Изпитания том 20, Номер на статия: 787 (2019) Цитирайте тази статия

Резюме

Заден план

Високопротеиновите диети и пълните заместители на диетите стават все по-популярни за регулиране на теглото; необходими са обаче допълнителни изследвания, за да се изясни тяхното въздействие върху физиологията на регулирането на телесното тегло. Целта на това стационарно проучване за метаболитен баланс е да се сравни въздействието на високо протеинова заместителна диета спрямо контролна диета (Северна Америка) върху енергийните разходи, скоростите и балансите на окисляване на макронутриентите, метаболитни кръвни маркери и усещания за апетита при здрави възрастни.

Методи

Ще бъдат проведени две рандомизирани, контролирани, кръстосани клинични изпитвания, проведени отделно при мъже и жени. Във всяко проучване участниците ще бъдат разпределени в две изокалорични рамена: а) Контролна диета: 55% въглехидрати, 15% протеини и 30% мазнини; б) Общо заместена диета с високо съдържание на протеини: 35% въглехидрати, 40% протеини и 25% мазнини. Те ще получават предписаните диети в продължение на 32 часа, докато са в калориметричния блок на цялото тяло. Диетите ще бъдат създадени, за да гарантират, че участниците са в енергиен баланс. Следните физиологични промени ще бъдат сравнени между групите: енергийни разходи, скорости на окисление на макронутриенти и баланси, метаболитни кръвни маркери и усещане за апетит. Съставът на тялото ще бъде оценен на изходно ниво, като се използва двуенергийна рентгенова абсорбциометрия.

Дискусия

Това ще бъде първото стационарно проучване за метаболитен баланс, изследващо въздействието на високо протеинова заместителна диета върху енергийния метаболизъм, метаболитни кръвни маркери и усещания за апетит при здрави млади възрастни (и от двата пола), използващи калориметрична единица за цялото тяло. Резултатите от това клинично изпитване в крайна сметка могат да се използват за разработване на стратегии за оптимизиране на диетични интервенции с високо съдържание на протеини и управление на теглото.

Пробна регистрация

ClinicalTrials.gov Идентификатори: NCT02811276 (регистриран на 16 юни 2016 г.) и NCT03565510 (регистриран на 11 юни 2018 г.).

Версия на протокола

NCT02811276: версия 10 (2 март 2018 г.); NCT03565510: версия 3 (28 септември 2018 г.).

Въведение

Определянето на идеалния състав на макроелементи за предотвратяване и лечение на затлъстяване и свързаните с него заболявания е обект на много изследвания, датиращи от 50-те години на миналия век. По това време Rubner и Atwater откриват, че макронутриентите (въглехидрати, протеини, мазнини и алкохол) могат да предизвикат различни реакции в енергийните разходи [1]. По-късно енергията, изразходвана за усвояване, преработване и съхраняване на погълнатите хранителни вещества, беше определена като най-висока за протеините (25–30% от енергийното съдържание), последвана от въглехидратите (6–8%) и мазнините (2–3%) [ 2], което предполага, че диета със съдържание на протеин над препоръчителните стойности (т.е. за здрави възрастни> 19 години: 0,80 g/kg телесно тегло/ден или 10 до 35% от общия енергиен прием) [3] може да бъде изгодно за управление на теглото в сравнение с други диети с различно съотношение на макронутриенти [4]. Освен това изглежда, че протеинът оказва по-силен засищащ ефект и намалява енергийния прием под ad libitum условия [5]. Ето защо диетите с високо съдържание на протеини (НР) стават все по-популярни за отслабване; обаче липсата на спазване на диетата поради поведение и/или фактори на околната среда изглежда влияе върху дългосрочната ефективност на този тип диета за поддържане на загуба на тегло [6].

