Effekter af reaktiv hypoglykæmi på kognition i tidligere eller senere kronotyper (GlyCoBrainI2)

Undersøgelser hos unge voksne indikerer fordelagtige virkninger af en lav-GI-morgenmad på kognitiv præstation. En metaanalyse af 17 undersøgelser afslørede fordelene ved en lavglykæmisk belastning morgenmad på øjeblikkelig verbal hukommelse kun i den sene postprandiale periode. Metaanalysen rapporterede ingen samlet effekt på opmærksomhed hos voksne, men antyder alligevel fordele for opmærksomhed hos børn, unge og unge voksne. Mekanismer, der forklarer de tidsafhængige fordele ved en morgenmad med lav glykæmisk belastning (GL), forstås ikke fuldt ud. Tilvejebringelsen af ​​glukose til hjernen diskuteres i øjeblikket som en central mekanisme, der forbinder måltid GI/GL til kognition. Generelt kræves glukose til kognitiv indsats, som det fremgår af fald i lokale ekstracellulære glukosekoncentrationer i det aktiverede hjerneområde. Nøgleneurotransmitter -syntese i hjernen har brug for glukose. Glukosemetabolisme kan påvirke hukommelsen gennem tryptophan -anvendelse og serotoninkoncentrationer. Generelt kan den hukommelsesforbedrende virkning af glukose kræve relativt konstant blodsukkerniveau i hjernen snarere end høje glukosemængder i sig selv. Selvom høje GI-fødevarer fremkalder en kortvarig stigning i blodsukkerniveauet, vil lav-GI-fødevarer derfor resultere i en mere vedvarende og længerevarende levering af glukose. Den sene postprandiale fase, når kognitive fordele ved lave GI/GL-måltider er mest mærkbare, falder sammen med tiden efter reaktiv hypoglykæmi efter et højt GI-måltid. For at adskille virkningerne af diæt GI og reaktiv hypoglykæmi er det forsigtigt at undersøge drikkevarer som frugtsaft - kendetegnet ved en lav GI, men alligevel kendt for at inducere reaktiv hypoglykæmi endnu tidligere postprandialt. I overensstemmelse hermed bør også skadelige virkninger på kognition manifestere sig tidligere som observeret til morgenmad med høj GI. Da det nylige arbejde antyder, at der kan være et optimalt blodsukkerområde for kognitiv ydeevne, og at dette optimale interval kan variere med kognitivt domæne, bør kontinuerlig glukoseovervågning bruges ud over de konventionelle målepunkter direkte inden den kognitive test. Imidlertid er fordelene ved lav GI/GL -morgenmad til kognitiv funktion også observeret uden forskelle i blodsukkerniveau. Dette kan tilskrives en akut forbedret postprandial insulinfølsomhed og/eller lavere cortisolniveauer fremkaldt af lav-GI måltider. I overensstemmelse hermed synes samtidige undersøgelser af alle tre faktorer, dvs. glukose-, insulin- og cortisolniveauer nødvendige for at adskille potentielle mekanismer. Ovennævnte metaanalyse fandt også større fordele for personer med bedre glukosetolerance, skønt alder kan forvirre dette. Undersøgelser antyder, at unge voksne med dårligere glukosetolerance, selv inden for det sunde interval, kan være mere sårbare over for disse effekter. Mens glukosetolerance følger en døgnrytme, der er lavest om aftenen på grund af reduceret pancreas-ß-cellefunktion og insulinrespons, forringer døgnafslutningsafdelingen blandt unge voksne med senere kronotyper-kan også glukosetolerance, selv ved morgenmaden, på grund af nedsat insulinfølsomhed. Denne forkert justering, ofte forårsaget af social jetlag, er blevet knyttet til fedme, type 2 -diabetes, højere blodsukker, HBA1C -niveauer og en øget risiko for depression. Det er stadig uklart, om personer med senere kronotyper er mere modtagelige for reaktiv hypoglykæmi efter morgenmaden.

Hypotese

1. Reaktiv hypoglykæmi som svar på en lav-GI-drik forringer hukommelsen og opmærksomheden efter ca. 90 minutter
2. Reaktiv hypoglykæmi efter forbruget af drik med lav GI er mere udtalt hos sunde personer med en senere kronotype
3. Den negative virkning af en lav-GI-morgenmad, der inducerer reaktiv hypoglykæmi på hukommelsen og opmærksomheden, er især tydelig hos dem med senere kronotype, der sigter mod, at denne ernæringsforsøg sigter mod at undersøge, hvordan lav-GI-drikkevarer inducerer reaktiv hypoglykæmi og dens virkninger på hukommelse og opmærksomhed efter måltider i postprandial fase. Vi sigter mod at udforske virkningerne af kronotype i to studerendes prøver: dem med tidligere og senere kronotyper. Vores undersøgelse undersøger endvidere relevansen af ​​kronotype for det postprandiale forløb af glukose (inklusive forekomsten af ​​reaktive hypoglykæmier) insulin- og cortisolniveauer.

Metodologi

Deltagere sunde, tysktalende studerende ved Paderborn University (tidligt eller sen kronotype)

Beregning af prøvestørrelse:

Vi baserer vores prøvestørrelsesberegning på forskellen i øjeblikkelig hukommelse og undersøgelsen vurderet bedst med hensyn til kvalitet i metaanalysen. Givet en standardafvigelse på 3,6 og 4,3 i begge grupper og en standardiseret gennemsnitlig forskel på 0,31 for mennesker med en bedre glukosetolerance (svarende til gennemsnitlig forskel på 1,12) kræver vi 44 deltagere i den mindste undergruppe med en given effekt på 80% og alfa på 0,05 i betragtning af en korrelation på 0,8 mellem begge målinger (beregnet med stata, vers. 17.0). Vi antager, at 66% af de inviterede studerende vil deltage, og at 75% af dem vil afslutte undersøgelsen. At have det fulde datasæt med 88 personer (44 med en tidlig kronotype og 44 med en sen kronotype), der gennemfører forsøget, skal 117 starte forsøget og 177 personer skal inviteres fra Glycobrain -observationsundersøgelsen, der rekrutterede 356 studerende fra Paderborn University og screenes for Chronotype via MCTQ. Begge kronotypeprøver har lige sexfordeling.

Begge prøver vil blive opfordret til at deltage i crossover -ernæringsforsøget, eksklusive rygere, skiftarbejdere eller rejsende af> 2 tidszoner i de sidste 3 måneder, og personer, der tager methylphenidat eller melatonin. Studerende deltager i 2 morgenmads-kognitionstest, hver efter en overnatning fast kl. 20 for at blive taget over 2 uger, inklusive 1 uges udvaskning. Deltagerne tildeles tilfældigt til en af ​​to sekvensgrupper, der kun adskiller sig i interventionssekvensen (Isomaltulose®-drik, glukose-fructose-sucrose-drik eller glukose-fructose-sucrose-drik, Isomaltulose®-drik). Randomiseringslister leveres af en ekstern statistisk rådgiver fra University of ESBJERG stratificeret efter køn og kronotype. En randomiseret liste blev genereret for 4 grupper, hver med 30 slots ved hjælp af en blokrandomiseringsmetode. Randomiseringen blev udført under anvendelse af Stata med 5 blokke, hvilket sikrede balance på tværs af grupperne.

Deltagerne vil modtage to forskellige enkle drikkevarer morgenmad:

1. Drik med lav GI, der forårsager reaktiv hypoglykæmi ("glukosefruktose-sucrose drik") bestående af en 75 g glukose-fruktose-sukroseblanding opløst i 500 ml vand fra hanen.
2. Drik med lav GI-drik, der ikke inducerer nogen reaktiv hypoglykæmi ("Isomaltulose®-drik") bestående af 75 g isomaltulose opløst i 500 ml vand fra hanen.

Interventionen følger en 2-ugers tidsplan:

Uge 1: Deltagerne inviteres til forberedelsesdag 1 (fredag), hvor der tages en venøs fast blodprøve til at bestemme fastende lipider, højfølsomhed-C-reaktivt protein, alaninaminotransferase og gamma-glutamyltransferase for at metabolisk karakteriserer de rekrutterede deltagere. For at validere den tidligere bestemte kronotype i glycobrain -observationsundersøgelsen vurderes deltagernes kronotype igen ved hjælp af München Chronotype -spørgeskemaet. (MCTQ, © Roenneberg og medarbejdere, 2003). Kropssammensætning vil blive revurderet ved bioimpedansanalyse (MBCA 515, SECA, Tyskland) for at estimere individuelle procentdele kropsfedt, muskelmasse, total kropsvand og ekstracellulært vand. Kropsvægt måles ved hjælp af Medical Body Composition Analyzer (MBCA). Kropshøjde måles ved hjælp af en ultralydmålestation (SECA 287 dB). Taljeomkrets måles ved midtpunktet mellem den nedre ribben og hoftebenet i den udsatte overkrop.

