Постійна метаболічна адаптація через 6 років після змагання The Biggest Loser

Ерін Фотергілл

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Хуен Го

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Ліліан Говард

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Дженніфер К. Кернс

2 Медичний центр у справах ветеранів у Вашингтоні, округ Колумбія

Ніколас Д. Кнут

3 Університет Тоусона

Роберт Брихта

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Конг Ю. Чень

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Моніка С. Скаруліс

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Мері Уолтер

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Пітер Дж. Вальтер

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Кевін Д. Холл

1 Національний інститут діабету та хвороб органів травлення та нирок

Пов’язані дані

Анотація

Об’єктивна

Виміряти довгострокові зміни швидкості метаболізму в спокої (RMR) та складу тіла у учасників змагання The Biggest Loser.

Методи

Склад тіла вимірювали за допомогою подвійної енергії рентгенівської абсорбціометрії, а RMR визначали за допомогою непрямої калориметрії на початковому рівні, наприкінці 30-тижневого змагання та через 6 років. Метаболічну адаптацію визначали як залишковий показник ЯМР після коригування на зміни у складі тіла та віці.

Результати

З 16 найбільших конкурентів-програшників, які спочатку розслідували, 14 брали участь у цьому подальшому дослідженні. Втрата ваги в кінці змагань становила (середнє ± SD) 58,3 ± 24,9 кг (р 18 O збагачене H2O та 99% збагачене 2 H2O у дозі 1,5 г/кг маси тіла з подальшим 100-200 мл водопровідної води для полоскання плямисті зразки сечі відбирали через 1,5, 3, 4,5 та 6 годин після введення та один раз на день протягом наступних 13 днів, коли випробовуваним було наказано не змінювати звичний режим. Ізотопне збагачення зразків сечі вимірювали за допомогою подвійного введення масова спектрометрія відновлення ізотопного співвідношення рівноваги CO2 з постійним потоком. Аліквоту вихідного розчину зберігали для розведення для аналізу разом із кожним набором зразків сечі. Середній рівень вироблення СО2 (rCO2) за 14-денний період константи швидкості, що описують експоненціальне зникнення мічених ізотопів води 18 O і D (kO та kD) у повторних плямистих зразках сечі, відібраних протягом декількох днів. Ми використовували параметри Racette та співавт. 73% o f FFM:

Середні загальні витрати енергії (TEE) від подвійно позначеного вимірювання води rCO2 розраховувались як:

де коефіцієнт дихання, RQ, вважався 0,86 репрезентативним харчовим коефіцієнтом типової дієти.

Витрати енергії на фізичну активність

Витрати енергії на фізичну активність розраховувались як невитратні енергетичні витрати (TEE-RMR) мінус оцінений термічний ефект їжі, який, як передбачалося, становив 10% від споживання енергії та розраховувався як 0,1 × TEE на початковому рівні та 6 років. Наприкінці 30-тижневого змагання ми припустили, що термічний ефект їжі становив 0,1 × TEE базової лінії - 180 ккал/день, оскільки споживання енергії зменшилось на

1800 ккал/день порівняно з вихідним рівнем в кінці змагань (8). Оскільки більшість фізичних навантажень пов’язані з рухом, а отже, енергетичні витрати пропорційні вазі тіла за певної інтенсивності та тривалості (9), ми нормалізували витрати енергії на фізичну активність, поділивши на масу тіла.

Біохімічні аналізи

Зразки крові від учасників, що голодували протягом ночі, аналізували комерційна лабораторія (West Coast Clinical Laboratories, Van Nuys, CA). Панель хімії вимірювали на Beckman Synchron CX5CE або CX9PRO. Інсулін визначали за допомогою радіоімунологічного аналізу, а концентрації лептину та адипонектину вимірювали за допомогою комерційного набору (Millipore, St. Charles, MO). Тригліцериди та загальний вміст холестерину ЛПВЩ та ЛПНЩ аналізували за допомогою реагентів АПФ та приладів (Alfa Wassermann, Caldwell, NJ). Інсулінорезистентність розраховували за допомогою оцінки моделі гомеостазу на інсулінорезистентність (HOMA-IR), використовуючи вимірювання глюкози та інсуліну натще (10). Щитовидну панель (T3, T4, TSH) вимірювали за допомогою імунологічного аналізу з хемілюмінесцентним виявленням (Millipore Corporation, Billerica, MA).

Статистичний аналіз

Попередньо визначеною основною метою дослідження було вимірювання складу тіла та RMR через кілька років після закінчення змагання The Biggest Loser, і дослідження було спровоковане для виявлення метаболічної адаптації ≥ 220 ккал/добу у 12 суб'єктів за допомогою аналізу кінцевих точок з імовірністю (потужність) 0,8 при припущенні стандартного відхилення 250 ккал/д та двостороннього тесту з імовірністю помилки типу I 0,05. Ми вирішили провести дослідження для 12 суб'єктів, оскільки ми не очікували набрати всю оригінальну когорту з 16 суб'єктів, і розмір ефекту 220 ккал/д вважався фізіологічно значущим.

