Erin Fothergill

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Juen Guo

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Lilian Howard

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Jennifer C. Kerns

2 Centrul medical pentru probleme veterane din Washington DC

Nicolas D. Knuth

3 Universitatea Towson

Robert Brychta

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Kong Y. Chen

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Monica C. Scarulis

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Mary Walter

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Peter J. Walter

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Kevin D. Hall

1 Institutul Național al Diabetului și al Bolilor Digestive și Renale

Date asociate

Abstract

Obiectiv

Pentru a măsura modificările pe termen lung ale ratei metabolice de repaus (RMR) și ale compoziției corpului la participanții la concursul The Biggest Loser.

Metode

Compoziția corpului a fost măsurată prin absorptiometrie cu raze X cu energie dublă și RMR a fost determinată prin calorimetrie indirectă la momentul inițial, la sfârșitul competiției de 30 de săptămâni și 6 ani mai târziu. Adaptarea metabolică a fost definită ca RMR reziduală după ajustarea pentru modificări ale compoziției corpului și vârstă.

Rezultate

Dintre cei 16 concurenți cei mai mari pierzători anchetați inițial, 14 au participat la acest studiu ulterior. Pierderea în greutate la finalul competiției a fost (medie ± SD) 58,3 ± 24,9 kg (p 18 O H2O îmbogățit și 99% 2 H2O îmbogățit la o doză de 1,5 g/kg greutate corporală urmată de 100-200 ml apă de la robinet pentru clătire Probele de urină la fața locului au fost colectate la 1,5, 3, 4,5 și 6 ore după administrare și o dată pe zi în următoarele 13 zile, când subiecții au fost instruiți să nu-și schimbe rutina obișnuită. flux continuu echilibrare CO2 raport izotop spectrometrie de masă. O alicotă a soluției stoc a fost salvată pentru diluare care să fie analizată împreună cu fiecare set de probe de urină. Rata medie de producție a CO2 (rCO2) în perioada de 14 zile a fost estimată din constanta de viteză dispariția exponențială a izotopilor de apă marcați 18 O și D (kO și kD) în probe repetate de urină la fața locului recoltate pe parcursul mai multor zile. Am folosit parametrii Racette și colab. (7) cu dimensiunea piscinei, N, determinată ca 73% o f FFM:

Cheltuiala medie totală de energie (TEE) din măsurarea apei dublu etichetată a rCO2 a fost calculată astfel:

unde coeficientul respirator, RQ, a fost presupus a fi 0,86 reprezentativ pentru coeficientul alimentar al unei diete tipice.

Cheltuieli de energie pentru activitate fizică

Cheltuielile energetice pentru activitatea fizică au fost calculate ca cheltuieli energetice fără odihnă (TEE-RMR) minus efectul termic estimat al alimentelor care se presupunea a fi 10% din aportul de energie și a fost calculat ca 0,1 × TEE la momentul inițial și 6 ani. La sfârșitul competiției de 30 de săptămâni, am presupus că efectul termic al alimentelor a fost de 0,1 × TEE de bază - 180 kcal/zi, deoarece aportul de energie a fost estimat să fi scăzut cu

1800 kcal/zi în comparație cu valoarea inițială la sfârșitul competiției (8). Deoarece majoritatea activităților fizice implică locomoție și, prin urmare, au un cost energetic proporțional cu greutatea corporală pentru o anumită intensitate și durată (9), am normalizat cheltuielile de energie pentru activitatea fizică împărțind la greutatea corporală.

Analize biochimice

Probele de sânge de la participanții la jeun peste noapte au fost analizați de un laborator comercial (West Coast Clinical Laboratories, Van Nuys, CA). Panoul chimic a fost măsurat pe un Beckman Synchron CX5CE sau CX9PRO. Insulina a fost determinată prin radioimunotest, iar concentrațiile de leptină și adiponectină au fost măsurate folosind un kit disponibil comercial (Millipore, St. Charles, MO). Trigliceridele și colesterolul total, HDL și LDL au fost testate cu reactivi ACE și instrumente (Alfa Wassermann, Caldwell, NJ). Rezistența la insulină a fost calculată utilizând modelul homeostaziei de evaluare a rezistenței la insulină (HOMA-IR) utilizând măsurători de post ale glucozei și insulinei (10). Panoul tiroidian (T3, T4, TSH) a fost măsurat prin imunoanaliză cu detectare chemiluminiscentă (Millipore Corporation, Billerica, MA).

