Az energiaáramlás és szerepe az elhízásban és az anyagcserebetegségben

Absztrakt:

Áttekintés

A globális elhízási járvány visszafordításához szükség van a probléma hátterében álló energiadinamika fokozott megértésére. A stabil testsúly fenntartása érdekében az energiafogyasztásnak idővel meg kell egyeznie vagy egyenlőnek kell lennie az energiafelhasználással, ezt az energiamérleg néven ismert koncepciót. Az elhízás az energiamérleg pozitív állapotából ered (azaz amikor az energiafogyasztás meghaladja az energiafelhasználást). A legújabb kutatások szerint azonban az elhízás leküzdésének stratégiáinak az energiaáramlásra (a rendszeren keresztülmenő kalóriamennyiségre) kell összpontosítaniuk, nem pedig az egyedüli energiaegyensúlyra. Más szavakkal, könnyebb fenntartani a fogyást magasabb fizikai aktivitás esetén. A legújabb eredmények azt sugallják, hogy a magas energiaáramlás, amelyet az energiafelhasználás növelése tart fenn, javíthatja az egyén anyagcsere-profilját anélkül, hogy megváltoztatná a súlyát. Ennek a koncepciónak a további megértése segíthet az egészséges súly elérését és fenntartását szolgáló beavatkozások megtervezésében.

Kulcsszavak

Energiamérleg, energiaáramlás, elhízás, anyagcsere-betegségek

Cikk:

Az elhízás globális járvány, amely jelentős egészségügyi és gazdasági terhet jelent.

Korábban azt javasolták, hogy a súlycsökkentő beavatkozások az energiafogyasztás csökkentésére összpontosítsanak, bár a fokozott fizikai aktivitás fontosságát elismerték. 17 Az USA-ban végzett 421 elhízott felnőtt felmérésében csak 55% -uk vállalta fokozottabb testedzést a fogyás stratégiájaként. 18 Mindazonáltal egy 120 877 amerikai férfit és nőt vizsgáló prospektív kohorszvizsgálat azt mutatta, hogy az átlagember 4 évente 3,35 fontot nyer, és a legnagyobb súlygyarapodást azoknál az egyéneknél tapasztalták, akiknél a fizikai aktivitás a legalacsonyabb kvintilis. 19.

Az iparosítás mély hatást gyakorolt a mindennapi életben végzett fizikai aktivitásra. A kézi munkavégzésről (ideértve a mezőgazdasági és az árutermelést is) a szolgáltatói munkák felé tolódott el. Az Egyesült Államokban a napi foglalkozással kapcsolatos energiafelhasználás több mint 100 kalóriával csökkent 1960 és 2010 között.20 Emellett 1965 és 2010 között jelentősen és jelentősen csökkent a nők által a háztartások vezetésére fordított idő. 2010-re a nők 25% -kal több időt szántak a képernyő-alapú médiahasználatra, mint a háztartás vezetése (azaz a főzés, a takarítás és a mosás együttvéve). 21 Kínai felnőttek longitudinális vizsgálata inverz kapcsolatot állapított meg a foglalkozási és a háztartási fizikai aktivitási minták és a testtömeg között. 22 Egy nemrégiben készült kanadai tanulmány megállapította, hogy a háztartási eszközök (pl. Televízió, autó, számítógép) tulajdonjoga megnövelte az elhízás és a cukorbetegség valószínűségét, és ezt részben a fizikai aktivitásra, az ülési időre és az étrendi energiafogyasztásra gyakorolt hatások közvetítették. 23

Az „energiatakarékos” eszközök által súlyosbított ülő magatartás növekedése mellett az urbanizáció és a gépesített közlekedés használata a fizikai aktivitás csökkenéséhez vezetett. A szuburbanizáció és a nagyobb iskolai körzetek következtében a gyerekek általában az iskoláktól távolabb élnek, mint az előző évtizedekben. 1969-ben a 6–12 éves iskolás gyermekek mintegy 15% -a magánjárművel érkezett az iskolába; 2001-ben az összes iskolás gyermek felét iskolába hajtották. 24 Az USA-ban a fizikai aktivitás hosszú távú tendenciáinak áttekintése az elmúlt 50 évben jelentős növekedést mutatott ki az egy főre megtett járműmérföldek számában, valamint a külvárosokban élő népesség arányának növekedésében. 25 A népességi szintű becsült energiaigény és az átlagos fizikai aktivitási arány kiszámításához új protokollokat vizsgálnak jelenleg. 26.

Bár nem vitatható, hogy az elhízás szintjének emelkedése párhuzamosan párosult a fizikai aktivitás népességszintbeli csökkenésével, a klinikai vizsgálatok kevésbé voltak meggyőzőek. Számos tanulmány bebizonyította, hogy a magas szintű fizikai aktivitás kisebb súlygyarapodással jár az idő múlásával, míg az alacsonyabb fizikai aktivitás magasabb időn belüli súlygyarapodással jár. 27–30 Ezenkívül számos gyermeken végzett tanulmány a fizikai aktivitás és a testösszetétel közötti erős inverz összefüggésekről számolt be. 31,32 Ezzel szemben a gyermekekkel kapcsolatos prospektív vizsgálatok szisztematikus áttekintése arra a következtetésre jutott, hogy önmagában a fizikai aktivitás gyengén jósolja az adipozitás növekedését. 33 Továbbá az asszociációs vizsgálatok értelmezését akadályozhatja a fordított oksági összefüggés, vagyis az elhízás, amely alacsonyabb fizikai aktivitási szinthez vezet, szemben az elhízáshoz vezető fizikai inaktivitással. 34 Ezért paradigmaváltásra van szükség a fizikai aktivitás és az elhízás közötti összetett kapcsolat megértése szempontjából.

A táplálékbevitel növekedésének és a fizikai aktivitás csökkenésének becsléseinek felhasználásával 1971-től 2000-ig kiszámították, hogy az amerikai felnőttek a súlygyarapodás 30-80-szoros növekedését tapasztalták volna ebben az időszakban, ha nem a fizikai elvek alakulnának ki az energiaegyensúly elméleti alapja. 36 Például a napi energiafogyasztás növekedése az egyenértékű energiafogyasztás fölött az idő múlásával az energiatárolást és a súlygyarapodást eredményezi. A súlygyarapodás megnövekedett nyugalmi anyagcsere sebességet (RMR) és a nagyobb tömeg mozgatásának megnövekedett energiaköltségét eredményezi. A megnövekedett kiadási ráta végül eléri a magasabb energiafogyasztás egyenértékű szintjét (így elérve az energiamérleget), de a bevitel és a kiadások teljes növekedésével. 42 Az energia mozgásának teljes sebességét „energiaáramlásnak” nevezik. És bár az energiamérleg az energiafogyasztás és a ráfordítás kapcsolata, fontos megjegyezni, hogy az energiaáramlást az energiafogyasztás, a ráfordítás és a tárolás mértéke határozza meg.

Feltételezik, hogy az energiaegyensúly könnyebben elérhető nagy energiaáramlás mellett. Ebben az állapotban az energiafogyasztás szorosabban kapcsolódik az energiafogyasztáshoz, így fiziológiai előnyt biztosít az egészséges testtömeg fenntartásához. 43 Az 1950-es években egy populációs tanulmány megállapította, hogy az energiafogyasztás az energiafogyasztás növekedésével csak egy bizonyos energiaáramlás felett nőtt. Így feltételezték az optimális súlyszabályozáshoz szükséges energiafelhasználási küszöböt. E küszöb alatt, az úgynevezett „szabályozatlan zónában”, az élelmiszer-bevitel nőtt, mivel az energiafogyasztás csökkent (lásd 2. ábra). 36,44

Az energiaszabályozás modelljének jelentősége kettős: Először is, a modell azt sugallja, hogy az energiaegyensúly és a stabil tömeg fenntartása könnyebben elérhető nagy energiaáramlás mellett. Másodszor, nagy energiaáramot lehet elérni a nagy energiafogyasztás és az ezzel egyenértékű magas energiafelhasználás összehangolásával, vagy az energiatárolók növelésével (súlygyarapodás). Figyelemre méltó, hogy a modellnek ez a két jellemzője arra utal, hogy a biológiai rendszert úgy tervezték, hogy fenntartsa a magas energiaáramot, és az energiatárak növelése meglehetősen életképes mechanizmus az energetika ezen szintjének elérésére. Széles körű kutatás azt jelzi, hogy több és felesleges mechanizmus szabályozza az energiafelvétel „hajtását”. 45 A nagy energiaáramot úgy lehet elérni, hogy a bevitelt összevetjük a kiadásokkal és/vagy az energiatárolás változásával. A súlygyarapodás összhangban van a magas energiaárammal, alacsony energiafelhasználással kombinálva, és ebből következik, hogy az alacsony energiaáramlással történő energiaegyensúly elérésének megkísérlése (mozgásszegény viselkedés és ételkorlátozás kombinációja) nem hosszú távú stratégia a testsúly fenntartására.

