Virkninger av periodisk faste på energibalanse og tilhørende helseutfall

Rekruttering

Lokal reklame i form av plakater vil bli distribuert over hele forskningsinstitusjonen, nærliggende organisasjoner og byen Bath. Plakatene vil oppfordre interesserte til å kontakte sjefsetterforskeren for å få mer informasjon om hva studien vil innebære. Forskerteamet vil søke å rekruttere 72 (36 magre, 36 overvektige/fedme) individer som tilfredsstiller inngangskriteriene (diskutert senere).

Registrering

Potensielle frivillige vil bruke kontaktdetaljene som er oppgitt i reklamemateriell for å uttrykke sin interesse til forskningsteamet som deretter vil gi dem en kopi av deltakerinformasjonsarket som de kan lese gjennom når det passer dem. De som er interessert i å delta vil deretter bli invitert til en konsultasjon før påmelding hvor de vil få muligheten til å stille spørsmål de måtte ha om studien før de blir screenet for inkluderings- og eksklusjonskriteriene. Dette vil innebære målinger av vekt og høyde, samt utfylling av et spørreskjema for inngangskriterier, spørreskjemaet for spiseforstyrrelser og spørreskjemaet om fysisk aktivitet. Forutsatt at de tilfredsstiller de relevante kriteriene vil de bli snakket gjennom studien og før de blir bedt om å fylle ut et informert samtykkeskjema. Som en del av dette vil prosedyren for en fettvevsbiopsi bli diskutert med deltakeren og de vil bli bedt om å avgjøre om de ønsker å inkludere dette da det er en valgfri test.

Baseline Lab Protocol (LAB 1)

Etter å ha blitt formelt registrert i studien, vil deltakerne bli invitert til å begynne sitt engasjement i studien med et 60 minutters besøk til University of Bath etter en 12 timers faste. Under dette besøket vil forskeren innhente en urinprøve for å sjekke hydreringsnivået ved hjelp av et osmometer før målinger av høyde, vekt og midjeomkrets. En fastende blodprøve vil også bli tatt ved bruk av venepunktur for å måle hvilenivåer av nøkkelhormoner og metabolitter. For å avslutte dette besøket vil deltakerne bli bedt om å utføre en submaksimal treningstest for å kalibrere 'Actiheart'-monitoren som brukes gjennom hele studien for å måle energiforbruket til fysisk aktivitet. For dette vil deltakerne bli bedt om å forbli på en tredemølle ettersom intensiteten øker over de følgende fire stadiene:

• Etappe 1 - nivå gange i 3,2 km/t
• Etappe 2 - rask gange i 5,2 km/t
• Trinn 3 - rask gange i 5,8 km/t med en bratt stigning på +10,2 %
• Trinn 4 - nivåløping i 12,5 km/t

Trinn 4 vil bare bli inkludert for de som er formelle mosjonister, da det er usannsynlig at ikke-trenere vil utføre denne typen aktivitet i sin normale rutine, noe som gjør en kalibrering ved denne intensiteten unødvendig. Formelle mosjonister vil bli identifisert ved hjelp av spørreskjemaet for inngangskriterier. I tillegg vil tredemølleprotokollen stoppes tidligere hvis deltakeren ber om å stoppe eller hvis hjertefrekvensen overstiger 85 % av aldersspådd maksimum.

Overvåkingsfase

Før de forlater laboratoriet, vil deltakerne bli utstyrt med en Actiheart-monitor, en liten enhet på brystet som måler fysisk aktivitet ved å registrere hjertefrekvens og bevegelse hvert minutt. De vil også bli utstyrt med et sett med kjøkkenvekter og en loggbok for å lage en veid oversikt over mat- og væskeinntaket og et sett med kroppsvekt for å spore vekten og bidra til å holde den stabil.

I løpet av fire ukers overvåkingsfase vil deltakerne bli bedt om å fullføre fire 3-dagers overvåkingsperioder, hver bestående av to ukedager og en helgedag, mens de fortsetter i sine normale kostholds- og treningsvaner. Forskerne vil sørge for innsamling og levering av overvåkingsutstyr der det er nødvendig. Hensikten med dette er for det første å sikre vektstabilitet for å minimere eventuelle forstyrrende påvirkninger, for det andre å gi nøyaktige baseline-verdier for nøkkelvariabler som fysisk aktivitet, og til slutt å sikre at kostholdsregistreringene som er gitt er en gyldig refleksjon av det vanlige inntaket.

Forutsatt at data innhentet i kontrollfasen tilfredsstiller de relevante pålitelighetskriteriene, vil deltakerne bli invitert til å returnere til fysiologilaben minst fire uker etter deres første besøk. Som forberedelse til dette vil deltakerne bli bedt om å unngå anstrengende trening, alkohol og koffein, før de faster over natten til de ankommer laboratoriet neste morgen.

Pre-Intervention Lab Protocol (LAB 2)

Før du starter intervensjonen vil deltakerne bli bedt om å delta i en laboratorieprotokoll før intervensjon, som skissert nedenfor. Kvinnelige deltakere vil bli bedt om å planlegge dette slik at det faller sammen med follikkelfasen i menstruasjonssyklusen (3-10 dager etter starten av menstruasjonen), da dette er når hormonprofilene deres er mest stabile.

På besøksdagen vil deltakerne bli bedt om å innta en halvliter vann kl. 06.30 før de forbereder seg på å ankomme laboratoriet innen kl. 07.30, iført lette klær (dvs. shorts, t-skjorte) uten metallkomponenter eller smykker. De må da gi en liten urinprøve for å sjekke hydreringsnivået før målinger av høyde, vekt og midjeomkrets tas (MERK: Hvis vekten varierer med mer enn 1,0 kilo sammenlignet med baseline-målingen, kan de bli bedt om å gjenta overvåkingsfasen ).

Kl. 07:45 vil deltakerne bli bedt om å ligge i halvt liggende stilling og hvile i 30 minutter. Dette er en forberedelse til måling av hvilemetabolsk hastighet og substratoksidasjon som vil bli fullført kl. 08:15 over tre 5-minutters perioder ved bruk av indirekte kalorimetri mens deltakeren forblir uthvilt. Etter dette vil en intravenøs kanyle monteres på antecubitalvenen ved albuen for blodprøvetaking under hele besøket. På dette tidspunktet vil det også bli tatt en 12 ml fastende blodprøve for å måle hvilenivåer av nøkkelmetabolitter (f. glukose, insulin, kolesterol, leptin, ghrelin, etc.).

Kl. 08:45 vil deltakere som har valgt å inkludere fettvevsbiopsien, gjennomgå denne prosedyren. Hvis inkludert, vil et område på siden av magen like over linningen steriliseres og injiseres med et bedøvelsesmiddel (Lidocaine Hydrochloride) for å bedøve området. Ved hjelp av en større nål vil en 0,5 grams prøve av fettvev bli tatt rett under huden. Det vil være noen blåmerker, men hvis det lar seg gro skal det ikke være arrdannelse. De som velger å ikke inkludere denne biopsien vil ganske enkelt fortsette å hvile.

Kl. 09:00 vil deltakerne bli bedt om å fullføre visuelle analoge skalaer (VAS) som vil gi subjektive mål på appetitt, metthet og lyst til å spise. Umiddelbart etter dette vil deltakerne få en testfrokost med hurtiggrøt laget med helmelk og sukker som de må innta innen 10 minutter. Nøkkeltiltak vil da bli iverksatt med følgende intervaller:

• 12 ml blodprøve - 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180
• Visuelle analoge skalaer - 30, 60, 90, 120, 150, 180
• Metabolsk hastighet (indirekte kalorimetri) - 60, 120, 180

(Merk: total urinproduksjon vil også kvantifiseres gjennom den postprandiale perioden for å justere substratoksidasjonsverdier for proteinoksidasjon)

Kl. 12:05 vil deltakerne bli bedt om å legge hånden på sin kanylearm i en polstret Perspex-boks som vil bli varmet opp til 55 grader. Dette er for å la det venøse blodet arterialiseres, noe som vil gi en bedre indikasjon på hele kroppens glukosemetabolisme i testen som følger. Kl. 12:15 vil det bli tatt en 7 ml blodprøve, hvoretter deltakeren vil bli bedt om å innta en milkshake som gir 33 % av energibehovet. Blodprøver (7 ml) vil deretter bli tatt hvert 15. minutt i de påfølgende to timene for å teste om det er en ekstra måltidseffekt. Klokken 14:15 vil den endelige blodprøven for dette besøket bli tatt og kanylen fjernes.

