Endocrinologische en fysiologische reacties op verminderde beschikbaarheid van koolhydraten op korte termijn bij mannen

Grondgedachte:

De primaire onderzoeksvraag in verband met deze studie is 'Wat is de impact van een acute periode van lage koolhydraatbeschikbaarheid op geassocieerde fysiologische en endocrinologische markers in een cohort van gezonde mannen?'

Sinds de jaren zeventig is er uitgebreid onderzoek gedaan naar de etiologie achter de gelijktijdige verslechtering van de voortplantingsfunctie en de lage botmineraaldichtheid die vaak wordt waargenomen bij sportende vrouwen (De Souza et al., 2014). Dit onderzoek heeft vastgesteld dat chronisch lage energiebeschikbaarheid ('LEA' - de energie die beschikbaar is uit de voeding nadat de energie die wordt gebruikt bij inspanning is afgetrokken) de belangrijkste bepalende factor is voor de endocriene en fysiologische reacties die worden waargenomen in de Female Athlete Triad (De Souza et al. ., 2014) model. Hoewel de Male Athlete Triad (Nattiv et al., 2021) en RED-S (Mountjoy et al., 2018) modellen de waarschijnlijke impact van LEA op mannen identificeren, is vergelijkbaar onderzoek dat de fysiologische effecten van deze toestand bij mannen identificeert, nog ver weg. achter die van vrouwen.

Bovendien, terwijl een lage beschikbaarheid van energie is geïdentificeerd als de belangrijkste oorzaak van de fysiologische disregulaties die zijn geïdentificeerd in de Female/Man Athlete Triad en RED-S-modellen, heeft veel van het bestaande onderzoek niet voldoende afgebakend tussen de impact van lage energiebeschikbaarheid op zich , en lage koolhydraatbeschikbaarheid. Recent onderzoek suggereert dat een lage beschikbaarheid van koolhydraten, met of zonder de aanwezigheid van LEA, een aanjager kan zijn van de fysiologische ontregelingen die in de bovengenoemde modellen zijn geïdentificeerd. McKay et al (2021) hebben bijvoorbeeld veranderde ijzer- en immuunresponsen en verminderde trainingsprestaties aangetoond na 6 dagen koolhydraatarm (50 - 100 g/dag) maar ~normale energiebeschikbaarheid (40 kcal•kg FFM-1•dag -1), terwijl er geen veranderingen zichtbaar waren in een LEA (15 kcal•kg FFM-1•dag-1, 60% koolhydraten) en een controlegroep. Evenzo hebben Heikura et al (2020) onlangs aangetoond dat een ketogeen dieet gedurende 3,5 weken markers van botvernieuwing schaadt in vergelijking met een op energie afgestemd koolhydraatrijk dieet bij hoogopgeleide atleten.

Aangezien lichaamsbeweging en voedingsinterventies essentieel zijn voor het verbeteren van het gewichtsverlies en de gezondheid van de algemene bevolking, is het van het grootste belang om te begrijpen hoe verminderde beschikbaarheid van energie en/of koolhydraten de mannelijke endocrinologie en fysiologie kan beïnvloeden. De effecten en mechanismen waardoor lage energie- en/of koolhydraatbeschikbaarheid de mannelijke fysiologische functie beïnvloedt, vereisen daarom verder onderzoek met behulp van goed gecontroleerde experimentele onderzoeksontwerpen.

We hebben onlangs een onderzoek uitgevoerd dat tot doel had inzicht te krijgen in de brede fysiologische, endocriene en musculaire reacties op een periode van vijf dagen van lage energiebeschikbaarheid (analyse van monsters is aan de gang). De voorgestelde studie is daarom nu bedoeld om de reikwijdte van ons onderzoek uit te breiden om de impact te onderzoeken van vier dagen lage koolhydraatbeschikbaarheid met behulp van een koolhydraatarm, vetrijk dieet in aanwezigheid van voldoende energiebeschikbaarheid om deze leemte in de literatuur aan te pakken.

