Einfluss von Flavonoiden und Koffein-Supplementierung auf den Ruhestoffwechsel

Diese Studie wird ein randomisiertes, doppelblindes Crossover-Design verwenden, bei dem die akute Einnahme des gemischten Flavonoid-Supplements (MF) mit der Placebo-Kontrolle (PC) bei gesunden, nicht fettleibigen Frauen vor der Menopause verglichen wird. Die Studie wird aus zwei 24-stündigen Studienperioden bestehen, die in dem kürzlich renovierten indirekten Raumkalorimeter (d. h. Stoffwechselkammer) am Chapel Hill Nutrition Research Institute der University of North Carolina (UNC NRI) verbracht werden. Die 24-Stunden-Studienzeiten in der Stoffwechselkammer werden 4 Wochen auseinander liegen. Primäre Ergebnismessungen sind der 24-Stunden-Energieverbrauch (EE), der Ruheumsatz (RMR), der Schlafumsatz (SMR), die Substratverwertung aus dem respiratorischen Quotienten (RQ) und der Energieverbrauch bei körperlicher Aktivität (AEE).

Nach der Rekrutierung und Bewertung der Eignung werden die Studienteilnehmer nach dem Zufallsprinzip zugewiesen, um entweder den Studientag mit gemischten Flavonoiden (MF) oder den Placebo-Kontrollen (PC) zu absolvieren. Nach einer 4-wöchigen Auswaschung werden die Studienteilnehmer wechseln und die alternative Behandlung abschließen. Eine Methode zufällig permutierter Blöcke wird mit webbasierter Randomisierungssoftware (www.randomization.com) generiert. Dies führte dazu, dass 10 Studienteilnehmer in der ersten Woche MF und 10 Studienteilnehmer in der ersten Woche den PC erhielten. Die Studienteilnehmer nehmen 30 Minuten vor dem Frühstück 2 MF- oder PC-Kapseln und 30 Minuten vor dem Mittagessen 2 MF- oder PC-Kapseln zu sich. An beiden Studientagen werden die Studienteilnehmer energiebilanziert ernährt (d.h. Energieaufnahme wird auf Energieverbrauch abgestimmt).

2. Teilnehmer der experimentellen Studie: Unter Verwendung von Daten, die zuvor in der UNC NRI-Stoffwechselkammer generiert wurden, ergab eine Berechnung der Stichprobengröße mit 80 % Aussagekraft, dass 15–20 Studienteilnehmer benötigt würden, um einen Unterschied von 50 kcal im 24-h-EE zu erkennen. Um die Fluktuation auszugleichen, werden 25 Studienteilnehmer über Massenausschreibungen in der gesamten Region rekrutiert. Frauen vor der Menopause werden ausgewählt, da dies eine Zielgruppe des Sponsors ist.

3. Die Eignung für Baseline-Tests vor der Studie wird in der ambulanten klinischen Abteilung des UNC NRI bestimmt. Die Körperzusammensetzung (Fettmasse und fettfreie Masse (FFM)) wird mittels Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie (DXA) (GE Lunar iDXA; Milwaukee, WI) bestimmt. Der Body-Mass-Index (BMI, kg/m2) wird für die gemessene Größe und das gemessene Gewicht berechnet. Der Ruheumsatz (RMR) wird unter Verwendung einer FFM-basierten Gleichung geschätzt [418 + (20,3 FFM)] (J Appl Physiol 1993;75:2514-2520). Dieser geschätzte RMR wird verwendet, um die gesamte diätetische Energieaufnahme während des Aufenthaltes in der Stoffwechselkammer zu berechnen: RMR x körperliches Aktivitätsniveau (PAL) von 1,3, und dann anhand der gemessenen Daten angepasst (Details siehe unten). Zu diesem Zeitpunkt wird eine kleine Blutprobe entnommen und die T3-, T4- und TSH-Werte werden durch das klinische Labor der Lab Corp (Burlington, NC) bestimmt. Es wird ein Urin-Schwangerschaftstest durchgeführt.

