Die ACT-OUT-Studie: ACTivity-ERGEBNISSE basierend auf einer kohlenhydratreichen oder fettreichen Ernährung bei metabolischem Syndrom

1. HINTERGRUND UND BEGRÜNDUNG:

   Die derzeitige Prävention von Fettleibigkeit betont die Steigerung der körperlichen Aktivität und eine fettarme, kalorienreduzierte Ernährung, um eine negative Kalorienbilanz zu erzeugen. Eine Kalorienrestriktion ist mit einem Rückgang des Energieverbrauchs verbunden. Die andere tragende Säule der Adipositas-Prävention ist eine zunehmende körperliche Aktivität, die mit einer höheren Kalorienaufnahme verbunden ist. Das Scheitern der Strategie „Weniger essen – mehr Bewegung“ zeigt sich bei der Epidemie der Fettleibigkeit, dem metabolischen Syndrom (MetS) und Typ-II-Diabetes. Darüber hinaus hat die Verdrängung von Nahrungsfett in der Nahrung zu kompensatorischen Erhöhungen der Kohlenhydrataufnahme geführt, die mit unerwünschten metabolischen Effekten verbunden sind.

   Kohlenhydratreduzierte Diäten sind trotz der Vorteile dieses Ansatzes umstritten. Die Kontroverse ergibt sich aus einer kompensatorischen Erhöhung der Nahrungsfettaufnahme in Verbindung mit einer Kohlenhydratbeschränkung und der Befürchtung, dass eine größere Fettaufnahme das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöht. Kohlenhydratrestriktion verringert die Insulinresistenz und verbessert MetS. Dieses Protokoll zielt darauf ab, eine größere Evidenzbasis für kohlenhydratreduzierte Diäten als therapeutische Option für MetS zu schaffen. Die Forscher werden aktuelles Wissen in Bezug auf Folgendes überprüfen: (i) Fettleibigkeit und Insulinresistenz in Kanada, (ii) Positionen großer medizinischer Organisationen, (iii) Mängel des aktuellen Paradigmas zur Prävention von Fettleibigkeit, (iv) warum kohlenhydratreduzierte Diäten funktionieren.

   1.1) Adipositas und Insulinresistenz in Kanada In den 1980er Jahren wurden fettarme, kalorienreduzierte Diäten zum Eckpfeiler der Ernährungsberatung zur Reduzierung von Adipositas. Dieser Ansatz reduzierte erfolgreich den Prozentsatz der Kalorien aus Fett mit einer daraus resultierenden Erhöhung des Kohlenhydratverbrauchs. In den folgenden Jahren wird Fettleibigkeit zur Epidemie. In Kanada stieg die Prävalenz von Adipositas (BMI ≥ 30 kg/m2) von 10 % in den 1970er Jahren auf 23 % im Jahr 2004, wobei weitere 36 % als übergewichtig galten (BMI 25-29,9). Da Adipositas ein Risikofaktor für MetS und Typ-II-Diabetes ist, hat die Prävalenz dieser Erkrankungen ebenfalls epidemische Ausmaße angenommen. Ungefähr 2 Millionen Kanadier lebten 2007 mit Diabetes und bis 2012 werden schätzungsweise 2,8 Millionen Kanadier mit Diabetes leben. Gemeinschaften der First Nations sind besonders stark betroffen, mit einer drei- bis viermal höheren Prävalenz und einem jüngeren Erkrankungsalter als Personen, die nicht zu den First Nations gehören. Zur Bewältigung dieser Krise sind neuartige Strategien zur Prävention chronischer Krankheiten erforderlich.

   Insulinresistenz untermauert die Pathophysiologie von Fettleibigkeit. Insulinresistenz ist ein Zustand, bei dem normale Insulinmengen nicht ausreichen, um eine normale Insulinreaktion von Fett-, Muskel- und Leberzellen hervorzurufen. Infolgedessen haben Insulin-resistente Personen sowohl erhöhte Blutglukose und Nüchterninsulin als auch sezernieren größere Mengen an Insulin als Reaktion auf diätetische Kohlenhydrate. Diese kompensatorische Hyperinsulinämie ist mit nachteiligen Wirkungen in Geweben verbunden, die ihre Empfindlichkeit gegenüber Insulin beibehalten. Erhöhte Blutglukosespiegel sind mit fortgeschrittenen Glykationsendprodukten, reaktiven Sauerstoffspezies und leichten Entzündungen verbunden. Diese Belastungen sind mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes verbunden. Trotz der Beweise, die erhöhte Insulinspiegel mit atherogenen Veränderungen im Gefäßsystem in Verbindung bringen, bleibt es umstritten, ob anhaltend erhöhte Insulinspiegel pathogen sind.

   Die Diagnose von MetS stellt einen Einstiegspunkt für Bemühungen zur Krankheitsprävention bei Personen mit Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen dar. MetS ist definiert als ein hoher Taillenumfang zusätzlich zu zwei der folgenden: hohe Triglyceride, niedriges HDL und erhöhter Blutdruck. Andere pathophysiologische Veränderungen werden ebenfalls beobachtet, einschließlich einer geringgradigen Entzündung, erhöhter Harnsäure, prothrombotischem Zustand, erhöhtem ApoB, kleinem dichtem atherogenem LDL und endothelialer Dysfunktion.

