1 St. George Clinical School, Facultatea de Medicină, Universitatea din New South Wales, Sydney, NSW 2052, Australia

2 Departamentul de Medicină, St. Spitalul George, Kogarah, NSW 2217, Australia

Abstract

Femeile au o proporție mai mare de grăsime corporală în comparație cu bărbații. Cu toate acestea, femeile consumă mai puține kilojoule pe kilogram de masă slabă și arde grăsimile mai preferențial în timpul exercițiilor fizice, comparativ cu bărbații. În timpul gestației, femeile stochează cantități chiar mai mari de grăsime care nu pot fi atribuite exclusiv aportului crescut de energie. Aceste observații sugerează că relația dintre kilojoule consumate și kilojoule utilizate este diferită la bărbați și femei. Nu se cunoaște motivul acestor diferențe de sex în metabolismul energetic; cu toate acestea, poate fi legat de steroizi sexuali, diferențe în rezistența la insulină sau efectele metabolice ale altor hormoni, cum ar fi leptina. Atunci când se iau în considerare modificările stilului de viață, ar trebui luate în considerare diferențele de sex în metabolismul energetic. Mai mult, elucidarea rolului de reglare al hormonilor în homeostazia energetică este importantă pentru înțelegerea patogeniei obezității și poate în viitor poate duce la modalități de reducere a grăsimii corporale cu o restricție energetică mai mică.

1. Introducere

Prima jumătate a acestei lucrări se concentrează pe diferențele dintre bărbați și femei: sunt evidențiate diferențele de gen în FM, sunt discutate aspecte ale metabolismului energetic care pot explica aceste diferențe și sunt discutate rolurile metabolice cheie ale hormonilor ovarieni. În acest context, a doua jumătate a acestei lucrări se concentrează pe compoziția corpului și echilibrul energetic în timpul sarcinii.

2. Diferențele de gen în compoziția corpului de-a lungul vieții

La fel ca multe mamifere, oamenii prezintă diferențe semnificative în masa fără grăsimi (FFM) și FM între sexe. Sondaj național de examinare a sănătății și nutriției III (NHANES III) din 15.912 subiecți, a arătat că femeile albe non-hispanice cu vârste cuprinse între 12 și 80 de ani au un procent mai mare de FM decât bărbații, începând de la pubertate și variind de la 6% la 11% mai mare pentru fiecare deceniu studiat (vezi Tabelul 1 și Figura 1) [10]. Alte studii susțin, de asemenea, noțiunea că divergența sexuală semnificativă în compoziția corpului începe cu pubertatea [3]. Această diferență de sex se aplică tuturor grupurilor etnice și a fost observată la toate populațiile, deși magnitudinea sa este influențată de factori etnici, genetici și de mediu [11]. Nu numai că există o diferență în procente de FM între sexe, există și o diferență bine recunoscută în distribuția grăsimii corporale.

diferențele

Procentul de masă grasă (FM) la bărbați și femei care arată divergența care apare la pubertate și persistă în anii pre-menopauzei. Date combinate de la Chumlea și colab. [10] și Fomon și colab. [20].

3. Diferența de gen în metabolismul energetic

Se poate presupune că femeile depozitează mai multe grăsimi, deoarece consumă mai multă energie decât consumă sau că depozitează mai eficient grăsimea consumată. Cu toate acestea, atunci când aportul zilnic de energie este comparat în cohorta subiecților de la NHANES III, bărbații au consumat mai multă energie, chiar și după ajustarea pentru masa fără grăsimi (187 kJkg -1 față de 170 kJkg -1) [1, 10]. O posibilă explicație este că femeile sunt mai eficiente în conservarea energiei și stocarea acesteia ca grăsime. Susținerea acestei noțiuni este recunoașterea faptului că femeile trebuie să reducă aportul alimentar cu o proporție mai mare pentru a obține același grad de pierdere în greutate ca și bărbații [12]. O altă observație este că, în prima jumătate a sarcinii, femeile își cresc FM fără creșteri evidente ale consumului de energie sau scăderi ale cheltuielilor. Această capacitate de a crește FM fără creșteri substanțiale a aportului de energie indică existența unor adaptări metabolice care pot contribui la diferența de gen în FM.

3.1. Exercitarea Metabolismului

Diferențele în ratele de oxidare a glucozei și a grăsimilor în timpul exercițiului nu par să explice diferența de gen în FM. Femeile arde preferențial un amestec de combustibil mai mare cu grăsime în glucoză în timpul exercițiului [13]. În ciuda acestui fapt, femeile pierd mai puține grăsimi decât bărbații atunci când se confruntă cu un deficit energetic similar [14-17]. Acest lucru poate fi legat de depozitarea mai eficientă a grăsimilor în perioadele care nu fac exerciții fizice [18, 19], având în vedere că mai puțin de 5% din zi este petrecut la exerciții la majoritatea oamenilor sănătoși. Masa mai mare de grăsime la femei le poate permite să utilizeze preferențial această sursă de energie ca combustibil în timpul exercițiilor fizice, în timp ce în perioadele fără exerciții fizice, femeile depozitează grăsimea mai eficient în comparație cu bărbații.

3.2. Metabolism postprandial

Întrucât femeile nu consumă mai multă energie în comparație cu bărbații, totuși oxidează în mod preferențial grăsimile în timpul exercițiilor fizice, pare logic să propunem că FM-ul lor mai mare se datorează depozitării crescute a grăsimilor în perioadele neexercitante. Într-adevăr, s-a constatat că femeile revin la o stare de oxidare redusă a acizilor grași imediat după efort, care persistă ore întregi [21]. În plus, s-a raportat că eliberarea de acizi grași liberi postprandiali din țesutul adipos este mai mică la femei decât la bărbați [22, 23]. Mai multe studii transversale care au comparat bărbați și femei au demonstrat că bărbații au oxidat un procent mai mare de grăsime ingerată [24, 25]. Folosind radiotracere, acești autori au arătat, de asemenea, că absorbția de acizi grași postprandiali de către țesuturile adipoase subcutanate și inferioare a corpului a fost mai mare la femei decât la bărbați. Deoarece cantitatea de energie cheltuită în stările postabsorbtive și postprandiale este mai mare decât în ​​timpul exercițiilor fizice, aceasta va avea o influență excelentă asupra depozitării globale a grăsimilor și a FM.

Se crede că estrogenul este parțial responsabil pentru această reducere a oxidării postprandiale a acizilor grași. Studiile prospective utilizând terapia cu estrogeni pe cale orală au raportat reduceri ale oxidării acizilor grași postprandiali. Un studiu a constatat reduceri semnificative ale oxidării acizilor grași postprandiali asociate cu o mică creștere a FM [27]. Modificări similare s-au găsit la femeile cu deficit de hormoni de creștere în terapia cu estrogeni orali [28]. Un alt studiu a raportat reduceri mai mari ale oxidării acizilor grași postprandiali cu estrogen oral, comparativ cu terapia transdermică asociată cu o creștere semnificativă a FM [29]. Această observație dependentă de cale crește posibilitatea ca terapia cu estrogeni pe cale orală să-și exercite influența asupra ficatului în timpul metabolismului la prima trecere. Prin urmare, studiile care utilizează estrogeni exogeni au demonstrat că depozitarea eficientă a grăsimilor la femei a fost mediată prin oxidarea redusă a acidului gras postprandial, cel mai probabil din cauza unei influențe estrogenice asupra procesării hepatice a grăsimilor dietetice.

