Даяна М. Томас

1 Център за количествено изследване на затлъстяването, Държавен университет в Монклер, Монклер, NJ 07043

Корби К. Мартин

2 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Батън Руж, LA 70808-4124

Стивън Летиери

3 Катедра по компютърна и системна биология, Медицински факултет, Университет в Питсбърг, Питсбърг, PA 15260

Карл Бредлау

4 Катедра по компютърни науки, Държавен университет в Монклер, Монклер, NJ 07043

Катрин Кайзер

5 Office of Energetics, Dean’s Office, School of Public Health, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, AL 35294

Църква Тимотей

2 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Батън Руж, LA 70808-4124

Клод Бушар

2 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Батън Руж, LA 70808-4124

Стивън Б. Хеймсфийлд

2 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Батън Руж, LA 70808-4124

Резюме

ВЪВЕДЕНИЕ

МЕТОДИ

Прогнозите за тегло в килограми по правилото 3500 kcal бяха определени от следното уравнение:

където t представлява деня на отрицателния енергиен баланс, ΔEB е промяната в енергийния баланс в kcal/d, дефинирана като разликата между скоростта на поглъщане на енергия и скоростта на изразходване на енергия, W0 е изходното тегло в лири и W (t) представлява очакваното тегло (паунда) в ден t. За да тестваме правилото от 3500 kcal спрямо наблюдаваните данни за загуба на тегло, ние потърсихме литературата за експерименти със загуба на тегло, при които спазването на диети и интервенции за упражнения бяха пряко наблюдавани при ограничени субекти или чрез множество клинични измервания на променените запаси от енергия на тялото и общите дневни енергийни разходи. Общо седем проучвания отговарят на необходимите критерии (12–18). Пет от проучванията са проведени в условия на затвор с лица, наблюдавани изцяло през цялото време (12-16). Шесто проучване потвърди спазването на диетата чрез провеждане на множество едновременни измервания на промените в енергийните запаси на тялото и енергийните разходи (17). Окончателното проучване беше класическият експеримент за полугладуване в Минесота, където субектите бяха настанени в резиденция и внимателно наблюдавани по време на всяко хранене и през целия ден (18).

Подгрупа от 7-те избрани проучвания бяха приложени за сравняване на валидирани прогнози на термодинамично базиран модел (2). Динамичният модел е разработен за предсказване на промени в телесното тегло в отговор на отрицателен енергиен баланс в резултат на ограничаване на калориите или ниска доза упражнения (2). Участниците в проучването на Bouchard (13) изпълниха висока доза упражнения, които предизвикаха промени в състава на тялото, които се различават от динамиката на намалените калории (19). В допълнение, динамичният модел изисква въвеждане на изходна възраст, ръст, пол и тегло при хора с стабилно тегло. Експериментът за полугладуване в Минесота (20) не публикува индивидуални изходни тегла преди промяна на теглото. По този начин тези две изследвания не могат да бъдат симулирани с помощта на динамичния модел.

Като цяло данните, представени на фигура 1, представляват общо 103 възрастни, 71 мъже и 32 жени, с изходно телесно тегло (Средно ± SD) от 82,1 ± 22,0 kg и изходен енергиен прием от 2876 ± 484 kcal/d. На субектите е предписан целеви прием от 1409 ± 569 kcal/d, среден дефицит от 1439 ± 784 kcal/d. Продължителността на лечението е била 64,8 ± 23,6 дни с диапазон от 31 до 93 дни.

килограм

Панел А Действителната промяна в теглото спрямо правилото 3500 kcal предсказва промяна в теглото (kg) с правилото 3500 kcal, като се използват сурови данни от (12–18). Панел Б Действителна промяна в теглото спрямо динамичния модел, предсказана промяна в теглото (kg) †. Правилото от 3500 ккал в повечето случаи надценява загубата на тегло. † Динамичният модел е симулиран единствено за проучвания за ограничаване на калориите, които публикуват необходимите данни за отделни субекти като възраст, височина, пол и изходно тегло (12, 14–17).

РЕЗУЛТАТИ И ДИСКУСИЯ

Колко добре правилото 3500 kcal предсказва загуба на тегло?