   Die Erstlinienbehandlung für MetS ist eine Gewichtsabnahme, die zu einer Verringerung der Insulinresistenz führt. Intensive Lebensstilinterventionen reduzieren Diabetes bei Personen mit hohem Risiko. Die meisten Lebensstilinterventionen für MetS basieren auf der Hypothese, dass Personen eine Gewichtsabnahme einleiten und aufrechterhalten können, indem sie die Kalorienzufuhr einschränken und die körperliche Aktivität erhöhen. Das Diabetes-Präventionsprogramm zeigte, dass eine intensive Intervention, einschließlich einer fettarmen, kalorienreduzierten Ernährung und einer Steigerung der körperlichen Aktivität, mit einer Verringerung des BMI um 1,5 kg/m2 und einer Verringerung der Diabetes-Inzidenz um 58 % bei Personen mit hohem Diabetesrisiko einherging. Weniger intensive Eingriffe sind mit bescheideneren Veränderungen verbunden. Eine Studie zur Ernährungsberatung war mit einer Abnahme des BMI um 0,4 kg/m2 verbunden. Daher haben Lebensstilinterventionen, die „weniger essen oder mehr Sport treiben“ einen begrenzten Wert. Die optimale Ernährung für Probanden mit MetS wurde nicht mit harten Endpunkten untersucht. Kleine Studien haben kohlenhydratreduzierte Diäten und fettarme Diäten unter Verwendung von Ersatzmarkern verglichen. Eine Studie mit stark übergewichtigen Probanden ergab einen größeren Gewichtsverlust und größere Verbesserungen der Lipidspiegel und des Hämoglobins A1c bei einer kohlenhydratreduzierten Diät als bei einer fettarmen/kalorienreduzierten Diät. In einer Studie mit Erwachsenen mit MetS hatten diejenigen, die randomisiert der Kohlenhydratrestriktion unterzogen wurden, einen größeren Gewichtsverlust, niedrigere Triglyceride und niedrigere Insulinspiegel als Personen mit einer kalorienreduzierten, fettarmen Diät. Diese Ergebnisse stimmen mit einer Metaanalyse überein, in der kohlenhydratreduzierte Diäten mit Verbesserungen der atherogenen Dyslipidämie, größerem Gewichtsverlust und besserer Compliance assoziiert waren als fettarme, kalorienreduzierte Diäten. Diese Studien heben die Vorteile der Kohlenhydratrestriktion hervor.

   1.2) Fett, Zucker und Positionen großer medizinischer Organisationen Eines der Haupthindernisse für die weitverbreitete Umsetzung von kohlenhydratreduzierten Diäten ist die Befürchtung, dass eine Zunahme des Konsums von gesättigten Fetten in Verbindung mit einem Anstieg von LDL-Chol zu einem größeren Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen wird Krankheit (CVD). Diese Diät-Herz-Hypothese bildete den Eckpfeiler der Ernährungsberatung zur Vorbeugung chronischer Krankheiten. Die Vermeidung von gesättigten Fettsäuren hat zu einer allgemeinen Vermeidung von Nahrungsfetten geführt. Es gibt schwache und widersprüchliche Beweise dafür, dass sowohl gesättigte Fette als auch die Einschränkung von Nahrungsfetten mit gesundheitlichen Vorteilen verbunden sind. Der größte Test der Diät-Herz-Hypothese war die Women's Health Initiative (WHI). Diese Studie randomisierte Frauen entweder zu einer Ernährung mit wenig gesättigten Fettsäuren oder zu einer normalen Ernährung. Nach 8 Jahren hatten Frauen, die randomisiert der fettarmen Diät zugeteilt wurden, einen niedrigeren LDL-Cholesterinspiegel, aber keine Abnahme der kardiovaskulären Sterblichkeit, der Inzidenz von Brust- oder Darmkrebs. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen des WHI fand eine Meta-Analyse, die 347.747 Probanden umfasste, keinen Zusammenhang zwischen der Aufnahme gesättigter Fette und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

   Während die meisten Experten zustimmen würden, dass es zu früh ist, gesättigte Fette als das wichtigste diätetische Übel zu rechtfertigen, häufen sich die Beweise, die die adipogene und atherogene Natur raffinierter Kohlenhydrate hervorheben. Eine Studie, die darauf abzielte, den Konsum gesüßter Getränke zu verringern, ergab, dass die Interventionsgruppe 7,7 % weniger übergewichtige und fettleibige Kinder hatte als die Kontrollgruppe. In NHANES (2006) wurde der Konsum von zugesetztem Zucker mit höheren Triglyceriden und niedrigerem HDL in Verbindung gebracht. Eine prospektive Studie mit niederländischen Erwachsenen ergab, dass der Ersatz von 5 % der Kalorien aus gesättigten Fettsäuren durch hochglykämische Kohlenhydrate mit einem um 33 % erhöhten Risiko für Myokardinfarkt verbunden war.

   Der aktuelle Stand der wissenschaftlichen Verwirrung über die gesundheitlichen Auswirkungen von (raffinierten) Kohlenhydraten spiegelt sich in der Vielfalt der Ernährungsempfehlungen wider. Die Ernährungsrichtlinien der American Diabetes Association (ADA) haben vorgeschlagen, dass kohlenhydratreduzierte Diäten eine Option zur Gewichtsabnahme für bis zu 1 Jahr sind. Im Gegensatz dazu empfiehlt die Canadian Diabetes Association eine Ernährung mit 45–60 % der Kalorien aus Kohlenhydraten mit einer Saccharoseaufnahme von bis zu 10 % der täglichen Aufnahme. Die Widersprüchlichkeit dieser Positionen unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Forschung zu den gesundheitlichen Auswirkungen einer kohlenhydratreduzierten Ernährung. Die Befürwortung der Kohlenhydratrestriktion durch ADA legt nahe, dass diese Diäten gültige therapeutische Optionen sind.

