Aktivitet, fett och aptit hos ungdomar 2 Intervention (AAAA2INT)

Målet med studien är att kvantifiera sambandet mellan fysisk aktivitet, metabol funktion och aptit hos ungdomar. För att göra detta kommer vi att testa vår arbetshypotes att höga nivåer av regelbunden måttlig till kraftig fysisk aktivitet (MVPA), i motsats till kroppsviktsstatus, resulterar i en metabolisk fenotyp som består av förbättrad metabol funktion och korrekt reglering av aptit. Vi kommer slumpmässigt att tilldela stillasittande överviktiga/feta ungdomar (N=44) till antingen en kontrollgrupp eller en strukturerad träningsgrupp under tre månader.

Vår studiestatistiker Dr. Vincent Staggs kommer att randomisera deltagare efter att den slutliga behörigheten har fastställts till antingen nyhetsbrevskontroll eller träningsintervention, balanserad efter kön för att säkerställa lika sammansättning av män och kvinnor.

Urvalsstorleken för studie 2 (Mål 2) beräknades baserat på data från vårt labb; en liten pilotstudie med stillasittande och aktiva perioder för att testa genomförbarheten av våra laboratorieprotokoll. Baserat på dessa preliminära data, som liknar data i befintlig litteratur, uppskattar vi förändringar i aptitvärden (hunger) 11 % från baslinjen, vilket motsvarar effektstorlekar på 0,67, vilket resulterar i beräkningar av provstorleken på N=35. Om man antar en bortfallsfrekvens på 10 % (n=4) under tremånadersinterventionen, vilket vanligtvis observeras i liknande interventioner utförda av mentor Dr. Donnelly, sätts den slutliga provstorleken till N=40.

Dataanalys kommer att slutföras av PI med hjälp av statistikern Dr. Staggs och mentorskapsteamet. För visuell analog skala (VAS) aptitmått, som utvärderas vid flera tidpunkter inom en enda mätsession, kommer vi att genomföra analyser på två sätt. Först kommer vi att genomföra mellan gruppanalyser med var och en av de sju individuella bedömningarna (t.ex. 60 min efter måltid) för att se om värdena skiljer sig åt beroende på fysisk aktivitet eller kroppsviktsgrupp. För det andra kommer vi också att beräkna arean under kurvan (AUC) för varje variabel av intresse (t.ex. hunger, ghrelin), och använd det måttet för att testa gruppskillnader. För att ta itu med mål 1, hypotes 2, kommer vi att upprepa analyserna som beskrivits ovan och inkludera insulinkänslighet som en kovariat. För att ta itu med Mål 2, hypotes 3, kommer vi att göra mellan gruppanalyser av förändring över tid med hjälp av upprepade mätningar ANOVA, med samma analystekniker för aptitvariablerna som beskrivs i Mål 1 (enkel bedömning och AUC), med insulinkänslighet inkluderad som en samvariat.

Aptit anses vara det primära resultatet av mål 1 och 2. Subjektiv bedömning av hunger och smak kommer att slutföras med hjälp av självskattade visuella analoga skalor (VAS), där varje skala består av en 10 cm lång rad som skiljer påståenden som ?inte kl. alla hungriga? och ?extremt hungrig?. Uppfattningar om dietbegränsning, disinhibition och hunger kommer att mätas under varje mättillfälle före den fasta måltiden med hjälp av Three Factor Eating Questionnaire (TFEQ). Control of Eating Questionnaire (CEQ) kommer att användas för att bedöma hunger, mättnad, cravings, lusten att äta vissa typer av livsmedel och förmågan att motstå matbehov. Objektiv bedömning av aptit kommer att slutföras med hjälp av blodprov tagna från en kvarkateter och analyseras för episodisk reglering av följande fasta- och mättnadshormoner: glukos, insulin, leptin, ghrelin, glukagonliknande peptid 1 (GLP-1) och peptid ÅÅ (PYY). Alla prover kommer att blandas med ett standardkonserveringsmedel (400 µL av 10 000 KIU aprotinin), centrifugeras, plasman delas upp i alikvoter och förvaras i -80 ºC frys fram till analys med standardsatser på ett externt certifierat kliniskt laboratorium.

