Большой завтрак — влияние хронического питания на расход энергии и массу тела

big breakfastВсе больше фактов свидетельствует о важности биологических часов как модулятора энергетического баланса и обмена веществ. Недавние исследования на людях показали, что проглоченные калории, по-видимому, используются более эффективно утром, чем вечером, и это проявляется в улучшении потери веса даже при изоэнергетическом потреблении калорий. Механизмы, лежащие в основе этого усиленного утреннего энергетического метаболизма, пока не ясны, хотя это может быть результатом поведенческих адаптаций или циркадных изменений физиологического и энергетического обмена.

Поэтому главная цель недавно финансируемого исследования «Большой завтрак» состоит в том, чтобы исследовать механистическую основу этого усиленного утреннего термогенеза, приводящего к усиленной потере веса, путем изучения поведенческих и физиологических адаптаций в расходе энергии наряду с базовой циркадной биологией. В этом отчете кратко обсуждаются текущие исследования, связывающие сроки приема пищи, циркадные ритмы и обмен веществ; выделяет пробелы в исследованиях; и предоставляет обзор исследований, проводимых в рамках финансируемого Советом медицинских исследований исследования « Большой завтрак».

Вступление

По имеющимся данным, в Великобритании наблюдается один из самых высоких уровней потребления энергии вечером, при этом доля ежедневного потребления энергии постепенно увеличивается в течение дня, а ужин обеспечивает в среднем 40% дневных калорий. Аналогичные закономерности увеличения потребления энергии в течение дня, хотя и с немного меньшим потреблением обедов, примерно на 33–34%, были зарегистрированы в ряде других стран, включая США, Канаду, Германию, Данию, Нидерланды и Бельгию.

На сегодняшний день удивительно мало внимания уделяется важности времени суток для реакции питания или энергетического баланса. Недавняя Нобелевская премия, присуждаемая Джеффри Холлу, Майклу Росбашу и Майклу Янгу за их открытия молекулярной основы биологических ритмов, подчеркивает глубокую важность циркадных ритмов в биологии (хронобиология). За последние 15 лет возросло понимание того, как хронобиология влияет на здоровье и болезни. Хроническое питание расширяет исследования в области хронобиологии и определяет возникающую научную дисциплину, связанную со сложными взаимодействиями между циркадной биологией, питанием и обменом веществ.

Гены Clock теперь признаны за их бесспорную роль в координации почти все биологические и физиологические процессов организма. Супрахиазматическое ядро (SCN) гипоталамуса, «главные часы», в основном регулируется циклами света / темноты, чтобы синхронизировать тело со световым циклом или солнечным днем (Takahashi 2017 ). Кроме того, гены периферических часов были идентифицированы по всему организму почти во всех отдельных тканях и органах, которые регулируют время физиологических функций в этих конкретных тканях. Критически, ритмы сохраняются в культуре тканей / клеток, что указывает на то, что эти ритмы периферических тактовых генов отражают локальные тактовые импульсы.

SCN выступает в качестве главного хронометриста, синхронизируя периферийные часы с центральным 24-часовым циркадным ритмом. Тем не менее, другие внешние факторы, в том числе пища и физическая активность, могут влиять на синхронизацию периферийных часов. Циркадная ритмичность влияет на основные процессы метаболизма и расхода энергии, с ритмичной экспрессией часовых генов, идентифицированных в тканях кишечника, печени, эндокринных органов, жировой ткани и скелетных мышц. Они, в свою очередь, контролируют время пищеварения, усвоение питательных веществ и обмен веществ, гормональную регуляцию и метаболизм, аппетит, поведение во время еды и физическую активность (Рисунок 1 ).

Связь между циркадными ритмами и метаболизмом включает в себя сложную систему прямой связи и обратной связи. В дополнение к постпрандиальным реакциям, на которые влияют циркадные ритмы, само потребление пищи может захватывать циркадные часы в тканях, таких как печень, кишечник и жировая ткань, модулирующий как экспрессию генов, так и физиологические функции. Несмотря на растущие знания о взаимодействии между питанием и циркадной биологией, многое еще предстоит понять о том, как время приема пищи может повлиять на здоровье и болезни, связанные преимущественно с питанием, такие как ожирение, диабет 2 типа и кардио- метаболические расстройства.

