Összegzés

CÉL: Megállapítani a hidrogén-karbonát-karbamid (BU) módszer érvényességét a gázcsere (GE) közvetlen mérésével szemben egy közvetett teljes test kaloriméterben, és összehasonlítani a BU és a kettősen jelölt víz (DLW) méréseit szabad életkörülmények között ugyanazon csoport súlyosan elhízott nők.

elhízással

TERVEZÉS: Az energiafogyasztást (EE) BU módszerrel becsülték 24 órán keresztül, az egész test közvetett kalorimetriájával egyidejűleg, majd ezt követően 5 egymást követő napon át otthon, 14 napos DLW-vel együtt. Hat nőt vizsgáltak, testtömeg-index (BMI) 52,4 ± 10,4 kg/m 2 (sd).

EREDMÉNYEK: a metabolikus kamrában a teljes energiafelhasználás (TEE) mérései nem különböztek szignifikánsan az anyagcsere-kamrában (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 szabad élet TEE szintén hasonló volt (13,28 ± 1,86 és 13,86 ± 2,25 MJ/nap; átlagos eltérés 0,17 ± 1,33 MJ/nap, P 1 Az elhízás vizsgálatának fontos szempontja az értékelés Az energiafogyasztás (EI) pontos értékelése azonban nehéz, különösen elhízott egyéneknél, a 2., 3. aluljelentés miatt, ezért jelentős hangsúlyt fektettek a teljes szabadon élő energia méréséből származó bevitel következtetésére. kiadások (TEE) nyomkövetési módszerekkel, különös tekintettel a kettősen jelölt víz (DLW) módszerre.

A DLW vízmódszer egy izotópos hígítási módszer, ahol az energiafelhasználást az endogén CO 2 termelésből számolják, amely a 2H és 18O izotópok differenciális eltávolításából származik a testvíz medencéjéből. 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 jelentettek a validációs vizsgálatok eredményei között, amelyeket az egyének eltérő fiziológiai állapotának és az egyes laboratóriumok által elvégzett különböző analitikai módszerekhez kapcsolódó hibáknak tulajdonítottak. 12, 13, 14 Azonban a DLW-t használó EE becslés általános pontossága a becslések szerint ± 3-6% -on belül van. 7, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19 Ezért a DLW-módszert érvényes módszernek tekintik a szabad élet TEE-jének becslésére, és számos populációs csoportra alkalmazták, beleértve az időseket, 20 csecsemőt, 18, 21, 22 beteg 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 alultáplált 30 és elhízott. 15, 31

Különösen érdekes validációs tanulmány Ravussin és munkatársai (15) közül, akik összehasonlították a DLW-t a GE-vel egy teljes test metabolikus kamrájában, különböző testtömeg-indexű (BMI) egyedek csoportjában. A tanulmány az EE DLW általi alulbecsülését jelentette, amely összefüggött a zsírtömeggel (r = −0,81, P 32 megbecsülte a zsírsavak és a koleszterin szintézisét az egész testben stabil testsúlyú felnőtteknél, és kevés bizonyítékot mutatott a CO 2 hibájára a DLW-ből származó termelés, átlagosan alulbecsülve a –0,5% CO 2 -termelést, ami arra utal, hogy a DLW-módszert valószínűleg nem befolyásolja komolyan. Semmilyen tanulmány nem vizsgálta a DLW érvényességét elhízott csoportban, mivel Ravussin és mtsai 15 és más Az egyes alanyokból származó adatok nem támasztják alá az adipozitás és a TEL-ben a DLW által becsült hiba közötti kapcsolatot. 6, 7, 8, 9, 10 Most sürgősen újra meg kell vizsgálni Ravussin megfigyeléseit, és ha beigazolódik, vizsgálja tovább az előfordulásuk mechanizmusait.

A BU módszert egészséges sovány egyénekben 34, valamint tüdőrákban szenvedő betegeknél a légúti gázcsere ellen validálták. 35 A módszert egészséges szabadon élő alanyokra, 34 tüdőrákos, 35 meliodosisos, 36 HIV-fertőzött, 37 és krónikus obstruktív tüdőbetegségre (légúti) (COPD) 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 függ össze a testzsír mennyiségével (r = 0,05 két vizsgálaton alapuló kombinált adatok felhasználásával, amelyek összesen a testzsír 5-36 kg, a BMI pedig 21-33 kg/m 2 között mozog 34, 35). Azonban ezekben a vizsgálatokban az alanyok többsége nem volt elhízott, és a testzsír korlátozott tartományát fedte le. A jelenlegi vizsgálat első elemét, az egész test kaloriméterén belül, úgy tervezték, hogy ezeket az érvényesítéseket rendkívül elhízott populációra is kiterjessze.

