Planetarisk Habitat Simulering: Ernæringsundersøgelser (PlanHab)

Et tab af kropsvægt er blevet dokumenteret hos lavlandslevende individer, når de udsættes for hypoxiske miljøer, såsom i store højder eller under laboratorieforhold. Dette vægttab er blevet tilskrevet både en nedsat appetit (og efterfølgende fald i kostens energiindtag) og til en stigning i hvileenergiforbrug. Interessant nok er en reduktion i appetit og energiindtag også blevet rapporteret under rumflyvning, selvom mekanismen for dette ikke er blevet forklaret. Da gassen inde i fremtidige planetariske levesteder sandsynligvis vil have et lavere partialtryk af ilt end i Jordens atmosfæriske luft, kan hypoxi-induceret appetitreduktion udgøre en udfordring for individer i disse miljøer. For eksempel kan vedvarende underspisning kompromittere langsigtet sundhed på grund af utilstrækkelig indtagelse af essentielle mikronæringsstoffer, især i nærværelse af ændret næringsstofmetabolisme og behov set under rumflyvning. Desuden kan utilstrækkelig indtagelse af makronæringsstoffer forværre tabet af magert kropsvæv, som opstår i situationer (såsom mikrotyngdekraft, inaktivitet og sengeleje), hvor musklerne aflastes. Faktisk kan et proteinindtag større end normalt være påkrævet i situationer, hvor der er muskelinaktivitet, for at opnå den samme postprandiale anabolske effekt af aminosyrer, som ses hos ambulante individer.

Mekanismen for reduktionen i appetit observeret ved hypoxi er ikke veletableret. Adskillige inkretinhormoner og adipokiner er blevet impliceret i kontrol af appetit og kan være kandidater til at inducere denne ændring i appetit observeret ved hypoxi. Rapporter i litteraturen præsenterer dog modstridende resultater, måske på grund af brugen af ​​forskellige eksperimentelle paradigmer (hypobar og normobar hypoxi, aktive og hvilende forsøgspersoner, variation i graden og varigheden af ​​hypoxi).

Protokollen for den aktuelle undersøgelse standardiserer fysisk aktivitet, omgivelsestemperatur, hypoxisk stimulus og ernæringsmæssig sammensætning af kosten, og har til formål at udvide vores viden om virkningerne af hypoxi og sengeplads på appetitten og dens hormonelle kontrol.

For at skelne de separate og kombinerede virkninger af mikrotyngdekraft og hypoxi, vil fjorten normale eller overvægtige mænd, som ellers er raske, blive rekrutteret efter medicinsk og psykologisk screening. De vil blive inviteret til at deltage i det olympiske sportscenter, Planica, Slovenien ved 3 lejligheder, hvor hvert besøg varer 31 dage og er adskilt af 5 måneder. Hvert 31-dages besøg ('kampagne') inkluderer en baseline-registreringsperiode (5 dage), 21 dages intervention og en restitutionsperiode (5 dage), med de 3 interventioner tildelt i et randomiseret, cross-over-design: i) Normobarisk normoksisk sengeleje (NBR; FiO2=21%), ii) Normobarisk hypoxisk ambulatorisk indeslutning (HAMB; FiO2=14%; ~4000 m simuleret højde), og iii) Normobarisk hypoxisk sengeleje (HBR; FiO2=14%). En standardiseret, gentagen, 14-dages kostmenu, bestående af fødevarer, der almindeligvis indtages i den slovenske kost, vil blive anvendt under alle kampagner, og det målrettede energiindtag beregnes individuelt ved hjælp af en modificeret Benedict-Harris-formel med multiplikatorer for fysisk aktivitetsfaktor på 1,2 for HBR- og NBR-kampagnerne og 1.4 for HAMB-kampagnen. Maden vil blive leveret i vejede portioner, og forsøgspersonerne vil blive opfordret til at spise al den mad, der leveres. Dog vil enhver mad, der ikke spises, blive vejet og den faktiske forbrugte mængde registreret i et kostanalyseprogram. Kropsmassen vil blive vurderet dagligt under kampagnerne ved hjælp af en båre, der indeholder vejeceller, og hele kropssammensætningen vil blive bestemt før og umiddelbart efter hver intervention ved hjælp af blæserstråle-røntgenabsorptiometri med dobbelt emission.

Deltagerne vil gennemgå en tolerancetest for blandet måltid før og på dag 17 i hver interventionsperiode, om morgenen, efter en 12 timers faste, med tidspunktet for vurderingen replikeret på hver undersøgelsesdag ved hver kampagne. Ved ankomsten vil deltagerne hvile på en hospitalsseng og placere deres hånd i en opvarmet håndvarmeenhed (lufttemperatur 50-55oC). En intravenøs kanyle vil derefter blive indsat retrograd i en dorsal håndvene til arterialiseret-venøs blodprøvetagning. Efter 15 minutters hvile udtages en fastende blodprøve til bestemmelse af seruminsulin, total kolesterol, high density lipoprotein (HDL) kolesterol, low density lipoprotein (LDL) kolesterol, adiponectin og leptin, fuldblodsglucose og lactat samt plasma katekolaminer, ghrelin, PeptideYY (PYY), glucagon-lignende peptid-1 (GLP-1), triglycerider og ikke-esterificeret fedtsyrekoncentration. En udåndet udåndingsprøve vil blive opsamlet i evakuerede rør til 13 mærket kuldioxid (13CO2) bestemmelse, og en 20 minutters baseline måling af hvileenergiforbrug (REE) og respiratorisk udvekslingsforhold (RER) vil derefter blive foretaget ved hjælp af indirekte kalorimetri, med forsøgspersoner iført en maske, og både inspireret og udåndet luft bliver målt ved hvert åndedrag. Appetitvurdering vil blive foretaget ved at bede forsøgspersonerne vurdere deres sult, lyst til at spise, mæthed og deres fremtidige fødeindtagelse ved at placere et lodret mærke på en 0-100 mm lineær skala. Denne visuelle analoge skala vil blive målt fra venstre mod højre, med 0, der indikerer ingen oplevelse af variablen (f.eks. ikke sultne, ude af stand til at spise noget) og 100 angiver det meste af hver variabel, som de kan forestille sig at opleve (f.eks. intens lyst til at spise, eller helt mæt). Værdier for disse 4 variabler vil blive kombineret for at beregne en kombineret appetitscore (CAS). Når baseline-målingerne er afsluttet, vil forsøgspersonerne indtage en blandet næringsstof milkshake (Ensure Plus, Abbott Nutrition) med 5 ml/kg kropsvægt, som vil blive suppleret (ved 1 % af kulhydratindholdet) med 13-Carbon mærket (13C) Glucose. Arterialiserede venøse blodprøver vil efterfølgende blive taget hvert 10. minut til glukose- og laktatvurdering, og hvert 20. minut til vurdering af seruminsulin og inkretinhormoner. En måling af REE og RER vil blive udført i de sidste 15 minutter af hver 30 minutters periode i de følgende 2 timer for at vurdere brændstofoxidation og metabolisk hastighed, og en udåndet udåndingsprøve vil blive opsamlet i evakuerede rør til 13CO2-bestemmelse på et senere tidspunkt. Subjektiv appetit vil blive vurderet hvert 15. minut under anvendelse af visuelle analoge skalaer, som beskrevet ovenfor, og i slutningen af ​​den 2-timers postprandiale periode vil forsøgspersonerne få et ad libitum pastabaseret testmåltid og vil blive instrueret i at spise, indtil de føler sig behageligt mætte. Dette måltid vil bestå af kogt tørret hvid pasta, kommercielt tilgængelig tomatbaseret pastasauce, olivenolie og revet hård ost, med en sammensætning på 37 % af den samlede energi, der stammer fra fedt, 48 % kulhydrat og 16 % protein. Den spiste mængde vil blive registreret og relateret til subjektive appetitvurderinger.