Die Omnibus-Sättigungsmetrik: Vorhersage der Sättigung beim Menschen anhand von Gehirn-, Blut- und subjektiven Daten (OmniSaM)

Die übergreifende Strategie besteht darin, den Probanden Lebensmittel mit variablen Kombinationen aus Protein-zu-Kohlenhydrat-Verhältnissen (zwei Stufen) und Kalorienzufuhr (zwei Stufen) vorzuladen und die Auswirkungen zu testen, die dies auf den ad libitum-Verbrauch hat, wobei Neuroimaging, sensorische und endokrine Metriken als Prädiktor verwendet werden Variablen.

Die Forscher werden eine Crossover-Studie mit wiederholten Messungen durchführen, was bedeutet, dass alle Probanden allen vier Kombinationen von Protein-zu-Kohlenhydrat-Verhältnis und Kalorienbelastung ausgesetzt werden.

Insgesamt 25 Probanden werden die Studie abschließen. Die Probanden werden außerhalb des Magnetresonanzscanners (MR-Scanner) ein vorgeladenes Shake-Getränk zu sich nehmen und nach einer Wartezeit von 4 Stunden, während der Scan-, endokrine und sensorische Messungen durchgeführt werden, essen die Probanden eine ad libitum-Mahlzeit, die aus standardisierten zubereiteten Spaghetti besteht Bolognese.

Endokrine und sensorische Maßnahmen werden bis eine Stunde nach Einnahme der ad libitum-Mahlzeit fortgesetzt. Alle Probanden werden vier Testtagen von ca. 5 Stunden im Dänischen Forschungszentrum für Magnetresonanz (DRCMR), Hvidovre Hospital unterzogen, maximal ein Testtag pro Woche wegen Blutverlustüberlegungen.

An Studientagen kommen die Teilnehmer um 11:30 Uhr, nachdem sie seit 22:00 Uhr des Vorabends gefastet haben, mit einer festen Einnahme von 200 ml Wasser am Morgen 2 Stunden vor dem Test.

Eine intravenöse Kanüle wird in den Arm des Teilnehmers eingeführt, um Blutproben zu entnehmen, und es werden Basisblutproben und Basismessungen der Appetitempfindungen gesammelt. Zum Zeitpunkt 0 wird der Teilnehmer angewiesen, einen Preload-Shake aus Queal (Queal, Queal Smooth Vanilla, Queal Quick Meal, Niederlande) mit zugesetztem Molkenproteinisolat (LACPRODAN SP-9225 INSTANT, Arla Foods Ingredients, Dänemark) oder Laktosemonohydrat (VARIOLAC 992, Arla Foods Ingredients, Dänemark) und Wasser.

Dieser Kandidatenvergleich soll bekannte Unterschiede in der Sättigungskapazität sowohl für die Kalorienbelastung als auch für Protein zu Kohlenhydrat ausnutzen dass die Methode als Proof-of-Principle entwickelt werden kann.

Zusammen mit den Preloads trinken die Teilnehmer 200 ml Wasser mit 1,5 g Paracetamol als Tracer für die Magenentleerung. Anschließend werden die Teilnehmer auf ein Bett gelegt, das mit dem MRT-Scanner verbunden ist, und die fMRT-Untersuchung beginnt. Das Scannen wird in Kürze gestoppt, wenn Fragebögen vorgelegt und Blutproben entnommen werden. In den folgenden zweieinhalb Stunden werden die Teilnehmer abwechselnd gescannt, sich ausgeruht und Fragebögen ausgefüllt, was sich in Abständen von ca. 15 Minuten wiederholt. Bei ~t=180 min wird eine ad libitum-Mahlzeit von Spaghetti Bolognese serviert. Die Probanden werden angewiesen, zu essen, bis sie angenehm gesättigt sind, und die Aufnahme wird anhand des Gewichts der verzehrten Nahrung berechnet. Blutentnahmen und sensorische Messungen werden bis eine Stunde nach Einnahme der ad libitum-Mahlzeit fortgesetzt.

Blutproben: Proben werden durch einen intravenösen Zugang durch einen Katheter in der Ellenbeuge entnommen, in regelmäßigen Abständen zwischen 5 und 30 Minuten von t = -15 bis t = 240, einschließlich einer Testung 1 Stunde nach der ad libitum-Mahlzeit. Die den Teilnehmern entnommene Blutmenge beträgt maximal 180 ml (für jeden Testtag), was für alle gesunden Teilnehmer kein Risiko darstellt (typischerweise werden bei einer freiwilligen Blutspende 500 ml gespendet).

Die Teilnehmer werden höchstens einmal pro Woche getestet, sodass ausreichend Zeit zur Erholung von dem experimentellen Blutverlust bleibt. Glukose, Insulin, C-Peptid und CCK, PYY, Ghrelin, GIP, GLP-1, FFA, Triglyceride und Glukagon werden gemessen. Blutproben werden zentrifugiert, Plasma und Serum werden pipettiert, eingefroren und für spätere Analysen mit nicht-sensiblen und nicht identifizierbaren personenbezogenen Daten gekennzeichnet.

Serum-/Plasmaproben werden in der klinischen Biochemie des Hvidovre-Krankenhauses analysiert, wo automatische Biochemiker-Analysen durchgeführt werden. Andere biochemische Analysen, die nicht vor Ort durchgeführt werden können, werden entweder an das A) Institut für Biomedizin (Professor Jens Juul Holst), das über spezielle Geräte zur Analyse von Blutproben auf Darmhormone verfügt, oder B) Abteilung für Endokrinologie und Innere Medizin an unser Kooperationslabor geschickt Medizin, Universitätskrankenhaus Aarhus (Professor Kjeld Hermansen), das eine weitere Teilmenge biochemischer Analysen durchführen wird.

Subjektive Appetitmessungen: Subjektive Empfindungen werden gemessen, indem Fragen gestellt werden über; Vorlieben, Hunger, Völlegefühl, Sättigung, Verlangen, voraussichtlicher Konsum und Durst, jeweils eine Frage in randomisierter Reihenfolge. Appetitliche Maßnahmen werden regelmäßig während des gesamten Testtages durchgeführt, von vor der Einnahme der Vorlast bis zum Verzehr von Mahlzeiten nach Belieben.

Wenn die Probanden im Scanner liegen, bewerten sie das Ausmaß ihrer Reaktionen auf einer visuellen Analogskala (VAS), indem sie Tasten drücken. Und außerhalb des Scanners werden diese Antworten über ein äquivalentes Stift- und Papier-VAS aufgezeichnet.

MR-Scanning: Beim MRT-Scannen werden die Teilnehmer in eine lange Röhre eingeführt, die von einer Spule umgeben ist, die ein starkes Magnetfeld erzeugt. Indem wir die Steigung des Magnetfelds ändern, können wir die Sauerstoffanreicherung des Blutes erkennen. Die Probanden werden durch verschiedene Bildgebungssequenzen gescannt. Der Teilnehmer wird den Unterschied zwischen diesen nicht erkennen können, aber er wird hören, dass der Scanner je nach laufender Sequenz verschiedene Geräusche macht.

Während eines Scans werden die verschiedenen anatomischen Bilder des Gehirns aufgenommen. Zusätzlich messen die Forscher Veränderungen im magnetischen Signal, das durch eine erhöhte Blutsauerstoffversorgung bestimmter Teile des Gehirns erzeugt wird. Dies ist das BOLD-Signal und der Zweck des fMRI.

Die Probanden werden zum Zeitpunkt ~t = 15 bis etwa t = 180 in den Scanner eingeführt, mit einer 10-minütigen Pause außerhalb des Scanners zum Zeitpunkt ~ t = 80. Ab t = 0 trinken die Probanden die Queal-Vorladung, bevor sie in den Scanner eintreten. Die Probanden führen die subjektiven Bewertungen im Scanner (oben angegeben) zu den Zeitpunkten nach den Blutproben durch. Der Scanvorgang wird in Kürze angehalten, damit Blutproben entnommen werden können.

Um Blutproben zu entnehmen, nähert sich ein Forscher dem Subjekt, das die ganze Zeit in der Bohrung des Magneten bleibt, und entnimmt Blut aus dem Katheter. Sobald Blutentnahmen und Appetitbewertungen gesammelt wurden, wird das Scannen fortgesetzt. In den Pausen zwischen den Funktionsabläufen werden Standardstrukturläufe durchgeführt, die ungefähr 15 Minuten dauern. Die Probanden werden bis zu 6 weitere Male funktional gescannt.

Nach Abschluss werden die Probanden aus dem Scanner entfernt und führen den Rest des Experiments in einem nahe gelegenen Testraum durch.

Mahlzeit nach Belieben: Bei ~ t = 180 beginnen die Probanden mit der Mahlzeit nach Belieben (alles, was Sie essen können) Spaghetti Bolognese in einem speziellen privaten Raum, in dem sie allein und unbeobachtet sind. Sie können bis zu 30 Minuten sitzen und essen. Die Probanden werden angewiesen, zu essen, bis sie "angenehm gesättigt" sind. Nach dem Verzehr wird die verzehrte Menge anhand der Gewichtsdifferenz berechnet. Während der Mahlzeit werden den Probanden 200 ml Wasser verabreicht (erzwungene Einnahme).

Zusätzliche Maßnahmen: Da körperliche Aktivität den Appetit und letztendlich die Energieaufnahme in der Ad-libitum-Mahlzeit beeinflussen kann, wird der Energieverbrauch begrenzt, indem den Teilnehmern empfohlen wird, drei Tage vor jedem Testtag auf körperliche Aktivität mit hoher Intensität zu verzichten.

Darüber hinaus müssen die Teilnehmer an Testtagen mit einem automatisierten Fahrzeug zum Krankenhaus fahren, um unmittelbar vor dem Test ein geringes Maß an körperlicher Aktivität sicherzustellen. Um die körperliche Aktivität der Teilnehmer zu messen, wird ein Aktivitätstracker verwendet. Die Teilnehmer erhalten mindestens vier Tage vor dem Testtag einen Aktivitätstracker und werden in dessen Verwendung eingewiesen.

An allen Studientagen wird Blut entnommen (insgesamt 720 ml über 4 Tage mit mindestens 1 Woche zwischen jedem Testtag). An jedem Testtag werden Blutproben zentrifugiert, Plasma oder Serum pipettiert, eingefroren und mit nicht sensiblen und nicht identifizierbaren personenbezogenen Daten für die Chargenanalyse nach Abschluss der gesamten Studie gekennzeichnet.

Serum-/Plasmaproben werden in der klinischen Biochemie des Hvidovre-Krankenhauses analysiert, wo automatische Biochemiker-Analysen durchgeführt werden. Andere biochemische Analysen, die nicht vor Ort durchgeführt werden können, werden an ein kooperierendes Labor geschickt, entweder an die A) Forschungsabteilung für Endokrinologie des Panum-Instituts (Professor Jens Juul Holst), das über spezielle Geräte zur Analyse von Blutproben auf Darmhormone verfügt, oder an die B) Abteilung von Endokrinologie und Innere Medizin, Universitätskrankenhaus Aarhus (Professor Kjeld Hermansen), das eine weitere Teilmenge biochemischer Analysen durchführen wird. Alle Proben werden bis zur Analyse in einer Forschungsbiobank im Krankenhaus Hvidovre aufbewahrt.

Nicht analysierte Proben werden bis zum 01.01.2027 aufbewahrt, danach werden die Proben gemäß den Routineverfahren vernichtet. Die Biobank ist nur für am Projekt beteiligte wissenschaftliche Mitarbeiter zugänglich. Die Teilnehmer informieren schriftlich über die Menge und Aufbewahrung von Blutproben und können ihre Einwilligung jederzeit widerrufen, was zur Vernichtung des biologischen Materials führt.

Leistungsberechnungen: 25 x 4 wiederholte Messungen = 100 Datenpunkte. Für einen zweiseitigen Test, für eine mittlere Effektgröße mit einem f-Quadrat-Wert von 0,15, für ein Alpha von 0,05. Mit 35 Prädiktorvariablen (25 Subjektfaktoren und dann 10 aggregierte Prädiktorvariablen) haben wir 64 Freiheitsgrade, die berechnete Trennschärfe für dieses Design > 0,9. Wenn wir die Power berechnen, um auf die Wirkung des Protein-zu-Kohlenhydrat-Verhältnisses auf den Verbrauch zu schließen, ist die Power ebenfalls sehr hoch. Wenn wir eine Effektgröße von 10 % Verbrauchsunterschied vom niedrigsten zum höchsten Protein-zu-Kohlenhydrat-Verhältnis annehmen, dann ist das eine Steigung von 3,85 (in Bezug auf das log PC-Verhältnis). Wenn die Nullhypothese eine Steigung von 0 ist, mit sd von 4, dann ist die Potenz auch > 0,9.