La metrica di sazietà omnibus: prevedere la sazietà negli esseri umani attraverso cervello, sangue e dati soggettivi (OmniSaM)

La strategia generale è quella di fornire ai soggetti alimenti precaricati con combinazioni variabili di rapporti proteine-carboidrati (due livelli) e carico calorico (due livelli), testando l'effetto che ciò ha sul consumo ad libitum, utilizzando metriche di neuroimaging, sensoriali ed endocrine come predittori variabili.

Gli investigatori condurranno uno studio incrociato di misure ripetute, il che significa che tutti i soggetti saranno esposti a tutte e quattro le combinazioni di rapporto proteine-carboidrati e carichi calorici.

Un totale di 25 soggetti completeranno lo studio. I soggetti consumeranno una bevanda di precaricamento del frullato fuori dallo scanner a risonanza magnetica (MR-scanner) e dopo un tempo di attesa di 4 ore durante il quale si ottengono misure di scansione, endocrine e sensoriali, i soggetti mangeranno un pasto ad libitum composto da spaghetti preparati standardizzati bolognese.

Le misure endocrine e sensoriali continueranno fino a un'ora dopo l'assunzione del pasto ad libitum. Tutti i soggetti saranno sottoposti a quattro giorni di test di ~ 5 ore presso il Danish Research Center for Magnetic Resonance (DRCMR), Hvidovre Hospital, un massimo di un giorno di test a settimana a causa di considerazioni sulla perdita di sangue.

Nei giorni di studio i partecipanti arriveranno alle 11:30 dopo aver digiunato dalle 22:00 della sera precedente con un consumo fisso di 200 ml di acqua al mattino 2 ore prima del test.

Una cannula endovenosa verrà posizionata nel braccio dei partecipanti per prelevare campioni di sangue e verranno raccolti campioni di sangue di base e misure di base delle sensazioni di appetito. Al momento 0 il partecipante verrà istruito a consumare un frullato di precarico di Queal (Queal, Queal Smooth Vanilla, Queal Quick Meal, Paesi Bassi) aggiunto di proteine ​​del siero di latte isolate (LACPRODAN SP-9225 INSTANT, Arla Foods Ingredients, Danimarca) o lattosio monoidrato (VARIOLAC 992, Arla Foods Ingredients, Danimarca) e acqua.

Questo confronto tra candidati è progettato per sfruttare le differenze note nella capacità di saziare sia per il carico calorico, sia per le proteine ​​rispetto ai carboidrati. che il metodo può essere sviluppato come prova di principio.

Insieme ai precarichi, i partecipanti berranno 200 ml di acqua contenente 1,5 g di paracetamolo come tracciante per lo svuotamento gastrico. Successivamente i partecipanti verranno posizionati su un letto collegato allo scanner MRI e inizierà la scansione fMRI. La scansione verrà interrotta a breve durante la presentazione dei questionari e il prelievo di campioni di sangue. Nelle successive due ore e mezza i partecipanti si alterneranno tra la scansione, il riposo e il completamento dei questionari, ripetendo a intervalli di circa 15 minuti. A ~t=180 min verrà servito un pasto ad libitum di spaghetti alla bolognese. I soggetti saranno istruiti a mangiare fino a quando non saranno piacevolmente sazi e l'assunzione sarà calcolata in base al peso del cibo consumato. Il prelievo di sangue e le misure sensoriali continueranno fino a un'ora dopo l'assunzione del pasto ad libitum.

Campioni di sangue: I campioni saranno prelevati attraverso l'accesso endovenoso da un catetere nella fossa cubitale, prelevati a intervalli regolari compresi tra 5 e 30 minuti da t=-15 a t=240 che include il test 1 ora dopo il pasto ad libitum. La quantità di sangue prelevato dai partecipanti sarà al massimo di 180 ml (per ogni giorno di test), il che non comporterà alcun rischio per i partecipanti che sono tutti sani (in genere, la donazione volontaria di sangue prevede la donazione di 500 ml).

I partecipanti verranno testati non più di una volta alla settimana in modo tale che vi sia tempo sufficiente per il recupero dalla perdita di sangue sperimentale. Saranno misurati glucosio, insulina, peptide C e CCK, PYY, grelina, GIP, GLP-1, FFA, trigliceridi e glucagone. I campioni di sangue verranno centrifugati, il plasma e il siero pipettati, congelati ed etichettati con dati personali non sensibili e non identificabili per analisi successive.

I campioni di siero/plasma saranno analizzati presso il Clinical Biochemistry, Hvidovre Hospital, dove vengono eseguite analisi biochimiche automatiche. Altre analisi biochimiche che non possono essere eseguite localmente saranno inviate al nostro laboratorio collaboratore o presso l'A) Istituto di Biomedicina (Professor Jens Juul Holst), che dispone di attrezzature specifiche per l'analisi di campioni di sangue per gli ormoni intestinali o B) Dipartimento di Endocrinologia e Medicine, Aarhus University Hospital (professor Kjeld Hermansen) che eseguirà un altro sottoinsieme di analisi biochimiche.

Misure soggettive dell'appetito: le sensazioni soggettive saranno misurate presentando domande su; simpatia, fame, sazietà, sazietà, desideri, consumo prospettico e sete, una domanda alla volta in ordine casuale. Le misure dell'appetito verranno prese regolarmente per tutta la giornata del test, da prima dell'assunzione del pre-carico al consumo del pasto post ad libitum.

Quando si trovano nello scanner, i soggetti valuteranno l'entità delle loro risposte su una scala analogica visiva (VAS), premendo i pulsanti. E al di fuori dello scanner queste risposte verranno registrate tramite un VAS carta e penna equivalente.

