ACT-OUT-forsøget: AKTIVITETSRESULTATER baseret på kost med højt kulhydrat eller højt fedtindhold i metabolisk syndrom

1. BAGGRUND OG RATIONALE:

   Nuværende fedmeforebyggelse lægger vægt på øget fysisk aktivitet og en fedtfattig, kaloriebegrænset diæt for at producere en negativ kaloriebalance. Kaloriebegrænsning er forbundet med fald i energiforbrug. Den anden grundpille i forebyggelse af fedme og øget niveau af fysisk aktivitet er forbundet med større kalorieindtag. Fejl i strategien for at spise mindre-motionere mere er tydelig med epidemi af fedme, metabolisk syndrom (MetS) og type II diabetes. Desuden har fortrængningen af ​​kostens fedt i kosten ført til kompenserende stigninger i kulhydratindtaget, der er forbundet med uønskede metaboliske effekter.

   Kulhydratbegrænsede diæter er kontroversielle på trods af fordelene ved denne tilgang. Kontroversen stammer fra en kompenserende stigning i kostens fedtindtag forbundet med kulhydratrestriktioner og frygt for, at større fedtindtag øger risikoen for hjerte-kar-sygdomme. Kulhydratbegrænsning nedsætter insulinresistens og forbedrer MetS. Denne protokol har til formål at etablere et større evidensgrundlag for kulhydratbegrænsede diæter som en terapeutisk mulighed for MetS. Efterforskerne vil gennemgå den nuværende viden med hensyn til: (i) fedme og insulinresistens i Canada, (ii) positioner i større medicinske organisationer (iii) mangler ved det nuværende paradigme til forebyggelse af fedme (iv) hvorfor kulhydratbegrænsede diæter virker.

   1.1) Fedme og insulinresistens i Canada I 1980'erne blev fedtfattige, kaloriefattige diæter hjørnestenen i kostråd til at reducere fedme. Denne tilgang reducerede med succes procentdelen af ​​kalorier fra fedt med en deraf følgende stigning i kulhydratforbruget. I de efterfølgende år bliver fedme epidemi. I Canada steg forekomsten af ​​fedme (BMI ≥ 30 kg/m2) fra 10 % i 1970'erne til 23 % i 2004 med yderligere 36 % anset for overvægtige (BMI 25-29,9). Da fedme er en risikofaktor for MetS og type II diabetes, har forekomsten af ​​disse lidelser også nået epidemiske proportioner. Cirka 2 millioner canadiere levede med diabetes i 2007, og i 2012 anslås det, at 2,8 millioner canadiere vil leve med diabetes. First Nations-samfund er særligt hårdt ramt, med en prævalens 3-4 gange højere og en yngre debutalder end ikke-First Nations-individer. Nye strategier til forebyggelse af kroniske sygdomme er nødvendige for at imødegå denne krise.

   Insulinresistens understøtter patofysiologien ved fedme. Insulinresistens er en tilstand, hvor normale mængder insulin er utilstrækkelige til at producere en normal insulinreaktion fra fedt-, muskel- og leverceller. Som et resultat har insulinresistente individer både forhøjet blodsukker, fastende insulin og udskiller større mængder insulin som reaktion på kostens kulhydrat. Denne kompensatoriske hyperinsulinemi er forbundet med uønskede virkninger i væv, som bevarer deres følsomhed over for insulin. Forhøjede blodsukkerniveauer er forbundet med avancerede glykeringsslutprodukter, reaktive oxygenarter og lavgradig inflammation. Disse eksponeringer er forbundet med øget risiko for hjerte-kar-sygdomme og diabetes. På trods af beviserne, der forbinder forhøjede insulinniveauer med atherogene ændringer i vaskulaturen, er det stadig et spørgsmål om kontrovers, om vedvarende forhøjede insulinniveauer er patogene.

   Diagnosen MetS repræsenterer et indgangspunkt for sygdomsforebyggende indsats hos personer med diabetes og hjerte-kar-sygdomme. MetS er defineret som en høj taljeomkreds ud over to af følgende: høje triglycerider, lavt HDL og forhøjet blodtryk. Andre patofysiologiske ændringer er også observeret, herunder lavgradig inflammation, øget urinsyre, protrombotisk tilstand, forhøjet ApoB, lille tæt atherogen LDL og endotel dysfunktion.

