Planetaire Habitat-simulatie: onderzoek naar botmetabolisme (PlanHab)

Het risico van botverlies als reactie op immobilisatie en ruimtevluchten wordt algemeen erkend, waarbij botverlies voornamelijk in de benen optreedt. De belastingskrachten in de onderste ledematen zijn doorgaans laag in de ruimte en tijdens bedrust, maar tegenmaatregelen voor belasting van het bewegingsapparaat kunnen botverlies dat bij deze aandoeningen wordt veroorzaakt, voorkomen of verminderen. Hoewel de primaire oorzaak van mechanische aard kan zijn, wordt botverlies bij astronauten en geïmmobiliseerde patiënten waarschijnlijk gemoduleerd door de endocriene en de interne omgeving.

Botverlies en osteoporose komen ook veel voor bij mensen met chronische obstructieve longziekte (COPD). De meest besproken etiologische factoren voor deze aandoening zijn gebrek aan lichaamsbeweging, vitamine D-tekort, hypogonadisme, gebruik van corticosteroïden en roken. COPD wordt echter in verband gebracht met weefselhypoxemie en het is onduidelijk of hypoxie op zich de botomzetting of het metabolisme zal beïnvloeden.

Het protocol van de huidige studie standaardiseert potentiële verstorende factoren, zoals fysieke activiteit, omgevingstemperatuur, hypoxische stimulus en voedingssamenstelling van het dieet voor alle 3 interventies, en heeft tot doel onze kennis van de effecten van hypoxie en bedrust op botmetabolisme en fosfo uit te breiden. -calcische homeostase.

Veertien niet-zwaarlijvige mannen, die verder gezond zijn, zullen worden aangeworven 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), met een vervolgbezoek 14 dagen na elke interventie. De 3 interventies zullen worden toegewezen in een gerandomiseerde, gekruiste opzet: i) Normobare normoxische 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 in het Sloveense dieet worden geconsumeerd. Gerichte energie-innames zullen individueel worden berekend met behulp van een aangepaste Benedict-Harris-formule, met factorvermenigvuldigers van 1,2 voor de HBR- en NBR-campagnes en 1,4 voor de HAMB-campagne, gebruikt om de energiebalans te bevorderen. De lichaamsmassa zal tijdens de campagnes dagelijks worden gecontroleerd met behulp van een brancard met weegcellen, en de samenstelling van het hele lichaam zal voor en onmiddellijk na elke interventie worden bepaald met behulp van röntgenabsorptiometrie met dubbele emissie met waaierbundels. De macronutriëntensamenstelling van het dieet zal ongeveer 17% eiwit, 53% koolhydraten en 30% vet zijn, met >1,1 g eiwit per kg lichaamsgewicht per dag, en een dagelijkse inname van zout (natriumchloride) van <10 g. 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.

Bij deelnemers wordt het botmineraalgehalte beoordeeld op 5 tijdstippen (vóór, 3 tijdens en één na elke interventie) met behulp van pQCT-scans van de kuit en de dij. Er worden horizontale scans gemaakt op 4%, 14%, 38% en 66% van het scheenbeen (beoordeeld vanaf het distale uiteinde) en op 4% en 33% van het dijbeen. Er zal vierentwintig uur lang urine worden verzameld vóór (2 tijdpunten), tijdens (11 tijdpunten) en na (3 tijdpunten) elke interventie, en zal worden beoordeeld op calcium- en fosfaatgehalte in de urine en op een marker van botreabsorptie (N-terminaal telopeptide). Daarnaast zal er ook 's ochtends vroeg, nuchter veneus bloed worden afgenomen voor (2 tijdstippen) en tijdens (5 tijdstippen) elke ingreep. Deze zullen worden geanalyseerd op calcium, fosfaat, botspecifieke alkalische fosfatase, bijschildklierhormoon, 25-Hydroxyvitamine D, procollageen-I-N-terminaal propeptide en regulatoren van het botmetabolisme (Dickkopf-gerelateerd eiwit 1 en sclerostin).