Analize statistice

Scopul principal preconizat al studiului a fost de a măsura compoziția corporală și RMR la câțiva ani de la sfârșitul competiției The Biggest Loser și studiul a fost alimentat pentru a detecta o adaptare metabolică ≥ 220 kcal/zi la 12 subiecți utilizând o analiză a punctului final cu (putere) 0,8 presupunând o abatere standard de 250 kcal/d și un test pe două fețe cu probabilitate de eroare de tip I de 0,05. Am ales să alimentăm studiul pentru 12 subiecți, deoarece nu ne-am așteptat să recrutăm întreaga cohortă originală de 16 subiecți, iar dimensiunea efectului 220 kcal/d a fost considerată a fi semnificativă fiziologic.

Datele de bază de la toți cei 16 subiecți au fost folosite pentru a genera ecuația de regresie liniară cea mai potrivită a celor mai mici pătrate pentru RMR în funcție de FFM, FM, vârstă și sex (R 2 = 0,84):

Am calculat RMR prezis folosind această ecuație împreună cu FFM, FM și vârsta corespunzătoare la fiecare punct de timp pentru fiecare individ. Diferențele dintre RMR măsurat și previzionat au definit magnitudinea adaptării metabolice care a fost considerată prezentă dacă reziduurile RMR au fost semnificativ diferite de zero (3).

În ciuda tuturor subiecților noștri care au obezitate de clasa III la momentul inițial, coeficienții ecuației de regresie a celei mai potrivite RMR de mai sus au fost similari cu cei publicați anterior folosind date de la subiecți care nu erau la fel de obezi (11, 12, 13). Mai mult, măsurătorile RMR inițiale la subiecții noștri nu au fost semnificativ diferite (p = 0,34) față de cele prezise folosind o ecuație standard în funcție de înălțime, greutate, vârstă și sex (12).

Analizele statistice au fost efectuate folosind versiunea SAS 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC). Datele sunt exprimate ca medie ± SD și au fost analizate prin analiza varianței (PROC GLM, SAS) cu fiecare subiect ca efect bloc fix. Asociațiile au fost examinate utilizând corelația Pearson (PROC CORR, SAS). Semnificația a fost declarată la p Tabelul 1). Greutatea corporală a fost relativ stabilă în săptămânile anterioare măsurătorilor de urmărire (Figura 1), cu o rată medie de schimbare a greutății de -37,3 ± 84,6 g/zi, care nu a fost semnificativ diferită de zero (p = 0,1). Figura 2 și Tabelul 1 arată schimbările în greutatea corporală, FM și FFM la sfârșitul competiției de 30 de săptămâni și la urmărirea de 6 ani comparativ cu valoarea inițială.

biggest

Modificări zilnice ale greutății corporale la subiecții individuali (linii subțiri) și schimbarea medie a greutății (linie groasă) pe parcursul celor 2 săptămâni anterioare măsurătorilor de urmărire la 6 ani de la competiția Cel mai mare ratat.

80% din modificările de greutate atât la 30 de săptămâni cât și la 6 ani au fost atribuite FM. Deoarece toate punctele de date au căzut pe aceeași curbă, nu au existat dovezi pentru o recâștigare disproporționată a FM.

Modificările masei de grăsime corporală au reprezentat marea majoritate a pierderii în greutate atât la sfârșitul competiției de 30 de săptămâni (●), cât și la 6 ani mai târziu ((). Toate punctele de date au căzut pe aceeași curbă, indicând faptul că nu au existat dovezi pentru recuperarea preferențială a grăsimii corporale.

Cheltuieli totale de energie și activitate fizică

TEE a scăzut la sfârșitul competiției de 30 de săptămâni, în ciuda unei creșteri semnificative a cheltuielilor cu activitatea fizică (Tabelul 1). După 6 ani, TEE a crescut, dar a rămas sub valoarea inițială, în timp ce activitatea fizică nu a fost modificată semnificativ de la sfârșitul competiției.

Hormoni și metaboliți plasmatici de post

Tabelul 2 prezintă datele privind hormonul de post și metabolitul la momentul inițial, la sfârșitul competiției de 30 de săptămâni și 6 ani mai târziu. După 6 ani, leptina plasmatică, tiroxina (T4) și trigliceridele (TG) au rămas mai mici decât valoarea inițială, în timp ce HDL și adiponectina au crescut. Interesant este că sensibilitatea la insulină nu a fost îmbunătățită semnificativ la 6 ani de la competiție în comparație cu valoarea inițială, în ciuda pierderii semnificative în greutate.

masa 2

Concentrațiile hormonului plasmatic și ale metabolitului în starea de repaus peste noapte. Valorile p nu au fost ajustate pentru comparații multiple.

Nu s-au detectat asocieri semnificative între adaptarea metabolică la sfârșitul competiției de 30 de săptămâni, cu procente de greutate câștigate de la 30 de săptămâni (A) sau procente de schimbare de greutate față de valoarea inițială (B) la 6 ani. Adaptarea metabolică la 6 ani a fost semnificativ asociată cu procentul de greutate câștigat de la 30 de săptămâni (C) sau cu procentul de schimbare în greutate față de valoarea inițială (D) la 6 ani.

Evaluarea părtinirii metabolice a căruciorului

Diferite căruțe metabolice au fost utilizate pentru a face măsurătorile RMR la urmărirea de 6 ani, comparativ cu căruța utilizată atât la momentul inițial, cât și la 30 de săptămâni. Pentru a investiga potențialul prejudecată a utilizării diferitelor instrumente, am testat căruciorul original Max II în comparație cu căruțul Parvo folosit pentru a face măsurători de urmărire pe 6 ani, așa cum este descris în Materialele suplimentare. Am constatat că căruciorul Max II nu avea o prejudecată semnificativă a cheltuielilor energetice în comparație cu căruciorul Parvo (1,96 ± 8,45%, p = 0,82). Figura 1A suplimentară ilustrează faptul că căruciorul Max II a fost mai variabil și Figura 1B suplimentară demonstrează că nu a existat o tendință semnificativă în comparație cu căruciorul Parvo în funcție de cheltuielile de energie (r = 0,45, p = 0,32). Nu putem exclude posibilitatea ca coșul original Max II să devină mai precis în momentul testării comparativ cu 6 ani mai devreme, dar acest lucru pare puțin probabil.

De asemenea, am efectuat o analiză a sensibilității pentru a investiga modul în care măsurătorile de adaptare metabolică au variat ca răspuns la o% prejudecată presupusă a măsurătorilor RMR în timpul competiției față de urmărirea de 6 ani. Figura 2 suplimentară ilustrează că ar fi necesară o prejudecată a căruciorului metabolic> 16% pentru a elimina semnificația statistică a adaptării metabolice măsurate la urmărirea de 6 ani. O prejudecată ≥4% ar fi necesară pentru a anula semnificația statistică a creșterii măsurate a adaptării metabolice observată la urmărirea de 6 ani comparativ cu sfârșitul competiției de 30 de săptămâni. Prin urmare, nu am găsit nicio dovadă că utilizarea diferitelor căruțe metabolice ar putea explica observațiile noastre în absența unui efect real asupra ratei metabolice de repaus.

Discuţie

Din câte știm, acest studiu este cea mai lungă investigație de urmărire a modificărilor adaptării metabolice și a compoziției corpului după pierderea în greutate și recâștigarea. Am constatat că, în ciuda redresării substanțiale a greutății în cei 6 ani de la participarea la The Biggest Loser, RMR a rămas suprimat la același nivel mediu ca la sfârșitul competiției de slăbire. RMR mediu după 6 ani a fost

Cu 500 kcal/zi mai mică decât se aștepta pe baza modificărilor măsurate ale compoziției corpului și a vârstei crescute a subiecților.

