食物和昼夜节律 (FACT)

将生物过程和行为的时间与 24 小时光暗循环同步是几乎所有生理过程、认知功能和整体健康的基础。 由于人类的平均昼夜节律周期比 24 小时长约 9 分钟，并且人工照明允许时钟进一步延迟，因此每天都必须发生昼夜节律夹带。 这使得内部时钟与外部环境的昼夜节律夹带过程成为一个普遍被忽视的过程，但如果受到损害，则会产生严重的后果。

在啮齿动物模型中，高脂肪饮食已被证明会扰乱昼夜节律系统。 然而，关于饮食成分如何影响人类昼夜节律系统的研究有限。 在啮齿动物模型中进行高脂肪饮食后，已经简要检查了进入新光照时间表的能力。当小鼠暴露于光暗循环的 6 小时转变并喂食由约 50% 脂肪组成的饮食时3 周后，与喂食低脂饮食的小鼠相比，它们重新进入新光周期的速度降低了 20%。 此外，这些小鼠对相位超前光脉冲的反应减弱。 此外，简单地向小鼠提供高脂肪饮食会导致昼夜节律周期延长，并将随意进食模式转变为典型的休息阶段。

本研究的目的是揭示饮食对人类昼夜节律系统的影响。 该方案是一项为期 46 天（门诊 28 天，住院 18 天，两次 9 天就诊）的随机交叉研究，旨在阐明响应高脂肪饮食的夹带速度。 将为参与者提供 3 周的高脂肪饮食（门诊 2 周，住院 1 周），其中 50% 的热量来自脂肪。 该协议包括两种类型的数据收集；对研究团队提供的高脂肪或低脂肪膳食进行严格的睡眠-觉醒时间表动态监测，以及对昼夜节律时间、夹带和其他睡眠和心脏代谢健康生理指标的精确实验室测量。

1. 门诊监测：参与者将在两次实验室访问之前在习惯时间保持一致的 14 天 8 小时睡眠时间表，以确保 1) 受试者不受睡眠限制，以及 2) 他们在每次实验室访问之前获得相同的明暗时间表用于稳定夹带；通过活动记录仪、睡眠日志和带有时间戳记的记录器的调用来验证。 在此期间将禁止使用药物、药物、咖啡因、酒精和尼古丁，并且将在实验室入场时进行毒理学分析。
2. 门诊饮食：在每个方案之前的 2 周内，参与者将食用专为满足个人日常能量需求而设计的门诊等热量饮食；研究人员设计和准备的饮食。 饮食将设计为高热量脂肪（50% 脂肪、35% 碳水化合物和 15% 蛋白质；单脂肪、多脂肪和饱和脂肪各占 33%）或低脂肪（30% 脂肪、55% 碳水化合物和 15 ％蛋白质）（随机交叉设计）。 饮食将包括早餐、午餐、晚餐和点心，参与者将来到实验室约 3 天，或者工作人员将送餐。 将指示参与者仅食用这 14 天内提供的食物。 将通过使用移动食品跟踪应用程序（MealLogger AppTM（Wellness Foundry，纽约））跟踪膳食来捕获对饮食的坚持。
3. 住院协议：参与者将被允许进入没有外部时间线索（例如，时钟、收音机、计算机、访客和阳光）的单独房间。 室温保持在 21 - 22.2 °C，在预定的恒定姿势过程中，光强度设置在 ≤5 勒克斯，在夹带觉醒期间的室内光线（400 勒克斯）和在预定的睡眠机会期间的 0 勒克斯（黑暗）。 参与者将配备完整的多导睡眠图 (PSG)、心电图和用于连续测量核心体温的直肠热敏电阻。 一根 18 号 IV 导管也将插入前臂，并通过带有 12 英尺小管腔延长电缆的 IV 环路连接到三旋塞阀歧管，通过该电缆可以在隔壁房间继续采血而不影响睡眠。

仪器后，参与者将获得睡眠机会，并在昏暗的灯光下醒来并保持恒定的姿势方案，以准确评估昼夜节律阶段、静息代谢率和其他生理结果。 在恒定姿势方案之后，参与者的明暗周期将改变 6 天，然后是第二个恒定姿势方案，用于重新评估昼夜节律阶段。 在为参与者提供其他交叉餐时，将重复此协议。 研究人员/护士将每天 24 小时出现在实验室或中央控制室，以监测受试者健康、数据采集、提供膳食、收集生物标本、进行测试和记录睡眠。 当参与者在实验室时，医生总是随叫随到。 一系列广泛的协议和清单以及团队实践用于确保标准程序执行的一致性。

饮食的能量含量将被设计成满足个人日常能量需求。 营养师将准备含有大量营养素的高脂肪或低脂肪饮食且不含咖啡因的等热量膳食。 对于实验室研究的每一天，卡路里摄入量将是相同的卡路里和常量营养素组成，并且将在每个恒定姿势方案中经常作为微型零食提供（例如，¼火鸡和奶酪三明治、果汁和水）。