Тоталните диетични заместители (TDR) са хранително пълноценни храни с формула, предназначени да заменят цялата диета за определен период от време, за да улеснят загубата на тегло. Недостатъчните доказателства за дългосрочната ефективност на този подход възпрепятстват препоръките му за лечение на затлъстяването [7]. Astbury et al. [8] показа, че участниците със затлъстяване след програма за отслабване на TDR са загубили 7,2 кг повече от хората, получаващи обичайни грижи след 1 година интервенция и са имали по-големи подобрения в биомаркерите на сърдечно-съдовия и метаболитен риск. В подобно проучване Lean et al. [9] наблюдава, че половината от участниците в едногодишна програма за управление на теглото на TDR са се върнали в недиабетно състояние и е доказано, че ремисията е тясно свързана със степента на загуба на тегло.

Методи

Дизайн на проучването и етични процедури

Тези проучвания ще бъдат рандомизирани, контролирани, проектирани с кръстосване, клинични изпитвания, проведени отделно при жени и мъже в Отдела за изследване на човешкото хранене (HNRU), Университета на Алберта (Едмънтън, АБ, Канада). Съответният изследователски протокол отговаря на изискванията на елементите на стандартния протокол: Препоръки за интервенционални изпитания (SPIRIT) контролен списък [13] (Допълнителен файл 1). Изследователските протоколи, включващи жени и мъже, бяха одобрени отделно от Етичния съвет на Университета в Алберта (Pro00066006 и Pro00083005) и отговаряха на стандартите, изложени в канадската декларация за политиката на три съвета относно използването на човешки участници в изследванията. Ако са необходими важни модификации на протокола, изследователският екип ще се свърже с Етичния съвет на Университета на Алберта, регистъра на изпитванията (Clinicaltrials.gov) и участниците в изпитването.

Резултатни мерки

Основният резултат е както следва:

Разлика в баланса на мазнините (т.е. приема на мазнини минус окисляването на мазнини) между условията HP-TDR и CON

Вторичният резултат е както следва:

Разлика в 24-часовия разход на енергия (EE) между условията на HP-TDR и CON

Резултатите от проучването са както следва:

Разлика в избрани компоненти на енергийния метаболизъм (скорост на метаболизма в покой [RMR], базална скорост на метаболизма [BMR], скорост на метаболизма в съня [SMR], EE след хранене, упражнение EE, 24-часов коефициент на дишане [RQ], скорости на окисление на макронутриентите и енергия) и баланси на макроелементи) между условията на HP-TDR и CON

Промяна в концентрациите на метаболитни кръвни маркери (глюкоза, инсулин, холестерол, липопротеин с висока плътност [HDL] холестерол, липопротеин с ниска плътност [LDL] холестерол, триглицериди и не-HDL холестерол, ацилгрелин, лептин, пептид YY [PYY], глюкагоноподобен пептид 1 [GLP-1], свободен глицерол и неестерифицирани мастни киселини [NEFA]) с течение на времето (в рамките на групи) и между условията на HP-TDR и CON

Разлика в усещанията за апетит (глад, ситост, пълнота и бъдеща консумация на храна) между условията на HP-TDR и CON

Първоначалният резултат от това проучване първоначално беше планиран да бъде RQ. Той обаче беше променен на баланс на мазнините (т.е. прием на мазнини минус окисляване на мазнини) преди всеки анализ на данни. Рационалното за промяната беше, че RQ е установено, че е силно свързано с диетичното съдържание на въглехидрати [14], а балансът на мазнините се смята за по-значим резултат.

Управление на данни

Преди да участват в проучването, всички участници ще бъдат информирани за процедурите и потенциалните рискове, свързани с разследването, и ще бъдат помолени да предоставят писмено информирано съгласие. Освен това участниците ще бъдат информирани, че всички данни, събрани по време на проучването, ще бъдат поверителни и няма да се споделя лична информация, която може да идентифицира. Всички данни ще се съхраняват сигурно в продължение на 5 години. Съхранението на хартиени файлове, свързани с изследвания, ще бъде в заключен шкаф на HNRU, а всички електронни файлове ще се съхраняват на защитен сървър. Ако участниците решат да прекратят проучването, няма да се събира друга информация; вече събраните данни ще се съхраняват, освен ако участниците изрично не поискат те да бъдат унищожени. Само изследователският екип ще има достъп до всички хартиени и електронни набори от данни.