   1.3) Mängel des traditionellen Paradigmas zur Verhinderung von Fettleibigkeit Das gegenwärtige Paradigma zur Verhinderung von Fettleibigkeit betont die Kalorienreduktion und/oder erhöhte körperliche Aktivität, um eine negative Kalorienbilanz zu erzeugen. Während körperliche Aktivität nachgewiesene Vorteile hat, hat die Steigerung der körperlichen Aktivität als Strategie zur Gewichtsabnahme zu enttäuschenden Ergebnissen geführt. Beobachtungsstudien, die ein hohes Maß an körperlicher Aktivität mit geringerer Adipositas in Verbindung bringen, sind schwer zu interpretieren, da Personen mit höherer körperlicher Aktivität auch von anderen (nicht gemessenen) gesundheitsfördernden Verhaltensweisen profitieren. In randomisierten Studien haben körperliche Aktivitätsinterventionen zweideutige Ergebnisse in Bezug auf die Gewichtsabnahme gezeigt. Die physiologische Einschränkung dieses Ansatzes besteht darin, dass es schwierig ist, die körperliche Aktivität ohne eine kompensatorische Erhöhung der Nahrungsaufnahme zu steigern. In Studien, in denen körperliche Aktivität direkt überwacht wurde und keine kompensatorische Erhöhung der Kalorienaufnahme stattfand, wurde körperliche Aktivität mit einem Gewichtsverlust von < 3 % des anfänglichen Körpergewichts in Verbindung gebracht. Bei körperlichen Aktivitätsinterventionen geringerer Intensität sind die Ergebnisse weniger vielversprechend. Eine Metaanalyse von schulbasierten Bewegungsinterventionen bei Jugendlichen fand keine Wirkung auf den BMI. Die Unwirksamkeit körperlicher Aktivität als Mittel zur Gewichtsabnahme spiegelt sich in den Positionserklärungen der American Heart Association und des American College of Sports of Sports Medicine wider, in denen sie 60-90 Minuten moderate Aktivität pro Tag empfehlen, um die Gewichtsabnahme zu verlieren oder aufrechtzuerhalten. Es überrascht nicht, dass es in der Allgemeinbevölkerung eine sehr geringe Prävalenz von Personen gibt, die 60–90 Minuten/Tag mäßig aktiv sind. Ironischerweise haben insulinresistente Personen, die die größten gesundheitlichen Vorteile aus körperlicher Aktivität ziehen würden, möglicherweise eine reduzierte physiologische Toleranz dafür, da Insulinresistenz mit reduzierter Belastungstoleranz durch reversible Veränderungen in den Muskelmitochondrien, reduziertem VO2max und möglicherweise anderen Mechanismen in Verbindung gebracht wurde.

   Das Versagen fettarmer, kalorienreduzierter Diäten zur Eindämmung der Prävalenz von Fettleibigkeit wird durch den WHI veranschaulicht. Nach 7,5 Jahren Follow-up verringerten die Frauen, die randomisiert der fettarmen Gruppe zugeteilt wurden, ihr Gewicht um 0,8 kg, hatten aber trotz einer berichteten Abnahme der Kalorienaufnahme von 360 Kalorien eine Zunahme des Taillenumfangs um 1 cm. Der Gewichtsverlust in der fettarmen Gruppe war nicht anders als bei den Frauen in der Kontrollgruppe, die eine typisch amerikanische Diät zu sich nahmen. Kalorienreduzierte Diäten betonen die Vermeidung von energiereichen Nahrungsmitteln, die reich an Nahrungsfett sind. Während die Vermeidung von Nahrungsfett einen intuitiven Reiz hat, ist eine Kalorieneinschränkung mit einer entsprechenden Verringerung des Energieverbrauchs verbunden, was in der Tat eine Hungerreaktion stimuliert. Die kompensatorische Abnahme des Energieverbrauchs ist mit einem Plateau des Gewichtsverlusts, einem erhöhten Verlangen nach Essen und einer Gewichtszunahme verbunden.

   Fettarme/kohlenhydratreiche Diäten erfordern eine Gewichtsabnahme, um positive metabolische Effekte zu erzielen. Diese Abhängigkeit von Gewichtsverlust für die Gesundheit in Kombination mit der unvermeidlichen Gewichtszunahme, die mit dieser Ernährungsstrategie verbunden ist, hat das Potenzial, die Stoffwechselmarker langfristig zu verschlechtern. Die unerwünschten Stoffwechselveränderungen, die mit einer hohen Kohlenhydrataufnahme einhergehen, sind besonders schädlich für Personen mit MetS. Dies steht im Gegensatz zu den physiologischen Wirkungen des Kohlenhydratentzugs bei insulinresistenten Personen, die die Umkehrung von MetS widerspiegeln. Zusätzlich zu Verbesserungen von MetS sind kohlenhydratreduzierte Diäten mit weniger dichten und daher weniger atherogenen LDL-Partikeln und Abnahmen von Entzündungsmarkern verbunden.

