Effekter av reaktiv hypoglykemi på kognition i tidigare eller senare kronotyper (GlyCoBrainI2)

Studier på unga vuxna indikerar positiva effekter av en låg-GI-frukost på kognitiv prestanda. En metaanalys av 17 studier avslöjade fördelarna med en lågglykemisk belastningsfrukost på omedelbart verbalt minne endast under den sena postprandialperioden. Metaanalysen rapporterade ingen övergripande effekt på uppmärksamhet hos vuxna, men föreslår ändå fördelar för uppmärksamhet hos barn, ungdomar och unga vuxna. Mekanismer som förklarar de tidsberoende fördelarna med en låg glykemisk belastning (GL) frukost förstås inte helt. Tillhandahållandet av glukos till hjärnan diskuteras för närvarande som en central mekanism som kopplar måltid GI/GL till kognition. Generellt krävs glukos för kognitiva ansträngningar, vilket framgår av minskningar i lokala extracellulära glukoskoncentrationer i det aktiverade hjärnområdet. Viktiga neurotransmitter -syntes i hjärnan behöver glukos. Glukosmetabolism kan påverka minnet genom tryptofananvändning och serotoninkoncentrationer. Sammantaget kan den minnesförstärkande effekten av glukos kräva relativt konstant blodglukosnivåer i hjärnan snarare än höga glukosmängder i sig. Därför, medan höga GI-livsmedel framkallar en övergående ökning av blodglukosnivåerna, kommer låg-GI-livsmedel att resultera i en mer hållbar och längre förvaring av glukos. Den sena postprandialfasen, när kognitiva fördelar med låga GI/GL-måltider är mest märkbara, sammanfaller med tiden efter reaktiv hypoglykemi efter en hög-GI-måltid. För att avbryta effekterna av diet GI och reaktiv hypoglykemi är det klokt att undersöka drycker som fruktjuicer - kännetecknad av en låg GI, men ändå känd för att inducera reaktiv hypoglykemi ännu tidigare postprandiellt. Följaktligen bör också skadliga effekter på kognition manifestera tidigare som observerats för hög-GI-frukost. Eftersom det senaste arbetet antyder att det kan finnas ett optimalt blodsockersortiment för kognitiv prestanda och att detta optimala intervall kan skilja sig åt efter kognitiv domän, bör kontinuerlig glukosövervakning användas utöver de konventionella mätpunkterna direkt före det kognitiva testet. Fördelarna med låg GI/GL -frukost för kognitiv funktion har emellertid också observerats utan skillnader i blodglukosnivåer. Detta kan hänföras till en akut förbättrad postprandial insulinkänslighet och/eller lägre kortisolnivåer som framkallas av låg-GI-måltider. Följaktligen verkar samtidiga undersökningar av alla tre faktorer, dvs glukos-, insulin- och kortisolnivåer nödvändiga för att avbryta potentiella mekanismer. Ovan nämnda metaanalys fann också större fördelar för individer med bättre glukostolerans, även om ålder kan förvirra detta. Studier tyder på att unga vuxna med sämre glukostolerans, även inom det friska området, kan vara mer sårbara för dessa effekter. Medan glukostolerans följer en cirkadisk rytm, som är lägst på kvällen på grund av reducerad pankreas-p-cellfunktion och insulinrespons, är cirkadisk felanpassning vanlig bland unga vuxna med senare kronotyper-kan också försämra glukos tolerans, även vid frukosten, på grund av minskad insulinkänslighet. Denna felanpassning, ofta orsakad av social jetlag, har kopplats till fetma, typ 2 -diabetes, högre blodsocker, HBA1C -nivåer och en ökad risk för depression. Det är fortfarande oklart om personer med senare kronotyper är mer mottagliga för reaktiv hypoglykemi efter frukosten.

Hypotes

1. Reaktiv hypoglykemi som svar på en låg-GI-dryck försämrar minne och uppmärksamhet efter ca. 90 minuter
2. Reaktiv hypoglykemi efter konsumtionen av låg-GI-dryck är mer uttalad hos friska personer med en senare kronotyp
3. Den negativa effekten av en låg-GI-frukost som inducerar reaktiv hypoglykemi på minne och uppmärksamhet är särskilt tydlig hos dem med senare kronotypmål. Denna näringsförsök syftar till att undersöka hur låg-GI-drycker inducerar reaktiv hypoglykemi och dess effekter på minne och uppmärksamhet efter måltider i postprandial fas. Vi strävar efter att utforska effekterna av kronotyp i två studentprover: de med tidigare och senare kronotyper. Vidare undersöker vår studie relevansen av kronotyp för den postprandiala kursen för glukos (inklusive förekomsten av reaktiva hypoglykaemier) insulin och kortisolnivåer.

