Effekter av reaktiv hypoglykemi på kognisjon i tidligere eller senere kronotyper (GlyCoBrainI2)

Studier hos unge voksne indikerer gunstige effekter av en lav-GI-frokost på kognitiv ytelse. En metaanalyse av 17 studier avdekket fordelene med en lav-glykemisk belastningsfrokost på øyeblikkelig verbalt minne bare i sen postprandial periode. Metaanalysen rapporterte ingen generell effekt på oppmerksomhet hos voksne, men antyder likevel fordeler for oppmerksomhet hos barn, unge og unge voksne. Mekanismer som forklarer de tidsavhengige fordelene med en lav glykemisk belastning (GL) frokost er ikke helt forstått. Tilveiebringelsen av glukose til hjernen blir for øyeblikket diskutert som en sentral mekanisme som knytter måltid GI/GL til erkjennelse. Generelt er glukose nødvendig for kognitiv innsats som det fremgår av reduksjoner i lokale ekstracellulære glukosekonsentrasjoner i det aktiverte hjerneområdet. Nøkkelneurotransmittersyntese i hjernen trenger glukose. Glukosemetabolisme kan påvirke hukommelsen gjennom tryptofanutnyttelse og serotoninkonsentrasjoner. Totalt sett kan hukommelsesforbedrende effekten av glukose kreve relativt konstant blodsukkernivå i hjernen i stedet for høye glukosebeløp per se. Selv om høy GI-mat fremkaller en kortvarig økning i blodsukkernivået, vil mat med lite GI føre til en mer vedvarende og langvarig tilveiebringelse av glukose. Den sene postprandiale fasen, når kognitive fordeler med lave GI/GL-måltider er mest merkbare, sammenfaller med tiden etter reaktiv hypoglykemi etter et høyt-GI-måltid. For å skille ut effektene av kostholds -GI og reaktiv hypoglykemi, er det forsvarlig å undersøke drikkevarer som fruktjuicer - preget av en lav GI, men likevel kjent for å indusere reaktiv hypoglykemi enda tidligere postprandialt. Følgelig bør også skadelige effekter på kognisjon manifestere seg tidligere som observert for frokost med høy GI. Siden nyere arbeid antyder at det kan være et optimalt blodsukkerområde for kognitiv ytelse, og at dette optimale området kan variere etter kognitivt domene, bør kontinuerlig glukoseovervåking brukes i tillegg til de konvensjonelle målepunktene direkte før den kognitive testen. Fordelene med lav GI/GL -frokost for kognitiv funksjon har imidlertid også blitt observert uten forskjeller i blodsukkernivået. Dette kan tilskrives en akutt forbedret postprandial insulinfølsomhet og/eller lavere kortisolnivå som er fremkalt av lav-GI-måltider. Følgelig virker samtidig undersøkelser av alle tre faktorer, dvs. glukose, insulin og kortisolnivå nødvendig for å skille ut potensielle mekanismer. Ovennevnte metaanalyse fant også større fordeler for individer med bedre glukosetoleranse, selv om alderen kan forvirre dette. Studier antyder at unge voksne med dårligere glukosetoleranse, selv innenfor det sunne området, kan være mer utsatt for disse effektene. Mens glukosetoleranse følger en døgnrytme, og er lavest på kvelden på grunn av redusert β-celle-funksjon i bukspyttkjertelen og insulinresponsen, svekker døgnisk feiljustering-vanlig blant unge voksne med senere kronotyp-kan også glukosetoleranse, selv til frokost, på grunn av redusert insulinfølsomhet. Denne feiljusteringen, ofte forårsaket av sosial jetlag, har vært knyttet til overvekt, diabetes type 2, høyere blodsukker, HBA1c -nivåer og økt risiko for depresjon. Det er fortsatt uklart om personer med senere kronotyper er mer utsatt for reaktiv hypoglykemi etter frokost.

Hypotese

1. Reaktiv hypoglykemi som respons på en lav-GI-drikke svekker hukommelsen og oppmerksomheten etter ca. 90 minutter
2. Reaktiv hypoglykemi etter forbruket av lav-GI-drikke er mer uttalt hos friske personer med en senere kronotype
3. Den negative effekten av en lav-GI-frokost som induserer reaktiv hypoglykemi på hukommelsen, og oppmerksomheten er spesielt tydelig hos de med senere kronotypemål. Denne ernæringsforsøket tar sikte på å undersøke hvordan lav-GI-drikker induserer reaktiv hypoglykemi og dens effekter på hukommelse og oppmerksomhet etter måltider i postprandial fase. Vi tar sikte på å utforske effekten av kronotype i to studentprøver: de med tidligere og senere kronotyper. Videre undersøker vår studie relevansen av kronotyp for det postprandiale forløpet av glukose (inkludert forekomst av reaktive hypoglykemier) insulin og kortisolnivå.

