A diéta összetételének hatása az étkezés utáni energia rendelkezésre állásra a fogyás fenntartása során

Tagság New Balance Alapítvány Elhízásmegelőzési Központ a Boston Gyermekkórházban, Boston, Massachusetts, Amerikai Egyesült Államok

Partneri Klinikai Vizsgálati Központ, Brigham és Női Kórház, Boston, Massachusetts, Amerikai Egyesült Államok

Tagság New Balance Alapítvány Elhízásmegelőzési Központ a Boston Gyermekkórházban, Boston, Massachusetts, Amerikai Egyesült Államok

Partneri Klinikai Kutatóközpont, Bostoni Gyermekkórház, Boston, Massachusetts, Amerikai Egyesült Államok

Tagság New Balance Alapítvány Elhízásmegelőzési Központ a Boston Gyermekkórházban, Boston, Massachusetts, Amerikai Egyesült Államok

Carolyn O. Walsh,
Cara B. Ebbeling,
Janis F. Swain,
Robert L. Markowitz,
Henry A. Feldman,
David S. Ludwig

Ábrák

Absztrakt

Háttér

A fő keringő anyagcsere-üzemanyagok szabályozzák az éhséget, és mindegyiket befolyásolja az étrendi összetétel. A keringő metabolikus tüzelőanyagok étkezés utáni energiaellátásának integrált mértéke segíthet az étrendi ajánlásokban a fogyás utáni testsúly fenntartásában.

Megvizsgáltuk az alacsony zsírtartalmú (LF, az energia 60% -a szénhidrátból, 20% zsír, 20% fehérje), az alacsony glikémiás index (LGI, 40% –40% –20%) és a nagyon alacsony szénhidráttartalmú ( VLC, 10% –60% –30%) diéták az étkezés utáni teljes metabolikus üzemanyag-energia rendelkezésre állásáról (EA) a fogyás fenntartása alatt.

Mód

Nyolc elhízott fiatal felnőttet szokásos hipokalorikus étrenddel tápláltak 10–15% -os fogyás elérése érdekében. Ezután izokalorikus LF-, LGI- és VLC-diétákat kaptak randomizált keresztezett konstrukcióval, mindegyik egy 4 hetes testsúlycsökkentési időszakra. Minden étrendi periódus végén a megfelelő étrendet képviselő tesztétkezést biztosítottuk, és 30 percenként 5 órán keresztül vérmintákat vettünk. Az elsődleges eredmény az EA volt, amelyet a glükóz, a szabad zsírsavak és a β-hidroxi-butirát együttes energiasűrűségeként (keringési szint × relatív energiatartalom) határoztak meg. A másodlagos eredmények az egyéni anyagcsere-üzemanyagok, az anyagcsere sebessége, az inzulin, a glükagon, a kortizol, az adrenalin és az éhség értékelése voltak. A légzési hányados folyamatmérő volt. Az adatokat ismételt mértékű varianciaanalízissel elemeztük, az eredményeket az étkezés utáni korai (30-150 perc) és késői (180-300 perc) időszakokban hasonlítottuk össze.

Eredmények

Etika

A tanulmányt a Bostoni Gyermekkórház, valamint a Brigham és Női Kórház intézményi felülvizsgálati testülete hagyta jóvá. Minden résztvevő írásos tájékoztatáson alapuló beleegyezést kapott. A vizsgálatot a ClinicalTrials.gov webhelyen regisztrálták, az NCT00315354 azonosítóval.

Diétás beavatkozások

Az energiaszükségletet a Mifflin-St Jeor-egyenlettel [13], [14] és egy módosított hétnapos aktivitási kérdőívből [15] származtatott aktivitási tényezővel becsültük meg.

A szabványosított étkezési ételeket az 1. táblázat ismerteti, a tesztétkezések összetételeit pedig a 2. táblázat tartalmazza.

A tesztétkezések tápanyag-összetételét az Food Processor szoftver (Food Processor SQL; ESHA Research; Salem, OR, 9.8 verzió) segítségével számoltuk ki. A szénhidráttartalmú élelmiszerek glikémiás indexének értékeit a közzétett értékek felhasználásával rendelték hozzá glükóz referenciával, és az étkezés teljes glikémiás terhelését a következő egyenlet segítségével számolták ki:

A vizsgálati személyzetet és a laboratóriumi technikusokat, akik összegyűjtötték az eredményadatokat, diétás rend szerint maszkolták.

Fekvőbeteg kórházi felvételek

Minden résztvevőnek a negyedik hét végén stacionárius étkezés utáni vizsgálatokat végeztek a három izokalórikus étrenden. A résztvevőket a vizsgálat előtti este 17 órakor vették fel, és egy nővér intravénás vonalat helyezett el a vérvételhez. Másnap reggel a résztvevőket 6∶30-kor ébresztették fel, miután egy 10 órás böjtöt alkalmaztak a pihenő energiafelhasználás mérésére és az alapszintű vérvételre. A résztvevők ezután 15 percen belül reggelit ettek, amely a napi becsült napi energiaszükséglet 25% -át tartalmazta és tükrözi a megfelelő étrend étrend-összetételét. 5 órán át 30 percenként vért vettek, és a résztvevők 10 cm-es vizuális analóg skálán értékelték az éhséget, a következő utasítás segítségével: „Mennyire vagy éhes most?” (verbális horgonyokkal a „Nem éhes” -től a „Rendkívül éhes” -ig). Az anyagcserét az étkezés utáni időszakban rendszeres időközönként értékelték, az alábbiakban leírtak szerint. A női résztvevők felvétele a menstruációs ciklus follikuláris fázisa alatt történt, hogy minimalizálják az anyagcsere-kimenetel potenciális zavarát.

Eredménymérések

Az elsődleges eredményt, az anyagcsere-üzemanyagokból származó teljes EA-t kiszámították a glükózból, az FFA-ból és a BHB-ből származó energia kcal/l-ben kifejezett összegeként, standard laboratóriumi módszerekkel mérve:

Az EA kiszámításakor számos feltételezést tettek. A korábbi tanulmányokkal [17], [18], [19] összhangban a BHB-t használták a teljes ketonszint proxyként, mivel az acetoacetát, a másik biológiailag hozzáférhető keton instabil, és a mintavétel után azonnal meg kell mérni [20]. Az FFA sokféle formája létezik, különböző lánchosszúsággal és molekulatömeggel; az FFA átalakulása mol/l-ről kcal/l-re a becsült átlagos lánchosszra 17-en alapult, a korábbi vizsgálatok fényében 16,0–17,7 (32–36) tartományt jelezve. Becsült átlagos 16 és 18 lánchosszak behelyettesítése nem változtatta meg lényegesen az eredményeket. Ezenkívül az FFA-számítás ugyanazt az energiasűrűséget feltételezi, mint a trigliceridek, figyelmen kívül hagyva a glicerin-rész viszonylag kicsi hozzájárulását. Az EA kiszámításakor csak azokat a szubsztrátumokat vettük figyelembe, amelyek a sejtek metabolizmusához könnyen rendelkezésre állnak. Az oxidáció előtt metabolikus átalakulást igénylő potenciális üzemanyagforrások, például észterezett zsírsavak és aminosavak (amelyek a glükoneogenezis szubsztrátumaként szolgálhatnak) nem kerültek be, mivel metabolikusan elérhető formáik képviseltetik magukat a szabad zsírsavak és a glükóz mérése során illetőleg.

Az anyagcsere sebességét közvetett kalorimetriával mértük nyugalmi állapotban, majd az étkezés utáni időszakban hígító előtető rendszerrel (Vmax Encore 29 N; VIASYS Healthcare Inc.; Yorba Linda, Kalifornia). A REE-t akkor mértük, amikor a személy ébren feküdt, és még mindig egy hőmérséklet által szabályozott helyiségben volt, minimális fény és zaj mellett. Az étkezés utáni időszakban egy nyugodt programozású (azaz útleírást tartalmazó) DVD-t mutattak be az unalom és az alvás megelőzésére. Nyugalmi állapotban és a vizsgálati étkezés után óránként 30 percig mértük az oxigénfogyasztást és a széndioxid termelést. Az egyes mérési intervallumok utolsó 20 percében átlagolt adatok felhasználásával az energiafelhasználást kiszámítottuk a Weir-egyenlet [21] felhasználásával, és megbecsültük a légzési hányadost a szén-dioxid-termelés és az oxigénfogyasztás arányában. Feltételeztük, hogy a testsúly-stabilitás során a testtömeg változása 1 hónapon keresztül nem változott a három étrend mindegyikén. Ezt a feltételezést egy 6 hónapos súlycsökkentő tanulmány is alátámasztja, amely hasonló sovány veszteséget mutat a zsírszövethez képest LF vagy VLC diétával [22].

