Auswirkungen des glykämischen Frühstücks -Index auf die Wahrnehmung in früheren oder späteren Chronotypen. (GlyCoBrainIn1)

Hintergrundstudien bei jungen Erwachsenen scheinen die vorteilhaften Auswirkungen eines niedrigen GI-Frühstücks auf kognitive Leistung in zeitabhängiger Weise anzusehen. Eine Meta-Analyse von 17 Studien ergab Vorteile eines Frühstücks mit niedriger Glykämischer (GL) im sofortigen episodischen Gedächtnis nur in der späten postprandialen Zeit. Während einige Studien Vorteile für die (anhaltende) Aufmerksamkeit berichteten, ergab die Metaanalyse bei Erwachsenen keinen Gesamteffekt, deutet jedoch auf potenzielle Vorteile für die Aufmerksamkeit bei Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen hin. Eine häufige Einschränkung früherer Studien war, dass kleine Mengen an Milchprodukten zulässig waren oder dass Milchprodukte trotz seines starken insulinotropen Effekts GI/GL verwendet wurden, was die postprandiale glykämische Reaktion dämpft und die Beurteilung der kognitiven Auswirkungen von GI/GL kompliziert. Um eine unvoreingenommene Bewertung zu gewährleisten, verwendet die Glycobrain-Interventionsstudie 1 reine Wasser-Carbohydrat-Gemische, wodurch Nährstoffwechselwirkungen vermieden werden, um die isolierte Wirkung eines Hochgi-Frühstücks zu untersuchen.

Während frühere Untersuchungen auf die Vorteile eines niedrigen GL-Frühstücks hinweisen, insbesondere in der späten postprandialen Zeit, sind Mechanismen, die diese zeitabhängigen Effekte erklären, nicht vollständig verstanden. Die Bereitstellung von Glukose am Gehirn wird derzeit als zentraler Mechanismus diskutiert, der die GI/Glykämie -Belastung (GL) mit Mahlzeiten mit der Wahrnehmung verbindet. Im Allgemeinen ist Glukose für kognitive Bemühungen erforderlich, wie durch Abnahmen der lokalen extrazellulären Glukosekonzentrationen im aktivierten Gehirnbereich nachgewiesen wird. Die Synthese von Schlüsselneurotransmitter im Gehirn erfordert eine Glukoseversorgung. Der Glukosestoffwechsel kann durch Auswirkungen auf die Tryptophan -Nutzung und die Serotoninkonzentrationen mit dem Gedächtnis verbunden sein. Insgesamt wurde vorgeschlagen, dass der Gedächtnisverstärkungswirkung von Glukose im Gehirn relativ konstante Blutzuckerspiegel anstelle von hohen Glukosemengen an sich erfordert. Während hohe GI-Lebensmittel einen vorübergehenden Anstieg des Blutzuckerspiegels hervorrufen, führen niedrige GI-Lebensmittel zu einer anhaltenderen und länger anhaltenden Bereitstellung von Glukose. Da jüngste Arbeiten darauf hinweisen, dass es einen optimalen Blutzuckerbereich für die kognitive Leistung geben kann und dass sich dieser optimale Bereich durch kognitive Domäne unterscheiden kann, erscheint es ratsam, die kontinuierliche Glukoseüberwachung zusätzlich zu den herkömmlichen Messpunkten direkt vor dem kognitiven Test zu verwenden. Die Verfügbarkeit von Glukose scheint jedoch nicht der einzige Mechanismus zu sein, da auch die Vorteile eines niedrigen GI/GL -Frühstücks für die kognitive Funktion ohne Unterschiede im Blutzuckerspiegel beobachtet wurden. Eine akut verbesserte postprandiale Insulinsensitivität nach einem niedrigen GI -Frühstück und/oder höheren Cortisolspiegeln, die durch hohe GI -Mahlzeiten hervorgerufen wurden, wurde als potenzielle Wege vorgeschlagen, die die kognitive Funktion beeinflussen. Dementsprechend scheinen begleitende Untersuchungen aller drei Faktoren, d. H. Glukose-, Insulin- und Cortisolspiegel, notwendig, um potenzielle Mechanismen zu entwirren.

