Planetary Habitat Simulering: Nutrition Studies (PlanHab)

En förlust av kroppsvikt har dokumenterats hos individer som lever i låglandet när de utsätts för hypoxiska miljöer, såsom på höga höjder, eller under laboratorieförhållanden. Denna viktminskning har tillskrivits både en minskad aptit (och efterföljande minskning av energiintaget från kosten) och till en ökning av energiförbrukningen för vila. Intressant nog har en minskning av aptit och energiintag också rapporterats under rymdfärd, även om mekanismen för detta inte har förklarats. Eftersom gasen inuti framtida planetariska livsmiljöer sannolikt kommer att ha lägre partialtryck av syre än i jordens atmosfäriska luft, kan hypoxiinducerad aptitminskning utgöra en utmaning för individer i dessa miljöer. Till exempel kan ihållande underätande äventyra långsiktig hälsa på grund av otillräckligt intag av essentiella mikronäringsämnen, särskilt i närvaro av förändrad näringsämnesmetabolism och behov som ses under rymdfärd. Dessutom kan otillräckligt intag av makronäringsämnen förvärra förlusten av mager kroppsvävnad som uppstår i situationer (såsom mikrogravitation, inaktivitet och sängläge) där musklerna är avlastade. Faktum är att ett proteinintag större än normalt kan krävas i situationer där det finns muskelinaktivitet, för att uppnå samma postprandiala anabola effekt av aminosyror som ses hos ambulerande individer.

Mekanismen för minskad aptit som observerats vid hypoxi är inte väl etablerad. Flera inkretinhormoner och adipokiner har varit inblandade i kontroll av aptit och kan vara kandidater för att inducera denna förändring i aptit som observerats vid hypoxi. Rapporter i litteraturen presenterar dock motsägelsefulla fynd, kanske på grund av användningen av olika experimentella paradigm (hypobar och normobar hypoxi, aktiva och vilande patienter, variation i graden och varaktigheten av hypoxi).

Protokollet för den aktuella studien standardiserar fysisk aktivitet, omgivningstemperatur, hypoxisk stimulans och näringssammansättning i kosten, och syftar till att utöka vår kunskap om effekterna av hypoxi och sängläge på aptiten och dess hormonella kontroll.

För att urskilja de separata och kombinerade effekterna av mikrogravitation och hypoxi, kommer fjorton normala eller överviktiga män, som annars är friska, att rekryteras efter medicinsk och psykologisk screening. De kommer att bjudas in att delta i Olympic Sport Centre, Planica, Slovenien vid 3 tillfällen, där varje besök varar 31 dagar och skiljs åt med 5 månader. Varje 31-dagars besök ('kampanj') inkluderar en baslinjeregistreringsperiod (5 dagar), 21 dagars intervention och en återhämtningsperiod (5 dagar), med de 3 interventionerna tilldelade i en randomiserad, cross-over-design: i) Normobarisk normoxisk sängstöd (NBR; FiO2=21%), ii) Normobarisk hypoxisk ambulatorisk inneslutning (HAMB; FiO2=14%; ~4000 m simulerad höjd), och iii) Normobarisk hypoxisk sängstöd (HBR; FiO2=14%). En standardiserad, upprepad, 14-dagars dietmeny, bestående av livsmedel som vanligtvis konsumeras i den slovenska kosten, kommer att tillämpas under alla kampanjer, och det riktade energiintaget beräknas individuellt med hjälp av en modifierad Benedict-Harris-formel med multiplikatorer för fysisk aktivitetsfaktor på 1,2 för HBR- och NBR-kampanjerna och 1,4 för HAMB-kampanjen. Mat kommer att tillhandahållas i vägda portioner och försökspersoner kommer att uppmuntras att äta all mat som tillhandahålls. All mat som inte äts kommer dock att vägas och den faktiska mängden registreras i ett kostanalysprogram. Kroppsmassan kommer att bedömas dagligen under kampanjerna med hjälp av en båre som innehåller belastningsceller, och hela kroppssammansättningen kommer att bestämmas före och omedelbart efter varje ingrepp med hjälp av dubbelstrålningsröntgenabsorptiometri med fläktstrålar.

Deltagarna kommer att genomgå ett toleranstest för blandade måltider före och på dag 17 i varje interventionsperiod, på morgonen, efter en 12 timmars fasta, med tiden för bedömningen replikeras på varje studiedag vid varje kampanj. Vid ankomsten kommer deltagarna att vila liggande på en sjukhussäng och lägga handen i en uppvärmd handvärmningsenhet (lufttemperatur 50-55oC). En intravenös kanyl kommer sedan att föras in retrograd i en dorsal handven för arteriell-venös blodprovtagning. Efter 15 minuters vila tas ett fastande blodprov vid baslinjen för bestämning av seruminsulin, totalkolesterol, högdensitetslipoprotein (HDL) kolesterol, lågdensitetslipoprotein (LDL) kolesterol, adiponektin och leptin, helblodsglukos och -laktat samt plasma katekolaminer, ghrelin, PeptideYY (PYY), glukagonliknande peptid-1 (GLP-1), triglycerider och icke-förestrad fettsyrakoncentration. Ett utandningsprov kommer att samlas in i evakuerade rör för bestämning av 13 märkta koldioxid (13CO2), och en 20 minuters baslinjemätning av viloenergiförbrukning (REE) och respiratoriskt utbytesförhållande (RER) kommer sedan att göras med indirekt kalorimetri, med försökspersonerna bärande en mask, och både inspirerad och utandningsluft mäts vid varje andetag. Aptitbedömning kommer att göras genom att be försökspersonerna att betygsätta sin hunger, lust att äta, mättnad och sitt framtida födointag, genom att placera ett vertikalt märke på en 0-100 mm linjär skala. Denna visuella analoga skala kommer att mätas från vänster till höger, med 0 som indikerar ingen upplevelse av variabeln (t.ex. inte hungrig, oförmögen att äta någonting) och 100 anger det mesta av varje variabel som de kan tänka sig att uppleva (t.ex. intensiv lust att äta, eller helt mätt). Värden för dessa fyra variabler kommer att kombineras för att beräkna en kombinerad aptitpoäng (CAS). När baslinjemätningarna har slutförts kommer försökspersonerna att konsumera en milkshake med blandade näringsämnen (Ensure Plus, Abbott Nutrition) med 5 ml/kg kroppsvikt, som kommer att kompletteras (vid 1 % av kolhydratinnehållet) med 13-Carbon-märkt (13C) Glucose. Arterialiserade venösa blodprover kommer därefter att tas var 10:e minut för glukos- och laktatbedömning, och var 20:e minut för bedömning av seruminsulin och inkretinhormoner. En mätning av REE och RER kommer att utföras under de sista 15 minuterna av var 30:e period under de följande 2 timmarna för att bedöma bränsleoxidation och metabolisk hastighet, och ett utandningsprov kommer att samlas in i evakuerade rör för bestämning av 13CO2 vid ett senare tillfälle. Subjektiv aptit kommer att bedömas var 15:e minut genomgående med hjälp av visuella analoga skalor, enligt beskrivningen ovan, och i slutet av den 2 timmarna postprandiala perioden kommer försökspersonerna att ges en ad libitum pastabaserad testmåltid och instrueras att äta tills de känner sig bekväma mätta. Denna måltid kommer att bestå av kokt torkad vit pasta, kommersiellt tillgänglig tomatbaserad pastasås, olivolja och riven hård ost, med en sammansättning av 37 % av den totala energin som kommer från fett, 48 % kolhydrater och 16 % protein. Mängden som äts kommer att registreras och relateras till subjektiva aptitvärden.