Субекти

Резюме

Заден план

Успоредно с нарастващото разпространение на наднормено тегло и затлъстяване в световен мащаб, разпространението на диетите също се увеличава и настоящите оценки показват, че 40% от възрастните са се опитали да отслабнат в някакъв момент през последните 5 години [1]. С проучвания на дългосрочните резултати, които показват, че поне една трета от хората, които спазват диета, възвръщат повече тегло, отколкото са загубили [2], заедно с проспективни проучвания, които показват, че диетата - независимо дали при възрастни [3,4,5,6,7,8, 9,10,11], юноши [12,13,14,15,16] или деца [17,18,19] - предсказва бъдещо наддаване на тегло и затлъстяване, има опасения дали диетата парадоксално може да насърчава точно противоположно на това, което е предвидено да се постигне [20,21,22].

Всъщност идеята, че диетата за отслабване е контрапродуктивна за управлението на теглото, тъй като хората могат да възвърнат повече мазнини, отколкото губят през всеки цикъл на отслабване/възстановяване, е въплътена в заглавието на книга, публикувана през 1983 г .:Диетата ви дебелее’[23]. Това схващане остава противоречиво и е предмет на чести дебати между учените [24,25,26,27,28,29,30,31] въпреки заключението на Национална работна група за превенция и лечение на затлъстяването на САЩ [32] цитат: 'наличните данни не са достатъчно убедителни, за да отменят потенциалните ползи от умерената загуба на тегло при пациенти със значително затлъстяване’.

На този фон тук описваме развитието и прилагането на математически модел за прогнозиране на количеството излишни мазнини чрез множество цикли на тегло по пътища от слабост до дебелина - макар и от гледна точка на авторегулация на телесния състав.

Разработване на модела

Основни понятия

Разработени са няколко математически модела за изследване на регулирането на телесното тегло и телесния състав, при които първоначалният телесен състав е проста функция, определяща частта от енергийния дисбаланс, разпределен към отлагане или мобилизиране на телесни протеини спрямо мазнини [37,38,39, 40,41,42]. Представеният тук модел обаче почива на идеята, че първоначалният състав на тялото също може да бъде фактор в механизмите, чрез които колоезденето с тегло може да предразположи хората към повишена дебелина. Основните концепции, залегнали в основата на това моделиране на колоездене от тегло до слабее, се основават на няколко констатации от предишния ни повторен анализ на данните от експеримента в Минесота за промените в телесния състав, енергийния прием и основния метаболизъм при 32 мъже, завършили 24-те седмици полуглад и 12 седмици контролирано хранене, както и при 12-те субекта, които също са завършили следващите 8 седмици хранене с ad libitum достъп до храна. Те са обобщени по-долу:

По време на загуба на тегло в отговор на полугладуване, присъща характеристика на разделяне на мазнини на индивида (Pss) диктува относителния дял на телесната енергия, получена от маса без мазнини (FFM), и че тази характеристика, която се запазва по време на храненето, е функция на първоначалния% телесни мазнини [43, 44]. Това е в съответствие с теоретичното уравнение, разработено по-рано от Форбс [41], което определя количествено нелинейната връзка между безмасления дял на умерените промени в теглото като функция от първоначалните телесни мазнини и по-късно разширено от Хол [42] за сметка за величината на телесното тегло се променя.

Адаптивното потискане на термогенезата, което действа за спестяване на енергия по време на загуба на тегло, продължава да зависи от изчерпването на мазнините по време на възстановяване на теглото и служи за ускоряване на възстановяването на мастната маса, но не и на FFM [43, 45].

Хиперфагията по време на хранене ad libitum се обуславя не само от степента на изчерпване на мазнините, но и от степента на изчерпване на FFM [46].

Работата на тези гореспоменати системи за контрол по време на подхранване е, че възстановяването на телесните мазнини завършва (до изходните нива преди глад) преди пълното възстановяване на FFM и че хиперфагията (която е частично обусловена от изчерпване на FFM) продължава до пълното възстановяване на FFM, с едновременно натрупване на излишни мазнини и оттам надхвърляне на мазнини [46]. С други думи, поради временната десинхронизация при пълното възстановяване на мазнини и FFM, превишаването на мазнините е предпоставка, която позволява да бъде завършено възстановяването на FFM, задвижвано от хиперфагия - процес, който се нарича съпътстващо угояване [47, 48] . На свой ред може да се предположи, че временната десинхронизация между възстановяването на мазнини и възстановяването на FFM се дължи на разликите в разделянето на постно мазнини по време на загуба на тегло спрямо възстановяване на теглото.

