通过渗透调节代谢、大脑和肾脏功能解释习惯性饮水对健康年轻成人渴感的影响(Adapt-Thirst) (Adapt-Thirst)
研究习惯性口渴和适应口渴研究:习惯性口渴研究和适应口渴研究
社会相关性:
三十年来,人们一直困惑于该喝多少白开水。 三十年间,健康专业人士批评媒体建议每天喝八杯水,指出缺乏证据(Valtin等人,2002年;Yamada等人,2022年)。 卫生当局未制定针对饮用水的具体建议,假设1)任何或所有类型的饮料补水效果相同,即人们无需通过喝白开水来补充流失的体内水分,以及2)普通健康人可以依赖口渴作为饮水指南。
缺乏针对饮用水的具体建议对日常生活产生显著影响,因为它转化为公共卫生服务、法律和零售选择中对饮用水的支持有限或没有支持。
科学相关性:
口渴被认为是健康年轻人饮水的主要驱动力和对抗体内水分不足的主要防御机制(IOM,2005年)。 卫生当局为普通健康男性和女性制定了总水摄入量建议(例如,欧洲男性为2.5升/天,女性为2.0升/天),但此外,建议人们使用口渴作为饮水指南,认识到个体水需求差异很大(EFSA,2010年;IOM,2005年)。
尽管口渴可以通过饮水来满足,但根据习惯也可能被忽略(Greenleaf,1992年)或被上调的口渴阈值所抑制。 口渴阈值是渗透压感受器细胞收缩并释放神经或激素信号的设定点,是渗透压感受器细胞内外部溶质浓度或渗透压的函数(Nose等人,1988年a,b)。 细胞内溶质含量较高的细胞需要更高的外部渗透压才能收缩。
具体目标 本研究的最终目标是解决文献中关于饮用水的空白,并检验限制制定针对饮用水的具体建议的假设。 本研究将探讨,由于每日摄入高渗液体来源导致的慢性高渗性渗透适应,是否可以解释健康个体在日常生活中的口渴抑制。 为了促进关于饮用水对长期健康影响的因果推断,本研究旨在将细胞水平的渗透适应实验数据与奥地利萨尔茨堡日常生活条件相关的临床数据,以及奥地利萨尔茨堡基于人群的饮水摄入和慢性病风险数据联系起来。
本研究将测试每天饮用足够的白开水以稀释尿液持续4周(夏季约500毫升,每天4次)的效果。 研究将包括健康、体重正常、年轻的男性和女性,他们通常满足欧洲总水摄入量(TWI)的充足摄入建议,但通常每日饮用白开水(PWI)少于1升,并在开始随机研究前连续4周具有慢性高渗应激的生物标志物(浓缩尿液和唾液)。
研究概览
详细说明
大脑和周围组织中共同负责感知口渴的渗透压感受器细胞,会积累细胞内溶质(Bourque, 2008),例如氨基酸,以适应慢性高渗压力。 增加蛋白质分解是应对慢性高渗压力的一种公认策略,在经历干旱/夏眠的物种中均有观察到(Yancey et al, 1982)。 蛋白质分解增加的证据在因皮肤或肾脏损伤导致体内水分过度流失的患者(Kovarik et al, 2021)以及健康年轻男性中每日总饮水量通常少于2升的个体(Stookey et al, 2023)中均有观察到。 更高的细胞内溶质浓度使得细胞能够通过建立有利于水分保留在细胞内的渗透梯度,来耐受慢性高渗压力。
已知因糖尿病控制不佳而患有慢性高渗状态的患者会出现口渴感抑制。 已知健康运动员(Casa et al, 2000)和暴露于高温的个体(Rosinger et al, 2022),在给予随意饮用的液体并允许根据口渴饮水后,会经历“非自愿脱水”或脱水后不完全再水合。 老年人的口渴感显著降低(Phillips et al, 1984)。 口渴感降低很可能是细胞内渗透调节物质积累的结果,这是代谢因应慢性高渗状态而发生改变所致。
在老年人中,口渴感降低归因于较高的基线细胞外渗透压和较高的口渴感渗透压设定点(Kenney & Chiu, 2001)。 在老年人中,口渴感降低或饮水后更快感到解渴,与大脑前中扣带皮层(aMCC)激活程度在饮水后出现更大幅度的下降有关(Farrell et al, 2008)。
对于年轻人而言,尽管证据表明“非自愿脱水”取决于从细胞内和/或细胞外间隙丢失或排泄的阳离子(Nose et al, 1988),但阳离子以外的渗透调节物质的作用仍有待探索。 关于慢性细胞外高渗状态对渗透压适应、渗透压感受器设定点偏移、口渴感抑制以及水合生物标志物的影响,临床文献中存在空白。
慢性细胞外高渗状态和口渴感抑制在日常生活中是可能发生的,因为人们经常摄入比血液浓度更高的食物和液体(饮料渗透压 >280 mmol/kg)。 大多数市售饮料,包括牛奶和果汁,其渗透压均高于300 mmol/kg。
鉴于适应慢性高渗状态需要代谢成本(Pena-Villalobos et al, 2016),并且会助长健康年轻人的慢性疾病风险因素(Stookey et al, 2023),包括微量营养素(例如Zn)排泄增加(Zorbas et al, 1993; Zorbas et al, 1995)、氧化应激、蛋白质分解和免疫功能改变,因此,如果年轻人的口渴感是“被抑制”而非“被满足”,那么低口渴感可能不是饮水量的可靠指南。 相反,年轻人的低口渴感可能预示着慢性的次优细胞水合状态以及对低渗水的未满足需求。
假设
在保持10周内通常的食物和其他饮料摄入量以及身体活动水平恒定的前提下,本研究假设,被随机分配饮用足够水量以使下午尿液稀释至尿比重(USPG)<1.013的参与者(春季和秋季每日饮水量约20 mL/kg或500 mL,每日3次;夏季每日4次),持续4周,将产生以下结果:
主要结局
• 与分配到对照组的参与者相比,在第5周至第10周期间,其平均夜间限水后的口渴评分增加幅度显著更大。
次要结局
- 与对照组相比,在第5周至第10周期间,从夜间限水后最大口渴感到立即饮用500毫升水后,通过功能磁共振成像观察到的感兴趣脑区(初级躯体感觉皮层/初级运动皮层(S1/M1)、前额叶皮层、前中扣带皮层、前运动皮层和颞上回)区域性脑血流的急性下降幅度,其减少程度显著更大。
