Обобщение

ЦЕЛ: Да се ​​установи валидността на метода на бикарбонат-карбамид (BU) спрямо директни измервания на газообмен (GE) в индиректен калориметър на цялото тяло и да се сравнят измерванията на BU и вода с двойно етикетиране (DLW) при условия на свободен живот в същата група тежко затлъстели жени.

общите

ДИЗАЙН: Разходът на енергия (EE) се изчислява по метода BU за 24 часа едновременно с индиректната калориметрия на цялото тяло и впоследствие за 5 последователни дни у дома заедно с DLW от 14 дни. Изследвани са шест жени, индекс на телесна маса (ИТМ) 52,4 ± 10,4 kg/m 2 (sd).

РЕЗУЛТАТИ: измерванията на общите енергийни разходи (TEE) от BU и GE в метаболитната камера не се различават значително (BU = 11,79 ± 1,89 MJ/ден и GE = 11,64 ± 1,86 MJ/ден; средна разлика, 0,25 ± 0,49 MJ/ден, P > 0,05). TEE за свободен живот, получен от BU и DLW, също е сходен (съответно 13,28 ± 1,86 и 13,86 ± 2,25 MJ/ден; средна разлика от 0,17 ± 1,33 MJ/ден, P 1 Важен аспект на изследването на затлъстяването е оценката точна оценка на енергийния прием (EI) е трудна, особено при затлъстели индивиди, поради недостатъчно докладване, 2, 3 и следователно, значителен акцент е поставен върху извеждането на приема от измерванията на общата свободна жива енергия разходи (TEE), използвайки методи за проследяване, по-специално метода на двойно етикетирана вода (DLW).

Методът DLW за вода е метод на изотопно разреждане, при който енергийните разходи се изчисляват от ендогенно производство на CO 2, което се получава от диференциално отстраняване на 2H и 18O изотопи от басейна с телесна вода. 4 Методът DLW е валидиран спрямо газообмен (GE) (считан за златен стандарт за оценка на енергийните разходи (EE)), 5, 6, 7, 8, 9 и изследвания на енергийния баланс. 10, 11 Съобщени са някои вариации между резултатите от валидиращите проучвания, които са приписани на различните физиологични състояния на индивидите и грешките, свързани с различните аналитични методи, извършвани от всяка лаборатория. 12, 13, 14 Въпреки това, общата точност на оценката на ЕЕ с помощта на DLW се изчислява в рамките на ± 3–6%. 7, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19 Следователно методът DLW се счита за валиден метод за оценка на TEE на свободния живот и е приложен към редица групи от населението, включително възрастни хора, 20 бебета, 18, 21, 22 болни 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 недохранени 30 и затлъстели. 15, 31

Проучване за валидиране от особен интерес е това на Ravussin et al, 15, които сравняват DLW с GE в метаболитна камера на цялото тяло при група лица с различен индекс на телесна маса (ИТМ). Изследването съобщава за подценяване на ЕЕ от DLW, което е свързано с мастната маса (r = −0,81, P 32 оценява синтеза на мастни киселини и холестерол в цялото тяло при възрастни със стабилно тегло и показва малко доказателства за грешка в CO 2 производство, получено от DLW, със средно подценяване на -0,5% CO 2, което предполага, че методът DLW е малко вероятно да бъде засегнат сериозно. Няма проучвания за изследване на валидността на DLW при група затлъстели, тъй като Ravussin et al 15 и други проучвания, които дават данни от отделни субекти, не подкрепят връзката между затлъстяването и грешката в TEE, изчислена от DLW.6, 7, 8, 9, 10 Сега има належаща необходимост от преразглеждане на наблюденията на Ravussin и, ако се потвърди, по-нататъшно проучване на механизмите, по които те могат да възникнат.

Методът BU е валидиран срещу обмен на дихателни газове както при здрави слаби индивиди 34, така и при пациенти с рак на белия дроб. 35 Методът е приложен и при здрави свободно живеещи субекти, 34 пациенти с рак на белия дроб, 35 мелиодоза, 36 ХИВ инфекция, 37 и хронична обструктивна белодробна болест (ХОББ). 38 Анализ на публикувани данни показва, че методът BU подценява EE, получен от GE, само с 0,05 ± 0,31 MJ/ден и не е свързан с количеството телесни мазнини (r = 0,05, като се използват комбинирани данни, базирани на две проучвания, в които общо телесните мазнини варират от 5 до 36 кг, а ИТМ от 21 до 33 кг/м 2 34, 35). Повечето от участниците в тези проучвания обаче не са били със затлъстяване и са обхващали ограничен диапазон от телесни мазнини. Първият елемент на настоящото проучване, в рамките на калориметъра на цялото тяло, е предназначен да разшири тези валидирания до изключително затлъстела популация.