Участници в изследването

Здрави жени и мъже на възраст от 18 до 35 години и с индекс на телесна маса (ИТМ) между 18,5 и 24,9 kg/m 2 ще бъдат наети чрез реклами, поставени на таблата за обяви в северния кампус на университета в Алберта. Всички участници ще бъдат непушачи, а жените ще трябва да имат редовен менструален цикъл с продължителност между 25 и 35 дни. Критериите за изключване включват всяка диагностицирана хронична болест; използване на каквито и да е лекарства, които могат да повлияят на енергийния метаболизъм или състава на тялото; алергия/непоносимост към лактоза, глутен и/или соя; спазване на вегетариански, веган или рестриктивен хранителен режим; бременност или кърмене; използване на хранителни добавки през 2-те месеца преди започване на проучването; ангажиране на повече от час на ден физическо натоварване през свободното време или повече от 7 часа на седмица на напрегната дейност през 3-те месеца преди започване на проучването; излагане на сканиране с ядрена медицина или инжектиране на рентгеново багрило 1 седмица преди започване на изследването или тест за барий/изпит 2 седмици преди започване на изследването; и/или диагностика на клаустрофобия.

Потенциалните участници ще бъдат инструктирани да докладват на HNRU за скринингово посещение, което включва кръвни тестове (албумин, креатинин, аспартат трансаминаза, аланин трансаминаза, натрий, калий, хлорид и тироид-стимулиращ хормон); антропометрични измервания (височина, тегло и обиколка на талията); и попълването на въпросници, извличащи информация за здравето, употребата на лекарства, консумацията на кофеин, физическата активност и вкусовите качества на изследваните храни. В проучването ще бъдат включени само онези, които са уверени, че ще могат да консумират хранителните продукти, предоставени през периода на проучването и да изпълнят изискванията за критерии за включване. След като бъдат счетени за допустими, участниците ще бъдат разпределени на случаен принцип, следвайки проста процедура за рандомизация, разделена по пол, за да започнат с HP-TDR или CON диета в съотношение на разпределение 1: 1, което ще се основава на компютърно генериран списък с произволни числа с помощта на Microsoft Office Excel 2010 (Microsoft, Редмънд, Вашингтон, САЩ). Изследователският екип ще запише и назначи участници в интервенциите.

Експериментален протокол

Описание на експерименталния протокол е дадено на фиг. 1, а графикът за записване, интервенции и оценки са представени на фиг. 2. След процеса на скрининг, допустимите участници ще бъдат поканени да присъстват на две учебни посещения за оценка на състава на тялото, 1-часов RMR тест и тест за фитнес. След приключване на тези посещения, в отделни интервенционни дни, участниците ще преминат два 32-часови калориметрични престоя за измерване на компонентите на енергийния метаболизъм, усещанията за апетит и метаболитните кръвни маркери, докато консумират произволни изокалорични диети HP-TDR и CON поръчка. 3-дневен период на въвеждане с контролирана, енергийно балансирана диета ще предшества двете фази на интервенция. При жените всяка интервенционна фаза ще бъде последвана от период на измиване от около 1 месец, за да се изключат влиянията на менструалния цикъл. За мъжете ще е необходим двуседмичен период на измиване, за да се премахне всеки ефект от диетата. Участниците ще бъдат инструктирани да поддържат стабилно телесно тегло и ниво на физическа активност през целия период на изследване.