В современной литературе преобладают доклинические исследования, и существует большая потребность в дополнительных трансляционных исследованиях на людях. Предлагаемая работа устраняет этот пробел, предоставляя новый и своевременный проект, который опирается на существующую литературу по моделям на животных, но в то же время устанавливает механистические, основанные на гипотезах исследования вмешательства на человеческих моделях.

Роль циркадных ритмов в регуляции обменных процессов и энергетического баланса. Генные часы в периферических тканях в основном регулируются центральными «мастер-часами» в гипоталамусе (супрахиазматическое ядро; SCN ), который преимущественно контролируется циклом свет / темнота. Гены часов также могут быть захвачены другими внешними факторами, включая потребление пищи и физические упражнения. Часовые гены были установлены в мозге, печени, желудочно-кишечном тракте, эндокринной системе жировой ткани и скелетных мышцах. Они регулируют время физиологических процессов, особенно тех, которые участвуют в переваривании пищи, усвоении питательных веществ и метаболизме питательных веществ. Это, в свою очередь, может повлиять на расход энергии путем регулирования расхода энергии в состоянии покоя, термического воздействия пищи и физической активности. Поведенческие последствия включают влияние на прием пищи и выбор пищи, а также на физические упражнения.

Сроки приема пищи (распределение калорий): влияние на энергетический баланс и метаболическое здоровье

Диетические рекомендации по контролю веса у людей основаны на предположении, что «калория — это калория» и что время приема пищи не имеет значения. Тем не менее, недавние данные исследований хронического питания ставят под сомнение это предположение и подтверждают важность выбора времени приема пищи для энергетического баланса и кардио- метаболического здоровья и болезней. Люди являются суточными видами, световой цикл которых стимулирует бодрствование и питание, а темнота — начало сна и поста (рисунок 2 ).

Представление о синхронизации между циклами свет / темнота, бодрствование / сон и кормление / быстрота у человека как суточного вида.

Несоответствие между нормальным циклом кормления / быстрого, дня / ночи и сна / бодрствования может привести к десинхронизации центральной и периферической регуляции метаболических процессов и способствовать ожирению и метаболическим нарушениям. Повышенный риск ожирения и связанных с ним состояний здоровья связан с пропуском завтрака и поздним ночным кормлением, что указывает на то, что утреннее потребление энергии может иметь существенную пользу для здоровья.

Недавний метаанализ наблюдательных исследований продемонстрировал связь между вечерним потреблением энергии и более высоким ИМТ. В 2017 обнаружили, что в среднем люди, страдающие ожирением, потребляли большую часть калорий в час ближе к началу мелатонина (биологический маркер наступающего сна) по сравнению с худыми людьми. В дополнение к значительному увеличению риска ожирения, недавнее исследование показало, что острый пропуск завтрака изменил экспрессию генов часов и привел к увеличению постпрандиального гликемического ответа. Кроме того, сменные работники предрасположены к увеличению веса и метаболическим нарушениям, которые, как предполагается, возникают в результате циркадного смещения.

Преднамеренное индуцирование смещения во время сна / бодрствования и времени кормления / быстрого у мышей в моделях посредством кормления во время легкой фазы (нормальный период голодания) приводило к значительно большему увеличению веса по сравнению с мышами, получавшими питание во время темной фазы. Это было несмотря на эквивалентное потребление калорий и передвижение, демонстрируя способность времени приема пищи изменять энергетический баланс и вес тела.

Предварительные исследования диетического вмешательства на людях, по-видимому, показывают, что калории, потребляемые в разное время дня, по-разному влияют на использование энергии, приводя к дифференциальной потере веса даже в изокалорийных количествах;
В 2013 обнаружили, что те, кто съел поздний обед, потеряли значительно меньше веса (2,1 кг), чем те, кто ел ранний обед за 20-недельный протокол. Это было несмотря на отсутствие сообщений о различиях в потреблении энергии, составе рациона питания, предполагаемых расходах энергии, гормонах аппетита или продолжительности сна.