   Første linje behandling for MetS er vægttab, der fører til reduktioner i insulinresistens. Intensive livsstilsinterventioner reducerer diabetes hos højrisikopersoner. De fleste livsstilsinterventioner for MetS er baseret på hypotesen om, at individer kan starte og opretholde vægttab ved at begrænse kalorier og øge fysisk aktivitet. Diabetesforebyggelsesprogrammet viste, at intensiv intervention inklusive en kaloriefattig diæt og øget fysisk aktivitet var forbundet med et fald på 1,5 kg/m2 i BMI og en 58 % reduktion i forekomsten af ​​diabetes hos personer med høj risiko for diabetes. Mindre intensive indgreb er forbundet med mere beskedne ændringer. En undersøgelse af ernæringsrådgivning var forbundet med et fald på 0,4 kg/m2 i BMI. Livsstilsinterventioner, der lægger vægt på 'at spise mindre eller motionere mere, har således begrænset værdi. Den optimale kost for forsøgspersoner med MetS er ikke blevet undersøgt med hårde endepunkter. Små forsøg har sammenlignet diæter med begrænset kulhydrat og diæter med lavt fedtindhold ved hjælp af surrogatmarkører. Et forsøg med svært overvægtige forsøgspersoner fandt større vægttab og større forbedringer i lipidniveauer og hæmoglobin A1c på kulhydratbegrænset diæt end diæter med begrænset fedt/kalorie. I en undersøgelse af voksne med MetS havde de, der var randomiseret til kulhydratrestriktionen, større vægttab, lavere triglycerider og lavere insulinniveauer end personer på en kaloriebegrænset diæt med lavt fedtindhold. Disse resultater er i overensstemmelse med en meta-analyse, hvor kulhydratbegrænsede diæter var forbundet med forbedringer i aterogen dyslipidæmi, større vægttab og bedre compliance end diæter med lavt fedtindhold, kaloriebegrænset. Disse undersøgelser fremhæver fordelene ved kulhydratbegrænsning.

   1.2) Fedt, sukker og positioner fra større medicinske organisationer En af de vigtigste barrierer for den udbredte implementering af kulhydratbegrænsede diæter er frygten for, at stigningen i forbruget af mættet fedt med dets sammenhæng med stigningen i LDL-chol vil resultere i større risiko for kardiovaskulær sygdom (CVD). Denne diæt-hjerte-hypotese har dannet hjørnestenen i kostråd til forebyggelse af kronisk sygdom. Undgåelsen af ​​mættet fedt har ført til generel undgåelse af fedt i kosten. Der er svage og modstridende beviser for, at både mættet fedt og begrænsning af fedt i kosten er forbundet med sundhedsmæssige fordele. Den største test af diæt-hjerte-hypotesen var Women's Health Initiative (WHI). Denne undersøgelse randomiserede kvinder til enten en diæt med lavt mættet fedt eller en almindelig diæt. Efter 8 år havde kvinder randomiseret til fedtfattig diæt lavere LDL-chol, men ingen reduktion i CVD-dødelighed, forekomst af bryst- eller kolorektal cancer. I overensstemmelse med resultaterne af WHI fandt en meta-analyse, som omfattede 347.747 forsøgspersoner, ingen sammenhæng mellem indtag af mættet fedt og hjerte-kar-sygdomme.

   Mens de fleste eksperter er enige om, at det er for tidligt at retfærdiggøre mættet fedt som det fremmeste diætetiske onde, ophobes der beviser, der fremhæver raffinerede kulhydraters overvægtige og aterogene karakter. Et forsøg, der havde til formål at reducere forbruget af sødet drikke, viste, at interventionsgruppen havde 7,7 % mindre overvægtige og fede børn end kontrollerne. I NHANES (2006) var forbrug af tilsat sukker forbundet med højere triglycerider og lavere HDL. En prospektiv undersøgelse af hollandske voksne fandt, at udskiftning af 5 % af kalorierne fra mættet fedt med høje glykæmiske kulhydrater var forbundet med en 33 % stigning i risikoen for myokardieinfarkt.