протеинова

Експериментален протокол. Съкращения: CON контролирайте диетата, HP-TDR високо протеинова заместителна диета, RMR скорост на метаболизма в покой, WBCU уред за калориметрия на цялото тяло

График за записване, интервенции и оценки (фигура ДУХ). Съкращение: CON контролирайте диетата, HP-TDR високо протеинова заместителна диета, RMR скорост на метаболизма в покой

Антропометрия и състав на тялото

На изходно ниво ще бъдат оценени височината, теглото, обиколката на талията и телесният състав. Всички антропометрични измервания ще бъдат извършени, докато участниците са боси и облечени в леки дрехи. Височината ще бъде измерена с помощта на 235 Heightronic Digital Stadiometer (Quick Medical, Issaquah, Вашингтон, САЩ) с точност до 0,1 cm. Теглото на тялото ще бъде измерено с помощта на калибрирана цифрова везна (Health o meter® Professional Remote Display, Sunbeam Products Inc., Флорида, САЩ) с точност до 0,1 кг. Обиколката на талията ще бъде измерена с помощта на измервателна лента.

Съставът на тялото ще бъде оценен чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (DXA) с помощта на GE Lunar iDXA (General Electric Company, Madison, Wisconsin, USA; enCORE софтуер 13.60 Lunar iDXA GE Health Care®). Участниците ще бъдат инструктирани да премахнат цялото облекло (с изключение на бельото) и металните предмети (включително сутиени, пиърсинг и др.) И да облекат предоставената болнична рокля. Ще бъдат записани нива на мазнини в цялото тяло и на регионално ниво (FM), чиста мека тъкан (LST) и съдържание на минерали в костите (BMC). Предишно проучване (резултати не са публикувани), проведено с това устройство, разкрива коефициенти на вариация (CV) от 1,05% за FM (%), 0,99% за FM (g), 0,37% за LST (g) и 0,40% за BMC ( ж).

Фитнес тест

Преди фазата на интервенция ще бъде проведен фитнес тест за персонализиране и стандартизиране на скоростта и наклона на предписаната тренировъчна сесия за всяко състояние на калориметрия на цялото тяло. Ще е необходимо гладуване от 8 до 12 часа през нощта. По време на теста участниците ще бъдат хранени със закуска със същото енергийно съдържание и състав на макроелементи в състоянието CON (55% от общия енергиен прием от въглехидрати, 15% от протеини и 30% от мазнини). Началните часове на теста за закуска и фитнес също ще бъдат идентични с протокола за условията на калориметрия на цялото тяло (съответно 9:00 ч. И 10:20 ч.).

Участниците ще извършат допълнителен тест за субмаксимално упражнение на бягаща пътека (Freemotion Incline Trainer, Freemotion Fitness, Logan, UT, USA). Тестът за фитнес ще започне с индивидуална скорост на ходене, характеризираща се като удобна и устойчива. След 5-минутно загряване наклонът ще се увеличава с 2% на всеки 3 минути и ще се поддържа постоянна скорост, докато се постигне коефициент на дихателен обмен (RER) от 0,90. По време на фитнес теста газовете с изтекъл срок на годност ще бъдат анализирани чрез калибрирана метаболитна измервателна система TrueMax® (Parvo Medics TrueOne® 2400 Metabolic Measurement System, Sandy, UT, USA). Пулсът ще се наблюдава непрекъснато с Polar FT1 Monitor за пулс (Polar Electro Oy, Kempele, Финландия). За да се определи натоварването за тренировъчната сесия на WBCU, RER на участниците ще бъде начертан спрямо тяхното натоварване за фитнес тест. Скоростта и наклонът, при които се появяват RER от 0,85, ще бъдат избрани като интензивност за упражненията за калориметрия на цялото тяло.