Doelstellingen:

Primair:

Om de fysiologische reacties van volwassen mannen op een lage koolhydraatbeschikbaarheid te onderzoeken terwijl ze in energiebalans zijn gedurende 4 dagen (~96 uur, verspreid over vijf testochtenden), in tegenstelling tot een equivalente periode van gecontroleerde energiebalans met 'normale' koolhydraatbeschikbaarheid in verhouding tot spier- en endocriene parameters.

Ondergeschikt:

Onderzoek naar de bredere fysiologische reacties van volwassen mannen op een lage koolhydraatbeschikbaarheid (terwijl ze in energiebalans zijn) gedurende 4 dagen (~96 uur, verspreid over vijf testochtenden), vergeleken met een equivalente periode in gecontroleerde 'normale' koolhydraatbeschikbaarheid in verhouding tot hele -fysiologische en metabolische status van het lichaam, evenals veranderingen in de lichaamssamenstelling.

Studiemethoden:

Met behulp van een gerandomiseerde cross-over-opzet, zullen deelnemers twee interventies uitvoeren die condities van 'normale' (NEA) en 'lage' (LEA) koolhydraatbeschikbaarheid opwekken terwijl ze in energiebalans zijn, met een uitwasperiode van 10 dagen tussen de condities. Veranderingen in de lichaamssamenstelling en markers van botomzetting en reproductieve gezondheid zullen worden beoordeeld, samen met andere fysiologische parameters.

Steekproefgrootte:

De steekproefomvang werd bepaald op basis van de primaire uitkomstmaat van vrij circulerend testosteron, de minst gevoelige primaire uitkomstmaat van het onderzoek.

De bevindingen van Koehler et al (2016) werden gebruikt om de vereiste steekproefomvang voor dit onderzoek te schatten. Koehler et al (2016) rapporteerden een niet-significante (P >0,05) verandering in testosteron na vier dagen lage energiebeschikbaarheid (met inspanning) bij 15 kcal/kg FFM/dag (LEA + Ex: Pre 5,27 ± 0,46, Post 4,46 ± 0,96 ng.ml-1), vergeleken met een controlegroep met lichaamsbeweging (C + Ex: Pre 4,98 ± 0,47 Post 4,92 ± 0,53 ng.ml-1). Er werd echter een grote effectgrootte waargenomen/berekend voor de verlaging van de testosteronconcentraties voor LEA + Ex in vergelijking met C + Ex (d = 1,36). Daarom werd een post-hoc poweranalyse uitgevoerd, die een power (1-β foutkans) van 0,759 onthulde voor de steekproefomvang van N = 6. Om deze bevindingen met een groter statistisch vermogen te repliceren (α foutkans 0,05, 1-β foutkans > 0,9) zouden 8 deelnemers nodig zijn, waarbij 9 deelnemers een mogelijke uitval van 10% moeten incalculeren bij vaak waargenomen deelnemers.

Kwaliteit:

Het onderzoeksplan is intern beoordeeld binnen het onderzoeksteam van de Liverpool John Moores University. De onderzoekers die betrokken zijn bij deze studie en die betrokken zijn bij de herziening van het studieprotocol zijn alle personeelsleden (of een promovendus) binnen het Liverpool John Moores University Research Institute for Sport & Exercise Sciences (RISES). In de 2014 diende RISES (LJMU) 34,75 FTE (voltijdsequivalent) in bij Unit of Assessment 26 (UoA26) en behaalde een GPA (Grade Point Average) van 3,57. RISES werd tweede op GPA in de UoA en werd het leidende centrum voor sport- en bewegingswetenschappelijk onderzoekskwaliteit in het VK (4* - 61% van alle activiteiten wereldwijd toonaangevend, 3* - 36% van alle activiteiten internationaal uitstekend). RISES diende het grootste volume van 4*-outputs in (n=60) in de UoA, had 90% van de impactactiviteit beoordeeld op 4* en had 100% van de omgeving beoordeeld als 4*. Belangrijk is dat van de 1.911 inzendingen in alle 36 UoA's RISES 11e werd in het hele VK voor GPA behaald op REF2014, waardoor RISES (LJMU) tussen Oxford, UCL, LSE en Cambridge in de ranglijsten voor deze statistiek kwam te staan. Dit maakt RISES perfect gekwalificeerd om dit onderzoeksproject te beoordelen.