   Eine letzte Einschränkung des derzeitigen Paradigmas zur Prävention von Fettleibigkeit besteht darin, dass angenommen wird, dass Makronährstoffe (Fett, Protein und Kohlenhydrate) äquivalente metabolische Wirkungen haben. Die Forscher werden die metabolischen Wirkungen von Makronährstoffen in Bezug auf die Insulinreaktion und das Energiegleichgewicht überprüfen. Kohlenhydrate sind starke Sekretagogen von Insulin, das der primäre Regulator des Fettstoffwechsels ist und die Nahrungsenergie entweder in Speicherung (höherer Insulinspiegel) oder Oxidation (niedrigerer Insulinspiegel) aufteilt. Gentechnisch veränderte Mäuse, denen der Insulinrezeptor auf den Fettzellen fehlt, verbrauchen mehr Kalorien pro Gramm Körpergewicht, sind aber resistent gegen Fettleibigkeit. Bei Typ-II-Diabetikern ist die Verabreichung von exogenem Insulin oder Arzneimitteln, die die Insulinfreisetzung aus der Bauchspeicheldrüse stimulieren, mit einer Gewichtszunahme verbunden. Nahrungsfett hat keinen Einfluss auf die Insulinsekretion, verzögert aber die Magenentleerung. Nahrungsprotein senkt die Glukosereaktion auf Insulin 2-3 Mal effektiver als Nahrungsfett und spielt eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung des Appetits und möglicherweise bei der Gewichtsregulierung. Das Konzept hinter dem glykämischen Index ist die Zugabe von Nahrungsfett, Protein und Ballaststoffen, um die unerwünschten Wirkungen von Nahrungskohlenhydraten in einer Mahlzeit zu dämpfen. Eine Ernährung mit niedrigem glykämischen Index kann jedoch für Typ-II-Diabetiker weniger relevant sein, da die Wirkung von Nahrungsfett und -protein auf die Abschwächung der Glukosereaktionen abgeschwächt ist oder fehlt. Wenn Adipositas-Prävention tatsächlich evidenzbasiert ist, dann gibt es nur noch zwei Instrumente im Arsenal der öffentlichen Gesundheit, Adipositaschirurgie oder Kohlenhydratrestriktion.

   1.4) Warum funktionieren kohlenhydratreduzierte Diäten? Es gibt mindestens zwei physiologische Eigenschaften von kohlenhydratbeschränkten Diäten, die zur Gewichtsabnahme beitragen. Erstens wurden kohlenhydratbeschränkte Diäten nach Belieben mit einer spontanen Verringerung der Kalorienaufnahme in Verbindung gebracht. Zweitens sind diese Diäten mit einem größeren Gewichtsverlust pro Kalorie verbunden als fettarme Diäten mit einem unerklärlichen Kaloriendefizit von etwa 200 kcal/Tag. Der bevorzugte Gewichtsverlust durch kohlenhydratreduzierte Diäten wurde als „metabolischer Vorteil“ bezeichnet. Das Konzept eines metabolischen Vorteils im Zusammenhang mit kohlenhydratreduzierten Diäten ist unter Experten umstritten. Obwohl es Beweise für seine Existenz in Tiermodellen und beim Menschen gibt, bleibt dieses Phänomen noch weitgehend unverstanden.

   Kohlenhydratreduzierte Diäten nach Belieben sind oft mit spontanen Abnahmen der Kalorienaufnahme verbunden. Dies wird durch die insulinsenkende Wirkung von kohlenhydratreduzierten Diäten verursacht, da hohe Insulinspiegel mit der Aufteilung von Stoffwechselbrennstoffen in Fettgewebe und einer größeren Nahrungsaufnahme in Verbindung gebracht wurden. Eine Studie mit fettleibigen Probanden ergab, dass diejenigen, die eine kohlenhydratarme Diät einnahmen, eine fast 30%ige Abnahme des Nüchterninsulinspiegels und eine Abnahme der Energieaufnahme um 570 kcal aufwiesen. Daher sind niedrigere Insulinspiegel ein Schlüsselfaktor zwischen niedrigerem Kohlenhydratverbrauch und Gewichtsverlust. Eine Studie an Männern ergab, dass 70 % der Schwankungen beim Gewichtsverlust durch eine kohlenhydratarme Ernährung durch Veränderungen des Nüchterninsulins erklärt werden können.

   Eine Reihe von Studien hat einen metabolischen Vorteil von kohlenhydratreduzierten Diäten im Vergleich zu fettarmen Diäten gezeigt. Es gibt drei mögliche Erklärungen. Erstens könnten größere Energiekosten im Zusammenhang mit metabolischen Umwandlungen von Nährstoffen bei kohlenhydratreduzierten Diäten anfallen. Zweitens können Personen mit einer kohlenhydratarmen Ernährung einen höheren Energieverbrauch aufgrund einer höheren Stoffwechselrate im Ruhezustand und/oder eines höheren Grads an körperlicher Aktivität haben. Eine letzte Möglichkeit besteht darin, dass der geringere Gewichtsverlust auf die selektive Untererfassung der Nahrungsaufnahme bei Personen zurückzuführen ist, die auf fettarme Diäten randomisiert wurden. Diese letztere Erklärung ist nicht wahrscheinlich, da dieser Befund in zahlreichen randomisierten kontrollierten Studien beobachtet wurde.

