Резюме

Едно от най-широко разпространените правила за отслабване гласи, че е необходим кумулативен енергиен дефицит от 3500 kcal, за да се загуби 1 килограм телесно тегло, или еквивалентно 32,2 MJ на кг. Произходът на това правило може да бъде проследен до изчисление, което предполага изключителна загуба на мастна тъкан, състояща се от 87% мазнини (1, 2). Форбс обаче посочи, че чистата телесна маса се губи в съгласие с телесните мазнини по време на загуба на тегло (3, 4) и сега е общоприето, че това основно правило е прекалено опростяване (1). Но при какви условия е подходящо това правило? С други думи, кои са факторите, които определят кумулативния енергиен дефицит, необходим за единица загуба на тегло?

Когато енергийният прием не отговаря на енергийните нужди, дефицитът се отчита чрез метаболизма на складираната енергия под формата на телесни мазнини, протеини и гликоген. Тъй като енергията е запазена, метаболизираното енергийно съдържание на изгубената тъкан е еквивалентно на енергийния дефицит, необходим за тази загуба на тегло. Следователно метаболизиращата се енергийна плътност на изгубената тъкан се определя от нейния химичен състав. Загубата на телесна вода води до значителна промяна на масата, но не допринася нищо за метаболизираното енергийно съдържание. За разлика от това, метаболизиращата се енергийна плътност на гликогена, протеините и мазнините в тялото е съответно 17,6, 19,7 и 39,5 MJ/kg (5).

Наскоро разработих модификация на класическото уравнение на Форбс (3, 4), предвиждайки дела на загуба на тегло, отчитан от загуба на чиста телесна маса като нелинейна функция както на първоначалното съдържание на телесни мазнини, така и на степента на загуба на тегло ( 6). Въз основа на това уравнение може да се предвиди енергийната плътност на загуба на тегло, след като се определят метаболизиращите се енергийни плътности за загуба на чиста телесна маса ΔL и загуба на телесна мазнина ΔF.

Енергийната плътност на изменението на телесната мастна маса, ρF = 39,5 MJ/kg е същата като енергийната плътност на мазнините. Важно е да се отбележи, че промяната на телесните мазнини, ΔF, не е еквивалентна на загубата на мастна тъкан, която включва променлив принос на течности и протеини в допълнение към триглицеридите (7, 8). По-скоро ΔF е количеството ендогенна мазнина, метаболизирано от организма, за да се покрие енергийният дефицит. По същия начин енергийната плътност на промяната на чистата телесна маса, ρL, се определя от метаболизма на тъканния гликоген и протеини, както и от загубата на телесна вода, свързана с тяхното съхранение в телесните тъкани. Имайте предвид, че ρL не трябва да се отъждествява с енергийната плътност на чистата телесна маса като цяло, а по-скоро с енергийната плътност на промяната на чистата телесна маса. Тези стойности не са еквивалентни. Например, извънклетъчната течност представлява значителна част от чистата телесна маса, има много ниска енергийна плътност и се променя сравнително малко със загуба на тегло (9-12). Следователно, ρL има по-висока стойност от енергийната плътност на чистата телесна маса като цяло.

Използвайки ρL = 7,6 MJ/kg и ρF = 39,5 MJ/kg, енергийната плътност на загуба на тегло се определя просто от относителния дял на загубеното телесно тегло, резултат от загуба на чиста телесна маса, както е описано от Hall (6). Полученото уравнение за метаболизираната енергийна плътност на загубата на тегло е:

Делът на загубеното тегло от загуба на чиста телесна маса е даден чрез:

където Fi е първоначалната телесна мазнина, а W е функцията на Ламберт W (6, 17). Факторът 10.4 произтича от параметризацията на най-подходящата логаритмична функция, използвана от Forbes за свързване на чистата телесна маса с телесната мастна маса в набор от данни от напречно сечение от 166 жени с подобен ръст (3,4, 6).

Фигура 1А показва прогнозираната енергийна плътност на загуба на тегло като функция от първоначалната маса на телесните мазнини за загуби на тегло от 5, 25 и 35 kg. Колкото по-високи са първоначалните телесни мазнини, толкова по-голям е необходимият кумулативен енергиен дефицит, необходим за получаване на същото количество загуба на тегло. По-голямата загуба на тегло е свързана с по-нисък среден кумулативен енергиен дефицит, което означава, че с течение на времето се губи повече тегло за същата степен на енергиен дефицит. Тези криви са относително нечувствителни към точната стойност на ρL и чувствителността намалява за увеличаване на първоначалните телесни мазнини (не е показано). Например, загуба на тегло от 15 kg за човек с първоначална телесна мазнина от 20 kg дава прогнозирана енергийна плътност от 24,7 MJ на kg загуба на тегло, като се препоръчва h = 1,6 g H2O на g протеин и тази оценка намалява само с 6,5% до 23,1 MJ/kg при използване на стойността h = 3,8 g H2O на g протеин.