Die glykämische Kontrolle scheint die kognitiven Auswirkungen von Frühstücks-GI/GL zu beeinflussen, wobei die oben genannte Metaanalyse für Personen mit einer besseren Glukose-Toleranz größere Vorteile zeigt, obwohl dies nach dem Alter verwechselt werden kann. Studien legen nahe, dass junge Erwachsene mit einer schlechteren Glukosetoleranz auch im gesunden Bereich für diese Auswirkungen anfälliger sein können. Während die Glukosetoleranz einem zirkadianen Rhythmus folgt, der am Abend am niedrigsten ist, aufgrund einer verringerten Pankreas-β-Zellfunktion und der Insulinreaktion, der circadianen Fehlausrichtung bei jungen Erwachsenen mit späterer Chronotypen--impaandere Glukosetoleranz, auch beim Frühstück, aufgrund einer verringerten Insulin-Sensitivität. Diese Fehlausrichtung, die häufig durch soziale Jetlag verursacht wird, wurde mit Fettleibigkeit, Typ -2 -Diabetes und höherem Blutzucker- und HbA1c -Spiegeln sowie einem erhöhten Risiko für Depressionen in Verbindung gebracht. In Anbetracht der Ergebnisse unserer früheren Studie, die am Morgen hohe Glukosereaktionen bei jungen Erwachsenen mit einem späten Chronotyp zeigten, untersucht die Glycobrain -Interventionsstudie 1 die Hypothese, dass der Konsum eines frühen Frühstücks "gegen die innere Uhr" nicht nur negativ die Glykämiereaktion beeinflusst, sondern auch in späten Chronotypen, sondern auch die kognitive Leistung.

Hypothese

(1) Ein niedriges GI -Getränkefrühstück (Isomaltulose® -Getränk) führt zu einem besseren Speicher und Aufmerksamkeit bis 180 Minuten im Vergleich zu einem Hochfrühstück mit hohem GI -Getränk (Glukosegetränk). . (3) Die Vorteile eines niedrigen GI -Frühstücks werden bei Menschen mit späterem Chronotyp besonders beobachtet.

Ziel Die Hauptziele dieses kontrollierten Ernährungsversuchs sind die Analyse der Auswirkungen eines hohen oder niedrigen GI -Getränks beim Frühstück über Gedächtnis und Aufmerksamkeit im Laufe des Morgens, einschließlich der späten postprandialen Phase unter jungen gesunden Universitätsstudenten. Da junge Schüler ein hohes Risiko für einen späteren Chronotyp haben, wollen wir diese Effekte in zwei Proben von Studenten mit früheren und späteren Chronotypen untersuchen. Darüber hinaus ermöglicht unsere Studie es uns, die Relevanz des Chronotyps für den postprandialen Verlauf der Glukose-, Insulin- und Cortisolspiegel zu untersuchen.

Methodik

Teilnehmer gesunde, deutsch sprechende Studenten der Paderborn University mit einem frühen oder späten Chronotyp.

Probengröße Berechnung:

Wir basieren unsere Berechnung der Stichprobengröße auf den von Deng et al. (2021) Die Studie bewertete die Qualität in der Metaanalyse von Gaylor et al. Bei einer Standardabweichung von 3,6 und 4,3 in beiden Gruppen und einer standardisierten mittleren Differenz von 0,31 basierend auf allen Studien, die in der Metaanalyse von Gaylor et al. 2022 für Menschen mit einer besseren Glukosetoleranz (entsprechend der durchschnittlichen Differenz von 1,12) 44 Teilnehmer in der kleinsten Untergruppe mit einer gegebenen Leistung von 80% und Alpha von 0,05 unter Berücksichtigung einer Korrelation von 0,8 zwischen beiden Messungen (berechnet mit STATA, ver -Vers. 17.0). Wir gehen davon aus, dass 66% der eingeladenen Studenten teilnehmen und 75% der Studie abschließen werden. Daher müssen 117 den vollständigen Datensatz von 88 Personen (44 mit einem frühen Chronotyp und 44 mit einem späten Chronotyp) (44 mit einem frühen Chronotyp und 44 mit einem späten Chronotyp) mit einem frühen Versuch abgeschlossen werden. In beiden Chronotyp -Proben ist eine gleiche Geschlechtsverteilung vorgesehen.

