Aktivitet, fett og appetitt hos ungdom 2 Intervensjon (AAAA2INT)

Målet med studien er å kvantifisere forholdet mellom fysisk aktivitet, metabolsk funksjon og appetitt hos ungdom. For å gjøre dette vil vi teste arbeidshypotesen vår om at høye nivåer av regelmessig moderat til kraftig fysisk aktivitet (MVPA), i motsetning til kroppsvektstatus, resulterer i en metabolsk fenotype som består av forbedret metabolsk funksjon og riktig regulering av appetitten. Vi vil tilfeldig tildele stillesittende overvektige/fedme ungdommer (N=44) til enten en kontrollgruppe eller en strukturert treningsgruppe i tre måneder.

Vår studiestatistiker Dr. Vincent Staggs vil randomisere deltakere etter at den endelige kvalifikasjonen er bestemt til enten nyhetsbrevkontroll eller treningsintervensjon, balansert etter kjønn for å sikre lik sammensetning av menn og kvinner.

Prøvestørrelsen for studie 2 (mål 2) ble beregnet basert på data fra laboratoriet vårt; en liten pilotstudie med stillesittende og aktive perioder for å teste gjennomførbarheten av laboratorieprotokollene våre. Basert på disse foreløpige dataene, som ligner på data i den eksisterende litteraturen, estimerer vi endringer i appetittvurderinger (sult) 11 % fra baseline, tilsvarer effektstørrelser på 0,67, noe som resulterer i prøvestørrelsesberegninger på N=35. Forutsatt en frafallsrate på 10 % (n=4) i løpet av tre måneders intervensjon, som vanligvis observeres i lignende intervensjoner utført av mentor Dr. Donnelly, er den endelige prøvestørrelsen satt til N=40.

Dataanalyse vil bli fullført av PI med bistand fra statistikeren Dr. Staggs og mentorteamet. For visuell analog skala (VAS) appetittmål, som vurderes på flere tidspunkt i løpet av en enkelt måleøkt, vil vi gjennomføre analyser på to måter. Først vil vi gjennomføre mellom gruppeanalyser ved å bruke hver av de syv individuelle vurderingene (f.eks. 60 minutter etter måltid) for å se om verdiene varierer etter fysisk aktivitet eller kroppsvektgruppe. For det andre vil vi også beregne arealet under kurven (AUC) for hver variabel av interesse (f.eks. sult, ghrelin), og bruk det målet for å teste gruppeforskjeller. For å adressere mål 1, hypotese 2, vil vi gjenta analysene beskrevet ovenfor og inkludere insulinfølsomhet som en kovariat. For å adressere mål 2, hypotese 3, vil vi gjennomføre mellom gruppeanalyser av endring over tid ved å bruke gjentatte mål ANOVA, ved å bruke samme analyseteknikker for appetittvariablene som beskrevet i mål 1 (enkeltvurdering og AUC), med insulinsensitivitet inkludert som en kovariat.

Appetitt regnes som det primære resultatet av mål 1 og 2. Subjektiv vurdering av sult og smak vil bli fullført ved å bruke selvvurderte visuelle analoge skalaer (VAS), hvor hver skala består av en 10 cm lang linje som skiller utsagn som "ikke kl. alle sultne? og ?ekstremt sulten?. Oppfatninger av diettbegrensning, desinhibering og sult vil bli målt under hver måleøkt før det faste måltidet ved hjelp av Three Factor Eating Questionnaire (TFEQ). Control of Eating Questionnaire (CEQ) vil bli brukt til å vurdere sult, metthet, cravings, ønsket om å spise visse typer mat, og evnen til å motstå trang til å spise. Objektiv vurdering av appetitten vil bli fullført ved hjelp av blodprøver tatt fra et inneliggende kateter, og analysert for episodisk regulering av følgende faste- og metthetshormoner: glukose, insulin, leptin, ghrelin, glukagonlignende peptid 1 (GLP-1) og peptid YY (PYY). Alle prøver vil bli blandet med et standard konserveringsmiddel (400 µL av 10 000 KIU aprotinin), sentrifugert, plasmaet delt i alikvoter og lagret i -80 ºC fryser til analyse ved bruk av standardsett ved et eksternt sertifisert klinisk laboratorium.

Målt appetitt vil bli vurdert etter en fast standard frokost (40 % av RMR, sammensatt av 55 % karbohydrat, 15 % protein, 30 % fett). Den faste frokosten vil bli administrert mens deltakeren er i fastende tilstand (? 12 timer siden siste måltid), og de vil bli bedt om å innta måltidet innen 15 minutter. Matinntak (totalt kcal) vil bli vurdert ved hjelp av et ad libitum pizzamåltid servert tre timer etter det faste måltidet. Deltakerne vil bli bedt om å spise til de er komfortabelt mette og informert om at de kan be om mer av måltidet når som helst. Måltider vil bli gitt i 400 kcal porsjoner, og hver skål med mat vil bli veid før og etter servering, uten fagene? kunnskap, og mengden forbrukt registrert. Alle måltider vil bli servert i en rolig spisestue fri for distraksjoner på CCHLN. All mat vil bli tilberedt ved hjelp av en standard prosedyre i det metabolske kjøkkenet for å sikre konsistens på tvers av behandlingsforholdene, og næringssammensetningen av måltidene vil bli bestemt ved hjelp av programvare for næringsanalyse (Nutrient Data System for Research, versjon 2016).

Insulinfølsomhet via den euglykemiske ?hyperinsulinemiske klemmeteknikken anses som det primære resultatet for mål 1, hypotese 2. Deltakerne kommer fastende (12 timer over natten). Et kateter vil bli satt inn i en antecubital vene på en arm for å infundere insulin og 20 % dekstrose, og et annet kateter vil bli satt inn i den kontralaterale antecubitale venen for blodprøvetaking. Deltakeren vil hvile stille og RQ via indirekte kalorimetri vil bli målt (se Resting Metabolic Rate), etterfulgt av innsamling av 3 baseline blodprøver for å etablere baseline glukosenivåer. Umiddelbart etter og varer i 180 minutter, vil en klargjort kontinuerlig infusjon av vanlig humant insulin bli administrert med en hastighet på 40 mU?m2 kroppsoverflateareal?1?min?1 sammen med en variabel infusjon av 20 % dekstrose for å opprettholde samsvarende euglykemi. baseline-nivåer (forventet 90-100 mg/dL). Blodsukkermålinger vil bli fullført hvert femte minutt for å bestemme glukoseinfusjonshastigheten ved bruk av en YSI-2300-analysator. Videre vil blod hvert tiende minutt trekkes inn i serumseparatorrør, sentrifugeres og lagres ved -80? C for senere insulinanalyse. RQ vil igjen bli målt 2 timer inn i klemmen i en periode på 15 minutter. Insulinfølsomheten vil bli bestemt av glukosedisponeringshastigheten i løpet av de siste 45 minuttene av hyperinsulinemisk-euglykemisk klemme når euglykemi er etablert. Denne prosedyren vil finne sted ved KUMCs forskningsanlegg for klinisk og oversettelsesvitenskapelig enhet.

Ungdom vil bli tilfeldig tildelt enten en trenings- eller nyhetsbrevkontrolltilstand i tre måneder. Ungdom som er randomisert til øvelsen vil delta i et veiledet strukturert treningsprogram (gå på tredemølle, sykle på en stasjonær sykkel osv.) og bruke tilsvarende 400 kcal/økt (ca. 45-60 min/økt) på tre dager/ uke. Vi vil følge protokollen til mentor Dr. Joseph Donnelly, med treningsresepter som går fra 150 kcal/økt ved intervensjonsstart for å nå målet for treningsenergiforbruk (EEEx) (400 kcal/økt) ved slutten av måned 3. Begrunnelsen for denne dosen strukturert trening er basert på nasjonale og internasjonale anbefalinger for fysisk aktivitet for ungdom på 60 minutter/dag, sammen med data fra Donnelly-teamet og andre som indikerer at dette treningsnivået over en tre måneders periode vil resultere i forbedringer i kardiorespiratorisk kondisjon hos deltakere i ungdom.