Базові дані від усіх 16 суб'єктів використовувались для формування рівняння лінійної регресії з найменшим квадратиком для RMR як функції FFM, FM, віку та статі (R 2 = 0,84):

Ми розрахували прогнозовану RMR, використовуючи це рівняння разом із відповідними FFM, FM та віком у кожну точку часу для кожної людини. Різниця між вимірюваним та передбачуваним RMR визначала величину метаболічної адаптації, яка вважалася присутнім, якщо залишки RMR суттєво відрізнялися від нуля (3).

Незважаючи на те, що всі наші суб'єкти мали ожиріння класу III на початковому рівні, коефіцієнти найкращого рівняння регресії RMR були подібними до тих, що були раніше опубліковані з використанням даних суб'єктів, які не страждали ожирінням (11, 12, 13). Крім того, базові показники RMR у наших суб'єктів не суттєво відрізнялись (p = 0,34) від тих, які прогнозували за допомогою стандартного рівняння як функції зросту, ваги, віку та статі (12).

Статистичний аналіз проводили з використанням SAS версії 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC). Дані виражаються як середнє значення ± SD і аналізуються дисперсійним аналізом (PROC GLM, SAS) для кожного суб’єкта як фіксований ефект блоку. Асоціації досліджували за допомогою кореляції Пірсона (PROC CORR, SAS). Значимість була задекларована в p Таблиця 1). Вага тіла була відносно стабільною за тижні до подальших вимірювань (рис. 1) із середньою швидкістю зміни ваги -37,3 ± 84,6 г/д, яка суттєво не відрізнялася від нуля (р = 0,1). Малюнок 2 і Таблиця 1 показують зміни у вазі тіла, ЧСС та МЖЖ наприкінці 30-тижневого змагання та під час 6-річного спостереження порівняно з вихідним рівнем.

Щоденні зміни маси тіла у окремих суб'єктів (тонкі лінії) та середня зміна ваги (товста лінія) за 2 тижні до подальших вимірювань через 6 років після змагання з найбільшим програшем.

80% змін ваги як на 30 тижні, так і на 6 роках були обумовлені ФМ. Оскільки всі пункти даних падали на одну криву, не було доказів непропорційного відновлення ФМ.

Зміни маси жиру в організмі становили переважну більшість втрат ваги як наприкінці 30-тижневого змагання (●), так і через 6 років (○). Усі дані падали на одну криву, що вказує на відсутність доказів щодо переважного відновлення жиру в організмі.

Загальні витрати енергії та фізичні навантаження

TEE зменшився наприкінці 30-тижневих змагань, незважаючи на значне збільшення витрат на фізичну активність (Таблиця 1). Через 6 років TEE збільшився, але залишався нижче вихідного рівня, тоді як фізична активність суттєво не змінювалася з кінця змагань.

Гормони та метаболіти плазми натще

У таблиці 2 представлені дані про гормон і метаболіт натще на початку, наприкінці 30-тижневого змагання та через 6 років. Через 6 років лептин у плазмі, тироксин (Т4) та тригліцериди (ТГ) залишалися нижчими за вихідні, тоді як ЛПВЩ та адипонектин були збільшені. Цікаво, що чутливість до інсуліну не суттєво покращилася через 6 років після змагань порівняно з вихідним рівнем, незважаючи на значну стійку втрату ваги.

Таблиця 2

Концентрація гормону плазми та метаболітів у стані голодування протягом ночі. Значення р не коригували для багаторазового порівняння.

Не було виявлено жодних значущих зв'язків між метаболічною адаптацією наприкінці 30-тижневого змагання із відсотком ваги, набраним за 30 тижнів (А), або відсотком зміни ваги порівняно з вихідним рівнем (В) через 6 років. Метаболічна адаптація через 6 років була суттєво пов’язана з відсотком ваги, набраної за 30 тижнів (С), або відсотком зміни ваги порівняно з вихідним рівнем (Д) через 6 років.

