Planetaarisen elinympäristön simulointi: ravitsemustutkimukset (PlanHab)

Alankoilla elävillä yksilöillä on dokumentoitu ruumiinpainon alenemista, kun he ovat alttiina hypoksisille ympäristöille, kuten korkealla tai laboratorio-olosuhteissa. Tämän painonpudotuksen on katsottu johtuvan sekä vähentyneestä ruokahalusta (ja sitä seuranneesta ruokavalion energiansaannin laskusta) että lisääntyneestä lepoenergian kulutuksesta. Mielenkiintoista on, että avaruuslennon aikana on raportoitu myös ruokahalun ja energiansaannin vähenemistä, vaikka tämän mekanismia ei ole selitetty. Koska tulevien planeettojen elinympäristöjen sisällä olevalla kaasulla on todennäköisesti alhaisempi hapen osapaine kuin Maan ilmakehän ilmassa, hypoksian aiheuttama ruokahalun väheneminen voi olla haaste näissä ympäristöissä oleville yksilöille. Esimerkiksi jatkuva aliravitsemus voi vaarantaa terveyden pitkällä aikavälillä välttämättömien hivenravinteiden riittämättömän saannin vuoksi, erityisesti jos ravinteiden aineenvaihdunta on muuttunut ja avaruuslennon aikana havaitut tarpeet ovat muuttuneet. Lisäksi riittämätön makroravinteiden saanti voi pahentaa kehon laihan kudoksen menetystä, jota esiintyy tilanteissa (kuten mikrogravitaatio, passiivisuus ja vuodelepo), joissa lihakset ovat kuormittuneita. Normaalia suurempaa proteiinin saantia voidaan todellakin vaatia tilanteissa, joissa lihakset eivät ole aktiivisia, jotta saavutetaan sama aminohappojen anabolinen vaikutus aterian jälkeiseen aikaan kuin liikkuvilla henkilöillä.

Hypoksiassa havaittu ruokahalun vähenemisen mekanismi ei ole hyvin vakiintunut. Useita inkretiinihormoneja ja adipokiineja on liitetty ruokahalun säätelyyn, ja ne voivat olla ehdokkaita indusoimaan tätä hypoksiassa havaittua ruokahalun muutosta. Kirjallisuuden raporteissa esitetään kuitenkin ristiriitaisia ​​havaintoja, jotka saattavat johtua erilaisten kokeellisten paradigmojen käytöstä (hypobaarinen ja normobaarinen hypoksia, aktiiviset ja lepäävät kohteet, hypoksian asteen ja keston vaihtelu).

Tämänhetkisen tutkimuksen protokolla standardoi fyysistä aktiivisuutta, ympäristön lämpötilaa, hypoksisia ärsykkeitä ja ruokavalion ravitsemuksellista koostumusta ja pyrkii laajentamaan tietämystämme hypoksian ja vuodelevon vaikutuksista ruokahaluun ja sen hormonaaliseen hallintaan.

Mikrogravitaation ja hypoksian erillisten ja yhdistettyjen vaikutusten havaitsemiseksi rekrytoidaan neljätoista normaalia tai ylipainoista, muuten tervettä miestä lääketieteellisen ja psykologisen seulonnan jälkeen. Heidät kutsutaan osallistumaan Olympic Sport Centreen, Planicaan, Sloveniaan 3 kertaa. Jokainen vierailu kestää 31 päivää ja 5 kuukauden välein. Jokainen 31 päivän käynti ("kampanja") sisältää lähtötilanteen tallennusjakson (5 päivää), 21 päivää interventiojakson ja toipumisjakson (5 päivää), ja kolme interventiota jaetaan satunnaistetussa, ristikkäisessä suunnittelussa: i) Normobaric normoxic vuodelepo (NBR; FiO2 = 21 %), ii) Normobarinen hypoksinen ambulatorinen vankeus (HAMB; FiO2 = 14 %; ~4000 m simuloitu korkeus) ja iii) Normobarinen hypoksinen vuodelepo (HBR; FiO2 = 14 %). Kaikkien kampanjoiden aikana sovelletaan standardoitua, toistuvaa, 14 päivän ruokavaliovalikkoa, joka koostuu slovenialaisessa ruokavaliossa yleisesti kulutetuista ruoista. Tavoiteenergian saanti lasketaan yksilöllisesti modifioidulla Benedict-Harrisin kaavalla, jossa fyysisen aktiivisuuden kertoimet ovat 1,2. HBR- ja NBR-kampanjoissa ja 1.4 HAMB-kampanjassa. Ruoka tarjotaan punnituissa annoksissa ja koehenkilöitä rohkaistaan ​​syömään kaikki toimitettavat ruoat. Syömättä jäänyt ruoka kuitenkin punnitaan ja todellinen kulutettu määrä kirjataan ruokavalion analyysiohjelmaan. Kehon massaa mitataan päivittäin kampanjoiden aikana punnituskennoilla varustetulla urilla, ja koko kehon koostumus määritetään ennen jokaista interventiota ja välittömästi sen jälkeen käyttämällä tuuletinsäteen kaksoisemissioröntgenabsorptiometriaa.