Adaptarea metabolică acționează pentru a reduce cheltuielile de energie și astfel împiedică rata pierderii în greutate în timpul unei intervenții. Cu toate acestea, cei mai mari pierzători participanți cu cea mai mare pierdere în greutate la sfârșitul competiției au cunoscut, de asemenea, cea mai mare încetinire a RMR la acel moment (3). În mod similar, cei care au avut cel mai mare succes în menținerea pierderii în greutate după 6 ani au experimentat, de asemenea, o încetinire metabolică mai mare. Aceste observații sugerează că adaptarea metabolică este un răspuns proporțional, dar incomplet, la eforturile contemporane de reducere a greutății corporale de la valoarea de bază apărută sau valoarea „set point” (14).

Amplitudinea adaptării metabolice a crescut la 6 ani de la competiția Cel mai mare ratat. Acest lucru a fost surprinzător având în vedere stabilitatea relativă a greutății corporale înainte de măsurători ulterioare, comparativ cu bilanțul energetic negativ substanțial la sfârșitul competiției, despre care se știe că suprimă în continuare RMR (15, 16). În schimb, un grup asociat de pacienți cu intervenție chirurgicală bypass gastric Roux-en-Y care au experimentat o adaptare metabolică semnificativă la 6 luni după operație nu au avut nicio adaptare metabolică detectabilă după 1 an, în ciuda pierderii în greutate continuă (17). Este intrigant să speculăm că lipsa adaptării metabolice pe termen lung după o intervenție chirurgicală bariatrică poate reflecta o resetare permanentă a set-point-ului greutății corporale (18).

Nu am găsit corelații semnificative între gradul de adaptare metabolică la 6 ani și modificările metabolitilor și hormonilor de post. Cu toate acestea, studiul nu a fost alimentat pentru a detecta astfel de corelații și este posibil ca alte variabile nemăsurate, cum ar fi modificările poluanților organici circulanți (19), să fie mai puternic legate de adaptarea metabolică.

O meta-analiză a studiilor transversale anterioare a constatat că subiecții care au slăbit au prezentat un RMR cu 3-5% mai mic comparativ cu subiecții martor care nu au slăbit (20). În timp ce s-a sugerat că adaptarea metabolică persistă pe termen lung cu pierderea în greutate susținută (4), puține studii au măsurat aceiași subiecți la momentul inițial, precum și mai multe ocazii după pierderea în greutate (21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28). Două studii pe termen scurt care au investigat efectele pierderii în greutate mici și au redobândit ciclurile la femeile supraponderale au dat date contradictorii cu privire la modificarea semnificativă a RMR după recâștigarea greutății (23, 24). Cheltuielile cu energia s-au dovedit a fi reduse la doi exploratori polari de sex masculin după ciclul de greutate (26) și un studiu recent a raportat o reducere susținută a RMR la 6 luni după pierderea în greutate la subiecții care au fost clasificați ca regaineri de greutate în comparație cu persoanele care au recuperat RMR (21). Cu toate acestea, atunci când toți subiecții au fost considerați împreună, nu s-a găsit nicio adaptare metabolică semnificativă după perioada de recuperare a greutății și nu a existat nicio asociere semnificativă între recuperarea greutății și adaptarea metabolică (A. Bosy-Westphal, comunicare personală).

Studiile pe termen lung la femei nu au constatat reduceri susținute semnificative ale RMR după recâștigarea greutății (22, 28). Cu toate acestea, experimentul clasic de semi-înfometare din Minnesota (25) a demonstrat o supresie susținută a RMR în timpul unei perioade de recuperare a greutății cu re-hrănire controlată atunci când subiecții au fost împiedicați să mănânce peste nivelurile inițiale (29, 30). Interesant, creșterea foametei a fost asociată cu adaptarea metabolică (31) și când subiecților experimentului din Minnesota li s-a permis să mănânce ad libitum au consumat calorii substanțial peste nivelurile inițiale și suprimarea RMR s-a inversat rapid (25). În mod similar, un studiu recent a demonstrat un RMR crescut în timpul unei perioade de supraalimentare forțată după o perioadă de subalimentare care a coincis cu adaptarea metabolică semnificativă și pierderea în greutate (27). Starea simultană a bilanțului energetic în momentul măsurătorilor RMR poate avea, prin urmare, un impact profund asupra faptului dacă este detectată adaptarea metabolică.