Точно так же Jakubowicz et al. в 2013 они сообщили, что во время 12-недельной поддерживающей диеты у 93 женщин с избыточным весом утреннее потребление калорий (50% калорий на завтрак и 14% на обед) привело к увеличению веса на 5,1 кг по сравнению с вечерним потреблением калорий (14%). калорий на завтрак и 50% на ужин), причем различия в потере веса достигают статистической значимости к 4-й неделе. Утреннее потребление калорий также было связано с более значительными улучшениями уровня глюкозы, инсулина и триглицеридов натощак, толерантности к глюкозе, а также более низким уровнем голода. Механизмы, вовлеченные в эту зависимую от приема пищи дифференциальную потерю веса, неясны, но они могут включать в себя следующее:
1) поведенческую адаптацию, такую как изменение (увеличение или уменьшение) физической активности или расхода энергии в другое время дня, и / или
2) влияние нормальных биологических циркадных / суточных ритмов на энергетический обмен в разное время суток. Значительно большее чувство сытости было дополнительным результатом утренней утраты по сравнению с потребляемой вечером калорией.

В то время как эти исследования указывают на новые и интересные роли времени приема пищи в энергетическом балансе, наблюдаемые эффекты могут быть просто обусловлены более высоким потреблением энергии и / или несоблюдением в поздних обеденных и вечерних режимах питания, что не было учтено в их методы оценки диетического потребления.

Несмотря на это, клинические испытания, сравнивающие время приема пищи на людях, крайне ограничены. На сегодняшний день не было проведено рандомизированных контролируемых перекрестных исследований, в которых сравнивались бы обильные блюда на завтрак и обильные ужины. В исследовании « Большой завтрак» будет устранен этот пробел в исследовании путем проведения рандомизированного контрольного испытания, в котором сравниваются утренняя и вечерняя диеты для снижения веса у лиц с избыточной массой тела и ожирением, в которых все компоненты потребления энергии и расхода энергии будут контролироваться в течение 4–4 лет. недельные периоды.

Физиологические механизмы и циркадное влияние на энергетический обмен

Ритмическая экспрессия генов была обнаружена практически во всех тканях и органах организма. Кроме того, многие из этих ритмических генов определили роли в регуляции метаболических процессов и расхода энергии, таких как пищеварение, всасывание питательных веществ, метаболизм липидов и глюкозы и локомоция (Bass 2012 ; Sahar & Sassone ‐ Corsi 2012 ; Jiang & Turek 2017 ) (Рисунок 1 ). Важно отметить, что большое количество этих генов участвует в ограничивающих скорость этапах метаболических путей (Sahar & Sassone-Corsi 2012 ), обеспечивая четкую теоретическую основу для хронобиологического влияния на метаболизм.

Ряд постпрандиальных метаболических процессов демонстрирует изменения времени суток, с более быстрым опорожнением желудка, улучшенной кишечной абсорбцией, превосходной толерантностью к глюкозе и более высоким расходом энергии после приема пищи [Термический эффект пищи (TEF): увеличение расхода энергии после потребления пищи, связанное с энергией затраты на переваривание и хранение питательных веществ] наблюдаются утром по сравнению с вечером. Ряд исследований показал сильное влияние времени суток на TEF; в частности, было продемонстрировано, что оно значительно выше утром по сравнению с вечером (Romon et al . 1993 ; Bo et al . 2015 ; Morris et al . 2015 ).

Тем не менее, суточные различия в TEF не всегда обнаруживаются во всех исследованиях (Weststrate et al . 1989 ). TEF состоит как из обязательных (основные энергетические затраты на пищеварение, усвоение питательных веществ и накопление питательных веществ), так и факультативных компонентов (энергетические затраты, связанные с повышенной активностью симпатической нервной системы после приема пищи) (Ravussin et al . 1985 ). Таким образом, более высокий TEF утром, обнаруженный в ряде исследований, может быть результатом циркадных влияний, связанных либо с более высокими затратами на основные энергетические потребности для пищеварения, либо с повышенной активностью симпатической нервной системы, либо просто из-за размера еды.

