Risposte endocrinologiche e fisiologiche alla ridotta disponibilità di carboidrati a breve termine nei maschi

Fondamento logico:

La principale domanda di ricerca associata a questo studio è "Qual è l'impatto di un periodo acuto di scarsa disponibilità di carboidrati sui marcatori fisiologici ed endocrinologici associati in una coorte di maschi sani?"

Dagli anni '70 sono state condotte ricerche approfondite per determinare l'eziologia alla base della compromissione concomitante della funzione riproduttiva e della bassa densità minerale ossea che si osserva comunemente nelle donne che esercitano (De Souza et al., 2014). Questa ricerca ha determinato che la bassa disponibilità energetica cronica ("LEA" - l'energia disponibile dalla dieta dopo che l'energia utilizzata nell'esercizio è stata sottratta) è il fattore determinante chiave per le risposte endocrine e fisiologiche osservate nella triade dell'atleta femminile (De Souza et al ., 2014) modello. Tuttavia, mentre i modelli Male Athlete Triad (Nattiv et al., 2021) e RED-S (Mountjoy et al., 2018) identificano il probabile impatto della LEA sui maschi, la ricerca equivalente che identifica gli effetti fisiologici di questo stato nei maschi è lontana dietro a quello delle femmine.

Inoltre, mentre la bassa disponibilità di energia è stata identificata come il fattore chiave delle disregolazioni fisiologiche identificate nei modelli Female/Male Athlete Triad e RED-S, gran parte della ricerca esistente non ha adeguatamente delineato tra l'impatto della bassa disponibilità di energia, di per sé e bassa disponibilità di carboidrati. Recenti ricerche suggeriscono che la scarsa disponibilità di carboidrati, con o senza la presenza di LEA, può essere un driver delle disregolazioni fisiologiche identificate all'interno dei suddetti modelli. Ad esempio, McKay et al (2021) hanno mostrato ferro alterato e risposte immunitarie e prestazioni di esercizio compromesse dopo 6 giorni di basso contenuto di carboidrati (50 - 100 g/giorno) ma ~normale disponibilità di energia (40 kcal•kg FFM-1•giorno -1), mentre nessun cambiamento è stato evidente in un LEA (15 kcal•kg FFM-1•giorno-1, 60% di carboidrati) e in un gruppo di controllo. Allo stesso modo, Heikura et al (2020) hanno recentemente dimostrato che nell'arco di 3,5 settimane una dieta chetogenica compromette i marcatori del ricambio osseo rispetto a una dieta ad alto contenuto di carboidrati in atleti altamente allenati.

Dato che l'esercizio fisico e gli interventi nutrizionali sono fondamentali per migliorare la perdita di peso e la salute della popolazione generale, capire come la ridotta disponibilità di energia e/o carboidrati possa influenzare l'endocrinologia e la fisiologia maschile è della massima importanza. Gli effetti ei meccanismi mediante i quali la bassa disponibilità di energia e/o carboidrati influenza la funzione fisiologica maschile richiedono quindi ulteriori ricerche utilizzando progetti di ricerca sperimentale ben controllati.

Abbiamo recentemente condotto uno studio che mirava a comprendere le ampie risposte fisiologiche, endocrine e muscolari a un periodo di cinque giorni di bassa disponibilità energetica (l'analisi dei campioni è in corso). Lo studio proposto mira quindi ora ad estendere l'ambito della nostra ricerca per indagare l'impatto di quattro giorni di bassa disponibilità di carboidrati utilizzando una dieta a basso contenuto di carboidrati e ricca di grassi in presenza di un'adeguata disponibilità di energia per colmare questa lacuna nella letteratura.

Obiettivi:

Primario:

Indagare le risposte fisiologiche dei maschi adulti alla bassa disponibilità di carboidrati mentre si trova in equilibrio energetico per 4 giorni (~ 96 ore, che coprono cinque mattine di test), in contrasto con un periodo equivalente di bilancio energetico controllato con disponibilità di carboidrati "normale" in relazione a parametri muscolari ed endocrini.

