Wpływ reaktywnej hipoglikemii na poznanie we wcześniejszych lub późniejszych chronotypach (GlyCoBrainI2)

Badania u młodych dorosłych wskazują na korzystny wpływ śniadania o niskim GI na wydajność poznawczą. Metaanaliza 17 badań ujawniła korzyści ze śniadania o niskim glikemicznym obciążeniu na bezpośrednią pamięci werbalnej tylko w późnym okresie poposiłkowym. Metaanaliza nie zgłosiła ogólnego wpływu na uwagę u dorosłych, ale sugeruje zalety uwagi u dzieci, młodzieży i młodych dorosłych. Mechanizmy wyjaśniające zależne od czasu korzyści ze śniadania o niskim obciążeniu glikemicznym (GL) nie są w pełni poznane. Zapewnienie glukozy w mózgu jest obecnie omawiane jako centralny mechanizm łączący posiłek GI/GL z poznaniem. Zasadniczo glukoza jest wymagana do wysiłków poznawczych, o czym świadczy spadek lokalnych zewnątrzkomórkowych stężeń glukozy w aktywowanym obszarze mózgu. Kluczowa synteza neuroprzekaźników w mózgu wymaga glukozy. Metabolizm glukozy może wpływać na pamięć poprzez wykorzystanie tryptofanu i stężenia serotoniny. Ogólnie rzecz biorąc, efekt glukozy wzmacniający pamięć może wymagać względnie stałego poziomu glukozy we krwi w mózgu, a nie wysokie ilości glukozy w sobie. Dlatego, chociaż wysokie pokarmy GI wywołują przejściowy wzrost poziomu glukozy we krwi, żywność o niskiej zawartości GI spowoduje bardziej trwałe i dłuższe zapewnienie glukozy. Późna faza poporodowa, kiedy korzyści poznawcze niskich posiłków GI/GL są najbardziej zauważalne, pokrywają się z czasem po reaktywnej hipoglikemii po posiłku o wysokiej zawartości GI. Aby rozplątać skutki GI i reaktywnej hipoglikemii, rozsądne jest zbadanie napojów takich jak soki owocowe - charakteryzujące się niskim GI, ale znanym z tego, że wywołują reaktywną hipoglikemię, nawet wcześniej. W związku z tym również szkodliwy wpływ na poznanie powinien przejawiać się wcześniej, jak zaobserwowano na śniadanie o wysokiej zawartości GI. Ponieważ ostatnie prace sugerują, że oprócz konwencjonalnych punktów pomiarowych może istnieć optymalny zakres glukozy we krwi dla wydajności poznawczej i że ten optymalny zasięg może różnić się w zależności od domeny poznawczej, należy stosować ciągłe monitorowanie glukozy. Jednak korzyści z niskiego śniadania GI/GL dla funkcji poznawczych zaobserwowano również bez różnic w poziomie glukozy we krwi. Można to przypisać ostro ulepszonej poposiłkowej wrażliwości na insulinę i/lub niższym poziomom kortyzolu wywołanym przez posiłki o niskiej zawartości GI. W związku z tym jednoczesne badania wszystkich trzech czynników, tj. Poziomy glukozy, insuliny i kortyzolu wydają się konieczne do rozpuszczenia potencjalnych mechanizmów. Wyżej wymieniona metaanaliza wykazała również większe korzyści dla osób z lepszą tolerancją glukozy, chociaż wiek może to zakłócić. Badania sugerują, że młodzi dorośli o gorszej tolerancji glukozy, nawet w zdrowym zakresie, mogą być bardziej narażeni na te efekty. Podczas gdy tolerancja glukozy jest zgodna z rytmem okołodobowym, będąc najniższym wieczorem z powodu zmniejszonej funkcji komórek β trzustki i odpowiedzi insuliny, okołodobowej niepoprawności wśród młodych dorosłych z późniejszymi chronotypami-a także upośledzając tolerancję glukozy, nawet podczas śniadania, z powodu zmniejszenia wrażliwości na insulinę. To niewspółosiowość, często spowodowana przez jetlag społeczny, było powiązane z otyłością, cukrzycą typu 2, wyższymi poziomami glukozy we krwi, poziomem HbA1c i zwiększonym ryzykiem depresji. Pozostaje niejasne, czy osoby z późniejszymi chronotypami są bardziej podatne na reaktywną hipoglikemię po śniadaniu.

Hipoteza

1. Reaktywna hipoglikemia w odpowiedzi na napoje o niskiej zawartości GI zaburza pamięć i uwagę po ok. 90 minut
2. Reaktywna hipoglikemia po spożyciu napoju o niskiej zawartości GI jest bardziej wyraźna u zdrowych osób z późniejszym chronotypem
3. Niekorzystny wpływ na śniadanie o niskiej zawartości GI indukującej reaktywną hipoglikemię na pamięć i uwagę jest szczególnie widoczny u osób z późniejszym celem chronotypowym, które to badanie żywieniowe ma na celu zbadanie, w jaki sposób napoje o niskiej zawartości GI indukują reaktywną hipoglikemię i jej wpływ na pamięć i uwagę po posiłkach w fazie poporodowej. Naszym celem jest zbadanie skutków chronotypu w dwóch próbkach studentów: tych z wcześniejszymi i późniejszymi chronotypami. Ponadto w naszym badaniu zbadano znaczenie chronotypu dla poposiłkowego przebiegu glukozy (w tym występowania poziomów hipoglikemii) insuliny i kortyzolu.

