Simulazione dell'habitat planetario: studi sulla nutrizione (PlanHab)

Una perdita di peso corporeo è stata documentata in individui che vivono in pianura quando esposti ad ambienti ipossici, come ad alta quota o in condizioni di laboratorio. Questa perdita di peso è stata attribuita sia a un ridotto appetito (e conseguente diminuzione dell'apporto energetico alimentare), sia a un aumento del dispendio energetico a riposo. È interessante notare che durante il volo spaziale è stata segnalata anche una riduzione dell'appetito e dell'assunzione di energia, sebbene il meccanismo non sia stato spiegato. Poiché è probabile che il gas all'interno dei futuri habitat planetari abbia una pressione parziale di ossigeno inferiore rispetto all'aria atmosferica terrestre, la riduzione dell'appetito indotta dall'ipossia potrebbe rappresentare una sfida per gli individui in questi ambienti. Ad esempio, una persistente sottoalimentazione potrebbe compromettere la salute a lungo termine a causa di un apporto inadeguato di micronutrienti essenziali, specialmente in presenza di alterato metabolismo dei nutrienti e fabbisogni osservati durante il volo spaziale. Inoltre, un inadeguato apporto di macronutrienti potrebbe esacerbare la perdita di tessuto corporeo magro che si verifica in situazioni (come la microgravità, l'inattività e il riposo a letto) in cui i muscoli sono scarichi. Infatti, un apporto proteico maggiore del normale potrebbe essere richiesto in situazioni di inattività muscolare, per ottenere lo stesso effetto anabolico postprandiale degli aminoacidi osservato negli individui deambulanti.

Il meccanismo per la riduzione dell'appetito osservato nell'ipossia non è ben definito. Diversi ormoni incretinici e adipochine sono stati implicati nel controllo dell'appetito e possono essere candidati per indurre questa alterazione dell'appetito osservata nell'ipossia. Tuttavia, le segnalazioni in letteratura presentano risultati contraddittori, forse dovuti all'utilizzo di diversi paradigmi sperimentali (ipossia ipobarica e normobarica, soggetti attivi ea riposo, variabilità nel grado e nella durata dell'ipossia).

Il protocollo del presente studio standardizza l'attività fisica, la temperatura ambiente, lo stimolo ipossico e la composizione nutrizionale della dieta e mira ad estendere la nostra conoscenza degli effetti dell'ipossia e del riposo a letto sull'appetito e sul suo controllo ormonale.

Al fine di discernere gli effetti separati e combinati della microgravità e dell'ipossia, verranno reclutati quattordici uomini normali o in sovrappeso, altrimenti sani, dopo uno screening medico e psicologico. Saranno invitati a frequentare l'Olympic Sport Centre, Planica, Slovenia in 3 occasioni, con ogni visita della durata di 31 giorni e separata da 5 mesi. Ogni visita di 31 giorni ("campagna") include un periodo di registrazione di riferimento (5 giorni), 21 giorni di intervento e un periodo di recupero (5 giorni), con i 3 interventi assegnati in un disegno incrociato randomizzato: i) Normobarico normossico riposo a letto (NBR; FiO2=21%), ii) confinamento ambulatoriale ipossico normobarico (HAMB; FiO2=14%; ~4000 m di altitudine simulata) e iii) riposo a letto ipossico normobarico (HBR; FiO2=14%). Durante tutte le campagne verrà applicato un menu dietetico standardizzato, ripetuto, di 14 giorni, composto da alimenti comunemente consumati nella dieta slovena, gli apporti energetici mirati verranno calcolati individualmente utilizzando una formula Benedict-Harris modificata con moltiplicatori del fattore di attività fisica di 1,2 per le campagne HBR e NBR e 1.4 per la campagna HAMB. Il cibo verrà fornito in porzioni pesate e i soggetti saranno incoraggiati a mangiare tutto il cibo fornito. Tuttavia, qualsiasi alimento non consumato verrà pesato e la quantità effettiva consumata registrata in un programma di analisi della dieta. La massa corporea sarà valutata quotidianamente durante le campagne utilizzando una barella che incorpora celle di carico e la composizione corporea totale sarà determinata prima e immediatamente dopo ogni intervento utilizzando l'assorbimetria a raggi X a doppia emissione del fascio di fan.