4. Indirekte Kalorimetrie: Die Stoffwechselkammer des Nutrition Research Institute in Kannapolis, NC, ist ein indirektes Ganzraumkalorimeter mit offenem Kreislauf. Die CO2- und O2-Analysatoren sind differentiell, wobei die Skalenendwerte auf 0 % bis 1 % eingestellt sind. O2-Verbrauch, CO2-Produktion, EE und RQ werden jede Minute aufgezeichnet. EE wird unter Verwendung einer abgekürzten Weir-Formel (VO2 x 3,941) + (VCO2 x 1,106) berechnet, wobei VO2 das verbrauchte Sauerstoffvolumen in L/Minute und VCO2 das freigesetzte Kohlendioxidvolumen in L/Minute ist. RQ wird als VCO2/VO2 berechnet. Die Fläche unter der Kurve (AUC) wird anhand der RQ-Daten für die vier Stunden nach dem Frühstück, Mittag- und Abendessen sowie den Schlafstunden zwischen Mitternacht und 6:00 Uhr berechnet. Spontane körperliche Aktivität wird jede Minute mit einem Gesamtraumsensor gemessen. Zur Berechnung der Stoffwechselrate im Ruhezustand (RMR) wird der EE gegen die Ausgabe des Aktivitätsbewegungssensors aufgetragen (jeweils gemittelt über 30 Minuten) und der y-Abschnitt der linearen Regression als EE im inaktiven Zustand genommen. RMR wird mit 1440 Minuten multipliziert, um auf 24 Stunden zu extrapolieren. Der 24-Stunden-Schlafstoffwechsel (SMR) wird als niedrigster mittlerer EE (kJ/Minute) bestimmt, der über 3 aufeinanderfolgende Stunden zwischen Mitternacht und 6:30 Uhr gemessen und mit 1440 Minuten multipliziert wird. Die ernährungsinduzierte Thermogenese (DIT) wird durch Subtraktion von SMR von RMR berechnet. Aktivitätsinduzierter EE (AEE) wird als Differenz zwischen 24-Stunden-EE und RMR berechnet.

5. Studientagesprotokoll der Stoffwechselkammer. Die Probanden kommen um 7:00 Uhr am Nutrition Research Institute Building (500 Laureate Way) an. Es wird ein Urin-Schwangerschaftstest durchgeführt. Um 7:30 Uhr melden sich die Studienteilnehmer nach einer nächtlichen Fastenzeit (ab 23:00 Uhr keine kalorien-, alkohol- oder koffeinhaltigen Speisen und Getränke) in der Stoffwechselkammer. Die Studienteilnehmer werden über die Erwartungen an ihren Aufenthalt informiert und in OP-Kleidung ohne Schuhe gewogen. Um 8:00 Uhr werden die Studienteilnehmer in der Kammer versiegelt. Mit Ausnahme eines stündlichen 2-Minuten-Intervalls, in dem die Studienteilnehmer aufgefordert werden, aufzustehen und sich zu strecken, bleiben die Studienteilnehmer sitzend oder zurückgelehnt, aber den ganzen Tag über wach. Die Studienteilnehmer werden gebeten, während dieser 2-Minuten-Intervalle die notwendigen täglichen Aktivitäten durchzuführen. Frühstück (9:00 Uhr), Mittagessen (13:30 Uhr) und Abendessen (19:00 Uhr) werden durch eine Schleusenpassage serviert. Die Mahlzeiten sind innerhalb von 30 Minuten nach dem Servieren fertig. Zwei MF-Kapseln oder Placebo werden 30 Minuten vor dem Frühstück und dann noch einmal 30 Minuten vor dem Mittagessen eingenommen. Um 22:30 Uhr werden die Studienteilnehmer gebeten, sich zum Schlafen hinzulegen. Die Studienteilnehmer werden um 6:30 Uhr geweckt und dürfen sich in der Kammer bewegen, um ihre Sachen zu sammeln. Um 7:15 Uhr verlassen die Studienteilnehmer die Kammer und werden gewogen.