Оцінка упередженості метаболічного кошика

Різні метаболічні візки використовувались для проведення вимірювань RMR під час 6-річного спостереження порівняно з візком, використовуваним як на початковому рівні, так і через 30 тижнів. Щоб дослідити потенційне упередження використання різних приладів, ми протестували оригінальний візок Max II порівняно з візком Parvo, який використовувався для подальших 6-річних вимірювань, як описано в Додаткових матеріалах. Ми виявили, що візок Max II не мав значного зміщення витрат енергії порівняно з візком Parvo (1,96 ± 8,45%, p = 0,82). Додатковий малюнок 1А ілюструє, що візок Max II був більш мінливим, а додатковий малюнок 1B демонструє, що не було значної тенденції порівняно з візком Parvo як функція витрат енергії (r = 0,45, p = 0,32). Ми не можемо виключити ймовірність того, що оригінальний візок Max II став більш точним на момент тестування порівняно з 6 роками раніше, але це здається малоймовірним.

Ми також провели аналіз чутливості, щоб дослідити, як змінювались вимірювання метаболічної адаптації у відповідь на передбачуваний% упередженості вимірювань RMR під час змагань проти 6-річного спостереження. Додатковий малюнок 2 ілюструє, що метаболічний зсув візка> 16% буде необхідним для усунення статистичної значущості вимірюваної метаболічної адаптації під час 6-річного спостереження. Необхідне упередження ≥4%, щоб звести нанівець статистичну значимість вимірюваного збільшення метаболічної адаптації, яке спостерігалося під час 6-річного спостереження порівняно з кінцем 30-тижневого змагання. Тому ми не знайшли жодних доказів того, що використання різних метаболічних візків могло б пояснити наші спостереження за відсутності реального впливу на швидкість метаболізму в спокої.

Обговорення

Наскільки нам відомо, це дослідження є найдовшим подальшим дослідженням змін у метаболічній адаптації та складі тіла після втрати ваги та відновлення. Ми виявили, що незважаючи на значне відновлення ваги за 6 років після участі у The Biggest Loser, RMR залишався пригніченим на тому ж середньому рівні, що і в кінці змагань для схуднення. Середній показник ЯМР через 6 років був

На 500 ккал/сут нижче, ніж очікувалося на основі виміряних змін складу тіла та збільшення віку випробовуваних.

Метаболічна адаптація впливає на зменшення енергетичних витрат і тим самим перешкоджає швидкості втрати ваги під час втручання. Однак учасники Найбільшого невдахи з найбільшою втратою ваги в кінці змагань також зазнали найбільшого сповільнення RMR на той час (3). Подібним чином, ті, хто найуспішніше підтримував втрату ваги після 6 років, також відчували постійне сповільнення метаболізму. Ці спостереження свідчать про те, що метаболічна адаптація є пропорційною, але неповною відповіддю на одночасні зусилля щодо зменшення маси тіла з відстоюваного базового рівня або “встановленого значення” (14).

Величина метаболічної адаптації зросла через 6 років після конкуренції Найбільшого Невдахи. Це було несподівано, враховуючи відносну стабільність маси тіла до подальших вимірювань порівняно із суттєвим негативним енергетичним балансом наприкінці змагань, який, як відомо, додатково пригнічує ЯМР (15, 16). На противагу цьому, відповідна група хворих на шунтування шлункового шлунку Roux-en-Y, які зазнали значної метаболічної адаптації через 6 місяців після операції, не виявила метаболічної адаптації через 1 рік, незважаючи на продовження втрати ваги (17). Інтригує припущення, що відсутність довготривалої метаболічної адаптації після баріатричної хірургії може відображати постійне скидання заданого значення маси тіла (18).

Ми не виявили значущої кореляції між ступенем метаболічної адаптації за 6 років та змінами метаболітів та гормонів натще. Однак дослідження не було спроможне виявити такі кореляції, і можливо, інші невиміряні змінні, такі як зміни в циркулюючих органічних забруднювачах (19), можуть бути більш тісно пов'язані з метаболічною адаптацією.

Мета-аналіз попередніх поперечних досліджень показав, що суб'єкти, які схудли, виявляли на 3–5% нижчий показник ЯМР у порівнянні з контрольними суб’єктами, які не втрачали вагу (20). Хоча метаболічна адаптація пропонується тривати протягом тривалого періоду при стійкій втраті ваги (4), у кількох дослідженнях вимірювали одних і тих самих суб'єктів на початковому рівні, а також кілька разів після втрати ваги (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28). Два короткотермінові дослідження, що вивчали наслідки невеликих циклів втрати ваги та відновлення ваги у жінок із надмірною вагою, дали суперечливі дані про те, чи був суттєво змінений RMR після відновлення ваги (23, 24). Встановлено, що витрати енергії зменшились у двох полярних дослідників-чоловіків після пересування ваги (26), а нещодавнє дослідження повідомило про стійке зниження RMR через 6 місяців після втрати ваги у суб'єктів, які були класифіковані як такі, що відновлюють вагу, порівняно з особами, що підтримували вагу, які відновили очікуваний RMR (21). Однак, коли всіх суб'єктів розглядали разом, після періоду відновлення ваги не було знайдено значної метаболічної адаптації, і не було значної зв'язку між відновленням ваги та метаболічною адаптацією (А. Босі-Вестфаль, особисте спілкування).

Довгострокові дослідження серед жінок не виявили значного стійкого зниження RMR після відновлення ваги (22, 28). Однак класичний експеримент напівголоду в Міннесоті (25) продемонстрував стійке пригнічення RMR протягом періоду відновлення ваги при контрольованому повторному годуванні, коли випробовуваним було заборонено їсти вище вихідного рівня (29, 30). Цікаво, що підвищений голод був пов’язаний з метаболічною адаптацією (31), і коли суб’єктам експерименту у Міннесоті дозволили їсти за бажанням, вони споживали калорії значно вище базових рівнів, а придушення RMR швидко змінилося (25). Подібним чином, недавнє дослідження продемонструвало підвищений показник RMR протягом періоду примусового перегодовування після періоду недоїдання, який збігався зі значною метаболічною адаптацією та втратою ваги (27). Таким чином, одночасний стан енергетичного балансу на момент вимірювань RMR може мати глибокий вплив на те, чи виявляється метаболічна адаптація.

На відміну від попередніх досліджень, де вимірювання метаболічної адаптації могли бути змішані постійним позитивним або негативним енергетичним балансом у період безпосередньо перед вимірюваннями, ми спостерігали за змінами маси тіла пацієнтів протягом 2 тижнів до прийому, щоб переконатися, що вони відносно стабільно важать а середня швидкість зміни ваги суттєво не відрізнялася від нуля.

У той час як більшість випробовуваних відчули значне відновлення ваги за 6 років після змагань з найбільшим програшем, середня втрата ваги становила 11,9 ± 16,8% порівняно з вихідним рівнем, а 57% учасників підтримували принаймні 10% втрати ваги. Для порівняння було підраховано, що

20% людей із зайвою вагою зберігають принаймні 10% втрати ваги після 1 року програми схуднення (32). Лише 37% групи втручання у спосіб життя Програми профілактики діабету підтримували щонайменше 7% втрати ваги через 3 роки (33), а 27% групи інтенсивного втручання у дослідженні Look AHEAD зберігали 10% втрати ваги через 8 років ( 34).

Іноді стверджується, що швидка втрата ваги, така як ця, що спостерігається серед учасників найбільших програшів, підвищує ризик відновлення ваги, але останні дослідження не змогли підтримати цю ідею, оскільки не спостерігалося, що швидкість втрати ваги сама по собі впливає на довгострокове відновлення ваги (35, 36). Порівняно більший успіх у підтримці втраченої ваги у учасників Найбільшого невдахи, можливо, був зумовлений масовою втратою ваги під час змагань, оскільки величина ранньої втрати ваги є найкращим предиктором довгострокової втрати ваги (37, 38). Крім того, цілком ймовірно, що публічний характер змагання The Biggest Loser, можливо, піддав своїх колишніх учасників певній зовнішній підзвітності, що сприяло їх відносному успіху у збереженні значної втрати ваги в довгостроковій перспективі. Звичайно, надзвичайний та публічний характер цього втручання для схуднення ускладнює переклад наших результатів на більш типові програми схуднення.

На закінчення ми виявили, що учасники The Biggest Loser повернули значну частину втраченої ваги за 6 років після змагань, але загалом були досить успішними при тривалому зниженні ваги порівняно з іншими втручаннями у спосіб життя. Незважаючи на значне відновлення ваги, було виявлено значну стійку метаболічну адаптацію. Всупереч очікуванням, ступінь метаболічної адаптації в кінці змагань не був пов’язаний з відновленням ваги, але ті, у кого більша тривала втрата ваги, також мали більше постійне уповільнення метаболізму. Отже, тривала втрата ваги вимагає пильної боротьби зі стійкою метаболічною адаптацією, яка пропорційно протидіє постійним зусиллям щодо зменшення маси тіла.

Що вже відомо про цю тему

Втрата ваги призводить до придушення швидкості метаболізму в спокої (RMR), що часто перевищує очікувані через зміни в складі тіла - явище, яке називається "метаболічною адаптацією".

Запропоновано, щоб метаболічна адаптація до втрати ваги зберігалася протягом довгого часу та схильна до відновлення ваги, але поздовжні дані, що підтверджують ці твердження, відсутні.

Що додає це дослідження

Шість років після масової втрати ваги під час змагання The Biggest Loser спостерігалася велика стійка метаболічна адаптація, незважаючи на значне відновлення ваги.

Метаболічна адаптація в кінці змагань для схуднення не суттєво корелювала з відновленням ваги.

Суб'єкти, які зберігають найбільшу довгострокову втрату ваги, також зазнали більшої метаболічної адаптації.