Metodik

Deltagarna friska, tysktalande studenter vid Paderborn University (tidig eller sen kronotyp)

Beräkning av provstorlek:

Vi baserar vår provstorleksberäkning på skillnaden i omedelbart minne och studien rankade bäst när det gäller kvalitet i metaanalysen. Med tanke på en standardavvikelse på 3,6 och 4,3 i båda grupperna, och en standardiserad medelskillnad på 0,31 för personer med en bättre glukostolerans (motsvarande medelskillnad på 1,12) kräver vi 44 deltagare i den minsta undergruppen med en given effekt på 80% och alfa på 0,05 med tanke på en korrelation av 0,8 mellan båda mätningarna (beräknade med stat, kontra. 17.0). Vi antar att 66% av inbjudna studenter kommer att delta och att 75% av dem kommer att slutföra studien. För att ha den fullständiga datauppsättningen av 88 personer (44 med en tidig kronotyp och 44 med en sen kronotyp) som slutför rättegången, måste 117 starta rättegången och 177 personer måste bjudas in från Glycobrain -observationsstudien som rekryterade 356 studenter från Paderborn och screenade för kronotyp via MCTQ. Båda kronotypproverna har lika könsfördelning.

Båda proverna kommer att uppmanas att delta i crossover -näringsförsöket, exklusive rökare, skiftarbetare eller resenärer med> 2 tidszoner under de senaste tre månaderna och personer som tar metylfenidat eller melatonin. Studenter kommer att delta i två frukostkognitionstester, var och en efter en nattfast klockan 20 för att tas under 2 veckor inklusive en vecka med tvätt. Deltagarna kommer att tilldelas slumpmässigt till en av två sekvensgrupper, som endast skiljer sig åt i interventionssekvensen (isomaltulose®-dryck, glukosfruktos-sucrose-dryck eller glukosfruktos-sucrose-dryck, isomaltulose®-dryck). Randomiseringslistor tillhandahålls av en extern statistisk rådgivare från University of Esbjerg stratifierad av kön och kronotyp. En randomiserad lista genererades för fyra grupper, var och en med 30 slots, med hjälp av en blocks randomiseringsmetod. Randomiseringen utfördes med användning av Stata med 5 block, vilket säkerställer balans mellan grupperna.

Deltagarna kommer att få två olika enkla dryckefrukor:

1. Låg-GI-dryck som orsakar reaktiv hypoglykemi ("glukosfruktos-sucrose-dryck") bestående av en 75 g glukosfruktos-sucrose-blandning upplöst i 500 ml kranvattenvatten
2. Låg-GI-dryck som inducerar ingen reaktiv hypoglykemi ("Isomaltulosa® Beverage") bestående av 75 g isomaltulosa upplöst i 500 ml kranvatten

Interventionen följer ett 2-veckors schema:

Vecka 1: Deltagarna uppmanas till beredningsdag 1 (fredag), under vilken ett venöst fasta blodprov tas för att bestämma fasta lipider, högkänslighet-C-reaktivt protein, alaninaminotransferas och gammaglutamyltransferas för att metaboliskt karakterisera det rekryterade deltagarna. För att validera den tidigare bestämda kronotypen i observationsstudien för glycobrain kommer deltagarnas kronotyp att utvärderas igen med Münchens kronotypfrågeformulär. (MCTQ, © Roenneberg och medarbetare, 2003). Kroppssammansättning kommer att omprövas genom bioimpedansanalys (MBCA 515, SECA, Tyskland) för att uppskatta enskilda procentandelar av kroppsfett, muskelmassa, totalt kroppsvatten och extracellulärt vatten. Kroppsvikt mäts med hjälp av Medical Body Composition Analyzer (MBCA). Kroppshöjd mäts med en ultraljudsmätstation (SECA 287 dB). Midjeomkretsen kommer att mätas vid mittpunkten mellan den nedre ribban och höftbenet i den utsatta överkroppen.

Kontinuerlig glukosövervakning (CGM, G7, Dexcom, Inc., San Diego, CA) är aktiverad och en accelerometer kommer att användas för att mäta rörelse och sömn/väckningsförhållanden (som också gör det möjligt att bekräfta kronotyp). En standardiserad kvällsmåltid kommer att tillhandahållas för att konsumeras på kvällen före interventionen för att undvika sekundära måltidseffekter, t.ex. orsakad av pulsförbrukning. Deltagarna kommer att uppmanas att utföra en träningspass på kognitionsbatteriet (se nedan).

