食物と概日タイミング (FACT)

生物学的プロセスと行動のタイミングを 24 時間の明暗サイクルと同期させることは、ほぼすべての生理学的プロセス、認知機能、および全体的な健康の基本です。 人間の平均概日周期は 1 日 24 時間より約 9 分長く、人工照明によって時計がさらに遅れることができるため、概日同調は毎日発生する必要があります。 これにより、内部時計と外部環境との概日同調のプロセスが見過ごされがちですが、障害が発生すると深刻な影響を及ぼします。

げっ歯類モデルでは、高脂肪食が概日タイミングシステムを混乱させることが示されています。 しかし、食事の組成が人間の概日タイミングシステムにどのように作用するかについての調査は限られています。 新しい光のスケジュールに同調する能力は、げっ歯類モデルで高脂肪食後に簡単に調べられました。 3 週間後、低脂肪食を与えられたマウスと比較して、新しい光サイクルへの再同調速度が 20% 遅くなります。 さらに、これらのマウスは、位相が進む光パルスに対する反応が弱まっていた。 さらに、マウスに高脂肪食を与えるだけで、概日周期が長くなり、自由な食事パターンが典型的な休息期に移行します。

この研究の目標は、人間の概日タイミング システムに対する食事の影響を明らかにすることです。 プロトコルは 46 日間 (28 外来日、2 回の 9 日間の訪問で 18 入院日) の無作為クロスオーバー研究で、高脂肪食に反応したエントレインメントの速度を解明するために設計されています。 参加者には、脂肪由来の 50% カロリーの高脂肪食 (2 週間の外来患者、1 週間の入院患者) が 3 週間提供されます。 プロトコルには、2 種類のデータ収集が含まれます。研究チームが提供する高脂肪または低脂肪の食事による厳密な睡眠覚醒スケジュールの外来モニタリングと、概日タイミング、エントレインメント、および睡眠と心臓代謝の健康に関するその他の生理学的マーカーの正確な実験室での測定。

1. 外来モニタリング: 参加者は、1) 被験者が睡眠制限を受けていないこと、および 2) 各実験室訪問の前に同じ明暗スケジュールを取得していることを確認するために、両方の実験室訪問の前に、習慣的な時間に一貫した 14 日間の自宅での 8 時間睡眠スケジュールを維持します。安定した同調のために;アクティグラフィー、睡眠ログ、およびタイムスタンプ付きレコーダーへのコールインによって検証されます。 この間、薬物、投薬、カフェイン、アルコール、およびニコチンは禁止され、毒物分析は研究室への入院時に行われます。
2. 外来食：各プロトコルの2週間前に、参加者は、個々の毎日のエネルギー要件を満たすように設計された外来の等カロリー食を消費します。研究者によって考案され準備された食事。 食事は、脂肪由来のカロリーが高くなるように（脂肪 50%、炭水化物 35%、タンパク質 15%、モノ脂肪、ポリ脂肪、飽和脂肪それぞれ 33%）、または低脂肪（脂肪 30%、炭水化物 55%、タンパク質 15%）になるように設計されます。 % タンパク質) (ランダム化クロスオーバー デザイン)。 食事は朝食、昼食、夕食、軽食で構成され、参加者は実験室に 3 日ほど来るか、スタッフが食事を配達します。 参加者は、この 14 日間に提供された食品のみを消費するように指示されます。 食事の順守は、モバイル食品追跡アプリケーション (MealLogger AppTM (Wellness Foundry、ニューヨーク)) を使用して食事を追跡することで取得されます。
3. 入院プロトコル: 参加者は、外部の時間の手がかり (時計、ラジオ、コンピューター、訪問者、日光など) のない個別の部屋に入院します。 室温は 21 ～ 22.2 °C に維持され、スケジュールされた一定の姿勢手順中は光強度が 5 ルクス以下に設定され、引き込み覚醒中は室内照明 (400 ルクス)、スケジュールされた睡眠時間中は 0 ルクス (暗闇) に設定されます。 参加者は、完全な睡眠ポリグラフ (PSG)、心電図、および継続的な深部体温測定用の直腸サーミスターを装備します。 18 ゲージの IV カテーテルも前腕に挿入され、IV ループを介してトリプル ストップコック マニホールドに接続され、12 フィートの小さな内腔の延長ケーブルを介して、睡眠を妨げることなく隣の部屋で採血を続けることができます。

計装の後、参加者は睡眠の機会を与えられ、概日相、安静時代謝率、およびその他の生理学的結果を正確に評価するために、薄暗い照明と一定の姿勢プロトコルの維持に目覚めます。 一定の姿勢プロトコルの後、参加者の明暗サイクルが 6 日間変更され、続いて概日相の再評価のための 2 番目の一定の姿勢プロトコルが行われます。 このプロトコルは、参加者が他のクロス オーバーの食事を提供されている間繰り返されます。 研究者/看護師は、実験室または中央制御室に 1 日 24 時間常駐し、被験者の健康状態の監視、データの取得、食事の提供、生物学的標本の収集、検査の実施、睡眠の記録を行います。 参加者が検査室にいるときは、医師が常に待機しています。 標準的な手順の実行における均一性を確保するために、広範な一連のプロトコルとチェックリスト、およびチームの実践が使用されます。

食事のエネルギー含有量は、個々の毎日のエネルギー要件を満たすように設計されます。 栄養士は、高脂肪食または低脂肪食の多量栄養素を含み、カフェインを含まない等カロリーの食事を準備します。 カロリー摂取量は、実験室での研究の各日で同じカロリーおよび多量栄養素組成であり、各一定の姿勢プロトコル中に頻繁に小型スナックとして提供されます (例: 七面鳥とチーズのサンドイッチ、ジュース、水)。