A második elem az, hogy ez a tanulmány teszteli a BU módszer gyakorlatiasságát szabad életkörülmények között, biztosítja a BU és a DLW technikák első közvetlen összehasonlítását elhízott személyeknél, és egyidejűleg két módszerrel biztosítja a CO 2 termelés egyidejű mérését két módszerrel Különböző anyagcsere-függőségek, amelyekből Ravussin és mtsai 15 megfigyelései feltárhatók. .

Tantárgyak és módszerek

Hat olyan nőt vettek fel kórházba, amelynek kórtörténete hosszú, kórelőzetes (1. táblázat). Testtömegük kevesebb mint 2 kg-mal változott a vizsgálat megkezdését megelőző 4 hétben. Az elhízáson kívül minden alany kielégítőnek tekinthető. Teljes kórelőzményt, fizikai vizsgálatokat és rutinszerű vérmérést végeztek. Az alanyok egyike sem szenvedett cukorbetegségben, de némelyiküknél arthralgia volt (a 3. alanynál voltak osteoarthritis tünetek) és bizonyos fokú terhelési nehézlégzés. A vizsgálat az MRC Dunn Klinikai Táplálkozási Központban (Cambridge, Egyesült Királyság) történt. A tanulmányt az Orvosi Kutatási Tanács (MRC) Dunn táplálkozási egysége és az Addenbrooke Kórház etikai bizottságai hagyták jóvá. A vizsgálat megkezdése előtt az önkéntesektől írásos tájékoztatáson alapuló beleegyezést kaptak.

Teljes méretű asztal

Bikarbonát beadása 14 ° C-on.

A 14 C-os hidrogén-karbonátot kész állandó infúzióként adtuk be. Az elsődlegeset a mérés (EG) előtti napon (0. nap) adtuk be, és az infúzió megkezdődött. Az infúziót (24x10 6 dpm/nap) a Graseby minipumpa (Graseby MS26 változó sebességű szabályozó; Graseby Medical, Watford, Egyesült Királyság) és egy karbamid elsődleges bólus (az adag kiszámításához lásd Elia 39) segítségével juttattuk el. A szubkután kanül behelyezésének részleteit másutt mutatjuk be. 34 Az egész test sugárterhelése 14 C-tól közel volt a napi háttérsugárzásnak. 3. 4

Közvetett teljes test kalorimetria.

Folyamatos GE méréseket végeztünk minden alanyon. A CO2 kaloriméter-analizátorok linearitását a teljes munkaterületen teszteltük. Infúziós tesztek 80% N 2 és 20% CO 2 tartalommal 1,25 l/perc sebességgel megerősítették a kaloriméter pontosságát ± 1% -on belül.

A következő mintákat kaptuk a megjelölt időpontokban, miközben az alanyok a kaloriméterben voltak: (1) Az 1. és 2. napon 09:00 és 09:15 óra között vérmintákat vettünk a kalorimeter kapuján lévő Hermetic ajtón keresztül ., a vér karbamid-, hidrogén-karbonát-, teljes vérkép- és májfunkciós tesztek mérésére. (2) 09:00 órakor levegőmintát vettek a CO 2 specifikus aktivitásának értékelésére. (3) 08:30 és 09:00 óra között levegő kaloriméter mintákat nyertünk a CO 2 fajlagos aktivitásának értékelésére. A CO 2 ezekből a levegőmintákból csapdába esett, amely nagy mennyiségű (~ 3,0 mmol/injekciós üveg) hyamin-hidroxidot tartalmaz. A minta (3) a levegőben lévő CO 2 koncentrációjának mért kaloriméterével lehetővé tette a kaloriméterben lévő 14 CO 2 teljes mennyiségének kiszámítását. (4) A kimenő kaloriméter levegőjének mért, arányos mintáját a teljes 24 órás periódus alatt egy hyamin-hidroxid/fenolftalein keveréken buborékoltattuk át, mind a 14 CO 2, mind az összes CO2 befogásával a kaloriméterből.

Teljes vizeletgyűjtést kaptunk 5 egymást követő napon, 07:01 és 09:00, valamint 09:01 és 07:00 között (2 és 22 órás gyűjtés minden 24 órás perióduson belül), mind a kaloriméterben, mind otthon, a átlagos karbamidból álló specifikus aktivitás.

Szabad életmérések

A kaloriméter-futás végén (09:00 óra, 2. nap) az alanyok orális adag DLW-t kaptak (0,05 g D 2 O 100% -os dúsítás és 1,5 g H 2 18 O 10% dúsítás testtömeg-kilogrammonként). Az alanyok ezután egy 4 órás egyensúlyi periódus alatt tartózkodtak az evéstől vagy az ivástól. Az adagolás után 4 órával foltos vizeletmintát (20 ml) nyertünk. Ezután az alanyok hazatértek, és felkérték őket, hogy tartsák fenn szokásos tevékenységeiket. A napi spot vizeletmintákat a következő 12-14 napban meghatározott időpontban gyűjtöttük a DLW elemzés céljából, és a fennmaradó vizeletet a teljes gyűjteményhez adtuk az 5. napig.

A Graseby minipumpa mérete és korlátai miatt a 3. napon házi látogatást tettek a 14 C bikarbonát infúziót tartalmazó fecskendő cseréje érdekében, hogy az infúzió az 5 nap végéig fennmaradhasson.

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

Számítások

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

A BU módszerrel kapcsolatos elemzés részleteit, beleértve a hyamin-hidroxid titrálását és a 14C-hidrogén-karbonát szcintillációs számot, máshol adjuk meg. 34 A BU módszerrel végzett CO 2 termelés kiszámítását Elia és mtsai: 34 nettó CO 2 termelés (mol/nap) = 0,95 × 0,85 × infundált dpm egyenletének elosztva a karbamid megfelelő fajlagos aktivitásával (dpm)/mol). 34 A CO 2 energiaegyenértékét 535 kJ/mol-nak tételeztük fel, amely megközelíti a tápanyag-egyensúlyhoz közeli alanyok értékét, amikor tipikus nyugati étrendet fogyasztanak. 40 Kis korrekciós tényezőket a kaloriméter levegőmennyiségének változásához (az 1. napon 9 óra és a 2. napon 9 óra között), valamint a légtartalék fajlagos aktivitásának változásához. Karbamidot is alkalmaztunk a korábban leírtak szerint. 3. 4

A DLW méréshez az izotóp dúsulást ezer delta értékben fejeztük ki, összehasonlítva az óceánvízre vonatkozó Bécsi Nemzetközi Szabványos Szabvánnyal (SMOW). A 2H/1H izotóparányokat Aqua Sira tömegspektrométerrel (Micromass, Wythenshawe, Egyesült Királyság) mértük, 2,6 ‰ relatív SMOW pontossággal, ismétlődő mérésekben. A 18 O/16 O arányhoz a mintákat CO 2 -val egyensúlyoztuk. 42 mintát (3 ml) kiegyensúlyoztunk 13 ml CO 2 -val 400 mbar nyomáson 6 órán át egy Isoprep rendszerben (Micromass, Wythenshawe, Egyesült Királyság), ezeket a CO2 tartályhoz viszonyítva mértük, az izotópos interferenciákat az alábbiak szerint korrigáltuk: Hoffman 42-vel és a SMOW-hoz viszonyítva fejeztük ki. A minta mérési pontossága 0,4 ‰ rel SMOW volt.

A DLW módszerrel végzett CO 2 -termelés becsléseit a Coward által leírt frakcionálási korrekciókkal végzett többpontos módszerrel nyertük. 5, 17 Ez az eljárás az izotóp eloszlási terek megfigyelt értékeit is használja a normalizált értékek helyett. Felvetődött, hogy az elhízott alanyoknál megnőhet az izotóp eloszlási terek aránya, ennek fontosságát a DLW számításokban Coward és mtsai tárgyalták. A becslések belső pontosságának átlagos becslése 4,35 ± 2,44% volt, Ritz et al. 19.

A testösszetételt TBW mérésekkel becsültük meg, az FFM feltételezett víztartalma 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 által kapott eredményeket Student páros t-tesztjeivel hasonlítottuk össze.

Az alanyok jól tolerálták az infúziót, és úgy tűnt, hogy a minipumpa nem zavarja a szokásos napi tevékenységeket, beleértve a munkát és a háztartási tevékenységeket is. Az egyik alany, a 4. alany, kényelmetlenül találta a bombát, és kérésére a 4. napon eltávolították. A szubkután infúzió egyik alanyban sem okozott helyi gyulladást. Az alanyok teljes vérsejtes (CBF), karbamid-, kreatinin- és májfunkciós vizsgálatokat végeztek (hemoglobin 13,0 ± 0,6 10 9/L; hematokrit 37,1 ± 6,5 1/1 × 100, fehérvérsejtszám 6,8 ± 3,9 10 9/L; karbamid plazmában 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 mol/l).

EE az egész test kalorimetriájában

A CO 2 átlagos termelése a kaloriméteres módszerrel és a BU módszerrel 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 a kaloriméterrel és a BU módszerrel (2. táblázat). Ez a csoport átlagos különbségét 0,25 ± 0,49 MJ/nap 45 eredményezte a két módszer között; ez azonban nem volt szignifikáns (páros minta t-teszt, P> 0,28). Az átlagos PAL a kaloriméteren belül 1,35 ± 0,06 (1,27–1,42 tartomány). A PAL ezen változékonysága részben annak tudható be, hogy két személy képtelen volt teljesíteni a testmozgást, akut ízületi gyulladás és légszomj következtében (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, illetve 0004), sem pedig abban az esetben, ha a vizsgálat adatai a korábbi vizsgálatok eredményeivel kombináltuk (r 2 = 0,009 és 34, 35

Teljes méretű asztal

Teljes méretű asztal

Nem minden alany fogyasztotta el a teljes ételt. Ezért a teljes test kaloriméteres mérések során az átlagos energiaegyensúly kissé negatív volt (−0,95 ± 1,36 MJ/nap). Az energiafelvétel a 2. és 4. alanyban több mint 2 MJ/nap volt alacsonyabb, mint az EEé (3. táblázat). Ez a BMR-t a szokásos szint alá csökkentheti, de ez nem változtatja meg a GE által mért teljes EE és a BU módszer összehasonlítását.

Szabadon élő EE mérések

A DLW módszer alkalmazásával a CO 2 becsült átlagos termelésének értéke 25,93 ± 4,21 mol/nap volt, ami 13,86 ± 2,25 MJ/nap EE-nek felel meg (2. táblázat). A mért térbeli összefüggések, amelyeket a CO 2 kiszámításához használtak a DLW módszerhez, 5, 12 átlag 1,03 ± 0,02 összefüggést eredményezett, és azt találták, hogy a 18 O és 2 H sebességállandói 0,1031 ± 0,014 és 0,0781 ± 0,012/nap. illetve a korábbi vizsgálatokhoz hasonlóan. 43, 13 A szabadon élő bikarbonát-periódus CO 2 -termelési eredményeit a 2. táblázat mutatja. A DLW-módszerrel és a Coward-alapú számításokkal 24,87 ± 3,45 mol átlagos CO 2 -termelést számoltunk 25,93 ± 4,21-hez képest. et al. Ez átlagosan 1,06 ± 2,19 mol CO 2 különbséget eredményezett a két csoport között. A teljes EE megfelelő értékei 13,29 ± 1,84 MJ és 13,86 ± 2,25 MJ/nap voltak a BU és a DLW esetében. A két módszer közötti átlagkülönbség (0,17 ± 1,33 (MJ/nap)) nem volt szignifikáns (páros minta t-teszt, P> 0,2). A BMR (GE) méréssel számított PAL (TEE/BMR) és a DLW, illetve a BU módszerrel végzett TEE becslés 1,62 ± 0,14, illetve 1,56 ± 0,20 volt.

Vita

Ez a tanulmány bizonyítja a BU-módszer érvényességét elhízott egyének csoportjában, összehasonlítva a GE-vel egy teljes test kaloriméterben. A BU módszer szerint a TEE 99,1 ± 2,5% -a lesz a közvetett kalorimetriával kapott értéknek, ami hasonló a 35 tüdőrákos betegeknél kapott 102,1 ± 3,4% értékhez és sovány, egészséges férfiaknál 100 ± 5% -hoz. 34 Ez a tanulmány a BU és a DLW módszer közötti első összehasonlítást is biztosítja (−3,4 ± 8,01% eltérés, 2. táblázat). Ez szemlélteti a szubkután hidrogén-karbonát szabad életkörülmények között történő hosszabb ideig történő infúziójának gyakorlatiasságát, mint azt korábban megpróbálták (5 nap). A korábbi vizsgálatokhoz hasonlóan a szivattyú 34, 36, 37, 38 jól tolerálható volt, és nem okozott helyi gyulladásos reakciót. Bár egy személy enyhe irritációról számolt be, egyetlen egyén sem számolt be arról, hogy az eljárás akadályozta a normális napi tevékenységeket.

Minden EE mérésére használt módszer magában hordoz bizonyos hibákat. A teljes testkamrában a CO 2 -mérés pontossága jobb, mint 1,0%, a BU-módszeré pedig kb. 2,5%, 20 ami a legjobb esetben is elegendő ahhoz, hogy a kettő közötti különbség körülbelül felét kitegye. Módszerek (sd 3,8%). A fennmaradó variancia olyan biológiai tényezőknek tulajdonítható, amelyek különböző módon befolyásolják a két módszert.

Összefoglalva, ez a tanulmány megerősíti a BU módszer érvényességét az EE mérésekkel szemben a GE közvetlen mérésével közvetett teljes test kaloriméterben, és bemutatja a BU módszer 5 napos alkalmazásának gyakorlati alkalmazását, ez a technika leghosszabb alkalmazása. messze. Ezenkívül ez az első tanulmány, amely bemutatja a BU és a DLW módszerek közötti megfelelést a TEE mérésére szabad életkörülmények között. Ezzel ellensúlyozza a korábbi jelentéseket, amelyek az EE DLW szisztematikus alábecsülését javasolják elhízott egyéneknél.

A hála kifejezése

Köszönjük G Jenningsnek, WA Coward-nak és az egykori MRC Dunn táplálkozási egység munkatársainak a tanulmányhoz nyújtott segítséget.