Den uppmätta aptiten kommer att bedömas efter en fast standardfrukost (40 % av RMR, sammansatt av 55 % kolhydrater, 15 % protein, 30 % fett). Den fasta frukosten kommer att administreras medan deltagaren är i fastande tillstånd (? 12 timmar sedan senaste måltid) och de kommer att uppmanas att konsumera måltiden inom 15 minuter. Matintag (totalt kcal) kommer att bedömas med hjälp av en ad libitum pizzamåltid som serveras tre timmar efter den fasta måltiden. Deltagarna kommer att instrueras att äta tills de är bekvämt mätta och informeras om att de kan begära mer av måltiden när som helst. Måltider kommer att tillhandahållas i 400 kcal portioner, och varje skål med mat kommer att vägas före och efter servering, utan ämnena? kunskap och mängden förbrukad registrerad. Alla måltider kommer att serveras i en lugn matsal fri från distraktioner på CCHLN. All mat kommer att tillagas med en standardprocedur i det metaboliska köket för att säkerställa konsistens över behandlingsförhållandena, och näringssammansättningen av måltiderna kommer att bestämmas med hjälp av programvara för näringsanalys (Nutrient Data System for Research, version 2016).

Insulinkänslighet via den euglykemiska hyperinsulinemiska klämtekniken anses vara det primära resultatet för mål 1, hypotes 2. Deltagarna kommer fastande (12 timmar över natten). En kateter kommer att föras in i en antecubital ven på ena armen för att infundera insulin och 20 % dextros, och en annan kateter kommer att införas i den kontralaterala antecubitalvenen för blodprovstagning. Deltagaren kommer att vila tyst och RQ via indirekt kalorimetri kommer att mätas (se Vilande metabolisk frekvens), följt av insamling av 3 baslinjeblodprover för att fastställa baslinjeglukosnivåer. Omedelbart efter och som varar i 180 minuter kommer en förberedd kontinuerlig infusion av vanligt humant insulin att administreras med en hastighet av 40 mU?m2 kroppsyta?1?min?1 tillsammans med en variabel infusion av 20 % dextros för att bibehålla euglykemi att matcha. baslinjenivåer (förväntade 90-100 mg/dL). Blodsockermätningar kommer att slutföras var femte minut för bestämning av glukosinfusionshastigheten med hjälp av en YSI-2300-analysator. Dessutom kommer blod var tionde minut att dras in i serumseparatorrör, centrifugeras och lagras vid -80? C för senare insulinanalys. RQ kommer återigen att mätas 2 timmar in i klämman under en period av 15 minuter. Insulinkänsligheten kommer att bestämmas av glukosavfallshastigheten under de sista 45 minuterna av hyperinsulinemisk-euglykemisk klämma när euglykemi har fastställts. Denna procedur kommer att ske vid KUMC:s forskningsanläggning för klinisk och översättningsvetenskap.

Ungdomar kommer att slumpmässigt tilldelas antingen ett tränings- eller nyhetsbrevskontrollvillkor under tre månader. Ungdomar som är randomiserade till övningen kommer att delta i ett övervakat strukturerat träningsprogram (gå på löpband, cykla på en stillastående cykel etc.) och förbruka motsvarande 400 kcal/pass (cirka 45-60 min/pass) på tre dagar/ vecka. Vi kommer att följa protokollet från mentor Dr. Joseph Donnelly, med träningsrecept som går från 150 kcal/session vid interventionsstart för att nå målet för träningsenergiförbrukningen (EEEx) (400 kcal/session) i slutet av månad 3. Skälen för denna dos av strukturerad träning är baserad på nationella och internationella rekommendationer för fysisk aktivitet för ungdomar på 60 minuter/dag, tillsammans med data från Donnelly-teamet och andra som indikerar att denna träningsnivå under en tremånadersperiod kommer att resultera i förbättringar i kardiorespiratorisk kondition hos ungdomars deltagare.