Ha az energiaháztartás könnyebben elérhető nagy energiaáramlás mellett, akkor az egyénektől, akik sikeresen fenntartják az energiaegyensúlyt és elérik a súlystabilitást, idővel elvárható, hogy magasabb energiaáramlású állapotban legyenek, magasabb energiafelhasználást tartsanak fenn, nyugalmi állapotukban nagyobb legyen az energiafelhasználás (RMR) és a testösszetétel minimális változása. 10 idősebb felnőtt (átlagéletkor: 66 év) vizsgálata azt mutatta, hogy a magasabb energiaárammal rendelkező egyének RMR-értéke magasabb volt. 46 Ezenkívül egy 31 posztmenopauzás 49–72 éves nőt vizsgáló tanulmány pozitív összefüggést talált a magas testmozgás és a nyugalmi energia ráfordítás között. 47 430 egészséges fiatal felnőtt férfi és nő elemzése azt mutatta, hogy egy 10 napos megfigyelési időszak alatt, testtömegre korrigálva, a karcsú résztvevők a legmagasabb napi energiafogyasztást, ráfordítást, RMR-t és a fizikai aktivitás energia-ráfordítását mutatták (kb. 500 kcal ). 48 Egy megfigyelési tanulmányban, amely 381, 21–35 év közötti egészséges felnőtt nőt és férfit követett 20–35 kg/m 2 BMI-vel, 49 azoknak a résztvevőknek volt a legmagasabb az aránya, akik 6 hónap alatt 1 font vagy annál kisebb súlyváltozással jártak. a kalóriabevitel és a ráfordítás. 50

Növekvő energiaköltségek - hatás az egészségre és az anyagcsere-betegségekre
Az elhízás és a fizikai aktivitás nemcsak összefüggenek egymással, hanem a viselkedési és metabolikus fenotípusok, köztük a cukorbetegség és a metabolikus szindróma összetettebb csoportjának részét képezik. Az energiaáramlás tehát nemcsak a súlyváltozásra, hanem az általános egészségi állapotra is hatással van. Az életkorral összefüggő fitneszvesztés megelőzése a súlyváltozástól függetlenül csökkenti az összes okozó halálozást. A kardiorespirációs alkalmasság nem megfelelő vagy csökkenő szintjét a férfiak megnövekedett rákos halálozásával is összefüggésbe hozták. 52 Egy nemrégiben készült áttekintésből kiderült, hogy hiányoznak a fizikai aktivitás és a nem fertőző betegségek, köztük a szívkoszorúér-betegség, a 2-es típusú cukorbetegség, az Alzheimer-kór és a demencia közötti összefüggést bemutató hosszú távú (> 5 év) adatok, de arra a következtetésre jutottak, hogy a fizikai aktivitás pozitív hatással van ezekre a betegségekre. 53 Ezenkívül számos tanulmány bebizonyította, hogy az inzulinrezisztencia javítható a rendszeres testedzéssel még kalóriakorlátozás és fogyás nélkül is. 54–56

Az energiaáramlás tanulmányozásának érdekes megközelítése, hogy az edzésprogramba való beiratkozás révén növelni kell az energiafelhasználást, ezzel egyidejűleg növelve az energiafogyasztást, ezáltal növelve a fluxust súlyváltozás nélkül. Számos tanulmány igazolta az anyagcsere-paraméterek javulását az energiaáramlás növekedését követően (lásd Asztal 1). A korábban ülő középkorú felnőttek (n = 18) kisméretű vizsgálata azt mutatta, hogy a gyalogos edzés pozitívan befolyásolta az inzulinérzékenységet és a zsíranyagcsere markereit. 57 A nagyobb HEalth, RIsk tényezők, testedzés és GEnetics (HERITAGE) családi vizsgálatban (n = 596) egészséges, korábban ülő személyek heti 3 napon gyakorolták a kerékpár-ergométereket 60 alkalommal. Bár az eredmények nagyon változóak voltak, javulás tapasztalható gyakorlatilag minden glikémiás paraméterben. A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a rendszeres testmozgás tartós javulást eredményezhet a glükóz homeosztázisban, egyidejű fogyás nélkül. 58 Számos csoport munkája kimutatta, hogy ez a stratégia az összes és a hasi zsír jelentős csökkenését eredményezheti az elhízottaknál és a 2-es típusú cukorbetegségnél.

Három randomizált, kontrollált vizsgálat tovább vizsgálta az energiaáramlás hatásait. Az elsőben 52 elhízott férfit véletlenszerűen soroltak a négy csoport egyikébe: diéta okozta súlycsökkenés, testmozgás okozta fogyás, kalória-kompenzációval végzett testmozgás a testsúly fenntartása érdekében és a kontroll, és 3 hónapig figyelték őket. A testtömeg mindkét súlycsökkentő csoportban 8% -kal csökkent; a szív- és érrendszeri erőnlét körülbelül 16% -kal javult (p 59. Egy hasonló vizsgálat 44 hasmenő elhízással járó premenopauzás nőt randomizált ugyanabba a négy csoportba. A testtömeg-fogyás csoportban a teljes és a hasi zsír csökkenése nagyobb volt (p 0,05). Az inzulinérzékenység javult a testmozgás súlycsökkentő csoport (p 60) Egy másik, 24 elhízott, idősebb (50–80 éves korú) alanyban végzett vizsgálatban a testtömeg-fogyó csoport a máj inzulin mértékének Ra értékét növelte az inzulinnal stimulált glükóz Ra érzékenység, majdnem háromszor nagyobb, mint a diéta által kiváltott súlycsökkentő csoportban. A kalóriakorlátozással rendelkező testmozgáscsoport az éhomi glükóztermelésben is jelentős növekedést mutatott (lásd 3. ábra). 61

Ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a testmozgáson keresztül fenntartott magas energiaáram javíthatja az egyén anyagcsere-profilját a testtömeg változtatásával vagy anélkül. A glikémiás paraméterek javításában a rezisztencia edzés és az aerob testmozgás kombinációja tűnik a leghatékonyabbnak. 54,55 Fontos megjegyezni, hogy a testtömeg változása nélkül is jellemzően csökken a test zsírtartalma az aktivitás szintjének növekedésével - megerősítve azt az elképzelést, hogy az energiafogyasztás vagy a tárolás életképes eszköz a magas energiaáram fenntartására (lásd: 4. ábra).

Energiaáramlás és az elhízás elleni stratégiák
Az energiaáramlás megértése kulcsfontosságú az elhízás leküzdésére irányuló beavatkozások megtervezése szempontjából. Az elhízás csökkentése megköveteli az energiafogyasztás és az energiafelhasználás módosítását. A magas ráfordítás nagyobb kalóriafogyasztást tesz lehetővé, és potenciálisan eszközt biztosít az egyensúly és a testsúly fenntartásához napi kezelhető kalóriabevitel mellett. Azok a beavatkozások, amelyek nem foglalkoznak mind az energiafelhasználással, sem a bevitelsel, hosszú távon általában sikertelenek. 62

Az elhízás problémájának kezelésére szolgáló beavatkozások megtervezéséhez változtatni kell a közpolitikában, valamint innovatív oktatási programokra és technológiai életmódbeli beavatkozásokra van szükség.

Sürgősen szükség van finanszírozásra a jobban megtervezett testmozgásokhoz: 2012-ben az Országos Egészségügyi Intézet (NIH) Nemzeti Szív-, Tüdő- és Vérintézetének becslése szerint az elhízásra fordított kiadások 836 millió dollárra rúgtak, az előrejelzések szerint 843 millió dollár 2014. 63 Az NIH webhelye azonban a weboldalán szereplő 233 kategória közül nem sorolja fel a mozgásra vagy a fizikai tevékenységre fordított kiadásokat a finanszírozás kategóriájaként.

Következtetés
Az elhízás növekedését az elmúlt 5 évtizedben párhuzamosan csökkent fizikai aktivitás jellemezte. Újabban soha nem látott mértékben nőtt az inzulinrezisztencia és a cukorbetegséggel összefüggő kockázati tényezők gyermekeknél és serdülőknél. A legújabb tanulmányok bebizonyították, hogy az energiaáramlás megértése nemcsak a fogyást, hanem az anyagcsere paramétereit is javíthatja. A fizikai aktivitást növelő beavatkozások elősegítik a zsigeri zsírszövet és a máj inzulinrezisztenciájának csökkenését, még akkor is, ha a kalóriabevitel megnövekszik. Valójában a magas energiaáramlás, vagyis a magas kalóriabevitel és a ráfordítás optimális stratégiának tűnik a testsúly megőrzéséhez és az anyagcsere-stratégiák javításához, bár nagy klinikai vizsgálatokra van szükség ezen megállapítások megerősítésére.

Nagyobb hangsúlyt kell fektetni az energiamérleg-egyenlet mindkét oldalára, amikor megpróbáljuk meghatározni az elhízás-járvány okait és a súlygyarapodás megakadályozására szolgáló jelenlegi stratégiák kudarcát. Szükség van intervenciós vizsgálatokra is, amelyek meggyőzőbben tesztelik a mozgásszegény szokások metabolikus hatásait, valamint összehasonlítják és szembeállítják a mindennapos testmozgás nélküli fizikai tevékenység és a strukturált testmozgás lehetséges előnyeit. Az egészségügyi eredményekről szóló tanulmányoknak pontosan meg kell mérniük mind az adipozitást/zsíreloszlást, mind a fizikai aktivitást/fittséget, és mindkettőt figyelembe kell venniük az elemzések során. Összefoglalva: az energiaáramlás képes újradefiniálni a testsúly-szabályozási stratégiák paradigmáit.

Cikk információ:

Közzététel

Gregory A Hand, PhD, MPH és Steven N Blair, PED korlátlan kutatási támogatást kapott a The Coca-Cola Company-tól.