Magenentleerung bei variierendem Salzgehalt der Nahrung während HDT-Bedrest

Abstract

Magenentleerung bei variierendem Salzgehalt der Nahrung während HDT-Bedrest

Langzeitaufenthalte im Weltraum, wie sie seit den frühen 70er Jahren des letzten Jahrhunderts durchgeführt werden (Skylab, Mir, ISS) resultierten in signifikantem Gewichtsverlust vieler Astronauten (bekannt als „Weltraum-Anorexie“), bislang ist jedoch wenig über die zugrunde liegenden Mechanismen bekannt. Bedrest-Studien mit 6°-Kopftieflage (HDT-Bedrest) sind ein anerkanntes Modell um die Wirkung von Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper zu simulieren. Wir maßen den Einfluss des HDT-Bedrests sowie die Wirkung von unterschiedlichem Salzgehalt der Nahrung auf die Magenentleerung von festen Nahrungsmitteln. METHODEN: Acht gesunde männliche Probanden (Alter 26.12 ± 3.94) nahmen an der Studie der Forschungsabteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR, Köln, Deutschland) zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten (M1: Oktober 2005; M2 März 2006) teil. Jeder Messeinheit gingen 4 Tage für Anpassung und Basismessungen voraus, an die eine 14-tägige Phase der strengen Bettruhe und einer 3-tägigen Erholungsphase angeschlossen wurde. Während des HDT-Bedrests erhielten die Probanden bezüglich des Salzgehaltes variierende Mahlzeiten (low: 50mmol/d LSD; high: 550 mmol/d HSD), so dass die Hälfte der Probanden während M1 LSD erhielten, die andere Hälfte HSD, während M2 wurden die Bedingungen für die Probanden vertauscht. Die Magenentleerung einer standardisierten festen Mahlzeit (untersucht mittels 13C-Atemtest) wurde als T1/2 (halbe Magenentleerungszeit, in min) durch Messung mit einem Infrarot-Spectrometer (IRIS, Wagner Analysentechnik, Bremen, Deutschland) bestimmt. Dies geschah während der Adaptationsphase (Messung am 2.Tag) bei normalem Salzgehalt der Nahrung, sowie nach 7 Tagen des HDT-Bedrest während M1 und M2. Die Basismessungen von T1/2 wurden mittels t-Test für abhängige Variablen (angepasst an alpha /3 = 0.05/3 = 0.16). mit den Werten des HDT-Bedrests verglichen, jeweils unter Berücksichtigung des variirenden Salzgehaltes der Nahrung. Zusätzlich wurde die prozentuale 13C-Abatmung pro Stunde aus den 17 Atemproben erhoben, um die die durchschnittliche 13C-Abatmung der Basismessungen sowie unter HDT-Bedrest zu berechnen und mit Wiederholungsmessungen durch ANOVA zu analysieren. ERGEBNISSE: T1/2 erbrachte für M1 und M2 keinen Unterschied (M1:125.57 ± 20.86 min; M2 129.68 ± 23.87 min). Der Vergleich zwischen LSD und HSD ergab einen signifikanten Unterschied (LSD: 122.68 ± 13.36 min; HSD 137.02 ± 11.76 min; p = 0.003). ANOVA zeigte einen signifikant niedrigere relative Abatmung pro Stunde während HDT-Bedrest im Vergleich zur Basismessung unabhängig vom Salzgehalt der aufgenommen Nahrung. (p = 0.001). ERGEBNISSE: Wir fanden heraus, dass HDT-Bedrest die Magenentleerung signifikant verzögerte und die Gesamt-13C-Abatmung verminderte, dabei war dieser Effekt bei hohem Salzgehalt der Nahrung stärker ausgeprägt. Demzufolge könnte die „Weltraum-Anorexie“ teilweise eine Folge der verzögerten Magenentleerung in der Schwerelosigkeit sein, wobei Faktoren der Nahrungszusammensetzung, insbesondere des Salzgehalts, einen zusätzlichen Einfluss haben könnten.

Gastric emptying during long-term bed rest head-down tilt: Effects of dietary sodium

Long term human space flights as operated since the early 70s of the last century (Skylab, Mir, ISS) have resulted in significant weight loss of many astronauts (known as "space anorexia") but little is known about the underlying mechanisms. Bedrest studies with a 6 degrees head down tilt (BR-HDT) are common ground-based models to simulate the effects of Zero-G on the human body. We measured the impact of BR-HDT and different salt contents of diets on gastric emptying of solids. METHODS: Eight healthy male subjects (age: 26.12 ± 3.94 years) participated in the study at the German Aerospace Research Facilities (DLR, Cologne, Germany) on two different occasions (M1: October 2005; M2: March 2006). On each occasion, 4 days of adaptation and baseline assessments were followed by a 14-days strict BR-HDT and 3 days of recovery. During BR-HDT subjects received two different diets varying in sodium content (low: 50 mmol/day; high: 550 mmol/day) (LSD, HSD), such that half of the subjects received the LSD while the other half received the HSD during M1, and conditions were switched for M2. Gastric emptying (assessed by 13C octanoid acid breath test) of a solid standardized meal was determined as T1/2 (= half emptying time, in min) using an infrared spectroscopy technique (IRIS, Wagner Analysentechnik, Bremen, Germany) during the run-in phase (day 2) on a normal diet, and after 7 days of HDT-BR during both M1 and M2. Baseline T1/2 were compared to BR-HDT values for both diet conditions by t-tests for dependent samples (adjusted to alpha /3 = 0.05/3 = 0.16). In addition, percent 13C exhalation per hour data across the 17 breath sample were used to compute average 13C exhalation curves for baseline and BR-HDT conditions, and were analysed by repeated measure ANOVA. RESULTS: T1/2 during adaptation was not different for M1 and M2 (M1: 125.57 ± 20.86 min; M2: 129.68 ± 23.87 min). The comparison between LSD and HSD showed a significant difference (LSD: 122.68 ± 13.36 min; HSD: 137.02 ± 11.76 min; p = 0.003). ANOVA revealed a significantly lower relative exhalation per hour during BR-HDT versus baseline independent of the diet (p=.001). CONCLUSION: We found that BR-HDT significantly prolonged gastric emptying and reduced overall 13C exhalation, and this effect was stronger with a high sodium content of food. Thus, "space anorexia" may in part be due to a delay in gastric emptying during zero-G, and dietary factors may further contribute to it.