Моделирование планетарной среды обитания: исследования питания (PlanHab)

Потеря массы тела была зарегистрирована у людей, живущих в низинах, при воздействии гипоксической среды, например, на больших высотах или в лабораторных условиях. Эта потеря веса объясняется как снижением аппетита (и последующим снижением потребления энергии с пищей), так и увеличением расхода энергии в состоянии покоя. Интересно, что во время космического полета также сообщалось о снижении аппетита и потребления энергии, хотя механизм этого не был объяснен. Поскольку газ внутри будущих планетарных мест обитания, вероятно, будет иметь более низкое парциальное давление кислорода, чем в атмосферном воздухе Земли, снижение аппетита, вызванное гипоксией, может создать проблему для людей в этих средах. Например, постоянное недоедание может поставить под угрозу здоровье в долгосрочной перспективе из-за недостаточного потребления основных питательных микроэлементов, особенно при наличии измененного метаболизма питательных веществ и потребностей, наблюдаемых во время космического полета. Более того, неадекватное потребление макронутриентов может усугубить потерю мышечной массы тела, что происходит в ситуациях (таких как микрогравитация, малоподвижность и постельный режим), когда мышцы не нагружаются. Действительно, в ситуациях, когда наблюдается мышечная бездеятельность, может потребоваться потребление белка выше нормы для достижения того же постпрандиального анаболического эффекта аминокислот, который наблюдается у амбулаторных людей.

Механизм снижения аппетита, наблюдаемого при гипоксии, точно не установлен. Несколько инкретиновых гормонов и адипокинов участвуют в контроле аппетита и могут быть кандидатами на индукцию этого изменения аппетита, наблюдаемого при гипоксии. Однако в литературе представлены противоречивые данные, возможно, из-за использования разных экспериментальных парадигм (гипобарическая и нормобарическая гипоксия, активные и покоящиеся испытуемые, вариабельность степени и продолжительности гипоксии).

Протокол текущего исследования стандартизирует физическую активность, температуру окружающей среды, гипоксический стимул и питательный состав диеты и направлен на расширение наших знаний о влиянии гипоксии и постельного режима на аппетит и его гормональный контроль.

Чтобы различить отдельные и комбинированные эффекты микрогравитации и гипоксии, четырнадцать мужчин с нормальным или избыточным весом, которые в остальном здоровы, будут набраны после медицинского и психологического скрининга. Они будут приглашены посетить Олимпийский спортивный центр в Планице, Словения, 3 раза, при этом каждое посещение будет длиться 31 день с интервалом в 5 месяцев. Каждое 31-дневное посещение («кампания») включает в себя базовый период регистрации (5 дней), 21 день вмешательства и период восстановления (5 дней), при этом 3 вмешательства распределены по рандомизированному перекрестному плану: i) нормобарическая нормоксическая постельный режим (NBR; FiO2 = 21%), ii) нормобарический гипоксический амбулаторный режим (HAMB; FiO2 = 14%; моделируемая высота ~4000 м) и iii) нормобарический гипоксический постельный режим (HBR; FiO2 = 14%). Во время всех кампаний будет применяться стандартизированное, повторяющееся 14-дневное диетическое меню, состоящее из продуктов, обычно потребляемых в словенской диете, при этом целевое потребление энергии будет рассчитываться индивидуально с использованием модифицированной формулы Бенедикта-Харриса с множителем коэффициента физической активности 1,2 для кампании HBR и NBR и 1.4 для кампании HAMB. Еда будет предоставляться взвешенными порциями, и субъектам будет предложено съесть всю предоставленную пищу. Тем не менее, любая несъеденная пища будет взвешена, а фактическое потребленное количество занесено в программу анализа рациона. Масса тела будет оцениваться ежедневно во время кампаний с использованием каталки с тензодатчиками, а состав всего тела будет определяться до и сразу после каждого вмешательства с использованием веерной рентгеновской абсорбциометрии с двойным излучением.

Участники будут проходить тест на толерантность к смешанной пище до и на 17-й день каждого периода вмешательства, утром, после 12-часового голодания, при этом время оценки повторяется в каждый день исследования в каждой кампании. По прибытии участники ложатся на больничную койку и кладут руку в обогреватель для рук (температура воздуха 50-55oC). Затем внутривенную канюлю вводят ретроградно в тыльную вену руки для забора артериализованной венозной крови. После 15-минутного отдыха будет взят исходный образец крови натощак для определения сывороточного инсулина, общего холестерина, холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), адипонектина и лептина, глюкозы и лактата цельной крови и плазмы. катехоламины, грелин, пептид YY (PYY), глюкагоноподобный пептид-1 (GLP-1), триглицериды и концентрация неэтерифицированных жирных кислот. Образец выдыхаемого воздуха будет собран в вакуумные пробирки для определения 13 меченого диоксида углерода (13CO2), а затем будет проведено 20-минутное базовое измерение расхода энергии в покое (REE) и коэффициента дыхательного обмена (RER) с использованием непрямой калориметрии, при этом субъекты будут носить маска, и при каждом вдохе измеряется как вдыхаемый, так и выдыхаемый воздух. Оценка аппетита будет проводиться путем просьбы испытуемых оценить свой голод, желание поесть, сытость и предполагаемое потребление пищи, поставив вертикальную отметку на линейной шкале 0-100 мм. Эта визуальная аналоговая шкала будет измеряться слева направо, где 0 указывает на отсутствие опыта переменной (например, не голоден, не может ничего есть) и 100, указывающих на большую часть каждой переменной, которую они могут себе представить (например, сильное желание поесть или полностью сытый). Значения этих 4 переменных будут объединены для расчета комбинированной оценки аппетита (CAS). После того, как базовые измерения будут завершены, испытуемые будут потреблять смешанный питательный молочный коктейль (Ensure Plus, Abbott Nutrition) в количестве 5 мл на кг массы тела, который будет дополнен (при 1% содержания углеводов) глюкозой, меченной 13-углеродом (13C). Образцы артериализованной венозной крови впоследствии будут браться каждые 10 минут для оценки уровня глюкозы и лактата и каждые 20 минут для оценки сывороточного инсулина и инкретиновых гормонов. Измерение REE и RER будет выполняться в последние 15 минут каждого 30-минутного периода в течение следующих 2 часов для оценки окисления топлива и скорости метаболизма, а образец выдыхаемого воздуха будет собираться в вакуумные трубки для определения 13CO2 позднее. Субъективный аппетит будет оцениваться каждые 15 минут с использованием визуальных аналоговых шкал, как описано выше, а в конце 2-часового постпрандиального периода испытуемым будет даваться тестовая еда на основе пасты ad libitum, и им будет предложено есть до тех пор, пока они не почувствуют себя комфортно сытыми. Это блюдо будет состоять из вареных сухих белых макарон, имеющегося в продаже соуса для пасты на томатной основе, оливкового масла и тертого твердого сыра, при этом 37% общей энергии приходится на жиры, 48% углеводов и 16% белков. Количество съеденного будет зарегистрировано и связано с субъективными оценками аппетита.