Badanie ACT-OUT: WYNIKI AKTYWNOŚCI na podstawie diety wysokowęglowodanowej lub wysokotłuszczowej w zespole metabolicznym

1. TŁO I UZASADNIENIE:

   Obecna profilaktyka otyłości kładzie nacisk na zwiększenie aktywności fizycznej i niskotłuszczową dietę o ograniczonej kaloryczności w celu uzyskania ujemnego bilansu kalorycznego. Ograniczenie kaloryczne wiąże się ze spadkiem wydatku energetycznego. Drugi filar profilaktyki otyłości, polegający na zwiększeniu poziomu aktywności fizycznej, wiąże się z większym spożyciem kalorii. Niepowodzenie strategii jedz mniej, ćwicz więcej jest ewidentne w przypadku epidemii otyłości, zespołu metabolicznego (MetS) i cukrzycy typu II. Co więcej, wypieranie tłuszczu z diety doprowadziło do kompensacyjnego wzrostu spożycia węglowodanów, co wiąże się z niepożądanymi efektami metabolicznymi.

   Diety o ograniczonej zawartości węglowodanów są kontrowersyjne pomimo korzyści płynących z tego podejścia. Kontrowersje wynikają z kompensacyjnego wzrostu spożycia tłuszczu w diecie związanego z ograniczeniem węglowodanów i obaw, że większe spożycie tłuszczu zwiększa ryzyko chorób sercowo-naczyniowych. Ograniczenie węglowodanów zmniejsza oporność na insulinę i łagodzi MetS. Protokół ten ma na celu ustanowienie większej bazy dowodowej dla diet o ograniczonej zawartości węglowodanów jako opcji terapeutycznej dla MetS. Badacze dokonają przeglądu aktualnej wiedzy w odniesieniu do: (i) otyłości i insulinooporności w Kanadzie, (ii) stanowiska głównych organizacji medycznych, (iii) niedociągnięć obecnego paradygmatu zapobiegania otyłości, (iv) dlaczego diety o ograniczonej zawartości węglowodanów działają.

   1.1) Otyłość i insulinooporność w Kanadzie W latach 80-tych niskotłuszczowe diety o ograniczonej kaloryczności stały się kamieniem węgielnym porad dietetycznych mających na celu zmniejszenie otyłości. Takie podejście z powodzeniem zmniejszyło procent kalorii pochodzących z tłuszczu, co w konsekwencji zwiększyło spożycie węglowodanów. W kolejnych latach otyłość stała się epidemią. W Kanadzie częstość występowania otyłości (BMI ≥ 30 kg/m2) wzrosła z 10% w latach 70. do 23% w 2004 r., przy czym dodatkowe 36% uważano za nadwagę (BMI 25-29,9). Ponieważ otyłość jest czynnikiem ryzyka MetS i cukrzycy typu II, rozpowszechnienie tych zaburzeń również osiągnęło rozmiary epidemii. Około 2 milionów Kanadyjczyków żyło z cukrzycą w 2007 roku, a szacuje się, że do 2012 roku 2,8 miliona Kanadyjczyków będzie cierpieć na cukrzycę. Społeczności Pierwszych Narodów zostały szczególnie dotknięte, z rozpowszechnieniem 3-4 razy wyższym i młodszym wiekiem zachorowania niż osoby niebędące Pierwszymi Narodami. Aby zaradzić temu kryzysowi, potrzebne są nowe strategie zapobiegania chorobom przewlekłym.

   Insulinooporność leży u podstaw patofizjologii otyłości. Insulinooporność to stan, w którym normalne ilości insuliny są niewystarczające do wytworzenia prawidłowej odpowiedzi insulinowej z komórek tłuszczowych, mięśniowych i wątrobowych. W rezultacie osoby oporne na insulinę mają zarówno podwyższony poziom glukozy we krwi, insulinę na czczo, jak i wydzielają większe ilości insuliny w odpowiedzi na węglowodany w diecie. Ta kompensacyjna hiperinsulinemia jest związana z niekorzystnymi efektami w tkankach, które zachowują swoją wrażliwość na insulinę. Podwyższony poziom glukozy we krwi jest związany z zaawansowanymi produktami końcowymi glikacji, reaktywnymi formami tlenu i stanem zapalnym o niskim stopniu złośliwości. Ekspozycje te są związane ze zwiększonym ryzykiem chorób układu krążenia i cukrzycy. Pomimo dowodów łączących podwyższony poziom insuliny z aterogennymi zmianami w układzie naczyniowym, pozostaje kwestią kontrowersji, czy utrzymujący się podwyższony poziom insuliny jest patogenny.

   Diagnoza MetS stanowi punkt wyjścia dla działań zapobiegawczych u osób z cukrzycą i chorobami układu krążenia. MetS definiuje się jako wysoki obwód w pasie oprócz dwóch z poniższych: wysoki poziom trójglicerydów, niski poziom HDL i podwyższone ciśnienie krwi. Obserwowano również inne zmiany patofizjologiczne, w tym zapalenie o niskim stopniu złośliwości, zwiększone stężenie kwasu moczowego, stan prozakrzepowy, podwyższone stężenie ApoB, małe gęste aterogenne LDL i dysfunkcję śródbłonka.