Cu toate acestea, efectul metabolic al tratamentului cu estrogeni exogeni poate diferi de eestrogeni endogeni din mai multe motive. Estrogenii sintetici exogeni sunt, în general, mai puternici [30] și au atribute farmacocinetice diferite [31]. Există mai multe tipuri de estrogeni endogeni și fiecare poate avea acțiuni ușor diferite sau sinergice [30]. Studiile prospective în timpul stării hiperestrogenice ale sarcinii sunt ideale pentru investigarea efectelor estrogenilor endogeni asupra oxidării acizilor grași postprandiali. Cu toate acestea, dificultățile logistice de a studia graviditatea femeilor însărcinate au însemnat că, până în prezent, au existat studii prospective limitate, cu o dimensiune suficientă a eșantionului, privind metabolismul energetic în timpul sarcinii. Spaaij și colab. [32] au studiat 27 de femei de la pre-sarcină până la naștere. Ei au descoperit că oxidarea grăsimilor postprandiale nu a diferit de valorile pre-gravide în primele 13 săptămâni și de fapt a crescut după aceea. În studiile transversale, Nagy și King [33] nu au detectat nicio diferență în oxidarea postprandială a acizilor grași între 6 subiecți non-gravizi și 10 gravide, în timp ce un studiu mai amplu (

) a detectat o reducere semnificativă a oxidării acizilor grași în grupul gravid [34]. Cu toate acestea, din cauza variațiilor intersubiective semnificative, rezultatele studiilor transversale ar trebui interpretate cu prudență.

În concluzie, s-a demonstrat că o reducere a oxidării acizilor grași postprandiali promovează câștigul FM. Tratamentul exogen cu estrogen pare să inducă această reducere, posibil prin suprimarea procesării hepatice a grăsimilor dietetice în timpul metabolismului de primă trecere. Cu toate acestea, datorită acțiunilor complexe ale estrogenilor endogeni, numărului redus de studii și inconsecvențelor în proiectarea studiilor, efectele estrogenilor endogeni asupra metabolismului necesită cercetări suplimentare.

4. Reglarea metabolismului și a compoziției corpului de către hormonii sexuali

Proporția mai mare de FM a femeilor și creșterea FM în prima jumătate a sarcinii se pot datora influenței hormonilor sexuali asupra proceselor metabolice, cum ar fi lipoliza și depozitarea acizilor grași. În literatura de specialitate revizuită, există dovezi care sugerează că aceste efecte pot fi mediate prin ținte hepatice, ținte adipocitare și adipokine, cum ar fi leptina. Cu toate acestea, modul în care aceste căi de interacțiune este complex și, în general, este slab înțeles.

4.1. Ținte hepatice

Estrogenul poate avea un efect inhibitor asupra oxidării acizilor grași la nivelul ficatului, un sit principal al metabolismului acizilor grași. Mai multe in vitro Studiile efectuate pe hepatocite murine au arătat că concentrațiile farmacologice de estrogen au redus ketogeneza (un produs al oxidării acizilor grași) și au crescut încorporarea acizilor grași în trigliceride [9, 35]. Rezultate similare au fost raportate la subiecți umani, în care terapia cu estrogeni orali administrată femeilor hipogonadale și postmenopauzale a redus oxidarea grăsimilor postprandiale și a crescut nivelul trigliceridelor [29, 36-38]. Acest lucru indică faptul că eestrogenul exogen direcționează acizii grași intrahepatici departe de căile oxidative și către căile lipogene.

În schimb, efectele estrogenilor endogeni sunt mult mai dificil de elucidat. Studiile care au comparat femeile în fazele foliculare și luteale ale ciclului menstrual nu au detectat nicio diferență în metabolismul energetic, posibil deoarece schimbarea nivelului de estrogen variază și există, de asemenea, influența progesteronului [24, 39]. Studiile care corelează concentrația de estrogen și oxidarea acidului gras postprandial la subiecții gravide și ne-gravide au analizat mai degrabă metabolismul întregului corp al grăsimilor decât izolând efectele asupra ficatului. În plus, progesteronul, care sa dovedit a avea un efect sinergic și antagonist, în funcție de sistemul de organe, cu eestrogen nu a fost studiat în acest context [8].

