Резюме

успешното поддържане на теглото е огромно предизвикателство за тези, които доброволно са загубили значително количество тегло. Много програми съобщават за успех в производството на загуба на тегло при лица със затлъстяване (19, 40, 43, 54), но изглежда, че само малка част от тези индивиди поддържат това намалено тегло във времето (29, 49), независимо от метода на загуба на тегло (26, 39). Предвид глобалния проблем със затлъстяването (17, 55) и неговото неблагоприятно въздействие върху здравето и продължителността на живота (18), разбирането на бариерите пред успешното поддържане на теглото е от съществено значение в борбата с тази епидемия.

Грижи и употреба на животните.

Мъжки плъхове Wistar (125–150 g) са закупени от Charles River Laboratories (Charles River Laboratories, Wilmington, MA). Склонни към затлъстяване и устойчиви на затлъстяване плъхове са идентифицирани чрез диетичен скринингов процес, който предсказва бъдещо наддаване на тегло (5, 36). Накратко, плъховете бяха стандартизирани за съоръжения и за консумация на диета с ниско съдържание на мазнини (12% ккал мазнини, Research Diets, Madison, WI; RD 11724) за 2 седмици. След това те са преминали към диета с високо съдържание на мазнини (46% ккал мазнини, Research Diets, Madison, WI; RD 12344) за 1 седмица, докато се следи наддаването на тегло. След това плъховете бяха върнати на диета с ниско съдържание на мазнини за още една седмица, преди да влязат в проучването. Плъховете бяха класирани според степента на наддаване на тегло по време на диетичното предизвикателство с високо съдържание на мазнини. Горната част е класифицирана като предразположена към затлъстяване, а долната част е класифицирана като устойчива на затлъстяване. За това проучване не са използвани плъхове от средния тертил. Всички плъхове бяха настанени индивидуално в Центъра за здравни науки на Университета на Колорадо (UCHSC) за лабораторни грижи за животните (22–24 ° C; 12: 12-часов цикъл светлина-тъмнина) със свободен достъп до вода. Всички процедури бяха одобрени от Комитета по грижа и употреба на животните на UCHSC.

Експериментален дизайн.

Нашият експериментален подход използва три групи контролни плъхове: Preobese, затлъстяване и никога затлъстяване. Четиринадесет предразположени към затлъстяване плъхове, обозначени като „Preobese“, бяха изследвани преди развитието на затлъстяване, непосредствено след периода на скрининг и бяха върнати на диета с ниско съдържание на мазнини в продължение на 1 седмица. Друга група плъхове, склонни към затлъстяване, са били поставени в обезигенна среда, която включва жилища, които ограничават количеството физическа активност, и свободен достъп до диета с високо съдържание на мазнини. Тези плъхове, обозначени като „затлъстели“, бяха изследвани след развитието на затлъстяване, или на 16 седмици в тази затлъстяваща среда, или след продължаване на ad libitum достъп до диета с ниско съдържание на мазнини чрез 42 седмици от проучването. Крайната контролна група се състоеше от плъхове, устойчиви на затлъстяване, които бяха настанени в подобни помещения със свободен достъп до диета с ниско съдържание на мазнини. Тези плъхове, обозначени като „Никога не са затлъстели“, са изследвани след 16 седмици при тези условия.

Наблюдение на метаболизма.

Енергийният баланс беше изследван със система за метаболитен мониторинг, разработена от Лабораторията за енергиен баланс в Университета на Колорадо, Изследователско звено за клинично хранене, както е описано по-рано (7, 36, 37). Тази система за наблюдение се състои от четирикамерен индиректен калориметър, предназначен за непрекъснато наблюдение на до четири плъха едновременно, като се измерват V ofo 2 и V̇ co2 от всяка камера на всеки 6 минути. Камерите също са оборудвани за събиране на урина, изпражнения и разливи на храна. Плъховете, предназначени за метаболитен мониторинг, бяха аклиматизирани в системата за 2-3 дни преди периодите за събиране на данни. След това плъховете се наблюдават в продължение на 23 часа, през което време се измерва EI. Обемът на урината се записва и част от него се събира за измерване на нивата на азот в урината (ThermoDMA, Louisville, CO). Останалите 1 h (настъпили в средата на светлинния цикъл) бяха използвани за почистване на камерата и подготовка за следващия период на наблюдение.

