Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Доцент по фармация, Университет по кардиология и пневмология, болница Laval, 2725 Chemin Sainte-Foy, Sainte-Foy, Квебек, Канада G1V 4G5. E-mail: [email protected] Потърсете още статии от този автор

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Доцент по фармация, Университет по кардиология и пневмология, болница Laval, 2725 Chemin Sainte-Foy, Sainte-Foy, Квебек, Канада G1V 4G5. E-mail: [email protected] Потърсете още статии от този автор

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Отдел по ендокринология, метаболизъм и диабет, Център за здравни науки на Университета в Колорадо, Денвър, Колорадо

Резюме

Обективен: Да се ​​определи въздействието на индуцирана от диетата загуба на тегло върху модулацията на сърдечната автономна нервна система и аритмии при субекти с тежко затлъстяване и влиянието на режим с високо съдържание на мазнини или с високо съдържание на въглехидрати върху вариабилността на сърдечната честота при лица с намалено затлъстяване.

Методи и процедури за изследване: Осем пациенти със силно затлъстяване (ИТМ ≥ 40,0 kg/m 2) са преминали 3-месечна програма за отслабване, последвана от 3-месечен режим на поддържане с намалено тегло. След това всеки субект беше приет за стационарен период от 17 дни два пъти. По време на всяка фаза на стационарно лечение е предписана диета с високо съдържание на въглехидрати (60%) или с високо съдържание на мазнини (55%) с подходящо енергийно съдържание за поддържане на теглото. Променливостта на сърдечната честота е получена от 24-часова система за наблюдение на Holter при всички пациенти по време на престоя им в болница. Мониторингът на сърдечния холтер се извършва три пъти (изходно ниво, диета фаза I и диета фаза II), включително втората вечер от престоя в калориметрия в две нощи.

Резултати: След диетичния режим се наблюдава 10% намаление на теглото. Няма значителни промени в систолното и диастоличното кръвно налягане, аритмии, глюкоза, инсулин, общ холестерол, липопротеин-холестерол с ниска плътност, липопротеин-холестерол с висока плътност, съотношение на дихателен обмен и изразходване на енергия в покой между експериментите. Средната сърдечна честота е била по-ниска след загуба на тегло в сравнение с изходното ниво (стр

Въведение

Тежкото затлъстяване е свързано с повишена обща смъртност със съпътстващ повишен риск от внезапна смърт ((1)). В проучването Framingham рискът от внезапна сърдечна смърт с нарастващо тегло се среща и при двата пола (2), а годишният процент на внезапна сърдечна смъртност при затлъстели мъже и жени се оценява на ∼40 пъти по-висок от процента на необясними сърдечни заболявания арест в съвпадаща неносеща популация ((3)). По-конкретно, при силно затлъстели мъже е демонстрирана 6 до 12-кратна смъртност ([4]). Автономната нервна система е важен фактор за регулирането както на сърдечно-съдовата система, така и на енергийните разходи и се предполага, че играе роля в патофизиологията на затлъстяването и свързаните с него усложнения ((1), (5)).

Тъй като диетата, богата на въглехидрати, е свързана с намалени FFA ((15)), целта на това проучване е да се оцени влиянието на режим на HIF и диета с високо съдържание на въглехидрати (HC) върху модулацията на сърдечната автономна нервна система и наличието на аритмии при индивиди с намалено затлъстяване.

Методи и процедури за изследване

Проучване на населението

Първоначално 14 хора със силно затлъстяване са били наети от общността или от клиниката по ендокринология към Центъра за здравни науки на Университета в Колорадо, за да участват в проучването. Налични са пълни метаболитни и сърдечно-съдови данни за осем пациенти (шест жени и двама мъже) и са докладвани тук. Съветът за множество институционални прегледи в Колорадо одобри протокола и всеки участник и изследовател подписаха формуляра за съгласие. Критериите за включване бяха 1) възраст между 18 и 50 години (жените трябва да са в пременопауза) и 2) ИТМ ≥40,0 kg/m 2. Критериите за изключване бяха 1) наличие на диабет, неконтролирана хипертония или документирано сърдечно-съдово заболяване или значителна анормална електрокардиограма при скрининг, 2) нарколепсия, сънна апнея, изискваща хронично положително лечение на налягането в дихателните пътища, хронично респираторно заболяване, тютюнопушене или артериални кръвни газове, показващи хиповентилация на затлъстяването синдром (Pa co 2 ≥ 45 mm Hg, докато е буден), 3) телесно тегло> 182 kg, като по този начин отговаря на ограниченията за тегло от 182 kg за калориметричната камера и 4) лекарства, които променят въглехидратния (CHO) метаболизъм или лекарства, за които е известно, че влияят вегетативната нервна система (т.е. полови стероидни хормони, антидепресанти, подтискащи апетита).