   Diätinduzierte Thermogenese kann einen kleinen Beitrag zum metabolischen Vorteil kohlenhydratbeschränkter Diäten leisten. Es macht 5-15% des gesamten Energieverbrauchs aus. Die Energiekosten für die Metabolisierung von Makronährstoffen variieren zwischen 2,5 % bei Nahrungsfett, 7–15 % bei Kohlenhydraten und 28–35 % bei Protein. Eine Studie ergab, dass der Energieverbrauch bei einer Ernährung, die 30 % Kalorien im Vergleich zu 10 % Protein enthält, um 4 % höher war. Daher würde der bescheidene Anstieg des Energieverbrauchs aufgrund einer höheren Proteinaufnahme wahrscheinlich nicht ausreichen, um den metabolischen Vorteil einer kohlenhydratreduzierten Ernährung zu erklären.

   Körperliche Aktivität ist die größte modifizierbare Quelle des Energieverbrauchs. Die Hypothese, dass der metabolische Vorteil einer kohlenhydratreduzierten Ernährung niedrigere Insulinspiegel erklären könnte, die mit einer spontanen Steigerung der körperlichen Aktivität einhergehen, wurde kaum beachtet. Diese Hypothese basiert auf einer Reihe gut belegter Beobachtungen. Erstens weisen Typ-II-Diabetiker, die exogenes Insulin einnehmen, eine Abnahme des Energieverbrauchs und der Gewichtszunahme auf. Wenn der Insulinspiegel durch Kohlenhydrateinschränkung oder Pharmakotherapie gesenkt wird, kommt es zu einem begleitenden Verlust an Fettmasse und einigen Hinweisen auf einen bescheidenen Anstieg des Energieverbrauchs. Eine kurze Studie mit fettleibigen Personen ergab, dass eine ketogene, kohlenhydratarme Ernährung mit einer 30%igen Abnahme der Insulinresistenz mit einem 20%igen Anstieg des Ruheenergieverbrauchs verbunden war, obwohl körperliche Aktivität in dieser Studie nicht bewertet wurde. In ähnlicher Weise hatten in einer 6-monatigen randomisierten Studie mit fettleibigen Frauen diejenigen, die eine kohlenhydratarme Diät einnahmen, einen nicht signifikanten Anstieg des Ruheenergieverbrauchs pro kg Körpergewicht um 5 % im Vergleich zum Ausgangswert. Diese Studie bewertete auch die körperliche Aktivität unter Verwendung von Schrittzählern und fand keinen Unterschied in den Schritten/Tag zwischen der Gruppe mit Kohlenhydratbeschränkung und der fettarmen Gruppe, trotz eines um 3,7 kg größeren Gewichtsverlusts in der ersteren und keinen Unterschied in der berichteten Kalorienaufnahme zwischen den Gruppen. Die Messung der körperlichen Aktivität bei frei lebenden Individuen ist komplex. Schrittzähler sind eine objektive Bewertung der körperlichen Aktivität, können jedoch nicht die Intensität, Häufigkeit und Dauer der Aktivität beurteilen. Sie sind auch für die Schätzung des Energieverbrauchs ungeeignet.

   Zusammenfassend lässt sich sagen, dass intensive Lebensstilinterventionen die Inzidenz von Typ-II-Diabetes bei Personen mit metabolischem Syndrom reduzieren. Im Mittelpunkt der therapeutischen Wirkung dieser Interventionen steht die Gewichtsabnahme. Es besteht kein Konsens darüber, was „beste Praktiken“ für Lebensstilinterventionen sind. Körperliche Aktivität wird mit zahlreichen gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht, ist aber kein wirksames Rezept zur Gewichtsabnahme oder Gewichtserhaltung. Darüber hinaus ist die optimale Ernährungsvorschrift umstritten; Einige Experten schlagen vor, dass Personen mit MetS ihre Aufnahme von Nahrungsfett einschränken sollten, während andere Experten vorschlagen, dass Kohlenhydrate aus der Nahrung eingeschränkt werden sollten. Diese Kontroverse bei der diätetischen Verschreibung spiegelt sich in den Positionen der großen medizinischen Organisationen wider. Die American Diabetes Association befürwortet seit 2008 eine Kohlenhydrateinschränkung zur Gewichtsabnahme. Die Canadian Diabetes Association bevorzugt jedoch Lebensmittel mit einem niedrigeren glykämischen Index und die Einschränkung von Nahrungsfett. Trotz der widersprüchlichen Beweise wird eine fettarme, kalorienreduzierte Ernährung in Verbindung mit erhöhter körperlicher Aktivität als Standard-Lebensstilintervention für MetS angesehen.

