Nahrungsglykämischer Index, Gehirnfunktion und Nahrungsaufnahme bei Patienten mit Typ-1-Diabetes mellitus
Verarbeitete Kohlenhydrate verursachen schnelle Veränderungen des Blutzuckers und werden mit übermäßiger Ernährung und Fettleibigkeit in Verbindung gebracht. Wir haben gezeigt, dass Testmahlzeiten mit hohem Gehalt an verarbeiteten Kohlenhydraten Gehirnbereiche beeinflussen, die an Sucht, Verlangen und übermäßigem Essen beteiligt sind. Es ist nicht bekannt, ob die Veränderungen des Blutzuckers oder die damit verbundenen höheren Insulinspiegel diese Gehirnaktivierung und ihre wahrscheinlichen Nebenwirkungen auslösen.
Die Beantwortung dieser Frage ist für Patienten mit Typ-1-Diabetes wichtig, die ein erhöhtes Risiko für Fettleibigkeit und Essstörungen haben: Wenn Blutzucker der ursächliche Mechanismus ist, sollte eine optimale Insulinversorgung schützend wirken. Wenn jedoch Insulin der ursächliche Mechanismus ist, könnte eine Ernährung mit hohem Anteil an verarbeiteten Kohlenhydraten zu übermäßigem Essen und Gewichtszunahme führen, da diese Ernährung höhere Insulindosen erfordert.
Um diese Faktoren zu entschlüsseln, werden wir die Gehirnaktivierung und relevante Blutmarker bei 15 Männern mit Diabetes untersuchen. In 4 Sitzungen werden wir Mahlzeiten mit unterschiedlichen Kohlenhydrateigenschaften untersuchen und gleichzeitig Insulininfusionen verabreichen.
Studienübersicht
Status
Bedingungen
Detaillierte Beschreibung
Insgesamt werden 15 männliche Teilnehmer (Alter 18–45) mit T1DM rekrutiert. Die Teilnehmer werden für insgesamt 1–3 Monate in die Studie aufgenommen und nehmen an einem Vortestbesuch und drei Testbesuchen teil, jeweils nach einem 10–12-stündigen Fasten über Nacht. Die Teilnehmer werden angewiesen, zwischen den Besuchen ihre normale, gewichtserhaltende Diät zu sich zu nehmen.
Beim Besuch vor dem Test wird der Studienleiter oder PI die Teilnehmer treffen, ihre Eignung bestätigen und eine Einverständniserklärung einholen. Die Teilnehmer erhalten eine Mahlzeit mit niedrigem glykämischen Index (GI) und optimaler intravenöser Insulinversorgung unter Verwendung eines negativen Feedback-Algorithmus zur Aufrechterhaltung der Euglykämie (euglykämische Klemme). Der Insulinbedarf wird quantifiziert. Irgendwann während des Besuchs werden sich die Teilnehmer zu einer MRT-Übungssitzung in der BIDMC-Forschungseinrichtung für Bildgebung vorstellen. Dabei werden sie einer kurzen Bildgebungssequenz unterzogen, um sich an den Scanvorgang zu gewöhnen und Ängste als Störfaktor für Bilddaten auszuschließen.
Bei jedem der drei Testbesuche wird eine der folgenden Versuchsbedingungen in einem randomisierten, verblindeten Cross-Over-Design angewendet: (a) Mahlzeit mit hohem GI und euglykämischer Klemme, (b) Mahlzeit mit niedrigem GI und euglykämischer Klemme, (c) hoch GI-Mahlzeit mit vorbereiteter variabler Insulininfusion in der beim Besuch vor dem Test festgelegten Rate. Nachdem der Steady-State erreicht ist, werden eine Basis-Laboruntersuchung und eine MRT-Bildgebung durchgeführt, gefolgt von der Testmahlzeit. Die Bildgebung wird 1 und 4 Stunden nach dem Essen wiederholt. Alle 30 Minuten werden Blutproben für relevante Stoffwechsel- und Hormonparameter entnommen. Jeder Testbesuch endet mit einer standardmäßig abgewogenen Mahlzeit, um die Ad-libitum-Aufnahme zu quantifizieren.
Studientyp
Einschreibung (Tatsächlich)
Phase
- Unzutreffend
Kontakte und Standorte
Studienorte
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Massachusetts
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Boston, Massachusetts, Vereinigte Staaten, 02115
- Beth Israel Deaconess Medical Center
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-
Teilnahmekriterien
Zulassungskriterien
Studienberechtigtes Alter
Akzeptiert gesunde Freiwillige
Studienberechtigte Geschlechter
Beschreibung
Einschlusskriterien:
- Typ-1-Diabetes seit mindestens 3 Jahren
- BMI 20-35 kg/m2
- Verwendung einer Insulinpumpe
- Bereit und in der Lage: Gewicht zu halten und für die Dauer der Studie zu dokumentieren
Ausschlusskriterien:
- Insulinresistenz (aktueller Insulinbedarf > 1,5 U/kg/Tag)
- Insulinbedarf < 0,5 Einheiten/kg/Tag (Grenzwert für erhaltene Betazellfunktion)
- HbA1C ≥ 8,0 %
- DKA innerhalb von 2 Monaten
- Häufige Hypoglykämie (BZ <50 mg/dl), > 3-mal pro Woche
- Schwankungen des Körpergewichts >10 % gegenüber dem Vorjahr
- Rauchen oder Missbrauch illegaler Substanzen
- Hohes Maß an körperlicher Aktivität (≥60 Minuten pro Tag, ≥ 4 Tage pro Woche)
- Aktuelle Diät zum Abnehmen
- Medizinische Probleme, Medikamente oder Nahrungsergänzungsmittel, die den Stoffwechsel, die Insulinwirkung, das Körpergewicht, den Appetit, den Energieverbrauch oder die Magen-Darm-Resorption beeinflussen können (z. B. Zöliakie)
- Allergien gegen Verbindungen oder Unverträglichkeit der flüssigen Mahlzeiten
- MRT-Ausschlusskriterien
- Andere Bedingungen laut Selbstbericht, die eine Teilnahme basierend auf einer Bewertung durch Forscher verbieten würden
Studienplan
Wie ist die Studie aufgebaut?
Designdetails
- Hauptzweck: Behandlung
- Zuteilung: Zufällig
- Interventionsmodell: Crossover-Aufgabe
- Maskierung: Doppelt
Waffen und Interventionen
Teilnehmergruppe / Arm |
Intervention / Behandlung |
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Experimental: Mahlzeit mit hohem GI, euglykämisches Insulin-Clamp
Es wird ein Nährstoffshake mit hohem GI getrunken.
Regelmäßiges Insulin wird intravenös nach einem negativen Feedback-Algorithmus verabreicht, um die Euglykämie aufrechtzuerhalten. Dieser Zustand führt zu einer Euglykämie mit hohen Insulinspiegeln.
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Flüssige Testmahlzeiten mit hohem und niedrigem GI werden hinsichtlich der Makronährstoffzusammensetzung (60 % Kohlenhydrate, 15 % Protein, 25 % Fett), Mikronährstoffprofilen, physikalischen Eigenschaften, Schmackhaftigkeit und Süße aufeinander abgestimmt.
Mahlzeiten decken 25 % des individuellen täglichen Energiebedarfs gemäß der Harris-Benedict-Gleichung.
Durch die Verwendung von Maissirup als Kohlenhydratquelle wird ein hoher glykämischer Index von ~90 erreicht.
Insulin wird 5 Stunden lang intravenös verabreicht.
Während des gesamten Klemmprotokolls wird der Glukosespiegel alle 5 Minuten gemessen.
Eine Basalinsulininfusion wird bei 80 % der Basalrate der Insulinpumpe des Patienten gestartet und zwischen 0,1 und 2,5 mU/kg·min angepasst, abhängig vom Plasmaglukosespiegel des Patienten im Verhältnis zum Zielbereich von 90–100 mg/dl.
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Experimental: Mahlzeit mit hohem GI, feste Insulininfusion
Es wird ein Nährstoffshake mit hohem GI getrunken.
Regelmäßiges Insulin wird intravenös mit einer zuvor festgelegten Geschwindigkeit verabreicht, um die Euglykämie nach einer Mahlzeit mit niedrigem glykämischen Index aufrechtzuerhalten.
Dieser Zustand führt zu einer mäßigen Hyperglykämie mit niedrigem Insulinspiegel.
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Flüssige Testmahlzeiten mit hohem und niedrigem GI werden hinsichtlich der Makronährstoffzusammensetzung (60 % Kohlenhydrate, 15 % Protein, 25 % Fett), Mikronährstoffprofilen, physikalischen Eigenschaften, Schmackhaftigkeit und Süße aufeinander abgestimmt.
Mahlzeiten decken 25 % des individuellen täglichen Energiebedarfs gemäß der Harris-Benedict-Gleichung.
Durch die Verwendung von Maissirup als Kohlenhydratquelle wird ein hoher glykämischer Index von ~90 erreicht.