Навлизаща диета

Енергиен метаболизъм

Разходите за енергия, скоростите на окисление на макронутриентите и балансите ще бъдат оценени чрез непряка калориметрия, чрез измерване на обема на кислород (VO2) и въглероден диоксид (VCO2), като се използва WBCU с отворен кръг. Околната температура ще се поддържа между 21 и 23 ° C. Смесеният въздух с изтекъл срок на годност ще се изтегля от устройството, докато свежият кондициониран въздух ще се вкарва пасивно в устройството при предварително определен постоянен дебит от 60 l в минута. Разликите в концентрациите на VCO2 и VO2 на издишан и чист въздух ще се изчисляват минута по минута от анализатора на CO2 Advance Optima AO2000 (ABB Automation GmbH, Франкфурт, Германия) и анализатора Oxymat 6 O2 (Siemens AG, Мюнхен, Германия ). Информацията ще бъде преведена от газовите анализатори в компютър (Acer Aspire AM3910-E3122, Acer Inc., New Taipei City, Тайван) чрез устройството National Instruments NI USB-6221 (National Instruments Corporation, Austin, Texas, USA) с помощта на софтуерът PMCSS версия 1.8 (Pennington Metabolic Chamber Software Suite, Pennington Biomedical Research Center, La., USA). На изходно ниво участниците ще изпълнят 1-часов RMR тест за непряка калориметрия; след това ще бъдат проведени два 32-часови теста, докато участниците консумират диетите HP-TDR и CON.

RMR тест

На изходно ниво участниците ще бъдат помолени да присъстват на HNRU след гладуване в продължение на 8 до 12 часа и след въздържане от упражнения в продължение на 24 часа преди теста. Сутринта на теста ще бъде разрешено само минимално физическо натоварване (напр. Обличане, шофиране от вкъщи до изследователското звено и кратката разходка от паркинга до изследователското звено). Участниците ще бъдат инструктирани да си почиват в легнало положение, като същевременно остават будни, но неподвижни. RMR ще се измерва в продължение на 60 минути, като първите 30 минути се изключват от анализа, за да се отчете аклиматизацията. Резултатите от този тест ще бъдат използвани за оценка на енергийните нужди за 3-дневната диета и 32-часови тестове за калориметрия на цялото тяло.

Тестове за калориметрия на цялото тяло

В деня, следващ 3-дневните периоди на въвеждане, участниците ще се върнат в HNRU след гладуване за 8 до 12 часа и ще прекарат 32 последователни часа в WBCU (8:00 сутринта в ден 1 до 16:00 часа на ден 2) докато получавате диети HP-TDR и CON в произволен ред. На сутринта на тестовете от участниците ще се изисква само минимална физическа активност и изпразване на пикочния мехур, преди да влязат в WBCU. И двата 32-часови теста за калориметрия на цялото тяло ще се проведат по време на фоликуларната фаза на менструалния цикъл на жените (т.е. между ден 6 и 13) и ще се провеждат приблизително с интервал от 1 месец (жени) и 2 седмици (мъже). Условията за калориметрия на цялото тяло ще следват строг и стандартен график (Допълнителен файл 2). По време на всеки тест участниците ще получат три хранения (в 9:00 ч., 12:00 ч. И 18:00 ч.) И две закуски (в 15:00 ч. И 21:00 ч.). Апетитните усещания ще се оценяват непосредствено преди и 30 минути след всяко хранене и закуска. Кръвта ще бъде взета четири пъти (

7:30 ч., 11:00 ч. И

14:30 ч. На ден 1 и

8:00 ч. На ден 2) и урината ще се събира през цялото време. На сутринта на първия ден от теста (10:20 ч.) Ще бъде завършена 40-минутна сесия за ходене на бягаща пътека (BH Fitness T8 SPORT, BH Fitness, Foothill Ranch, Калифорния, САЩ) на персонализиран фиксирано темпо. Сънят ще бъде разрешен само през нощта (от 22:00 до 6:00 сутринта).

24-часов разход на енергия и окисляване на субстрата

24-часовата ЕЕ и скоростта на окисление на макроелементи ще бъдат изчислени от измерванията на VO2, VCO2 и екскретирания азот в урината (N), като се използва формулата на Brouwer [17]: