Efectos de la hipoglucemia reactiva en la cognición en cronotipos anteriores o posteriores (GlyCoBrainI2)

Los estudios en adultos jóvenes indican efectos beneficiosos de un desayuno de bajo IG en el rendimiento cognitivo. Un metaanálisis de 17 estudios reveló los beneficios de un desayuno de carga glucémica baja en la memoria verbal inmediata solo en el período posprandial tardío. El metaanálisis no informó ningún efecto general sobre la atención en adultos, pero sugiere ventajas para la atención en niños, adolescentes y adultos jóvenes. Los mecanismos que explican los beneficios dependientes del tiempo de un desayuno de baja carga glucémica (GL) no se comprenden completamente. La provisión de glucosa al cerebro se discute actualmente como un mecanismo central que une la comida GI/GL con la cognición. En general, se requiere glucosa para los esfuerzos cognitivos como lo demuestran las disminuciones en las concentraciones locales de glucosa extracelular en el área cerebral activada. La síntesis clave del neurotransmisor en el cerebro necesita glucosa. El metabolismo de la glucosa puede influir en la memoria a través de la utilización del triptófano y las concentraciones de serotonina. En general, el efecto que mejora la memoria de la glucosa puede requerir niveles de glucosa en sangre relativamente constantes en el cerebro en lugar de altas cantidades de glucosa per se. Por lo tanto, si bien los alimentos gastrointestinales altos provocan un aumento transitorio en los niveles de glucosa en sangre, los alimentos bajos en GI darán como resultado una provisión de glucosa más sostenida y más duradera. La fase posprandial tardía, cuando los beneficios cognitivos de las comidas bajas en GI/GL son más notables, coincide con el tiempo después de la hipoglucemia reactiva después de una comida de alto IG. Para desenredar los efectos del IG de la dieta y la hipoglucemia reactiva, es prudente examinar las bebidas como los jugos de frutas, caracterizados por un IG bajo, pero se sabe que induce hipoglucemia reactiva incluso antes. En consecuencia, también los efectos perjudiciales sobre la cognición deberían manifestarse antes, como se observa para el desayuno de alto IG. Dado que el trabajo reciente sugiere que puede haber un rango óptimo de glucosa en sangre para el rendimiento cognitivo y que este rango óptimo puede diferir según el dominio cognitivo, el monitoreo continuo de glucosa debe usarse además de los puntos de medición convencionales directamente antes de la prueba cognitiva. Sin embargo, los beneficios del desayuno GI/GL bajo para la función cognitiva también se han observado sin diferencias en los niveles de glucosa en sangre. Esto puede ser atribuible a una sensibilidad a la insulina posprandial de forma aguda y/o niveles más bajos de cortisol provocados por las comidas de bajo IG. En consecuencia, los exámenes concomitantes de los tres factores, es decir, los niveles de glucosa, insulina y cortisol parecen necesarios para desenredar los mecanismos potenciales. El metanálisis mencionado anteriormente también encontró mayores beneficios para las personas con mejor tolerancia a la glucosa, aunque la edad puede confundir esto. Los estudios sugieren que los adultos jóvenes con tolerancia a la glucosa más pobre, incluso dentro del rango saludable, pueden ser más vulnerables a estos efectos. Mientras que la tolerancia a la glucosa sigue un ritmo circadiano, siendo el más bajo en la noche debido a la reducción de la función de células β pancreáticas y la respuesta a la insulina, el común de desalineación circadiano entre los adultos jóvenes con cronotipos posteriores también puede perjudicar la tolerancia a la glucosa, incluso en el desayuno, debido a la disminución de la sensibilidad a la insulina. Esta desalineación, a menudo causada por un jetlag social, se ha relacionado con la obesidad, la diabetes tipo 2, los altos niveles de glucosa en sangre, los niveles de HbA1c y un mayor riesgo de depresión. No está claro si las personas con cronotipos posteriores son más susceptibles a la hipoglucemia reactiva después del desayuno.

Hipótesis

1. La hipoglucemia reactiva en respuesta a una bebida de bajo ojo perjudica la memoria y la atención después de aprox. 90 minutos
2. La hipoglucemia reactiva después del consumo de bebidas bajas en GI es más pronunciada en personas sanas con un cronotipo posterior
3. El efecto adverso de un desayuno de bajo IG induciendo hipoglucemia reactiva en la memoria y la atención es particularmente evidente en aquellos con un objetivo posterior de cronotipo Este ensayo de nutrición tiene como objetivo investigar cómo las bebidas de bajo IGN inducen hipoglucemia reactiva y sus efectos sobre la memoria y la atención después de las comidas en la fase posprandial. Nuestro objetivo es explorar los efectos del cronotipo en dos muestras de estudiantes: aquellas con cronotipos anteriores y posteriores. Además, nuestro estudio investiga la relevancia del cronotipo para el curso posprandial de glucosa (incluida la aparición de hipoglucemias reactivas) a niveles de insulina y cortisol.