Beide Proben werden eingeladen, am Crossover -Ernährungsversuch teilzunehmen, ohne Raucher, Menschen, die an Schicht arbeiten oder in den letzten 3 Monaten für> 2 Zeitzone gereist sind, Personen, die Methylphenidat einnehmen oder Melatonin verwenden. Die Schüler werden an 2 Frühstückskognitionstests teilnehmen, die jeweils nach einem Fasten über Nacht um 8 Uhr morgens über einen Verlauf von 2 Wochen einschließlich 1-wöchiger Auswaschanlage übernommen werden. Die Teilnehmer werden nach dem Zufallsprinzip einer von zwei Sequenzgruppen zugeordnet, die sich nur in Bezug auf die Sequenz der Intervention unterscheiden (Glukosegetränk Isomaltulose® -Getränke oder Isomaltulose® -Getränkeglukosegetränk). Randomisierungslisten werden von einem externen statistischen Berater der Universität Esbjerg nach Geschlecht und Chronotyp bereitgestellt. Eine blockbezogene Randomisierungsliste wird mit einer Blockgröße von 6 versehen.

Die Teilnehmer erhalten zwei verschiedene einfache Getränkefrühstücke:

1. Ein hohes GI -Getränk (d. H. "Glukosegetränk") bestehend aus 75 g Glukose, gelöst in 500 ml Leitungswasser,
2. Ein niedriges GI -Getränk, das keine reaktive Hypoglykämie ("Isomaltulose® -Getränk") induziert, die aus 75 g Isomaltulose besteht, die in 500 ml Leitungswasser gelöst ist

Die Intervention ist in einen 2-wöchigen Zeitplan aufgebaut:

Woche 1. Die Teilnehmer sind zum Vorbereitungstag 1 (Freitag) eingeladen, in dem eine venöse Fastblut-Probe zur Bestimmung der Fastenlipide (TG, HDL, LDL), HS-CRP, ALT und GGT entnommen wird, um die rekrutierten Teilnehmer metabolisch zu charakterisieren. Um die Konsistenz des Chronotyps zu validieren, der in der zuvor in der Glykobrain -Beobachtungsstudie festgelegten Studie ermittelt worden war, wird der Chronotyp der Teilnehmer erneut über den Münchner Chronotyp -Fragebogen ermittelt. Die Körperzusammensetzung wird auch durch Bioimpedanzanalyse (MBCA 515, SECA) neu bewertet, um einzelne Prozentsätze von Körperfett, Muskelmasse, Gesamtwasserwasser und extrazellulärem Wasser abzuschätzen. Darüber hinaus wird das Körpergewicht direkt vom Analysator für medizinische Körperzusammensetzer (MBCA) gemessen. Die Körperhöhe wird unter Verwendung einer Ultraschallmessstation (SECA 287 dB) gemessen. Der Taillenumfang wird am Mittelpunkt zwischen dem unteren Brustkorb und dem Hüftknochen auf dem freiliegenden Oberkörper bewertet.

Die kontinuierliche Glukoseüberwachung (DEXCOM) wird aktiviert, und ein Beschleunigungsmesser wird verwendet, um Bewegung und Schlaf-/Weckbedingungen zu messen. Ein standardisiertes Abendessen wird am Abend vor der Intervention konsumiert, um sekundäre Mahlzeiteneffekte zu vermeiden, z. durch Pulskonsum. Die Teilnehmer werden gebeten, eine Trainingseinheit auf der Kognitionsbatterie durchzuführen (siehe unten).

Die tatsächliche Intervention beginnt drei bis fünf Tage später um 08:00 Uhr, wobei jeden Tag wie folgt läuft:

• Minimal invasive Kapillarblutproben, die bei -40, 30, 80 und 140 Minuten (im Verhältnis zum Zeitpunkt des Trinkens des Getränks) entnommen werden, wird verwendet, um die Glukose- und Insulinspiegel zu bestimmen
• Nicht -invasiv Cortisolproben aus Speichel bei -40, 80 und 140 Minuten
• kontinuierliche Glukosemessungen
• Herzfrequenzgürtel zur Messung der Herzfrequenzvariabilität in Kombination mit der polaren Unite -Fitness -Uhr von Polar.
• Kognitionstest bei -30, 90 und 150 Minuten
• Testgetränke Frühstück einschließlich Glukose oder Isomaltulose, die zum Zeitpunkt 0 betrunken werden sollen, d. H. 09:00 Uhr.
• Weitere Messungen: Appetit, Durst und Stimmung werden mit jeweils -40, 30, 80 und 140 Minuten unter Verwendung einer validierten visuellen Analogskala bewertet
• Entfernen aller Geräte und Bereitstellung eines freiwilligen Frühstücks nach 180 Minuten

