Amanda J. Centi

1 Centrul de cercetare a nutriției umane pentru îmbătrânire, Universitatea Tufts, 711 Washington Street, Boston, MA 02111, SUA

este

Sarah L. Booth

1 Centrul de cercetare a nutriției umane pentru îmbătrânire, Universitatea Tufts, 711 Washington Street, Boston, MA 02111, SUA

Caren M. Gundberg

2 Yale School of Medicine, 153 College Street, New Haven, CT, SUA

Edward Saltzman

1 Centrul de cercetare a nutriției umane pentru îmbătrânire, Universitatea Tufts, 711 Washington Street, Boston, MA 02111, SUA

Barbara Nicklas

Școala de Medicină a Universității 3 Wake Forest, Medical Center Boulevard, Winston-Salem, NC, SUA

M. Kyla Shea

1 Centrul de cercetare a nutriției umane pentru îmbătrânire, Universitatea Tufts, 711 Washington Street, Boston, MA 02111, SUA

Date asociate

Abstract

Osteocalcina (OC) este o proteină osoasă dependentă de vitamina K utilizată ca marker al formării osoase. Modelele de șoareci au demonstrat un rol pentru forma necarboxilată a OC (ucOC) în metabolismul energetic, inclusiv cheltuielile de energie și adipozitatea, dar datele umane sunt echivoce. Scopul acestui studiu a fost de a determina asocierile dintre modificările măsurilor OC și schimbările în greutatea corporală și procentul de grăsime corporală la femeile obeze, dar altfel sănătoase, în post-menopauză, supuse unui program de pierdere în greutate de 20 de săptămâni. Toți participanții au primit vitamine suplimentare K și D și calciu. Greutatea corporală și procentul de grăsime corporală (% BF) au fost evaluate înainte și după intervenție. S-au măsurat OC seric [(total (TOC), ucOC, procent necarboxilat (% ucOC)] și procolagen de tip 1N-propeptid terminal (P1NP; o măsură a formării osoase). Femeile au pierdut în medie 10,9 ± 3,9 kg și 4% Concentrațiile serice de tOC, ucOC,% ucOC și P1NP nu s-au modificat semnificativ în timpul intervenției de douăzeci de săptămâni și nici aceste măsuri nu au fost asociate cu modificări ale greutății (toate p> 0,27) sau% BF (toate p> 0,54). nu susține o asociere între orice măsură serică a OC și greutate sau% BF la femeile aflate în postmenopauză, suplimentate cu substanțe nutritive implicate în sănătatea oaselor.

Introducere

Osteocalcina (OC) este o proteină dependentă de vitamina K (VK) care se găsește în principal în os. Este sintetizat în osteoblaste [1] și suferă modificări post-translaționale dependente de VK care duc la carboxilarea reziduurilor specifice de glutamat. În forma sa carboxilată (COC), OC se leagă de hidroxiapatită în os [2]. Concentrațiile serice de OC au fost utilizate pentru a evalua formarea osoasă [3], în timp ce procentul de OC care nu este carboxilat (% ucOC) este utilizat ca măsură a stării VK [4]. Deși aportul adecvat pentru VK sub formă de filochinonă (vitamina K1) a fost stabilit la 120 și 90 (g filochinonă pe zi pentru bărbați și femei, respectiv, aporturile de 100 µg de filochinonă pe zi nu au ca rezultat carboxilarea completă a osteocalcinei [ 5].

Pe baza studiilor efectuate la șoareci, OC, în special forma necarboxilată (ucOC), reglează metabolismul energetic, inclusiv cheltuielile de energie și măsurile de adipozitate [6]. Studiile ulterioare au confirmat constatările la șoareci și au extins ipoteza cu privire la influența ucOC asupra metabolismului glucozei, fertilității masculine și dezvoltării creierului [7-14]. Încercările de a reproduce aceste descoperiri la oameni au fost neconcludente. Majoritatea analizelor privind asocierea dintre OC și rezultatele metabolice la om sunt limitate de dependența de măsurarea exclusivă a OC total (TOC) și nu de ucOC [2]. Mai mult, asociațiile observate pot urmări pur și simplu o influență mai mare a schimbărilor în bilanțul energetic asupra fluctuației osoase.

Scopul acestui studiu a fost de a determina asocierile dintre măsurătorile OC și pierderea în greutate sau modificările de grăsime corporală la femeile sănătoase supraponderale/obeze post-menopauză care urmează un program de scădere în greutate. Toate femeile au primit vitamine D și K suplimentare și calciu, ceea ce ar minimiza influența potențială a aportului inadecvat sau variat de micronutrienți asupra pierderii osoase și a carboxilării OC [15-18]. Au fost măsurate mai multe forme de OC, împreună cu un marker suplimentar de formare osoasă pentru a controla schimbările în rotirea osoasă care ar putea însoți pierderea în greutate sau reducerea grăsimii corporale.