Scansione RM: durante la scansione MRI, i partecipanti vengono inseriti in un lungo tubo, circondato da una bobina, che produce un forte campo magnetico. Modificando la pendenza del campo magnetico, possiamo rilevare l'ossigenazione del sangue. I soggetti verranno scansionati attraverso diverse sequenze di immagini. Il partecipante non sarà in grado di distinguere tra questi, ma sentirà lo scanner emettere una varietà di suoni, a seconda della sequenza in esecuzione.

Durante una scansione vengono prese le varie immagini anatomiche del cervello. Inoltre, i ricercatori misurano i cambiamenti nel segnale magnetico generato da una maggiore ossigenazione del sangue in alcune parti del cervello. Questo è il segnale BOLD, ed è lo scopo della fMRI.

I soggetti verranno inseriti nello scanner al timepoint ~ t=15, a circa t=180 con una pausa di 10 minuti fuori dallo scanner al timepoint ~ t=80. Da t=0, i soggetti berranno il precarico queal prima di entrare nello scanner. I soggetti eseguiranno le valutazioni soggettive nello scanner (specificate sopra) nei punti temporali successivi ai campioni di sangue. La scansione si interromperà a breve per consentire il prelievo di campioni di sangue.

Per prelevare campioni di sangue, un ricercatore si avvicinerà al soggetto che rimarrà nel foro del magnete per tutto il tempo e preleverà il sangue dal catetere. Una volta raccolti i campioni di sangue e le valutazioni dell'appetito, la scansione riprenderà. Negli intervalli tra le sequenze funzionali verrà eseguito lo strutturale standard, della durata di circa 15 minuti. I soggetti verranno scansionati funzionalmente fino a 6 volte in più.

Una volta completato, i soggetti verranno rimossi dallo scanner e completeranno il resto dell'esperimento in una vicina sala prove.

Pasto ad libitum: a ~t=180 i soggetti inizieranno il pasto ad libitum (all you can eat) di spaghetti alla bolognese, in una stanza privata dedicata, dove saranno soli e inosservati. Possono sedersi e mangiare fino a 30 minuti. I soggetti saranno istruiti a mangiare fino a "piacevolmente sazi". Dopo il consumo la quantità consumata verrà calcolata dal differenziale di peso. Ai soggetti verranno forniti 200 ml di acqua durante il pasto (assunzione forzata).

Misure aggiuntive: poiché l'attività fisica può influenzare l'appetito e, in ultima analisi, l'apporto energetico nel pasto ad libitum, il dispendio energetico sarà limitato consigliando ai partecipanti di astenersi dall'attività fisica ad alta intensità tre giorni prima di ogni giorno di test.

Inoltre, nei giorni del test i partecipanti devono recarsi in ospedale con un veicolo automatizzato per garantire un basso livello di attività fisica immediatamente prima del test. Per misurare i livelli di attività fisica dei partecipanti verrà utilizzato un tracker di attività. I partecipanti riceveranno un tracker di attività almeno quattro giorni prima del giorno del test e riceveranno istruzioni sul suo utilizzo.

Il sangue verrà prelevato durante ogni giorno di studio (per un totale di 720 ml in 4 giorni con minimo 1 settimana tra ogni giorno di test). In ogni giorno del test, i campioni di sangue saranno centrifugati, il plasma o il siero saranno pipettati, congelati ed etichettati con dati personali non sensibili e non identificabili per l'analisi del lotto dopo il completamento dell'intero processo.

I campioni di siero/plasma saranno analizzati presso il Clinical Biochemistry, Hvidovre Hospital, dove vengono eseguite analisi biochimiche automatiche. Altre analisi biochimiche che non possono essere eseguite localmente saranno inviate ad un laboratorio collaboratore o presso la A) Sezione di Ricerca Endocrinologica, Panum Institute (Professor Jens Juul Holst), che dispone di attrezzature specifiche per l'analisi di campioni di sangue per gli ormoni intestinali o B) Dipartimento di Endocrinologia e Medicina Interna, Aarhus University Hospital (Professor Kjeld Hermansen) che eseguirà un altro sottoinsieme di analisi biochimiche. Tutti i campioni saranno conservati fino all'analisi in una biobanca di ricerca presso l'ospedale di Hvidovre.

I campioni non analizzati verranno conservati fino al 01.01.2027 dopodiché i campioni verranno distrutti secondo le procedure di routine. La biobanca è accessibile solo al personale di ricerca coinvolto nel progetto. I partecipanti forniscono un contenuto scritto informato sulla quantità e la conservazione dei campioni di sangue e possono revocare il consenso in qualsiasi momento con conseguente distruzione del materiale biologico.

Calcoli di potenza: 25 x 4 misure ripetute = 100 punti dati. Per un test a due code, per una dimensione dell'effetto media con un valore f-quadrato di 0,15, per un alfa di 0,05. Con 35 variabili predittive (25 fattori soggetto e quindi 10 variabili predittive aggregate) abbiamo 64 gradi di libertà, la potenza calcolata per questo progetto > 0,9. Se calcoliamo la potenza per inferire l'effetto del rapporto proteine/carboidrati sul consumo, anche la potenza è molto alta. Se supponiamo una dimensione dell'effetto del 10% di differenza nel consumo dal più basso al più alto rapporto proteine/carboidrati, allora questa è una pendenza di 3,85 (rispetto al rapporto log PC). Se l'ipotesi nulla è una pendenza di 0, con sd di 4, anche la potenza è > 0,9.