Spre deosebire de studiile anterioare în care măsurătorile de adaptare metabolică ar fi putut fi confundate cu echilibrul energetic pozitiv sau negativ în curs în perioada imediat anterioară măsurătorilor, am monitorizat modificările greutății corporale ale subiecților timp de 2 săptămâni înainte de admitere pentru a ne asigura că au fost relativ grei iar rata medie de schimbare a greutății nu a fost semnificativ diferită de zero.

În timp ce majoritatea subiecților s-au regăsit în greutate substanțială în cei 6 ani de la competiția cu cel mai mare ratat, pierderea medie în greutate a fost de 11,9 ± 16,8% comparativ cu valoarea inițială și 57% dintre participanți au menținut cel puțin 10% pierderea în greutate. În comparație, s-a estimat că

20% dintre persoanele supraponderale mențin cel puțin 10% pierderea în greutate după 1 an de program de slăbire (32). Doar 37% din brațul de intervenție pentru stilul de viață al Programului de prevenire a diabetului a menținut cel puțin 7% pierderea în greutate după 3 ani (33), iar 27% din brațul de intervenție intensivă pentru stilul de viață al studiului Look AHEAD a menținut o pierdere în greutate de 10% după 8 ani ( 34).

Pierderea rapidă în greutate, cum ar fi cea înregistrată de cei mai mari participanți la pierderi, se pretinde uneori că crește riscul de recâștig în greutate, dar studii recente nu au reușit să susțină această idee, deoarece rata de scădere în greutate în sine nu a afectat recuperarea greutății pe termen lung. (35, 36). Succesul relativ mai mare în menținerea pierderii în greutate la cei mai mari participanți la pierderi s-ar fi putut datora pierderii masive de greutate experimentată în timpul competiției, deoarece magnitudinea pierderii în greutate timpurie este cel mai bun predictor al pierderii în greutate pe termen lung (37, 38). În plus, este probabil ca caracterul public al competiției Cel mai mare pierdut să-i fi supus pe foștii săi participanți la un grad de responsabilitate externă care a contribuit la succesul lor relativ la menținerea unei pierderi semnificative de greutate pe termen lung. Desigur, natura extremă și publică a acestei intervenții de slăbire face dificilă transpunerea rezultatelor noastre în programe mai tipice de slăbire.

În concluzie, am constatat că cei mai mari pierzători participanți și-au recăpătat o cantitate substanțială din greutatea pierdută în cei 6 ani de la competiție, dar, în general, au avut un succes destul de mare la pierderea în greutate pe termen lung, comparativ cu alte intervenții în stilul de viață. În ciuda regăsirii greutății substanțiale, a fost detectată o adaptare metabolică persistentă. Contrar așteptărilor, gradul de adaptare metabolică la sfârșitul competiției nu a fost asociat cu recâștigarea în greutate, dar cei cu o pierdere în greutate mai mare pe termen lung au avut, de asemenea, o încetinire metabolică mai mare. Prin urmare, pierderea în greutate pe termen lung necesită o luptă vigilentă împotriva adaptării metabolice persistente, care acționează pentru a contracara proporțional eforturile în curs de reducere a greutății corporale.

Ceea ce se știe deja despre acest subiect

Pierderea în greutate are ca rezultat o suprimare a ratei metabolice de repaus (RMR) care este adesea peste ceea ce se așteaptă din cauza modificărilor compoziției corpului - un fenomen numit „adaptare metabolică”.

S-a sugerat că adaptarea metabolică la scăderea în greutate persistă pe termen lung și predispune la recâștigarea greutății, dar lipsesc datele longitudinale care susțin aceste afirmații.

Ce adaugă acest studiu

La șase ani de la pierderea masivă în greutate în timpul competiției The Biggest Loser, s-a observat o adaptare metabolică persistentă, în ciuda regăsirii substanțiale a greutății.

Adaptarea metabolică la sfârșitul competiției de slăbire nu a fost corelată semnificativ cu recâștigarea greutății.

Subiecții care mențin cea mai mare pierdere în greutate pe termen lung au experimentat, de asemenea, o adaptare metabolică mai mare.