Уча дизайн

Субектите започнаха 3-месечна програма за отслабване на продукта Slim ‐ Fast като единствен източник на хранене (4 до 6 порции/ден, 1000 до 1500 ккал/ден). Калоричната рецепта се определя от диетолога и се изчислява според първоначалното телесно тегло на всеки субект. Субекти са били наблюдавани ежеседмично в амбулаторната клиника за изследователски център за възрастни в общата клиника (GCRC) за спазване на диетата. Всеки субект беше помолен да води диетичен запис, включително всички пропуснати порции Slim ‐ Fast и/или допълнителни приети храни. След 3-месечния период на отслабване, всеки субект участва в 3-месечен режим на поддържане с намалено тегло, използвайки две до три порции Slim ‐ Fast плюс две хранения със смесена храна на ден (∼1500 до 2500 kcal/d, както е определено от диетолога). По време на периода на поддържане на теглото всеки пациент е бил наблюдаван в амбулаторната клиника на GCRC минимум на всеки 2 седмици.

След 3 месеца отслабване и 3 месеца поддържане на намалено тегло, всеки субект беше приет в GCRC като стационарен за период от 17 дни на два отделни случая. На субекта е предписана експериментална диета, т.е. или HC или HIF диета с подходящо съдържание на енергия (килокалории) за поддържане на теглото и стабилност на теглото по време на всяка фаза на стационар. Съставът на диетите беше, както следва: 1) HC състав на диетата = ~ 60% въглехидрати, 25% мазнини, 15% протеини; и 2) HIF състав на диетата = ~ 30% въглехидрати, 55% мазнини, 15% протеин.

Между всяка фаза на диета (HC или HIF) е имало фаза на измиване при условия на свободен живот (фаза на измиване от 4 до 6 седмици в зависимост от планирането на следващата фаза на диета). През този период всеки субект е виждан веднъж седмично в амбулаторната клиника на GCRC, за да следи стабилността на теглото. Субектите бяха разпределени към двете диети в последователност от произволен ред и прехвърлени към другата диета в края на периода на измиване.

Разходът на енергия в покой (REE) се определя чрез индиректна калориметрия, използвайки техниката на отворена верига, като субектът е в легнало положение след 10 до 12 часа бързо през нощта. Критерият за валидна скорост на метаболизма беше минимум 15 минути в стабилно състояние, което беше определено като (16)). ИТМ се изчислява като тегло (килограми)/височина (метри на квадрат).

Биохимия

Глюкозата в серума се измерва чрез анализ на глюкозна хексокиназа, а инсулинът ((17)), FFA ((18)), глицеролът ((19)) и липидният профил ((20), (21)) се измерват, както е описано другаде. Липопротеин-холестеролът с ниска плътност (LDL-C) беше изчислен с формулата на Friedewald ((22)).

Променливост на сърдечната честота

Статистически анализ

Данните са представени като средно ± SD, освен ако не е посочено друго. Сравнението между трите групи субекти за различни параметри беше извършено чрез еднопосочно повторно измерване ANOVA и post hoc тест на Tukey за множество сравнения. Когато условията за тестване за нормалност и/или еднаква дисперсия не са били изпълнени, са използвани съответно теста на Kruskal-Wallis и/или Dunn теста за множество сравнения. Линейните коефициенти на корелация на Пиърсън са изчислени за двойки непрекъснати променливи. Логаритмичната трансформация се използва за променливи, които обикновено не са разпределени. всичко стр стойностите бяха двустранни и стр

Резултати

Таблица 1 показва метаболитните характеристики на субектите на изходно ниво и на режимите на диета HC и HIF. След фазата на хипокалоричната диета се наблюдава 10% намаление на теглото в сравнение с изходното ниво. Докато пациентите са показали значително по-ниско тегло и ИТМ във фазите на HC и HIF диетата в сравнение с изходното ниво (стр Таблица 1. Характеристики на субекта на изходно ниво, на HC диетата и на режима на HIF диета