Eine vorbereitete, variable Insulininfusion wird in der festgelegten Geschwindigkeit verabreicht, um nach einer Mahlzeit mit niedrigem glykämischen Index eine Euglykämie zu erreichen.
Es wird erwartet, dass dies zu einer moderaten Hyperglykämie führt, da die Mahlzeit mit hohem GI mit einem höheren Insulinbedarf verbunden ist.
Zur Patientensicherheit wird der Glukosespiegel alle 30 Minuten gemessen.
Wenn der Glukosespiegel > 400 mg/dl oder < 60 mg/dl beträgt, wird die Insulininfusion angepasst, um den angestrebten Glukosespiegel bei 60–400 mg/dl zu halten.
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Aktiver Komparator: Mahlzeit mit niedrigem GI, euglykämische Insulin-Klammer
Es wird ein Nährstoffshake mit niedrigem GI getrunken.
Regelmäßiges Insulin wird gemäß einem negativen Feedback-Algorithmus intravenös verabreicht, um die Euglykämie aufrechtzuerhalten.
Dieser Zustand führt zu einer Euglykämie mit niedrigem Insulinspiegel.
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Insulin wird 5 Stunden lang intravenös verabreicht.
Während des gesamten Klemmprotokolls wird der Glukosespiegel alle 5 Minuten gemessen.
Eine Basalinsulininfusion wird bei 80 % der Basalrate der Insulinpumpe des Patienten gestartet und zwischen 0,1 und 2,5 mU/kg·min angepasst, abhängig vom Plasmaglukosespiegel des Patienten im Verhältnis zum Zielbereich von 90–100 mg/dl.
Flüssige Testmahlzeiten mit hohem und niedrigem GI werden hinsichtlich der Makronährstoffzusammensetzung (60 % Kohlenhydrate, 15 % Protein, 25 % Fett), Mikronährstoffprofilen, physikalischen Eigenschaften, Schmackhaftigkeit und Süße aufeinander abgestimmt.
Mahlzeiten decken 25 % des individuellen täglichen Energiebedarfs gemäß der Harris-Benedict-Gleichung.
Durch die Verwendung von ungekochter Maisstärke als Kohlenhydratquelle wird ein niedriger glykämischer Index von ~40 erreicht.
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Was misst die Studie?
Primäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
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Blutfluss im Nucleus Accumbens
Zeitfenster: 4 Stunden postprandial
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Der zerebrale Blutfluss im rechten und linken Zellkern wurde mittels arteriellem Spinlabeling (MRT) gemessen.
Der Blutfluss wurde für die Gesamthirnperfusion normalisiert und gemäß unserem statistischen A-priori-Analyseplan um die Grundperfusion im jeweiligen Gehirnbereich und in der Mahlzeitenreihenfolge korrigiert.
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4 Stunden postprandial
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Sekundäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Blutfluss im Nucleus Accumbens
Zeitfenster: 1 Stunde postprandial
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Der zerebrale Blutfluss im rechten und linken Kern wurde durch arterielle Spinmarkierung (MRT) gemessen.
Der Blutfluss wurde für die Gesamthirnperfusion normalisiert und gemäß unserem statistischen A-priori-Analyseplan um die Grundperfusion im jeweiligen Gehirnbereich und in der Mahlzeitenreihenfolge korrigiert.
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1 Stunde postprandial
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Blutfluss in anderen Gehirnbereichen, die an der Regulierung der Aufnahme beteiligt sind – Dorsal caudatus
Zeitfenster: 4 Stunden postprandial
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Der zerebrale Blutfluss wurde mittels arteriellem Spinlabeling (MRT) gemessen.
Die gruppierten MRT-Daten wurden visuell auf postprandiale Unterschiede zwischen den Erkrankungen untersucht.
Der Blutfluss aus einem Cluster, der die Bedingungen im rechten dorsalen Caudatus kontrahiert, direkt seitlich des Nucleus accumbent, wurde extrahiert, für die Gesamthirnperfusion normalisiert und gemäß unserer statistischen A-priori-Analyse für die Grundlinienperfusion im jeweiligen Gehirnbereich und in der Mahlzeitenreihenfolge korrigiert planen.
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4 Stunden postprandial
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Blutfluss in anderen Gehirnbereichen, die an der Aufnahmeregulierung beteiligt sind – ventrolaterales Striatum
Zeitfenster: 1 Stunde postprandial
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Der zerebrale Blutfluss wurde mittels arteriellem Spinlabeling (MRT) gemessen.
Die gruppierten MRT-Daten wurden visuell auf postprandiale Unterschiede zwischen den Erkrankungen untersucht.