   Leczeniem pierwszego rzutu MetS jest utrata masy ciała prowadząca do zmniejszenia oporności na insulinę. Intensywne interwencje dotyczące stylu życia zmniejszają cukrzycę u osób z grupy wysokiego ryzyka. Większość interwencji związanych ze stylem życia w przypadku MetS opiera się na hipotezie, że osoby mogą zainicjować i utrzymać utratę masy ciała poprzez ograniczenie kalorii i zwiększenie aktywności fizycznej. Program Profilaktyki Cukrzycy wykazał, że intensywna interwencja obejmująca dietę niskotłuszczową o obniżonej kaloryczności i zwiększenie aktywności fizycznej wiązała się ze spadkiem BMI o 1,5 kg/m2 i zmniejszeniem częstości występowania cukrzycy o 58% u osób z grupy wysokiego ryzyka cukrzycy. Mniej intensywne interwencje wiążą się z mniejszymi zmianami. Badanie poradnictwa żywieniowego wiązało się ze spadkiem BMI o 0,4 kg/m2. Zatem interwencje dotyczące stylu życia, które kładą nacisk na „mniej jedzenia lub więcej ćwiczeń, mają ograniczoną wartość”. Optymalna dieta dla osób z MetS nie została zbadana z twardymi punktami końcowymi. Małe próby porównały diety o ograniczonej zawartości węglowodanów i diety o niskiej zawartości tłuszczu przy użyciu zastępczych markerów. Próba z udziałem poważnie otyłych osób wykazała większą utratę masy ciała i większą poprawę poziomu lipidów i hemoglobiny A1c na diecie o ograniczonej zawartości węglowodanów niż na diecie o niskiej zawartości tłuszczu / kalorii. W badaniu dorosłych z MetS, osoby losowo przydzielone do grupy ograniczającej węglowodany miały większą utratę wagi, niższe triglicerydy i niższy poziom insuliny niż osoby na diecie niskotłuszczowej o ograniczonej kaloryczności. Wyniki te są zgodne z metaanalizą, w której diety o ograniczonej zawartości węglowodanów wiązały się z poprawą dyslipidemii aterogennej, większą utratą masy ciała i lepszym przestrzeganiem diety niż diety o niskiej zawartości tłuszczu i ograniczonej kaloryczności. Badania te podkreślają zalety ograniczenia węglowodanów.

   1.2) Tłuszcze, cukier i stanowiska głównych organizacji medycznych Jedną z głównych barier w powszechnym wdrażaniu diet z ograniczeniem węglowodanów jest obawa, że ​​wzrost spożycia tłuszczów nasyconych w połączeniu ze wzrostem stężenia LDL-chol spowoduje większe ryzyko chorób sercowo-naczyniowych choroba (CVD). Ta hipoteza diety-serca stała się kamieniem węgielnym porad dietetycznych w zapobieganiu chorobom przewlekłym. Unikanie tłuszczów nasyconych doprowadziło do ogólnego unikania tłuszczów w diecie. Istnieją słabe i sprzeczne dowody na to, że zarówno ograniczenie spożycia tłuszczów nasyconych, jak i ograniczenie spożycia tłuszczów w diecie wiąże się z korzyściami zdrowotnymi. Największym testem hipotezy dietetycznego serca była Inicjatywa Zdrowia Kobiet (WHI). W tym badaniu losowo przydzielono kobiety do diety o niskiej zawartości tłuszczów nasyconych lub do zwykłej diety. Po 8 latach kobiety zrandomizowane do diety niskotłuszczowej miały niższy poziom cholesterolu LDL, ale nie zmniejszyły śmiertelności z powodu chorób układu krążenia, zachorowalności na raka piersi lub jelita grubego. Zgodnie z wynikami WHI, metaanaliza obejmująca 347 747 osób nie wykazała związku między spożyciem tłuszczów nasyconych a chorobami układu krążenia.

   Podczas gdy większość ekspertów zgodzi się, że jest zbyt wcześnie, aby uznać tłuszcze nasycone za największe zło dietetyczne, gromadzą się dowody podkreślające otyłość i aterogenność rafinowanych węglowodanów. Badanie mające na celu zmniejszenie spożycia słodzonych napojów wykazało, że w grupie interwencyjnej było o 7,7% mniej dzieci z nadwagą i otyłością niż w grupie kontrolnej. W badaniu NHANES (2006) spożycie cukru dodanego wiązało się z wyższymi poziomami trójglicerydów i niższym poziomem HDL. Prospektywne badanie dorosłych Holendrów wykazało, że zastąpienie 5% kalorii pochodzących z tłuszczów nasyconych węglowodanami o wysokim indeksie glikemicznym wiązało się z 33% wzrostem ryzyka zawału mięśnia sercowego.