Metodikk

Deltakere sunne, tysktalende studenter ved Paderborn University (tidlig eller sen kronotype)

Beregning av prøvestørrelse:

Vi baserer vår beregning av prøvestørrelse på forskjellen i øyeblikkelig minne og studien vurdert best når det gjelder kvalitet i metaanalysen. Gitt et standardavvik på 3,6 og 4,3 i begge grupper, og en standardisert gjennomsnittlig forskjell på 0,31 for personer med en bedre glukosetoleranse (tilsvarende en gjennomsnittlig forskjell på 1,12) krever vi 44 deltakere i den minste undergruppen med en gitt effekt på 80% og alfa på 0,05 med tanke på en korrelasjon på 0,8 mellom begge målinger (beregnet med stata, vers. 17.0). Vi antar at 66% av de inviterte studentene vil delta og at 75% av dem vil fullføre studien. For å ha det fulle datasettet med 88 personer (44 med en tidlig kronotype og 44 med en sen kronotype) som fullfører rettssaken, må 117 starte rettsaken og 177 personer må bli invitert fra Glykobrain Observational Study som rekrutterte 356 studenter fra Paderborn University og vist for kronotype via MCTQ. Begge kronotypeprøver har lik kjønnsfordeling.

Begge prøvene vil bli invitert til å delta i crossover -ernæringsforsøket, unntatt røykere, skiftarbeidere eller reisende på> 2 tidssoner de siste 3 månedene, og personer som tar metylfenidat eller melatonin. Studentene vil delta i 2 frokostkognisjonstester, hver etter en fast overnatting klokka 20.00 for å bli tatt over 2 uker inkludert 1 uke med utvasking. Deltakerne vil bli tildelt tilfeldig til en av to sekvensgrupper, bare forskjellig i intervensjonssekvensen (Isomaltulose®-drikk, glukosefruktos-sucrose-drikke eller glukosefruktos-sucrose drikke, Isomaltulose®-drikk). Randomiseringslister leveres av en ekstern statistisk rådgiver fra University of Esbjerg lagdelt etter kjønn og kronotype. En randomisert liste ble generert for 4 grupper, hver med 30 spor, ved bruk av en blokk randomiseringsmetode. Randomiseringen ble utført ved bruk av Stata med 5 blokker, noe som sikret balanse over gruppene.

Deltakerne vil motta to forskjellige enkle drikkefrokost:

1. Drikke med lav GI som forårsaker reaktiv hypoglykemi ("glukose-fruktosesukrose drikke") bestående av en 75 g glukosefruktosesukroseblanding oppløst i 500 ml vannkranevann
2. Lav-GI-drikke som induserer ingen reaktiv hypoglykemi ("Isomaltulose® drikke") bestående av 75 g isomaltulose oppløst i 500 ml tappevann

Intervensjonen følger en 2-ukers plan:

Uke 1: Deltakerne blir invitert til forberedelsesdag 1 (fredag), hvor en venøs fastet blodprøve tas for å bestemme faste lipider, høysensitivitet-C-reaktivt protein, alanin aminotransferase og gamma-glutamyltransferase for å metabolsk karakterisere de rekrutterte deltakerne. For å validere den tidligere bestemte kronotypen i Glycobrain Observational Study, vil deltakernes kronotype bli vurdert igjen ved bruk av München Chronotype -spørreskjema. (MCTQ, © Roenneberg og medarbeidere, 2003). Kroppssammensetning vil bli revurdert ved bioimpedansanalyse (MBCA 515, SECA, Tyskland) for å estimere individuelle prosentandeler av kroppsfett, muskelmasse, totalt kroppsvann og ekstracellulært vann. Kroppsvekt vil bli målt ved bruk av den medisinske kroppssammensetningsanalysatoren (MBCA). Kroppshøyde vil bli målt ved bruk av en ultralydsmålingsstasjon (SECA 287 dB). Midjeomkrets vil bli målt på midtpunktet mellom det nedre ribbekken og hoftebenet i den utsatte overkroppen.

Kontinuerlig glukoseovervåking (CGM, G7, Dexcom, Inc., San Diego, CA) er aktivert, og et akselerometer vil bli brukt til å måle bevegelses- og søvn/vekkeforhold (også tillate å bekrefte kronotype). Et standardisert kveldsmåltid vil bli gitt for å bli konsumert om kvelden før intervensjonen for å unngå sekundære måltidseffekter, f.eks. forårsaket av pulsforbruk. Deltakerne vil bli bedt om å utføre en treningsøkt på kognisjonsbatteriet (se nedenfor).