   Den nuværende videnskabelige forvirring over sundhedsvirkningerne af (raffinerede) kulhydrater afspejles i mangfoldigheden af ​​kostanbefalinger. American Diabetes Association (ADA) kostråd har foreslået, at kulhydratbegrænsede diæter er en mulighed for vægttab i op til 1 år. I modsætning hertil anbefaler Canadian Diabetes Association en diæt med 45%-60% af kalorierne fra kulhydrat med et saccharoseindtag på op til 10% af det daglige indtag. Disse holdningers modstridende karakter fremhæver behovet for mere forskning i sundhedseffekterne af kulhydratbegrænsede diæter. ADA's godkendelse af kulhydratbegrænsning tyder på, at disse diæter er gyldige terapeutiske muligheder.

   1.3) Mangler ved det traditionelle paradigme til forebyggelse af fedme Det nuværende paradigme til forebyggelse af fedme lægger vægt på kaloriereduktion og/eller øget fysisk aktivitet for at frembringe negativ kaloriebalance. Mens fysisk aktivitet har etableret fordele, har øget fysisk aktivitet som en vægttabsstrategi mødt skuffende resultater. Observationsstudier, der forbinder høje niveauer af fysisk aktivitet med lavere fedtindhold, er vanskelige at fortolke, da personer med højere fysisk aktivitet også har gavn af anden (umålt) sundhedsfremmende adfærd. I randomiserede forsøg har fysisk aktivitetsinterventioner vist tvetydige resultater med hensyn til vægttab. Den fysiologiske begrænsning ved denne tilgang er, at det er vanskeligt at øge den fysiske aktivitet uden en kompenserende stigning i kostindtaget. I undersøgelser, hvor fysisk aktivitet er direkte overvåget og i fravær af en kompenserende stigning i kalorieindtaget, er fysisk aktivitet blevet forbundet med vægttab < 3 % af den oprindelige kropsvægt. Ved fysisk aktivitetsinterventioner af lavere intensitet er resultaterne mindre lovende. En meta-analyse af skolebaserede fysiske aktivitetsinterventioner hos unge fandt ingen effekt på BMI. Ineffektiviteten af ​​fysisk aktivitet som et middel til vægttab afspejles i holdningserklæringer fra American Heart Association og American College of Sports of Sports Medicine, hvor de anbefaler 60-90 minutters moderat intensitetsaktivitet/dag for at tabe eller opretholde vægttab. Ikke overraskende er der en meget lav forekomst af individer, der er moderat aktive i 60-90 minutter/dag i den generelle befolkning. Ironisk nok kan insulinresistente individer, som ville høste de største sundhedsmæssige fordele ved fysisk aktivitet, have en reduceret fysiologisk tolerance for det, da insulinresistens er blevet forbundet med reduceret træningstolerance gennem reversible ændringer i muskelmitokondrier, reduceret VO2 max og muligvis andre mekanismer.

   Den manglende fedtfattige, kaloriebegrænsede diæt for at bremse forekomsten af ​​fedme er eksemplificeret af WHI. Efter 7,5 års opfølgning faldt kvinderne randomiseret til lavfedtgruppen deres vægt med 0,8 kg, men havde en stigning på 1 cm i taljeomkredsen på trods af et rapporteret fald i kalorieindtaget på 360 kalorier. Vægttab i lavfedtgruppen var ikke anderledes end kvinder i kontrolgruppen, som indtog en typisk amerikansk kost. Kaloriebegrænsede diæter understreger, at man undgår energitætte fødevarer med et højt fedtindhold i kosten. Mens undgåelse af diætfedt har intuitiv appel, er kaloriebegrænsning forbundet med et tilsvarende fald i energiforbrug, hvilket i realiteten stimulerer en sultreaktion. Det kompenserende fald i energiforbruget er forbundet med et plateau i vægttab, øget lyst til at spise og vægtøgning.

   Diæter med lavt fedtindhold og højt kulhydratindhold kræver vægttab for at producere positive metaboliske effekter. Denne afhængighed af vægttab for sundhedsmæssige fordele kombineret med den uundgåelige rebound vægtøgning forbundet med denne koststrategi har potentialet til at forværre metaboliske markører på lang sigt. De uheldige metaboliske ændringer forbundet med et højt kulhydratindtag er særligt skadelige hos personer med MetS. Dette står i kontrast til de fysiologiske virkninger af kulhydratabstinenser hos insulinresistente forsøgspersoner, der afspejler vendingen af ​​MetS. Ud over forbedringer af MetS er kulhydratbegrænsede diæter forbundet med mindre tætte og derfor mindre aterogene LDL-partikler og fald i inflammatoriske markører.