   Obecny stan naukowego zamieszania co do skutków zdrowotnych (rafinowanych) węglowodanów znajduje odzwierciedlenie w różnorodności zaleceń dietetycznych. Wytyczne żywieniowe American Diabetes Association (ADA) sugerują, że diety o ograniczonej zawartości węglowodanów są opcją utraty wagi przez okres do 1 roku. Natomiast Canadian Diabetes Association zaleca dietę z 45%-60% kalorii pochodzących z węglowodanów przy spożyciu sacharozy do 10% dziennego spożycia. Sprzeczny charakter tych stanowisk podkreśla potrzebę dalszych badań nad skutkami zdrowotnymi diet o ograniczonej zawartości węglowodanów. Zatwierdzenie ograniczenia węglowodanów przez ADA sugeruje, że te diety są ważnymi opcjami terapeutycznymi.

   1.3) Wady tradycyjnego paradygmatu zapobiegania otyłości Obecny paradygmat zapobiegania otyłości kładzie nacisk na redukcję kalorii i/lub zwiększenie aktywności fizycznej w celu uzyskania ujemnego bilansu kalorycznego. Podczas gdy aktywność fizyczna przyniosła korzyści, zwiększenie aktywności fizycznej jako strategii odchudzania spotkało się z rozczarowującymi wynikami. Badania obserwacyjne łączące wysoki poziom aktywności fizycznej z mniejszą otyłością są trudne do interpretacji, ponieważ osoby o większej aktywności fizycznej odnoszą również korzyści z innych (niezmierzonych) zachowań prozdrowotnych. W randomizowanych badaniach interwencje związane z aktywnością fizyczną wykazały niejednoznaczne wyniki w odniesieniu do utraty wagi. Fizjologicznym ograniczeniem tego podejścia jest to, że trudno jest zwiększyć aktywność fizyczną bez kompensacyjnego zwiększenia spożycia. W badaniach, w których aktywność fizyczna była bezpośrednio nadzorowana i przy braku wyrównawczego zwiększenia podaży kalorii, aktywność fizyczna wiązała się z utratą masy ciała <3% początkowej masy ciała. W interwencjach związanych z aktywnością fizyczną o mniejszej intensywności wyniki są mniej obiecujące. Metaanaliza szkolnych interwencji związanych z aktywnością fizyczną młodzieży nie wykazała wpływu na BMI. Nieskuteczność aktywności fizycznej jako środka odchudzającego znajduje odzwierciedlenie w stanowiskach American Heart Association i American College of Sports of Sports Medicine, które zalecają 60-90 minut aktywności o umiarkowanej intensywności dziennie, aby schudnąć lub utrzymać utratę wagi. Nic dziwnego, że w populacji ogólnej występuje bardzo niska częstość występowania osób, które są umiarkowanie aktywne przez 60-90 minut dziennie. Jak na ironię, osoby oporne na insulinę, które czerpałyby największe korzyści zdrowotne z aktywności fizycznej, mogą mieć zmniejszoną tolerancję fizjologiczną, ponieważ oporność na insulinę jest związana ze zmniejszoną tolerancją wysiłku poprzez odwracalne zmiany w mitochondriach mięśniowych, zmniejszone VO2 max i prawdopodobnie inne mechanizmy.

   Przykładem niepowodzenia diet niskotłuszczowych i diet o ograniczonej kaloryczności w ograniczaniu występowania otyłości jest WHI. Po 7,5 latach obserwacji kobiety przydzielone losowo do grupy o niskiej zawartości tłuszczu zmniejszyły swoją wagę o 0,8 kg, ale miały wzrost obwodu talii o 1 cm, pomimo zgłoszonego zmniejszenia spożycia kalorii o 360 kalorii. Utrata masy ciała w grupie o niskiej zawartości tłuszczu nie różniła się od kobiet w grupie kontrolnej, które stosowały typową amerykańską dietę. Diety o ograniczonej kaloryczności kładą nacisk na unikanie wysokoenergetycznych pokarmów bogatych w tłuszcze. Podczas gdy unikanie tłuszczu w diecie ma intuicyjny urok, ograniczenie kalorii wiąże się z odpowiednim zmniejszeniem wydatku energetycznego, w efekcie stymulując reakcję głodową. Kompensacyjne zmniejszenie wydatku energetycznego wiąże się z ustabilizowaniem się utraty masy ciała, zwiększonym pragnieniem jedzenia i przyrostem masy ciała.