Математическо моделиране на превишаване на мазнините

Въз основа на горните основни концепции, получени от повторния анализ на данните от експеримента в Минесота, започваме моделирането на превишаване на мазнините, като изобразяваме на фиг. 1 симулацията на промени в телесното тегло и телесния състав на субект с нормално тяло тегло, което преминава през двете последователни фази на тегловния цикъл. През първата фаза (време 0–1) субектът отслабва чрез полугладуване (SS), а във втората фаза (време 1-2) субектът възстановява теглото си чрез повторно хранене (RF) до пълно възстановяване на FFM, а именно до \ (FFM_2 = FFM_0 \). Трябва да се отбележи, че (i) се приема, че по време на 0, 1 и 2 телесните мазнини (FAT) и обезмаслената маса (FFM) са известни и (ii) линиите на фиг. 1 се добавят само за „насочване на очите“ и не се прави предположение, че отслабването или наддаването е линейно във времето. Тогава телесното тегло на субекта във времето се определя като: \ (W _ >> = FAT _ >> + FFM _ >> \), с време = 0, 1 или 2.

може

Динамиката на възстановяване на телесния състав е изобразена с възстановяване на FAT и FFM, които са десинхронизирани и водят до превишаване на мазнините (горен панел) или синхронизирани, така че да се постигнат 100% възстановяване едновременно без прекаляване с мазнини (долен панел). Всички стойности се изразяват като разлика от съответните стойности по време на контролния период (време 0). По-точно стойностите са дефинирани като \ (FAT _ >> - FAT_0 \) за FAT (червен кръг, пунктирана линия), \ (FFM _ >> - FFM_0 \) за FFM (син триъгълник, пунктирана линия) и \ (W_> > - W_0 \) за W (черен квадрат, плътна линия).

Както е показано на фиг. 1, субектът има първоначално тегло \ (W_0 = FAT_0 + FFM_0 \), където ДЕБЕЛ0 и FFM0 са съответно първоначалното съдържание на FAT и FFM на субекта. Между времето 0 и 1 субектът отслабва ΔWSS> 0 по време на полугладуване и достига в момент 1 при теглото, дадено като:

където ДЕБЕЛ1 и FFM1 са неговите FAT и FFM съдържания в момент 1, съответно.

Загубата на тегло може да бъде записана като \ (\ Delta W _ >> = \ Delta FAT _ >> + \ Delta FFM _ >> \), където ΔДЕБЕЛSS и ΔFFMSS са съответно FAT и FFM, които се губят по време на процеса на полугладуване. Тези количества могат да бъдат изчислени като \ (\ Delta FAT _ >> = FAT_0 - FAT_1 \) и \ (\ Delta FFM _ >> = FFM_0 - FFM_1 \). Освен това, коефициентът на разделяне на мазнини \ (P _ >> ^> \) по време на фазата на полугладуване се определя като част от загубата на тегло като FFM, т.е. \ (\ Delta FFM _ >> = P _ >> ^> \ cdot \ Delta W _ >> \). По този начин \ (P _ >> ^> \) може да се запише като:

По време на фазата на повторно хранене (време 1-2), представена на фиг. 1, субектът преминава през процес на възстановяване на теглото, докато неговото FFM се възстанови напълно, т.е. до \ (FFM_2 = FFM_0 \). Теглото, възстановено по време на повторното хранене, може да бъде записано като ΔWRF> 0, като \ (W_2 = W_1 + \ Delta W _ >> \). Както във фазата на полугладуване, може да се напише \ (\ Delta W _ >> = \ Delta FAT _ >> + \ Delta FFM _ >> \), където \ (\ Delta FAT _ >> = FAT_2 - FAT_1 \) и \ (\ Delta FFM _ >> = FFM_2 - FFM_1 \) и въведете съотношението на разделяне на постно мазнини \ (P _ >> ^> \) като част от теглото, възвърнато като FFM, т.е. \ (\ Delta FFM _ >> = P_> > ^> \ cdot \ Delta W _ >> \). По този начин \ (P _ >> ^> \) може да се запише като:

Използвайки горните уравнения, ΔWRF може да се напише, както следва: