Alimentación y sincronización circadiana (FACT)

La sincronización de los tiempos de los procesos y comportamientos biológicos con el ciclo de luz y oscuridad de 24 horas es fundamental para casi todos los procesos fisiológicos, funciones cognitivas y salud en general. Como el período circadiano promedio en humanos es ~9 min más largo que el día de 24 horas, y la iluminación artificial permite un mayor retraso en el reloj, el ritmo circadiano debe ocurrir todos los días. Esto hace que el proceso de arrastre circadiano del reloj interno con el entorno externo sea un proceso comúnmente pasado por alto, pero que tiene serias ramificaciones si se ve afectado.

En modelos de roedores, se ha demostrado que las dietas ricas en grasas desorganizan el sistema de tiempo circadiano. Sin embargo, ha habido un examen limitado de cómo actúa la composición de la dieta en el sistema de tiempo circadiano en humanos. La capacidad de adaptarse a un nuevo horario de luz se ha examinado brevemente después de una dieta alta en grasas en modelos de roedores. 3 semanas, experimentan una tasa de reincorporación al nuevo ciclo de luz un 20 % más lenta en comparación con los ratones alimentados con una dieta baja en grasas. Además, estos ratones tenían una respuesta atenuada a un pulso de luz de avance de fase. Además, simplemente proporcionar una dieta rica en grasas a los ratones da como resultado un período circadiano prolongado y un cambio en los patrones de alimentación ad libitum a la fase de descanso típica.

Los objetivos de este estudio son descubrir la influencia de la dieta en el sistema de tiempo circadiano humano. El protocolo es un estudio cruzado aleatorizado de 46 días (28 días ambulatorios, 18 días hospitalizados en dos visitas de 9 días) diseñado para dilucidar la velocidad del entrenamiento en respuesta a una dieta rica en grasas. Los participantes recibirán 3 semanas de una dieta rica en grasas (2 semanas para pacientes ambulatorios, 1 semana para pacientes hospitalizados) con un 50 % de calorías provenientes de grasas. El protocolo incluye dos tipos de recopilación de datos; monitoreo ambulatorio en horarios estrictos de sueño y vigilia con comidas ricas en grasas o bajas en grasas proporcionadas por el equipo de estudio y mediciones precisas en el laboratorio del tiempo circadiano, el arrastre y otros marcadores fisiológicos del sueño y la salud cardiometabólica.

1. Monitoreo ambulatorio: los participantes mantendrán un horario constante de sueño de 8 h en el hogar durante 14 días en horarios habituales antes de ambas visitas al laboratorio para garantizar que 1) los sujetos no tengan restricciones de sueño y 2) que obtengan el mismo horario de luz y oscuridad antes de cada visita al laboratorio. para un arrastre estable; verificado por actigrafía, registros de sueño y llamadas a una grabadora con marca de tiempo. Se prohibirán las drogas, los medicamentos, la cafeína, el alcohol y la nicotina durante este tiempo y se realizarán análisis de toxicología al momento de la admisión en el laboratorio.
2. Dieta para pacientes ambulatorios: durante las 2 semanas previas a cada protocolo, los participantes consumirán una dieta isocalórica para pacientes ambulatorios diseñada para cumplir con los requisitos energéticos diarios individuales; Dieta diseñada y preparada por investigadores. Las dietas estarán diseñadas para ser ricas en calorías provenientes de grasas (50 % grasas, 35 % carbohidratos y 15 % proteínas; 33 % de cada mono, poli y grasas saturadas) o bajas en grasas (30 % grasas, 55 % carbohidratos y 15 % de proteína) (diseño cruzado aleatorizado). La dieta consistirá en un desayuno, almuerzo, cena y merienda y los participantes vendrán al laboratorio ~ 3 días o el personal entregará las comidas. Se indicará a los participantes que solo consuman los alimentos proporcionados durante estos 14 días. El cumplimiento de la dieta se registrará mediante el seguimiento de las comidas mediante una aplicación móvil de seguimiento de alimentos (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, Nueva York)).
3. Protocolos para pacientes hospitalizados: los participantes serán admitidos en una habitación individual libre de señales de tiempo externas (p. ej., relojes, radios, computadoras, visitantes y luz solar). La temperatura de la habitación se mantiene entre 21 y 22,2 °C y la intensidad de la luz se establece en ≤5 lux durante los procedimientos de postura constante programados, la luz de la habitación (400 lux) durante la vigilia y 0 lux (oscuridad) durante las oportunidades de dormir programadas. Los participantes serán instrumentados para polisomnografía completa (PSG), electrocardiograma y un termistor rectal para la medición continua de la temperatura corporal central. También se insertará un catéter intravenoso de calibre 18 en el antebrazo y se conectará a un colector de triple llave de paso a través de un circuito intravenoso con un cable de extensión de luz pequeña de 12 pies a través del cual el muestreo de sangre puede continuar en la habitación contigua sin perturbar el sueño.

Después de la instrumentación, los participantes tendrán la oportunidad de dormir y se despertarán con poca luz y manteniendo un protocolo de postura constante para una evaluación precisa de la fase circadiana, la tasa metabólica en reposo y otros resultados fisiológicos. Después del protocolo de postura constante, el ciclo de luz y oscuridad de los participantes se cambiará durante 6 días idénticos, seguido de un segundo protocolo de postura constante para la reevaluación de la fase circadiana. Este protocolo se repetirá mientras los participantes reciben la otra comida cruzada. Los investigadores/enfermeras estarán presentes en el laboratorio o en una sala de control central las 24 horas del día para monitorear la salud de los sujetos, la adquisición de datos, proporcionar comidas, recolectar muestras biológicas, realizar pruebas y registrar el sueño. Siempre hay un médico de guardia cuando un participante está en el laboratorio. Se utiliza una amplia serie de protocolos y listas de verificación y prácticas de equipo para garantizar la uniformidad en la ejecución de los procedimientos estándar.

El contenido energético de las dietas se diseñará para satisfacer las necesidades energéticas diarias individuales. Los dietistas prepararán comidas isocalóricas que contengan contenido de macronutrientes de una dieta alta o baja en grasas y sin cafeína. La ingesta calórica será la misma composición calórica y de macronutrientes para cada día de estudio de laboratorio y se proporcionarán refrigerios en miniatura con frecuencia durante cada protocolo de postura constante (p. ej., ¼ de sándwich de pavo y queso, jugo y agua).