Selve intervensjonen starter tre til fem dager senere klokka 20.00 med hver dag som går som følger:

• Hjertefrekvensbelte for å måle hjertefrekvensvariabiliteten i kombinasjon med Unite Fitness Watch (Polar Electro, Finland).
• Minimale invasive kapillære blodprøver samlet på -40, 30, 80 og 140 minutter (i forhold til tidspunktet for å drikke drikken) vil bli brukt til å bestemme glukose og insulinnivå
• Ikke -invasivt kortisolprøver fra spytt på -40, 80 og 140 minutter
• Kontinuerlige glukosemålinger
• Kognisjonstest på -30, 90 og 150 minutter
• Test drikke frokost inkludert enten glukose-fruktosesukrose eller isomaltulose for å være full på tidspunktet 0, dvs. 09:00 A.M.
• Andre målinger: appetitt, tørst og stemning vil bli vurdert til -40, 30, 80 og 140 minutter hver ved hjelp av en validert visuell analog skala
• Fjerning av alle enheter og tilveiebringelse av en frivillig frokost på 180 minutters glukosenivåer vil bli direkte bestemt ved bruk av Hemocue Glucose 201 RT -analysator (Hemocue AB, Sverige). Plasmainsulinkonsentrasjon og kortisolkonsentrasjon i spytt vil bli bestemt av en enzymbundet immunosorbentanalyse (ELISA) ved bruk av et sett fra IBL/TECAN.

Uke 2: Igjen gjentar deltakerne forberedelsesdagen som før (dag 2), bortsett fra BIA, MCTQ og venøs blodprøve målinger. Intervensjonen fortsetter deretter 3 til 5 dager etter forberedelsesdagen etter samme tidsskala som på intervensjonsdag 1.

Vurdering av kognisjonstester ved bruk av testbatteriet forventes å vare omtrent 25 minutter totalt hver gang. Tester vil omfatte et sett med tester utviklet av ALA Institute Bochum, som ble brukt i våre tidligere studier.

• (Forsinket) Verbal minnetest (muligheten til å huske totalt 30 ord umiddelbart (husk) og etter 20 minutter (forsinket tilbakekalling))
• Visuell-romlig kortvarig arbeidsminnetest (en Corsi-block tapping-testekvivalent, dvs. å tappe en sekvens på opptil ni identiske romlig adskilte blokker, og sekvensielt øke vanskeligheten med antall presenterte blokker).
• Test av selektiv og vedvarende oppmerksomhet og visuell skannehastighet (en modifisert versjon av D2-testen av oppmerksomhet, hvor de reaksjonsspesifikke tegnene i en serie presenterte tegn vil bli vurdert)
• Test av romlig oppmerksomhet og vekslingsevner mellom to forskjellige oppgaver (alternativ versjon av løypeoppgaven)
• Test av Tonic Alertness (enkel reaksjonstidstest)
• Test av hemming, dvs. evnen til å hemme en prepotent respons ved bruk av en flankeroppgave. I hver prøve vil tre superponerte trekanter bli presentert for deltakerne. De øvre og nedre trekantene (flankers) vil peke i samme retning, men uavhengig av den midterste trekanten (målet). Under forsøkene uten go erstatter en sirkel målet. Deltakerne vil være ment å trykke på knappene til venstre eller høyre i henhold til målet på målet eller ikke å reagere i tilfelle av en ikke-go-tilstand. Hver prøve vil bli kategorisert som kompatibel-go, inkompatibel-go eller no-go.
• En dummy -test for å sikre at forsinket tilbakekalling starter nøyaktig 20 minutter etter øyeblikkelig tilbakekalling

Statistisk analyse Multilevel regresjonsmodeller vil bli brukt for å vurdere effekten av intervensjonene på øyeblikkelig verbalt minne etter 90 minutter. Identiske modeller vil bli brukt til de andre kognitive resultatene. Interaksjoner mellom intervensjonseffekten og kronotypen vil bli testet, og stratifiserte analyser basert på kronotypen vil bli utført. Ytterligere analyser vil redegjøre for sensitiviteten til insulin og andre faktorer som kortisol, appetitt, tørst og/eller stemning, for å undersøke om de observerte effektene delvis kan forklares med disse faktorene. Multilevel regresjonsanalyser med gjentatte målinger vil vurdere relevansen av kronotype for reaktiv hypoglykemi.