2. ZIELE Dieses Protokoll verfolgt drei Ziele. Erstens stellen die Forscher die Hypothese auf, dass die Einhaltung einer kohlenhydratarmen Ernährung bei Personen mit MetS zu einer geringeren Insulinresistenz führt; führt unabhängig von Gewichtsveränderungen zu einem Anstieg der spontanen körperlichen Aktivität. Zweitens werden die Forscher Veränderungen der kardiometabolischen Risikofaktoren (ApoB, TG, HDL, Blutdruck, CRP) untersuchen, wenn Personen randomisiert entweder einer kohlenhydratreduzierten Diät oder einer fettarmen/kohlenhydratreichen Diät zugeteilt werden. Schließlich werden die Ermittler eine Teilstichprobe von Teilnehmern aus beiden Studienarmen (5 in jedem Arm) befragen, um offene Interviews durchzuführen, um die Probleme der Lebensqualität in Bezug auf die Ernährungsaufgabe oder Lebensstilintervention besser zu verstehen.
3. FORSCHUNGSPLAN Unsere Gruppe hat Querschnittsdaten erstellt, die eine klinisch bedeutsame Assoziation zwischen einer höheren Kohlenhydrataufnahme und einer geringeren körperlichen Aktivität zeigen, die durch einen Akzelerometer bei Personen mit Glukoseintoleranz bewertet wurden. Die Einschränkung dieser Ergebnisse bezieht sich auf die Unfähigkeit, die Kausalität zu beurteilen; das heißt, wenn die Kohlenhydratbeschränkung zu einer Zunahme der körperlichen Aktivität führt. Die Stärke der ACTout-Studie ist ihre Fähigkeit, die kausale Richtung mithilfe eines prospektiven Designs und einer Randomisierung abzugrenzen, um bekannte und unbekannte Confounder zu kontrollieren.

Studiendesign und Teilnehmer: Die Studienteilnehmer werden randomisiert einer ad libitum Kohlenhydrat-beschränkten Gruppe oder einer fettarmen, kalorienreduzierten Diät für 6 Monate zugeteilt. Die Ermittler werden Personen mit metabolischem Syndrom (MetS) aus dem St. Paul's Metabolic Syndrome Program rekrutieren. Einschlusskriterien umfassen eine Diagnose von MetS, definiert als erhöhter Taillenumfang und zwei oder mehr der folgenden: Nüchtern-Blutzucker größer als 5,6 mmol/L, Nüchtern-Triglyzeride größer als 1,7 mmol/L, High Density Lipoprotein (HDL) kleiner als 1,0 mmol /l bei Männern und weniger als 1,3 mmol/l bei Frauen und Blutdruck über 135/85 oder unter blutdrucksenkender Medikation. Potenzielle Teilnehmer werden ausgeschlossen, wenn sie eine gewichtsreduzierende Diät befolgen, Alkohol oder andere psychoaktive Substanzen missbrauchen, Psychopharmaka einnehmen, die mit einer Gewichtszunahme einhergehen, oder planen, während des Studienzeitraums zu reisen.

Berechnung der Stichprobengröße: Um die Stichprobengröße zu berechnen, verwendeten die Forscher Querschnittsdaten mit Accelerometer-gemessener körperlicher Aktivität und hervorragenden quantitativen Maßen für die Ernährung. Die Forscher gingen von einem Unterschied von 15 % der als Kohlenhydrate aufgenommenen Kalorien zwischen den diätetischen Behandlungen aus. Bei einem Signifikanzwert von p < 0,05 (zweiseitiger Test) stellten die Forscher fest, dass 27 Teilnehmer in jeder Gruppe erforderlich wären, um einen signifikanten Unterschied in der vom Akzelerometer gemessenen Aktivitätsintensität festzustellen. Um eine mögliche Abnutzung zu berücksichtigen, werden die Ermittler die Stichprobengröße in jedem Arm um 10 überschätzen. Die Ermittler werden 72 Personen mit 36 ​​in jedem Arm rekrutieren. Basierend auf unserer Berechnung der Stichprobengröße erwarten die Ermittler, neben einer Wechselwirkung zwischen Ernährung und Zeit auch zeit- und ernährungsbedingte Unterschiede zu erkennen.

Rekrutierungsstrategie: Die Ermittler rekrutieren Personen mit metabolischem Syndrom aus dem Metabolic Syndrome Program. Flyer werden im Wartezimmer und in den Prüfungsräumen des Studiengangs ausgehängt. Flyer werden auch an die Verwaltungsassistenten verteilt, die für die Aufnahme von Teilnehmern in das Programm verantwortlich sind und die Teilnehmer über die Studie informieren können. Wenn ein potenzieller Teilnehmer Interesse bekundet, wird der Koordinator die Studie ausreichend detailliert erläutern, um eine Einverständniserklärung zu ermöglichen. Um die Ernährung vor der Aufnahme in die Studie zu beurteilen, werden die Forscher potenzielle Teilnehmer bitten, eine 3-tägige Ernährungsanamnese zu vervollständigen und den Beschleunigungsmesser 7 Tage lang zu tragen, um sicherzustellen, dass sie nicht bereits eine gewichtsreduzierende Diät einhalten, und um die körperliche Grundaktivität zu beurteilen. Personen, die sowohl die Ernährungserinnerung als auch die Grundlinienbewertung der körperlichen Aktivität erfüllen, werden randomisiert einer der beiden Ernährungsaufgaben zugeordnet.

Randomisierung: Die Ermittler verwenden eine Block-Randomisierung, um eine Verzerrung des Randomisierungsprozesses zu verhindern. Nachdem jeder Block von Probanden eingeschrieben ist, verwenden die Ermittler ein computergestütztes Randomisierungsprogramm, um die Teilnehmer nach dem Zufallsprinzip einer der beiden Ernährungsaufgaben zuzuweisen. Aufgrund der Schwierigkeit, die Ernährungszuordnung zu verschleiern, wird die randomisierte Studie nicht verblindet; da sowohl Forscher als auch Teilnehmer sich ihrer Ernährungsaufgabe bewusst sind. Um die Kontamination von Studiengruppen zu minimieren, werden Einzel- und Gruppensitzungen zu unterschiedlichen Zeiten angesetzt.