6. Gestaltung von Stoffwechseldiäten: Eukalorische Diäten werden so gestaltet, dass sie ungefähr 35 % Fett, 49 % Kohlenhydrate und 16 % Protein liefern, was die aktuellen Empfehlungen für diese Bevölkerungsgruppe widerspiegelt. Die Menüs werden mit einer Software zur Nährstoffberechnung und Lebensmittelverwaltung entworfen und bestehen aus Bagel, Erdnussbutter, Apfelsaft, Vollkornbrot, Truthahn, Käse, Mayonnaise, Butteraufstrich (10 % kcal als Fett), Kartoffelchips, Lasagne, Karotten, Brokkoli, Brötchen und Muffins. Es werden keine koffeinhaltigen Getränke oder Speisen serviert. Bei beiden Kammerbesuchen werden die gleichen Speisen serviert. Auf der Grundlage des berechneten RMR X 1,3 wird für jeden Probanden ein Basismenü erstellt, das die sitzende Natur des Studientages widerspiegelt. Um die Energiebilanzbedingungen zu gewährleisten, wird das Basismenü des ersten Besuchs gemäß den gemessenen EE-Daten um 3 Stunden (einschließlich Frühstück) und 7 Stunden (einschließlich Frühstück und Mittagessen) modifiziert. Nachfolgende Mahlzeiten werden entsprechend mit 100-kcal-Pfirsichmuffins angepasst, die den gleichen Anteil an Fett, Kohlenhydraten und Protein wie die Mahlzeiten enthalten. Die Studienteilnehmer erhalten bei ihrem zweiten Besuch eine identische Menge derselben Mahlzeit.

7. Statistische Analyse: Die Daten werden mit SAS (Cary, NC) analysiert. Um jeglichen Übertragungseffekt von Besuch 1 auf Besuch 2 zu vermeiden, wird eine Regression mit wiederholten Messungen mit einer unstrukturierten Korrelationsmatrix innerhalb des Subjekts mit Behandlung (MF und PC) und Besuch (1 und 2) im Modell zusammen mit einem Interaktionsterm durchgeführt. Wenn der Interaktionsterm nicht signifikant ist, wird er entfernt und das Modell erneut ausgeführt. Zwei Energieverbrauchskurven, eine für den MF-Tag und eine für den PC-Tag, werden für jedes Subjekt erstellt, wobei die x-Achse die Zeit (min) und die y-Achse den Energieverbrauch (kcal) darstellt. Die Fläche unter der Energieverbrauchskurve für definierte Zeitblöcke wird unter Verwendung der Trapezregel in der EXPAND-Prozedur in SAS (SAS Institute, Inc., Cary, NC) berechnet. Ein gepaarter t-Test auf der logarithmisch transformierten Fläche wird durchgeführt, um den Energieverbrauch jeder Periode am MF-Tag mit der entsprechenden Periode am PC-Tag zu vergleichen. Der Shapiro-Wilk-Test im UNIVARIATE-Verfahren in SAS wird zur Normalitätsprüfung verwendet. Das Benjamini-Hochberg-Verfahren zur Korrektur der Rate falscher Entdeckungen im MULTTEST-Verfahren in SAS wird für mehrfache Testkorrekturen verwendet.

ERGÄNZUNG:

Die gemischten Flavonoid-Ergänzungs- und Placebo-Kapseln sehen identisch aus und werden von Reoxcyn Discoveries Group LLC (Salt Lake City, UT) geliefert. Zu den Wirkstoffen in den Flavonoid-Kapseln gehören Vitamin C, Extrakt aus wilder Heidelbeere, Extrakt aus grünen Teeblättern, Quercetin, Koffein und Omega-3-Fettsäuren (siehe Anhang B). Zu den Inhaltsstoffen der Kapselfüllung gehören Nu-Flow 70R (aus pulverisierten Reishülsen), Tapioka aus der Maniokwurzel, natürliches Bambussilizium und Eibischwurzel. Placebo-Kapseln enthalten nur die Füllbestandteile (ohne die Wirkstoffe). Zwei MF- und PC-Kapseln werden 30 Minuten vor dem Frühstück und dann noch einmal vor dem Mittagessen eingenommen. Die MF-Kapseln liefern 658 mg Flavonoide und 214 mg Koffein.