Вторият елемент е, че това проучване тества практичността на метода BU в условия на свободен живот, осигурява първото директно сравнение на техниките BU и DLW при затлъстели лица и осигурява едновременни дългосрочни измервания на производството на CO 2 по два метода с Различни метаболитни зависимости, от които могат да се изследват наблюденията на Ravussin et al 15. .

Предмети и методи

Шест жени с дълга история на болестно затлъстяване бяха наети от амбулатория (Таблица 1). Тяхното телесно тегло е варирало с по-малко от 2 кг през 4-те седмици преди началото на проучването. Освен затлъстяването, всички субекти се считат за задоволителни. Направена е пълна медицинска история, физически прегледи и рутинни кръвни измервания. Нито един от субектите не е имал диабет, но някои са имали артралгия (субект 3 е имал някои симптоми на остеоартрит) и известна степен на диспнея при натоварване. Проучването се проведе в MRC Dunn Center for Clinical Nutrition, Cambridge, UK. Изследването е одобрено от Отделението по хранене Dunn към Съвета за медицински изследвания (MRC) и комитетите по етика на болница Addenbrooke. Информираното съгласие е получено в писмена форма от доброволците преди започване на проучването.

Таблица в пълен размер

Приложение на бикарбонат при 14 ° C.

14 С бикарбонатът се прилага като готова постоянна инфузия. Първичната е приложена в деня преди измерването (EG) (ден 0) и инфузията започва. Инфузията (24 × 10 6 dpm/ден) се доставя с помощта на минипомпа Graseby (Graseby MS26 контролер с променлива скорост; Graseby Medical, Уотфорд, Великобритания) и карбамиден болус (вижте Elia 39 за изчисляване на дозата). Подробности за процедурите за поставяне на подкожната канюла са представени другаде. 34 Излагането на радиация на цялото тяло от 14 ° C се доближава до дневното излагане на фона. 3. 4

Непряка калориметрия на цялото тяло.

Извършени са непрекъснати GE измервания на всички пациенти. Анализаторите за калориметър на CO2 са тествани за линейност в целия работен диапазон. Инфузионните тестове с 80% N 2 и 20% CO 2, със скорост 1,25 l/min, потвърдиха точността на измерванията на калориметъра в рамките на ± 1%.

Следните проби бяха получени в посочените часове, докато субектите бяха в калориметъра: (1) Между 09:00 и 09:15 ч, в дни 1 и 2, бяха взети кръвни проби през херметична врата на порта на калориметъра ., за измерване на кръвна урея, бикарбонат, пълна кръвна картина и тестове за чернодробна функция. (2) В 09:00 беше взета проба за вдишване, за да се оцени специфичната активност на CO 2. (3) Между 08:30 и 09:00 ч бяха получени проби от въздушен калориметър за оценка на специфичната активност на CO 2. СО2 се улавя от тези въздушни проби във флакони, съдържащи голямо количество хиамин хидроксид (~ 3.0 mmol/флакон). Пробата (3), заедно с калориметъра, измерен на концентрацията на CO 2 във въздуха, позволи изчисляването на общото количество от 14 CO 2 в калориметъра. (4) Измерена пропорционална проба от въздуха от изходящия калориметър се продухва през смес от хиамин хидроксид/фенолфталеин за целия период от 24 часа, улавяйки както 14 CO 2, така и общия CO2, излизащ от калориметъра.

Пълни колекции от урина бяха получени на 5 последователни дни от 07:01 до 09:00 и от 09:01 до 07:00 (събиране на 2 и 22 часа в рамките на всеки 24 часа), както в калориметъра, така и у дома, чрез оценка на означава специфична дейност, съставена от урея.

Безплатни измервания на живота

В края на калориметричния цикъл (09:00 ч, ден 2), субектите получават орална доза DLW (0,05 g D 2 O 100% обогатяване и 1,5 g H 2 18 O 10% обогатяване на килограм телесно тегло). След това субектите се въздържаха от ядене или пиене в продължение на 4-часов равновесен период. Получена е точкова проба от урина (20 ml) 4 часа след дозиране. След това субектите се прибраха у дома и бяха помолени да поддържат обичайните си дейности. Ежедневни проби от урина на място се събират в определено време за следващите 12-14 дни за DLW анализ, а останалата урина се добавя към пълните колекции до ден 5.

Поради размера и ограниченията на минипомпата Graseby, на 3-ия ден беше направено домашно посещение, за да се замени спринцовката, съдържаща 14 C бикарбонатна инфузия, така че инфузията да може да се поддържа до края на 5-те дни.

Теглото и височината са измерени в началото (ден 0) и в края (ден 15) от изследването. На 15-ия ден беше взета и венозна кръв за измерване на циркулиращите концентрации на бикарбонат и урея, чернодробни функционални тестове и пълна кръвна картина, които бяха измерени съгласно стандартните лабораторни методи.

Изчисления

EE в метаболитната камера се изчислява от консумацията на O2 и производството на CO 2, като се използва изразът на Elia и Livesey: 40 EE = 15,818O 2 + 5,176CO 2, където O 2 и CO 2 са в литри, а EE е в килоджаули.

Подробности за анализа, включен в метода на BU, включително титруването на хиамин хидроксид и броя на сцинтилацията на 14С бикарбонат, са дадени другаде. 34 Изчисляването на производството на CO 2 от метода BU се извършва, като се използва уравнението на Elia et al: 34 нетно производство на CO 2 (мол/ден) = 0,95 × 0,85 × влива dpm, разделено на съответната специфична активност на карбамида (dpm)/mol). 34 Предполага се, че енергийният еквивалент на CO 2 е 535 kJ/mol, което е близо до стойността за субекти, близки до хранителния баланс, когато поглъщат типична западна диета. 40 Малки корекционни коефициенти за отчитане на промените в количеството въздух в калориметъра (между 9 часа сутринта на ден 1 и 9 часа сутринта на ден 2) и промени в специфичната активност на въздушния резерв. Карбамидът също се използва, както е описано по-горе. 3. 4

За измерване на DLW обогатяването на изотопа се изразява като делта на хиляда, спрямо Виенския международен стандартен стандарт за океанска вода (SMOW). Изотопните съотношения 2H/1H бяха измерени с помощта на масспектрометър Aqua Sira (Micromass, Wythenshawe, UK) с точност от 2.6 ‰ относително SMOW при дублирани измервания. За съотношението 18 O/16 O пробите се уравновесяват с CO 2. 42 проби (3 ml) са уравновесени с 13 ml CO 2 при 400 mbar за 6 часа в система Isoprep (Micromass, Wythenshawe, Обединеното кралство), те са измерени спрямо резервоара за CO2, изотопните смущения са коригирани според с Hoffman 42 и са изразени по отношение на SMOW. Прецизността на измерванията на пробата е 0,4 ‰ rel SMOW.

Оценките за производството на CO 2 по метода DLW са получени с помощта на многоточков метод с корекции на фракционирането, както е описано от Coward. 5, 17 Тази процедура също използва наблюдавани стойности за пространства за разпределение на изотопи вместо нормализирани стойности. 43 Предполага се, че съотношението на пространствата за разпределение на изотопи може да се увеличи при затлъстели лица и значението на това при изчисленията на DLW е обсъдено от Coward et al. 12 Средните оценки на вътрешната прецизност на оценките са 4,35 ± 2,44%, изчислени според Ritz et al. 19.

Съставът на тялото се изчислява чрез измервания на TBW, като предполагаемото водно съдържание на FFM е 0,73. 44 Нивата на физическа активност (PAL) бяха изчислени като съотношение TEE/BMR.

статистически методи

Резултатите са изразени като средно ± sd. Резултатите, получени от BU срещу GE и BU срещу DLW, бяха сравнени с помощта на сдвоени t-тестове на Student.

Субектите понасят добре инфузията и изглежда, че минипомпата не пречи на нормалните ежедневни дейности, включително работа и домакински дейности. Един субект, субект 4, намери бомбата за неудобна и беше премахната на 4 ден по негово искане. Подкожната инфузия не е причинила локално възпаление при никой от пациентите. Субектите са имали пълни кръвни тестове (CBF), урея, креатинин и чернодробни функционални тестове (хемоглобин 13,0 ± 0,6 10 9/L; хематокрит 37,1 ± 6,5 1/1 × 100, брой на белите кръвни клетки 6,8 ± 3,9 10 9/L; урея в плазмата 4,05 ± 0,9 mmol/l; плазмен бикарбонат 25,4 ± 2,0 mmol/l; плазмен албумин 33,5 ± 4,9 g/l; плазмен билирубин 9,8 ± 6, 1 mol/l).

