absztrakt

A CÉL: Mutassa be a hidrogén-karbonát-karbamid (BU) módszer érvényességét az egész test közvetett kaloriméterében a gázcsere (GE) közvetlen méréseivel szemben, és hasonlítsa össze a BU és a kettősen jelölt víz (DLW) méréseit szabad életkörülmények között, ugyanabban a környezetben. elhízott nők csoportjai.

energiafelhasználásának

JAVASLAT: Az energiafogyasztást (EE) BU módszerrel becsülték 24 órán át, párhuzamosan az egész test közvetett kalorimetriájával, majd ezt követően 5 egymást követő napon keresztül otthon, egyidejűleg 14 nap DLW-vel. Hat nőt vizsgáltak, testtömeg-index (BMI) 52, 4 ± 10, 4 kg/m2 (sd).

AZ EREDMÉNYEK: A teljes energiafelhasználás (TEE) mérései a metabolikus kamrában a BU és a GE alkalmazásával nem különböztek szignifikánsan (BU = 11, 79 ± 1, 89 MJ/nap és GE = 11, 64 ± 1, 86 MJ/nap; átlagos különbség, 0,25 ± 0,49 MJ/nap, P> 0,05). A BU-ból és a DLW-ből származó vad TEE szintén hasonló volt (13, 28 ± 1, 86 és 13, 86 ± 2, 25 MJ/nap, átlagos különbség 0, 17 ± 1, 33 MJ/nap, P 1 Az elhízás fontos aspektusa tanulmány Mindazonáltal az energiafogyasztás (EI) pontos felmérése, különösen az elhízott egyének számára, nehéz megbecsülni a jelentős aluljelentések miatt, 2, 3, és ezért nagy hangsúlyt fektettek a jövedelem megszerzésére az életre fordított összes energia kiadás (TEE) követési módszerek, különösen a kettősen jelölt víz (DLW) módszer alkalmazásával.

A DLW vízmódszer olyan izotóphígítási módszer, amelyben az energiafelhasználást az endogén CO2 termeléséből számolják, amely a 2H és 18O izotópok medencevízből történő differenciális eliminációjából származik. 4 A DLW módszert hitelesítették a gázcserével (GE) (amelyet az energiaráfordítás (EE) becslésének aranystandardjának tekintenek), az 5., 6., 7., 8., 9. és az energiamérleg-vizsgálatokkal. 10, 11 Néhány eltérést észleltek a validációs vizsgálatok eredményei között, amelyeket az egyének eltérő fiziológiai állapotának és az egyes laboratóriumok által elvégzett különböző analitikai módszerekhez kapcsolódó hibáknak tulajdonítottak. A DLW-t használó EE-becslés teljes pontossága azonban becslések szerint ± 3-6%. 7, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19 A DLW-módszert ezért érvényes módszernek tekintik a TEE-mentes élet becslésére, és a lakosság sokféle csoportjára alkalmazzák, ideértve az időseket is. csecsemők, 18, 21, 22 beteg 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 alultáplált 30 és elhízott. 15, 31

Különösen érdekes validációs vizsgálat található Ravussin és munkatársaiban (15), amely összehasonlította a DLW-t a GE-vel az egész test metabolikus kamrájában, különböző testtömegindexű (BMI) egyedek csoportjában. A tanulmány beszámolt az EE súlyával összefüggő alulbecsléséről DLW-vel (r = −0, 81, P 32, ugyanakkor megbecsülte a zsírsavak és koleszterin szintézisét a szervezetben a stabil felnőttek súlyával, és kevés bizonyítékot mutatott a DLW hibáira vezetett CO 2 termelés, átlagosan -0,5% CO 2 termelés alulbecslésével, ami arra utal, hogy a DLW módszert valószínűleg nem befolyásolja komolyan. Egyetlen tanulmány sem vizsgálta a DLW érvényességét az elhízott csoportban, mert Ravussina és mtsai, 15 tanulmány és más olyan tanulmányok, amelyek adatokat szolgáltattak az egyes alanyokról, nem támasztották alá az adipozitás és a TEE hiba közötti összefüggést, amelyet a DLW 6, 7, 8, 9, 10-ben becsültek. Most sürgősen újra meg kell vizsgálni Ravussin megfigyeléseit, és ha megerősítést nyer, vizsgálja meg az esetlegesen előforduló egyéb mechanizmusokat.