Der Blutfluss aus einem Cluster, der die Bedingungen im rechten ventrolateralen Striatum kontrahiert, direkt seitlich des anliegenden Zellkerns, wurde extrahiert, für die Gesamthirnperfusion normalisiert und gemäß unserer statistischen A-priori-Analyse für die Grundlinienperfusion im jeweiligen Gehirnbereich und in der Mahlzeitenreihenfolge korrigiert planen.
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1 Stunde postprandial
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Funktionelle Konnektivität von Nucleus Accumbens, Hypothalamus und anderen Gehirnbereichen, die an der Regulierung der Aufnahme beteiligt sind
Zeitfenster: 4 Stunden postprandial
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Die Sauerstoffkonzentration im zerebralen Blut wurde mittels funktioneller Ruhezustands-MRT (rs-fMRT) gemessen.
Die Analyse auf Samenbasis wurde mit dem Samen auf dem rechten Nucleus Accumbens durchgeführt.
Die funktionelle Konnektivität zwischen Nucleus Accumbens und Hypothalamus wurde durch Extraktion zeitlicher Korrelationsmaße bewertet.
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4 Stunden postprandial
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Funktionelle Konnektivität von Nucleus Accumbens, Hypothalamus und anderen Gehirnbereichen, die an der Regulierung der Aufnahme beteiligt sind
Zeitfenster: 1 Stunde postprandial
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Die Sauerstoffkonzentration im zerebralen Blut wurde mittels funktioneller Ruhezustands-MRT (rs-fMRT) gemessen.
Die Analyse auf Samenbasis wurde mit dem Samen auf dem rechten Nucleus Accumbens durchgeführt.
Die funktionelle Konnektivität zwischen Nucleus Accumbens und Hypothalamus wurde durch Extraktion zeitlicher Korrelationsmaße bewertet.
Die funktionelle Konnektivität zwischen Nucleus Accumbens und anderen Gehirnbereichen wurde visuell beurteilt.
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1 Stunde postprandial
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Andere Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
|---|---|---|
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Plasmaglukosespiegel
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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Alle 30 Minuten werden Blutproben entnommen
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0–4,5 Stunden postprandial
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Seruminsulinspiegel
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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Alle 30 Minuten werden Blutproben entnommen
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0–4,5 Stunden postprandial
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Serumfettsäuren
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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Alle 30 Minuten werden Blutproben entnommen
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0–4,5 Stunden postprandial
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Plasma-Ghrelin
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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Alle 30 Minuten werden Blutproben entnommen und im Rahmen eines Stoffwechselhormon-Panels analysiert
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0–4,5 Stunden postprandial
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Plasma GLP-1
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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Alle 30 Minuten werden Blutproben entnommen und im Rahmen eines Stoffwechselhormon-Panels analysiert
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0–4,5 Stunden postprandial
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Plasma-PYY
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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Alle 30 Minuten werden Blutproben entnommen und im Rahmen eines Stoffwechselhormon-Panels analysiert
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0–4,5 Stunden postprandial
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Plasma-CCK
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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im Rahmen eines Stoffwechselhormon-Panels analysiert
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0–4,5 Stunden postprandial
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Plasma-Glukagon
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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Alle 30 Minuten werden Blutproben entnommen und im Rahmen eines Stoffwechselhormon-Panels analysiert
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0–4,5 Stunden postprandial
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Plasma-Leptin
Zeitfenster: 0–4,5 Stunden postprandial
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im Rahmen eines Stoffwechselhormon-Panels analysiert
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0–4,5 Stunden postprandial
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Metabolomik
Zeitfenster: 0, 1 und 4 Stunden postprandial
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LC-MS/MS-Methodik unter Verwendung mehrerer chromatographischer stationärer Phasen für > 400 Metaboliten
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0, 1 und 4 Stunden postprandial
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Mitarbeiter und Ermittler
Sponsor
Ermittler
- Hauptermittler: Belinda S Lennerz, MD, PhD, Boston Children's Hospital
Studienaufzeichnungsdaten
Haupttermine studieren
Studienbeginn
Primärer Abschluss (Tatsächlich)
Studienabschluss (Tatsächlich)
Studienanmeldedaten
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst gepostet (Schätzen)
Studienaufzeichnungsaktualisierungen
Letztes Update gepostet (Tatsächlich)
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Zuletzt verifiziert
Mehr Informationen
Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie
Schlüsselwörter
Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen
Andere Studien-ID-Nummern
- IRB-P00022176
- IRB- 2016P000079 (Andere Kennung: Beth Israel Deaconess Medical Center)
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