ЕЕ в калориметрията на цялото тяло

Средното производство на CO 2 по метода на калориметъра и по метода BU е съответно 22,02 ± 3,11 и 21,77 ± 3,48 mol/ден (Таблица 2). Средният TEE в цялата телесна камера е бил 11,78 ± 1,66 и 11,64 ± 1,86 MJ/ден съответно с калориметъра и метода BU (Таблица 2). Това води до групова средна разлика от 0,25 ± 0,49 MJ/ден 45 между двата метода; това обаче не беше значително (t-тест на сдвоени проби, P> 0,28). Средният PAL в калориметъра е бил 1,35 ± 0,06 (диапазон 1,27–1,42). Тази променливост в PAL се дължи отчасти на неспособността на двама души да изпълняват периоди на упражнения поради остър артрит и задух (вж. Индивидуалните стойности на PAL в таблица 3). Няма значима връзка между разликата в TEE между двата метода (BU-GE) и телесните мазнини, изразени в килограми или проценти, нито само в това проучване (r 2 = 0,035 и 0004, съответно), нито когато данните от това проучване са комбинирани с резултатите от предишни проучвания (r 2 = 0,009 и 34, 35

Таблица в пълен размер

Таблица в пълен размер

Не всички субекти консумират цялата предоставена храна. Следователно средният енергиен баланс по време на измерванията на калориметъра на цялото тяло е бил леко отрицателен (-0,95 ± 1,36 MJ/ден). Енергийният прием при субекти 2 и 4 е по-нисък от този на ЕЕ с повече от 2 MJ/ден (Таблица 3). Това може да е намалило BMR под обичайните нива, но това не променя сравнението на общото ЕЕ, измерено чрез GE и метода BU.

E-измервания на свободен живот

Използвайки метода DLW, беше установено, че средното производство на CO 2 е 25,93 ± 4,21 mol/ден, съответстващо на EE от 13,86 ± 2,25 MJ/ден (Таблица 2). Измерените пространствени отношения, използвани при изчисляването на CO 2 за метода DLW, 5, 12, дават средна връзка от 1,03 ± 0,02 и се установява, че константите на скоростта за 18 O и 2 H са 0,1031 ± 0,014 и 0,0781 ± 0,012/ден. съответно, подобно на предишни проучвания. 43, 13 Резултатите от производството на CO 2 от свободно живеещия бикарбонатен период са показани в Таблица 2. Изчислено е средно производство от 24,87 ± 3,45 mol CO 2 в сравнение с 25,93 ± 4, 21, използвайки метода DLW и изчисления, базирани на Coward и др. 12 Това дава средна разлика от 1,06 ± 2,19 mol CO 2 между двете групи. Съответните стойности за общата ЕЕ са съответно 13,29 ± 1,84 MJ и 13,86 ± 2,25 MJ/ден за BU и DLW. Разликата в средните стойности между двата метода (0,17 ± 1,33 (MJ/ден)) не е значителна (t-тест на сдвоени проби, P> 0,2). PAL (TEE/BMR), изчислени с помощта на BMR (GE) мярка и TEE оценките, използващи DLW и BU метод, бяха съответно 1,62 ± 0,14 и 1,56 ± 0,20.

Дискусия

Това проучване предоставя доказателства за валидността на метода BU при група затлъстели индивиди чрез сравнение с GE в калориметър на цялото тяло. Методът BU прогнозира, че TEE ще бъде 99,1 ± 2,5% от този, получен чрез индиректна калориметрия, което е подобно на стойността от 102,1 ± 3,4%, получена при пациенти с 35 белодробни карциноми и 100 ± 5% при слаби, здрави мъже. 34 Това проучване предоставя и първото сравнение между методите BU и DLW (разлика от -3,4 ± 8,01%, таблица 2). Това илюстрира практичността на вливането на подкожен бикарбонат при условия на свободен живот за по-дълги периоди от предишния опит (5 дни). Както в предишни проучвания, 34, 36, 37, 38 помпата се понася добре и не причинява локална възпалителна реакция. Въпреки че един индивид съобщава за леко дразнене, никой не съобщава, че процедурата възпрепятства нормалните ежедневни дейности.

Всеки метод, използван за измерване на ЕЕ, носи някои присъщи грешки. Точността на измерванията на CO 2 в цяла телесна камера е по-добра от 1,0%, а тази на метода BU до около 2,5%, 20 което е достатъчно в най-добрия случай, за да се отчете около половината от вариацията в разликата между двете. Методи (sd 3,8%). Останалата дисперсия може да се отдаде на биологични фактори, които влияят по различен начин на двата метода.

В обобщение, това проучване потвърждава валидността на метода BU спрямо измерванията на ЕЕ чрез директни измервания на GE в индиректен калориметър на цялото тяло и демонстрира практическото приложение на използването на метода BU в продължение на 5 дни, най-дългото приложение на тази техника. далеч. Освен това това е първото проучване, което демонстрира съответствието между методите BU и DLW за измерване на TEE в условия на свободен живот. По този начин той противодейства на предишни доклади, което предполага голямо систематично подценяване на EE DLW при затлъстели индивиди.

Израз на благодарност

Благодарим на G Jennings, WA Coward и персонала на бившия отдел за хранене на MRC Dunn за тяхната помощ при това проучване.