4.2. Ținte pentru adipocite

Receptorii de estrogen, progesteron și androgen sunt prezenți în țesuturile adipoase [26]. După cum arată tabelul 2, expresia acestor receptori variază în funcție de depozit și sex [40, 41]. Receptorii de estrogen sunt mai mari în depozitele subcutanate la femei, ceea ce ar putea explica de ce femeile au depozite gluteale și femurale subcutanate mai mari de grăsime [40, 41]. Bărbații genetici cu insensibilitate la androgen au un habitus corporal feminin [42], în timp ce femeile cărora li se administrează androgeni exogeni sau care suferă de tulburări virilizante vor dezvolta un habitus corporal masculin [40, 43-45]. Femeile aflate în postmenopauză au o creștere a raportului talie-șold și a cantității de depozit de țesut adipos visceral [32, 46, 47], care este parțial inversat prin administrarea de estrogen [48]. Toate aceste dovezi indică faptul că legarea hormonilor sexuali de receptorii lor de țesut adipos promovează posibil adipogeneza în unele regiuni ale corpului. Deși se știe că multe gene inadipocite sunt reglementate transcripțional de hormoni sexuali [26], mecanismele celulare precise nu au fost complet elucidate.

4.3. Leptina

Leptina este un hormon derivat din țesutul adipos care inhibă creșterea grăsimilor prin promovarea hipofagiei și a hipermetabolismului [49]. Astfel, leptina are un rol important în a ajuta FM să rămână relativ constant în timpul maturității. Există o diferență de gen în nivelurile de leptină care se dezvoltă la pubertate și se crede că este indusă de hormonii sexuali.

Concentrațiile de leptină sunt mai mari pe kilogram de greutate corporală la femei decât la bărbați. Această diferență este eliminată după ajustarea concentrațiilor circulante de hormoni sexuali [50]. Studiile au constatat că producția de leptină a fost inhibată de androgeni și promovată de estrogeni [26, 50]. Estrogenul are efecte directe asupra FM deoarece reglează în sus expresia leptinei în adipocite [51]. Efectele centrale pot fi, de asemenea, prezente, deoarece receptorii de estrogen au fost detectați în nucleii hipotalamici care controlează homeostazia energetică. Se propune că estrogenii circulanți se leagă de acești receptori și modifică sensibilitatea hipotalamică la semnalele mediate de leptină, influențând astfel secreția de leptină și, eventual, influențând metabolismul și chiar fertilitatea [52-54].

Cu toate acestea, relația dintre leptină, estrogen și compoziția corpului este complexă, deoarece nu există nicio modificare a leptinei cu menopauză sau cu terapia de substituție a estrogenului [26]. Pierderea în greutate este asociată cu niveluri reduse de leptină și hipogonadism [55]. În plus, hiperandrogenismul și scăderea creșterii estrogenilor în boala ovarelor polichistice nu afectează nivelul leptinei [56, 57]. Prin urmare, rolul leptinei în reglarea FM este potențial influențat de eestrogen, cu toate acestea, mecanismul de acțiune nu este complet clar.

5. Bilanțul energetic în timpul sarcinii

Reproducerea feminină necesită cantități crescute de energie. Cu toate acestea, de-a lungul istoriei, femeile și-au dus conceptul la termen într-o gamă largă de condiții nutriționale. Acest lucru sugerează prezența unor adaptări metabolice puternice [3]. În timpul gestației, energia este necesară pentru a crește țesuturile de concepție și reproducere, pentru a menține aceste țesuturi și pentru a se pregăti pentru alăptare. Butte și King [58] au descoperit că o creștere medie în greutate de 13,8 kg, care include 4,3 kg de grăsime, reprezintă necesități de energie gestațională. Pe baza acestui model, Organizația pentru Alimentație și Agricultură, Organizația Mondială a Sănătății și Universitatea Națiunilor Unite au calculat necesarul de energie al sarcinii la 360-370 MJ. Acest lucru echivalează cu un plus de 1300 kJ/zi, care este cu 15% peste nevoile ne-gravide. Cu toate acestea, s-a demonstrat că cerințele de gestație variază de la 30 MJ la 520 MJ la femeile subnutrate până la femeile supranutrite [59]. Această variabilitate indică prezența adaptărilor metabolice pentru susținerea sarcinii în diferite condiții nutriționale.

