Wirkung des späten Abendessens auf den nächtlichen Stoffwechsel

Adipositas ist eine Epidemie, die zu einer erheblichen globalen Morbidität und Mortalität beiträgt. Fettleibigkeit und das metabolische Syndrom sind nicht nur eine Manifestation von übermäßigem Essen, sondern können auch die Folge eines unangemessenen Zeitpunkts der Nahrungsaufnahme sein. Insbesondere das Essen von mehr Kalorien später am Tag trägt zu einer stärkeren Gewichtszunahme und dem metabolischen Syndrom bei. Der Mechanismus, durch den späteres Essen den Stoffwechsel schädigt, ist nicht vollständig geklärt. Die Verdauung, Absorption und Oxidation von Mahlzeiten kann durch den zirkadianen Rhythmus und den Schlaf-/Wachstatus beeinflusst werden. Schlaf induziert eine regulierte Abnahme der Stoffwechselrate, von der zu erwarten wäre, dass sie die Oxidation von aufgenommenem Fett beeinträchtigt.

Die Forscher gehen davon aus, dass das Abendessen um 22:00 Uhr kurz vor der Schlafenszeit (23:00 Uhr) im Vergleich zur üblichen Zeit (18:00 Uhr) zu einer Beeinträchtigung des nächtlichen Stoffwechselprofils und einer verringerten Fettsäureoxidation von aufgenommenem Fett führt. Die Forscher werden diese Hypothese in einer randomisierten Crossover-Studie testen, in der das routinemäßige Abendessen (RD) mit dem späten Abendessen (LD) in Bezug auf das nächtliche Stoffwechselprofil verglichen wird, und die Oxidation von aufgenommenem Fett unter Verwendung eines stabilen Isotopen-Tracers bewerten. Wenn die Forscher nachweisen können, dass das nächtliche Stoffwechselprofil und die Oxidation von exogenem Fett durch den Zeitpunkt des Abendessens beeinflusst werden, können die Forscher auf diese Wege abzielen, um Fettleibigkeit und damit verbundene metabolische Folgen zu bekämpfen.

Studienablauf:

Die Ermittler werden eine randomisierte Crossover-Studie von RD versus LD zur Stoffwechselfunktion über Nacht bei gesunden Freiwilligen durchführen. Die Probanden melden sich zum Screening und zur Einwilligung beim Bayview Asthma and Allergy Center. Wenn die Teilnehmer eine schriftliche Einverständniserklärung abgeben, werden die Teilnehmer einer Anamnese und einer körperlichen Untersuchung unterzogen. Jeder Teilnehmer kommt für 2 Besuche (RD oder LD) in die Clinical Research Unit (CRU), die jeweils aus 2 aufeinanderfolgenden Nächten bestehen (Akklimatisierungsnacht, dann Studiennacht). Der RD- und der LD-Besuch werden etwa 3-4 Wochen auseinander liegen und in zufälliger Reihenfolge stattfinden, um ein Auswaschen von Effekten und Tracer zu ermöglichen. Um mögliche metabolische Auswirkungen von Menstruationszyklen zu berücksichtigen, werden Frauen in der gleichen Phase ihres Menstruationszyklus untersucht (die Besuche werden ~4 Wochen auseinander liegen). Die Teilnehmer müssen keine routinemäßige Behandlung oder laufende Therapie abbrechen, um sich in die Studie einzuschreiben.

Allgemeiner Besuchsplan:

Jeder der beiden Besuche (im Abstand von 3-4 Wochen) besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Nächten wie folgt:

• Tag 1: Abendlicher Eintritt in die CRU.
• Nacht 1: Schlafen in der CRU ohne Überwachung (Akklimatisierungsnacht)
• Tag 2: Standardisierte Mahlzeiten und stabile Isotopenaufnahme mit entweder RD oder LD, IV-Probenahme (alle 60 min)
• Nacht 2: Schlafen in der CRU mit Polysomnograph (PSG) und IV-Probenahme (alle 60 min)
• Tag 3: Standardisiertes Frühstück, IV-Probenahme (alle 60 min), Entlassung

Detaillierte Verfahren:

Vor der CRU-Ankunft: Für 3 Tage vor jeder CRU-Aufnahme werden die Teilnehmer gebeten, einen regelmäßigen Schlaf-Wach-Zyklus einzuhalten, um 07:00 Uhr aufzustehen und um 23:00 Uhr zu schlafen und 3 Mahlzeiten am Tag zu sich zu nehmen, wobei das Abendessen nicht später ist als 19:00.

Tag 1 + Nacht 1: Die Probanden werden einer kurzen Anamnese und körperlichen Untersuchung unterzogen. (Dies kann an einem Tag erfolgen, der von der Zulassung zur CRU entfernt ist, oder am selben Nachmittag wie die Zulassung zur CRU.) Um 20:00 Uhr melden sich die Probanden in der klinischen Forschungseinheit und unterziehen sich einer anthropometrischen Bewertung, einschließlich Gewicht, Größe, Hals- und Taillenumfang. Es wird erwartet, dass die Teilnehmer das Abendessen zum Zeitpunkt ihrer Ankunft beendet haben.

Nacht 1: Den Probanden wird ein privates Zimmer im CRU-Schlafraum zur Verfügung gestellt. Das Licht wird um 23:00 Uhr ausgeschaltet und am nächsten Morgen um 07:00 Uhr wieder eingeschaltet. Dies ist eine Akklimatisierungsnacht; Es wird keine polysomnographische Überwachung durchgeführt.

Tag 2 + Nacht 2: Die Probanden werden um 7:00 Uhr geweckt. Die Probanden können in der CRU sitzenden Aktivitäten nachgehen, aber die Teilnehmer dürfen nicht schlafen oder sich an aggressiven Übungen beteiligen. Die Teilnehmer erhalten vier Standardmahlzeiten um 08:00, 13:00, 18:00 und 22:00 Uhr. Der Kilokaloriengehalt jeder Mahlzeit als Prozentsatz der gesamten täglichen Aufnahme ist in der folgenden Tabelle aufgeführt und hängt davon ab, ob die Teilnehmer unter RD- oder LD-Bedingungen stehen

Jede Mahlzeit hat eine Makronährstoffzusammensetzung von ungefähr 50 % Kohlenhydraten, 30 % Fett und 20 % Protein, aber die endgültige Diät wird mit den Diensten des Institute for Clinical and Translational Research (ICTR) formuliert, um typische westliche Ernährungsmuster widerzuspiegeln. Zwei periphere Infusionen werden zur Blutentnahme während des Schlafs platziert, wobei eine als Reserve dient, falls eine Infusion ausfällt. IV-Schläuche werden zu einem angrenzenden Kontrollraum verlängert, sodass Blutproben entnommen werden können, ohne das Subjekt zu stören.

Einnahme von stabilen Isotopen: Die Forscher verwenden eine validierte Technik, um Unterschiede in der Fettsäureoxidation (FAO) zu quantifizieren, indem sie eine orale Flüssigkeitsdosis von 15 mg/kg Körpermasse von [2H31]Palmitat zum Abendessen einnehmen (18:00 Uhr am RD-Abend oder 22 :00 am LD-Abend). Das Isotop wird in einem warmen (60 °C) flüssigen Shake (Milch oder andere Emulgatoren) gelöst, der als Getränk zum Abendessen angeboten wird. Die FAO wird danach durch stündliche Bewertung des Deuteriumeinbaus in Plasma-2H2O unter Verwendung eines Isotopenverhältnis-MS (IR/MS) quantifiziert, wodurch die Notwendigkeit einer Sammlung von ausgeatmetem Kohlendioxid (CO2), einer Bewertung der Variabilität des Kohlendioxidverbrauchs (VCO2) oder einer erforderlichen Acetatkorrektur entfällt kohlenstoffmarkierte Fettsäure-Tracer. Die Probanden nehmen außerdem 0,4 g/kg Körpermasse H218O zu sich, damit das Gesamtkörperwasservolumen nach der Methode von Schoeller und van Santen berechnet werden kann. Die FAO-Rate wird durch überschüssiges 2H-Plasma mal Gesamtkörperwasser bestimmt, während die prozentuale Ausbeute an Deuterium durch Division durch die verabreichte 2H-Dosis bestimmt wird.

Nacht 2: An jedem Studienabend von 23:00 bis 07:00 wird eine PSG durchgeführt. Die Schlafstudie umfasst Elektroenzephalographie, Elektrookulographie, Sauerstoffversorgung und Atemanstrengung. Die Atemanstrengung wird durch thorakoabdominale Bewegung gemessen, die durch Quecksilber-Dehnungsmesser bewertet wird. Oberflächenelektroden werden an C3A2 und C3O1 platziert, eine submentale Elektrode, und das linke und rechte Elektrookulogramm wird verwendet, um den Schlaf einzustufen. Elektrokardiographische (EKG) Aufzeichnungen werden von drei Brustelektroden aufgezeichnet. Die kontinuierliche Messung der Sauerstoffsättigung wird unter Verwendung eines Ohroximeters (Modell Nr. 472-1A, Hewlett Packard, Waltham, Mass) aufgezeichnet. Signale von Elektroenzephalograph, EKG, Elektromyogramm, Elektrookulogramm, Atmungs-Dehnungsmesser, Ohroximeter und Thermistoren werden auf einem Computer mit RemLogic-Software aufgezeichnet.

Blut Arbeit:

Blutproben werden in 60-Minuten-Intervallen entnommen, beginnend um 17:00 Uhr bis zum nächsten Tag, wie in Abb. 1 gezeigt, über 20 Zeitpunkte. Jede Blutprobe hat ein Volumen von 4 cm³ und wird zur Zentrifugation in Röhrchen mit lavendelfarbenem Verschluss (EDTA) gegeben, um Plasma zu erhalten. Die Zellen werden aus dem Plasma durch Zentrifugation für 10 Minuten bei 1500 x unter Verwendung einer gekühlten Zentrifuge entfernt. Nach der Zentrifugation wird das Plasma zur Lagerung in Kryovials überführt. Die morgendliche Probe zum Zeitpunkt des letzten Erwachens (7:00 Uhr) wird 12 cc (3 Röhrchen) sein, da die Ermittler zusätzliche Assays mit dieser Probe planen (Lipid-Panel, Entzündungsmarker) und 4 cc als Vollblut für zukünftige potenzielle Analysen zurückbehalten werden . Die Proben werden mit Zustimmung der Teilnehmer bei -80 °C für Forschungszwecke zu metabolischen Auswirkungen der Abendessenszeit eingefroren. Insgesamt werden ca. 88 cc Blut gesammelt, was viel weniger ist als bei einer Blutspende.

Tag 3: Den Teilnehmern wird um 08:00 Uhr ein Frühstück in ähnlicher Zusammensetzung wie am 2. Tag serviert. Die metabolische Reaktion auf die Mahlzeit wird mit 4 stündlichen zusätzlichen Blutproben beurteilt.

Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie (DEXA):

Ein DEXA-Scan wird verwendet, um die Fettmasse abzuschätzen, die eine der Variablen sein wird, die als Prädiktor für Stoffwechselreaktionen auf veränderte Essenszeiten analysiert werden. Pro Teilnehmer ist nur 1 DEXA-Scan erforderlich und kann an jedem Besuchstag durchgeführt werden.