Secondario:

Per studiare le risposte fisiologiche più ampie dei maschi adulti alla bassa disponibilità di carboidrati (mentre in bilancio energetico) per 4 giorni (~ 96 ore, che coprono cinque mattine di test), rispetto a un periodo equivalente nella disponibilità di carboidrati "normale" controllata in relazione all'intero - lo stato fisiologico e metabolico del corpo così come i cambiamenti della composizione corporea.

Metodi di studio:

Utilizzando un disegno incrociato randomizzato, i partecipanti completeranno due interventi che susciteranno condizioni di disponibilità di carboidrati "normale" (NEA) e "bassa" (LEA) mentre sono in equilibrio energetico, con un periodo di sospensione di 10 giorni tra le condizioni. Saranno valutati i cambiamenti della composizione corporea ei marcatori del turnover osseo e della salute riproduttiva, insieme ad ulteriori parametri fisiologici.

Misura di prova:

La dimensione del campione è stata determinata in base alla misura dell'esito primario del testosterone libero circolante, le misure dell'esito primario meno sensibili dello studio.

I risultati di Koehler et al (2016) sono stati utilizzati per stimare la dimensione del campione richiesta per questo studio. Koehler et al (2016) hanno riportato una variazione non significativa (P >0,05) del testosterone dopo quattro giorni di bassa disponibilità energetica (con esercizio) a 15 kcal/kg FFM/giorno (LEA + Ex: Pre 5,27 ± 0,46, Post 4,46 ± 0,96 ng.ml-1), rispetto a un gruppo di controllo con esercizio (C + Ex: Pre 4,98 ± 0,47 Post 4,92 ± 0,53 ng.ml-1). Tuttavia, è stata osservata/calcolata una grande dimensione dell'effetto per la riduzione delle concentrazioni di testosterone per LEA + Ex rispetto a C + Ex (d = 1,36). Pertanto è stata condotta un'analisi di potenza post-hoc, rivelando una potenza (1-β err probabilità) di 0,759 per la dimensione del campione di N = 6. Per replicare questi risultati con una maggiore potenza statistica (α err prob 0,05, 1-β err prob > 0,9) richiederebbero 8 partecipanti, con 9 partecipanti tenuti a considerare un potenziale tasso di abbandono del 10% nei partecipanti comunemente osservati.

Qualità:

Il piano di ricerca è stato rivisto internamente all'interno del gruppo di ricerca della Liverpool John Moores University. I ricercatori associati a questo studio e associati alla revisione del protocollo di studio sono tutti membri del personale (o uno studente di dottorato) all'interno del Liverpool John Moores University Research Institute for Sport & Exercise Sciences (RISES). Nel 2014 RISES (LJMU) ha presentato 34,75 FTE (equivalente a tempo pieno) all'Unità di valutazione 26 (UoA26) e ha raggiunto un GPA (Grade Point Average) di 3,57. Al secondo posto su GPA nell'UoA, RISES è diventato il principale centro per la qualità della ricerca sulle scienze motorie e sportive nel Regno Unito (4 * - 61% di tutte le attività leader a livello mondiale, 3 * - 36% di tutte le attività a livello internazionale eccellente). RISES ha presentato il maggior volume di uscite 4* (n=60) nell'UoA, ha avuto il 90% dell'attività di impatto valutata a 4* e ha avuto il 100% dell'ambiente valutato come 4*. È importante sottolineare che su 1.911 candidature in tutti i RISES di 36 UoA è arrivato 11° in tutto il Regno Unito per GPA raggiunto a REF2014, mettendo RISES (LJMU) tra Oxford, UCL, LSE e Cambridge nelle classifiche per questa metrica. Ciò rende RISES perfettamente qualificato per valutare questo progetto di ricerca.