Намалено тегло Изходни въглехидратни мазнини
Тегло (кг) 126,4 ± 12,2 113,3 ± 11,0 * 112,2 ± 10,2 *
ИТМ (kg/m 2) 45,4 ± 6,8 40,8 ± 6,6 * 40,5 ± 6,3 *
SBP (mm Hg) 133 ± 14 126 ± 19 126 ± 14
DBP (mm Hg) 74 ± 7 73 ± 10 69 ± 12
Глюкоза (mM) 5,4 ± 0,5 5,3 ± 0,7 5,3 ± 0,4
Инсулин (pM) 140 ± 50 123 ± 49 89 ± 28
Холестерол (mM) 5,2 ± 1,4 4,8 ± 1,0 4,7 ± 1,2
LDL-C (mM) 3,3 ± 1,2 3,0 ± 0,7 3,1 ± 1,0
HDL ‐ C (mM) 1,1 ± 0,2 1,1 ± 0,2 1,0 ± 0,2
Триглицериди (mM) 1,9 ± 0,6 1,4 ± 0,6 * 1,5 ± 0,7 †
FFA (g/L) 0,25 ± 0,07 0,12 ± 0,06 † 0,22 ± 0,10 ‡
Глицерол (mM) 0,10 ± 0,05 0,05 ± 0,02§ 0,08 ± 0,05
RER 0,768 ± 0,044 0,786 ± 0,109 0,749 ± 0,095
REE (kcal/d) 2000 ± 359 1933 ± 241 1934 ± 339

влияние

Измервания на Холтер на изходно ниво и на режимите на HC и HIF. Средно ± SE: *стр

Честотни домейни

Индексите на HRV, използващи честотни домейни, са показани в Таблица 2 и Фигура 2. По време на целия 24-часов запис се наблюдава увеличение на HF мощността по време на HC диетата (стр = 0,004) и диетата HIF (стр = 0,028) в сравнение с изходното ниво (Фигура 2), което предполага повишена сърдечна вагусна модулация след загуба на тегло. LF мощността също се увеличава след загуба на тегло по време на HC диетата (стр = 0,002) и диетата HIF (стр = 0,023) в сравнение с изходното ниво (Таблица 2). Следователно, няма значителни разлики в съотношението LF/HF между експериментите. Силата на VLF също се увеличава след загуба на тегло при HC диетата (стр Таблица 2. Индекси на HRV в честотните домейни на изходно ниво и на HC и режима на диета HIF

Намалено тегло Изходни въглехидратни мазнини
24 часа
VLF (ms 2) 6,7 ± 0,7 7,4 ± 0,6 * 7,2 ± 0,7 †
LF (ms 2) 6,0 ± 0,8 6,9 ± 1,0 † 6,6 ± 0,9 ‡
Съотношение LF/HF 3,3 ± 1,4 2,8 ± 0,9 3,0 ± 1,8
През деня
VLF (ms 2) 6,4 ± 0,7 7,4 ± 0,9 † 7,0 ± 0,7 ‡
LF (ms 2) 5,7 ± 1,0 6,9 ± 1,2 † 6,5 ± 1,0 ‡
Съотношение LF/HF 4,4 ± 1,3 3,4 ± 0,9 3,1 ± 1,2 ‡
Нощно време
VLF (ms 2) 7,0 ± 0,7 7,4 ± 0,5 7,4 ± 1,0 ‡
LF (ms 2) 6,3 ± 0,8 6,8 ± 0,8 6,6 ± 1,1
Съотношение LF/HF 2,3 ± 1,7 2,1 ± 1,7 3,0 ± 2,7

Високочестотна мощност (ms 2) на изходно ниво и на режимите на диета HC и HIF. Средно ± SE: *стр

През деня, HF мощността се увеличава след загуба на тегло и при двата диетични експеримента в сравнение с изходното ниво (стр

Времеви домейни

Във времевите домейни за 24 часа SDNN и SDANN бяха значително увеличени и при двете диети в сравнение с изходното ниво (Таблица 3). rMSSD и pNN50 бяха значително увеличени само при HC диетата (стр = 0,004) в сравнение с изходното ниво (Фигура 3). В съответствие със сърдечната честота, средният NN е бил значително по-дълъг при HC диетата (стр Таблица 3. HRV индекси във времевите области на изходно ниво и на HC и режима на диета HIF

Намалено тегло Изходни въглехидратни мазнини
24 часа
Средно NN (ms) 735 ± 69 848 ± 108 * 829 ± 111 †
SDNN (ms) 116 ± 32 152 ± 31 * 145 ± 36 †
SDANN (ms) 100 ± 32 124 ± 31 ‡ 120 ± 36 ‡
През деня
Средно NN (ms) 685 ± 64 798 ± 113 † 764 ± 100 ‡
SDNN (ms) 89 ± 20 123 ± 38 † 113 ± 32
SDANN (ms) 73 ± 20 88 ± 24 86 ± 25
Нощно време
Средно NN (ms) 814 ± 109 975 ± 128 * 955 ± 166 *
SDNN (ms) 97 ± 33 118 ± 32 102 ± 33
SDANN (ms) 67 ± 29 76 ± 28 56 ± 11

Парасимпатикови индекси във времевите области на изходно ниво и на режимите на диета HC и HIF. Средно ± SE: *стр

През деня, докато няма промени в HIF диетата в сравнение с изходното ниво, SDNN (стр = 0,009), rMSSD (стр = 0,006) и pNN50 (стр = 0,01) индексите са по-високи при диетата с HC в сравнение с изходното ниво (Таблица 2; Фигура 3). Отново NN беше по-дълъг и при двете диети в сравнение с изходното ниво (стр

Дискусия

Флуктуацията на сърдечната честота около средната сърдечна честота, която се нарича HRV, предоставя ценна информация за дейността на сърдечната автономна нервна система. Основните открития на това проучване показват, че 10% загуба на тегло при пациенти със силно затлъстяване е свързана със значително подобрение в сърдечната модулация на вегетативната нервна система. Това се изразява в намален сърдечен ритъм и повишена HRV, главно чрез нарастване на сърдечната парасимпатикова модулация (HF, rMSSD, pNN50). Това е важно, тъй като по-високата сърдечна честота е свързана с повишена смъртност ((8), (9)), а намалената HRV е свързана с повишена сърдечна смъртност, независимо от фракцията на изтласкване ((28)). За разлика от краткосрочните диетични протоколи, сравними с нашите ((29), (30)) при лица, устойчиви на тегло, не открихме статистически значими разлики в сърдечната честота между диетите; ние обаче открихме статистически значими увеличения в NN интервали, което подкрепя схващането, че сърдечната честота е намаляла след загуба на тегло. Съществуваха връзки между индексите на HRV и енергийните разходи, енергийния баланс и окисляването на протеини, подчертавайки връзката между сърдечната функция и енергийния баланс чрез общи механизми на автономната нервна система ((31)).

Анализът на дневните колебания в HRV показва, че значително подобрение след загуба на тегло се наблюдава главно през деня. В съответствие с тази констатация, затлъстелите лица показват подобрения в сърдечните автономни аномалии след процедура за намаляване на теглото на гастропластиката (със средна загуба на тегло от 32 kg). В действителност, вагусната активност е значително подобрена след 1 година проследяване ((7)). Както беше съобщено наскоро в група от умерено затлъстели японски субекти след много нискокалорична диета, ние открихме увеличение на RR интервала (средно NN), SDNN, SDANN индекси и LF и HF компоненти след загуба на тегло ((32)) . В съответствие с предходния доклад ((32)), нашите данни показват реципрочен модел на по-голяма симпатикова активност през деня и по-голяма парасимпатикова активност през нощта, която е намалена по време на фазата на HIF диета. Увеличението на парасимпатиковата модулация през нощта по време на HC диетата в сравнение с диетата HIF може потенциално да предпазва от сърдечни аритмии. Фактът, че HC диетата е свързана с най-добрата сърдечно-съдова автономна модулация, може да бъде важно наблюдение, което не е достигнало значителни нива поради малкия брой пациенти.

Открихме обратна корелация между нивата на LDL-C и модулацията на сърдечната автономна нервна система. Това е в съответствие с проучване, съобщаващо за обратна връзка между плазмените нива на LDL-C и сърдечната парасимпатикова активност при млади нормохолестеролемични субекти без клинични сърдечни заболявания ((33)). За разлика от Kupari et al. ((33)) открихме обратна корелация между нивата на инсулин и индексите на парасимпатиковата активност. Субектите в изследването на Kupari et al. бяха слаби, с ИТМ от 24 kg/m 2 и имаха малка вероятност да бъдат резистентни към инсулин. Въпреки че статистическите асоциации не показват непременно верига от биологична причинно-следствена връзка, интересно е да се подчертае, че инсулинът повишава симпатиковата активност ((34)), но симпатиковата свръхактивност не е задължително да е следствие от хиперинсулинемия ((34)). Това може да отразява често срещаните сложни механизми. В действителност, по-високият LDL-C може да намали артериалната разтегливост и да повлияе на модулацията на барорецептора, като повлияе на рефлекторния контрол на HRV ((35), (36)).

В заключение, тези данни показват, че функционалното увреждане на сърдечната автономна нервна система при пациенти със затлъстяване се подобрява след намаляване на теглото и че нито краткосрочната HC, нито краткосрочната диета HIF влияят допълнително върху HRV в новото състояние с намалено тегло. Въпреки това, засилената парасимпатикова модулация по време на режима на НС диета, наблюдавана през нощния период, може да показва благоприятно въздействие на тази конкретна диета в сравнение с диетата HIF.