Dieet Synergie in Spiereiwitsynthese (POTATO)

1. Voorbereidende tests

   1.1 Voorbereidingen: Deelnemers komen na een nacht vasten (~10 uur geen calorierijk voedsel/dranken geconsumeerd) en na 72 uur geen lichaamsbeweging voor de voorbereidende testsessie. Voorafgaand aan persoonlijke procedures worden deelnemers geïnformeerd over de procedures en risico's door het geïnformeerde toestemmingsdocument te bekijken. Deelnemers worden aangemoedigd vragen te stellen en deze te laten beantwoorden voordat wordt gevraagd of zij willen doorgaan. Bevestiging wordt gedocumenteerd via handtekening op een geïnformeerde toestemmingsformulier.

   1.2 Antropometrie: Na toestemming worden lengte en gewicht gemeten om te bevestigen dat de body mass index (BMI) binnen de toelatingslimieten valt (18,5 - 30 kg/m²). Aangezien deelnemers al zijn beoordeeld op alle andere inclusie- en exclusiecriteria, resulteert een in aanmerking komende BMI in studie-inclusie en voortzetting van de voorbereidende testsessie. Na bevestiging van studiegeschiktheid wordt bloeddruk gemeten door een getraind lid van het onderzoeksteam. Vervolgens wordt lichaamssamenstelling bepaald via dual energy x-ray absorptiometry (DEXA) volgens aanbevelingen van de fabrikant. Kort gezegd wordt deelnemers gevraagd alle metalen voorwerpen van hun persoon te verwijderen voordat een getrainde technicus hen positioneert voor nauwkeurige meting van vetvrije massa en vetmassa. De scan duurt ongeveer 6-10 minuten, waarbij de deelnemer wordt geïnstrueerd stil te blijven liggen.

   1.3 Gewoonte dieetregistratie: Huidige dieetgewoonten worden beoordeeld via een online geautomatiseerd zelfbeheerd (ASA24) dieetregistratiesysteem. Deelnemers ontvangen hun individuele gebruikersnaam en wachtwoord tijdens deze sessie en wordt gevraagd 3 opeenvolgende dagen (2 weekdagen en 1 weekenddag) voor elke proef te registreren. Aangezien het online is, kunnen deelnemers het buiten de locatie op hun gemak invullen.

   1.4 Ruststofwisseling: Ruststofwisseling (RMR) wordt beoordeeld via indirecte calorimetrie. Dit is een niet-inspannende test waarbij RMR wordt gemeten met een geautomatiseerd gasanalysesysteem. Dit apparaat meet zuurstofverbruik en koolstofdioxideproductie als het verschil tussen ingeademde en uitgeademde gasconcentraties. Voorafgaand aan de test liggen deelnemers ruggelings op een tafel en wordt een doorzichtige, harde plastic kap en een zachte, doorzichtige plastic sluier over de nek, hoofd en schouders geplaatst om uitgeademde gassen op te vangen. Deelnemers liggen dan stil zonder in slaap te vallen terwijl ademhalingsgasconcentraties worden vastgelegd. Testen eindigt wanneer RMR minimaal 20 minuten stabiel is (typisch ~30 minuten vanaf het begin).

   1.5 Tien-herhaling maximum (10RM) test: Na ruststofwisselingstest wordt de 10RM getest voor beenstrekking en leg press. Om te beginnen fietsen deelnemers op een standaard fietsergometer op een zelfgekozen tempo gedurende ~5 minuten. Vervolgens voltooien deelnemers een set van 8-10 herhalingen op ~50% van hun voorspelde 10RM gevolgd door 1-2 minuten rust. De belasting wordt dan ingesteld op ~90% van hun voorspelde 10RM. Belasting wordt verhoogd met 2,5-5,0% na elke succesvolle poging tot falen (typisch binnen 5 pogingen). Twee minuten rust wordt toegestaan tussen maximale pogingen en 5 minuten tussen oefeningen. Beenstrekking wordt eerst getest gevolgd door leg press. Voordat ze het laboratorium verlaten, mogen deelnemers vragen stellen voordat de sessie wordt afgesloten.