- 在第10周时,其代谢组学特征与对照组相比有显著差异,更显著地偏离夏眠样和瓦尔堡样模式,包括在第5周至第10周期间蛋白质分解的减少程度显著更大。
- 与对照组相比,在第5周至第10周期间,其尿液锌排泄量的减少程度显著更大。
研究类型
注册 (估计的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习联系方式
- 姓名:Jodi D Stookey, PhD
- 电话号码:1-415-312-0237
- 邮箱:jodidstookey@gmail.com
研究联系人备份
- 姓名:Markus Ritter, MD
- 电话号码:43-662-2420-80500
- 邮箱:markus.ritter@pmu.ac.at
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
- 成人
接受健康志愿者
描述
所有随机分组的参与者必须提供完整的4周筛选数据。 必须满足以下所有纳入标准:
- 4周内3天平均总水摄入量为35毫升/公斤体重
- 4周内每日饮用水量<1升
- 考虑到奥地利萨尔茨堡的日常生活条件,4周内每日中度或剧烈体力活动时间<1小时
- 无慢性病史
- 血压正常
- 血液化学和全血细胞计数(CBC)检测结果正常
- 夜间尿液浓度正常,饮用500毫升水后急性尿液稀释正常
- 体重和身高正常(女性160-170厘米,男性175-185厘米)
- 经过夜间禁食禁水后,尿液渗透压高于800毫摩尔/公斤,唾液渗透压高于100毫摩尔/公斤,且在100毫米视觉模拟量表上口渴评分低于70毫米
排除标准:
- 若已达到性别特定目标人数,个体将被排除参与
第1-4周期间任何时间感知压力评分>20
- 日程安排不允许持续参与研究
- 计划在研究期间离开萨尔茨堡地区超过一天(以减少接触不同背景D2O的地下水作为潜在误差来源)
- 过去六个月内出现头痛
怀孕、计划怀孕、月经周期不规律或未知
- 目前使用烟草或电子烟
- 每日饮酒
- 定期服药
- 患有广场恐惧症或幽闭恐惧症,无法进行脑功能磁共振成像(fMRI)测试
- 体内含有金属宫内节育器(IUD),无法进行fMRI测试
- 对完成所有研究程序存疑或不愿完成(包括饮酒、饮用普通自来水、血液检测、24小时尿液收集、fMRI扫描和稳定同位素测试)
- 不愿被随机分配至干预组或对照组
- 第1-4周基线数据不完整(包括血液检测、24小时尿液收集和MRI扫描)
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:预防
- 分配:随机化
- 介入模型:并行分配
- 屏蔽:单身的
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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无干预:对照组
在完成4周的基线数据收集和第5周的随机分组后,对照组将在研究的剩余时间内继续维持其原有的常规条件。
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实验性的:干预措施
在完成4周的基线数据收集并于第5周随机分配后,干预组将被指导在第6-9周每天增加饮水量,以达到足以使尿液比重每天稀释至1.013以下的体积,约为每天4次,每次500毫升。
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在完成第1-4周的基线数据收集后,随机分组的人员将在第5周被指导增加饮水量,在第6-9周达到每日约4次500毫升/天的量,以确保尿比重稀释至1.013以下。PWI摄入量约为男性20毫升/公斤PWI,女性25毫升/公斤PWI。在饮食中添加PWI可能会增加总水分摄入量,并轻微替代部分其他饮料摄入。根据Adapt研究数据,总水分摄入中低渗份额预计从低于50%增加到50%或更高。干预剂量也与萨尔茨堡Paracelsus 10000研究的观察数据一致,该研究发现符合水合标准的健康成年人每日至少摄入1升PWI。干预措施将以升/天而非毫升/公斤的形式传达给参与者,因为升/天更易于转化为饮用量和饮水行为。
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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过夜禁食禁水后口渴评分增加
大体时间:针对每位研究参与者,口渴评分变化将计算为第9周的评分减去第4周的评分。将分别描述干预组和对照组评分的平均绝对变化以及评分增加>70分的参与者百分比。
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在视觉模拟量表上,口渴评分范围为0至100。预计在第9周时,口渴评分将显著高于基线评分,高出+10或更多(满分100)个单位。基线评分低于70(通过筛选标准确保)。
参与者将在每周亲自到研究现场访视时,在早上同一时间,经过食物和水限制后,对自己的口渴程度进行评分。
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针对每位研究参与者,口渴评分变化将计算为第9周的评分减去第4周的评分。将分别描述干预组和对照组评分的平均绝对变化以及评分增加>70分的参与者百分比。
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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血清、尿液、唾液代谢组学谱的变化
大体时间:第4周 vs. 第9周
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方法将复制Adapt研究(Stookey等人,2023年)报告的方法:第4周和第9周的首晨尿液、水负荷后尿液和血清样本将被送往加州大学戴维斯分校西海岸代谢组学中心(WCMC)进行初级代谢的非靶向分析。
将使用MetaboAnalyst 6.0软件基于正交偏最小二乘判别分析中非重叠的95%置信椭圆,对第4周和第9周的非靶向代谢组学谱进行归一化和显著性差异检验。
研究假设干预组和对照组在第4周的代谢谱存在重叠(无差异);而在第9周,干预组和对照组之间无重叠(即存在显著差异)。
对于每位参与者,还将计算第4周和第9周之间代谢物丰度的个体内变化。
同时将比较干预组与对照组之间代谢谱的变化。
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第4周 vs. 第9周
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脑功能磁共振成像(fMRI)变化
大体时间:第10周与第5周相比。
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在第5周和第10周,参与者在经过整夜食物和水限制后,以及饮用500毫升水30分钟后,将接受脑功能磁共振成像(fMRI)检查。 将比较被认为对刺激和/或抑制口渴重要的脑区激活情况(下丘脑、延髓、中脑、大脑皮层、第三脑室前壁、布罗德曼32区、前扣带回膝前部、前中扣带回皮层、海马旁回、额下回和额中回、岛叶和小脑)。 将比较干预组和对照组在整夜水限制后的结果(t=0)、饮用500毫升水30分钟后的结果(t+30),以及从t=0到t+30分钟的急性变化,以急性百分比斜率变化表示。 第10周(干预后)的结果将与第5周(基线)的结果进行比较。 |
第10周与第5周相比。
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锌排泄量的变化
大体时间:第9周 vs. 第4周
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在第2周和第7周,研究中心的访视期间将口服给予稳定(非放射性)同位素示踪剂锌-70。
血浆和尿液样本中锌和锌-70的浓度将通过ICP-MS使用(Hall等人,2006年)的方法进行测量。
从24小时尿液和首次晨尿样本中测定2周内的尿锌排泄量,并使用WinSAAM(宾夕法尼亚大学,肯尼特广场,宾夕法尼亚州)模拟血浆锌与组织交换以及尿锌损失之间的动力学关系。
该分析将假设锌示踪剂在夜间空腹状态下(Tran等人,2004年)以低于10毫克的剂量给予时,吸收率为70%。
将比较干预组和对照组的平均排泄变化。
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第9周 vs. 第4周
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全身蛋白质分解总量的变化
大体时间:第9周 vs. 第4周
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全身蛋白质周转率将通过终产物法进行索引。 在第4周和第9周,参与者将口服单次剂量200mg的13C,15N-甘氨酸,收集所有尿液并记录24小时的饮食摄入量。 根据Hinde等人(2021年)的研究,将测量尿液中氨和尿素的总氮富集度。 全身蛋白质通量(Q)、蛋白质合成、蛋白质分解和蛋白质平衡将计算如下:
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第9周 vs. 第4周
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合作者和调查者
赞助
调查人员
- 首席研究员:Jodi D Stookey, PhD、Water and Hydration Translational Epidemiological Research, LLC
- 首席研究员:Markus Ritter、Paracelsus Medical University
- 首席研究员:Hubert Kerschbaum, PhD、Paris Lodron University of Salzburg
- 研究主任:Andrew Hall, PhD、University of California, Davis
出版物和有用的链接
一般刊物
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- Stookey JD, Langthaler PB, Felder TK, Frey VN, van der Zee-Neuen A, Schindler K, Kedenko L, Iglseder B, Trinka E, Lang F, Haussinger D, Ritter M, Paulweber B. Hydration and health at ages 40-70 years in Salzburg Austria is associated with a median total water intake over 40 mL/kg including at least 1 L/d plain drinking water. Front Public Health. 2025 Nov 7;13:1668981. doi: 10.3389/fpubh.2025.1668981. eCollection 2025.
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