   En sidste begrænsning af det nuværende paradigme til forebyggelse af fedme er, at makronæringsstoffer (fedt, protein og kulhydrater) antages at have tilsvarende metaboliske effekter. Forskerne vil gennemgå metaboliske virkninger af makronæringsstoffer relateret til insulinrespons og energibalance. Kulhydrater er potente sekretagoger af insulin, som er den primære regulator af fedtvævsmetabolisme og opdeler kostens energi i enten opbevaring (højere insulin) eller oxidation (lavere insulin). Mus, der er gensplejset til at mangle insulinreceptoren på fedtceller, indtager flere kalorier pr. gram kropsvægt, men er resistente over for fedme. Hos type II diabetikere er administration af eksogen insulin eller lægemidler, der stimulerer insulinfrigivelse fra bugspytkirtlen, forbundet med vægtøgning. Fedt i kosten har ingen effekt på insulinsekretionen, men forsinker mavetømningen. Kostprotein sænker glukoseresponset på insulin 2-3 gange mere effektivt end fedt fra kosten og spiller en vigtig rolle i appetitundertrykkelse og potentielt vægtregulering. Tilsætning af kostfedt, protein og fibre for at dæmpe de uønskede virkninger af kostkulhydrat i et måltid er konceptet bag det glykæmiske indeks. Diæt med lavt glykæmisk indeks kan dog være af mindre relevans for type II-diabetikere, da effekten af ​​fedt og protein i kosten ved afstumpning af glukoserespons er svækket eller fraværende. Hvis forebyggelse af fedme faktisk er evidensbase, er der kun to værktøjer tilbage i det offentlige sundhedsarsenal, fedmekirurgi eller kulhydratbegrænsning.

   1.4) Hvorfor virker kulhydratbegrænsede diæter? Der er mindst to fysiologiske karakteristika ved kulhydratbegrænsede diæter, som bidrager til vægttab. For det første er ad lib kulhydratbegrænsede diæter blevet forbundet med spontane reduktioner i kalorieindtaget. For det andet er disse diæter forbundet med større vægttab pr. kalorie end fedtfattige diæter med et uforklarligt kalorieunderskud på omkring 200 kcal/dag. Det foretrukne vægttab af kulhydratbegrænsede diæter blev betegnet som 'den metaboliske fordel'. Konceptet med en metabolisk fordel forbundet med kulhydratbegrænsede diæter har været kontroversielt blandt eksperter. Selvom der er beviser, der understøtter dets eksistens i dyremodeller og hos mennesker, er dette fænomen stadig dårligt forstået.

   Ad lib kulhydrat-begrænsede diæter er ofte forbundet med spontane fald i kalorieindtaget. Dette er forårsaget af de insulinsænkende virkninger af kulhydratbegrænsede diæter, da høje insulinniveauer er blevet forbundet med opdeling af metaboliske brændstoffer i fedtvæv og større fødeindtagelse. Et forsøg med overvægtige forsøgspersoner viste, at de, der indtog en kulhydratbegrænset diæt, havde næsten 30 % fald i fastende insulinniveauer og et fald på 570 kcal i energiindtaget. Således er lavere insulinniveauer en nøglemediator mellem lavere kulhydratforbrug og vægttab. En undersøgelse af mænd viste, at 70 % af variabiliteten i vægttab fra en kulhydratbegrænset diæt blev forklaret af ændringer i fastende insulin.

   En række forsøg har vist en metabolisk fordel ved kulhydratbegrænsede diæter sammenlignet med diæter med lavt fedtindhold. Der er tre mulige forklaringer. For det første kan der være større energiomkostninger forbundet med metaboliske interkonverteringer af næringsstoffer på kulhydratbegrænsede diæter. For det andet kan personer på en diæt med lavere kulhydrat have højere energiforbrug på grund af en større hvilestofskifte og/eller højere niveauer af fysisk aktivitet. En sidste mulighed er, at lavere vægttab skyldes den selektive underrapportering af diætindtag hos individer, der er randomiseret til fedtfattige diæter. Denne sidstnævnte forklaring er ikke sandsynlig, da dette fund er blevet observeret i adskillige randomiserede kontrollerede forsøg.