   1.6 Versnellingsmeters: Voordat ze het laboratorium verlaten, krijgen deelnemers een versnellingsmeter (Actigraph) om dagelijkse fysieke activiteit (bijv. stappentelling) te beoordelen. Onderzoekspersoneel demonstreert correct gebruik en instrueert deelnemers het apparaat gedurende de gehele studie te dragen. Na de demonstratie worden deelnemers eraan herinnerd geen extra lichaamsbeweging te doen en het apparaat twee dagen voor de proeven te dragen.

   1.7 Planning: Voordat ze het laboratorium verlaten, identificeren deelnemers en het onderzoeksteam een datum voor de eerste infuusproef (minstens 7 dagen na voorbereidende tests). Bovendien biedt het onderzoeksteam deelnemers een gestandaardiseerde maaltijd aan om de avond voor de eerste infuus te consumeren en instructies om zware lichaamsbeweging en alcoholconsumptie 72 en 24 uur voor de eerste proef te vermijden. Deelnemers krijgen ook een snack aangeboden voordat ze het laboratorium verlaten.

2. Infuusproeven

2.1 Voorbereidingen: Minstens 7 dagen na voorbereidende tests of de vorige infuus worden deelnemers gevraagd terug te keren naar het laboratorium voor een infuusproef. Op de ochtend van elke infuus komen deelnemers 's ochtends naar het laboratorium na een nacht (~10 uur geen calorierijk voedsel/dranken geconsumeerd) vasten en na respectievelijk 72 en 24 uur geen zware lichaamsbeweging en alcoholconsumptie. Gedurende 3 dagen voorafgaand aan elke proef wordt deelnemers gevraagd hun dieetinname te registreren via een online geautomatiseerd zelfbeheerd (24 uur) dieetregistratiesysteem (ASA24).

2.2 Stabiele isotoop infusie: Bij aankomst in het laboratorium liggen deelnemers ruggelings op een kliniekbed voordat een intraveneuze katheter in een dorsale hand- of armader wordt geplaatst. Er worden niet meer dan vier pogingen gedaan om de katheter te plaatsen. Na basislijnbloedafname wordt een priming dosis L-[1-13C] leucine en L-[ring 2H5] fenylalanine toegediend vóór start van een constante infusie met een gekalibreerde infuuspomp. De stabiele isotoop aminozuurtracers gebruikt in dit experiment zijn niet radioactief en volledig veilig. Deze stabiele isotopen verrijken de aminozuurpool in het lichaam, waardoor we de opnamesnelheid van aminozuren in weefsels kunnen identificeren. De bereiding van de tracers voor intraveneuze toediening vindt plaats in een steriele omgeving onder een laminaire stromingskap gewijd aan tracerbereiding en volgens Good Manufacturing Practices richtlijnen.

2.3 Bloedafname: Nadat onderzoekers de infusie starten, wordt een tweede katheter in een hand- of armader aan de andere kant geplaatst zodat onderzoekers bloed kunnen verzamelen gedurende de proef. Gedurende de proef wordt periodiek bloed verzameld uit de katheter. Voorafgaand aan de verzameling van sommige monsters wordt een verwarmde deken (60°C) op de katheterplaats (arm of hand) geplaatst om de bloedmonsters te "arterialiseren" (nabootsen van bloed in slagaders). In totaal worden 17 bloedmonsters (~174 mL) verzameld tijdens de eerste proef, terwijl in de tweede proef 15 bloedmonsters (~149 mL) worden verzameld. De regelmatige bloedafname maakt bepaling van isotopenverrijking, aminozuurconcentraties en vrije vetzurenconcentraties in bloed mogelijk. Tussen afnames wordt de katheter open gehouden met een 0,9% zoutoplossing druppel op lage snelheid.

2.4 VCO2: Koolstofdioxideproductie (VCO2) wordt bepaald uit uitgeademde lucht bemonsterd door een open circuit mondstuk bevestigd aan een slang. Direct na VCO2-analyse (10 minuten) wordt deelnemers gevraagd uit te ademen in een apart mondstuk bevestigd aan een plastic zak. Dit ademmonster wordt opgeslagen in een steriele vacutainer voor toekomstige analyse van stabiele isotooptracer verrijking in de adem.