Kohlenhydratreduzierte Diät: Die Teilnehmer werden angewiesen, die Kohlenhydrataufnahme auf < 20 Gramm/Tag zu beschränken, ohne ihre Kalorienaufnahme einzuschränken. Die Teilnehmer werden ermutigt, täglich Gemüse mit niedrigem Kohlenhydratgehalt zu konsumieren, darunter 2 Tassen Blattsalate und 1 Tasse Gemüse, das „über dem Boden wächst“. Eine der mit einer niedrigen Kohlenhydrataufnahme verbundenen physiologischen Veränderungen ist ein Salzverlust durch den Urin. Wenn das Salz nicht ersetzt wird, können bei den Teilnehmern Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindel, Lethargie und Verstopfung auftreten. Den Teilnehmern wird geraten, ihre Salzaufnahme zu erhöhen. Es hat sich gezeigt, dass dies die mit der Kohlenhydratrestriktion verbundene Natiurese korrigiert, die die oben genannten Nebenwirkungen verursachen kann. Den Teilnehmern wird empfohlen, ihr Grundniveau an körperlicher Aktivität fortzusetzen.

Kontrollgruppe: Die Kontrollgruppe wird randomisiert der intensiven Lebensstilintervention zugeteilt, die derzeit vom Healthy Heart Program am St. Paul's Hospital verwendet wird, um die mit dem metabolischen Syndrom verbundenen Symptome zu reduzieren. Die Teilnehmer werden angewiesen, fettreiche, energiereiche Lebensmittel durch Lebensmittel zu ersetzen, die reich an Vollkornprodukten, Obst und Gemüse sind. Die Makronährstoffverteilung dieser Diät beträgt ungefähr 55 % Kohlenhydrate, 15 % Protein und 30 % Fett. Personen werden auch angewiesen, die Natriumaufnahme auf <2300 mg/Tag und bei Personen mit Bluthochdruck auf <1500 mg/Tag zu reduzieren. Am Ende der Studie haben die Teilnehmer die Möglichkeit, mit einer der Studiendiäten fortzufahren.

Methoden zur Sicherstellung der Einhaltung der Ernährungsaufgabe: Der Studienkoordinator erleichtert Aktivitäten zur Unterstützung der Einhaltung der Ernährungsaufgabe, entweder einzeln oder in einer Gruppe. Gruppentreffen stärken die Compliance durch den Austausch von Kochtipps, Verhaltensänderungen und Strategien zur Rückfallprävention. In den Einzelsitzungen überprüft der Studienkoordinator die 3-Tage-Lebensmittelaufzeichnungen und bespricht Strategien zur Erhöhung der Compliance. Die Teilnehmer beider Gruppen treffen sich nach 3 Monaten mit ihrem Arzt, um die Gesundheitsindikatoren zu bewerten und die Teilnehmer von der Sicherheit ihrer Ernährungsaufgabe zu überzeugen.

Qualitative Interviews: Die Forscher führen einstündige offene Interviews mit 8-10 Teilnehmern der Studie durch, um die gelebte Erfahrung einer umsichtigen Ernährung und einer kohlenhydratreduzierten Ernährung zu verstehen. Interviews werden aufgezeichnet und transkribiert. Die Ermittler werden Grounded Theory verwenden, um nach Theorien zu suchen, die sich aus den Daten ergeben, anstatt die Daten mit einer a priori-Analyse zu interpretieren. Die Ermittler werden dann den Themen, die sich aus den Daten ergeben, beschreibende Kategorien zuordnen, solche Themen könnten umfassen: Auswirkung ihrer Ernährung auf Diabetes, Hungergefühl, Stimmung usw. Diese beschreibenden Kategorien werden dann in thematische Kategorien eingeordnet und im Lichte der vorhandenen Literatur analysiert.

Messung der Körperzusammensetzung und Schätzung des Ruheenergieumsatzes:

Die Ermittler werden die bioelektrische Impedanz verwenden, um die Körperzusammensetzung zu Studienbeginn und nach 6 Monaten zu beurteilen. Es hat sich gezeigt, dass die bioelektrische Impedanz im Vergleich zu DXA, das als Goldstandard gilt, eine vernünftige Beurteilung der Körperzusammensetzung liefert. Die Ermittler werden die Fettmasse und die fettfreie Masse auf die Körpergröße normieren, indem sie einen Fettmasseindex bzw. einen Index der fettfreien Masse (kg/m2) verwenden. Die Körpergröße wird mit einem Stadiometer an der Grundlinie gemessen. Der Taillenumfang wird zu Beginn und nach 6 Monaten nach dem Ausatmen mit einem flexiblen Maßband auf halbem Weg zwischen Hüftknochen und unterster Rippe gemessen. Die Forscher schätzen den Energieverbrauch anhand zuvor veröffentlichter Gleichungen, die fettfreie Masse, Fettmasse, Geschlecht und Alter berücksichtigen.

Fragebogen: Die Ermittler verwenden den Applied Health Indicators Questionnaire und den Patient Health Questionnaire, um relevante Gesundheitsinformationen des Patienten zu sammeln. Diese selbstverwalteten Fragebögen werden zu Studienbeginn, nach 3 und 6 Monaten ausgefüllt.

Bewertung der körperlichen Aktivität: Die Teilnehmer tragen einen Beschleunigungsmesser, um die körperliche Aktivität zu Beginn und in der Woche jedes Monats für 6 Monate zu bewerten. Ein Beschleunigungsmesser ist ein kleiner elektronischer Monitor, der an der Hüfte getragen wird und vertikale Beschleunigungen misst und somit als objektives Maß für körperliche Aktivität gilt. Die Patienten werden angewiesen, den Beschleunigungsmesser 1 Woche lang jeden Monats während der Wachstunden zu tragen, ausgenommen die Zeit, die sie beim Baden oder im Wasser verbringen. Die Daten werden in Epochen von einer Minute heruntergeladen und als leichte, mäßige oder starke Aktivität kategorisiert. Tage werden ausgeschlossen, an denen der Beschleunigungsmesser weniger als 80 % der durchschnittlichen Tragezeit an den anderen Tagen getragen wird. Die Ermittler werden den aktivitätsbasierten Energieverbrauch anhand zuvor validierter Gleichungen schätzen. Da Beschleunigungsmesser keine Aktivitäten im Zusammenhang mit Radfahren, Schwimmen oder Skifahren erfassen, werden die Ermittler die Teilnehmer fragen, wie oft sie diese Aktivitäten in dem Zeitraum durchgeführt haben, in dem sie den Beschleunigungsmesser trugen.

Kardiometabolische Indizes: Blutproben werden entnommen und in einzeln beschriftete Röhrchen mit EDTA gegeben, sofort zentrifugiert und bei -70 °C gelagert. Da Änderungen der Insulinwirkung für unsere Hypothese von zentraler Bedeutung sind, werden die Forscher in dieser Studie zwei unterschiedliche Aspekte des Insulinstoffwechsels bewerten, die Insulinsekretion und die Insulinresistenz. Die Forscher werden die Insulinresistenz anhand der HOMA-Beurteilung der Insulinresistenz beurteilen, die aus Nüchterninsulin und Nüchternglukose berechnet wird. Die Forscher werden die Konzentration von C-Peptid, einem Spaltprodukt im Zusammenhang mit der Insulinsynthese, das in äquimolaren Konzentrationen zu Insulin synthetisiert wird, bewerten. Da das C-Peptid eine längere Halbwertszeit als Insulin hat, kann es als Marker für die Insulinsekretion aus der Bauchspeicheldrüse verwendet werden. Der Blutdruck wird zu Beginn, nach 3 und 6 Monaten mit BP-TRU-Monitoren beurteilt. Die Lipid-, Lipoprotein- und C-reaktiven Proteinspiegel werden zu Studienbeginn, nach 3 und 6 Monaten gemessen. Gesamtcholesterin, Triglycerid, High-Density-Lipoprotein-Cholesterin und Apolipoprotein B werden unter Verwendung der zuvor beschriebenen Verfahren gemessen. LDL-Chol-Spiegel werden unter Verwendung der Friedewald-Formel für Patienten berechnet, deren Plasmatriglyceridspiegel weniger als 4 mmol/l beträgt. β-Hydroxybutyrat wird ebenfalls in beiden Gruppen zu den oben genannten Zeitpunkten bewertet und als Biomarker für die Einhaltung einer kohlenhydratreduzierten Diät verwendet. Die Prüfärzte werden auch Serum-Leptin und Harnsäure zu Studienbeginn und nach 6 Monaten beurteilen.

Statistische Analysen: Die Ermittler verwenden zwei unterschiedliche Ansätze zur Analyse der Daten. Zunächst verwenden die Prüfärzte eine Intention-to-treat-Analyse unter Verwendung von Ausgangswerten, um fehlende Daten bei Teilnehmern zu unterstellen, die möglicherweise aus der Studie ausscheiden. Die Ermittler werden auch die Auswirkung der Ernährungszuweisung auf die Ergebnisse bei Teilnehmern untersuchen, die ihre Ernährungszuweisung eingehalten haben. Die Ausgangseigenschaften werden zwischen den beiden Gruppen unter Verwendung von t-Tests verglichen. Die Forscher werden in der Analysestrategie drei miteinander verbundene abhängige Variablen untersuchen, die verschiedene Aspekte der körperlichen Aktivität erfassen. Zunächst untersuchen die Forscher den Zusammenhang zwischen Ernährungszuordnung und Änderungen der Beschleunigungsmesservariablen. Die Ermittler werden auch die Zeit, die mit mäßiger bis intensiver körperlicher Aktivität verbracht wird, und den aktivitätsbasierten Energieverbrauch untersuchen. Da die aktivitätsbasierte Energie anhand des Beschleunigungsmessers geschätzt wird, werden die Ermittler dies nicht als eindeutigen Vergleich betrachten. Die Ermittler werden daher das Niveau der statistischen Signifikanz auf p < 0,025 setzen, um Mehrfachvergleiche auszugleichen. Die Ermittler erhalten Unterschiede in Schlüsselvariablen wie körperlicher Aktivität und Änderung der Insulinkonzentration. Um die Auswirkungen der Ernährungsaufgabe auf die körperliche Aktivität zu bewerten, verwenden die Forscher eine dreifache ANOVA mit wiederholten Messungen, einschließlich der Änderung des Körpergewichts im Modell mit der Zeit als wiederholtem Faktor.