   Diætinduceret termogenese kan have et lille bidrag til den metaboliske fordel ved kulhydratbegrænsede diæter. Det tegner sig for 5-15 % af det samlede energiforbrug. De energimæssige omkostninger ved at omsætte makronæringsstoffer varierer fra 2,5 % med fedt i kosten, 7-15 % med kulhydrat og 28-35 % med protein. En undersøgelse viste, at energiforbruget var 4 % højere i en kost, der indeholdt 30 % sammenlignet med 10 % af kalorierne fra protein. Således vil den beskedne stigning i energiforbruget på grund af et højere proteinindtag sandsynligvis ikke være nok til at tage højde for den metaboliske fordel ved kulhydratbegrænsede diæter.

   Fysisk aktivitet er den største modificerbare kilde til energiforbrug. Hypotesen om, at den metaboliske fordel ved kulhydratbegrænsede diæter kunne forklare lavere insulinniveauer forbundet med spontane stigninger i fysisk aktivitet, har fået ringe opmærksomhed. Denne hypotese er baseret på en række veletablerede observationer. For det første har type II diabetikere, der tager eksogent insulin, fald i energiforbrug og vægtøgning. Når insulinniveauet sænkes gennem kulhydratrestriktion eller farmakoterapi, er der et medfølgende tab af fedtmasse og nogle beviser for en beskeden stigning i energiforbruget. En kort undersøgelse af overvægtige personer viste, at en ketogen diæt med lavt kulhydratindhold med et fald på 30 % i insulinresistens var forbundet med en stigning på 20 % i hvileenergiforbrug, selvom fysisk aktivitet ikke blev vurderet i denne undersøgelse. Tilsvarende, i et 6-måneders randomiseret forsøg med overvægtige kvinder, havde dem på den kulhydratbegrænsede diæt en ikke-signifikant 5 % stigning i hvileenergiforbrug pr. kg kropsvægt sammenlignet med baseline. Denne undersøgelse vurderede også fysisk aktivitet ved hjælp af skridttællere og fandt ingen forskel i skridt/dag mellem den kulhydratbegrænsede gruppe og den fedtfattige gruppe på trods af et 3,7 kg større vægttab i førstnævnte og ingen forskel i rapporteret kalorieindtag mellem grupperne. Måling af fysisk aktivitet hos fritlevende individer er kompleks. Skridttællere er en objektiv vurdering af fysisk aktivitet, men er ikke i stand til at vurdere aktivitetens intensitet, hyppighed og varighed. De er også uegnede til estimering af energiforbrug.

   Sammenfattende reducerer intensive livsstilsinterventioner forekomsten af ​​type II diabetes hos personer med metabolisk syndrom. Centralt for den terapeutiske effekt af disse indgreb er vægttab. Der er mangel på konsensus om, hvad der udgør 'bedste praksis' for livsstilsinterventioner. Fysisk aktivitet er forbundet med adskillige sundhedsmæssige fordele, men er ikke en effektiv recept til vægttab eller vægtvedligeholdelse. Desuden er den optimale kostrecept kontroversiel; nogle eksperter foreslår, at personer med MetS bør begrænse deres fedtindtag i kosten, mens andre eksperter foreslår, at kulhydrater i kosten bør begrænses. Denne kontrovers i kostrecepter afspejles i de store medicinske organisationers holdninger. American Diabetes Association har godkendt kulhydratrestriktioner for vægttab siden 2008. Canadian Diabetes Association går dog ind for fødevarer med lavere glykæmisk indeks og begrænsning af fedt i kosten. På trods af de tvetydige beviser, betragtes en fedtfattig, kaloriebegrænset diæt kombineret med øget fysisk aktivitet som standard livsstilsinterventioner for MetS.

2. MÅL Denne protokol har tre formål. For det første antager efterforskerne, at overholdelse af en lavere kulhydratdiæt hos personer med MetS, hvilket resulterer i lavere insulinresistens; vil forårsage en stigning i niveauet af spontan fysisk aktivitet, uafhængigt af ændringer i vægt. For det andet vil efterforskerne undersøge ændringer i kardiometaboliske risikofaktorer (ApoB, TG, HDL, blodtryk, CRP), når individer randomiseres til enten en kulhydratbegrænset diæt eller en diæt med lavt fedtindhold/højt kulhydratindhold. Til sidst vil efterforskerne interviewe en delprøve af deltagere fra begge undersøgelsesarme (5 i hver arm) for at udføre åbne interviews for bedre at forstå livskvalitetsproblemer med hensyn til diætopgaven eller livsstilsinterventionen.
3. FORSKNINGSPLAN Vores gruppe har genereret tværsnitsdata, der viser en klinisk meningsfuld sammenhæng mellem højere kulhydratindtag og lavere fysisk aktivitet, vurderet med accelerometer hos glukoseintolerante individer. Begrænsningen af ​​disse fund vedrører manglende evne til at vurdere kausalitet; det vil sige, hvis kulhydratrestriktion forårsager stigninger i fysisk aktivitet. Styrken ved ACTout-studiet er dets evne til at afgrænse kausal retning ved hjælp af et prospektivt design og randomisering til kontrol for kendte og ukendte konfoundere.

