Ruoka ja vuorokausiaikainen ajoitus (FACT)

Biologisten prosessien ja käyttäytymisen ajoituksen synkronointi 24 tunnin valon ja pimeyden syklin kanssa on olennaista lähes jokaiselle fysiologiselle prosessille, kognitiiviselle toiminnalle ja yleiselle terveydelle. Koska keskimääräinen vuorokausijakso ihmisillä on ~9 minuuttia pidempi kuin 24 tunnin vuorokausi ja keinovalaistus mahdollistaa kellon viivästymisen edelleen, vuorokausivaihtelun on tapahduttava joka päivä. Tämä tekee sisäisen kellon vuorokaudesta kiinnittymisen ulkoiseen ympäristöön yleisesti huomiotta jätetyn prosessin, mutta prosessin, jolla on vakavia seurauksia, jos se häiriintyy.

Jyrsijämalleissa runsasrasvaisten ruokavalioiden on osoitettu häiritsevän vuorokausiajoitusjärjestelmää. On kuitenkin tutkittu vain vähän sitä, kuinka ruokavalion koostumus vaikuttaa ihmisten vuorokausiajoitusjärjestelmään. Kykyä sitoutua uuteen valon aikatauluun on tutkittu lyhyesti jyrsijämalleissa runsasrasvaisen ruokavalion jälkeen. Kun hiiret altistetaan 6 tunnin vaihteelle valon ja pimeyden syklissä ja niille syötetään noin 50 % rasvaa sisältävää ruokavaliota. Kolmen viikon kuluttua ne kokevat 20 % hitaamman palautumisnopeuden uuteen valosykliin verrattuna vähärasvaisella ruokavaliolla ruokittuihin hiiriin. Lisäksi näillä hiirillä oli heikentynyt vaste vaihetta etenevään valopulssiin. Lisäksi pelkkä runsasrasvaisen ruokavalion tarjoaminen hiirille johtaa pidentyneeseen vuorokausijaksoon ja ad libitum -syömismallien siirtymiseen tyypilliseen lepovaiheeseen.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on paljastaa ruokavalion vaikutus ihmisen vuorokausiajoitusjärjestelmään. Protokolla on 46 päivän (28 avohoitopäivää, 18 potilaspäivää kahden 9 päivän käynnin aikana) satunnaistettu ristikkäinen tutkimus, jonka tarkoituksena on selvittää mukana kulkeutumisnopeutta vastauksena runsasrasvaiseen ruokavalioon. Osallistujille tarjotaan 3 viikkoa runsasrasvaista ruokavaliota (2 viikkoa avohoitoa, 1 viikko sairaalahoitoa), jossa 50 % kaloreita on rasvaa. Protokolla sisältää kahden tyyppisen tiedonkeruun; ambulatorinen seuranta tiukoilla uni- ja valveillaoloaikatauluilla joko korkea- tai vähärasvaisilla aterioilla, joita tutkimusryhmä tarjoaa, sekä tarkat laboratoriomittaukset vuorokausiajoista, mukana kulkeutumisesta ja muista unen ja kardiometabolisen terveyden fysiologisista merkkiaineista.

