Inverkan av intermittent fasta på energibalans och associerade hälsoresultat

Rekrytering

Lokal reklam i form av affischer kommer att distribueras över hela forskningsinstitutionen, närliggande organisationer och staden Bath. Affischerna kommer att uppmuntra intresserade personer att kontakta chefsutredaren för att få mer information om vad studien kommer att innebära. Forskargruppen kommer att leta efter att rekrytera 72 (36 magra, 36 överviktiga/feta) individer som uppfyller inträdeskriterierna (diskuteras senare).

Inskrivning

Potentiella volontärer kommer att använda kontaktuppgifterna i reklammaterial för att uttrycka sitt intresse för forskargruppen som sedan kommer att förse dem med en kopia av deltagarinformationsbladet att läsa igenom när det passar dem. De som är intresserade av att delta kommer sedan att bjudas in till en konsultation före anmälan där de kommer att ges möjlighet att ställa alla frågor de kan ha om studien innan de screenas för inklusions- och uteslutningskriterierna. Detta kommer att involvera mätningar av vikt och längd, såväl som att fylla i ett frågeformulär för inträdeskriterier, frågeformuläret för ätstörningsundersökning och frågeformuläret för beredskap för fysisk aktivitet. Förutsatt att de uppfyller de relevanta kriterierna kommer de att pratas igenom studien och innan de ombeds att fylla i ett informerat samtycke. Som en del av detta kommer proceduren för en fettvävnadsbiopsi att diskuteras med deltagaren och de kommer att ombes att bestämma om de vill inkludera detta eller inte eftersom det är ett valfritt test.

Baseline Lab Protocol (LAB 1)

Efter att ha anmält sig formellt till studien kommer deltagarna att inbjudas att börja sitt engagemang i studien med ett 60 minuters besök på University of Bath efter en 12 timmars fasta. Under detta besök kommer forskaren att ta ett urinprov för att kontrollera vätskenivåer med hjälp av en osmometer, innan de mäter längd, vikt och midjemått. Ett fastande blodprov kommer också att tas med venpunktion för att mäta vilonivåer av nyckelhormoner och metaboliter. För att avsluta detta besök kommer deltagarna att bli ombedda att utföra ett submaximalt träningstest för att kalibrera "Actiheart"-monitorn som används under hela studien för att mäta energiförbrukningen för fysisk aktivitet. För detta kommer deltagarna att bli ombedda att stanna kvar på ett löpband då intensiteten ökar under följande fyra steg:

• Etapp 1 - plangång i 3,2 km/h
• Etapp 2 - rask promenad i 5,2 km/h
• Etapp 3 - rask promenad i 5,8 km/h med en brant lutning på +10,2 %
• Steg 4 - nivålöpning i 12,5 km/h

Steg 4 kommer endast att inkluderas för de som är formella motionärer, eftersom icke-tränare sannolikt inte kommer att utföra denna typ av aktivitet i sin normala rutin, vilket gör en kalibrering vid denna intensitet onödig. Formella motionärer kommer att identifieras med hjälp av frågeformuläret för inträdeskriterier. Dessutom kommer löpbandsprotokollet att stoppas tidigare om deltagaren ber om att få stanna eller om deras hjärtfrekvens överstiger 85 % av deras åldersförutsedda max.

Övervakningsfas

Innan de lämnar labbet kommer deltagarna att förses med en Actiheart-monitor, en liten enhet som appliceras på bröstet som mäter fysisk aktivitet genom att registrera hjärtfrekvens och rörelse varje minut. De kommer också att förses med en uppsättning köksvågar och en loggbok för att skapa ett vägt register över deras mat- och vätskeintag och en uppsättning kroppsviktsvågar för att spåra deras vikt och hjälpa till att hålla den stabil.

Under fyra veckors övervakningsfas kommer deltagarna att bli ombedda att genomföra fyra 3-dagars övervakningsperioder, var och en bestående av två vardagar och en helgdag medan de fortsätter i sina normala kost- och träningsvanor. Forskarna kommer att ordna insamling och leverans av övervakningsutrustning vid behov. Syftet med detta är för det första att säkerställa viktstabilitet för att minimera eventuella störande influenser, för det andra att tillhandahålla korrekta baslinjevärden för nyckelvariabler såsom fysisk aktivitet, och slutligen att säkerställa att de kostuppgifter som tillhandahålls är en giltig återspegling av vanligt intag.