I partecipanti saranno sottoposti a un test di tolleranza al pasto misto prima e il giorno 17 di ogni periodo di intervento, al mattino, dopo un digiuno di 12 ore, con il tempo di valutazione replicato in ogni giorno di studio in ogni campagna. All'arrivo, i partecipanti riposeranno supini su un letto d'ospedale e metteranno la mano in un'unità scaldamani riscaldata (temperatura dell'aria 50-55°C). Una cannula endovenosa verrà quindi inserita retrograda in una vena dorsale della mano per il prelievo di sangue arterioso-venoso. Dopo 15 minuti di riposo, verrà prelevato un campione di sangue basale a digiuno per la determinazione dell'insulina sierica, del colesterolo totale, del colesterolo delle lipoproteine ​​ad alta densità (HDL), del colesterolo delle lipoproteine ​​a bassa densità (LDL), dell'adiponectina e della leptina, della glicemia e del lattato nel sangue intero e del plasma catecolamine, grelina, peptideYY (PYY), peptide-1 simile al glucagone (GLP-1), trigliceridi e concentrazione di acidi grassi non esterificati. Un campione di respiro espirato verrà raccolto in tubi evacuati per la determinazione di 13 anidride carbonica marcata (13CO2) e verrà quindi effettuata una misurazione basale di 20 minuti del dispendio energetico a riposo (REE) e del rapporto di scambio respiratorio (RER) utilizzando la calorimetria indiretta, con soggetti che indossano una maschera, e sia l'aria inspirata che quella espirata vengono misurate ad ogni respiro. La valutazione dell'appetito verrà effettuata chiedendo ai soggetti di valutare la loro fame, il desiderio di mangiare, la pienezza e la loro futura assunzione di cibo, ponendo un segno verticale su una scala lineare 0-100 mm. Questa scala analogica visiva sarà misurata da sinistra a destra, con 0 che indica nessuna esperienza della variabile (ad es. non ha fame, non riesce a mangiare nulla) e 100 indica il massimo di ciascuna variabile che può immaginare di sperimentare (es. desiderio intenso di mangiare o completamente sazio). I valori di queste 4 variabili saranno combinati per calcolare un punteggio di appetito combinato (CAS). Una volta completate le misurazioni di base, i soggetti consumeranno un milkshake di nutrienti misti (Ensure Plus, Abbott Nutrition) a 5 ml/kg di peso corporeo, che sarà integrato (all'1% del contenuto di carboidrati) con glucosio marcato con 13-Carbon (13C). Successivamente verranno prelevati campioni di sangue venoso arterializzato ogni 10 minuti per la valutazione del glucosio e del lattato e ogni 20 minuti per la valutazione dell'insulina sierica e degli ormoni incretinici. Una misurazione di REE e RER verrà eseguita negli ultimi 15 minuti di ogni periodo di 30 minuti per le 2 ore successive per valutare l'ossidazione del carburante e il tasso metabolico, e un campione di respiro espirato verrà raccolto in tubi evacuati per la determinazione di 13CO2 in un secondo momento. L'appetito soggettivo sarà valutato ogni 15 minuti utilizzando scale analogiche visive, come descritto sopra, e alla fine del periodo postprandiale di 2 ore i soggetti riceveranno un pasto di prova a base di pasta ad libitum e saranno istruiti a mangiare fino a quando non si sentiranno comodamente sazi. Questo pasto sarà composto da pasta bianca essiccata cotta, salsa per pasta a base di pomodoro disponibile in commercio, olio d'oliva e formaggio a pasta dura grattugiato, con una composizione del 37% dell'energia totale derivata da grassi, 48% di carboidrati e 16% di proteine. La quantità consumata verrà registrata e correlata alle valutazioni soggettive dell'appetito.