Planetaire habitatsimulatie: voedingsstudies (PlanHab)

Een verlies van lichaamsgewicht is gedocumenteerd bij individuen die in het laagland leven wanneer ze worden blootgesteld aan hypoxische omgevingen, zoals op grote hoogte, of onder laboratoriumomstandigheden. Dit gewichtsverlies wordt zowel toegeschreven aan een verminderde eetlust (en de daaropvolgende daling van de energie-inname via de voeding) als aan een toename van het energieverbruik in rust. Interessant is dat tijdens ruimtevluchten ook een vermindering van eetlust en energie-inname is gemeld, hoewel het mechanisme hiervoor niet is uitgelegd. Aangezien het gas in toekomstige planetaire habitats waarschijnlijk een lagere partiële zuurstofdruk zal hebben dan in de atmosferische lucht van de aarde, kan door hypoxie veroorzaakte vermindering van de eetlust een uitdaging vormen voor individuen in deze omgevingen. Aanhoudend ondereten kan bijvoorbeeld de gezondheid op de lange termijn in gevaar brengen als gevolg van onvoldoende inname van essentiële micronutriënten, vooral in aanwezigheid van een veranderd voedingsstofmetabolisme en veranderde behoeften tijdens ruimtevluchten. Bovendien kan onvoldoende inname van macronutriënten het verlies van mager lichaamsweefsel verergeren dat optreedt in situaties (zoals microzwaartekracht, inactiviteit en bedrust) waarin spieren worden ontlast. In situaties met spierinactiviteit kan inderdaad een grotere eiwitinname dan normaal nodig zijn om hetzelfde postprandiale anabole effect van aminozuren te bereiken als bij ambulante personen.

Het mechanisme voor de verminderde eetlust die wordt waargenomen bij hypoxie is niet goed vastgesteld. Verschillende incretinehormonen en adipokines zijn betrokken bij de beheersing van de eetlust en kunnen kandidaten zijn voor het induceren van deze verandering in eetlust die wordt waargenomen bij hypoxie. Rapporten in de literatuur laten echter tegenstrijdige bevindingen zien, mogelijk door het gebruik van verschillende experimentele paradigma's (hypobare en normobare hypoxie, actieve en rustende proefpersonen, variabiliteit in de mate en duur van hypoxie).

Het protocol van de huidige studie standaardiseert fysieke activiteit, omgevingstemperatuur, hypoxische stimulus en voedingssamenstelling van het dieet, en heeft tot doel onze kennis van de effecten van hypoxie en bedrust op de eetlust en de hormonale controle ervan uit te breiden.

Om de afzonderlijke en gecombineerde effecten van microzwaartekracht en hypoxie te onderscheiden, zullen veertien normale mannen of mannen met overgewicht, die verder gezond zijn, worden gerekruteerd na medische en psychologische screening. Ze zullen 3 keer worden uitgenodigd om het Olympisch Sportcentrum in Planica, Slovenië, bij te wonen, waarbij elk bezoek 31 dagen duurt en met een tussenpoos van 5 maanden. Elk bezoek van 31 dagen ('campagne') omvat een basisregistratieperiode (5 dagen), 21 dagen interventie en een herstelperiode (5 dagen), waarbij de 3 interventies worden toegewezen in een gerandomiseerde, cross-over opzet: i) Normobaar normoxisch bedrust (NBR; FiO2=21%), ii) Normobare hypoxische ambulante opsluiting (HAMB; FiO2=14%; ~4000 m gesimuleerde hoogte), en iii) Normobare hypoxische bedrust (HBR; FiO2=14%). Tijdens alle campagnes zal een gestandaardiseerd, herhalend, 14-daags dieetmenu worden toegepast, bestaande uit voedingsmiddelen die gewoonlijk worden geconsumeerd in het Sloveense dieet, waarbij de beoogde energie-inname individueel wordt berekend met behulp van een aangepaste Benedict-Harris-formule met factorvermenigvuldigers van fysieke activiteit van 1,2 voor de HBR- en NBR-campagnes en 1.4 voor de HAMB-campagne. Voedsel zal worden verstrekt in afgewogen porties en proefpersonen zullen worden aangemoedigd om al het geleverde voedsel op te eten. Al het voedsel dat niet wordt gegeten, wordt echter gewogen en de werkelijke hoeveelheid die wordt geconsumeerd, wordt geregistreerd in een dieetanalyseprogramma. De lichaamsmassa zal tijdens de campagnes dagelijks worden beoordeeld met behulp van een brancard met loadcellen, en de samenstelling van het hele lichaam zal voor en onmiddellijk na elke interventie worden bepaald met behulp van röntgenabsorptiometrie met dubbele emissie van waaierstralen.

