Mat och dygnstid (FACT)

Synkronisering av tidpunkten för biologiska processer och beteenden med 24-timmars ljus-mörkercykeln är grundläggande för nästan varje fysiologisk process, kognitiv funktion och allmän hälsa. Eftersom den genomsnittliga dygnsperioden hos människor är ~9 minuter längre än 24-timmarsdygnet, och artificiell belysning tillåter en ytterligare fördröjning av klockan, måste cirkadian indragning ske varje dag. Detta gör processen med dygnsrytm indragning av den inre klockan med den yttre miljön till en process som ofta förbises, men som har allvarliga konsekvenser om den försämras.

I gnagarmodeller har dieter med hög fetthalt visat sig desorganisera det dygnsrytmiska timingsystemet. Det har dock gjorts begränsad undersökning av hur sammansättningen av kosten påverkar det dygnsrytmiska timingsystemet hos människor. Förmågan att dra med sig till ett nytt ljusschema har kort undersökts efter en diet med hög fetthalt i gnagarmodeller. När möss utsätts för ett 6-timmarsskift i ljus-mörkercykeln och matas med en diet bestående av ~50 % fett för Efter 3 veckor upplever de en 20 % långsammare hastighet av återupptagande till den nya ljuscykeln jämfört med möss som matats med en diet med låg fetthalt. Vidare hade dessa möss ett försvagat svar på en fasframskridande ljuspuls. Dessutom resulterar helt enkelt en diet med hög fetthalt till möss i en förlängd dygnsperiod och en förskjutning av ad libitum ätmönster till den typiska vilofasen.

Målen med denna studie är att avslöja kostens inverkan på det mänskliga dygnets timingsystem. Protokollet är en 46-dagars (28 poliklinisk dagar, 18 slutenvårdsdagar under två 9-dagarsbesök) randomiserad cross-over-studie utformad för att belysa hastigheten på indragningen som svar på en diet med hög fetthalt. Deltagarna kommer att få 3 veckors diet med hög fetthalt (2 veckors öppenvård, 1 veckas slutenvård) med 50 % kalorier från fett. Protokollet innehåller två typer av datainsamling; ambulatorisk övervakning på strikta sömn-vakna scheman med antingen högfetts- eller lågfettsmåltider tillhandahållna av studieteamet och exakta laboratoriemätningar av dygnsrytm, indragning och andra fysiologiska markörer för sömn och kardiometabolisk hälsa.

1. Ambulatorisk övervakning: Deltagarna kommer att upprätthålla ett konsekvent 14-dagars hemma 8 timmars sömnschema vid vanliga tider före båda laboratoriebesöken för att säkerställa 1) försökspersonerna inte är sömnbegränsade och 2) att de får samma ljus-mörker-schema före varje laboratoriebesök för stabil medryckning; verifierad med aktigrafi, sömnloggar och inrop till en tidsstämplad brännare. Droger, mediciner, koffein, alkohol och nikotin kommer att förbjudas under denna tid och toxikologisk analys kommer att utföras vid inläggning i laboratoriet.
2. Öppenvårdsdiet: Under 2 veckor före varje protokoll kommer deltagarna att äta en poliklinisk isokalorisk diet utformad för att möta individuella dagliga energibehov; diet utformad och beredd av utredare. Dieter kommer antingen att utformas så att de innehåller mycket kalorier från fett (50 % fett, 35 % kolhydrater och 15 % protein; 33 % av varje mono-, poly- och mättat fett) eller låg fetthalt (30 % fett, 55 % kolhydrater och 15 %). % protein) (randomiserad crossover-design). Dieten kommer att bestå av frukost, lunch, middag och mellanmål och deltagarna kommer antingen till laboratoriet ~3 dagar eller så kommer personalen att leverera måltider. Deltagarna kommer att instrueras att endast konsumera den mat som tillhandahålls under dessa 14 dagar. Följsamhet till dieten kommer att fångas genom att spåra måltider med hjälp av en mobil matspårningsapplikation (MealLogger AppTM (Wellness Foundry, New York)).
3. Slutenvårdsprotokoll: Deltagarna kommer att släppas in i ett individuellt rum utan externa tidsreferenser (t.ex. klockor, radioapparater, datorer, besökare och solljus). Rumstemperaturen hålls vid 21 - 22,2 °C och ljusintensiteten inställd på ≤5 lux under schemalagda konstanta hållningsprocedurer, rumsljus (400 lux) under vakenhet med indragning och 0 lux (mörker) under schemalagda sömntillfällen. Deltagarna kommer att instrumenteras för full polysomnografi (PSG), elektrokardiogram och en rektal termistor för kontinuerlig kroppstemperaturmätning. En 18-gauge IV-kateter kommer också att föras in i underarmen och kopplas till ett grenrör med trippelkran via en IV-slinga med en 12-fots förlängningskabel med liten lumen genom vilken blodprovstagningen kan fortsätta i nästa rum utan att störa sömnen.

Efter instrumentering kommer deltagarna att ges en sömnmöjlighet och kommer att väckas till svag belysning och bibehålla ett konstant hållningsprotokoll för noggrann bedömning av dygnsfasen, metabolisk vila och andra fysiologiska resultat. Efter konstanthållningsprotokollet kommer deltagarnas ljus-mörkercykel att ändras under 6 identiska dagar, följt av ett andra konstanthållningsprotokoll för omvärdering av dygnsfasen. Detta protokoll kommer att upprepas medan deltagarna får den andra övergångsmåltiden. Utredare/sköterskor kommer att vara närvarande i labbet eller i ett centralt kontrollrum 24 timmar om dygnet för att övervaka patientens hälsa, datainsamling, tillhandahålla måltider, samla in biologiska prover, utföra tester och registrera sömn. En läkare har alltid jour när en deltagare är i laboratoriet. En omfattande serie av protokoll och checklistor och teampraxis används för att säkerställa enhetlighet i genomförandet av standardprocedurer.

Energiinnehållet i kosten kommer att utformas för att möta individuella dagliga energibehov. Dietister kommer att förbereda isokaloriska måltider som innehåller makronäringsämnen från kost med hög eller låg fetthalt och inget koffein. Kaloriintaget kommer att vara samma kalori- och makronäringsämnessammansättning för varje dag av laboratoriestudier och kommer att tillhandahållas som miniatyrsnacks ofta under varje konstant hållningsprotokoll (t.ex. ¼ kalkon- och ostsmörgås, juice och vatten).