Undersøgelsesdesign og deltagere: Undersøgelsesdeltagere vil blive randomiseret til en ad lib-gruppe med begrænset kulhydrat eller en diæt med lavt fedtindhold, kaloriereduceret i 6 måneder. Efterforskerne vil rekruttere personer med metabolisk syndrom (MetS) fra St. Paul's Metabolic Syndrome Program. Inklusionskriterier omfatter en diagnose af MetS defineret som en øget taljeomkreds og to eller flere af følgende: fastende blodsukker større end 5,6 mmol/L, fastende triglycerider større end 1,7 mmol/L, high density lipoprotein (HDL) mindre end 1,0 mmol /L hos mænd og mindre end 1,3 mmol/L hos kvinder og blodtryk højere end 135/85 eller på antihypertensiv medicin. Potentielle deltagere vil blive udelukket, hvis de følger en vægtreducerende diæt, misbruger alkohol eller andre psykoaktive stoffer, er på psykiatrisk medicin forbundet med vægtøgning eller har planer om at rejse i løbet af studieperioden.

Prøvestørrelsesberegning: For at beregne stikprøvestørrelsen brugte efterforskerne tværsnitsdata med accelerometer målt fysisk aktivitet og fremragende kvantitative mål for kost. Efterforskerne antog en forskel på 15 % i kalorier indtaget som kulhydrater mellem diætbehandlingerne. Med en signifikansværdi på p < 0,05 (tosidet test) fandt efterforskerne, at 27 deltagere ville være nødvendige i hver gruppe for at detektere en signifikant forskel i accelerometerets målte aktivitetsintensitet. For at tage højde for mulig nedslidning vil efterforskerne overvurdere stikprøvestørrelsen med 10 i hver arm. Efterforskerne vil rekruttere 72 personer med 36 i hver arm. Baseret på vores beregning af stikprøvestørrelse forventer efterforskerne at opdage tids- og diætbaserede forskelle ud over en diæt*tid-interaktion.

Rekrutteringsstrategi: Efterforskerne vil rekruttere personer med metabolisk syndrom fra Metabolic Syndrome Program. Flyers vil blive opslået i venteværelset og eksamenslokalerne på programmet. Flyers vil også blive givet til de administrative assistenter, der er ansvarlige for optagelse af deltagere i programmet, som kan vælge at underrette deltagerne om undersøgelsen. Hvis en potentiel deltager udtrykker interesse, vil koordinatoren forklare undersøgelsen tilstrækkeligt detaljeret til at muliggøre informeret samtykke. For at vurdere diæten før optagelse i undersøgelsen vil efterforskerne bede potentielle deltagere om at udfylde en 3-dages diæthistorie og bære accelerometeret i 7 dage for at sikre, at de ikke allerede følger en vægtreducerende diæt og for at vurdere fysisk aktivitet ved baseline. Personer, der overholder både kosttilbagekaldelse og baselinevurdering af fysisk aktivitet, vil blive randomiseret til en af ​​de to diætopgaver.

Randomisering: Efterforskerne vil bruge blokrandomisering for at forhindre skævvridning af randomiseringsprocessen. Efter hver blok af emner er tilmeldt, vil efterforskerne bruge et computerstyret randomiseringsprogram til tilfældigt at tildele deltagere til en af ​​de to diætopgaver. På grund af vanskeligheden ved at skjule kosttildelingen vil det randomiserede forsøg ikke blive blindet; da både forskere og deltagere vil være opmærksomme på deres kostopgave. For at minimere forurening af studiegrupper vil individuelle og gruppesessioner blive planlagt på forskellige tidspunkter.

