Субекти

Резюме

Заден план:

Повишаването на теглото е свързано с влошаване на метаболитното здраве, докато загубата на тегло подобрява инсулиновата чувствителност. Това проучване оценява въздействието на дългосрочно, успешно поддържано отслабване и рецидив на загуба на тегло върху измерванията на инсулиновата чувствителност и идентифицира фактори, които обясняват променливостта на инсулиновата чувствителност.

Методи:

Жените (20–45 години) бяха наети в четири групи: намалено наднормено тегло/затлъстяване (ЧЕРВЕНО, н= 15); индекси на телесна маса (BMI) - съвпадащи контроли (стабилно ниско тегло, н= 19), ИТМ ⩽ 27 kg m -2; субекти с наднормено тегло/затлъстяване (REL, н= 11); и BMI съвпадащи контроли (затлъстяване със стабилно тегло, н= 11), BMI ⩾ 27 kg m −2. Тест за толерантност към глюкоза през устата от 75 g определя гладно и 2 часа глюкоза в плазмата и инсулин. Оценката на хомеостатичния модел (HOMA-IR) и индексът на инсулинова чувствителност (ISI (0,120)) оценяват инсулиновата чувствителност. Измервани са антропометрични измервания, метаболизъм на гладно (RMR) и дихателен коефициент (RQ). Бяха записани въпросници и хранителен прием и физическата активност беше измерена с помощта на акселерометри.

Резултати:

ЧЕРВЕНИТЕ са по-чувствителни към инсулин, характеризиращи се с по-ниско гладуване (P= 0,001) и 2 часа инсулин (P= 0,003) нива в сравнение с всички останали групи. Няма значителни разлики в приема на храна, заседнала, лека и умерена активност, RMR или RQ в RED в сравнение с останалите три групи. % Загубено телесно тегло (BW) (P

Въведение

Преобладаването на наднорменото тегло и затлъстяването продължава да нараства в световен мащаб, заедно със свързаните с това съпътстващи заболявания като диабет тип 2 (T2DM), сърдечно-съдови заболявания и някои видове рак, вследствие на което натоварват тежко здравните грижи. 1, 2 Това е очевидно в развитите, както и в развиващите се страни, където затлъстяването е свързано с прехода от селски към градски условия. 3 Самото наднормено тегло носи трикратно повишен риск от T2DM. 4, 5, 6 Инсулинът влияе върху енергийния метаболизъм и съхранение чрез своето въздействие върху усвояването и усвояването на субстрата, заедно с мобилизиране на складираните енергийни резерви, действайки по начин, който за предпочитане благоприятства метаболизма на въглехидратите, синтеза и съхранението на липиди и гликоген и синтеза на протеини. 7 При определени популации дългосрочното нарастване на индекса на тегло/телесна маса (ИТМ) от ранна зряла възраст нататък носи повишен риск за развитие на T2DM дори след корекция за окончателен ИТМ, което предполага, че самото наддаване на тегло е свързано с нарушена метаболитна функция. 6

Факторите на начина на живот имат механистична роля при затлъстяването и представянето на заболяванията. Затлъстяването, съчетано с ниски нива на физическа активност, е свързано с вътреклетъчно натрупване на липиди в скелетната мускулатура и черния дроб, което нарушава сигнализирането на инсулина, намалява усвояването и усвояването на глюкозата в скелетните мускули и отслабва медиираното от инсулина инхибиране на производството на чернодробна глюкоза. 8, 9, 10, 11, 12 Промени в скелетните мускули в отговор на упражненията подобряват усвояването, използването и съхранението на глюкоза, увеличавайки общия капацитет за окислителен метаболизъм и намалявайки интрамускулното съдържание на липиди, като по този начин подобряват общата метаболитна гъвкавост на скелетните мускули. 13, 14, 15 Както резистентността, така и аеробните упражнения също многократно показват, че намаляват интрахепаталното съдържание на липиди, независимо от загубата на тегло. 16, 17, 18, 19, 20 Редовното физическо натоварване следователно е независимо свързано с подобрена инсулинова чувствителност както в черния дроб, така и в скелетните мускули.