În teorie, această cerere suplimentară poate fi satisfăcută fie prin creșterea aportului de energie, scăderea cheltuielilor și/sau prin mobilizarea depozitelor de grăsimi. Spre deosebire de așteptări, numeroase studii prospective și transversale au constatat că prima jumătate a sarcinii este asociată cu o creștere mică sau deloc a aportului de energie [6, 60-62]. Un studiu a urmărit femeile prospectiv până la sarcină și a raportat că aportul de energie în primul trimestru de sarcină este identic cu cel dinaintea sarcinii [63]. În loc să reducă cheltuielile de energie au crescut progresiv în timpul gestației [4, 64, 65]. În mod similar, modificările termogenezei induse de dietă în timpul sarcinii nu au fost raportate în mod consecvent și, prin urmare, o reducere a termogenezei induse de dietă poate să nu explice echilibrul energetic pozitiv [4, 33, 66-70].

Aceste observații de mai sus ridică posibilitatea ca costurile energetice ale sarcinii să fie suportate de reduceri ale cheltuielilor totale de energie. Cu toate acestea, dovezile concludente nu reușesc să demonstreze că creșterile semnificative ale consumului de energie sau scăderile cheltuielilor de energie sunt factorii principali care contribuie la creșterea FM în prima jumătate a sarcinii. De asemenea, este important să rețineți că sarcina este o stare metabolică foarte plastică, deoarece chiar și femeile subnutrite pot menține FM [59]. Prin urmare, cauza creșterii gestaționale a grăsimii se poate datora în principal modificărilor căilor metabolice care reglementează oxidarea sau depozitarea combustibililor specifici, în special a grăsimilor.

6. Concluzie

De-a lungul vieții lor reproductive, femeile mențin o proporție mai mare de grăsime corporală în comparație cu bărbații, iar această diferență se accentuează în timpul stării hiperestrogenice a sarcinii. Cu toate acestea, studiile nu au reușit să demonstreze un surplus de energie din toate conturile. Este posibil ca femeile să-și subestimeze consumul de alimente; cu toate acestea, unele studii au raportat că bărbații subestimează consumul de alimente în comparație cu femeile [71]. De asemenea, trebuie luate în considerare diferențele de activitate fizică între sexe. Femeile au un procent mai mare de grăsime corporală și este posibil ca hormonii ovarieni, în special estrogenii, să explice aceste observații prin promovarea conversiei postprandiale a energiei dietetice în grăsimi. Această teorie trebuie susținută de studii prospective mai ample și studii în timpul stărilor naturale hiper-estrogenice, cum ar fi sarcina. Acțiunile estrogenilor pot fi mediate prin ținte de hepatocite și adipocite și prin reglarea hormonilor, cum ar fi leptina. Sunt necesare studii suplimentare pentru a elucida modul în care aceste căi hormonale interacționează și își influențează țintele.

Atunci când se iau în considerare modificările stilului de viață, trebuie luată în considerare diferența de sex în metabolismul energetic. Trebuie utilizate obiective care țin seama de gen mai degrabă decât de greutatea corporală sau de aportul de energie. Având în vedere prevalența ridicată a obezității în societatea modernă, este important să înțelegem factorii care reglează homeostazia energetică și care ulterior contribuie la excesul de grăsime corporală. În viitor, această înțelegere poate culmina în strategii de control sau inversare a creșterii grăsimii care nu doar subliniază restricția de energie.

Referințe