Deelnemers ondergaan een gemengde maaltijdtolerantietest vóór en op dag 17 van elke interventieperiode, 's ochtends, na 12 uur vasten, waarbij het tijdstip van beoordeling op elke studiedag bij elke campagne wordt gerepliceerd. Bij aankomst gaan de deelnemers in rugligging op een ziekenhuisbed liggen en leggen hun hand in een verwarmde handwarmer (luchttemperatuur 50-55oC). Een intraveneuze canule wordt vervolgens retrograde in een dorsale handader ingebracht voor arteriële veneuze bloedafname. Na 15 minuten rust wordt een nuchter bloedmonster genomen voor de bepaling van seruminsuline, totaal cholesterol, high-density lipoprotein (HDL)-cholesterol, low-density-lipoproteïne (LDL)-cholesterol, adiponectine en leptine, volbloedglucose en -lactaat en plasma catecholamines, ghreline, PeptideYY (PYY), glucagon-achtig peptide-1 (GLP-1), triglyceriden en niet-veresterde vetzuurconcentratie. Een uitgeademd ademmonster wordt verzameld in geëvacueerde buizen voor 13 gelabelde kooldioxide (13CO2) bepaling, en een 20 minuten durende basismeting van energieverbruik in rust (REE) en respiratoire uitwisselingsverhouding (RER) zal vervolgens worden uitgevoerd met behulp van indirecte calorimetrie, met proefpersonen die een masker en bij elke ademhaling wordt zowel ingeademde als uitgeademde lucht gemeten. De eetlust wordt beoordeeld door proefpersonen te vragen hun honger, verlangen om te eten, volheid en hun toekomstige voedselinname te beoordelen door een verticale markering op een lineaire schaal van 0-100 mm te plaatsen. Deze visuele analoge schaal wordt gemeten van links naar rechts, waarbij 0 aangeeft dat er geen ervaring is met de variabele (bijv. geen honger, niet in staat om iets te eten) en 100 voor het meeste van elke variabele dat ze zich kunnen voorstellen te ervaren (bijv. intens verlangen om te eten, of helemaal vol). Waarden voor deze 4 variabelen worden gecombineerd om een ​​gecombineerde eetlustscore (CAS) te berekenen. Zodra de basislijnmetingen zijn voltooid, consumeren de proefpersonen een milkshake met gemengde voedingsstoffen (Ensure Plus, Abbott Nutrition) met 5 ml/kg lichaamsgewicht, die wordt aangevuld (met 1% van het koolhydraatgehalte) met 13-koolstof-gelabelde (13C) glucose. Vervolgens worden er elke 10 minuten arteriële veneuze bloedmonsters genomen voor glucose- en lactaatbeoordeling en elke 20 minuten voor beoordeling van seruminsuline en incretinehormonen. Een meting van REE en RER wordt uitgevoerd in de laatste 15 minuten van elke periode van 30 minuten gedurende de volgende 2 uur om de brandstofoxidatie en de stofwisselingssnelheid te beoordelen, en er wordt een uitgeademd ademmonster verzameld in geëvacueerde buizen voor 13CO2-bepaling op een later tijdstip. De subjectieve eetlust wordt elke 15 minuten beoordeeld met behulp van visuele analoge schalen, zoals hierboven beschreven, en aan het einde van de postprandiale periode van 2 uur krijgen de proefpersonen een ad libitum testmaaltijd op basis van pasta en krijgen ze de instructie om te eten totdat ze zich comfortabel verzadigd voelen. Deze maaltijd bestaat uit gekookte gedroogde witte pasta, in de handel verkrijgbare pastasaus op basis van tomaten, olijfolie en geraspte harde kaas, met een samenstelling van 37% van de totale energie afkomstig van vet, 48% koolhydraten en 16% eiwit. De gegeten hoeveelheid wordt geregistreerd en gerelateerd aan subjectieve eetlustbeoordelingen.