Интервенциите за отслабване, използващи ограничаване на калориите и/или повишената физическа активност, показват подобрения в чувствителността към инсулин, с допълнителни печалби, постижими чрез комбинация от двете. 13, 21, 22, 23, 24, 25, 26 Въпреки че някои проучвания показват устойчиви подобрения в инсулиновата чувствителност с успешно поддържане на теглото при проследяване на 12 и 18 месеца, други проучвания показват или непрекъснато подобрение, или обрат при възстановяване на теглото. 27, 28, 29 Въпреки това не е ясно дали намаленото тегло или рецидивиралите лица в крайна сметка се връщат до ниво на инсулинова чувствителност, което е в съответствие с фенотипно подобни индивиди без анамнеза за наддаване и загуба на тегло или дали в дългосрочен план те се метаболитно по-лошо в резултат на тази история на теглото. Следователно целта на това проучване е първо да се сравни метаболитният профил на следните: (1) лица с намалено тегло; (2) индивиди с наднормено тегло/затлъстяване и рецидиви на тегло; и (3) ИТМ-съвпадащи контроли без анамнеза за загуба на тегло или възстановяване и второ за идентифициране на всички фактори, които биха могли да обяснят вариациите в инсулиновата чувствителност в тази проба.

Методи

Избор и прожекция на тема

Участниците бяха жени, на възраст между 20 и 45 години. Критериите за изключване обхващат бременност или кърмене, нередовни менструални цикли (дефинирани като 35 дни), диагностика на хронично медицинско състояние и/или състояние, изискващо хронично лечение, за което е известно, че влияе върху скоростта на метаболизма (B2 агонисти, β-блокери, кортикостероиди и т.н.), убождане на кръвна захар на гладно над 7,0 mmol l -1 при скрининг, медикаменти или допълнително приложение за отслабване, диагностика на дисфункция на щитовидната жлеза или диагностика на хранително състояние. Протоколът за изследване е одобрен от Факултета по здравни науки и етика на Университета в Кейптаун (HREC 214/2012). Преди тестване всички участници получиха пълна информация за тестовите процедури, подписаха формуляри за информирано съгласие и имаха свободата да се оттеглят по всяко време.

Посещение на лаборатория

Участниците присъстваха в лабораторията между 6:00 и 9:00 часа на гладно. Измерва се скоростта на метаболизма в покой (RMR) и коефициентът на дишане (RQ), заедно с телесния състав, сърдечната честота (HR) и кръвното налягане. Извършен е орален тест за глюкозен толеранс от 75 g и след това участниците са извършили 8–10 минути, едноетапен субмаксимален тест за фитнес и са попълнили редица въпросници, обхващащи медицинската история, общото здравословно състояние, репродуктивната история, основните социално-демографски данни, както и теглото история. Бяха монтирани акселерометри и бяха дадени инструкции за носенето им и впоследствие бяха събрани 7 дни по-късно. Регистриран диетолог проведе участници чрез онлайн изтегляне на храна за 24 часа и поиска да бъдат завършени още две 24-часови изтегляния на храна (обхващащи един уикенд ден и два делнични дни).

Измервания и изчисления на скоростта на метаболизма

Субектите са присъствали в лабораторията сутрин след 10–12 часа пост през нощта. RMR и RQ се измерват в продължение на 20 минути, използвайки техниката на проветривата качулка (Cosmed Quark CPET, Рим, Италия), докато субектите почиват в легнало положение, в тиха, изолирана контролирана температура (21–24 ° C) стая. Преди всяко изпитване метаболитната количка се калибрира със спринцовка Hans Rudolph 3L и анализатори, калибрирани с използване на нормален въздух в стаята (21% O2, 4% CO2 с баланса на азота) и стандартни газови смеси (5% CO2, 16% O2 и баланса на азота ) (BOC Special Gas, Afrox Cape Town, Южна Африка). RMR и общите скорости на окисляване на мазнините и въглехидратите са изчислени, като се използват уравненията съответно на Weir 32 и Frayn, 33.

Антропометрия

Теглото (BW-150, NAGATA, Тайнан, Тайван) и височината бяха измерени (3PHTROD-WM, Detecto, Missouri, USA) заедно с обиколката на талията и ханша, използвайки стандартна, нееластична рулетка. Съставът на тялото беше измерен с помощта на анализ на биоелектричния импеданс ((Quantum II, RJL Systems, Clinton Township, MI, USA).