Ответ TEF также, по-видимому, находится под эндогенным циркадным контролем, так как сдвиги в дневное / ночное время и время сна / бодрствования соответственно изменяют время TEF. Это очевидно благодаря использованию протоколов фазового сдвига, где цикл свет / темнота либо резко продвигается, либо задерживается, что временно десинхронизирует часы внутреннего тела человека от цикла окружающий свет / темнота. Эффект этой десинхронности можно затем рассматривать с точки зрения времени циклов сна / бодрствования и кормления / быстрого цикла. Это имитирует то, что человек испытал бы в трансатлантическом полете или регулярно испытывал сменный рабочий после ночной смены. Моррис и соавт .

В 2015 изучали влияние 12-часовой задержки фазы на TEF у людей. Они показали, что обычно TEF выше утром по сравнению с вечером. Это сохранялось через 1 день после задержки фазы, но через 3 дня эта разница была потеряна. Важно отметить, что временные точки для всех измерений TEF были привязаны к начальному циклу свет / темнота и не были изменены в соответствии с фазовой задержкой. Измерения TEF затем отражали состояние внутренних биологических часов организма (и ритмов). Потеря четкой разницы между утром и вечером к 3-му дню отражает постепенную ресинхронизацию с новым циклом свет / темнота и перенастройку, чтобы установить больший утренний TEF.

Также важно отметить, что TEF в этом исследовании измерялся только в течение 2 часов, где на самом деле реакция TEF может длиться до 6 часов (Reed & Hill 1996 ). Таким образом, различия во времени утреннего и вечернего отклика TEF в результате изменений в скорости опорожнения желудка и всасывания питательных веществ могли быть упущены и могли повлиять на результаты. Необходимы дальнейшие исследования, которые измеряют TEF в течение более длительных периодов времени, чтобы охватить весь отклик, чтобы учесть суточные вариации TEF и циркадные влияния.

Суточные изменения проявляются в скорости всасывания в желудочно-кишечном тракте и экспрессии желудочно-кишечных генов, участвующих в транспорте питательных веществ, которые обычно выше во время активной фазы и после голодания (Sotak et al . 2011 ; Hussain & Pan 2015 ). Также было показано, что скорость опорожнения желудка находится под циркадным контролем, с более медленным опорожнением желудка в биологический вечер (Goo et al . 1987 ). Эти факторы могут способствовать наблюдаемому повышенному утреннему TEF, влияя на высвобождение питательных веществ в кишечник для абсорбции, а также влияя на высвобождение гормонов и метаболитов, необходимых для энергоемких процессов переваривания и хранения питательных веществ (Weststrate et al . 1989 ; Romon и др . 1993 ).

Пока не ясно, определяется ли ритм дня / ночи в желудочно-кишечном поглощении поведенческим циклом или эндогенной циркадной биологией, и ни в одном исследовании не рассматривалось, как 24-часовые вариации опорожнения желудка после еды могут по-разному влиять на энергетический метаболизм после приема пищи через день. Снижение вечернего выделения инсулина и толерантность к глюкозе могут дополнительно влиять на термогенные затраты, связанные с гликогенезом после приема углеводов, и снижать вечернюю.

Дифференциальная потеря веса между утренним и вечерним кормлением может также быть результатом поведенческих воздействий, включающих произвольную и случайную физическую активность, а также аппетит и выбор пищи. Например, Betts et al . ( 2014 ) обнаружили более высокие уровни физической активности у людей, употребляющих завтрак, по сравнению с теми, кто пропустил завтрак. Также вероятно, что разница в расходе энергии между утренним и вечерним приемом пищи может отражать измененную скорость основного обмена. Таким образом, в дополнение к TEF, ежедневные изменения скорости основного обмена и физической активности требуют тщательного контроля при изучении механизмов, лежащих в основе взаимосвязи между временем приема пищи и массой тела.