For å konkludere med pre-intervensjonsprotokollen vil deltakerne bli tatt til et eget laboratorium for en dual-energy x-ray absorptiometri (DEXA) skanning. Dette er en spesialisert form for helkroppsskanning som måler hvordan en persons vekt er fordelt mellom fett og muskelvev. Det tar omtrent åtte minutter og krever at deltakeren ligger stille hele veien. Den administrerer riktignok en liten dose ioniserende stråling, men dette tilsvarer 7 mikroSieverts som er ledsaget av en risiko for skadelige strålingseffekter i området 1 av 10 millioner. Anvendelsen av denne metoden er godkjent i denne studien av en uavhengig medisinsk fysikkekspert og en klinisk strålingsekspert.

Intervensjonsfase

Før de forlater laboratoriet vil deltakerne bli randomisert til en av tre behandlingstilstander som er skissert nedenfor. Alle tre diettgruppene vil vare i 20 dager totalt, med overganger mellom hver 24-timers syklus som skjer kl. 15.00 hver dag, og ideen er at det vil tillate dem å innta minst ett hovedmåltid per dag i alle tilfeller. For gruppene med intermitterende faste (IMF), vær oppmerksom på at under fastesykluser vil deltakerne bli bedt om å bare konsumere vann og svart te/kaffe uten melk eller sukker. Under fôringssykluser, og gjennom den daglige kalorirestriksjonsdietten, vil deltakerne bli bedt om å gjenskape diettoppføringen i kontrollfasen med passende modifiserte mengder for å gi 75 %, 150 % eller 200 % av deres normale kaloriinntak i samsvar med gruppen de er tildelt til. Der rekreasjon ikke er mulig, vil deltakerne bli bedt om å notere elementet som er fjernet og/eller elementet som ble lagt til i en ny diettoppføring som vil bli gitt før de forlater laboratoriet. Fysisk aktivitet vil også bli overvåket den første og siste uken av intervensjonen ved hjelp av en Actiheart-monitor for å undersøke atferdstilpasninger til diettene.

1. Daglig kaloribegrensning – Reduser energiinntaket med 25 % på daglig basis
2. IMF med vekttap - Veksle mellom 24 timers sykluser med faste og fôring med 150 % av normalt inntak ved fôring
3. IMF uten vekttap - Veksle mellom 24 timers sykluser med faste og fôring med 200 % av normalt inntak ved fôring

Kl. 15.00 på dagen for det første laboratoriebesøket, vil mannlige deltakere begynne sitt tildelte kosthold, selv om dette kan utsettes med opptil en uke om nødvendig. Kvinnelige deltakere vil bli bedt om å utsette dette med seks dager i alle tilfeller for å sikre at deres laboratoriebesøk etter intervensjon faller innenfor samme fase av menstruasjonssyklusen for å minimere virkningen av månedlige hormonelle svingninger.

Laboratorieprotokoll etter intervensjon (LAB 3)

Etter fullføring av 20 påfølgende 24-timers diettsykluser, vil deltakerne gå tilbake til sitt normale kosthold i én dag (foreskrevet) mens de unngår anstrengende trening, røyking, alkohol og koffein, før de faster til de ankommer laboratoriet neste morgen for post- intervensjonslaboratoriebesøk. Etter å ha konsumert en halvliter vann kl. 06.30 og ankommet kl. 07.30 i lette klær, vil deltakerne gjennomgå den samme laboratorieprotokollen som er beskrevet tidligere for deres pre-intervensjonsbesøk. I stedet for å bli randomisert til en diettgruppe vil de imidlertid bli bedt om å fylle ut et tilbakemeldingsskjema om deres opplevelse av studien.

Følge opp

Fire uker etter deres laboratoriebesøk etter intervensjon vil deltakerne bli invitert til en tilbakemeldingsøkt for å diskutere alle tilgjengelige resultater. Resultatene fra måltidstesten og studien som helhet vil følge på et senere tidspunkt grunnet logistikk og kostnadseffektivitet. Der det passer vil deltakerne også bli bedt om å inkludere en vektmåling for å gi en indikasjon på bærekraftig vekttap.

Mål

Når datasett er innhentet for alle 72 deltakere, vil gruppen med daglig kalorirestriksjon bli sammenlignet med IMF med vekttapsgruppe. Dette vil tillate sammenligning av effektene av en IMF-diett mot effekten av en mer konvensjonell tilnærming når den matches for energiunderskudd. Den siste gruppen, IMF uten vekttap, vil deretter fremheve de relative bidragene til vekttap og fasteavhengige mekanismer for å produsere observerte effekter.