Kontinuerlig glukoseovervågning (CGM, G7, Dexcom, Inc., San Diego, CA) er aktiveret, og et accelerometer vil blive brugt til at måle bevægelse og søvn/vågne forhold (også tillader at bekræfte kronotype). Et standardiseret aftenmåltid leveres til at blive konsumeret om aftenen før interventionen for at undgå sekundære måltidseffekter, f.eks. forårsaget af pulsforbrug. Deltagerne vil blive bedt om at udføre en træning på kognitionsbatteriet (se nedenfor).

Den faktiske intervention starter tre til fem dage senere kl. 20 med hver dag, der kører som følger:

• Pulsbælte til måling af hjerterytmen variabilitet i kombination med Unite Fitness Watch (Polar Electro, Finland).
• Minimale invasive kapillære blodprøver indsamlet ved -40, 30, 80 og 140 minutter (i forhold til tidspunktet for at drikke drikken) vil blive brugt til at bestemme glukose- og insulinniveauer
• Ikke -invasivt cortisolprøver fra spyt ved -40, 80 og 140 minutter
• Kontinuerlige glukosemålinger
• Kognitionstest kl. -30, 90 og 150 minutter
• Test drik morgenmad inklusive enten glukose-fructose-sucrose eller isomaltulose, der skal drikkes på tidspunktet 0, dvs. 09:00 A.M.
• Andre målinger: Appetit, tørst og humør vurderes på -40, 30, 80 og 140 minutter hver ved hjælp af en valideret visuel analog skala
• Fjernelse af alle enheder og levering af en frivillig morgenmad ved 180 minutters glukoseniveauer bestemmes direkte ved hjælp af Hemocue Glucose 201 RT -analysator (Hemocue AB, Sverige). Plasmainsulinkoncentration og cortisolkoncentration i spyt vil blive bestemt af et enzymbundet immunosorbentassay (ELISA) ved hjælp af et sæt fra IBL/Tecan.

Uge 2: Igen gentager deltagerne forberedelsesdagen som før (dag 2), undtagen BIA, MCTQ og venøs blodprøve målinger. Interventionen fortsætter derefter 3 til 5 dage efter forberedelsesdagen efter samme tidsskala som på interventionsdag 1.

Kognitionstestvurdering ved hjælp af testbatteriet forventes at vare cirka 25 minutter i alt hver gang. Tests vil omfatte et sæt test, der er udviklet af Ala Institute Bochum, der blev anvendt i vores tidligere undersøgelser.

• (Forsinket) Verbal hukommelsestest (evne til korrekt at huske i alt 30 ord med det samme (tilbagekaldelse) og efter 20 minutter (forsinket tilbagekaldelse))
• Visual-Spatial kortvarig arbejdshukommelsestest (en Corsi-Block-tappetestækvivalent, dvs. at tappe en sekvens på op til ni identiske rumligt adskilte blokke, hvilket sekventielt øger vanskeligheden med antallet af præsenterede blokke).
• Test af selektiv og vedvarende opmærksomhed og visuel scanningshastighed (en modificeret version af D2-testen, hvor de reaktionsspecifikke tegn inden for en række præsenterede tegn vil blive vurderet)
• Test af rumlig opmærksomhed og skifteevner mellem to forskellige opgaver (alternativ version af trailfremstillingsopgaven)
• Test af Tonic Alerdness (enkel reaktionstidstest)
• Test af inhibering, dvs. evnen til at hæmme en præpotent respons ved hjælp af en flankeropgave. I hvert forsøg vil tre superponerede trekanter blive præsenteret for deltagerne. De øvre og nedre trekanter (flanker) peger i samme retning, men uafhængigt af den midterste trekant (mål). Under forsøgene uden gå erstatter en cirkel målet. Deltagerne skal trykke på knapperne til venstre eller højre i henhold til retningen af ​​målet eller ikke reagere i tilfælde af en no-go-tilstand. Hver prøve vil blive kategoriseret som kompatibel-go, inkompatible-go eller no-go.
• En dummy -test for at sikre, at forsinket tilbagekaldelse starter nøjagtigt 20 minutter efter den øjeblikkelige tilbagekaldelse

Statistisk analyse Multilevel -regressionsmodeller vil blive anvendt til at vurdere effekten af ​​interventionerne på øjeblikkelig verbal hukommelse på 90 minutter. Identiske modeller vil blive brugt til de andre kognitive resultater. Interaktioner mellem interventionseffekten og kronotypen testes, og stratificerede analyser baseret på kronotypen vil blive udført. Yderligere analyser vil redegøre for følsomheden af ​​insulin og andre faktorer, såsom cortisol, appetit, tørst og/eller humør, for at undersøge, om de observerede effekter delvist kunne forklares af disse faktorer. Multilevel -regressionsanalyser med gentagne målinger vil vurdere relevansen af ​​kronotype til reaktiv hypoglykæmi.