Den faktiska interventionen startar tre till fem dagar senare klockan 20 med varje dag som följer på följande sätt:

• Hjärtfrekvensbältet för att mäta hjärtfrekvensvariabiliteten i kombination med Unite Fitness Watch (Polar Electro, Finland).
• Minimala invasiva kapillärblodprover som samlas in vid -40, 30, 80 och 140 minuter (i förhållande till tidpunkten för att dricka drycken) kommer att användas för att bestämma glukos- och insulinnivåer
• Icke -invasivt kortisolprover från saliv vid -40, 80 och 140 minuter
• Kontinuerliga glukosmätningar
• Kognitionstest vid -30, 90 och 150 minuter
• Testdryckfrukost inklusive antingen glukosfruktos-sucrose eller isomaltulosa som ska drickas vid tidpunkten 0, dvs 09:00 A.M.
• Andra mätningar: Aptit, törst och humör kommer att bedömas till -40, 30, 80 och 140 minuter vardera med en validerad visuell analog skala
• Avlägsnande av alla enheter och tillhandahållande av en frivillig frukost vid 180 minuters glukosnivåer kommer att bestämmas direkt med hjälp av Hemocue Glucose 201 RT Analyzer (Hemocue AB, Sverige). Plasmakoncentration av plasmakoncentration och kortisolkoncentration i saliv kommer att bestämmas av en enzymbunden immunosorbentanalys (ELISA) med användning av ett kit från IBL/TECAN.

Vecka 2: Återigen upprepar deltagarna förberedningsdagen som tidigare (dag 2), med undantag för BIA, MCTQ och venösa blodprovmätningar. Interventionen fortsätter sedan 3 till 5 dagar efter förberedelsedagen efter samma tidsskala som på interventionsdag 1.

Bedömning av kognitionstester med testbatteriet förväntas pågå i cirka 25 minuter totalt varje gång. Tester kommer att inkludera en uppsättning tester utvecklade av ALA Institute Bochum, som tillämpades i våra tidigare studier.

• (Försenat) Verbal Memory Test (förmåga att korrekt återkalla totalt 30 ord omedelbart (återkallelse) och efter 20 minuter (försenad återkallelse))
• Visuellt-rumsligt kortvarigt arbetsminnestest (ett Corsi-Block Tapping Test-ekvivalent, dvs att knacka på en sekvens på upp till nio identiska rumsligt separerade block, vilket i följd ökar svårigheten med antalet presenterade block).
• Test av selektiv och långvarig uppmärksamhet och visuell skanningshastighet (en modifierad version av D2-testet av uppmärksamhet, under vilken de reaktionsspecifika tecknen inom en serie presenterade tecken kommer att bedömas)
• Test av rumslig uppmärksamhet och växlingsförmågor mellan två olika uppgifter (alternativ version av Trail Making -uppgiften)
• Test av tonic alertness (enkel reaktionstidstest)
• Test av hämning, dvs förmågan att hämma ett prepotent svar med en flankeruppgift. I varje försök kommer tre superposed trianglar att presenteras för deltagarna. De övre och nedre trianglarna (flankerna) pekar i samma riktning men oberoende av den mellersta triangeln (målet). Under prövningarna no-go ersätter en cirkel målet. Deltagarna kommer att vara tänkt att trycka på knapparna till vänster eller höger beroende på målets riktning eller inte reagera i fallet med ett no-go-tillstånd. Varje rättegång kommer att kategoriseras som kompatibel-gå, oförenlig-gå eller ingen-gå.
• Ett dummy -test för att säkerställa att försenad återkallelse startar exakt 20 minuter efter den omedelbara återkallelsen

Statistisk analys Multilevel -regressionsmodeller kommer att användas för att bedöma effekten av interventionerna på omedelbart verbalt minne vid 90 minuter. Identiska modeller kommer att användas för de andra kognitiva resultaten. Interaktioner mellan interventionseffekten och kronotypen kommer att testas och stratifierade analyser baserat på kronotypen kommer att genomföras. Ytterligare analyser kommer att redogöra för känsligheten hos insulin, och andra faktorer såsom kortisol, aptit, törst och/eller humör, för att undersöka om de observerade effekterna delvis kan förklaras av dessa faktorer. Multilevel -regressionsanalyser med upprepade mätningar kommer att bedöma relevansen av kronotyp för reaktiv hypoglykemi.