   Diety niskotłuszczowe/wysokowęglowodanowe wymagają utraty wagi, aby uzyskać pozytywne efekty metaboliczne. Ta zależność od utraty wagi w celu uzyskania korzyści zdrowotnych w połączeniu z nieuchronnym przyrostem masy ciała związanym z tą strategią dietetyczną może potencjalnie pogorszyć wskaźniki metaboliczne w dłuższej perspektywie. Niepożądane zmiany metaboliczne związane z wysokim spożyciem węglowodanów są szczególnie szkodliwe u osób z zespołem metabolicznym. Kontrastuje to z fizjologicznymi skutkami odstawienia węglowodanów u osób z insulinoopornością, które odzwierciedlają odwrócenie MetS. Oprócz poprawy MetS, diety o ograniczonej zawartości węglowodanów są związane z mniejszą gęstością, a zatem mniej aterogennymi cząsteczkami LDL i zmniejszeniem markerów stanu zapalnego.

   Ostatecznym ograniczeniem obecnego paradygmatu zapobiegania otyłości jest założenie, że makroskładniki odżywcze (tłuszcz, białko i węglowodany) mają równoważny efekt metaboliczny. Badacze dokonają przeglądu efektów metabolicznych makroskładników odżywczych związanych z odpowiedzią na insulinę i bilansem energetycznym. Węglowodany są silnymi wydzielaczami insuliny, która jest głównym regulatorem metabolizmu tkanki tłuszczowej i rozdziela energię pokarmową na magazynowanie (wyższy poziom insuliny) lub utlenianie (mniejszy poziom insuliny). Myszy zmodyfikowane genetycznie tak, aby nie miały receptora insuliny na komórkach tłuszczowych, zużywają więcej kalorii na gram masy ciała, ale są odporne na otyłość. U chorych na cukrzycę typu II podawanie insuliny egzogennej lub leków stymulujących uwalnianie insuliny z trzustki wiąże się z przyrostem masy ciała. Tłuszcz w diecie nie ma wpływu na wydzielanie insuliny, ale opóźnia opróżnianie żołądka. Białko w diecie obniża odpowiedź glukozy na insulinę 2-3 razy skuteczniej niż tłuszcz w diecie i odgrywa ważną rolę w tłumieniu apetytu i potencjalnie regulacji wagi. Dodatek tłuszczu, białka i błonnika w celu złagodzenia niekorzystnego wpływu węglowodanów w posiłku to koncepcja leżąca u podstaw indeksu glikemicznego. Dieta o niskim indeksie glikemicznym może mieć jednak mniejsze znaczenie dla diabetyków typu II, ponieważ wpływ tłuszczów i białek w diecie na stępienie odpowiedzi glukozy jest osłabiony lub nie występuje. Jeśli zapobieganie otyłości rzeczywiście opiera się na dowodach, to w arsenale zdrowia publicznego pozostały tylko dwa narzędzia: chirurgia bariatryczna lub ograniczenie węglowodanów.

   1.4) Dlaczego diety o ograniczonej zawartości węglowodanów działają? Istnieją co najmniej dwie cechy fizjologiczne diet o ograniczonej zawartości węglowodanów, które przyczyniają się do utraty wagi. Po pierwsze, diety o ograniczonej zawartości węglowodanów ad lib były związane ze spontanicznym zmniejszeniem spożycia kalorii. Po drugie, diety te wiążą się z większą utratą masy ciała na kalorie niż diety niskotłuszczowe z niewyjaśnionym deficytem kalorycznym wynoszącym około 200 kcal/dzień. Preferencyjna utrata masy ciała w przypadku diet o ograniczonej zawartości węglowodanów została nazwana „przewagą metaboliczną”. Koncepcja przewagi metabolicznej związanej z dietami o ograniczonej zawartości węglowodanów była kontrowersyjna wśród ekspertów. Chociaż istnieją dowody potwierdzające jego istnienie w modelach zwierzęcych iu ludzi, zjawisko to pozostaje słabo poznane.

   Diety ad lib z ograniczeniem węglowodanów są często związane ze spontanicznym spadkiem spożycia kalorii. Jest to spowodowane obniżającymi poziom insuliny efektami diet o ograniczonej zawartości węglowodanów, ponieważ wysoki poziom insuliny jest związany z podziałem paliw metabolicznych w tkance tłuszczowej i większym spożyciem pokarmu. Badanie przeprowadzone na otyłych osobach wykazało, że osoby stosujące dietę o ograniczonej zawartości węglowodanów miały prawie 30% spadek poziomu insuliny na czczo i spadek spożycia energii o 570 kcal. Tak więc niższy poziom insuliny jest kluczowym mediatorem między niższym spożyciem węglowodanów a utratą wagi. Badanie przeprowadzone na mężczyznach wykazało, że 70% zmienności w utracie wagi w wyniku diety o ograniczonej zawartości węglowodanów zostało wyjaśnione zmianami poziomu insuliny na czczo.

   Szereg badań wykazało przewagę metaboliczną diet o ograniczonej zawartości węglowodanów w porównaniu z dietami niskotłuszczowymi. Możliwe są trzy wyjaśnienia. Po pierwsze, mogą wystąpić większe koszty energetyczne związane z przemianami metabolicznymi składników odżywczych w dietach o ograniczonej zawartości węglowodanów. Po drugie, osoby na diecie niskowęglowodanowej mogą mieć większy wydatek energetyczny ze względu na większą spoczynkową przemianę materii i/lub wyższy poziom aktywności fizycznej. Ostatnią możliwością jest to, że mniejsza utrata masy ciała jest spowodowana selektywnym zaniżaniem liczby przyjmowanych pokarmów u osób losowo przydzielonych do diet niskotłuszczowych. To ostatnie wyjaśnienie nie jest prawdopodobne, ponieważ to odkrycie zaobserwowano w wielu randomizowanych badaniach kontrolowanych.

   Termogeneza indukowana dietą może mieć niewielki udział w przewadze metabolicznej diet o ograniczonej zawartości węglowodanów. Stanowi 5-15% całkowitego wydatku energetycznego. Koszty energetyczne metabolizowania makroskładników odżywczych wahają się od 2,5% w przypadku tłuszczu w diecie, 7-15% w przypadku węglowodanów i 28-35% w przypadku białka. Jedno z badań wykazało, że wydatek energetyczny był o 4% wyższy w diecie zawierającej 30% w porównaniu do 10% kalorii pochodzących z białka. Tak więc niewielki wzrost wydatku energetycznego spowodowany wyższym spożyciem białka prawdopodobnie nie byłby wystarczający, aby uwzględnić metaboliczną przewagę diet o ograniczonej zawartości węglowodanów.

   Aktywność fizyczna jest największym modyfikowalnym źródłem wydatku energetycznego. Hipoteza, że ​​przewaga metaboliczna diet o ograniczonej zawartości węglowodanów może wyjaśniać niższy poziom insuliny związany ze spontanicznym wzrostem aktywności fizycznej, spotkała się z niewielką uwagą. Hipoteza ta opiera się na wielu dobrze ugruntowanych obserwacjach. Po pierwsze, cukrzycy typu II przyjmujący egzogenną insulinę mają zmniejszony wydatek energetyczny i przyrost masy ciała. Kiedy poziom insuliny zostaje obniżony poprzez ograniczenie węglowodanów lub farmakoterapię, towarzyszy temu utrata masy tłuszczowej i pewne dowody na niewielki wzrost wydatku energetycznego. Krótkie badanie osób otyłych wykazało, że dieta ketogeniczna, niskowęglowodanowa z 30% spadkiem insulinooporności była związana z 20% wzrostem spoczynkowego wydatku energetycznego, chociaż aktywność fizyczna nie była oceniana w tym badaniu. Podobnie, w 6-miesięcznym randomizowanym badaniu z udziałem otyłych kobiet, te na diecie o ograniczonej zawartości węglowodanów miały nieistotny 5% wzrost spoczynkowego wydatku energetycznego na kg masy ciała w porównaniu z wartością wyjściową. W badaniu tym oceniano również aktywność fizyczną za pomocą krokomierzy i nie stwierdzono różnic w liczbie kroków dziennie między grupą o ograniczonej ilości węglowodanów a grupą o niskiej zawartości tłuszczu, pomimo większej utraty wagi o 3,7 kg w pierwszej grupie i braku różnicy w zgłoszonym spożyciu kalorii między grupami. Pomiar aktywności fizycznej u osób wolno żyjących jest złożony. Krokomierze są obiektywną oceną aktywności fizycznej, ale nie są w stanie ocenić intensywności, częstotliwości i czasu trwania aktywności. Nie nadają się również do szacowania wydatku energetycznego.

   Podsumowując, intensywne interwencje dotyczące stylu życia zmniejszają częstość występowania cukrzycy typu II u osób z zespołem metabolicznym. Centralnym elementem efektu terapeutycznego tych interwencji jest utrata masy ciała. Brakuje konsensusu co do tego, co stanowi „najlepsze praktyki” w zakresie interwencji związanych ze stylem życia. Aktywność fizyczna wiąże się z licznymi korzyściami zdrowotnymi, ale nie jest skuteczną receptą na utratę lub utrzymanie wagi. Co więcej, optymalna recepta dietetyczna jest kontrowersyjna; niektórzy eksperci sugerują, że osoby z MetS powinny ograniczyć spożycie tłuszczów w diecie, podczas gdy inni eksperci sugerują, że należy ograniczyć spożycie węglowodanów. Ta kontrowersja dotycząca recept dietetycznych znajduje odzwierciedlenie w stanowiskach głównych organizacji medycznych. Amerykańskie Towarzystwo Diabetologiczne od 2008 roku zaleca ograniczenie węglowodanów w celu zmniejszenia masy ciała. Jednak Canadian Diabetes Association opowiada się za produktami o niższym indeksie glikemicznym i ograniczeniem tłuszczu w diecie. Pomimo niejednoznacznych dowodów, niskotłuszczowa dieta o ograniczonej kaloryczności w połączeniu ze zwiększoną aktywnością fizyczną są uważane za standardowe interwencje związane ze stylem życia w przypadku MetS.

2. CELE Niniejszy protokół ma trzy cele. Po pierwsze, badacze postawili hipotezę, że przestrzeganie diety o niższej zawartości węglowodanów u osób z MetS skutkuje mniejszą opornością na insulinę; spowoduje wzrost poziomu spontanicznej aktywności fizycznej, niezależnie od zmian masy ciała. Po drugie, badacze zbadają zmiany czynników ryzyka kardiometabolicznego (ApoB, TG, HDL, ciśnienie krwi, CRP), gdy osoby zostaną losowo przydzielone do diety o ograniczonej zawartości węglowodanów lub diety niskotłuszczowej/wysokowęglowodanowej. Na koniec badacze przeprowadzą wywiady z podgrupą uczestników z obu ramion badania (po 5 w każdym ramieniu), aby przeprowadzić otwarte wywiady, aby lepiej zrozumieć problemy związane z jakością życia w odniesieniu do przydziału diety lub interwencji związanej ze stylem życia.
3. PLAN BADAŃ Nasza grupa wygenerowała dane przekrojowe pokazujące klinicznie znaczący związek pomiędzy wyższym spożyciem węglowodanów a mniejszą aktywnością fizyczną, ocenianą za pomocą akcelerometru u osób z nietolerancją glukozy. Ograniczenia tych ustaleń dotyczą niemożności oceny związku przyczynowego; to znaczy, czy ograniczenie węglowodanów powoduje wzrost aktywności fizycznej. Siłą badania ACTout jest jego zdolność do określenia kierunku przyczynowego przy użyciu prospektywnego projektu i randomizacji w celu kontroli znanych i nieznanych czynników zakłócających.

Projekt badania i uczestnicy: Uczestnicy badania zostaną losowo przydzieleni do grupy o ograniczonej zawartości węglowodanów ad lib lub do grupy stosującej dietę niskotłuszczową o obniżonej kaloryczności przez 6 miesięcy. Badacze będą rekrutować osoby z zespołem metabolicznym (MetS) z programu St. Paul's Metabolic Syndrome Program. Kryteria włączenia obejmują diagnozę MetS zdefiniowaną jako zwiększony obwód talii i dwa lub więcej z następujących kryteriów: poziom cukru we krwi na czczo większy niż 5,6 mmol/l, trójglicerydy na czczo większy niż 1,7 mmol/l, lipoproteiny o dużej gęstości (HDL) poniżej 1,0 mmol /L u mężczyzn i mniej niż 1,3 mmol/L u kobiet i ciśnienie krwi powyżej 135/85 lub na leki przeciwnadciśnieniowe. Potencjalni uczestnicy zostaną wykluczeni, jeśli przestrzegają diety redukującej wagę, nadużywają alkoholu lub innych substancji psychoaktywnych, przyjmują leki psychiatryczne związane z przyrostem masy ciała lub planują podróżować w okresie badania.

Obliczenie wielkości próby: Aby obliczyć wielkość próby, badacze wykorzystali dane przekrojowe z akcelerometrem mierzącym aktywność fizyczną i doskonałe ilościowe pomiary diety. Badacze przyjęli 15% różnicę w kaloriach spożywanych jako węglowodany między kuracjami dietetycznymi. Przy wartości istotności p < 0,05 (test dwustronny) badacze stwierdzili, że potrzeba 27 uczestników w każdej grupie, aby wykryć istotną różnicę w intensywności aktywności mierzonej akcelerometrem. Aby uwzględnić możliwe wyniszczenie, badacze przeszacują wielkość próby o 10 w każdej grupie. Badacze zrekrutują 72 osoby, po 36 w każdym ramieniu. W oparciu o nasze obliczenia wielkości próby, badacze spodziewają się wykryć różnice związane z czasem i dietą, oprócz interakcji dieta * czas.

Strategia rekrutacji: Badacze będą rekrutować osoby z zespołem metabolicznym z Programu Zespołu Metabolicznego. Ulotki będą wywieszone w poczekalni i salach egzaminacyjnych Programu. Ulotki zostaną również przekazane asystentom administracyjnym odpowiedzialnym za przyjmowanie uczestników do Programu, którzy mogą powiadomić uczestników o badaniu. Jeśli potencjalny uczestnik wyrazi zainteresowanie, koordynator wyjaśni badanie wystarczająco szczegółowo, aby umożliwić świadomą zgodę. Aby ocenić dietę przed włączeniem do badania, badacze poproszą potencjalnych uczestników o wypełnienie 3-dniowej historii diety i noszenie akcelerometru przez 7 dni, aby upewnić się, że nie stosują już diety redukcyjnej i ocenić wyjściową aktywność fizyczną. Osoby spełniające wymagania zarówno przypomnienia diety, jak i podstawowej oceny aktywności fizycznej zostaną losowo przydzielone do jednego z dwóch przydziałów dietetycznych.

Randomizacja: Badacze zastosują randomizację blokową, aby zapobiec stronniczości procesu randomizacji. Po zarejestrowaniu każdego bloku badanych badacze użyją skomputeryzowanego programu do randomizacji, aby losowo przypisać uczestników do jednego z dwóch zadań dietetycznych. Ze względu na trudność w ukryciu przydziału diety, badanie z randomizacją nie będzie zaślepione; ponieważ zarówno badacze, jak i uczestnicy będą świadomi swojego przydziału dietetycznego. Aby zminimalizować zanieczyszczenie grup badawczych, sesje indywidualne i grupowe będą zaplanowane w różnych terminach.

Dieta o ograniczonej zawartości węglowodanów: Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby ograniczyć spożycie węglowodanów do < 20 gramów dziennie, nie ograniczając jednocześnie spożycia kalorii. Uczestnicy będą zachęcani do codziennego spożywania warzyw o niskiej zawartości węglowodanów, w tym 2 filiżanek zielonej sałaty i 1 szklanki warzyw „rosnących nad ziemią”. Jedną z fizjologicznych zmian związanych z niskim spożyciem węglowodanów jest utrata soli z moczem. Jeśli sól nie zostanie zastąpiona, uczestnicy mogą odczuwać bóle głowy, nudności, zawroty głowy, letarg i zaparcia. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby zwiększyć spożycie soli. Wykazano, że koryguje to natiurezę związaną z ograniczeniem węglowodanów, co może powodować wyżej wymienione skutki uboczne. Uczestnikom zaleca się kontynuowanie podstawowego poziomu aktywności fizycznej.

Grupa kontrolna: Grupa kontrolna zostanie losowo przydzielona do grupy intensywnej interwencji związanej ze stylem życia stosowanej obecnie w ramach Programu Zdrowe Serce w Szpitalu św. Pawła w celu zmniejszenia objawów związanych z zespołem metabolicznym. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby zastąpić wysokotłuszczowe, wysokoenergetyczne pokarmy pokarmami bogatymi w produkty pełnoziarniste, owoce i warzywa. Rozkład makroskładników w tej diecie będzie wynosił około 55% węglowodanów, 15% białka i 30% tłuszczu. Osoby zostaną również poinstruowane, aby ograniczyły spożycie sodu do <2300 mg/dobę, a osoby z nadciśnieniem do <1500 mg/dobę. Pod koniec badania uczestnicy będą mieli możliwość kontynuowania jednej z badanych diet.

Metody zapewnienia zgodności z przydziałem dietetycznym: Koordynator badania będzie ułatwiał działania wspierające przestrzeganie przydziału żywieniowego, indywidualnie lub w grupie. Spotkania grupowe wzmocnią zgodność poprzez dzielenie się wskazówkami dotyczącymi gotowania, modyfikacją zachowania i strategiami zapobiegania nawrotom. Podczas indywidualnych sesji koordynator badania dokona przeglądu zapisów żywności z 3 dni i omówi strategie mające na celu zwiększenie przestrzegania zaleceń. Uczestnicy z obu grup spotkają się ze swoim klinicystą po 3 miesiącach, aby ocenić wskaźniki zdrowotne i zapewnić uczestników o bezpieczeństwie ich diety.

Wywiady jakościowe: Badacze przeprowadzą godzinne, otwarte wywiady z 8-10 uczestnikami badania, aby zrozumieć życiowe doświadczenia rozważnej diety i diety o ograniczonej zawartości węglowodanów. Wywiady będą nagrywane i transkrybowane. Badacze wykorzystają teorię ugruntowaną, aby szukać teorii, które wyłaniają się z danych, w przeciwieństwie do interpretacji danych za pomocą analizy a priori. Następnie badacze przypiszą opisowe kategorie tematom, które wyłaniają się z danych, takie tematy mogą obejmować: wpływ ich diety na cukrzycę, postrzeganie głodu, nastrój itp. Te opisowe kategorie zostaną następnie umieszczone w kategoriach tematycznych i przeanalizowane w świetle istniejącej literatury.

Pomiar składu ciała i oszacowanie spoczynkowego wydatku energetycznego:

Badacze wykorzystają impedancję bioelektryczną do oceny składu ciała na początku badania i po 6 miesiącach. Wykazano, że impedancja bioelektryczna zapewnia rozsądną ocenę składu ciała w porównaniu z DXA, która jest uważana za złoty standard. Badacze znormalizują masę tłuszczową i masę beztłuszczową do wzrostu, stosując odpowiednio wskaźnik masy tłuszczowej i wskaźnik masy beztłuszczowej (kg/m2). Wysokość zostanie zmierzona za pomocą stadiometru na linii podstawowej. Obwód talii zostanie oceniony na początku i po 6 miesiącach, po wydechu, za pomocą elastycznej taśmy mierniczej w połowie odległości między kością biodrową a najniższym żebrem. Badacze oszacują wydatek energetyczny za pomocą wcześniej opublikowanych równań uwzględniających masę beztłuszczową, masę tłuszczową, płeć i wiek.

Kwestionariusz: Badacze wykorzystają Kwestionariusz Stosowanych Wskaźników Zdrowia i Kwestionariusz Zdrowia Pacjenta w celu zebrania odpowiednich informacji o stanie zdrowia pacjenta. Te samodzielnie wypełniane kwestionariusze zostaną wypełnione na początku badania, po 3 i 6 miesiącach.

Ocena aktywności fizycznej: Uczestnicy będą nosić akcelerometr, aby ocenić aktywność fizyczną na początku iw każdym tygodniu każdego miesiąca przez 6 miesięcy. Akcelerometr to mały elektroniczny monitor noszony w pasie, który mierzy przyspieszenia pionowe i dlatego jest uważany za obiektywną miarę aktywności fizycznej. Pacjenci zostaną poinstruowani, aby nosili akcelerometr w godzinach czuwania przez 1 tydzień każdego miesiąca, z wyłączeniem czasu spędzonego na kąpieli lub w wodzie. Dane będą pobierane w okresach jednominutowych i kategoryzowane jako aktywność lekka, umiarkowana lub intensywna. Dni, w których akcelerometr jest noszony przez mniej niż 80% średniego czasu noszenia w pozostałe dni, zostaną wykluczone. Badacze oszacują wydatek energetyczny w oparciu o aktywność, korzystając z wcześniej zweryfikowanych równań. Ponieważ akcelerometry nie rejestrują aktywności związanej z jazdą na rowerze, pływaniem lub jazdą na nartach, badacze zapytają uczestników o to, ile razy wykonywali te czynności w okresie, w którym nosili akcelerometr.

Wskaźniki kardiometaboliczne: Próbki krwi zostaną pobrane i umieszczone w indywidualnie oznakowanych probówkach z EDTA, natychmiast odwirowane i przechowywane w temperaturze -70°C. Ponieważ zmiany w działaniu insuliny są kluczowe dla naszej hipotezy, badacze ocenią w tym badaniu dwa różne aspekty metabolizmu insuliny, wydzielanie insuliny i oporność na insulinę. Badacze ocenią oporność na insulinę za pomocą oceny HOMA insulinooporności obliczonej na podstawie insuliny na czczo i glukozy na czczo. Badacze ocenią stężenie peptydu C, produktu rozkładu związanego z syntezą insuliny, który jest syntetyzowany w stężeniach równomolowych z insuliną. Ponieważ peptyd C ma dłuższy okres półtrwania niż insulina, może być stosowany jako marker wydzielania insuliny z trzustki. Ciśnienie krwi będzie oceniane na początku badania, po 3 i 6 miesiącach przy użyciu monitorów BP-TRU. Poziomy lipidów, lipoprotein i białka C-reaktywnego będą mierzone na początku badania, po 3 i 6 miesiącach. Cholesterol całkowity, triglicerydy, cholesterol z lipoprotein o dużej gęstości i apolipoproteina B będą mierzone przy użyciu wcześniej opisanych metod. Poziomy LDL-chol zostaną obliczone przy użyciu wzoru Friedewalda dla pacjentów, u których poziom triglicerydów w osoczu jest niższy niż 4 mmol/L. β-hydroksymaślan zostanie również oceniony w obu grupach we wspomnianych punktach czasowych i zostanie wykorzystany jako biomarker przestrzegania diety o ograniczonej zawartości węglowodanów. Badacze ocenią również stężenie leptyny i kwasu moczowego w surowicy na początku badania i po 6 miesiącach.

Analizy statystyczne: Badacze zastosują dwa różne podejścia do analizy danych. Najpierw badacze wykorzystają zamiar potraktowania analizy przy użyciu wartości wyjściowych, aby przypisać brakujące dane uczestnikom, którzy mogą zrezygnować z badania. Badacze zbadają również wpływ przydziału diety na wyniki u uczestników, którzy przestrzegali przydziału diety. Charakterystyka wyjściowa zostanie porównana między dwiema grupami przy użyciu testów t. W ramach strategii analizy badacze zbadają trzy powiązane ze sobą zmienne zależne, które obejmują różne aspekty aktywności fizycznej. Najpierw badacze zbadają związek między przypisaniem diety a zmianami zmiennych akcelerometru. Badacze zbadają również czas spędzony na umiarkowanej lub intensywnej aktywności fizycznej oraz wydatek energetyczny związany z aktywnością. Ponieważ energia oparta na aktywności zostanie oszacowana na podstawie akcelerometru, badacze nie uznają tego za wyjątkowe porównanie. Badacze ustalą zatem poziom istotności statystycznej na p<0,025, aby dostosować się do wielokrotnych porównań. Badacze uzyskają różnice w kluczowych zmiennych, takich jak aktywność fizyczna i zmiana stężenia insuliny. Aby ocenić wpływ przypisania diety na aktywność fizyczną, badacze wykorzystają trójczynnikową ANOVA z powtarzanymi pomiarami, w tym zmianę masy ciała w modelu z czasem jako powtarzającym się czynnikiem.