Metodología

Participantes Estudiantes saludables de habla alemana en la Universidad de Paderborn (cronotipo temprano o tardío)

Cálculo del tamaño de la muestra:

Basamos nuestro cálculo del tamaño de la muestra sobre la diferencia en la memoria inmediata y el estudio mejoró mejor en términos de calidad en el metanálisis. Dada una desviación estándar de 3.6 y 4.3 en ambos grupos, y una diferencia de media estandarizada de 0.31 para personas con una mejor tolerancia a la glucosa (correspondiente a la diferencia media de 1.12) requerimos 44 participantes en el subgrupo más pequeño con un poder dado del 80% y alfa de 0.05 considerando una correlación de 0.8 entre ambas medidas (calculadas con STATA, vers. 17.0). Suponemos que el 66% de los estudiantes invitados participarán y que el 75% de ellos completará el estudio. Por lo tanto, para tener el conjunto de datos completo de 88 personas (44 con un cronotipo temprano y 44 con un cronotipo tardío) completando el ensayo, 117 deben comenzar el ensayo y 177 personas deben ser invitadas del estudio observacional glicobrain que reclutó a 356 estudiantes de la Universidad Paderborn y examinó a un cronotipo a través de MCTQ. Ambas muestras de cronotipo tienen la misma distribución sexual.

Ambas muestras serán invitadas a participar en el ensayo de nutrición crossover, excluyendo a los fumadores, trabajadores por turnos o viajeros de> 2 zonas horarias en los últimos 3 meses, y personas que toman metilfenidato o melatonina. Los estudiantes participarán en 2 pruebas de cognición de desayuno, cada una después de un ayuno durante la noche a las 8 a.m. que se tomarán más de 2 semanas, incluidas 1 semana de lavado. Los participantes serán asignados aleatoriamente a uno de los dos grupos de secuencia, que difieren solo en la secuencia de intervención (bebida isomaltulosa®, bebida de glucosa-fructosa-sucroosa o bebida de glucosa-fructosa-sucrosa, bebada isomaltulosa®). Las listas de aleatorización son proporcionadas por un asesor estadístico externo de la Universidad de Esbjerg estratificado por sexo y cronotipo. Se generó una lista aleatoria para 4 grupos, cada uno con 30 ranuras, utilizando un enfoque de aleatorización de bloque. La aleatorización se realizó usando STATA con 5 bloques, lo que garantiza el equilibrio entre los grupos.

Los participantes recibirán dos desayunos de bebidas simples diferentes:

1. Bebida de baja ojal que causa hipoglucemia reactiva ("bebida de glucosa-fructosa-sucrosa") que consiste en una mezcla de 75 g de glucosa-fructosa-sucrosa disuelta en 500 ml de agua del grifo
2. Bebida baja en mal estado que induce hipoglucemia reactiva ("bebida isomaltulosa®") que consta de 75 g de isomaltulosa disuelta en 500 ml de agua del grifo

La intervención sigue un horario de 2 semanas:

Semana 1: Se invita a los participantes para el día 1 de preparación (viernes), durante el cual se toma una muestra de sangre en ayunas venosa para determinar los lípidos en ayunas, la proteína de alta sensibilidad-C reactiva, la alanina aminotransferasa y la gamma-glutamiltransferasa para caracterizar metabólicamente a los participantes reclutados. Para validar el cronotipo previamente determinado en el estudio observacional glicobrain, el cronotipo de los participantes se evaluará nuevamente utilizando el cuestionario de cronotipo de Munich. (MCTQ, © Roenneberg y compañeros de trabajo, 2003). La composición corporal se reevaluará mediante análisis de bioimpedance (MBCA 515, Seca, Alemania) para estimar porcentajes individuales de grasa corporal, masa muscular, agua corporal total y agua extracelular. El peso corporal se medirá utilizando el analizador de composición del cuerpo médico (MBCA). La altura del cuerpo se medirá utilizando una estación de medición de ultrasonido (Seca 287 dB). La circunferencia de la cintura se medirá en el punto medio entre la caja torácica inferior y el hueso de la cadera del cuerpo superior expuesto.

El monitoreo continuo de glucosa (CGM, G7, Dexcom, Inc., San Diego, CA) se activa y se utilizará un acelerómetro para medir las condiciones de movimiento y sueño/estela (que también permite corroborar el cronotipo). Se proporcionará una cena estandarizada para consumirse en la noche antes de la intervención para evitar efectos de comida secundaria, p. causado por el consumo de pulso. Se les pedirá a los participantes que realicen una sesión de capacitación en la batería de cognición (ver más abajo).

La intervención real comienza de tres a cinco días después a las 8 a.m. con cada día funcionando de la siguiente manera:

• Cinturón de frecuencia cardíaca para medir la variabilidad de la frecuencia cardíaca en combinación con el reloj Fitness Unite (Polar Electro, Finlandia).
• Se utilizarán muestras de sangre capilar invasiva mínima recolectadas a -40, 30, 80 y 140 minutos (en relación con el punto de tiempo de beber la bebida) para determinar los niveles de glucosa e insulina
• Muestras de cortisol no invasivamente de la saliva a -40, 80 y 140 minutos
• Mediciones continuas de glucosa
• Prueba de cognición a -30, 90 y 150 minutos
• Pruebe el desayuno de bebidas que incluye glucosa-fructosa-sucrosa o isomaltulosa para emborracharse en el punto de tiempo 0, es decir, 09:00 a.m.
• Otras mediciones: el apetito, la sed y el estado de ánimo se evaluarán en -40, 30, 80 y 140 minutos cada uno utilizando una escala analógica visual validada
• La eliminación de todos los dispositivos y la provisión de un desayuno voluntario a los niveles de glucosa de 180 minutos se determinará directamente utilizando el analizador de Hemocue Glucosa 201 RT (Hemocue AB, Suecia). La concentración de insulina en plasma y la concentración de cortisol en la saliva se determinarán mediante un ensayo inmunosorbente ligado a enzimas (ELISA) usando un kit de IBL/TECAN.

Semana 2: Una vez más, los participantes repiten el día de preparación como antes (día 2), excepto BIA, MCTQ y mediciones de muestra de sangre venosa. La intervención continúa de 3 a 5 días después del día de preparación después de la misma escala de tiempo que en el día 1 de la intervención.

Se espera que la evaluación de las pruebas de cognición utilizando la batería de prueba dure aproximadamente 25 minutos en total cada vez. Las pruebas incluirán un conjunto de pruebas desarrolladas por el ALA Institute Bochum, que se aplicó en nuestros estudios anteriores.

• (Retrasado) Prueba de memoria verbal (capacidad para recordar correctamente un total de 30 palabras inmediatamente (retiro) y después de 20 minutos (retirado retrasado)))
• Prueba de memoria de trabajo a corto plazo visual espacial (una prueba de toque de corsi-bloqueo equivalente, es decir, aprovechando una secuencia de hasta nueve bloques separados espacialmente idénticos, aumentando secuencialmente la dificultad por el número de bloques presentados).
• Prueba de atención selectiva y sostenida y velocidad de escaneo visual (una versión modificada de la prueba de atención D2, durante la cual se evaluarán los signos específicos de reacción dentro de una serie de signos presentados)
• Prueba de atención espacial y habilidades de cambio entre dos tareas diferentes (versión alternativa de la tarea de fabricación de senderos)
• Prueba de alerta tónica (prueba de tiempo de reacción simple)
• Prueba de inhibición, es decir, la capacidad de inhibir una respuesta prepotente, utilizando una tarea de flanker. En cada ensayo, se presentarán tres triángulos superpuestos a los participantes. Los triángulos superiores e inferiores (flankers) apuntarán en la misma dirección pero independientemente del triángulo medio (objetivo). Durante las pruebas de no ir, un círculo reemplaza el objetivo. Se supone que los participantes presionarán los botones hacia la izquierda o hacia la derecha de acuerdo con la dirección del objetivo o no que reaccionen en el caso de una condición no-go. Cada ensayo se clasificará como compatible, incompatible o no go.
• Una prueba ficticia para garantizar que el retiro retrasado comience exactamente 20 minutos después del retiro inmediato

Análisis estadístico Los modelos de regresión multinivel se emplearán para evaluar el efecto de las intervenciones en la memoria verbal inmediata a los 90 minutos. Se utilizarán modelos idénticos para los otros resultados cognitivos. Se probarán las interacciones entre el efecto de intervención y el cronotipo, y se realizarán análisis estratificados basados ​​en el cronotipo. Otros análisis explicarán la sensibilidad de la insulina y otros factores como el cortisol, el apetito, la sed y/o el estado de ánimo, para investigar si los efectos observados podrían explicarse parcialmente por estos factores. Los análisis de regresión multinivel con mediciones repetidas evaluarán la relevancia del cronotipo a la hipoglucemia reactiva.