Взаємозв’язок між частотою основного метаболізму, статтю, віком та складом тіла у 8 780 суб’єктів із ожирінням білого кольору

Istituto Auxologico Italiano, IRCCS, Laboratorio Sperimentale di Ricerche Auxo ‑ endocrinologiche, Вербанія, Італія

Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche, Università degli Studi di Udine, Удіне, Італія

Unità di Epidemiologia Clinica, Centro Studi Fegato, Трієст, Італія

Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Сеграте, Італія

Istituto Auxologico Italiano, IRCCS, Laboratorio Sperimentale di Ricerche Auxo ‑ endocrinologiche, Вербанія, Італія

Istituto Auxologico Italiano, IRCCS, Divisione di Auxologia e Riabilitazione Funzionale, Verbania, Італія

Istituto Auxologico Italiano, IRCCS, Laboratorio Sperimentale di Ricerche Auxo ‑ endocrinologiche, Вербанія, Італія

Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche, Università degli Studi di Udine, Удіне, Італія

Unità di Epidemiologia Clinica, Centro Studi Fegato, Трієст, Італія

Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Сеграте, Італія

Istituto Auxologico Italiano, IRCCS, Laboratorio Sperimentale di Ricerche Auxo ‑ endocrinologiche, Вербанія, Італія

Istituto Auxologico Italiano, IRCCS, Divisione di Auxologia e Riabilitazione Funzionale, Verbania, Італія

Анотація

Вступ

Збільшення поширеності ожиріння протягом останніх десятиліть (1) пояснюється головним чином невідповідністю між споживанням енергії та витратами енергії (ЕЕ) (2, 3). Фактори, що впливають на цей баланс, численні та складні, включаючи гени, середовище та їх взаємодію. Однак обгрунтування стратегій управління вагою полягає у виявленні та модифікації кількості енергії, що вводиться та витрачається для відновлення нормальної маси тіла (ЧБ) (1). ЕЕ є основною детермінантою енергетичного балансу та складу тіла. Згідно із загальноприйнятою схемою в харчуванні людини, добова ЕЕ (ДЕЕ) може бути розподілена між базальним обміном (BMR), екстрапольованим на 24 год, що відповідає енергії, необхідній для підтримання функцій організму в стані спокою, і на яку припадає ∼65% ДЕЕ у сидячих суб’єктів (4); ЕЕ, пов’язана з фізичною активністю (часто її називають термічним ефектом діяльності), на яку припадає ∼25% ДЕЕ (5); і термічний ефект їжі, що включає ЕЕ внаслідок перетравлення, всмоктування та метаболізму поживних речовин, і на який припадає ~ 10% ДЕЕ (5). Через його великий внесок у DEE, особливо у осіб із ожирінням, BMR часто був основним акцентом уваги в дослідженнях щодо розвитку та лікування ожиріння.

Методи та процедури

Предмети

Загалом, 1412 білих дітей та підлітків із ожирінням (віковий діапазон: 7–18 років) та 7 368 дорослих із ожирінням (віковий діапазон: 18–74 років) були послідовно включені в дослідження між січнем 2003 та груднем 2007 року у Відділенні ауксології та між Січень 1999 р. Та грудень 2007 р. У 3-му відділі метаболічних хвороб Італійського інституту ауксології (Італія). Критеріями включення були: (i) вік від 7 до 74 років та (ii) ІМТ вище 97-го процентилю для статі та віку з використанням італійських референтних значень для дітей та підлітків (13) та ІМТ ≥ 30 кг/м 2 для дорослих. Суб'єкти, які мали явні метаболічні та/або ендокринні захворювання (наприклад, діабет, гіпотиреоз, гіпертонія, аменорея), та ті, хто приймав будь-який препарат, який, як відомо, впливає на енергетичний обмін, були виключені з дослідження. Експериментальний протокол був затверджений Комітетом з етики італійського Інституту ауксології. Суб'єктам було ретельно роз'яснено мету та завдання та отримано письмову інформовану згоду від них або їх законних опікунів.

Вимірювання проводили протягом стабільного періоду ЧБ перед початком програми зменшення ваги в Італійському інституті ауксології. Суб'єктів, що голодували, доставляли в лабораторію та оцінювали BMR, BW, зріст та склад тіла.

Фізичні характеристики та склад тіла

BW вимірювали з точністю до 0,1 кг за допомогою ручного зважування (Seca 709, Гамбург, Німеччина). Висоту вимірювали з точністю до 0,5 см за допомогою стандартизованої настінної дошки висоти (Wunder, Мілан, Італія). ІМТ розраховували як ЧБ (кг)/висоту 2 (м) (14). Шкала стандартного відхилення ІМТ була розрахована із застосуванням методу LMS (15) до італійських еталонних значень для дітей та підлітків (13).

Склад тіла вимірювали за допомогою аналізу біоелектричного імпедансу (BIA) за допомогою тетраполярного вимірювача імпедансу (Human-IM Scan; DS-Medigroup, Мілан, Італія). Вимірювання проводили за методом Лукаські (16) та рекомендаціями Національного інституту охорони здоров'я (17). FFM оцінювали за допомогою рівнянь прогнозування, розроблених Лазцером та ін. (18) для дітей та підлітків, а також для сірих та ін. (19) для дорослих. FM отримували відніманням FFM від BW і% FM як (FM/BW) × 100. Коефіцієнт варіації протягом доби для трьох повторних оцінок FFM у 10 осіб із ожирінням (з перестановкою електродів) становив 2,4%.

BMR вимірювали вранці (між 8 і 10 ранку) після нічного голодування і в термонейтральних умовах (у приміщенні 22-25 ° C) за допомогою непрямого комп'ютерного калориметра з відкритим контуром, оснащеного навісом (Vmax 29; Sensor Medics, Йорба Лінда, Каліфорнія). Медичні таблиці фертильних самок були перевірені щодо регулярності менструацій та дати останньої менструації. BMR завжди визначали під час фолікулярної фази менструального циклу. Газоаналізатори калібрували перед кожним випробуванням за допомогою еталонної газової суміші (15,0% O2 та 5,0% CO2). Випробовуваних вимірювали у спокої в положенні лежачи на спині протягом принаймні 45 хв, включаючи 10-хвилинний період аклімації (20). Дані з перших 10 хв вимірювання, що відображають пристосування до процедурного середовища та адаптацію суб'єктів, не враховувались для розрахунку BMR. Після досягнення стійкого стану споживання O2 та вироблення СО2, стандартизовані для температури, барометричного тиску та вологості, реєстрували з інтервалом 1 хв протягом мінімум 30 хв і усереднювали протягом усього періоду вимірювань. ЕЕ розраховували на основі поглинання O2 та виходу CO2 за допомогою рівняння Вейра (21).

Статистичний аналіз

Результати

Фізичні характеристики 1412 дітей та підлітків із ожирінням та 7 368 дорослих із ожирінням показані в Таблиця 1. В обох групах 58% дітей та підлітків та 73% дорослих були жінками. В обох групах середній вік та відсоток ЧМ були значно вищими у жінок, ніж чоловіків, тоді як BW, зріст, FFM та BMR були значно нижчими у жінок.

Фігура 1 показує регрес BMR у порівнянні з віком, BW, зростом, FFM та FM у дітей та підлітків та у дорослих, стратифікованих за статтю. При візуальному огляді графіків чоловіки мають вищі значення BMR для того самого значення провісника. Таблиця 2 показує аналіз коваріаційних моделей, що офіційно перевіряють вплив статі на лінії регресії, згадані раніше. У дітей та підлітків (Таблиця 2), взаємодія предиктор × стать була значущою у всіх випадках, за винятком FFM × стать. Однак, коли BW, FFM або FM використовувались як предиктори, ефект статі як основного ефекту не був статистично значущим. Судячи з Р. 2 adj та RMSE, однозначні прогнози на основі BW були такими ж точними, як і на основі FFM (Р. 2 пристосування: 0,59 проти 0,59 та RMSE (кДж): 1,073 проти 1,079 відповідно).

Швидкість базального метаболізму (BMR, кДж/умирання), нанесена на графік як функція віку (років), маси тіла (кг), зросту (м), маси без жиру (FFM, кг) та маси жиру (FM, кг) для (a) діти та підлітки (n = 1412) та (b) дорослі (n = 7368) (сіра лінія = чоловіки; чорна лінія = жінки).

У дорослих (Таблиця 2), усі терміни взаємодії предиктор × гендерні взаємодії та основні ефекти були значущими. Що стосується дітей та підлітків, прогнози, засновані на BW, були такими ж точними, як і на основі FFM (Р. 2 пристосування: 0,59 проти 0,59 та RMSE (кДж): 1065 проти 1059 відповідно).

Чотири моделі зростаючої складності для прогнозування BMR показані в Таблиця 3. Модель 1 є найпростішою і базується на ЧБ, віці та статі; Модель 2 додає висоти до предикторів Моделі 1; Модель 3 базується на віці, статі та FFM, а Модель 4 додає FM до предикторів Моделі 3. Оскільки не було суттєвого покращення відповідності моделі, отриманого додаванням взаємодії предиктор × стать (дані не показані), ми зберегли моделі простіше, усуваючи ці взаємодії також, коли це статистично значуще.

Усі моделі мали практично однакову точність прогнозування BMR у дітей та підлітків, як і у дорослих (Р. 2 присл. Від 0,59 до 0,60). Докладніше, зріст не додав нічого, що практично стосується простішої моделі на основі ЧБ та віку та статі, а ФМ не додав нічого, що практично стосується моделі, заснованої на віці, статі та ЖЖ (Таблиця 3). Таким чином, проста модель, заснована на BW, віці та статі, така ж точна, як і складніші моделі, засновані на складі тіла. Отже, нові рівняння для прогнозування BMR у дітей та підлітків (рівняння 1 та 2) та дорослих (рівняння 3 та 4) є наступними:

де стать = 1 для чоловіків і 0 для жінок, BMR виражається в кДж, вік у роках, BW і FFM в кг (Р. 2 adj = скоригований коефіцієнт детермінації; RMSE: середня квадратична помилка; точне прогнозування: відсоток усіх суб'єктів, для яких прогнозували BMR, знаходився в межах 90-110% від виміряного BMR. Ці рівняння наведені в Додаток 1 з BMR, вираженим у ккал).

Обговорення

Ми оцінили взаємозв'язок між BMR, статтю, віком, антропометрією та складом тіла у найбільшій на сьогодні дослідженій зразку білих дітей, підлітків та дорослих із ожирінням.

У дітей та підлітків стать був важливим предиктором BMR. Як показано в Таблиця 3, стать увійшла до всіх моделей прогнозування, зробивши від 749 до 1007 кДж більше у чоловіків, ніж у жінок. За погодженням із попередніми дослідженнями, що проводились у дітей та підлітків із ожирінням (10, 25), вищий показник BMR у наших чоловіків-чоловіків можна пояснити здебільшого вищим рівнем FFM порівняно з жінками. FFM, метаболічно активний компонент організму, пояснив 60% варіабельності BMR у наших дітей та підлітків, що свідчить про те, що інші фактори впливають на BMR. Зокрема, після корекції на ШЖМ стать залишався значущим багатоваріантним предиктором BMR у дітей та підлітків (коефіцієнт регресії = 749, 95% ДІ: 621–887 кДж), що можна пояснити більшою часткою скелетних гліколітичних волокон (26), вища активність Na + −K + АТФази (27) та різний гормональний статус (28).

Однак чоловіча стать (коефіцієнт регресії = -44, 95% ДІ -130-43) не увійшла до моделі багатоваріантного прогнозування для дорослих на основі FFM. Це узгоджується з попередніми дослідженнями, які показують, що незрозумілий ефект ґендеру усувається, коли береться до уваги ФСТ (29).

На закінчення ґендер є важливою детермінантою BMR у дітей та підлітків із ожирінням, але не у дорослих із ожирінням. У дітей та підлітків стать залишався значущим після коригування BW або FFM, а BMR був вищим у чоловіків. Крім того, це дослідження підтримує гіпотезу про те, що вікове зниження BMR обумовлене зменшенням FFM, що свідчить про те, що фізична активність є важливою для осіб із ожирінням як для підтримки, так і для збільшення BMR, а також для збільшення DEE та сприяння до втрати ваги. Нарешті, антропометричні вимірювання (BW, зріст, стать та вік) настільки ж точні, як і склад тіла, оцінений BIA для прогнозування BMR. Рівняння, розроблені в цьому дослідженні, можуть представляти корисний інструмент для медичних працівників, які не мають доступу до обладнання непрямої калориметрії, для оцінки BMR у осіб із ожирінням.

Розкриття інформації

Автори не заявили про конфлікт інтересів.

Додаток 1

Нові рівняння для прогнозування BMR (ккал) у дітей та підлітків (рівняння 5 та 6) та дорослих (рівняння 7 та 8) є наступними: