Cheltuieli de energie în timpul supraalimentării Nutriție; Text integral cu metabolism
Abstract
Introducere
Obezitatea se dezvoltă atunci când aportul de energie (EI) depășește cheltuielile de energie (EE) pentru perioade mai lungi. Cu toate acestea, experimentele de supraalimentare arată că creșterea în greutate este adesea mai mică decât se aștepta din cauza excesului de energie. În parte, acesta este rezultatul unei creșteri obligatorii a EE asociate cu greutatea corporală crescută și masa fără grăsimi [1] și cantitatea mai mare de alimente care trebuie digerată și absorbită [2]. În plus, există o mare variație interindividuală a creșterii în greutate pe aceeași cantitate de supraalimentare, ceea ce sugerează că unele persoane își pot regla EE-ul dincolo de costurile obligatorii asociate creșterii în greutate pentru a rezista la creșterea în greutate.
EE constă din EE obligatorii necesare pentru funcționarea normală a celulelor și organelor, EE pentru activitatea fizică și termogeneza adaptivă (sau facultativă), care este definită ca producția reglementată de căldură ca răspuns la modificările de temperatură și dietă ale mediului [3]. EE obligatorie este în general calculată din valori teoretice bazate pe greutatea corporală, compoziția corporală și aportul de energie [4]. EE pentru activitatea fizică poate fi măsurată direct din munca efectuată asupra mediului. În schimb, deși definiția este clară, determinarea termogenezei adaptive depinde doar de modificările din EE care nu sunt contabilizate pentru modificările din EE obligatorii. Termogeneza adaptivă reflectă apoi schimbările în eficiența metabolică [5].
Experimente de supraalimentare umană
Obezitatea are nevoie de un echilibru energetic pozitiv pentru a se dezvolta, situație care este mimată în experimentele de supraalimentare. Selecția noastră de studii de supraalimentare umană este rezumată în Tabelul 1. Pentru a investiga importanța termogenezei adaptive, componenta sau componentele cheltuielilor de energie implicate trebuie definite și reflectate în proiectarea studiului.
Cele mai fiabile studii în ceea ce privește supraalimentarea sunt studii efectuate cu subiecți care locuiesc în institutul de cercetare pe întreaga perioadă de studiu. Apoi, însă, un dezavantaj este inducerea diferitelor stiluri de viață chiar și atunci când activitatea fizică nu este limitată. În alte experimente, subiecții sunt studiați ca pacienți ambulatori, care consumă una sau mai multe mese pe zi la institutul de cercetare, dar în caz contrar rămân în propriile medii. În ambele condiții, standardul de aur pentru măsurarea EE pe perioade mai lungi este metoda de apă dublu etichetată (DLW). În combinație cu somnul sau rata metabolică bazală (SMR sau BMR), cheltuielile de energie induse de activitate (AEE) pot fi determinate fără a restricționa subiecții. În plus, activitatea fizică (PA) poate fi măsurată în mod obiectiv cu accelerometre, care măsoară mișcările corpului în termeni de frecvență, durată și intensitate [9]. Camerele de respirație permit măsurarea cheltuielilor energetice totale (TEE) și a componentelor sale (SMR, BMR, termogeneza indusă de dietă (DIT) și AEE). Deși PA este limitată din cauza zonei limitate, există încă variații considerabile între subiecți, în timp ce variația intra-individuală este mică [2].
Durata supraalimentării determină în principal fiabilitatea schimbărilor în greutatea corporală ca o reflectare a stocării energiei. Perioada de supraalimentare ar trebui să fie suficient de lungă pentru a se aștepta la o creștere a greutății corporale în exces față de modificările cauzate de conținutul intestinului și de edem (adică depozitarea excesivă a fluidelor corporale care nu este rezultatul unei mase corporale slabe crescute).
Cheltuieli de energie în timpul supraalimentării
Aportul și oxidarea macronutrienților
Când alimentele digerate intră în sânge există o ierarhie oxidativă. Macronutrienții care se depozitează cel mai ușor (grăsimi) sunt oxidați în ultimul timp, în timp ce macronutrienții care nu pot fi păstrați deloc (alcool) sau care pot fi depozitați doar în anumite circumstanțe (proteine) sau în cantități limitate (carbohidrați) sunt oxidați mai întâi [ 10]. Ingerarea alcoolului crește în mod direct oxidarea alcoolului, care se menține până când se elimină tot alcoolul. Oxidarea proteinelor și a carbohidraților urmează îndeaproape aportul. În schimb, aportul de grăsimi nu stimulează oxidarea grăsimilor. Mai mult, oxidarea grăsimilor este inhibată de aportul mare al celorlalți macronutrienți [10-12]. Efectul termic al macronutrienților separați este de 20-30% pentru proteine, 5-15% pentru carbohidrați și 0-3% pentru grăsimi [12]. Cifra efectului termic al alcoolului nu este clară, valorile variază între 6 și 30% în diferite studii [13].
Aportul oricărui macronutrienți care depășește necesarul de energie va duce la depozitarea grăsimilor, dar o capacitate redusă de oxidare a grăsimilor ar putea predispune în special la obezitate. Diaz și colab. [4] subiecții supraalimentați cu 50% peste necesarul de energie inițial pentru 42 de zile, ceea ce a suprimat oxidarea grăsimilor cu 37% la subiecții slabi, dar cu 64% la subiecții supraponderali. Aceste rezultate au fost confirmate de Horton și colab. [14] care au supraalimentat cu 50% peste aportul de energie inițial cu cantități izoenergetice de grăsimi și carbohidrați timp de 14 zile. În timpul ambelor perioade de supraalimentare, subiecții obezi au avut o RQ medie mai mare și au oxidat proporțional mai mulți carbohidrați decât subiecții slabi. Cu toate acestea, EE a crescut proporțional cu creșterea dimensiunii corpului și a creșterii țesutului, lăsând nici o dovadă pentru termogeneza adaptativă. Prin urmare, capacitatea de oxidare a grăsimilor nu pare să se raporteze la capacitatea de termogeneză adaptativă.
Capacitatea limitată de stocare a carbohidraților forțează o creștere a oxidării carbohidraților cu supraalimentarea cu carbohidrați, care împreună cu o scădere a oxidării grăsimilor are ca rezultat un echilibru pozitiv al grăsimilor [14]. Cu toate acestea, influența conținutului de carbohidrați al dietei (supraalimentarea) asupra eficienței metabolice este mai puțin clară. Deși nu întotdeauna intenționat, dietele de supraalimentare sunt în general bogate în carbohidrați. Efectele carbohidraților sunt astfel comparabile doar între dietele care furnizează excesul de energie în întregime sub formă de grăsimi (sau proteine) sau ca carbohidrați sau, respectiv, diete relativ scăzute și bogate în carbohidrați (Tabelul 1; referințe: [14, 20, 21]). Lammert și colab. [20] au supraalimentat subiecții cu un conținut ridicat de grăsimi (procentele energetice din proteine: grăsimi: carbohidrați au fost 11:58:31) sau o dietă bogată în carbohidrați (en% P: F: CHO 11:11:78). Calculat din supraalimentarea medie de 118 (high CHO) și 101 MJ (high-F) și creșterile în greutate medii de 1,35 (high CHO) și 1,58 kg (high-F), costurile creșterii în greutate au fost de 87 și 63 MJ/kg respectiv. În schimb, creșterea în greutate a unei diete bogate în proteine / bogate în grăsimi (en% P: F: CHO 20:50:30) a fost de 72 MJ/kg comparativ cu
47 MJ/kg atât în medie (în% P: F: CHO 14:41:45), cât și în cel bogat în carbohidrați (en% P: F: CHO 10:30:60) în studiul lui Webb și Annis [21 ]. Rezultatele studiului Horton și colab. [14] par să indice spre aceeași direcție, cu costuri de creștere în greutate 100 MJ/kg la un conținut ridicat de grăsimi și 90 MJ/kg la supraalimentarea cu conținut ridicat de carbohidrați. În timp ce primul studiu sugerează că costurile creșterii în greutate sunt crescute cu supraalimentarea cu conținut ridicat de carbohidrați care ar putea fi cauzată de de novo lipogenezei, ultimele două studii sugerează că costurile creșterii în greutate sunt mai degrabă crescute atunci când conținutul de carbohidrați este relativ scăzut, ceea ce ar putea fi explicat prin creșterea gluconeogenezei. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că comparația între studii este dificilă, deoarece compoziția macronutrienților și tehnicile de măsurare au diferit substanțial. Acest lucru este, de asemenea, prezentat în gama largă a costurilor de creștere în greutate de 23 până la 54 MJ/kg cu supraalimentarea „dietă medie/mixtă”.
Componentele cheltuielilor de energie
Componenta cheltuielilor energetice zilnice cea mai afectată de modificările greutății corporale este BMR [1], prin urmare este posibil ca orice modificare adaptativă a cheltuielilor totale de energie să apară în această componentă. Mai multe studii au raportat o creștere a BMR după supraalimentare [4, 19, 22-29]. Această creștere se datorează costului energetic al grăsimii și câștigurilor în masă fără grăsimi, precum și costurilor de menținere a unei greutăți corporale mai mari [1].