživin s vysokým nebo nízkým obsahem tuků a bez kofeinu. Kalorický příjem bude mít stejné kalorické a makronutriční složení pro každý den laboratorní studie a bude poskytován jako miniaturní svačiny často během každého protokolu konstantní polohy (např. ¼ krocana a sýrového sendviče, džus a voda).