A BU módszert egészséges sovány egyének 34 és tüdőrákos betegek légzési gázcseréjével ellenőrizték. Ezt a módszert egészséges egészséges egyénekre, 34 tüdőrákos, 35 meloiosisos, 36 HIV-fertőzött 37 és krónikus obstruktív tüdőbetegségben (COPD) szenvedő betegre is alkalmazták. 38 A közzétett adatok elemzése azt mutatja, hogy a BU módszer csupán 0,05 ± 0,31 MJ/nap alatt becsülte alá a GE által elért EE-t, és nem volt összefüggésben a testzsír mennyiségével (r = 0,05, két vizsgálat alapján összesített adatok felhasználásával az összes testzsír 0,05 ± 0,31 MJ/nap között mozgott). 5-36 kg és BMI 21-33 kg/m2 34, 35. Azonban ezekben a vizsgálatokban a legtöbb alany nem volt elhízott, és meghaladta a testzsír korlátozott tartományát. A jelenlegi teljes test kaloriméteres vizsgálat első elemét úgy tervezték, hogy ezeket az érvényesítéseket kiterjessze a súlyosan elhízott populációra is.

A második elem az, hogy ez a tanulmány teszteli a BU módszer praktikusságát vad körülmények között, első közvetlen összehasonlítást nyújt a BU és a DLW technikákról elhízott alanyokban, és hosszú távú egyidejű méréseket végez a CO 2 termelésről, kétféle módon, különböző metabolikus függőségekkel, amelyből Ravussin és mtsai .

Tantárgyak és módszerek

Hat kórházi elhízással rendelkező nő került kórházi ambulanciára (1. táblázat). Testtömegük kevesebb mint 2 kg-mal változott a vizsgálat megkezdése előtti 4 hét alatt. Az elhízás kivételével minden alany kielégítő egészségi állapotúnak tekinthető. Teljes kórtörténetet, fizikai vizsgálatokat és rutinszerű vérméréseket végeztek. Egyik beteg sem szenvedett cukorbetegségben, de némelyiküknél artralgia volt (a 3. alanynál voltak osteoarthritis tünetek) és bizonyos mértékű testmozgás okozta dyspnoe volt. A vizsgálatot az MRC Dunn Clinical Nutrition Center-ben (Cambridge, Egyesült Királyság) végezték. A tanulmányt a Dunn Nutrition Unit (MRC) Orvosi Kutatási Tanács és az Addenbrooke kórházi etika jóváhagyta. A vizsgálat megkezdése előtt írásbeli beleegyezést szereztek az önkéntesektől.

Asztal teljes méretben

A 14C-os hidrogén-karbonát beadása

14C-hidrogén-karbonátot adtunk elsődleges állandó infúzióként. Az elsődleges dózist a mérés előtti napon (GE) (0. nap) adtuk be, és az infúzió megkezdődött. Az infúziót (24x106 dpm/nap) egy Graseby minipumpával (Graseby driver változó sebességű MS26-mal; Graseby Medical, Watford, Egyesült Királyság) és egy bolus karbamid-primerrel (a dózis kiszámításához lásd Elia 39) használtuk. A szubkután kanül behelyezésének módszereiről részleteket máshol találunk. Az egész test 14 C sugárzásnak volt kitéve a napi háttérsugárzáshoz közel. 34

Az egész test közvetett kalorimetriája

Folyamatos GE méréseket végeztek minden alanyon. A CO2 kaloriméter-analizátorok linearitását a teljes működési tartományban teszteltük. 80% N2 és 20% CO2 tartalmú infúziós tesztek, 1, 25 l/perc sebességgel, megerősítették a kaloriméter pontosságát ± 1% tartományban.