EEEx vil bli vurdert ved baseline og månedlig under intervensjonen for å bestemme varigheten av tredemølletreningen som kreves for å nå EEEx-målene. EEEx vil bli vurdert ved indirekte kalorimetri (TrueOne 2400 Metabolic Measurement Cart, ParvoMedics, Salt Lake City, Utah) med ett minutts mellomrom. Weir-ligningen vil bli brukt til å beregne EEEx fra målt oksygenforbruk og karbondioksidproduksjon. Før hver EEEx-vurdering vil deltakerne utføre en kort oppvarming (~ 2 minutter, 3?4 mph, 0 % karakter). Ved baseline-vurderingen vil tredemøllehastighet/-grad begynne ved 3 mph/0 % stigning og vil bli justert i trinn på 0,5 mph/1 % stigning til deltakeren når 70 % HR max ?4 slag/minutt. Ved slutten av måned 1 til 3 vil EEEx beregnes til både 70 % og 80 % av maksimal hjertefrekvens (HR) for å imøtekomme personlige preferanser for å gå eller løpe. EEEx vil bli vurdert til både 70 % (15 minutter) og 80 % HR max (15 minutter) med et intervall på 2 minutter mellom vurderingene for å la deltakerne fjerne munnstykket og få vann hvis ønskelig. Enten hastighet eller karakter vil bli justert avhengig av deltakerens preferanser. Gjennomsnittlig EEEx over et 15-minutters intervall (kcal/minutt) vil bli brukt for å bestemme varigheten av treningsøktene utført i løpet av den første måneden. For eksempel: EEEx = 9,2 kcal/minutt, foreskrevet trening = 400 kcal/økt, treningsvarighet = 400/9,2 = 44 minutter/økt.

All overvåket trening vil skje på CCHLN på en tredemølle med hjertefrekvens, hastighet og karakter overvåket av en treningsspesialist hvert femte minutt. TV og iPad vil være tilgjengelig for deltakerne å se på mens de trener. Overholdelse vil bli definert som gjennomføring av ?90 % av planlagte treningsøkter/uke, og deltakere vil bli ekskludert hvis de ikke oppfyller dette kravet. Vellykket gjennomføring av en treningsøkt vil bli definert som å opprettholde mål for HR ?4 slag/minutt for den foreskrevne treningsvarigheten.

Som det er gjort i tidligere studier av eksperter på behandling av fedme hos barn, vil vi bruke en kontrollgruppe for nyhetsbrev. Akkurat som i disse tidligere studiene, vil familier motta et månedlig nyhetsbrev med ?foreldretips, eksempler på lovord og barnepassede aktiviteter og oppskrifter? identisk med det som har vært brukt i arbeidet til ledere innen pediatrisk fedme. Innholdet vil være likt det som leveres i eksisterende gruppebaserte intervensjoner med overvektige/fedme ungdommer ved CCHLN under ledelse av mentor Dr. Ann Davis.

Energiinntaket vil bli vurdert ved hjelp av tre metoder: 1) objektivt, målt ved mengden kcal konsumert under et ad libitum måltid (se ovenfor, avsnitt Faste/Ad libitum måltider), 2) subjektivt, vurdert i hver frittlevende 7-dagers vurderingsperiode via kostholdsveileder-administrerte 24-timers diettinnkallinger, og 3) beregnet, basert på inntaksbalansemetode. Subjektivt energiinntak vil bli vurdert ved å bruke tre tilbakekallinger av kosthold som skjer på tilfeldig utvalgte ikke-påfølgende dager i løpet av hver 7-dagers frittlevende vurderingsperiode (inkludert minst én helgedag) for å minimere forberedelser som kan skjemmende tilbakekalling, av et team av erfarne ( >6 år ved bruk av Nutrient Data System for Research-programvare) registrerte dietister som bruker en multi-pass-tilnærming, som bruker spørsmål for å redusere matutelatelser og standardiserer intervjumetodikken på tvers av intervjuere. Estimert energiinntak vil også bli beregnet ved bruk av inntaksbalansemetoden under hver behandlingstilstand, basert på prinsippene i den første termodynamikkens lov, ved å bruke følgende ligning: beregnet energiinntak= 1020 (?FFM/?t) + 9500(? FM/?t) + EE, der ?FFM og ?FM representerer endring i hver variabel målt ved DXA ved begynnelsen og slutten av hver vurderingsperiodebetingelse, ?t representerer dager mellom målingene; 1020 og 9500 representerer energitettheten i kcal av henholdsvis FFM og FM per kg; og EE representerer energiforbruk som målt av aktivitetsmonitoren.

Energiforbruket vil bli estimert i løpet av hver 7-dagers frittlevende vurderingsperiode ved hjelp av en armbasert monitor (SenseWear Mini?, BodyMedia Inc.), som beregner energiforbruk ved hjelp av tri-aksial akselerometri og målinger av varmefluks, galvanisk hudrespons, hudtemperatur og omgivelsestemperatur nær kroppen.

Kroppssammensetning inkludert fettmasse og fettfri masse vil bli målt ved hjelp av et dobbeltenergi røntgenabsorptiometer for hele kroppen (DXA, Lunar DPX-system, versjon 3.6) med deltakeren kledd i kirurgiske skrubber og bare føtter.