Kulhydratbegrænset diæt: Deltagerne vil blive instrueret i at begrænse kulhydratforbruget til < 20 gram/dag uden at begrænse deres kalorieindtag. Deltagerne vil blive opfordret til at indtage grøntsager med lavt kulhydratindhold hver dag, herunder 2 kopper grøntsalat og 1 kop grøntsager "der vokser over jorden". En af de fysiologiske ændringer forbundet med et lavt kulhydratindtag er et tab af salt gennem urinen. Hvis salt ikke udskiftes, kan deltagerne opleve hovedpine, kvalme, svimmelhed, sløvhed og forstoppelse. Deltagerne vil blive rådet til at øge deres saltindtag. Dette har vist sig at korrigere natiuresen forbundet med kulhydratbegrænsning, som kan forårsage de førnævnte bivirkninger. Deltagerne vil blive bedt om at fortsætte deres fysiske aktivitetsniveau.

Kontrolgruppe: Kontrolgruppen vil blive randomiseret til den intensive livsstilsintervention, der i øjeblikket anvendes af Healthy Heart Program på St. Paul's Hospital for at reducere symptomer forbundet med metabolisk syndrom. Deltagerne vil blive instrueret i at erstatte højt fedtindhold, energitætte fødevarer med fødevarer rige på fuldkorn, frugt og grøntsager. Makronæringsstoffordelingen i denne diæt vil være cirka 55 % kulhydrat, 15 % protein og 30 % fedt. Individer vil også blive instrueret i at reducere natriumindtaget til <2300 mg/dag og hos personer med hypertension <1500 mg/dag. Ved afslutningen af ​​undersøgelsen vil deltagerne have mulighed for at fortsætte på en af ​​undersøgelsens diæter.

Metoder til at sikre overholdelse af kostopgaven: Studiekoordinatoren vil facilitere aktiviteter, der understøtter overholdelse af kostopgaven, enten en-til-en eller i gruppesammenhæng. Gruppemøder vil styrke overholdelse ved at dele madlavningstip, adfærdsændringer og strategier til forebyggelse af tilbagefald. I en-til-en sessionerne vil studiekoordinatoren gennemgå 3-dages madoptegnelser og diskutere strategier for at øge compliance. Deltagere fra begge grupper vil mødes med deres kliniker efter 3 måneder for at vurdere sundhedsindikatorer og for at forsikre deltagerne om sikkerheden ved deres diætopgave.

Kvalitative interviews: Efterforskerne vil gennemføre timelange åbne interviews med 8-10 deltagere fra undersøgelsen for at forstå den levede oplevelse af en forsigtig diæt og en kulhydratbegrænset diæt. Samtaler vil blive optaget og transskriberet. Efterforskerne vil bruge grounded theory til at lede efter teorier, der dukker op fra dataene i modsætning til at have fortolket dataene med en a priori-analyse. Efterforskerne vil derefter tildele deskriptive kategorier til temaer, som dukker op fra dataene, sådanne temaer kunne omfatte: effekt af deres kost på diabetes, opfattelser af sult, humør osv. Disse beskrivende kategorier vil derefter blive placeret i tematiske kategorier og analyseret i lyset af den eksisterende litteratur.

Måling af kropssammensætning og estimering af hvileenergiforbrug:

Efterforskerne vil bruge bioelektrisk impedans til at vurdere kropssammensætning ved baseline og efter 6 måneder. Bioelektrisk impedans har vist sig at give en rimelig vurdering af kropssammensætning sammenlignet med DXA, som betragtes som en guldstandard. Efterforskerne vil normalisere fedtmasse og fedtfri masse til højden ved at bruge henholdsvis et fedtmasseindeks og et fedtfrit masseindeks (kg/m2). Højden vil blive målt med et stadiometer ved baseline. Taljeomkredsen vil blive vurderet ved baseline og 6 måneder efter udånding ved hjælp af et fleksibelt målebånd halvvejs mellem hoftebenet og det nederste ribben. Efterforskerne vil estimere energiforbruget ved hjælp af tidligere offentliggjorte ligninger, som tager højde for fedtfri masse, fedtmasse, køn og alder.

Spørgeskema: Undersøgerne vil bruge Spørgeskemaet Anvendte Sundhedsindikatorer og Patientsundhedsspørgeskemaet til at indsamle relevante helbredsoplysninger fra patienten. Disse selvadministrerede spørgeskemaer vil blive udfyldt ved baseline, 3 og 6 måneder.