2.5 Spierverzameling: In totaal worden vijf spierbiopten verzameld (drie als onderdeel van 1e infuus en twee tijdens 2e infuus). De biopsieprocedure omvat verwijdering van een klein stukje spierweefsel met een steriele holle naald (Bergström-naald) en wordt uitgevoerd door Dr. Nicholas Burd onder auspiciën van Dr. Jared Willard, MD. Deelnemers rusten op een bed en het gebied voor de biopsie wordt indien nodig geschoren. Vervolgens wordt het gebied gesteriliseerd met 4% chloorhexidinegluconaat voordat 5 mL plaatselijke verdoving (2% Xylocaine met 1:100.000 epinefrine) subcutaan wordt geïnjecteerd met speciale zorg om infiltratie van de spier te vermijden. Zodra de verdoving actief is (~10 min), maakt Dr. Burd een kleine incisie (~4-5 mm) in de huid om een opening te creëren om de biopsienaald voor weefselverzameling te plaatsen. Dr. Burd snijdt snel een klein stukje spier (~50-100 mg; ongeveer de grootte van een standaard gummetje) af en verwijdert de naald uit het been van de proefpersoon. Tijdens de monsterverzameling (~30 sec) kunnen proefpersonen een gevoel van diepe druk in hun been voelen. Een steriele wegwerp sluier wordt onder de dij van de deelnemer geplaatst en steriele handschoenen worden gebruikt voor alle biopsieprocedures.

Na voltooiing van de biopsie oefent een getraind onderzoeksteamlid druk uit met steriel gaas tot het bloeden stopt (minstens 10 min). Vervolgens wordt de incisieplaats gesloten met vlinderpleisters (Steri-strips) gevolgd door aanbrengen van een verband. Een elastische drukverband wordt bovenop het verband aangebracht om de kans op blauwe plekken te minimaliseren. Deelnemers wordt dan geïnstrueerd de vlinderpleisters en het drukverband respectievelijk 96 en 24 uur op de wond te laten. De deelnemer krijgt een "biopsieverzorgingskit" (beschreven in sectie 10.1/Biopsieverzorgingskit) om de incisie na het verlaten van het laboratorium goed te verzorgen. Een lid van het onderzoeksteam neemt contact op met de deelnemers de dag na de proef om het genezingsproces te controleren.

Weerstandsoefening en maaltijdinname: Direct na sluiting van de tweede biopsie beginnen deelnemers met opwarmen voor een acute sessie weerstandsoefening. Om te beginnen fietsen deelnemers op een standaard fietsergometer op een zelfgekozen tempo gedurende 5 minuten. Vervolgens beginnen deelnemers met weerstandsoefening. Deelnemers voltooien een opwarmset op ~60% van hun tien-herhaling maximum (10RM) gemeten tijdens voorbereidende tests gevolgd door 4 sets van 10-12 herhalingen op ~90% 10RM met 1-3 minuten rust tussen sets voor zowel beenstrekking als leg press. Deelnemers passen de belasting, sets en herhalingen van de eerste proef aan tijdens hun tweede proef.

Direct na voltooiing van de oefening keren deelnemers terug naar de infuuskamer om maaltijden te consumeren. Tijdens eerste proef worden deelnemers gerandomiseerd en gebalanceerd toegewezen om ofwel 1 medium aardappel met schil en 2 ounce-equivalent mager rundergehakt combinatie (274 kcal, 19,3 g eiwit, 5 g vet, 37 g koolhydraten en 4 g vezels), 2 sneetjes witbrood en rundvlees combinatie (262 kcal, 19,8 g eiwit, 6,8 g vet, 28 g koolhydraten en 1,8 g vezels), of 2 ounce-equivalent rundvlees (93% mager vlees/7% vet; 110 kcal, 14,8 g eiwit en 5 g vet) te consumeren tijdens de geprimeerde constante infusies voor meting van eiwitmetabolisme. Tijdens tweede proef worden deelnemers willekeurig toegewezen aan een van de resterende condities.

Commercieel verkrijgbare aardappel met schil wordt in blokjes van 2,5 cm gesneden en samen met een rundergehaktburger gebakken op 200°C gedurende ~30 minuten, of tot de interne temperatuur van het rundvlees 75°C bereikt vlak voor consumptie op de proefdag. De maaltijd wordt gekookt tot een interne temperatuur van minimaal 74°C volgens USDA's minimale interne temperatuur om voedselgerelateerde ziekten te voorkomen.