Az alanyok 8 órakor léptek be az egész test kaloriméterbe. A 0. napon összesen 37 órát töltöttünk a kalorimetrikus kamrában, 9: 00-kor végződve. A 2. napon az éjszakai egyensúlyozás után a GE-méréseket az 1. napon 9:00 órától a 2. napon 9:00 óráig rögzítettük. Az alanyok ugyanazt a szabványosított protokollt követték kaloriméterben. Két 30 perces edzésidőszak kivételével (30 perc kerékpározás 25 W-on, 30 perc pedálozás és 20 cm-es blokkolás 40/perc sebességgel), az alanyok ülve maradtak. Két beteg fizikai korlátai, nehézlégzése (6. alany) és ízületi gyulladásos szövődményei (3. alany) miatt nem tudott teljesíteni vagy teljesíteni a testmozgást. Az étkezéseket három izoergiás étkezésben (40% zsír, 47% szénhidrát és 13% fehérje) adtuk be, étkezési hányadosa 0,857. Az egyes étrendeket minden egyes egyed számára az előre jelzett bazális anyagcsere (BMR) 1,35-szeresével határoztuk meg. 41 Minden ételt és italt, amelyet nem ettek, lemérték és feljegyezték. A vizsgálat során koffeinmentes tea és kávé állt rendelkezésre. A BMR-t 08:00 és 09:00 óra között mértük az 1. és 2. napon, és átlagoltuk. A betegek ébren, de teljesen nyugalomban feküdtek 24 ° C-on, étkezés után 12-14 órával.

A megjelölt időpontokban a következő mintákat nyertük, miközben az alanyok a kaloriméterben voltak: (1) Az 1. és a 2. napon 09:00 és 09:15 között vérmintákat vettünk egy légmentesen lezárt fedélen keresztül a kaloriméter udvarán. vér karbamid, hidrogén-karbonát, teljes vérkép és májfunkciós vizsgálatok mérésére. (2) 09:00 órakor A CO2 specifikus aktivitásának meghatározásához levegőmintát vettünk. (3) 08:30 és 9:00 óra között Kalorimetrikus levegőmintákat vettünk a fajlagos CO2-aktivitás meghatározásához. Ezekből a levegőmintákból kimért mennyiségű hyamin-hidroxidot (

3,0 mmol/injekciós üveg). A (3) minta és a kalorimetrikus levegő mért CO 2 -koncentrációja lehetővé tette a kaloriméterben lévő 14 CO 2 teljes mennyiségének kiszámítását. (4) A kimenő kalorimetrikus levegő mért, arányos mintáját ammónium-hidroxid/fenolftalein keverékkel buborékoltattuk át a 24 órás periódus alatt, és mind a 14 CO 2, mind a kaloriméterből távozó teljes CO 2 mennyiséget elkapta.

Teljes vizeletmintákat nyertünk 5 egymást követő napon, 07:01 és 09:00, valamint 09:01 és 07:00 között (2. és 22. óra gyűjtés minden 24 órás időszakban), mind a kaloriméterben, mind otthon, a karbamid összesített átlagos fajlagos aktivitásának becsléséhez.

Szabad életmérések

A kaloriméter végén (09:00 h 2 nap) az alanyok orális adag DLW-t kaptak (0,05 g D 2 O 100% -os dúsítás és 1,5 g H 2 O 8 10% dúsítás testtömeg-kilogrammonként). Az alanyok ezután tartózkodtak az evéstől vagy az ivástól a 4 órás egyensúlyi periódus alatt. Az adagolás után 4 órával vizeletmintát nyertünk (

20 ml). Az alanyokat ezután hazatérték, és felkérték őket, hogy tartsák fenn szokásos tevékenységeiket. A napi folt vizeletmintákat meghatározott idő alatt, a következő 12-14 napban gyűjtöttük a DLW elemzés céljából, és a fennmaradó vizeletet az 5. napig a teljes gyűjteményhez adtuk.

A Graseby minipumpa mérete és korlátai miatt a 3. napon házi látogatást tettek a 14C-hidrogén-karbonát infúziót tartalmazó fecskendő cseréje érdekében, hogy az infúziót 5 nap végéig fenntartani lehessen.

A súlyt és a magasságot a vizsgálat elején (0. nap) és végén (15. nap) mértük. A 15. napon vénás vért is gyűjtöttek a keringő hidrogén-karbonát és karbamid koncentrációjának, a májfunkciós tesztek és a teljes vérkép mérésére, amelyeket standard laboratóriumi módszerekkel mértek.

számításokat

A metabolikus kamrában lévő EE-t az O2-fogyasztás és a CO2-termelés alapján számoltuk ki Elia és Livesey kifejezéssel: 40 EE = 15, 818O 2 + 5, 176CO2, ahol az O 2 és a CO 2 literben, az EE kilojoule-ban van.