A másodlagos eredmények a glükóz, az FFA, a BHB, a glükagon, az inzulin, a kortizol, az adrenalin, az anyagcsere aránya és az éhség értékelése voltak. A légzési hányadost vették figyelembe folyamatmérésként, a lehetséges értékek általában 0,7-től (teljes zsíroxidáció) és 1,0-ig (teljes szénhidrát-oxidáció) terjedtek.

Teljesítményszámítások

80% -os teljesítményt és Bonferroni-korrigált I típusú hibaarányt 0,05/3 feltételezve, a 8 résztvevős étrend közötti kimutatható páros különbség 0,89 és 1,55 közötti szórás volt, az alapján, hogy az alanyon belüli korreláció erős vagy gyenge volt-e. A post-hoc teljesítményanalízis azt mutatta, hogy egy új, azonos tervezésű, 8 résztvevővel végzett crossover vizsgálatnak több mint 98% -os ereje lenne az LF és a másik két diéta közötti megfigyelt nagyságrendű különbségek kimutatására.

Statisztikai analízis

A korai versus késői étkezés utáni időszakban az EA eltérő mintázatára utaló korábbi munkák fényében [4] két érdekes időszakot azonosítottunk a diéták összehasonlítására: 30–150 perc és 180–300 perc, amelyek mindegyike 2 órát tartalmaz ( 5 időpont). Az EA-t az étrend és az idő függvényében modelleztük, interakciós kifejezéssel, hogy az idő lefutása diétánként változhasson, ismételt mértékű varianciaanalízist használva egy autoregresszív kovariancia-struktúrával, hogy figyelembe vegyük az alanyon belüli korrelációt. Minden periódusra, az illesztett modell paramétereinek felhasználásával, megbecsültük az EA átlagát minden étrendre; felépített páros különbségek a diéták között; és tesztelték azt a hipotézist, amely szerint az EA átlagos értéke mindhárom étrendben egyenlő volt. Amikor ezt a hipotézist elutasították a 3. táblázatban. A vizsgálati populáció alapjellemzői.

Elsődleges eredmény - energia rendelkezésre állás

Az étkezés utáni EA-t az 1. ábra A. panelje mutatja. A kiindulási helyzetben, a tesztétkezések előtt, az EA szignifikánsan különbözött a három csoport között (p = 0,0024), mivel az LF-étrend alacsonyabb szintje volt akár az LGI-vel (p = 0,0096) vagy VLC (p = 0,0009) diéta. Az étkezés utáni korai időszakban, 30–150 perccel a tesztétkezés után, az EA nem különbözött szignifikánsan a diéták között (p = 0,99). Az étkezés utáni késői időszakban, 180-300 perccel a megfelelő étkezés után, az EA azonban jelentősen különbözött a diéták között (p 1. ábra. Az étkezés utáni energia rendelkezésre állása (EA) (A panel, kcal/L) és az anyagcsere sebessége (B panel, kcal/nap).

Az EA-t a glükóz, a szabad zsírsavak és a β-hidroxi-butirát teljes energiasűrűségeként számítják ki. A hibasávok az illesztett ismételt mértékű modell átlagának átlagos hibáját jelentik.

Anyagcsere

Az anyagcsere sebességét az 1. ábra B. panelje mutatja. Az anyagcsere arány diétánként nem különbözött a korai étkezés utáni időszakban (p = 0,67). A késői étkezés utáni időszakban azonban az anyagcsere aránya magasabb volt a VLC diéta után (p = 0,0074), mint az LF (p = 0,0064) vagy az LGI (p = 0,0066) diéta után.

Légzési hányados.

A légzési hányados értékei az LF étkezés után 0,88–0,94, az LGI étkezés után 0,80–0,88 és a VLC étkezés után 0,77–0,88 között mozogtak. A légzési hányados összes páros összehasonlítása szignifikáns különbségeket mutatott a teljes görbén, a légzési hányados magasabb volt az LF diétával szemben az LGI-vel (p 2. ábra. A metabolikus üzemanyagok, hormonok és éhség étkezés utáni szintje).

Az ábrák a glükóz (A panel, mg/dL), szabad zsírsavak (B panel, mEq/L), β-hidroxi-butirát (C panel, mmol/L), inzulin (D panel, mcIU/ml) és glükagon (E panel, pg/ml) és éhségértékek (F panel). A hibasávok az illesztett ismételt mértékű modell átlagának átlagos hibáját jelentik.