Étel és cirkadián időzítés (FACT)

A biológiai folyamatok és viselkedések időzítésének szinkronizálása a 24 órás világos-sötét ciklussal szinte minden élettani folyamat, kognitív funkció és általános egészség szempontjából alapvető fontosságú. Mivel az emberek átlagos cirkadián periódusa ~9 perccel hosszabb, mint a 24 órás nap, és a mesterséges világítás további késleltetést tesz lehetővé az óra működésében, a cirkadián elhúzódásnak minden nap meg kell történnie. Emiatt a belső óra cirkadián összekapcsolódása a külső környezettel gyakran figyelmen kívül hagyott folyamat, amely azonban súlyos következményekkel jár, ha károsodik.

Rágcsálómodellekben kimutatták, hogy a magas zsírtartalmú étrendek szétzilálják a cirkadián időzítési rendszert. Korlátozottan vizsgálták azonban, hogy az étrend összetétele hogyan hat az emberek cirkadián időzítési rendszerére. Rágcsálómodelleken röviden megvizsgálták az új világos ütemezéshez való ragaszkodás képességét magas zsírtartalmú diéta után. Amikor az egereket 6 órás eltolódásnak teszik ki a világos-sötét ciklusban, és körülbelül 50% zsírból álló étrendet etetnek. 3 hét elteltével 20%-kal lassabban kapcsolódnak be az új fényciklusba, mint az alacsony zsírtartalmú étrenddel táplált egerek. Ezen túlmenően ezek az egerek gyengített választ adtak a fázist előrehaladó fényimpulzusra. Ezen túlmenően, ha egyszerűen magas zsírtartalmú étrendet adunk az egereknek, az meghosszabbodik a cirkadián periódusban, és az ad libitum étkezési minták a tipikus pihenési fázisba tolódnak el.

Ennek a tanulmánynak az a célja, hogy feltárja az étrendnek az emberi cirkadián időzítési rendszerre gyakorolt ​​hatását. A protokoll egy 46 napos (28 járóbeteg-nap, 18 fekvőbeteg-nap két 9 napos vizit alatt) randomizált keresztezett vizsgálat, amelynek célja a magával ragadás sebességének tisztázása a magas zsírtartalmú étrend hatására. A résztvevők 3 hét magas zsírtartalmú étrendben részesülnek (2 hét ambuláns, 1 hét fekvőbeteg), amely 50%-ban zsírból kalóriát tartalmaz. A protokoll kétféle adatgyűjtést tartalmaz; ambuláns monitorozás szigorú alvási-ébrenléti ütemterv szerint a kutatócsoport által biztosított zsíros vagy alacsony zsírtartalmú ételekkel, valamint pontos laboratóriumi mérésekkel a cirkadián időzítésről, az elhúzódásról és az alvás és a kardiometabolikus egészség egyéb fiziológiai markereiről.

1. Ambuláns megfigyelés: A résztvevők konzisztens 14 napos otthoni 8 órás alvási ütemtervet tartanak fenn a szokásos időpontokban mindkét laboratóriumi látogatás előtt, hogy biztosítsák 1) az alanyok alváskorlátozását és 2) ugyanazt a világos-sötét ütemtervet alkalmazzák minden laboratóriumi látogatás előtt. stabil felhordáshoz; aktigráfia, alvásnaplók és időbélyegzett rögzítőbe történő behívások igazolják. A kábítószerek, gyógyszerek, a koffein, az alkohol és a nikotin tilos ez idő alatt, és a laboratóriumi felvételkor toxikológiai elemzést végeznek.
2. Ambuláns diéta: Az egyes protokollok előtt 2 héttel a résztvevők ambuláns, izokalóriás diétát fogyasztanak, amelyet az egyéni napi energiaszükséglet kielégítésére terveztek; a nyomozók által tervezett és elkészített étrend. Az étrendet vagy úgy kell megtervezni, hogy magas zsírtartalmú (50% zsír, 35% szénhidrát és 15% fehérje; mono-, poli- és telített zsírok 33%-a) vagy alacsony zsírtartalmú (30% zsír, 55% szénhidrát és 15% fehérje) legyen. % fehérje) (randomizált-crossover tervezés). Az étrend reggeliből, ebédből, vacsorából és uzsonnából áll, és a résztvevők vagy a laboratóriumba jönnek ~3 napig, vagy a személyzet szállítja az ételeket. A résztvevőket arra utasítjuk, hogy ezalatt a 14 nap alatt csak a biztosított ételt fogyasszák. A diéta betartását az étkezések nyomon követése egy mobil ételkövető alkalmazás (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, New York) segítségével) rögzíti.
3. Fekvőbeteg-protokollok: A résztvevőket egy egyéni helyiségbe engedik be külső időjelzések (pl. órák, rádiók, számítógépek, látogatók és napfény) nélkül. A szobahőmérsékletet 21–22,2 °C-on tartják, a fényintenzitást pedig ≤5 lux értékre állítják be az ütemezett állandó testtartási eljárások során, a szobai fényt (400 lux) az ébrenlét alatt, és 0 luxot (sötétség) az ütemezett alvási lehetőségek alatt. A résztvevők teljes poliszomnográfiát (PSG), elektrokardiogramot, valamint rektális termisztort kapnak a folyamatos maghőmérséklet méréshez. Egy 18-as méretű IV katétert is behelyeznek az alkarba, és egy hármas elzárócsapos elosztóhoz csatlakoznak egy IV hurkon keresztül egy 12 láb hosszú lumenű hosszabbítókábellel, amelyen keresztül a vérvétel a következő szobában folytatódhat anélkül, hogy megzavarná az alvást.

A műszerezés után a résztvevők alvási lehetőséget kapnak, és felébresztik őket a halvány világításra és az állandó testtartási protokoll betartására a cirkadián fázis, a nyugalmi anyagcsere és egyéb fiziológiai eredmények pontos értékeléséhez. Az állandó testtartás protokollt követően a résztvevők világos-sötét ciklusát 6 azonos napig megváltoztatják, majd egy második állandó testtartás protokollt követnek a cirkadián fázis újraértékelésére. Ez a protokoll megismétlődik, miközben a résztvevők a másik átmenő étkezést is megkapják. A vizsgálók/ápolónők napi 24 órában jelen lesznek a laboratóriumban vagy a központi vezérlőteremben, hogy figyelemmel kísérjék az alany egészségi állapotát, adatgyűjtést, étkezést biztosítsanak, biológiai mintákat gyűjtsenek, teszteket végezzenek és rögzítsék az alvást. Az orvos mindig készenlétben van, ha egy résztvevő a laboratóriumban van. Protokollok és ellenőrző listák, valamint csapatgyakorlatok kiterjedt sorozatát alkalmazzák a szabványos eljárások egységes végrehajtásának biztosítására.

A diéták energiatartalmát úgy alakítjuk ki, hogy az megfeleljen az egyéni napi energiaszükségletnek. A dietetikusok olyan izokalóriatartalmú ételeket készítenek, amelyek magas vagy alacsony zsírtartalmú étrendben makrotápanyagokat tartalmaznak, és koffeint nem tartalmaznak. A kalóriabevitel ugyanaz a kalória- és makrotápanyag-összetétel lesz a laboratóriumi vizsgálat minden napján, és miniatűr harapnivalóként gyakran minden állandó testtartási protokoll alatt (pl. ¼ pulyka-sajtos szendvics, gyümölcslé és víz) biztosítják.