Fysisk aktivitetsvurdering: Deltagerne bærer et accelerometer til at vurdere fysisk aktivitet ved baseline og uge i hver måned i 6 måneder. Et accelerometer er en lille elektronisk skærm, der bæres på taljen, og som måler lodrette accelerationer og betragtes således som et objektivt mål for fysisk aktivitet. Patienter vil blive instrueret i at bære accelerometeret i de vågne timer i 1 uge i hver måned, eksklusive tid brugt til at bade eller i vand. Data vil blive downloadet i et minuts epoker og kategoriseret som let, moderat eller kraftig aktivitet. Dage vil blive udelukket, hvor accelerometeret er båret i mindre end 80 % af den gennemsnitlige tid, der er båret på de øvrige dage. Efterforskerne vil estimere aktivitetsbaseret energiforbrug ved hjælp af tidligere validerede ligninger. Da accelerometre ikke fanger aktivitet forbundet med cykling, svømning eller skiløb, vil efterforskerne spørge deltagerne om antallet af gange, de har udført disse aktiviteter i den periode, de bar accelerometeret.

Kardiometaboliske indekser: Blodprøver vil blive udtaget og anbragt i individuelt mærkede rør med EDTA, centrifugeret straks og opbevaret ved -70°C. Da ændringer i insulinvirkning er centrale i vores hypotese, vil efterforskerne vurdere to forskellige aspekter af insulinmetabolisme i denne undersøgelse, insulinsekretion og insulinresistens. Forskerne vil vurdere insulinresistens ved hjælp af HOMA-vurdering af insulinresistens beregnet ud fra fastende insulin og fastende glukose. Forskerne vil vurdere koncentrationen af ​​C-peptid, et spaltningsprodukt relateret til insulinsyntese, som syntetiseres i ækvimolære koncentrationer til insulin. Da C-peptid har en længere halveringstid end insulin, kan det bruges som markør for insulinsekretion fra bugspytkirtlen. Blodtrykket vil blive vurderet ved baseline, 3 og 6 måneder ved hjælp af BP-TRU-monitorer. Lipid-, lipoprotein- og C-reaktivt proteinniveauer vil blive målt ved baseline, 3 og 6 måneder. Total cholesterol, triglycerid, high-density lipoprotein cholesterol og apolipoprotein B vil blive målt ved anvendelse af tidligere beskrevne metoder. LDL-chol-niveauer vil blive beregnet ved hjælp af Friedewald-formlen for patienter, hvis plasmatriglyceridniveau er mindre end 4 mmol/L. β-hydroxybutyrat vil også blive vurderet i begge grupper på de førnævnte tidspunkter og vil blive brugt som en biomarkør for overholdelse af en kulhydratbegrænset diæt. Efterforskerne vil også vurdere serum leptin og urinsyre ved baseline og 6 måneder.

Statistiske analyser: Efterforskerne vil bruge to forskellige tilgange til at analysere dataene. Først vil efterforskerne bruge en intention om at behandle analyse ved hjælp af baseline-værdier for at imputere manglende data hos deltagere, som kan droppe ud af undersøgelsen. Undersøgerne vil også undersøge effekten af ​​diætopgaven på resultater hos deltagere, der var overensstemmende med deres diætopgave. Baseline-karakteristika vil blive sammenlignet mellem de to grupper ved hjælp af t-test. Efterforskerne vil undersøge tre indbyrdes relaterede afhængige variabler, der fanger forskellige aspekter af fysisk aktivitet, i analysestrategien. Først vil efterforskerne undersøge sammenhængen mellem kosttildeling og ændringer i accelerometervariabler. Efterforskerne vil også undersøge tid brugt på moderat til kraftig fysisk aktivitet og aktivitetsbaseret energiforbrug. Da aktivitetsbaseret energi vil blive estimeret ud fra accelerometer, vil efterforskerne ikke betragte det som en unik sammenligning. Efterforskerne vil således indstille niveauet for statistisk signifikans til p<0,025 for at justere for flere sammenligninger. Efterforskerne vil opnå forskelle i nøglevariabler såsom fysisk aktivitet og ændring i insulinkoncentration. For at vurdere effekterne af diætopgaven på fysisk aktivitet, vil efterforskerne bruge tre-vejs gentagne målinger ANOVA, herunder ændring i kropsvægt i modellen med tiden som den gentagne faktor.