Förutsatt att data som erhållits under kontrollfasen uppfyller de relevanta tillförlitlighetskriterierna, kommer deltagarna att uppmanas att återvända till fysiologilabbet minst fyra veckor efter sitt första besök. Som förberedelse för detta kommer deltagarna att uppmanas att undvika ansträngande träning, alkohol och koffein, innan de fastar över natten tills de kommer till labbet följande morgon.

Pre-Intervention Lab Protocol (LAB 2)

Innan de påbörjar sin intervention kommer deltagarna att bli ombedda att delta i ett laboratorieprotokoll före intervention, som beskrivs nedan. Kvinnliga deltagare kommer att bli ombedda att schemalägga detta så att det sammanfaller med follikelfasen i deras menstruationscykel (3-10 dagar efter menstruationsstarten) eftersom det är då deras hormonprofiler är som mest stabila.

På dagen för sitt besök kommer deltagarna att uppmanas att dricka en halvliter vatten kl. 06.30 innan de förbereder sig för att anlända till labbet senast kl. 07.30, iförda lätta kläder (dvs. shorts, t-shirt) utan metallkomponenter eller smycken. De kommer då att behöva ge ett litet urinprov för att kontrollera vätskenivåerna innan mätningar av längd, vikt och midjeomkrets tas (OBS: Om vikten varierar med mer än 1,0 kg jämfört med deras baslinjemätning kan de bli ombedda att upprepa övervakningsfasen ).

Klockan 07:45 kommer deltagarna att bli ombedda att ligga i halvt liggande ställning och vila i 30 minuter. Detta är en förberedelse för mätningen av vilometabolisk hastighet och substratoxidation som kommer att slutföras kl. 08:15 under tre 5-minutersperioder med indirekt kalorimetri medan deltagaren förblir utvilad. Efter detta kommer en intravenös kanyl att monteras på antecubitalvenen vid armbågen för blodprovstagning under hela besöket. Vid denna tidpunkt kommer även ett 12 ml fastande blodprov att tas för att mäta vilonivåer av viktiga metaboliter (t.ex. glukos, insulin, kolesterol, leptin, ghrelin, etc.).

Klockan 08:45 kommer deltagare som har valt att inkludera fettvävsbiopsi genomgå denna procedur. Om det ingår kommer ett område på sidan av buken strax ovanför linningen att steriliseras och injiceras med ett bedövningsmedel (Lidocaine Hydrochloride) för att bedöva området. Med hjälp av en större nål tas sedan ett 0,5 grams prov av fettvävnad från strax under huden. Det kommer några blåmärken, men om det lämnas för att läka bör det inte finnas några ärrbildningar. De som väljer att inte inkludera denna biopsi kommer helt enkelt att fortsätta vila.

Klockan 09:00 kommer deltagarna att bli ombedda att fylla i visuella analoga skalor (VAS) som ger subjektiva mått på aptit, mättnad och lust att äta. Omedelbart efter detta kommer deltagarna att förses med en provfrukost med snabbgröt gjord på helmjölk och socker som de måste konsumera inom 10 minuter. Nyckelåtgärder kommer sedan att vidtas med följande intervall:

• 12 ml blodprov - 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180
• Visuella analoga skalor - 30, 60, 90, 120, 150, 180
• Metabolisk hastighet (indirekt kalorimetri) - 60, 120, 180

(Obs: total urinproduktion kommer också att kvantifieras under den postprandiala perioden för att justera substratets oxidationsvärden för proteinoxidation)

Klockan 12:05 kommer deltagarna att uppmanas att placera handen på sin kanylerade arm i en vadderad Perspex-låda som kommer att värmas upp till 55 grader. Detta för att tillåta att det venösa blodet arterialiseras, vilket ger en bättre indikation på hela kroppens glukosmetabolism i det test som följer. Klockan 12:15 kommer ett 7 ml blodprov att tas varefter deltagaren kommer att bli ombedd att konsumera en milkshake som ger 33 % av deras energibehov. Blodprover (7 ml) kommer sedan att tas var 15:e minut under de följande två timmarna för att testa om det finns en andra måltidseffekt. Klockan 14:15 kommer det sista blodprovet för detta besök att tas och kanylen tas bort.

