Mad og døgnrytme (FACT)

Synkronisering af timingen af ​​biologiske processer og adfærd med den 24-timers lys-mørke cyklus er fundamental for næsten enhver fysiologisk proces, kognitiv funktion og overordnet helbred. Da den gennemsnitlige cirkadiske periode hos mennesker er ~9 minutter længere end 24-timers døgnet, og kunstig belysning tillader en yderligere forsinkelse af uret, skal cirkadiske indblanding forekomme hver dag. Dette gør processen med cirkadisk indblanding af det indre ur med det ydre miljø til en almindeligt overset proces, men en proces, der har alvorlige konsekvenser, hvis den forringes.

I gnavermodeller har diæter med højt fedtindhold vist sig at desorganisere det cirkadiske timingsystem. Der har dog været begrænset undersøgelse af, hvordan sammensætningen af ​​kosten virker på døgnrytmesystemet hos mennesker. Evnen til at medtælle et nyt lysskema er kort blevet undersøgt efter en fedtrig diæt i gnavermodeller. Når mus udsættes for et 6-timers skift i lys-mørke cyklus og fodres med en diæt sammensat af ~50 % fedt f.eks. 3 uger oplever de en 20 % langsommere hastighed af geninddragelse til den nye lyscyklus sammenlignet med mus fodret med en fedtfattig diæt. Yderligere havde disse mus en svækket respons på en fasefremskridende lysimpuls. Desuden resulterer blot at give en kost med højt fedtindhold til mus i en forlænget døgnperiode og et skift i ad libitum spisemønstre til den typiske hvilefase.

Formålet med denne undersøgelse er at afdække kostens indflydelse på det menneskelige døgnrytmesystem. Protokollen er en 46-dages (28 ambulante dage, 18 døgndage over to 9-dages besøg) randomiseret cross-over-undersøgelse designet til at belyse hastigheden af ​​medrivning som reaktion på en kost med højt fedtindhold. Deltagerne vil få 3 ugers diæt med højt fedtindhold (2 uger ambulant, 1 uges indlæggelse) med 50 % kalorier fra fedt. Protokollen omfatter to typer dataindsamling; ambulatorisk overvågning på strenge søvn-vågen-skemaer med enten fedtholdige eller fedtfattige måltider leveret af undersøgelsesteamet og præcise laboratoriemålinger af døgnrytme, medrivning og andre fysiologiske markører for søvn og kardiometabolisk sundhed.

1. Ambulatorisk overvågning: Deltagerne vil opretholde en konsekvent 14-dages hjemme 8 timers søvnplan på sædvanlige tidspunkter før begge laboratoriebesøg for at sikre 1) forsøgspersoner ikke er søvnbegrænsede og 2) at de opnår det samme lys-mørke skema forud for hvert laboratoriebesøg til stabil medrivning; verificeret ved aktigrafi, søvnlogfiler og opkald til en tidsstemplet optager. Lægemidler, medicin, koffein, alkohol og nikotin vil være forbudt i løbet af denne tid, og toksikologisk analyse vil blive udført ved indlæggelse i laboratoriet.
2. Ambulant diæt: I 2 uger før hver protokol vil deltagerne indtage en ambulant isokalorisk diæt designet til at opfylde individuelle daglige energibehov; diæt designet og udarbejdet af efterforskere. Diæter vil enten være designet til at være høje i kalorier fra fedt (50% fedt, 35% kulhydrat og 15% protein; 33% af hver mono, poly og mættet fedt) eller lavt fedtindhold (30% fedt, 55% kulhydrat og 15 % protein) (randomiseret krydsningsdesign). Diæten vil bestå af morgenmad, frokost, middag og snack, og deltagerne vil enten komme til laboratoriet ~3 dage, eller personalet vil levere måltider. Deltagerne vil blive instrueret i kun at indtage den mad, der leveres i løbet af disse 14 dage. Overholdelse af diæten vil blive registreret via sporing af måltider ved hjælp af en mobil madsporingsapplikation (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, New York)).
3. Indlæggelsesprotokoller: Deltagerne vil blive indlagt i et individuelt rum uden eksterne tidsangivelser (f.eks. ure, radioer, computere, besøgende og sollys). Rumtemperaturen holdes på 21 - 22,2 °C og lysintensiteten indstilles til ≤ 5 lux under planlagte procedurer med konstant holdning, rumlys (400 lux) under vågen medfedtning og 0 lux (mørke) under planlagte søvnmuligheder. Deltagerne vil blive udstyret til fuld polysomnografi (PSG), elektrokardiogram og en rektal termistor til kontinuerlig måling af kropstemperatur. Et 18-gauge IV-kateter vil også blive indsat i underarmen og forbundet til en trippel-stophane-manifold via en IV-løkke med et 12-fods lille-lumen forlængerkabel, hvorigennem blodprøvetagningen kan fortsætte i det næste rum uden at forstyrre søvnen.

Efter instrumentering vil deltagerne få mulighed for at sove, og de vil blive vækket til dæmpet belysning og opretholdelse af en konstant holdningsprotokol for nøjagtig vurdering af cirkadisk fase, hvilestofskifte og andre fysiologiske resultater. Efter protokollen for konstant kropsholdning vil deltagernes lys-mørke-cyklus blive ændret i 6 identiske dage, efterfulgt af en anden protokol for konstant holdning til re-vurdering af den cirkadiske fase. Denne protokol vil blive gentaget, mens deltagerne får det andet krydsmåltid. Efterforskere/sygeplejersker vil være til stede i laboratoriet eller i et centralt kontrolrum 24 timer i døgnet for at overvåge forsøgspersonens helbred, dataindsamling, sørge for måltider, indsamle biologiske prøver, udføre tests og registrere søvn. En læge er altid på vagt, når en deltager er i laboratoriet. En omfattende række af protokoller og tjeklister og teampraksis bruges til at sikre ensartethed i udførelsen af ​​standardprocedurer.

Energiindholdet i kosten vil blive designet til at opfylde individuelle daglige energibehov. Diætister vil tilberede isokaloriske måltider indeholdende makronæringsstofindhold af høj- eller fedtfattig kost og ingen koffein. Kalorieindtag vil være den samme kalorie- og makronæringsstofsammensætning for hver dag i laboratorieundersøgelsen og vil blive leveret som miniature snacks ofte under hver konstant holdningsprotokol (f.eks. ¼ kalkun- og ostesandwich, juice og vand).