Тест за орален глюкозен толеранс вземане на кръв и анализ

След измерванията на RMR на гладно, канюла, прикрепена към трипътен кран, беше вкарана в антекубиталната вена за вземане на кръв. Кръвна проба на гладно (

18 ml) се изтегля за определяне на плазмената глюкоза на гладно и инсулина. След това участниците консумираха 75 g разтвор на глюкоза и кръвни проби бяха събрани на 2 h. Пробите се държат на лед, докато се центрофугират при 3000 об./Мин. при 4 ° C за 10 минути и впоследствие се съхранява при -80 ° C за по-късен анализ. Плазмените концентрации на глюкоза се определят, като се използва методът на глюкозната оксидаза (Glucose Analyzer 2, Beckman Instruments, Fullerton, CA, USA). Използвани са търговски радиоимуноанализи за измерване на плазмен инсулин (Axsym Insulin Assay, Abbott Laboratories, Lake Bluff, IL, USA). Инсулиновата чувствителност се оценява с помощта на оценката на хомеостатичния модел (HOMA-IR, като се измерват глюкозата на гладно и инсулина) и индекса на инсулинова чувствителност (ISI (0,120), като се използват стойностите на глюкоза и инсулин на гладно и 120 минути), отразяващи съответно чернодробната и периферната инсулинова чувствителност . 34 HOMA-IR и ISI (0,120) бяха определени, като се използват следните формули: HOMA-IR = (глюкоза на гладно (mmol l -1) × инсулин на гладно (mU l -1))/22,5 и ISI (0, 120) = средна стойност скорост на клирънс/log среден серумен инсулин; където средната скорост на клирънс = (75 000 mg + (0 min глюкоза-120 min глюкоза) × 0,19 × BW (kg)/120 min)/средна плазмена глюкоза), потвърдена от Gutt и др. 35

Диетичен прием - автоматизирано самостоятелно прилагане за 24 часа

Данните за диетичния прием бяха записани и впоследствие анализирани с помощта на валидираното, автоматизирано онлайн самоприлагане на 24-часово изземване на диети (ASA24, Приложна изследователска програма, Национален институт по рака, Bethesda, MD, САЩ) въз основа на автоматизирания метод за многократно преминаване. 36 Диетолог провеждаше участниците през първите 24 часа отзоваване и след това поиска да бъдат въведени още два дни. За да се контролира вариацията в консумацията на храна през седмицата в сравнение с почивните дни, бяха записани два делнични дни и един уикенд ден. Показано е, че онлайн софтуерът ASA24 се представя добре срещу 24 часа изземване, администрирано от интервюиращите, и в сравнение с действителния прием на енергия и макронутриенти. 37

Предвиден максимален обем на консумация на кислород

По-рано валидираният тест Ebbeling за едноетапен субмаксимален ход на бягаща пътека беше използван за прогнозиране на максималния обем на консумация на кислород. 38, 39 Този протокол е тест с нисък риск за не атлетични възрастни. Скоростта на ходене на бягаща пътека се определя за всеки участник въз основа на възрастта и нивото на фитнес. След 4-минутно загряване на плосък градиент със скорост, предизвикваща 50–70% от прогнозираната от възрастта максимална HR, участниците продължават да ходят със същата скорост, но с 5% градиент. След това в последните 30 секунди от този сегмент беше определено стабилно състояние на HR, при условие че HR не се колебае повече от 5 b.p.m. в последните 2 минути и максималният обем на консумация на кислород след това беше определен с помощта на уравнението на Ebbeling (38). Ако колебанията на HR надвишават 5 bppm. участникът продължи по този сегмент още една минута, докато се постигне стабилно състояние.

Обективно измерена физическа активност

Статистически анализ

Данните бяха оценени за нормалност с помощта на хистограмни графики и теста на Шапиро-Уилкс, където P 5. За всички тестове, a P-стойност

Резултати

Характеристиките на участниците са представени в таблица 1.

