Voedsel en circadiane timing (FACT)

Synchronisatie van de timing van biologische processen en gedragingen met de 24-uurs licht-donkercyclus is fundamenteel voor bijna elk fysiologisch proces, cognitieve functie en algehele gezondheid. Aangezien de gemiddelde circadiane periode bij mensen ongeveer 9 minuten langer is dan de dag van 24 uur, en kunstmatige verlichting een verdere vertraging van de klok mogelijk maakt, moet de circadiane meesleuring elke dag plaatsvinden. Dit maakt het proces van circadiane meevoering van de interne klok met de externe omgeving een proces dat vaak over het hoofd wordt gezien, maar dat ernstige gevolgen heeft als het wordt aangetast.

In knaagdiermodellen is aangetoond dat vetrijke diëten het circadiane timingsysteem ontregelen. Er is echter beperkt onderzoek gedaan naar hoe de samenstelling van het dieet inwerkt op het circadiane timingsysteem bij mensen. Het vermogen om zich aan te passen aan een nieuw lichtschema is kort onderzocht na een vetrijk dieet in knaagdiermodellen. Wanneer muizen worden blootgesteld aan een verschuiving van 6 uur in de licht-donkercyclus en gedurende Na 3 weken ervaren ze een 20% tragere re-entrainment naar de nieuwe lichtcyclus in vergelijking met muizen die een vetarm dieet kregen. Verder hadden deze muizen een verzwakte reactie op een faseverschuivende lichtpuls. Bovendien resulteert het simpelweg verstrekken van een vetrijk dieet aan muizen in een verlengde circadiane periode en een verschuiving in ad libitum eetpatronen naar de typische rustfase.

De doelen van deze studie zijn om de invloed van voeding op het menselijke circadiane timingsysteem bloot te leggen. Het protocol is een gerandomiseerde cross-over studie van 46 dagen (28 poliklinische dagen, 18 klinische dagen gedurende twee bezoeken van 9 dagen), ontworpen om de snelheid van het meeslepen als reactie op een vetrijk dieet op te helderen. Deelnemers krijgen 3 weken lang een vetrijk dieet (2 weken poliklinisch, 1 week intramuraal) met 50% calorieën uit vet. Het protocol omvat twee soorten gegevensverzameling; ambulante monitoring volgens strikte slaap-waakschema's met vetrijke of vetarme maaltijden verzorgd door het onderzoeksteam en nauwkeurige laboratoriummetingen van circadiane timing, meesleuren en andere fysiologische markers van slaap en cardiometabolische gezondheid.

1. Ambulante bewaking: Deelnemers zullen een consistent 14-daags slaapschema van 8 uur thuis aanhouden op gebruikelijke tijdstippen voorafgaand aan beide laboratoriumbezoeken om ervoor te zorgen dat 1) de proefpersonen niet slaapbeperkt zijn en 2) dat ze hetzelfde licht-donkerschema krijgen voorafgaand aan elk laboratoriumbezoek voor stabiele meevoering; geverifieerd door actigrafie, slaaplogboeken en oproepen naar een tijdstempelrecorder. Drugs, medicijnen, cafeïne, alcohol en nicotine zijn gedurende deze tijd verboden en er zal een toxicologische analyse worden uitgevoerd bij opname in het laboratorium.
2. Ambulant dieet: Gedurende 2 weken voorafgaand aan elk protocol zullen deelnemers een ambulant isocalorisch dieet consumeren dat is ontworpen om te voldoen aan de individuele dagelijkse energiebehoefte; dieet ontworpen en bereid door onderzoekers. Diëten zullen ofwel ontworpen zijn om veel calorieën uit vet te bevatten (50% vet, 35% koolhydraten en 15% eiwitten; 33% van elk mono-, poly- en verzadigd vet) of vetarm (30% vet, 55% koolhydraten en 15% vet). % eiwit) (gerandomiseerd crossover-ontwerp). Het dieet bestaat uit een ontbijt, lunch, diner en tussendoortje en de deelnemers komen ongeveer 3 dagen naar het laboratorium of het personeel bezorgt de maaltijden. Deelnemers krijgen de instructie om gedurende deze 14 dagen alleen het verstrekte voedsel te consumeren. De naleving van het dieet zal worden vastgelegd via het volgen van maaltijden met behulp van een mobiele toepassing voor het volgen van voedsel (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, New York)).
3. Intramurale protocollen: deelnemers worden opgenomen in een individuele kamer zonder externe tijdsignalen (bijv. klokken, radio's, computers, bezoekers en zonlicht). De kamertemperatuur wordt gehandhaafd op 21 - 22,2 °C en de lichtintensiteit wordt ingesteld op ≤5 lux tijdens geplande constante houdingsprocedures, kamerlicht (400 lux) tijdens meeslepende waakzaamheid en 0 lux (duisternis) tijdens geplande slaapgelegenheden. Deelnemers zullen worden geïnstrumenteerd voor volledige polysomnografie (PSG), elektrocardiogram en een rectale thermistor voor continue meting van de kerntemperatuur van het lichaam. Er zal ook een 18-gauge IV-katheter in de onderarm worden ingebracht en via een IV-lus met een verlengkabel van 12 voet met een klein lumen worden aangesloten op een verdeelstuk met drievoudige kraan, waardoor bloedafname in de volgende kamer kan worden voortgezet zonder de slaap te verstoren.

Na instrumentatie krijgen de deelnemers een slaapgelegenheid en worden ze gewekt door gedimd licht en het handhaven van een constant houdingsprotocol voor een nauwkeurige beoordeling van de circadiane fase, het metabolisme in rust en andere fysiologische resultaten. Na het constante houdingsprotocol wordt de licht-donkercyclus van de deelnemers gedurende 6 identieke dagen gewijzigd, gevolgd door een tweede constant houdingsprotocol voor herbeoordeling van de circadiane fase. Dit protocol wordt herhaald terwijl de deelnemers de andere gekruiste maaltijd krijgen. Onderzoekers/verpleegkundigen zullen 24 uur per dag aanwezig zijn in het laboratorium of in een centrale controlekamer om de gezondheid van de proefpersonen te bewaken, gegevens te verzamelen, maaltijden te verstrekken, biologische monsters te verzamelen, tests uit te voeren en slaap vast te leggen. Er is altijd een arts aanwezig als een deelnemer in het laboratorium is. Er wordt een uitgebreide reeks protocollen en checklists en teampraktijken gebruikt om uniformiteit in de uitvoering van standaardprocedures te waarborgen.

De energie-inhoud van diëten zal worden ontworpen om te voldoen aan de individuele dagelijkse energiebehoefte. Diëtisten zullen isocalorische maaltijden bereiden die macronutriënten bevatten van een dieet met een hoog of laag vetgehalte en geen cafeïne. De calorie-inname zal dezelfde samenstelling van calorieën en macronutriënten zijn voor elke dag van het laboratoriumonderzoek en zal regelmatig worden verstrekt als minisnacks tijdens elk constant houdingsprotocol (bijv. ¼ broodje kalkoen en kaas, sap en water).