Jedzenie i rytm dobowy (FACT)

Synchronizacja czasu procesów i zachowań biologicznych z 24-godzinnym cyklem światła i ciemności ma fundamentalne znaczenie dla prawie każdego procesu fizjologicznego, funkcji poznawczych i ogólnego stanu zdrowia. Ponieważ średni okres dobowy u ludzi jest o około 9 minut dłuższy niż 24-godzinna doba, a sztuczne oświetlenie pozwala na dalsze opóźnienie zegara, pory dobowe muszą występować codziennie. To sprawia, że ​​proces okołodobowego porywania zegara wewnętrznego ze środowiskiem zewnętrznym jest procesem często pomijanym, ale mającym poważne konsekwencje, jeśli zostanie zakłócony.

W modelach gryzoni wykazano, że diety wysokotłuszczowe dezorganizują system rytmu okołodobowego. Przeprowadzono jednak ograniczone badania wpływu składu diety na system rytmu okołodobowego u ludzi. Zdolność przejścia do nowego harmonogramu światła została pokrótce zbadana po diecie wysokotłuszczowej na modelach gryzoni. Kiedy myszy są wystawione na 6-godzinną zmianę cyklu światło-ciemność i karmione dietą składającą się z około 50% tłuszczu przez Po 3 tygodniach doświadczają o 20% wolniejszego tempa powrotu do nowego cyklu światła w porównaniu z myszami karmionymi dietą niskotłuszczową. Co więcej, myszy te miały osłabioną reakcję na impuls światła z postępem fazowym. Co więcej, samo dostarczenie myszom diety wysokotłuszczowej powoduje wydłużenie okresu okołodobowego i zmianę wzorców jedzenia ad libitum w typową fazę odpoczynku.

Celem tego badania jest odkrycie wpływu diety na system rytmu okołodobowego człowieka. Protokół jest 46-dniowym (28 dni ambulatoryjnych, 18 dni hospitalizowanych podczas dwóch 9-dniowych wizyt) randomizowanym badaniem krzyżowym, zaprojektowanym w celu wyjaśnienia szybkości porywania w odpowiedzi na dietę wysokotłuszczową. Uczestnikom zapewniona będzie 3-tygodniowa dieta wysokotłuszczowa (2-tygodniowa ambulatoryjna, 1-tygodniowa stacjonarna) o 50% kalorii pochodzących z tłuszczu. Protokół obejmuje dwa rodzaje gromadzenia danych; monitorowanie ambulatoryjne według ścisłych harmonogramów snu i czuwania z wysokotłuszczowymi lub niskotłuszczowymi posiłkami dostarczonymi przez zespół badawczy oraz precyzyjne pomiary laboratoryjne czasu okołodobowego, porywania i innych fizjologicznych markerów snu i zdrowia kardiometabolicznego.

1. Monitorowanie ambulatoryjne: Uczestnicy będą utrzymywać spójny 14-dniowy harmonogram snu w domu po 8 godzin o zwykłych porach przed obiema wizytami laboratoryjnymi, aby upewnić się, że 1) badani nie mają ograniczeń snu i 2) że uzyskują ten sam harmonogram jasny-ciemny przed każdą wizytą laboratoryjną do stabilnego porywania; zweryfikowane przez aktygrafię, dzienniki snu i połączenia z rejestratorem ze znacznikiem czasu. Narkotyki, leki, kofeina, alkohol i nikotyna będą w tym czasie zakazane, a analiza toksykologiczna zostanie przeprowadzona po przyjęciu do laboratorium.
2. Dieta ambulatoryjna: przez 2 tygodnie przed każdym protokołem uczestnicy będą spożywać ambulatoryjną dietę izokaloryczną zaprojektowaną tak, aby zaspokoić indywidualne dzienne zapotrzebowanie energetyczne; dieta zaprojektowana i przygotowana przez badaczy. Dieta będzie albo bogata w kalorie z tłuszczu (50% tłuszczu, 35% węglowodanów i 15% białka; po 33% każdego z tłuszczów mono, poli i nasyconych) albo niskotłuszczowa (30% tłuszczu, 55% węglowodanów i 15% % białka) (randomizowany projekt krzyżowy). Dieta będzie składać się ze śniadania, obiadu, kolacji i przekąski, a uczestnicy albo przyjdą do laboratorium ~3 dni, albo personel dostarczy posiłki. Uczestnicy zostaną poinstruowani, aby spożywać wyłącznie żywność zapewnioną w ciągu tych 14 dni. Przestrzeganie diety będzie rejestrowane poprzez śledzenie posiłków za pomocą mobilnej aplikacji do śledzenia żywności (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, Nowy Jork)).
3. Protokoły szpitalne: Uczestnicy zostaną przyjęci do indywidualnego pokoju wolnego od zewnętrznych wskazówek dotyczących czasu (np. zegarów, radia, komputerów, gości i światła słonecznego). Temperaturę w pomieszczeniu utrzymuje się na poziomie 21 - 22,2°C, a natężenie światła ustawia się na ≤5 luksów podczas zaplanowanych zabiegów w stałej pozycji, światło w pomieszczeniu (400 luksów) podczas porywania czuwania i 0 luksów (ciemność) podczas zaplanowanych możliwości snu. Uczestnicy otrzymają instrumenty do pełnej polisomnografii (PSG), elektrokardiogram i termistor doodbytniczy do ciągłego pomiaru temperatury ciała. Cewnik dożylny o średnicy 18 zostanie również włożony do przedramienia i podłączony do kolektora z potrójnym zaworem poprzez pętlę dożylną z 12-stopowym przedłużaczem o małym świetle, przez który pobieranie krwi może być kontynuowane w sąsiednim pokoju bez zakłócania snu.

Po oprzyrządowaniu uczestnicy otrzymają możliwość snu i zostaną obudzeni przy słabym oświetleniu i zachowaniu protokołu stałej postawy w celu dokładnej oceny fazy okołodobowej, spoczynkowego tempa metabolizmu i innych wyników fizjologicznych. Po protokole stałej postawy, cykl światło-ciemność uczestników zostanie zmieniony na 6 identycznych dni, po czym nastąpi drugi protokół stałej postawy w celu ponownej oceny fazy okołodobowej. Protokół ten zostanie powtórzony, podczas gdy uczestnicy otrzymają drugi posiłek krzyżowy. Badacze/pielęgniarki będą obecne w laboratorium lub w centralnej sterowni przez 24 godziny na dobę, aby monitorować stan zdrowia badanych, zbierać dane, dostarczać posiłki, pobierać próbki biologiczne, przeprowadzać testy i rejestrować sen. Lekarz jest zawsze pod telefonem, gdy uczestnik jest w laboratorium. Obszerna seria protokołów i list kontrolnych oraz praktyki zespołowe są stosowane w celu zapewnienia jednolitości w wykonywaniu standardowych procedur.

Wartość energetyczna diet będzie dostosowana do indywidualnego dziennego zapotrzebowania energetycznego. Dietetycy przygotują posiłki izokaloryczne zawierające zawartość makroskładników diety wysoko lub niskotłuszczowej oraz bez kofeiny. Spożycie kalorii będzie miało taki sam skład kalorii i makroskładników każdego dnia badania laboratoryjnego i będzie dostarczane w postaci miniaturowych przekąsek często podczas każdego protokołu stałej postawy (np. ¼ kanapki z indykiem i serem, sok i woda).