Таким образом, есть доказательства того, что время приема пищи оказывает клинически значимое влияние на потерю веса, энергетический баланс и метаболическое здоровье. Тем не менее, лежащие в основе механизмы, способствующие разнице в расходе энергии, вызванной временем приема пищи, еще не ясны, а переменные компоненты ежедневных затрат энергии никогда не изучались в терминах суточных ритмов.

Цели исследования Большого завтрака

Все больше фактов свидетельствуют о том, что поговорка «Завтрак, как король, и пообедать, как нищий», свидетельствует о некоторой правде, причем время приема пищи влияет на энергетический баланс и вес тела (и, следовательно, риск заболевания). Исследование « Большой завтрак» финансируется Советом по медицинским исследованиям для изучения основных биологических и / или поведенческих факторов, влияющих на энергетический баланс и, следовательно, вес тела у людей с избыточным весом и ожирением по сравнению с ежедневным распределением энергии. Основные цели проекта схематично представлены на рисунке 3.

В рамках проекта будет изучено, как компоненты энергозатрат т.е. Общие ежедневные энергозатраты, уровень метаболизма в покое, TEF, физическая активность) зависят от времени приема пищи, суточных и поведенческих эффектов. Цель состоит в том, чтобы понять основные механизмы ( т . Е. Гормоны / метаболиты / опорожнение желудка), которые определяют разницу во времени дня в расходе энергии и тем самым делают потребление самой большой еды в день за завтраком (и меньшей еды вечером) важным для влияния дневной энергетический баланс.

Проект будет сочетать специализированные методы ( то есть использование стабильных изотопов для измерения общего суточного расхода энергии, опорожнения желудка и общего количества воды в организме; циркадный контроль посредством использования контролируемого воздействия света и темноты, а также времени сна и приема пищи) и протоколы с полный диетический контроль для оценки физиологических и поведенческих факторов, влияющих на взаимосвязь между внешним временем часов, внутренними циркадными ритмами, расходом энергии и энергетическим балансом (массой тела).

Основные цели исследования « Большой завтрак» заключаются в том, чтобы понять, как изменение размера пищи (потребление калорий), особенно распределение энергии по утрам и вечерам, влияет на энергетический баланс. Мы определим основные механизмы энергетического баланса (посредством оценки расхода энергии и аппетита) и влияние циркадной биологии.

В двух исследованиях будут изучаться потенциальные поведенческие и суточные / суточные влияния на расход энергии и энергетический баланс. В частности, проект будет направлен на решение двух основных задач:

1. Оценить влияние времени приема пищи на механизмы, связанные с затратами энергии и использованием субстрата;
2. Проверить влияние биологического циркадного влияния на расход энергии и связанные с ним эндокринные пути во время протокола с фиксированной фазой питания.

Эти исследования позволят расширить современные знания о взаимодействии диеты и циркадных ритмов организма («хроно-питание») и помогут в будущем разработать рекомендации по питанию для контроля веса, основанные на оптимизации времени потребления энергии. Обзор текущей литературы, пробелы в исследованиях и цели текущего проекта представлены на Рисунке 4

Краткое изложение текущих исследований, текущих пробелов в литературе и целей исследования » Большой завтрак» . TDEE — общий ежедневный расход энергии; RMR, скорость метаболизма в покое; ТЭФ, термический эффект пищи. [Цветной рисунок можно посмотреть на http://wileyonlinelibrary.com ]

Задача 1: Оценить влияние времени приема пищи на механизмы, связанные с расходом энергии и использованием субстрата: исследование времени приема пищи.