Сравнението на действителната промяна в теглото с предвидената промяна в теглото е показано на Фигура 1 А. Както е илюстрирано, по-голямата част от пациентите показват значително по-малко загуба на тегло от количеството, предвидено от правилото 3500 kcal. Субектите са загубили 20,1 ± 11,3 lbs, 7,4 ± 12,6 lb по-малко от 27,6 ± 16,0 lbs, предвидени от правилото 3500 kcal.

Тези противоречиви резултати ни накараха да предположим, че самоограничаващият се характер на загуба на тегло се улавя най-добре от термодинамично базирани модели (1, 2), а не от правилото 3500 kcal. Динамичните модели за отслабване се основават на първия закон на термодинамиката, в зависимост от изходния състав на тялото, възрастта, височината, пола и степента на ограничаване на калориите и водят до криволинеен модел на загуба на тегло във времето, а не от линейния модел, предвиден от правилото от 3500 ккал. В 5 проучвания, които удовлетворяват предположенията на модела и входните данни, субектите са загубили 17,0 ± 11,0 lbs в сравнение с динамичния модел (21), предвиден 18,4 ± 13,8 lbs (Фигура 1 B). Утвърденият динамичен модел за отслабване (21) прогнозира загуба на тегло от 14 lbs в цялостната оценка на дългосрочните ефекти от намаляването на поглъщането на енергия (17) (CALERIE) Фаза I, представена на фигура 2A, много близо до 13 lbs всъщност наблюдавано. Траекторията на загуба на тегло, предвидена за 400 дни от динамичния модел за отслабване за същия обект, е показана на фигура 2В. След една година отклонението между загубата на тегло, предвидено от динамичния модел и това, предсказано от правилото 3500 kcal, е значително. Плато с енергийно равновесие се предвижда от динамичния модел да бъде достигнато на 1,4 години.

Фигура 2 Симулация на отслабване, изчислена с правилото 3500 kcal (червена линия) и динамичен модел за отслабване (2) (синя линия) за мъж с тегло 103 kg (227 lb) с калориен дефицит от 867 kcal/d в Проба CALERIE (17). Въз основа на многократни измервания на телесния състав и енергийните разходи, този обект се счита за съвместим, тъй като действителните и предписани енергийни количества са в рамките на ± 1%.

Фигура 2 B Дългосрочните прогнози за загуба на тегло за същия субект (17), подложен на 25% калорично ограничение, показват несъответствието между предвидената загуба на тегло с правилото 3500 kcal и динамичния модел (2), последният от които предвижда плато с тегло след 1,4 години.

Прогноза за промяна на теглото за изтегляне

Нашият анализ показва, че правилото от 3500 ккал значително надценява степента на загуба на тегло. Тъй като често се прилага правилото от 3500 kcal, за да се получи бърза оценка на загубата на тегло, за да се замени е необходима проста, но по-добра алтернатива. Уеб-базирани калкулатори, които симулират валидирани модели като (http://www.pbrc.edu/research-and-faaching/calculators/weight-loss-predictor/, http://bwsimulator.niddk.nih.gov/) оферта такава алтернатива. Докато уеб-базираните калкулатори правят сложни модели достъпни за приложение, те все още разчитат на интернет връзка и не позволяват въвеждане на различни избори за хранителен прием (като общ дневен прием спрямо увеличаване или намаляване над базовите нива). Нещо повече, отпечатването на графичен изход е възможно само чрез отпечатване на екрана и графиките не могат да бъдат увеличени, нито гледните точки могат да бъдат променяни.

Благодарности

Авторите искат да благодарят на д-р Amy O. Johnson-Levonas и Kathleen Newcomb, Merck, Whitehouse Station, NJ за умелото им съдействие при подготовката на ръкописа за публикуване.

DMT се поддържа от NIH R15 DK090739. CKM се поддържа от грантове на NIH DK089051,> HL102166, P30 DK072476 и U01 AG20478. TC се поддържа частично от NIH> HL102166. CB е частично подкрепен от NIH HL45670 и председателя на John W. Barton Sr. по генетика и хранене.

Бележки под линия

КОНФЛИКТ НА ИНТЕРЕСИ

Даяна Томас е консултант на Джени Крейг.