A BU módszer részét képező elemzés részleteit, ideértve a hyamin-hidroxid-titrálást és a 14C-hidrogén-karbonát szcintillációs számlálást, máshol közöljük. A BU módszerrel történő CO2-termelés kiszámítását az Elia és mtsai: 34 nettó CO 2 -termelés (mol/nap) = 0,95 × 0,85 dpm infúzióban elosztva a megfelelő fajlagos karbamid-aktivitással (dpm/mol) használtuk. a CO 2 energiaegyenértéke 535 kJ/mol, ami megközelíti a tápanyag-egyensúlyhoz közeli alanyok értékét, amikor tipikus nyugati étrendet fogyasztanak. Kis korrekciós tényezőket is figyelembe vettek, amelyek figyelembe veszik a kalorimetrikus levegő címkézésének mennyiségében bekövetkezett változásokat (az 1. napon 09:00 és a 2. napon 09:00 között), valamint a karbamidkészlet specifikus aktivitásának változásait. valószinűbb. 34

A DLW mérésekhez az izotóp dúsulást ezer delta értékben fejezték ki, a Vienna Standard Central Ocean Water (SMOW) nemzetközi szabvány alapján. A 2 H/1 H izotóp arányokat Aqua Sir tömegspektrométerrel (Micromass, Wythenshawe, Egyesült Királyság) mértük, 2,6 ‰ relatív SMOW pontossággal ismételt mérésekben. A 18o/16O arány szempontjából a mintákat CO 2 -val egyensúlyoztuk. 42 mintát (3 ml) kiegyensúlyoztunk 13 ml CO 2 -val 400 mbar nyomáson 6 órán át Isoprep rendszerben (Micromass, Wythenshawe, Egyesült Királyság), a CO 2 tartályhoz viszonyítva, a Hoffman 42 izotóp interferenciákra korrigálva és SMOW-hoz viszonyítva. . A minták mérési pontossága 0,4 ‰ rel SMOW volt.

A DLW módszerrel végzett CO2-termelés becsléseit a Coward által leírt többpontos módszerrel, frakcionált korrekciókkal kaptuk. Ez az eljárás a normalizált értékek helyett az izotóp eloszlási terek megfigyelt értékeit is használja. 43 Feltételezik, hogy az elhízott alanyoknál megnőhet az izotóp eloszlási terek aránya, és ennek a számításnak a jelentőségét a DLW számításokban Coward et al. A becslések belső pontosságának átlagos becslése 4,35 ± 2,44% volt, Ritz et al. 19.

A testösszetételt TBW mérésekkel határoztuk meg, az előrejelzett víztartalom FFM-ben 0,73 volt. A fizikai aktivitási szinteket (PAL) TEE/BMR arányként számoltuk.

statisztikai módszerek

Az eredményeket átlag ± SD-ben fejezzük ki. A BU vs GE és a BU vs DLW-vel kapott eredményeket Student páros tesztjeivel hasonlítottuk össze.

A mintaméret-számításokat a DLW és a BU módszerek közötti lehetséges EE különbségek vizsgálatához a következők szerint végeztük. Ravussin és mtsai 15 adatainak felhasználásával az EE (DLW-GE) és a testzsír (r = 0,812) közötti eltérés regressziós egyenletének meghatározásához kiszámítható volt, hogy a DLW mennyire alulbecsülte a GE által kapott EE-t 0,93 - napi 50 kg zsírtartalmú és 1,52 MJ/nap zsírtartalmú egyének esetében. Ezek a predikció (predikció sd) 0, 54 ill. 0,59 MJ/nap. 45 Az előző, 5-36 kg zsírtartalmú alanyok bevonásával végzett BU-vizsgálatok adatai azt mutatják, hogy a BU-módszer objektív becsléseket nyújt a TEE-re vonatkozóan, amelyek nem változnak a testzsír növekedésével. 34, 35 A fenti információk felhasználásával az SPSS SamplePower2 alkalmazásával 50 és 75 kg zsírtartalmú, elhízott egyének esetében végeztünk mintaméret-számítást. Megtalálni a különbséget a DLW és a BU 0 között: 86 MJ/nap (0,93-0,05 MJ/nap) 50 kg-nál, 80% -os teljesítménnyel és P 9/l jelentéssel; hematokrit 37, 1 ± 6, 5 1/1 × 100, fehérvérsejtszám 6, 8 ± 3, 9 10 9/l; plazma karbamid 4,05 ± 0,9 mmol/l, plazma hidrogén-karbonát 25,4 ± 2,0 mmol/l, plazma albumin 33,5 ± 4,9 g/l, plazma bilirubin 9,8 ± 6,1 μmol/l).

EE az egész test kalorimetriájában

A kalorimetrikus módszerrel és a BU módszerrel mért átlagos CO2-termelés 22, 02 ± 3, 11 és 21, 77 ± 3, 48 mol/nap volt (2. táblázat). Az átlagos TEE az egész testkamrában 11, 78 ± 1, 66 és 11, 64 ± 1, 86 MJ/nap volt kaloriméterrel és BU módszerrel (2. táblázat). Ennek eredményeként a két módszer közötti átlagos csoportkülönbség 0,25 ± 0,49 MJ/nap 45 volt; ez azonban nem volt szignifikáns (páros minta t-teszt, P> 0,28). A PAL átlagos értéke a kaloriméterben 1,35 ± 0,06 (1, 27–1, 42 tartomány). A PAL ezen változékonysága részben annak volt köszönhető, hogy két alany képtelen volt teljesíteni a testedzést, akut ízületi gyulladás és légszomj miatt (lásd az egyes PAL értékeket a 3. táblázatban). Nem volt szignifikáns összefüggés a TEE különbsége között a két módszer (BU-GE) és a testzsír között, kilogrammban vagy százalékban kifejezve, sem ebben a vizsgálatban (r 2 = 0, 035 és 0004), sem pedig akkor, ha az ebből származó adatok a korábbi vizsgálatok eredményeivel kombinálva (r 2 = 0, 009 és 34, 35

Asztal teljes méretben

Asztal teljes méretben

Nem minden alany fogyasztotta el az összes szállított ételt. A teljes test kaloriméteres mérések során az átlagos energiaegyensúly enyhén negatív volt (-0,95 ± 1,36 MJ/nap). Az energiafogyasztás a 2. és 4. alanyban több mint 2 MJ/nap volt alacsonyabb az EE-nél (3. táblázat). Ez csökkentheti a BMR-t a normál szint alá, de nem változtatja meg a GE és a BU által mért teljes EE összehasonlítását.

A szabad élet mérései EE

A DLW módszer alkalmazásával az átlagos becsült CO2-termelés 25, 93 ± 4, 21 mol/nap volt, ami 13, 86 ± 2, 25 MJ/nap EE-nek felel meg (2. táblázat). A DLW módszer (5, 12) CO 2 kiszámításához használt mért térarányok átlagértéke 1, 03 ± 0, 02, a 18 O és 2 H sebességállandók pedig 0, 1031 ± 0, 014 és 0, 0781 ± 0, 012/nap, hasonlóan a korábbi vizsgálatokhoz. A vad hidrogén-karbonátból származó 43,13 CO 2 előállításának eredményeit a 2. táblázat tartalmazza. A 24, 87 ± 3, 45 mol CO2 átlagos termelését a DLW módszer és a Coward alkalmazásával 25, 93 ± 4, 21 értékkel számoltuk. számítások és mtsai. Ez átlagosan 1,06 ± 2, 19 mol CO2 különbséget eredményez a két csoport között. A teljes EE megfelelő értékei 13, 29 ± 1, 84 MJ és 13, 86 ± 2, 25 MJ/nap BU és DLW esetében. A két módszer közötti átlagos különbség (0, 17 ± 1, 33 (MJ/nap)) nem volt szignifikáns (páros minta t-teszt, P> 0,2). A PAL (TEE/BMR) a mért BMR (GE) és a TEE becslések alapján DLW és BU alkalmazásával 1, 62 ± 0, 14, illetve 1, 56 ± 0, 20 volt.

vita

Ez a tanulmány bizonyítékot szolgáltat a BU-módszer érvényességére a súlyosan elhízott egyének csoportjában, a GE-hez viszonyítva egy teljes test kaloriméterben. A BU módszer azt jósolta, hogy a TEE a közvetett kalorimetriával kapott érték 99,1 ± 2,5% -a, ami hasonló a tüdőrákos betegeknél kapott 102,1 ± 3,4% értékhez 35, az egészséges szegény férfiaknál pedig 100 ± 5% -hoz. Ez a tanulmány a BU és a DLW módszerek közötti első összehasonlítást is biztosítja (különbség -3,4 ± 8,01%, 2. táblázat). Ez szemlélteti a szubkután hidrogén-karbonát szabad levegőn történő hosszabb ideig történő infúziójának gyakorlatiasságát, mint azt korábban megpróbálták (5 nap). A korábbi, 34, 36, 37, 38 vizsgálatokhoz hasonlóan a szivattyú is jól tolerálható volt, és nem okozott helyi gyulladásos választ. Bár egy személy enyhe irritációról számolt be, senki sem számolt be arról, hogy ez az eljárás megakadályozta a normális napi tevékenységeket.

Az EE mérésére használt módszerek mindegyike magában hordozza saját hibáit. A teljes testkamrában a CO 2 -mérések pontossága jobb, mint 1,0%, a BU-módszer pedig körülbelül 2,5% -ig, 20, ami legjobb esetben is elegendő ahhoz, hogy a két érték közötti eltérés körülbelül felének megfeleljen. módszerek (SD 3, 8%). A fennmaradó variancia ezután a két módszert különböző módon befolyásoló biológiai tényezőkhöz köthető.

Korábban publikált tanulmányok adatai felhasználhatók annak felmérésére is, hogy az EE különbsége (DLW/GE × 100) összefügg-e a zsír tömegével. Három vizsgálat egyedi eredményeit felhasználva, amelyekben testzsírról számoltak be, a kapcsolatot gyengének találták (r 2 = 0, 10, gradiens 0,51% EE/kg; n = 27), nem szignifikánsnak és inkább pozitívnak. negatívként, ami azt jelenti, hogy ha van ilyen, akkor a testzsír növekedése inkább az EE túlértékelésével, mintsem az alábecsülésével jár. Hasonló átfogó tendenciákat kaptunk, amikor az eredményeket kovariancia-analízissel vizsgáltuk (egyetlen tanulmány sem mutatott zsír kölcsönhatásokat, r2 = 0,25; gradiens 0,45% EE/kg zsír; n = 27), és amikor mindegyik vizsgálatot külön-külön elemezték. Ezenkívül az% -os különbség az EE-ben a testzsír% -ával (r2 = 0,04, gradiens 0,25% EE/kg zsír; n = 27) és a BMI-vel (r2 = 0,082, gradiens 1, 130% EE/kgzsír; n = 27)) gyengék, nem kifejezettek és pozitívak. Ezeket az eredményeket korlátozott testzsírtartalommal (5, 8–24, 9 kg tartomány), testzsírtartalommal (8, 2–31, 0%) vagy BMI (19, 4–30, 5 kg/m 2) ), de még mindig nem támogatják Ravussin et al. A 15. ábra az EE DLW progresszív alábecsülését mutatja a testzsír növekedésével.

Összefoglalva, ez a tanulmány megerősíti a BU-módszer érvényességét az EE-méréssel szemben, közvetlen GE-méréssel egy teljes test közvetett kaloriméterében, és bemutatja a BU-módszer gyakorlati alkalmazását 5 napig, ami messze a leghosszabb alkalmazás ennek a technikának. Ezenkívül ez az első tanulmány, amely bemutatja a BE és a DLW módszerek közötti összhangot a TEE vad körülmények közötti mérésére. Ez elkerüli azokat a korábbi jelentéseket, amelyek az EE DLW széles körű, szisztematikus alábecsülését javasolják súlyosan elhízott egyéneknél.

köszönöm

Köszönet G Jenningsnek, WA Coward-nak és az egykori MRC Dunn Nutrition Unit munkatársainak a tanulmányhoz nyújtott segítségükért.