Цель исследования Mealtime Study заключается в том, чтобы ответить на вопросы: «Значительно ли влияет потребление энергии при утренней нагрузке на энергетический баланс и, следовательно, снижение веса по сравнению с потреблением при вечерней нагрузке?» и «Каковы основные механизмы, приводящие к дифференциальной потере веса из-за времени приема пищи?» В исследовании будет проведено 10-недельное рандомизированное перекрестное исследование с ограничением потребления энергии, предназначенное для снижения веса при избыточной массе тела или ожирении, но в остальном здоровых взрослых, сравнивающих кормление с утренней и вечерней нагрузкой. Диетическое вмешательство будет включать две 4-недельные фазы потери веса с калориями, распределенными преимущественно утром (45%, 35%, 20% потребления энергии на завтрак, обед и ужин соответственно) или вечером (20%, 35%, 45% потребления энергии на завтрак, обед и ужин, соответственно) с 1-недельной диетой для поддержания веса в начале и в середине исследования между двумя фазами потери веса (вымывание).

Все диеты будут подготовлены в Институте Роветта для участников, чтобы собирать и потреблять за пределами Института. Первичный показатель результата, масса тела, будет измеряться три раза в неделю в течение 10-недельного протокола, когда участники посещают отдел питания человека Института для измерения и сбора пищи. Все остальные показатели исхода будут оцениваться в конце каждой фазы исследования (поддержание веса 1, диета с ограничением энергии 1, поддержание веса 2 и диета 2 с ограничением энергии).

Изменения в составе тела будут оцениваться с использованием четырехкомпонентной модели (минеральная кость, вода, жировая масса и масса без жира). Вода с двойной маркировкой, которая остается золотым стандартом для оценки общих затрат энергии (Buchowski 2014 ), будет использоваться в течение 8 недель ограничения энергии для объективного измерения общих затрат энергии. Это обеспечит точную оценку того, влияет ли время приема пищи на общее ежедневное потребление энергии во время ограничения энергии. Мы также оценим все компоненты энергозатрат.

Это будет включать использование актиографов для оценки физической активности, а также непрямой калориметрии для измерения скорости метаболизма в покое (RMR), а также TEF после завтрака [калорийно соответствует соответствующей фазе исследования ( т.е. поддержание веса 1 или 2, большой завтрак) или небольшой завтрак с ограничением энергии диеты)]. Это позволит нам определить, вызваны ли различия в расходе энергии и энергетическом балансе в зависимости от времени потребления энергии поведенческими изменениями ( то есть изменениями в побочной физической активности) или изменениями физиологического расхода энергии (RMR и TEF).

Пропуск завтрака коррелирует с более низким уровнем физической активности (Aarnio et al . 2002 ; Sandercock et al . 2010 ; Betts et al . 2014 ) и увеличенным сидячим временем отдыха (Amigo-Vázquez et al . 2016 ), и поэтому возможно то утреннее кормление будет способствовать активности. Хотя участники будут проинструктированы не изменять свою физическую активность на протяжении всего исследования, случайное и подсознательное повышение активности может произойти после утреннего кормления и привести к увеличению расхода энергии, не связанной с отдыхом, и большему дефициту энергии.

Было высказано предположение, что более низкий TEF вечером, обнаруженный в предыдущих исследованиях, может быть результатом более медленного опорожнения желудка или уменьшения потребления питательных веществ. Поэтому мы будем измерять опорожнение желудка методом стабильных изотопов ( 13 C октановая кислота) одновременно с оценкой TEF и постпрандиальных изменений уровня глюкозы, инсулина и кишечных гормонов. В то время как предыдущие исследования указывали на большую утреннюю TEF (Morris et al . 2015 ), использование всего лишь двух часов измерений недостаточно для определения полного ответа TEF. Шестичасовые измерения TEF и опорожнения желудка будут применяться на основе методологии Reed and Hill ( 1996 ), которая является более разборчивым способом измерения всей реакции TEF.

В соответствии с предыдущими исследованиями, мы также будем оценивать показатели метаболического здоровья в тестовые дни в конце каждой фазы исследования. Это будет включать в себя артериальное давление и уровень глюкозы натощак и постпрандиальной глюкозы, инсулина и липидов, чтобы определить другие преимущества для здоровья, связанные с утренним вскармливанием. Уровень глюкозы в крови будет дополнительно оцениваться в течение последних 3 дней каждой фазы исследования с использованием непрерывных мониторов глюкозы (CGM).

Ранее было показано, что утреннее кормление приводило к значительно большему снижению уровня глюкозы натощак, инсулина, оценки гомеостатической модели — инсулинорезистентности и триглицеридов в сыворотке, а также к значительному улучшению холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) по сравнению с вечерним кормлением (Jakubowicz). и др . 2013 ). Исследование Mealtime Study поможет закрепить эти доказательства, внедрив перекрестный дизайн для внутри-индивидуальных сравнений метаболических субстратов крови. Включение КГМ позволит провести детальную оценку влияния утреннего вскармливания на острые постпрандиальные уровни глюкозы, а также суточные колебания уровня глюкозы.

Наконец, в этом исследовании будет оцениваться субъективный аппетит участников с использованием визуальных аналоговых шкал (Flint et al . 2000 ), измеряемых ежечасно в течение трех последовательных дней в течение последней недели каждого этапа исследования, в условиях свободной жизни и одновременно с непрерывной оценкой глюкозы и оценкой актиграфии. Оценки аппетита также будут приниматься каждые 30 минут в течение всего дня испытаний одновременно с измерениями опорожнения желудка и TEF. Исходя из этого, мы стремимся определить, как время приема пищи влияет на ежедневный аппетит, а также установить сложные взаимосвязи между уровнем глюкозы в крови, физической активностью, опорожнением желудка и расходом энергии.

Цель 2: проверить влияние биологического циркадного влияния на расход энергии и связанные с ним эндокринные пути во время протокола с фиксированной сменой фазы питания: влияние 5-часовой задержки фазы света и поведения на суточные ритмы метаболизма человека
Отделение влияния окружающей среды и поведения человека от эндогенной циркадной физиологии поможет понять основные механизмы, связанные с ритмичным выражением расхода энергии.

В частности, использование протоколов фазового сдвига, которые изменяют относительное время индивидуума на более раннее или более позднее, продвигая или задерживая циклы свет / темнота, сон / бодрствование и кормление / быстрый, могут использоваться для определения относительного вклада эндогенных циркадные ритмы против поведенческих циклов. Целью данного исследования было дать ответ на вопрос «Каким образом паттерны энергетического расхода, метаболизма и опорожнения желудка и связанные с ним эндокринные пути влияют на циркадные ритмы во время протокола фиксированного сдвига фазы питания и как эндогенные циркадные ритмы влияют на расход энергии и энергетический баланс?»

Участники будут посещать исследовательский центр в течение 7 дней, включая 2 базовых дня и 5 дней после острой 5-часовой фазы сдвига. 5-часовой сдвиг фазы будет включать в себя 5-часовую задержку во времени воздействия света и темноты, времени сна и бодрствования и всех приемов пищи, так что во время базовой линии сон будет разрешен с 23:00 до 07:00, а после сдвиг фазы, сон будет разрешен с 04:00 до 12:00. Завтрак будет через 1 час после пробуждения, обед через 5 часов и ужин через 5 часов после обеда. Это позволит сохранить 8-часовую возможность сна и тем самым минимизировать любой возможный эффект острой недосыпания. Результаты оценки будут оцениваться в день 2, до фазы задержки, и в дни 3, 5 и 7 (дни 1, 3 и 5 после фазы задержки), что позволит нам выяснить, соответствуют ли метаболические ритмы новому поведенческому поведению. и светлые / темные ритмы в течение 5 дней после задержки фазы.

План исследования позволяет оценивать реакции после приема пищи в одно и то же время непосредственно перед и после фазового сдвига ( то есть завтрак и обед в день 3 происходят в одно и то же время, что и обед и ужин во второй день). Ежедневное потребление энергии для участников будет установлено в 1,1 раза по RMR, которое используется как потребление энергии, необходимое для удовлетворения требований по поддержанию веса в условиях испытаний. Потребление энергии будет потребляться в виде трех изокалорийных блюд на завтрак, обед и ужин (20% белка, 35% жира и 45% углеводов). Анализируя участников в течение 5 дней после фазового сдвига, мы сможем проследить перестройку внутренних ритмов расходования энергии, обмена веществ и связанных с ними эндокринных путей каждого участника с помощью недавно наложенного цикла свет / темнота.

Световая и темная экспозиция (как по времени, так и по люксам) будут контролироваться во все дни, чтобы участники были слепы к времени суток, чтобы не мешать их естественному циркадному ритму.Маркер золотого стандарта циркадной фазы человека, концентрация мелатонина в плазме, будет измеряться каждый час для 15 последовательных образцов ( например, между 16:00 и 06:00). Данные будут проанализированы путем расчета времени появления сигнала мелатонина в соответствии с утвержденными методологиями (Benloucif et al . 2008 ). Непрерывный мониторинг уровня глюкозы и измерения физической активности с использованием актиграфов также будут проводиться в соответствии с Mealtime Study и носиться в течение всего 7-дневного протокола.
Скорость метаболизма в покое оценивается утром всех тестовых дней, а TEF оценивается в течение 5 часов после всех трех приемов пищи: завтрака, обеда и ужина.

Это позволит нам количественно определить TEF для конкретных приемов пищи, а также общий TEF за весь день и определить изменения в ответ на сдвиг фазы. Одновременно измеряя опорожнение желудка и метаболиты (глюкоза, инсулин, гормоны кишечника и липиды) во время завтрака, мы сможем определить, есть ли различия в скорости или величине ответа TEF в отношении фазового сдвига и объясняются различиями в опорожнении желудка, поглощении и использовании субстрата.Это исследование фазового сдвига позволит нам оценить влияние эндогенных циркадных часов на регуляцию этих пищеварительных и метаболических процессов и на отдельные компоненты расхода энергии (RMR, TEF, физическая активность).

Бенефициары и сообщения общественного здравоохранения

Наша текущая работа была направлена на изучение того, работает ли типичная схема потребления пищи в Великобритании, состоящая из небольшого завтрака и обильного ужина, против внутренних биологических ритмов и усугубляет трудности в успешном управлении весом. В настоящее время в Институте Роветта проводятся дополнительные исследования, проводимые при поддержке правительства Шотландии по сельским и экологическим наукам и аналитике, для изучения того, как состав завтрака (45% калорий, потребляемых во время завтрака, сравнивая высокое содержание клетчатки с высоким содержанием белка) может также повлиять на энергетический баланс и помочь в управлении весом в аналогичном 10-недельном перекрестном исследовании потери веса. В настоящее время не существует никаких рекомендаций по питанию, касающихся времени приема пищи, и, в частности, никаких рекомендаций относительно сменных рабочих.Вместе эти исследования предоставят основанные на фактических данных данные для перевода в целях улучшения рекомендаций по питанию, направленных на выбор времени приема пищи, в качестве альтернативной стратегии, способствующей контролю веса тела.

Распространение

Результаты исследования « Большой завтрак» будут распространены среди широкой аудитории, включая научное сообщество, промышленность, общественные и независимые органы и широкую общественность. В частности, мы будем выпускать инфографику, краткие видео-резюме, заявления для пресс-релизов, а также письменные руководства и средства массовой информации для представления и распространения среди отраслей промышленности ( например, Шотландской федерации пищевых продуктов и напитков), органов здравоохранения ( например, ГСЗ) и независимых органов, а также представление информации на местных и британских общественных мероприятиях ( например, Aberdeen’s Café Med и Food Matters Live). Эти трансляции будут использоваться для освещения результатов исследования, просвещения важных заинтересованных сторон и предоставления фактических данных для разработки политики здравоохранения и поддержки возможностей для будущих исследований.

Выводы

Ранние данные подтверждают утреннее распределение энергии как полезную стратегию контроля веса. Цель исследования « Большой завтрак» состоит в том, чтобы изучить механистическую основу для таких результатов и определить вклад эндогенной циркадной системы в расход энергии и энергетический баланс. Эта недостаточно изученная область науки о питании может привести к инновационным знаниям, которые могли бы проложить новые пути решения проблемы метаболического здоровья и ожирения посредством внедрения диетических рекомендаций, направленных на выбор времени приема пищи.

Leave a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *