Субекти

Обобщение

Цел:

Изследвайте енергийните разходи при слаби и затлъстели индивиди, със специален фокус върху физическата активност и тежко затлъстелите индивиди.

Дизайн:

Общите дневни енергийни разходи (TDEE) се оценяват с помощта на двойно маркирана вода, метаболизъм в покой (RMR) чрез индиректна калориметрия, енергийни разходи на активност (EEE) чрез разлика и време, прекарано във физическа активност от мултисензорни монитори на активността.

Теми:

Общо бяха анализирани 177 слаби индивиди от клас I и тежко затлъстели индивиди (на възраст 31-56 години, индекс на телесна маса 20-64 kg m -2).

Резултати:

Всички компоненти на енергийните разходи са повишени при затлъстели индивиди. Например TDEE е 2404 ± 95 kcal на ден при слаби и 3244 ± 48 kcal на ден при лица със затлъстяване от клас III. След подходяща корекция, RMR е сходен във всички групи. Анализът на ESA по телесно тегло и клас на затлъстяване показва по-нисък ESA при лица със затлъстяване. Като потвърждават по-ниска физическа активност, хората със затлъстяване прекарват по-малко време в умерена до енергична физическа активност (2,7 ± 1, 3, 1, 8 ± 0, 6, 2, 0 ± 1, 4 и 1, 2 ± 1, 0 часа на ден при слаби хора, клас I, клас II и клас III) И повече време в заседнало поведение.

Заключения:

Няма данни за метаболитна ефективност или при пациенти със силно затлъстяване, тъй като коригираният RMR е сходен във всички групи. По-високият ESA, наблюдаван при затлъстяване, съответства на по-високата цена на дейностите поради по-високото телесно тегло. Въпреки това, степента на най-високата ESA (20-25% по-висока при затлъстели индивиди) е по-ниска от очакваната (теглото е приблизително 100% по-висока при индивиди от клас III). Когато се потвърждава по-малък обем на физическа активност при затлъстелите, общото време, прекарано в умерена до енергична физическа активност и средният дневен метаболитен еквивалент на нивото на задачата, са по-ниски с нарастващото затлъстяване. Тези открития показват, че високото телесно тегло при затлъстели индивиди води до високи TDEE и ESA, което прикрива факта, че те са по-малко физически активни, което може да бъде повлияно от продължителността или интензивността на активността, отколкото при слабите индивиди.

Въведение

Въпреки че връзката между енергийните разходи и затлъстяването се изследва в продължение на много години, ролята, която отделните компоненти на енергийните разходи, особено енергийните разходи за активност (ESA), имат при затлъстяването, е неясна. 1 Освен това има малко информация за приноса на енергийните разходи за тежко затлъстяване (индекс на телесна маса (ИТМ)> 35 kg m -2), който се е увеличил по-бързо от общото затлъстяване през последните три десетилетия. 2, 3 Това е особено тревожно предвид по-голямото разпространение на съпътстващите заболявания сред тежко затлъстелите. Четири пет

Въпреки че някои проучвания предполагат, че ниският разход на енергия е свързан с последващо наддаване на тегло, 6, 7, 8, 9, 10 общ дневен разход на енергия (TDEE) е доказано по-висок при затлъстели индивиди в сравнение с слаби индивиди. 11, 12, 13, 14 Повечето проучвания на напречно сечение показват, че скоростта на метаболизма в покой (RMR) от индиректен калориметър е по-висока при затлъстели индивиди, но подобна на тази, наблюдавана при слаби индивиди, когато е адекватно адаптирана към разликите в телесния състав. 15, 16, 17 Поради величината и вариабилността на физическата активност, тя е вероятно компонент на енергийните разходи, участващи в етиологията на затлъстяването. 18, 19, 20 Ролята на физическата активност в контрола на теглото обаче е неясна. 1

Малко са изследванията на напречното сечение на енергийните разходи, които включват хора с тежко затлъстяване. В проучване, ограничено до изключително затлъстели жени, се наблюдава висок общ енергиен разход (3415 ккал на ден). 21 В допълнение, енергийните разходи са значително по-високи (3057, 3511 и 3845 ккал на ден) при увеличаване на термилите на ИТМ (40,8 ± 7, 49,5 ± 1,0 и 60,3 ± 2,2 kg m -2). В проучване на напречно сечение е установено, че 22 RMR е значително по-висок при контролите със затлъстяване в сравнение с постните контроли (1990 ± 86 срещу 1407 ± 52; P -2), клас I (BMI 30,0–34,9 kg mb2), клас II (BMI 35–39.9 kg mb2) и клас III (BMI) 40.0 kg m −2) затлъстели индивиди (Таблица 1). Участниците бяха на възраст между 30 и 55 години. Повечето от участниците (86%) са жени. Изследването е прегледано и одобрено от Комитета по човешка етика към университета в Питсбърг.

Таблица в пълен размер

Теглото на тялото, височината и обиколката на талията са измерени с помощта на стандартни протоколи. Съставът на тялото се определя чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (DXA, GE Healthcare, Madison, WI, USA) ИЛИ чрез въздушно изместване плетизмография (BodPod, COSMED, Чикаго, IL, САЩ). 24 субекта, надвишаващи теглото на двойната енергия Рентгенов абсорбциометричен скенер (GE Healthcare) (> 136 kg) и при контролен субект, който отказа да бъде измерван чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия.

Общ дневен разход на енергия

Скорост на метаболизма в покой

RMR се измерва с метаболитна система за колички (TrueOne 2400 Metabolic Measurement System with Canopy; ParvoMedics Inc., Sandy, UT, USA). След гладуване през нощта (минимум 10 часа), участниците лежат тихо в продължение на 30 минути (стайна температура 22–23 ° C), преди да поставят прозрачната качулка над главата и врата си за 30-минутно измерване на RMR. Скоростта на метаболизма се изчислява, като се използва уравнението на Weir. 26 Първите 5 минути бяха премахнати, както и измерванията по-късно през последните 25 минути, не в рамките на 5% от средния RMR.

Физическа дейност

Енергията, изразходвана за физическа активност, се изчислява чрез изваждане на измерения RMR и прогнозния топлинен ефект на храната от общия енергиен разход: EEE = TDEE− (RMR + 0,10 (TDEE)).

Мултисензорни монитори за физическа активност (Sensewear Pro3; BodyMedia, Питсбърг, Пенсилвания, САЩ) бяха използвани по време на двойно маркирания воден период. Данните бяха анализирани с помощта на софтуер за гривни SenseWear Pro (версия 5.1) (BodPod, BodyMedia, Inc., Pittsburgh, PA, USA). Изследваните параметри включват време, прекарано в умерена до енергична физическа активност (> 3 еквивалента на метаболитни задачи (METS)), време, прекарано в заседнала активност (0–3 METS), умерено (3–6 METS), енергично (6–9 METS)) и много енергична активност (> 9 METS), часове сън, средно дневно ниво на MET и измерени стъпки на ден. В анализите са включени само дни, когато са използвани монитори> 85% от деня (средно ± SD, 96 ± 2%) (средно = 8,05 ± 1,68 дни).

Статистика

Характеристиките на субектите и компонентите на енергийните разходи бяха сравнени, като се използва дисперсионният анализ на общия линеен модел (SAS версия 9.2 за Windows; SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Данните са представени като средни стойности ± sd, освен ако не е посочено друго. Различни параметри бяха използвани при анализа на моделите за изменение на енергийните разходи като ковариати, за да се коригират разликите в телесния състав. За да се сравни връзката между енергийните разходи и телесното тегло или масата без мазнини (FFM) между групите, бяха извършени едновременни тестове на наклони и пресичания, използвайки дисперсионен анализ. Тестовете post hoc за разлики в средните стойности на групата бяха проведени с помощта на теста за най-малко значима разлика на Fisher. Използвана е постепенна регресия на променлива селекция за разработване на модел, който обяснява вариацията в енергийните разходи. Расата беше кодирана 0 за кавказки и 1 за афроамерикански, а сексът беше кодиран 1 за мъже и 2 за жени. Състоянието на относително тегло беше кодирано 1-4 за слаби затлъстели през клас III.

Резултати

По дизайн BMI, телесното тегло и телесният състав на четирите групи се различават значително (Таблица 1). Когато се сравняват некоригираните енергийни разходи в четирите групи, всички компоненти на енергийните разходи са по-високи при затлъстелите в сравнение с слабите индивиди (Фигура 1 и Таблица 2). Въпреки че TDEE и RMR се увеличават с увеличаване на затлъстяването, ESAs не.

енергия

Разхищение на енергия. Данните са средни ± se ESA: клас I, II и III> постно; RMR: всички групи значително се различават, с изключение на сравнението от клас I към клас II; и TDEE: всички затлъстели са значително различни, с изключение на сравнение от клас I до клас II.

Изображение в пълен размер

Таблица в пълен размер

RMR се различава значително при всички групи, с изключение на сравнението от клас I към клас II. Уравнението, което свързва RMR с FFM при всички участници (RMR (kcal на ден) = 26,8 × FFM + 245, r 2 = 0,71) е подобно на други уравнения, публикувани при слаби и затлъстели индивиди. 27 Дори след корекция за FFM, RMR е значително по-висок при всички групи със затлъстяване в сравнение с слабата група (Фигура 2а и Таблица 2). Въпреки това, при коригиране на телесните мазнини и FFM, вече нямаше разлики между групите (Таблица 2). Най-доброто уравнение за прогнозиране (r 2 = 0,82, P

Компоненти на енергийните разходи по вид затлъстяване. За да подпомогне визуалната проверка, регресионната линия за постната група е плътна, докато тези за клас I, клас II и клас III са единични, двойни и тройни прекъснати. ( да се ) RMR спрямо FFM: RMR = 9,6 × FFM + 899, r 2 = 0,32 за постно; RMR = 20,4 × FFM + 535, r 2 = 0,73 за клас I; RMR = 19,3 × FFM + 626, r 2 = 0,46 за клас II; и RMR = 28,2 × FFM + 201, r 2 = 0,69 за клас III. ( б ) ESA спрямо телесно тегло по групи за затлъстяване: ESA = 25,0 × тегло −743, r 2 = 0,42 за постно; AEE = 12,8 × тегло - 125, r 2 = 0,32 за клас I; AEE = 10,3 × тегло + 8, r 2 = 0,14 за клас II; и AEE = 2,0 × тегло + 805, r 2 = 0,01 за клас III. ( ° С ) TDEE спрямо телесно тегло: TDEE = 41,6 × тегло - 223, r 2 = 0,58 за постно; TDEE = 35,0 × тегло - 257, r 2 = 0,62 за клас I; TDEE = 28,6 × тегло + 77, r 2 = 0,48 за клас II; и TDEE = 28,2 × тегло + 201, r 2 = 0,29 за клас III.

Изображение в пълен размер

RMR = 23.3 × FFM (kg) +4.9 × телесни мазнини (kg) −154 × бягане - 6.4 × възраст + 525

Подобно на няколко публикувани уравнения, 23, 28, 29, 30, 31, 32, в допълнение към FFM, телесните мазнини, расата и възрастта са важни параметри в уравнението за прогнозиране, докато полът не е.

Всички затлъстели групи имат по-висок абсолютен ESA от този, наблюдаван в слабата група (Таблица 2). Не се наблюдават значителни разлики в ESA между групите при коригиране на FFM или телесно тегло. Имаше много значима, но слаба връзка между ESA и телесното тегло в цялата кохорта (r 2 = 0,085, P 2 = 0,32), но намаляваща с увеличаване на затлъстяването. В допълнение, имаше значителни разлики (P -1 за постно до 2.0 kcal kg -1 телесно тегло за групи от клас III) и прехващанията се увеличиха при преминаване от слаби към затлъстели групи от клас III (вж. Легендата на фигура 2 за уравненията за регресия) . Тази връзка е значително по-различна между слабата група и групите от клас II (P 2 = 0,01). Когато се нормализира ESA чрез разделяне на телесно тегло, ESA е по-нисък във всички групи със затлъстяване и по-нисък в група III клас (Таблица 2).

По-ниският ESA, наблюдаван при затлъстели в сравнение с слаби субекти във връзка с по-високото им телесно тегло, може да се обясни с данните, получени от мултисензорните монитори на активността. Затлъстелите хора прекарват по-малко време в умерени до енергични дейности (> 3 MET) и повече време в заседнало поведение, което води до значително по-ниско дневно ниво на MET (Таблица 3). Затлъстелите отделят по-малко време за всяка интензивна дейност в сравнение с слабите индивиди. По-малкото време, прекарано в дейности и най-дълго време, прекарано в заседнали дейности, е по-очевидно при участниците в клас III. Среднодневният брой на кумулативните стъпки обикновено е по-нисък с увеличаване на затлъстяването и е значително по-нисък в групата със затлъстяване от клас III. Няма разлика в часовете за сън между групите.

Таблица в пълен размер

TDEE е по-висок с нарастването на затлъстяването и по-висок при клас със затлъстяване в сравнение с всички останали групи (Таблица 2). Подобни разлики в TDEE все още се наблюдават между групите след адаптиране за FFM, но когато се коригира телесното тегло, TDEE е най-нисък при участниците от клас III (Таблица 2). Имаше разумна връзка (r 2 = 0,49, P 2 = 0,58; Фигура 2в). Въпреки че тази връзка е била значителна при групите със затлъстяване, трите групи със затлъстяване се различават значително от слабата група (P -1 телесно тегло за групи от клас III) и прихващанията се увеличават при преминаване от слаби към групи със затлъстяване от клас III. Най-добрите общи модели на TDEE, включително телесно тегло (r 2 = 0,55, P 2 = 0,70, P 21 3310, 33 3226 13 и 4036 kcal на ден 34) при лица със силно затлъстяване. Според повишения TDEE, хората със затлъстяване от клас III ще трябва да консумират 35% повече калории на ден, отколкото слабите хора, за да поддържат телесно тегло. Въпреки че е ясно, че хората със затлъстяване имат по-висока консумация на енергия, ние не знаем дали такава висока консумация на енергия е довела до наддаване на тегло или е следствие от напълняване.

Друго откритие в това проучване е, че абсолютният RMR е по-висок при групи със затлъстяване, дори след нормализиране на FFM, но е сходен във всички групи след нормализиране на FFM и мастната маса. Преди това се съобщава за висок RMR при пациенти със затлъстяване. 21, 35, 36 Следователно тези данни не подкрепят факта, че ниският RMR участва в поддържането дори на тежко затлъстяване. Нашите открития в напречното сечение обаче не изключват ролята на ниския RMR при развитието на затлъстяване.

Когато телесното тегло беше коригирано, TDEE беше по-нисък при индивиди със затлъстяване от клас III, което показва, че нивото на тяхната активност не е пропорционално на по-високото им телесно тегло в сравнение с хората с по-малко затлъстяване. В подкрепа на това наблюдение, изследването на връзката между TDEE и телесното тегло по клас на затлъстяване (Фигура 2в) показва, че TDEE е по-нисък в групите със затлъстяване в сравнение с слабата група спрямо тяхното по-високо телесно тегло.

Както беше съобщено по-рано при слаби и затлъстели индивиди, 30, 31, 48, 49, 50, 51, 52, 53 TDEE и RMR са били значително по-ниски при афро-американските участници, отколкото при кавказките, когато се коригира за телесния състав. TDEE по-малко от 227 kcal на ден, наблюдавано при афро-американците, се дължи главно на по-ниския RMR от 154 kcal на ден. Нашите данни потвърждават, че по-ниският разход на енергия, наблюдаван при афро-американците, се наблюдава и при силно затлъстели индивиди. Няма обаче расова разлика в AEE.

В заключение силните страни на това проучване включват оценка на TDEE, RMR, ESA и модели на физическа активност при голям брой индивиди (n = 177), обхващащи широк спектър от затлъстяване, включително значителен брой затлъстели индивиди от клас III (п = 98). Потвърждаваме, че абсолютният TDEE е висок при индивиди със затлъстяване и много висок при индивиди със затлъстяване. След коригиране на разликите в телесния състав обаче, RMR е сходен при всички пациенти. Чрез комбиниране на обективни измерители на общия и енергийния разход, свързан с активна дейност, показваме, че хората със затлъстяване имат по-нисък ESA от слабите хора спрямо по-високото си телесно тегло. Освен това, по-ниската AEE може да се обясни с по-краткото време, прекарано във всички интензитети на физическата активност и повече време, прекарано в заседнало поведение. Нашите открития ясно показват, че високият TDEE при затлъстели лица маскира ниско ниво на физическа активност. Ниското ниво на физическа активност, наблюдавано при лица със затлъстяване, и особено при тежко затлъстяване, подчертава необходимостта от интервенции, насочени към увеличаване на физическата активност при тези индивиди.