För att avsluta pre-interventionsprotokollet kommer deltagarna att föras till ett separat labb för en dubbel-energi röntgenabsorptiometri (DEXA) skanning. Detta är en specialiserad form av helkroppsskanning som mäter hur en persons vikt fördelas mellan fett och muskelvävnad. Det tar cirka åtta minuter och kräver att deltagaren ligger stilla hela tiden. Den administrerar visserligen en liten dos joniserande strålning, men det motsvarar 7 mikroSievert, vilket åtföljs av en risk för skadliga strålningseffekter i storleksordningen 1 på 10 miljoner. Tillämpningen av denna metod har godkänts i denna studie av en oberoende medicinsk fysikexpert och en klinisk strålningsexpert.

Interventionsfas

Innan de lämnar labbet kommer deltagarna att randomiseras till ett av tre behandlingstillstånd som beskrivs nedan. Alla tre dietgrupperna kommer att pågå i 20 dagar totalt, med övergångar mellan varje 24-timmarscykel som sker klockan 15:00 varje dag, tanken är att det kommer att tillåta dem att konsumera minst en huvudmåltid per dag i alla fall. För grupperna med intermittent fasta (IMF), vänligen notera att under fastande cykler kommer deltagarna att uppmanas att endast konsumera vatten och svart te/kaffe utan mjölk eller socker. Under utfodringscykler och under den dagliga kalorirestriktionsdieten kommer deltagarna att bli ombedda att återskapa sin dietpost i kontrollfasen med lämpligt modifierade mängder för att ge 75 %, 150 % eller 200 % av sitt normala kaloriintag i enlighet med den grupp de tilldelas till. Där rekreation inte är möjlig, kommer deltagarna att uppmanas att notera föremålet som har tagits bort och/eller föremålet som lagts till i en ny dietpost som kommer att tillhandahållas innan de lämnar labbet. Fysisk aktivitet kommer också att övervakas under den första och sista veckan av interventionen med hjälp av en Actiheart-monitor för att undersöka beteendeanpassningar till dieterna.

1. Daglig kalorirestriktion - Minska energiintaget med 25% på daglig basis
2. IMF med viktminskning - Växla mellan 24 timmars cykler av fasta och utfodring med 150 % av normalt intag vid utfodring
3. IMF utan viktminskning - Växla mellan 24 timmars cykler av fasta och utfodring med 200 % av normalt intag vid utfodring

Klockan 15.00 på dagen för deras första labbbesök kommer manliga deltagare att påbörja sin tilldelade diet, även om detta kan skjutas upp med upp till en vecka vid behov. Kvinnliga deltagare kommer att uppmanas att skjuta upp detta med sex dagar i alla fall för att säkerställa att deras labbbesök efter interventionen faller inom samma fas av deras menstruationscykel för att minimera effekten av månatliga hormonella fluktuationer.

Post-Intervention Lab Protocol (LAB 3)

Efter att ha genomfört 20 på varandra följande 24-timmars dietcykler, kommer deltagarna att återgå till sin normala kost under en dag (föreskrivet) samtidigt som de undviker ansträngande träning, rökning, alkohol och koffein, innan de fastar tills de anländer till labbet följande morgon för sin post- interventionslabbbesök. Efter att ha konsumerat en pint vatten kl. 06.30 och anlände kl. 07.30 i lätta kläder, kommer deltagarna att genomgå samma labbprotokoll som beskrivits tidigare för sitt besök före intervention. Men istället för att randomiseras till en dietgrupp kommer de att bli ombedda att fylla i ett feedbackfrågeformulär om sin erfarenhet av studien.

Uppföljning

Fyra veckor efter sitt labbbesök efter interventionen kommer deltagarna att bjudas in till en feedbacksession för att diskutera alla tillgängliga resultat. Resultaten från måltidstestet och studien som helhet kommer att följa vid ett senare tillfälle på grund av logistik och kostnadseffektivitet. Där det är lämpligt kommer deltagarna också att uppmanas att inkludera en viktmätning för att ge en indikation på hållbarhet i viktminskning.

Syfte

När datauppsättningar har erhållits för alla 72 deltagare, kommer den dagliga kalorirestriktionsgruppen att jämföras med IMF med viktminskningsgrupp. Detta kommer att göra det möjligt att jämföra effekterna av en IMF-diet mot effekterna av ett mer konventionellt tillvägagångssätt när det matchas för energiunderskott. Den sista gruppen, IMF utan viktminskning, kommer sedan att belysa de relativa bidragen av viktminskning och fasteberoende mekanismer för att producera eventuella observerade effekter.