Materiale și metode

Datele au fost obținute din studiul Diet, Exercițiu și Metabolism pentru femei în vârstă (DEMO), un studiu randomizat de 20 de săptămâni care a comparat efectele restricției calorice (CR) cu și fără exerciții aerobice asupra modificărilor compoziției corpului și pierderii în greutate, așa cum este descris în altă parte [19]. Acest studiu și protocol au fost aprobate de Consiliul de revizuire instituțională al Școlii de Medicină a Universității Wake Forest și de Consiliul de revizuire instituțională al Școlii de Medicină a Universității Tufts și toți participanții au furnizat consimțământul scris, care a inclus un limbaj pentru a informa participanții că probele biologice vor fi stocate pentru viitorul laborator. analize, precum cele măsurate în acest studiu (clinictrials.gov #> NCT00664729).

Participanții la studiu

Femeile au fost recrutate din zona județului Forsyth, NC. Criteriile de incluziune au fost femeile post-menopauză sedentare cu vârsta cuprinsă între 50 și 70 de ani, auto-raportate care nu au primit terapie de substituție hormonală de niciun tip, greutate auto-raportată stabilă timp de 6 luni înainte de înscriere, cu un IMC între 25 și 40 kg/m 2 și circumferința taliei> 88 cm. Criteriile de excludere au inclus persoanele cu tulburări sistemice, diabet necontrolat și/sau care au luat medicamente pentru diabet. Din cele 1078 de femei examinate inițial, un total de 112 au fost repartizate aleatoriu la una dintre cele trei intervenții [19]. Pentru acest studiu, au fost incluse doar femeile care au avut suficiente seruri arhivate pentru a efectua măsurători complete din ambele puncte de timp (n = 71).

Antropometrie

Masa corporală totală, slabă și grasă a fost măsurată pre-și post-intervenție utilizând absorptiometria cu raze X cu energie duală (DXA, Hologic Delphi QDR, Bedford, MA) și utilizate pentru a calcula procentul de grăsime corporală (% BF). Înălțimea a fost măsurată folosind un stadiometru și greutatea cu o scală de greutate corporală. Înălțimea și greutatea au fost măsurate cu participantul fără încălțăminte și purtând îmbrăcăminte minimă [19].

Grupuri de intervenție

Cele trei grupuri de intervenție au fost controlate pentru un deficit mediu de 400 kcal/zi (2800 kcal/săptămână) cu o compoziție alimentară similară între grupuri (25-30% grăsimi, 15-20% proteine ​​și 50-60% carbohidrați). Participanții au primit consiliere cu privire la alegerile de mic dejun, în timp ce mâncarea pentru prânz, cină și gustări au fost oferite pentru cursul studiului. Grupul numai cu restricție calorică (CR) a avut toate deficitele calorice numai prin restricție dietetică. În plus față de restricția de dietă, femeilor din grupurile de exerciții de intensitate moderată și intensitate intensă li s-a prescris un regim de exerciții egal cu intensitatea de 45-50% (moderată) sau 70-75% (viguroasă) de ritm cardiac (HRR) de trei ori pe săptămână așa cum este descris în detaliu în lucrarea părinte [19]. Toți participanții, indiferent de intervenție, au primit, de asemenea, un supliment alimentar zilnic (Viactiv ®, Viactiv Lifestyle ®) care furnizează 1000 mg/zi de carbonat de calciu, 200 UI/zi Vitamina D3 și 80 µg/zi VK (filochinonă).

Măsuri biochimice

Probele de sânge au fost colectate de la fiecare participant pre-și post-intervenție (respectiv 0 și 20 săptămâni) în tuburi comerciale evacuate care conțin EDTA prin venipunctură dimineața devreme după un post de 12 ore. Toate probele au fost depozitate mai puțin de 5 ani la -70 ° C fără cicluri multiple de îngheț - dezgheț. Probele au fost apoi expediate congelate la Centrul de Cercetare Nutriție Umană pentru Îmbătrânire de la Universitatea Tufts (Boston, MA) pentru analize biochimice. Stabilitatea TOC în aceste condiții a fost testată până la un an, fără nicio diferență semnificativă între proba congelată proaspătă și cea stocată [20].

Concentrațiile plasmatice totale și necarboxilate de OC au fost determinate prin radioimunotest înainte (pentru a determina TOC) și după (pentru a determina ucOC) separarea prin legarea hidroxiapatitei, la Centrul de Cercetare Nutriție Umană pentru Îmbătrânire de la Universitatea Tufts (Boston, MA), așa cum este descris în detaliu în altă parte [21]. Coeficientul de variație (CV) pentru toate măsurile ucOC și OC totale efectuate ca parte a acestui studiu a fost de 24,7%. Filochinona serică (vitamina K1) a fost determinată utilizând cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC) [22]. Vitamina D plasmatică (25- (OH) D) a fost măsurată prin radioimunotest (DiaSorin, Stillwater, MN) [23]. Trigliceridele plasmatice au fost măsurate folosind metode standard așa cum s-a descris anterior [19]. Propeptida N-terminală intactă de procolagen de tip I (P1NP) a fost evaluată prin radioimunotest (Orion Diagnostica, Finlanda) [24]. Conform site-ului web Orion, sensibilitatea testului P1NP este de 2 µg/L cu specificitate de 2,7% (http: //www.oriondiagnostica. Com /).

analize statistice

Discuţie

În acest studiu al femeilor aflate în postmenopauză înscrise într-o intervenție de scădere în greutate, modificările în TOC, ucOC și% ucOC nu au fost semnificativ asociate cu scăderea în greutate sau modificări în% BF.

Studiile anterioare efectuate la om cu privire la rolul OC în metabolismul energetic au fost echivoce. Unele studii transversale au raportat concentrații serice mai mari de ucOC și TOC asociate cu măsuri mai mici ale greutății corporale și ale grăsimii corporale [30-39]. Alții nu au raportat nicio asociere [40, 41]. În cadrul unui studiu longitudinal, o creștere de trei luni a ucOC a fost asociată cu o scădere de douăsprezece luni a grăsimii corporale [42]. Cu toate acestea, am demonstrat în studiul nostru că ucOC absolut la om este corelat cu TOC. OC total este un marker robust al formării osoase, astfel încât rezultatele semnificative care utilizează concentrații absolute de ucOC pot urmări pur și simplu o influență mai mare a modificărilor metabolismului energetic asupra fluctuației osoase, independent de orice efect unic al ucOC.

O altă forță a studiului nostru este includerea unui marker independent suplimentar de formare osoasă pentru a separa efectul supus OC de efectul osos global. În studiul nostru, nici ucOC, nici P1NP nu au fost asociate cu modificări ale greutății corporale sau% BF. Acest lucru nu indică niciun efect al fluctuației osoase asupra pierderii în greutate sau, dimpotrivă, niciun efect al gradului de pierdere în greutate asupra rotirii oaselor. În plus, a fost suplimentat aportul de substanțe nutritive despre care se știe că influențează rotația osoasă, ceea ce este de natură să le atenueze influența [48, 49]. Deoarece majoritatea studiilor publicate anterior nu au luat în considerare starea nutrienților implicați în rotația osoasă, nu este clar cum această diferență în starea nutrienților poate afecta rezultatele raportate [31, 38, 42].

În modelul mouse-ului, doar forma ucOC a fost responsabilă pentru pierderea în greutate [6]. La om, singurul mecanism cunoscut prin care se modifică carboxilarea OC este prin manipularea VK [50]. În studiul actual, carboxilarea OC a fost menținută constantă parțial din cauza suplimentării cu doze mici de VK. Cu toate acestea, participanții au pierdut în greutate, ceea ce sugerează că carboxilarea OC nu are legătură cu pierderea în greutate la oameni. În alte studii care au utilizat doze mult mai mari de suplimentare VK (500-1000 µg/zi comparativ cu 80 µg/zi actuale), nu s-a observat nici o asociere între ucOC și măsurile de greutate corporală sau grăsime corporală [40, 41].

Limitările acestui studiu merită luate în considerare. Aceasta a fost o analiză secundară și nu rezultatul primar al studiului general. Deoarece acest studiu a fost o analiză observațională, nu putem stabili cauzalitatea. Eșantionul nostru limitează generalizarea rezultatelor la femeile aflate în post-menopauză. În plus, există o cantitate mare de fluctuație osoasă la momentul imediat următor apariției menopauzei, care dispare după aproximativ 5 ani. Deoarece au existat unele femei care au fost mai puțin de 5 ani postmenopauză, am efectuat o analiză pentru a determina dacă OC a fost diferit între aceste două grupuri și nu a găsit nicio diferență. Prin urmare, am inclus toate femeile în analiză. Stabilitatea OC nu a fost publicată de mai mult de un an, deci nu se știe dacă s-a produs o anumită degradare de la colectarea serului până la analiză. În cele din urmă, de la efectuarea acestui studiu, Institutul de Medicină a modificat alocația dietetică recomandată pentru vitamina D de la 400 la 600 UI/zi [51]. Deși la acea vreme aceste femei erau considerate pline de vitamina D, aportul lor ar scădea sub recomandările actuale. În contrast, studiul nostru a fost întărit prin designul alimentării controlate, deoarece aportul de calorii și nutrienți, precum și schimbarea greutății au fost atent monitorizate.

Concluzii

Datele noastre nu susțin un rol pentru carboxilarea OC de a afecta greutatea corporală sau pierderea de grăsime la femeile aflate în post-menopauză supuse unei intervenții de scădere în greutate cu și fără exerciții aerobice cu intensități diferite în care sunt suplimentate substanțele nutritive cunoscute că afectează fluctuația osoasă. Faptul că P1NP nu a fost asociat cu pierderea în greutate sau% BF sugerează în plus că formarea osoasă nu este asociată cu modificări ale compoziției corpului în condiții suplimentate cu nutrienți.

  •