Таблица 2 показва, че OSW консумира значително повече енергия от LSW (P Таблица 2 Диетичен прием, физическа активност и метаболитни измервания

Резултатите от теста за толерантност към глюкоза от 75 g (Таблица 3) показват, че въпреки че нивата на глюкоза в кръвта са до голяма степен сравними във всички групи, червените имат значително по-ниски нива на гладно и 2 часа инсулин в сравнение с всички останали групи (P ⩾ 7,0 mmol l -1, диагностичен критерий за T2DM, въпреки че преди това е имал нива на кръвна глюкоза на гладно -1 при скрининг. От тях две впоследствие регистрираха 2 часа нива на PG ⩾ 11,1 mmol l -1, което е диагностичен критерий за T2DM. Отстраняването на тези лица от анализа не променя значително резултатите.

ЧЕРВЕНИТЕ са значително по-чувствителни към инсулин от всички други групи (Фигура 1). Това беше показано (Фигура 1а), използвайки стойности на гладно и определяне на инсулиновата чувствителност, измерена чрез HOMA-IR (ЧЕРВЕНО 0,85 (0,64–1,25), LSW 1,86 (1,01–2,43), REL 2,36 (1,91–3,73) и OSW 3,10 (2,34– 4.45); P Фигура 1

подобрена

Общата извадка беше анализирана, за да се идентифицират значими асоциации на променливи срещу log HOMA и ISI (0,120) (Таблица 4).

Моделите на регресия (Таблица 5 по-долу) успяха да предскажат 61,4% (P Таблица 5 Регресивни модели, предсказващи вариабилност в дневника HOMA-IR и log ISI (0,120)

Прилагайки отчетените средни или средни стойности за тези предиктори в уравнението на монтирания модел, за тази проба може да се постигне намаление на прогнозирания HOMA-IR от 15% чрез 4,5% намаление на BW, 55 минути на ден увеличение на светлинната активност или 5 минути на ден увеличаване на енергичната активност, поддържайки всички останали променливи постоянни. Що се отнася до инсулиновата чувствителност, 5 минути свръх енергична активност на ден подобряват прогнозираната инсулинова чувствителност само със 7%. Загубата на 5% от телесното тегло обаче ще доведе до прогнозирано подобрение на инсулиновата чувствителност от 15 и 5% до възстановяването на телесното тегло ще намали прогнозната инсулинова чувствителност с около 17% в тази проба, като всички останали променливи са равни.

Дискусия

Не е установено, че хранителните променливи са предиктори за инсулинова резистентност. Други проучвания, разглеждащи диетичния гликемичен товар и състава на макроелементите, също не са установили връзка с инсулиновата чувствителност. 56, 57, 58, 59 Други компоненти на приема на храна и качеството на диетата може да са по-предсказуеми за инсулиновата резистентност, отколкото състава на макроелементите сами по себе си. 60 Получаването на точна информация за хранителния прием е по същество проблематично, като ежедневната променливост затруднява определянето на обичайния хранителен прием от три 24-часови изземвания. 61 Има също така някои доказателства за между- и интра-индивидуална вариабилност на гликемичния отговор към същата храна, като по този начин потенциално предизвиква променлив инсулинов отговор. 62, 63

В заключение, хората с намалено тегло, поддържащи намалено тегло за продължителни периоди от време, са по-чувствителни към инсулина, отколкото контролите им, съответстващи на ИТМ, без анамнеза за загуба на тегло, независимо от приема на храна и физическата активност. При рецидив на загуба на тегло тези метаболитни ползи вече не са доказани. Да бъдеш физически активен, да се занимаваш с лека активност, а не да си заседнал и по-специално да включваш малки количества енергична физическа активност, предсказва подобрена чувствителност към инсулин. Следователно програмите за поддържане на загуба на тегло трябва да бъдат подчертани в периода след значителна загуба на тегло, за да се запазят тези предимства. Необходими са изследвания за разглеждане на диетични стратегии, които могат да улеснят поддържането на загуба на тегло в светлината на засилената чувствителност към инсулин, не само в непосредствения период след загуба на тегло, но и в дългосрочен план.

Препратки

Wang YC, McPherson K, Marsh T, Gortmaker SL, Brown M. Здравна и икономическа тежест на прогнозираните тенденции за затлъстяване в САЩ и Великобритания. Лансет 2011; 378: 815–825.

Dietz WH. Обръщане на прилива на затлъстяването. Лансет 2011; 378: 744–746.