Die Glukosespiegel werden direkt unter Verwendung von Hemocue Glucose 201 RT -Analysator (Hemocue AB, Schweden) bestimmt. Die Plasma-Insulinkonzentration und die Cortisolkonzentration im Speichel werden durch einen enzymgebundenen Immunosorbent-Assay (ELISA) unter Verwendung eines Kits von IBL/Tecan bestimmt.

Woche 2. Auch hier wiederholen die Teilnehmer den Vorbereitungstag wie zuvor (Tag 2), mit Ausnahme von BIA-, MCTQ- und Venösen Blutprobenmessungen. Die Intervention dauert dann 3 bis 5 Tage nach dem Vorbereitungstag nach der gleichen Zeitskala wie am Interventionstag 1.

Die Bewertung der Kognitionstests unter Verwendung der Testbatterie wird voraussichtlich jedes Mal insgesamt ungefähr 25 Minuten dauern. Die Tests umfassen eine Reihe von Tests, die vom ALA Institute Bochum entwickelt wurden und in unseren früheren Studien angewendet wurden.

• (Verzögert) Verbaler Gedächtnistest (Fähigkeit, insgesamt 30 Wörter sofort abzurufen (Rückruf) und nach 20 Minuten (verzögerter Rückruf))
• Der visuell-räumliche Kurzzeit-Arbeitsgedächtnis-Test (ein Corsi-Block-Tipp-Test-äquivalent, d. H. Ein Tipp einer Sequenz von bis zu neun identischen räumlich getrennten Blöcken, wodurch die Schwierigkeit nach der Anzahl der vorgestellten Blöcke nacheinander erhöht wird).
• Test der selektiven und anhaltenden Aufmerksamkeit und visuelle Scangeschwindigkeit (eine modifizierte Version des D2 -Aufmerksamkeitstests, bei dem die reaktionspezifischen Anzeichen innerhalb einer Reihe von vorgestellten Anzeichen bewertet werden.
• Test der räumlichen Aufmerksamkeit und der Schaltfähigkeit zwischen zwei verschiedenen Aufgaben (alternative Version der Trail -Making -Aufgabe)
• Test der tonischen Wachsamkeit (einfacher Reaktionszeittest).
• Test der Hemmung, d. H. Die Fähigkeit zur Hemmung einer Präpotentwicklung unter Verwendung einer Flanker -Aufgabe. In jedem Versuch werden den Teilnehmern drei überlagerte Dreiecke vorgelegt. Die oberen und unteren Dreiecke (Flanker) zeigen in die gleiche Richtung, jedoch unabhängig vom mittleren Dreieck (Ziel). Während der No-Go-Versuche ersetzt ein Kreis das Ziel. Die Teilnehmer sollen die Tasten nach links oder rechts gemäß der Richtung des Ziels drücken oder nicht im Falle eines Bedingung mit No-Go-Bedingungen reagieren. Jeder Versuch wird als kompatible, inkompatible oder go eingestuft.
• Ein Dummy -Test, um sicherzustellen, dass der verzögerte Rückruf genau 20 Minuten nach dem sofortigen Rückruf beginnt

Statistische Analyse Multilevel-Regressionsmodelle werden verwendet, um den Effekt der Interventionen auf das verbale Gedächtnis nach 150 bis 180 Minuten zu analysieren. Identische Modelle werden für die anderen kognitiven Domänen als Ergebnis verwendet. Es werden Tests für Wechselwirkungen des Interventionseffekts mit Chronotyp durchgeführt und nach Chronotypen geschichtete Analysen durchgeführt. Beachten Sie, dass die Berücksichtigung von Wechselwirkungen auch relevant sein kann, wenn p <0,1. Zusätzliche Analysen kontrollieren die Insulinsensitivität, Cortisol, Appetit, Durst und/oder die Stimmung, um zu untersuchen, ob beobachtete Effekte teilweise auf diese Faktoren zurückzuführen sind.