Osallistujille tehdään seka-aterian sietotesti ennen kunkin interventiojakson 17. päivänä ja 17. päivänä aamulla 12 tunnin paaston jälkeen, ja arviointiaika toistetaan jokaisena tutkimuspäivänä jokaisessa kampanjassa. Saapuessaan osallistujat lepäävät selällään sairaalasängyllä ja laittavat kätensä lämmitettyyn käsienlämmitysyksikköön (ilman lämpötila 50-55oC). Laskimonsisäinen kanyyli työnnetään sitten taaksepäin selkälaskimoon valtimolaskimoverinäytteitä varten. 15 minuutin levon jälkeen otetaan lähtötilanteen paastoverinäyte seerumin insuliinin, kokonaiskolesterolin, HDL-kolesterolin, matalatiheyksisen lipoproteiinin (LDL) kolesterolin, adiponektiinin ja leptiinin, kokoveren glukoosin ja laktaatin sekä plasman määrittämiseksi. katekoliamiinit, greliini, PeptideYY (PYY), glukagonin kaltainen peptidi-1 (GLP-1), triglyseridit ja esteröimättömien rasvahappojen pitoisuus. Uloshengitysnäyte kerätään evakuoituihin putkiin 13 leimatun hiilidioksidin (13CO2) määritystä varten, ja sitten tehdään 20 minuutin perusmittaus lepoenergian kulutuksesta (REE) ja hengitysvaihdesuhteesta (RER) käyttämällä epäsuoraa kalorimetriaa koehenkilöiden ollessa yllään. naamion ja sisäänhengitettyä ja uloshengitettyä ilmaa mitataan jokaisella hengityksellä. Ruokahalun arviointi tehdään pyytämällä koehenkilöitä arvioimaan nälkäisyyttään, ruokahaluaan, kylläisyyttään ja tulevaa ravinnonsaantiaan asettamalla pystysuora merkintä 0-100 mm:n lineaariselle asteikolle. Tämä visuaalinen analoginen asteikko mitataan vasemmalta oikealle, ja 0 tarkoittaa, että muuttujasta ei ole kokemusta (esim. ei ole nälkäinen, ei pysty syömään mitään) ja 100 osoittavat suurimman osan kustakin muuttujasta, jonka he voivat kuvitella kokevansa (esim. voimakas halu syödä tai täysin täynnä). Näiden neljän muuttujan arvot yhdistetään yhdistetyn ruokahalupisteen (CAS) laskemiseksi. Kun perusmittaukset on suoritettu, koehenkilöt nauttivat sekoitettua ravintopirtelöä (Ensure Plus, Abbott Nutrition) 5 ml/kg ruumiinpainoa, jota täydennetään (1 % hiilihydraattipitoisuudesta) 13-hiilimerkillä (13C) glukoosilla. Tämän jälkeen valtimoverinäytteet otetaan 10 minuutin välein glukoosin ja laktaatin arvioimiseksi ja 20 minuutin välein seerumin insuliinin ja inkretiinihormonien arvioimiseksi. REE- ja RER-mittaukset suoritetaan jokaisen 30 minuutin jakson viimeisen 15 minuutin aikana seuraavien 2 tunnin ajan polttoaineen hapettumisen ja aineenvaihdunnan arvioimiseksi, ja uloshengitysnäyte kerätään evakuoituihin putkiin 13CO2-määritystä varten myöhemmin. Subjektiivinen ruokahalu arvioidaan 15 minuutin välein käyttämällä visuaalisia analogisia asteikkoja, kuten edellä on kuvattu, ja 2 tunnin aterian jälkeisen jakson lopussa koehenkilöille annetaan ad libitum pastapohjainen testiateria ja heitä neuvotaan syömään, kunnes he tuntevat olonsa mukavan kylläisiksi. Tämä ateria sisältää keitettyä kuivattua valkoista pastaa, kaupallisesti saatavaa tomaattipohjaista pastakastiketta, oliiviöljyä ja raastettua kovaa juustoa, joiden koostumus on 37 % kokonaisenergiasta peräisin rasvasta, 48 % hiilihydraateista ja 16 % proteiinista. Syöty määrä kirjataan ja liittyy subjektiivisiin ruokahaluarvoihin.