1. Ambulatorinen seuranta: Osallistujat ylläpitävät johdonmukaista 14 päivän kotona 8 tunnin uniaikataulua tavanomaisina aikoina ennen molempia laboratoriokäyntejä varmistaakseen, että 1) koehenkilöillä ei ole unirajoituksia ja 2) että he saavat saman valo-pimeän aikataulun ennen jokaista laboratoriokäyntiä vakaata kuljettamista varten; varmistettu aktigrafialla, unilokeilla ja aikaleimatun tallentimen kutsuilla. Huumeet, lääkkeet, kofeiini, alkoholi ja nikotiini ovat kiellettyjä tänä aikana ja toksikologiset analyysit tehdään laboratorioon saapumisen yhteydessä.
2. Avohoitoruokavalio: 2 viikkoa ennen kutakin protokollaa osallistujat nauttivat avohoidon isokalorista ruokavaliota, joka on suunniteltu vastaamaan yksilöllisiin päivittäisiin energiatarpeisiin; tutkijoiden suunnittelema ja valmistama ruokavalio. Ruokavaliot suunnitellaan joko runsaasti kaloreita sisältäviksi rasvasta (50 % rasvaa, 35 % hiilihydraattia ja 15 % proteiinia; 33 % kustakin mono-, poly- ja tyydyttyneestä rasvasta) tai vähärasvaisia ​​(30 % rasvaa, 55 % hiilihydraattia ja 15 % % proteiinia) (satunnaistettu crossover-malli). Ruokavalio koostuu aamiaisesta, lounaasta, illallisesta ja välipalasta ja osallistujat joko tulevat laboratorioon ~3 päivää tai henkilökunta toimittaa ateriat. Osallistujia neuvotaan nauttimaan vain tarjottua ruokaa näiden 14 päivän aikana. Ruokavalion noudattaminen tallennetaan seuraamalla aterioita mobiililla ruoanseurantasovelluksella (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, New York)).
3. Potilaspotilasprotokollat: Osallistujat pääsevät yksittäiseen huoneeseen ilman ulkoisia aikamerkkejä (esim. kellot, radiot, tietokoneet, vierailijat ja auringonvalo). Huoneen lämpötila pidetään 21 - 22,2 °C:ssa ja valon intensiteetti asetetaan arvoon ≤5 luksia ajoitettujen vakioasennon toimenpiteiden aikana, huoneen valo (400 luksia) herätyksen aikana ja 0 luksia (pimeys) suunniteltujen nukkumismahdollisuuksien aikana. Osallistujat varustetaan täydellistä polysomnografiaa (PSG), elektrokardiogrammia varten ja peräsuolen termistoria jatkuvaan kehon kehon lämpötilan mittaukseen. 18 gaugen IV-katetri asetetaan myös kyynärvarteen ja liitetään kolminkertaisen sulkuhanan jakoputkeen IV-silmukan kautta, jossa on 12 jalan pieniontelinen jatkokaapeli, jonka kautta verinäytteenottoa voidaan jatkaa seuraavassa huoneessa häiritsemättä unta.

Instrumentoinnin jälkeen osallistujille annetaan mahdollisuus nukkua, ja heidät herätetään hämärään valaistukseen ja jatkuvaan asentoprotokollaan vuorokausivaiheen, lepoaineenvaihduntanopeuden ja muiden fysiologisten tulosten tarkkaa arviointia varten. Vakioasentoprotokollan jälkeen osallistujien vaalean ja pimeän sykliä muutetaan 6 identtiseksi päiväksi, mitä seuraa toinen vakioasennon protokolla vuorokausivaiheen uudelleenarvioimiseksi. Tämä protokolla toistetaan, kun osallistujille tarjotaan toinen jakoateria. Tutkijat/sairaanhoitajat ovat laboratoriossa tai keskusvalvomossa 24 tuntia vuorokaudessa tarkkailemassa koehenkilön terveyttä, tiedonkeruuta, tarjoamassa aterioita, keräämässä biologisia näytteitä, suorittamassa testejä ja kirjaamassa unta. Lääkäri on aina päivystävä, kun osallistuja on laboratoriossa. Laaja sarja protokollia ja tarkistuslistoja sekä tiimikäytäntöjä käytetään varmistamaan standardimenettelyjen yhdenmukaisuuden.

Ruokavalion energiasisältö suunnitellaan vastaamaan yksilöllisiä päivittäisiä energiatarpeita. Ravitsemusterapeutit valmistavat isokalorisia aterioita, jotka sisältävät runsaan tai vähärasvaisen ruokavalion makroravintoaineita ilman kofeiinia. Kalorien saanti on sama kalori- ja makroravintoainekoostumus jokaiselle laboratoriotutkimuksen päivälle, ja se tarjotaan pieninä välipaloina usein jokaisen vakioasennon aikana (esim. ¼ kalkkuna- ja juustovoileipä, mehu ja vesi).