Скоростта на метаболизма (MR) се изчислява с уравнението на Weir. Пример за данни за скоростта на метаболизма и коефициента на дишане (RQ = V̇ co 2/V̇ o 2), получени от животно по време на продължителен период на наблюдение, може да се наблюдава в предишен доклад (36). TEE се изчислява като средна стойност на всички измервания на скоростта на метаболизма (на всеки 6 минути) през периода от 23 часа и се екстраполира за целите на представянето, за да отрази това количество енергия, изразходвано през 24 часа. Освен това данните бяха използвани за получаване 1) метаболизъм в покой, екстраполиран през 24-часов период, за да се получат енергийни разходи в покой (REE); и 2) неограничен разход на енергия (NREE), като разликата между TEE и REE. Скоростта на метаболизма в покой се изчислява като средна скорост на метаболизма за период от 1 час, възникващ във втората част на светлинния цикъл, както вече съобщавахме (36). Периодът от 1 h се избира през време, в което скоростта на метаболизма и RQ показват минимална физическа активност и прием на храна за трите предходни часа. В предишни проучвания сме забелязали, че това съвпада с период от време, през който плъхът е или е бил заспал и не показва никаква активност. Енергийният баланс се изчислява от разликата между EI и TEE през целия мониторингов период.

Анализ на телесния състав.

Анализите на телесния състав бяха извършени чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (DXA), използвайки Lunar DPX-IQ (GE Lunar, Madison, WI), с Lunar's Small Animal Software Версия 1.0, както вече описахме (36). Коригираната маса на мазнините (FM) и масата без мазнини (FFM) са изчислени от данните на DXA и теглото на тигана в съответствие с препоръките на Feely et al. (16), които са стандартизирали този подход към химичните анализи на телесния състав. В друга кохорта плъхове (н = 165), открихме, че DXA-FM, изчислен по този начин, точно отразява вариацията в теглото на мазнините (r 2 = 0,94, P

ефективност

Фиг. 1.Теглото на тялото и скоростта на възстановяване на теглото. A: плъхове, склонни към затлъстяване, затлъстяват с 16 седмици хранене с високо съдържание на мазнини. Тези плъхове със затлъстяване са изследвани метаболитно преди или след 26 следващи седмици на диета с ниско съдържание на мазнини. Устойчиви на затлъстяване плъхове, обозначени като „Никога не затлъстяващи“, са изследвани метаболитно след 16 седмици на диета с ниско съдържание на мазнини. Б.: Намалените с тегло плъхове са плъхове, склонни към затлъстяване, които са развили затлъстяване с 16 седмици хранене с високо съдържание на мазнини, но след това са претърпели загуба на тегло при регулирана с прием диета с ниско съдържание на мазнини и са били поддържани при това намалено тегло за 0, 8 или 16 седмица преди метаболитен мониторинг. ° С: Плъховете със затлъстяване със затлъстяване са плъхове, склонни към затлъстяване, които са развили затлъстяване, са претърпели загуба на тегло, поддържани при това намалено тегло за 0, 8 или 16 седмици и след това са получили свободен достъп до диета с ниско съдържание на мазнини в продължение на 8 следващи седмици преди метаболитен мониторинг. д: скоростта на възстановяване на теглото за плъхове с рецидивирали затлъстявания е представена като средна стойност за 1-ва седмица, 2-ра седмица и последните 4 седмици за периода на рецидив. Данните са изразени като средни стойности ± SE, с post hoc анализ на Дънкан за изследване на хомогенни групи. С всеки период от време групите, които не се различават съществено, се представят с еднакво буквено обозначение.

маса 1. Данни за антропометрични и енергийни баланси

Телесното тегло, масата без мазнини (FFM), мастната маса (FM), процента телесна мазнина (% BF), енергийният прием (EI, kcal/ден) и общият енергиен разход (TEE, kcal/ден) се изразяват като средни стойности ± SE. EI представлява средния дневен прием през 3-те дни преди метаболитен мониторинг и 1-дневния в системата за мониторинг. TEE се измерва за 23-часов период в метаболитната камера и се екстраполира за 24-часовия период. Данните бяха анализирани от ANOVA с post hoc анализ на Дънкан за идентифициране на хомогенни групи (P

Фиг. 2.Почивка (REE) и неуспокояващи компоненти на енергийните разходи (NREE). Преобезийни плъхове са тези, които са идентифицирани като склонни към затлъстяване и са изследвани преди развитието на затлъстяването (н = 14). Плъховете със затлъстяване включват тези, които никога не са отслабвали и са изследвани както на 16, така и на 42 седмици (н = 12). Плъховете, които никога не са били затлъстели, са били идентифицирани като устойчиви на затлъстяване и държани на диета с ниско съдържание на мазнини в продължение на 16 седмици (н = 11). Намалените с тегло плъхове включват тези, изследвани след 0, 8 или 16 седмици поддържане на теглото (н = 19). Плъховете с релапсно затлъстяване включват тези, изследвани след 0, 8 или 16 седмици поддръжка преди 8 седмици свободен достъп до храна (н = 21). Данните от метаболизма са получени чрез непряка калориметрия, както е описано в методите . A: NREE и REE са изразени като средни стойности ± SE и са представени в подредена стълбовидна графика, за да покажат своя принос към общите енергийни разходи (TEE). ANOVA показа значителен ефект за TEE (P

Фиг. 3.Разход на енергия в покой и метаболитна ефективност. A: REE, коригирано за маса без мазнини (FFM), се изразява като средно ± SE, а групите, които не се различават значително, са представени като имат едно и също буквено обозначение. Б.: метаболитната ефективност се извлича от данните в A, като се използва групата Preobese като стандарт. Процентът на запазена енергия се изчислява като разлика между средното за групата и стандартната средна стойност и се изразява като процент от стандартната средна стойност. ° С: REE, коригирано за FFM и масата на мазнините (FM) се изразява като средно ± SE, а групите, които не се различават значително, са представени като имат едно и също обозначение на буквите. д: метаболитната ефективност се извлича от данните в ° С, като се използва групата Preobese като стандарт. Процентът на запазена енергия се изчислява като разлика между средната стойност на групата и стандартната средна стойност и се изразява като процент от стандартната средна стойност.

Принос за повишена метаболитна ефективност за възстановяване на теглото.

Фиг. 4.Телесно тегло, енергиен баланс и NREE през първите 2 седмици на рецидив. Затлъстели плъхове (н = 4) са изследвани проспективно чрез намаляване на теглото и рецидив. Плъховете със затлъстяване представляват плъхове, склонни към затлъстяване, които никога не са отслабвали преди проучването. Плъховете отново бяха изследвани след 8 седмици регулиране на приема на тегло при диета с ниско съдържание на мазнини, което последва 2 седмици регулиране на приема на загуба на тегло при диета с ниско съдържание на мазнини. След това бяха изследвани отново след 1, 3, 7 и 14 дни консумация ad libitum на диета с ниско съдържание на мазнини. Тегло на тялото (A), EI и енергийни разходи (Б.), енергиен баланс (° С) и NREE (д) се изразяват като средни стойности ± SE, а групите, които не се различават съществено, имат еднакво буквено обозначение.

Тъй като FFM не се променя значително и има само четири плъха, FFM не е важен предиктор за REE. Плъховете са служили като собствен контрол за FFM в този дизайн на повтарящи се мерки и малко увеличение на REE, което е значително от ден 3 се наблюдава за РЗИ (фиг. 5A). За да изследваме величината на тази промяна в REE, използвахме измерването на затлъстяването като стандарт, от който се изчислява относителната метаболитна ефективност на останалите групи (фиг. 5Б.). Този израз на данните дава по-добра индикация, че повишената метаболитна ефективност, която се появява при загуба на тегло, не се разрешава веднага, а постепенно с течение на времето по време на фазата на рецидив. Докато близо 50% от загубеното тегло е възстановено след 2 седмици, само 23% от корекцията в метаболитната ефективност е решена (Фиг. 5° С). Тези данни предполагат, че метаболитната ефективност остава повишена и допринася за по-ниски енергийни разходи, по-голям енергиен дисбаланс и висок процент на възстановяване на теглото в началото на рецидива. От тези данни можем да изчислим, въз основа на данните за енергийния баланс, наблюдавани преди загуба на тегло, че и двете корекции, в апетита и REE, допринасят значително за енергийния дисбаланс в началото на рецидив (съответно 40% и 60%).

Фиг. 5.Разход на енергия в покой и метаболитна ефективност през първите 2 седмици на рецидив. Затлъстели плъхове (н = 4) бяха изследвани проспективно чрез поддържане на загуба на тегло и при дни 1, 3, 7, и 14. на рецидив. REE (A) и метаболитна ефективност (Б.) се изразяват като средни стойности ± SE, а групите, които не се различават съществено, имат еднакво буквено обозначение. Ефективността на метаболизма или процентът на запазена енергия, използвайки групата на затлъстяването като стандарт, се изчислява като разлика между средната стойност на групата и стандартната средна стойност и се изразява като процент от стандартната средна стойност. ° С: процентът на изгубеното тегло, което се възстановява и процентът на потиснато РЕЕ се изразяват като средни стойности ± SE. Групите в рамките на всяка променлива, които не се различават значително, имат едно и също обозначение.

Фиг. 6.Метаболитна склонност към наддаване на тегло: потенциал срещу действителен дисбаланс на енергия. Представяне на това как действителният енергиен дисбаланс се сравнява с потенциалния енергиен дисбаланс по време на развитието, лечението и рецидивите на затлъстяването. Действителният и потенциалният енергиен дисбаланс се отклоняват един от друг по време и след загуба на тегло, тъй като РЕЕ е потиснат, апетитът е повишен и осигуряването на храна не отговаря на апетита. Дори и след постигане на поддържане на теглото, потенциалният енергиен дисбаланс продължава поради потиснат метаболизъм и повишен апетит, който не е изпълнен. С продължително поддържане на теглото потенциалният енергиен дисбаланс става все по-задълбочен, тъй като скоростта на метаболизма остава потисната в условията на нарастващ апетит. След като външният контрол на приема се премахне, действителният и потенциалният енергиен дисбаланс се сближават и се наблюдава висока степен на възстановяване на теглото. Скоростта на метаболизма и апетитът намаляват след възстановяване на теглото, така че енергийният баланс се постига без контролиран прием.

Нормализиране на метаболитните данни.