Metodologia

Uczestnicy zdrowi, niemieckojęzyczni studenci na Paderborn University (wczesny lub późny chronotyp)

Obliczenie wielkości próbki:

Opieramy nasze obliczenia wielkości próby na różnicy w natychmiastowej pamięci, a badanie najlepiej oceniło jakość w metaanalizie. Biorąc pod uwagę odchylenie standardowe wynoszące 3,6 i 4,3 w obu grupach, oraz znormalizowaną średnią różnicę 0,31 dla osób z lepszą tolerancją glukozy (odpowiadającą średniej różnicy 1,12), wymagamy 44 uczestników w najmniejszej podgrupie o danej mocy 80% i alfa 0,05, biorąc pod uwagę korelację 0,8 między obiema pomiarami (obliczonymi za pomocą Staty, vis. 17.0). Zakładamy, że uczestniczy 66% zaproszonych studentów, a 75% z nich zakończy badanie. Dlatego, aby pełny zestaw danych 88 osób (44 z wczesnym chronotypem i 44 z późnym chronotypem), który zakończył próbę, 117 musi rozpocząć próbę, a 177 osób musi zostać zaproszonych z badań obserwacyjnych Glycobrain, które zrekrutowało 356 studentów z Paderborn University i wyznaczyło się na chronotype za pośrednictwem MCTQ. Obie próbki chronotypów mają równy rozkład płci.

Obie próbki zostaną zaproszone do wzięcia udziału w badaniu żywieniowym crossover, wykluczając palaczy, pracowników zmianowych lub podróżników> 2 stref czasowych w ciągu ostatnich 3 miesięcy, a osoby przyjmujące metylofenidat lub melatoninę. Studenci wezmą udział w 2 testach poznania śniadaniowego, każdy po nocnym poście o 8 rano, aby zająć ponad 2 tygodnie, w tym 1 tydzień wymytania. Uczestnicy będą przypisani losowo do jednej z dwóch grup sekwencji, różniących się tylko sekwencją interwencyjną (napój izomaltulozy®, napój glukozo-fruktozo-sukrose lub napój glukoz-fruktozę, napój izomaltulozy®). Listy randomizacji są dostarczane przez zewnętrznego doradcę statystycznego z University of Esbjerg stratyfikowanego przez płeć i chronotyp. Randomizowana lista została wygenerowana dla 4 grup, każda z 30 szczelinami, przy użyciu podejścia randomizacji bloku. Randomizację przeprowadzono przy użyciu STATA z 5 blokami, zapewniając równowagę w grupach.

Uczestnicy otrzymają dwa różne proste śniadania napojów:

1. napój o niskim gi powodujący reaktywną hipoglikemię („Napój glukoz-fruktozę-sukrose”) składający się z 75-g mieszaniny glukozo-fruktozy rozpuszczonej w 500 ml wodzie w wodzie
2. Niski napój indukujący bez reaktywnej hipoglikemii („napój izomaltulozy®”) składający się z 75 g izomaltulozy rozpuszczonych w 500 ml wodzie kranu

Interwencja następuje po 2-tygodniowym harmonogramie:

Tydzień 1: Uczestnicy są zaproszeni do przygotowania dnia 1 (piątek), podczas którego pobierana jest żylna próbka krwi na czczo w celu określenia lipidów na czczo, białko reaktywne o wysokiej czułości C, aminotransferazie alaniny i gamma-glutamylotransferazy w celu metabolicznie scharakteryzowania rekrutowanych uczestników. Aby potwierdzić wcześniej określony chronotyp w badaniu obserwacyjnym Glikobraina, chronotyp uczestników zostanie ponownie oceniony za pomocą kwestionariusza Chronotypu w Monachium. (MCTQ, © Roenneberg i współpracownicy, 2003). Skład ciała zostanie ponownie oceniony przez analizę bioimpedancji (MBCA 515, SECA, Niemcy) w celu oszacowania indywidualnego odsetka tłuszczu, masy mięśniowej, całkowitej wody ciała i wody pozakomórkowej. Masa ciała będzie mierzona za pomocą analizatora składu ciała medycznego (MBCA). Wysokość ciała będzie mierzona za pomocą stacji pomiarowej ultradźwięków (SECA 287 dB). Obwód talii będzie mierzony w punkcie środkowym między dolną klatką piersiową a kością biodrową odsłoniętego górnej części ciała.

Ciągłe monitorowanie glukozy (CGM, G7, Dexcom, Inc., San Diego, Kalifornia) jest aktywowane, a do pomiaru ruchu i warunków snu/budzenia zostanie użyty akcelerometr). Zapewniono standaryzowany wieczorny posiłek, który zostanie spożywany wieczorem przed interwencją, aby uniknąć efektów wtórnych posiłków, np. spowodowane zużyciem pulsu. Uczestnicy zostaną poproszeni o przeprowadzenie sesji treningowej na baterii poznawczej (patrz poniżej).

Rzeczywista interwencja rozpoczyna się trzy do pięciu dni później o 8 rano, a każdy dzień działał w następujący sposób:

• Pas do tętna do pomiaru zmienności tętna w połączeniu z Unite Fitness Watch (Polar Electro, Finlandia).
• Minimalne inwazyjne próbki krwi naczyń włosowatych pobrane na poziomie -40, 30, 80 i 140 minut (w odniesieniu do punktu czasu picia napoju) zostaną wykorzystane do określenia poziomu glukozy i insuliny
• Próbki nieinwazyjnie kortyzolu z śliny w temperaturze -40, 80 i 140 minut
• Ciągłe pomiary glukozy
• Test poznania na -30, 90 i 150 minut
• Przetestuj śniadanie napojów, w tym albo glukozo-fruktozę lub izomaltulozę do pijania w punkcie czasowym 0, tj. 09:00 rano
• Inne pomiary: apetyt, pragnienie i nastrój zostaną ocenione na -40, 30, 80 i 140 minut za pomocą zweryfikowanej wizualnej skali analogowej
• Usunięcie wszystkich urządzeń i zapewnienie dobrowolnego śniadania po 180 minutach poziomów glukozy zostanie bezpośrednio określone za pomocą analizatora RT hemocue 201 RT (Hemocue AB, Szwecja). Stężenie insuliny w osoczu i stężenie kortyzolu w ślinie zostaną określone za pomocą testu immunosorbentowego związanego z enzymem (ELISA) przy użyciu zestawu z IBL/TECAN.

Tydzień 2: Ponownie uczestnicy powtarzają dzień przygotowania jak poprzednio (dzień 2), z wyjątkiem pomiarów BIA, MCTQ i próbki krwi żylnej. Następnie interwencja trwa od 3 do 5 dni po dniu przygotowania po tej samej skali czasowej, co w dniu interwencji 1.

Ocena testów poznawczy za pomocą baterii testowej ma trwać w sumie około 25 minut za każdym razem. Testy będą obejmować zestaw testów opracowanych przez ALA Institute Bochum, który został zastosowany w naszych poprzednich badaniach.

• (Opóźniony) Test pamięci werbalnej (zdolność do prawidłowego odwołania łącznie 30 słów (wycofanie) i po 20 minutach (opóźnione wycofanie)))
• Wizualne krótkoterminowe test pamięci roboczej (równoważnik testu stukania z klocką, tj. Stukanie sekwencji do dziewięciu identycznych przestrzennie oddzielonych bloków, sekwencyjnie zwiększając trudność przez liczbę prezentowanych bloków).
• Test selektywnej i trwałej uwagi oraz prędkości skanowania wizualnego (zmodyfikowana wersja testu uwagi D2, podczas której oceniane zostaną objawy specyficzne dla reakcji w serii przedstawionych znaków)
• Test uwagi przestrzennej i umiejętności przełączania między dwoma różnymi zadaniami (alternatywna wersja zadania tworzenia szlaków)
• Test czujności tonicznej (prosty test czasu reakcji)
• Test hamowania, tj. Zdolność do hamowania odpowiedzi prepotentnej, przy użyciu zadania flanki. W każdym procesie uczestnikom zostaną przedstawione trzy superponowane trójkąty. Górne i dolne trójkąty (flanki) będą wskazywać w tym samym kierunku, ale niezależnie od środkowego trójkąta (cel). Podczas prób zakazu no-go okrąg zastępuje cel. Uczestnicy powinni naciskać przyciski w lewo lub w prawo zgodnie z kierunkiem celu lub nie zareagować w przypadku stanu bez gnie. Każda próba zostanie sklasyfikowana jako kompatybilne, niezgodne z nim lub bez gnie.
• Manekin, aby upewnić się, że opóźnione przywołanie rozpocznie się dokładnie 20 minut po natychmiastowym wycofaniu

Analiza statystyczna zastosowano modele regresji wielopoziomowej do oceny wpływu interwencji na bezpośrednią pamięć werbalną po 90 minutach. Identyczne modele będą używane do innych wyników poznawczych. Interakcje między efektem interwencji a chronotypem zostaną przetestowane, a analizy stratyfikowane zostaną przeprowadzone na podstawie chronotypu. Dalsze analizy będą uwzględniać wrażliwość insuliny i inne czynniki, takie jak kortyzol, apetyt, pragnienie i/lub nastrój, aby zbadać, czy zaobserwowane efekty można częściowo wyjaśnić tymi czynnikami. Analizy regresji wielopoziomowej z powtarzanymi pomiarami ocenią znaczenie chronotypu na reaktywną hipoglikemię.