EEEx kommer att utvärderas vid baslinjen och varje månad under interventionen för att bestämma varaktigheten av löpbandsträningen som krävs för att uppnå EEEx-målen. EEEx kommer att bedömas med indirekt kalorimetri (TrueOne 2400 Metabolic Measurement Cart, ParvoMedics, Salt Lake City, Utah) med en minuts intervall. Weir-ekvationen kommer att användas för att beräkna EEEx från uppmätt syreförbrukning och koldioxidproduktion. Före varje EEEx-bedömning kommer deltagarna att utföra en kort uppvärmning (~ 2 minuter, 3?4 mph, 0 % betyg). Vid baslinjebedömningen börjar löpbandets hastighet/gradient vid 3 mph/0 % lutning och kommer att justeras i steg om 0,5 mph/1 % lutning tills deltagaren når 70 % HR max ?4 slag/minut. I slutet av månad 1 till 3 kommer EEEx att beräknas till både 70 % och 80 % av maxpuls (HR) för att tillgodose personliga preferenser för promenader eller löpning. EEEx kommer att bedömas vid både 70 % (15 minuter) och 80 % HR max (15 minuter) med ett 2 minuters intervall mellan bedömningarna för att tillåta deltagarna att ta bort munstycket och få vatten om så önskas. Antingen hastighet eller betyg kommer att justeras beroende på deltagarens preferenser. Den genomsnittliga EEEx över ett 15 minuters intervall (kcal/minut) kommer att användas för att avgöra längden på träningspass som utförs under den första månaden. Till exempel: EEEx = 9,2 kcal/minut, föreskriven träning = 400 kcal/session, träningslängd = 400/9,2 = 44 minuter/session.

All övervakad träning kommer att ske på CCHLN på ett löpband med hjärtfrekvens, hastighet och grad övervakad av en träningsspecialist var femte minut. Tv och iPads kommer att finnas tillgängliga för deltagarna att titta på när de tränar. Efterlevnad kommer att definieras som slutförande av ?90 % av schemalagda träningspass/vecka och deltagare kommer att uteslutas om de inte uppfyller detta krav. Ett framgångsrikt slutförande av ett träningspass kommer att definieras som att bibehålla mål HR ?4 slag/minut under den föreskrivna träningslängden.

Som har gjorts i tidigare studier av experter på pediatrisk fetmabehandling kommer vi att använda en kontrollgrupp för nyhetsbrev. Precis som i dessa tidigare studier kommer familjer att få ett månatligt nyhetsbrev med ?föräldratips, exempel på lovord och barnpassade aktiviteter och recept? identisk med vad som har använts i ledares arbete inom området pediatrisk fetma. Innehållet kommer att likna det som levereras i befintliga gruppbaserade interventioner med överviktiga/feta ungdomar vid CCHLN under ledning av mentor Dr. Ann Davis.

Energiintaget kommer att bedömas med hjälp av tre metoder: 1) objektivt, mätt som mängden kcal som konsumeras under en ad libitum måltid (se ovan, avsnitt Fasta/Ad libitum måltider), 2) subjektivt, bedömd under varje frilevande 7-dagars bedömningsperiod via dietist-administrerade 24-timmars dietary recalls, och 3) beräknad, baserat på intagsbalansmetoden. Subjektivt energiintag kommer att bedömas med hjälp av tre dietåterkallanden som inträffar på slumpmässigt utvalda icke-konsekutiva dagar under varje 7-dagars bedömningsperiod för fritt levande (inklusive minst en helgdag) för att minimera förberedelser som skulle kunna fördomsfullt återkalla, av ett team av erfarna ( >6 år med hjälp av Nutrient Data System for Research-mjukvara) registrerade dietister som använder en multi-pass-metod, som använder uppmaningar för att minska utelämnanden av mat och standardiserar intervjumetoden mellan intervjuare. Uppskattat energiintag kommer också att beräknas med hjälp av intagsbalansmetoden under varje behandlingstillstånd, baserat på principerna i termodynamikens första lag, med hjälp av följande ekvation: beräknat energiintag= 1 020 (?FFM/?t) + 9 500(? FM/?t) + EE, där ?FFM och ?FM representerar förändring i varje variabel mätt med DXA i början och slutet av varje bedömningsperiodtillstånd, ?t representerar dagar mellan mätningarna; 1 020 och 9 500 representerar energitätheten i kcal för FFM respektive FM per kg; och EE representerar energiförbrukningen mätt av aktivitetsövervakaren.

Energiförbrukningen kommer att uppskattas under varje 7-dagars bedömningsperiod för fri levande med hjälp av en armbaserad monitor (SenseWear Mini?, BodyMedia Inc.), som beräknar energiförbrukningen med hjälp av tri-axiell accelerometri och mätningar av värmeflöde, galvanisk hudrespons, hudtemperatur och kroppsnära omgivningstemperatur.

Kroppssammansättning inklusive fettmassa och fettfri massa kommer att mätas med hjälp av en dubbelenergi röntgenabsorptiometer för hela kroppen (DXA, Lunar DPX-system, version 3.6) med deltagaren klädd i kirurgiska skrubbar och barfota.