енергиен

Прогнозираната енергийна плътност на загуба на тегло, изразена като функция от A) първоначално съдържание на телесни мазнини или B) първоначално телесно тегло на жените. Данните показват изобразената изчислена енергийна плътност на загуба на тегло от няколко публикувани проучвания както при затлъстели, така и при слаби лица.

За целите на сравнението на фиг. 1А са нанесени изчислените плътности на енергията за отслабване от няколко публикувани проучвания за отслабване. Начертах средните стойности на групата за всяко от седем проучвания на бариатрична хирургия, чиито затлъстели лица са загубили средно 40,5 кг (▲) (11, 18-23). Фигура 1А също така начертава средните стойности на групата за четири нехирургични проучвания за отслабване, чиито затлъстели лица са загубили средно 12,5 kgΔ (24-27). Тъй като тези данни се групират около кривите, предвидени от модифицираното уравнение на Форбс, както и от хоризонталната линия на фигура 1, както модифицираното уравнение на Форбс, така и простото правило от 32,2 MJ/kg приблизително приближават данните за затлъстели субекти.

Модифицираното уравнение на Форбс обаче предсказва отклонения от правилото на палеца за загуба на тегло при субекти с относително ниско начално телесно съдържание на мазнини. Фигура 1А нанася данните от отделни субекти, изследвани от Keys et al. чиито слаби субекти от мъжки пол губят средно 16 kg след 6-месечно полугладуване (□) (9). Също така са нанесени средностатистическите данни за групата от три проучвания на слаби субекти, съобщени в референции (28-30), където средната загуба на тегло е била 8 kg (■). Тези данни показват, че енергийната плътност на загуба на тегло при хора с по-малко от 25 kg първоначална телесна мазнина наистина е значително по-ниска от правилото от 32,2 kJ/kg и приблизително съответства на прогнозираната енергийна плътност на модифицирания модел на Форбс.

Тъй като не е обичайно да се измерват първоначалните телесни мазнини в клинична обстановка, Фигура 1В превежда кривите като функция от първоначалното телесно тегло за жените, първоначално изследвани от Forbes (3, 4). Тъй като мъжете обикновено имат по-висока чиста телесна маса от жените за същото количество телесни мазнини, те биха били представени по-добре чрез изместване на кривите надясно на фигура 1В. Тази смяна надясно за мъжете може да обясни сексуалния диморфизъм, наблюдаван в енергийното съдържание при промяна на теглото при мъже и жени с подобно първоначално телесно тегло (31). С други думи, тъй като жените обикновено имат повече телесни мазнини от мъжете с подобно телесно тегло, това може да обясни защо мъжете са склонни да губят повече тегло от жените за даден енергиен дефицит.

Кумулативният енергиен дефицит, необходим за единица загуба на тегло, е изявление относно метаболизиращата се енергийна плътност на загубеното телесно тегло, но не разглежда как се постига или поддържа такъв енергиен дефицит. По-специално, не е подходящо да се използва Фигура 1 за изчисляване на намаляването на дневната диетична енергия, необходима за загуба на желаното количество тегло за определен период. По-долу е даден пример за такова неподходящо изчисление: 163 см висока жена с тегло 65 кг с 20 кг телесна мазнина иска да загуби 5 кг телесно тегло за 6 месеца. Използвайки фигура 1, тя определя, че кумулативният енергиен дефицит е 28 MJ на kg за общ кумулативен енергиен дефицит от 140 MJ за 6 месеца. Затова тя намалява енергийния си прием със 780 kJ на ден и поддържа тази диета. Такова изчисление не отчита как енергийните разходи на индивида се адаптират към енергийния дефицит и намаляващото телесно тегло и следователно тя няма да постигне целта си за отслабване. Мащабът на очакваното адаптиране на енергийните разходи по време на загуба на тегло е много дискутиран въпрос (32-36) и не е разгледан в настоящото проучване.

Модификацията на класическото уравнение на Форбс прогнозира, че постоянният енергиен дефицит трябва да доведе до нарастваща скорост на загуба на тегло, тъй като все по-голям дял от загубата на тъкани ще идва от относително по-малко енергийно плътната телесна маса (3,4, 37). Фактът, че загубата на тегло обикновено се забавя с течение на времето при предписана постоянна диета (9, 38), предполага, че или разходът на енергия намалява с времето, или диетичната намеса се отпуска с течение на времето, или и двете.

Докато настоящото проучване илюстрира, че първоначалните телесни мазнини, както и степента на загуба на тегло могат да повлияят на приложимостта на простото правило от 32,2 MJ/kg, вероятно е други фактори да играят роля в енергийната плътност на загубата на тегло отвъд какво се отчита от модифицирания модел на Форбс. Например, упражненията за устойчивост или диети с високо съдържание на протеини могат да променят дела на загуба на тегло в резултат на телесни мазнини спрямо чиста тъкан (39-41). За моделиране на такива фактори ще е необходим по-изчерпателен модел на метаболизма на макронутриентите и промяната в телесния състав (42).

Благодарности

ИНФОРМАЦИЯ ЗА ФИНАНСИРАНЕ: Тази работа беше подкрепена от Програмата за вътрешни изследвания на NIH, NIDDK.