1 Departamentul de biologie umană, Universitatea Maastricht, 6200 MD Maastricht, Olanda

subiecții

1 Departamentul de biologie umană, Universitatea Maastricht, 6200 MD Maastricht, Olanda

1 Departamentul de biologie umană, Universitatea Maastricht, 6200 MD Maastricht, Olanda

1 Departamentul de biologie umană, Universitatea Maastricht, 6200 MD Maastricht, Olanda

Abstract

Subiecte

Caracteristicile celor 10 voluntari (4 bărbați, 6 femei) care participă la acest studiu sunt prezentate în Tabelul 1. Toți subiecții au fost sănătoși, neinstruiți (nu sunt activi în niciun sport, fără istoric de antrenament) și obezi. Nu au fost observate diferențe de gen în parametrii de interes măsurați și, prin urmare, datele despre bărbați și femei sunt reunite. Aportul de energie obișnuit al subiecților a fost de 9,5 ± 0,6 MJ/zi, cu 30,3 ± 1,9, 51,4 ± 2,2, 15,2 ± 0,8 și 3,1 ± 1,1% din energie din grăsimi, carbohidrați, proteine ​​și, respectiv, alcool. Studiul a fost aprobat de Comitetul Etic al Universității din Maastricht, iar subiecții și-au dat consimțământul scris în cunoștință de cauză.

Tabelul 1. Caracteristicile subiectului

Valorile sunt medii ± SE. IMC, indicele de masă corporală;Wputere maximă maximă; FFM, masă fără grăsimi.

* P † P 60 rpm. Subiecții au început ciclismul la 75 W timp de 5 minute. Ulterior, volumul de lucru a fost crescut cu 50 W la fiecare 2,5 minute. Când subiecții se apropiau de epuizare, după cum se indică prin ritmul cardiac și punctajul subiectiv, creșterea a fost redusă la 25 W. În practică, acest lucru a însemnat că ultimele trepte de încărcare au fost de 25 W. Frecvența cardiacă a fost înregistrată continuu utilizând un Polar Sport Tester (Kempele, Finlanda). În fiecare individ,Wmax a fost calculat din

Exercițiu de scădere a glicogenului.

În timpul experimentelor Ex, subiecții au venit la laborator la 1500, după ce au postit 2 ore, pentru a efectua un test de exercițiu pentru scăderea glicogenului. A fost arătat în mod repetat în laboratorul nostru de Kuipers și colab. (13) și Wagenmakers și colab. (25) că depozitele de glicogen în mușchi sunt semnificativ scăzute atât la subiecții de sex masculin, cât și la cei de sex feminin după acest test de exerciții. După o încălzire la 50% dinWmax timp de 5 minute, subiecții au mers timp de 2 minute la 80% dinWmax, urmată de 2 minute la 50% dinWmax. Acest lucru s-a repetat până când subiecții nu au mai fost capabili să efectueze exercițiul de intensitate ridicată. Intensitatea maximă a fost apoi redusă la 70% din Wmax. Testul a fost încheiat după epuizare, adică atunci când subiecții nu mai puteau menține o rată a pedalei de> 60 rpm. Subiecților li sa permis să consume apă în timpul exercițiului. În timpul exercițiului, ritmul cardiac a fost măsurat continuu cu un tester Polar Sport. Energia cheltuită în timpul exercițiului a fost calculată presupunând o eficiență mecanică de 20% (9).

Dietele

Înainte de experiment, subiecții au finalizat o înregistrare de 3 zile a consumului de alimente pentru a estima compoziția dietei obișnuite. Aportul energetic metabolizabil și compoziția macronutrienților din dietă au fost calculate utilizând tabelul olandez cu compoziția alimentelor (23). În acest tabel, energia metabolizabilă este calculată prin înmulțirea cantității de proteine, grăsimi și carbohidrați cu factorii Atwater (16,74, 37,66 și 16,74 kJ/g pentru carbohidrați, grăsimi și, respectiv, proteine) (14). Cantitatea de proteine, grăsimi și carbohidrați a fost înmulțită cu 0,909, 0,948 și, respectiv, 0,953, pentru a corecta digestibilitatea macronutrienților. Toate dietele experimentale au fost consumate ca mic dejun, prânz, cină și două sau mai multe gustări pe zi. Compoziția dietelor experimentale este dată în tabelul 2. Toate gustările aveau aceeași compoziție de macronutrienți ca și dieta experimentală. Coeficientul alimentar (FQ) a fost definit ca raportul dintre CO2 produs (V˙ co 2) și O2 consumat (V˙ o 2) în timpul oxidării unui eșantion reprezentativ al dietei consumate (8).

Tabelul 2. Compoziția dietelor experimentale

Dieta RF, dietă cu conținut redus de grăsimi; Dieta HF, dieta bogata in grasimi; FQ, coeficient alimentar.

El zilele 1 și2 și prima parte aziua 3, a fost asigurată o dietă RF pentru consumul acasă. Subiecților li s-a oferit o cantitate fixă ​​de alimente (pe baza înregistrării lor de aport alimentar) și acces ad libitum la gustări. În seara de ziua 3, subiecții își consumau cina și gustarea de seară (fie RF, fie HF) în camera de respirație. În tratamentele RF și HF, aportul de energie pentru cină și gustare seara a fost stabilit la 35 și 10% din cheltuielile zilnice estimate de energie, respectiv [1,7 ⋅ BMR pe baza ecuațiilor Harris și Benedict; pentru femei, BMR = 2,74 + 0,774 ⋅ H + 0,040 ⋅ BM - 0,020 ⋅ A, iar pentru bărbați, BMR = 0,28 + 2,093 ⋅ H + 0,058 ⋅ BM - 0,028 ⋅ A, unde BMR este rata metabolică bazală (în MJ/zi),H este înălțimea (în m), BM este masa corporală (în kg), iar A este vârsta (în ani)] (10). În tratamentele RF + Ex și HF + Ex, gustarea de seară a avut un conținut de energie egal cu energia cheltuită în timpul testului de efort. El ziua 4, subiecților li s-a administrat o cantitate de energie egală cu 1,55 ori rata metabolică a somnului (SMR), măsurată în timpul nopții precedente. Într-un studiu anterior (16), s-a arătat că, cu un protocol de activitate comparabil utilizat în cameră, s-a atins un indice de activitate fizică de 1,58.

Proceduri

Compozitia corpului.

Subiecții s-au cântărit în camera de respirație în dimineața zilei zilele 4 și5 fără îmbrăcăminte, după golire și înainte de a mânca și bea. Măsurătorile au fost efectuate pe o balanță digitală (modelul Seca Delta model 707) cu o precizie de 0,1 kg.

Densitatea întregului corp a fost determinată prin cântărirea subacvatică dimineața cu subiecții în stare de post. Greutatea corporală a fost măsurată pe o balanță digitală cu o precizie de 0,01 kg (tip Sauter E1200). Volumul pulmonar a fost măsurat simultan utilizând tehnica de diluare cu heliu folosind un spirometru (Volugraph 2000, Mijnhardt, Olanda). Procentul de grăsime corporală a fost calculat utilizând ecuațiile lui Siri (22). Masa fără grăsimi (FFM, în kg) a fost calculată prin scăderea masei grase din masa corporală totală.

Calorimetrie indirectă și activitate fizică.

V˙ o 2 și V˙ co 2 au fost măsurate într-un calorimetru indirect în cameră întreagă (19). Camera de respirație este o cameră de 14 m 3 mobilată cu un pat, scaun, televizor, radio, telefon, interfon, vas de spălat și toaletă. Camera este ventilată cu aer proaspăt la o rată de 70-80 l/min. Rata de ventilație se măsoară cu un contor de gaz uscat (Schlumberger tip G6). Concentrațiile de O2 și CO2 sunt măsurate folosind un analizor paramagnetic de O2 (Hartmann și Braun tip Magnos G6) și un analizor cu infraroșu de CO2 (Hartmann și Braun tip Uras 3G). Aerul de intrare este analizat la fiecare 15 minute și aerul de ieșire o dată la 5 minute. Proba de gaz care urmează să fie măsurată este selectată de un computer care stochează și prelucrează, de asemenea, datele. Cheltuielile cu energia sunt calculate din V˙ o 2 și V˙ co 2 conform metodei Weir (26).

În camera de respirație, subiecții au urmat un protocol de activitate constând în ore fixe pentru micul dejun, prânz și cină, activități sedentare și exerciții de pas pe bancă. Exercițiul de pas pe bancă a fost efectuat timp de 30 de minute la intervale de 5 minute de exercițiu alternat cu 5 minute de repaus, la o rată de 60 de pași/min și o înălțime a băncii de 33 cm și a fost repetat de trei ori pe zi. Astfel, subiecții s-au exercitat timp de 45 de minute pe zi la o intensitate relativ scăzută până la medie. În timpul zilei, nu a fost permis somnul sau exercițiile suplimentare în timpul șederii în camera de respirație. Toată activitatea fizică a subiecților a fost monitorizată cu ajutorul unui sistem radar bazat pe principiul Doppler.

Excreție de azot urinar.

În timpul șederii în camera de respirație, urina a fost colectată în două loturi, primul din 2000 până la 0800 și al doilea în intervalul de 24 de ore ulterior. Subiecții au fost rugați să-și golească vezicele la ora 0800. Urina produsă a fost inclusă în proba de urină din lotul anterior. Probele au fost colectate în recipiente cu 10 ml H2SO4 pentru a preveni pierderea de azot prin evaporare; volumul și concentrația de azot au fost măsurate, acesta din urmă cu un analizor de azot (tip Carlo-Erba CN-O-Rapid).

Cheltuieli de energie de douăzeci și patru de ore și oxidarea substratului.

Subiecții au stat în camera de respirație 36 de ore. Date începând cu anul 2000ziua 3 până la ora 0800 ziua 4 sunt prezentate pentru un studiu al efectelor pe termen scurt ale tratamentelor. Pentru calculul soldurilor, cheltuielile energetice de 24 de ore (24 de ore EE) și coeficientul respirator de 24 de ore (24 ore RQ) au fost măsurate începând cu ora 0800 ziua 4 până la ora 0800 ziua 5. SMR a fost definit ca cea mai mică cheltuială medie de energie măsurată în 3 ore ulterioare între 2400 și 0800, cu un nivel minim de activitate indicat de sistemul radar.

Oxidarea carbohidraților, a grăsimilor și a proteinelor au fost calculate utilizând pierderile de azot V2 o, V2 și azotul urinar cu ecuațiile lui Brouwer (5)

Analiza sângelui.

În toate cele patru ocazii, au fost prelevate probe de sânge în dimineața zileizilele 4 și5 după un post peste noapte. Pentru colectarea de sânge pe ziua 4, fără întreruperea măsurării camerei de respirație, subiecții pun un braț printr-un blocaj de aer cu un manșon de cauciuc pentru a se potrivi în jurul brațului superior, poziționat sub o fereastră pentru contactul vizual. Odată, s-a prelevat sânge în dimineața zilei de ziua 3. Sângele venos (10 ml) a fost prelevat în tuburi care conțin EDTA pentru a preveni coagularea și imediat centrifugat la 3.000 rpmg) timp de 10 min. Plasma a fost înghețată în azot lichid și depozitată la -80 ° C până la o analiză ulterioară. Substraturile plasmatice au fost determinate utilizând metoda hexokinazei (LaRoche, Basel, Elveția) pentru glucoză, kitul de testare Wako NEFA C (Wako Chemicals, Neuss, Germania) pentru acizi grași liberi (FFA), metoda glicerol kinază-lipază (Boehringer Mannheim) pentru glicerol și triacilgliceroli și pentru kitul RIA pentru insulină umană ultrasunet (Linco Research, St. Charles, MO).

Analize statistice

Toate datele sunt prezentate ca mijloace ± SE. Egalitatea RQ, FQ, aportul de energie, consumul de energie, aportul de substrat și oxidarea substratului a fost determinată prin calcularea intervalelor de încredere de 95% pentru diferențe. ANOVA unidirecțional cu măsuri repetate a fost utilizat pentru a detecta diferențele în orice variabilă între tratamente. Când s-au găsit diferențe semnificative, s-a folosit un test Scheffé post hoc pentru a determina locația exactă a diferenței. Diferențe în orice variabilă între zilele 4 și5 au fost testate utilizând o perechet-Test.

Timpul până la epuizare în timpul testului de exercițiu nu a fost semnificativ diferit între tratamentele RF + Ex și HF + Ex: 61 ± 3 și respectiv 67 ± 6 min. De asemenea, nu s-au găsit diferențe de energie cheltuite în timpul testelor de efort: 2,5 ± 0,2 și 2,8 ± 0,3 MJ pentru tratamentele RF + Ex și respectiv HF + Ex.

Greutatea corporală, măsurată în camera de respirație, nu a fost semnificativ diferită între oricare dintre tratamente (Tabelul 3).

Tabelul 3. Rata metabolică a somnului, indicele de activitate fizică și greutatea corporală, măsurate în camera respiratorie

Valorile sunt medii ± SE. SMR, rata metabolică a somnului; PAI, indicele de activitate fizică, adică cheltuieli energetice de 24 de ore/SMR de 24 de ore.

F3-150 P F3-151 P

Tabelul 4. Aportul de energie, cheltuielile de energie și echilibrul energetic măsurate în camera respiratorie pe patru tratamente diferite

Valorile sunt medii ± SE (în MJ/zi) măsurate în camera respiratorie de la 0800 la 0800.

Primele măsurători de 12 ore

În seara de după testul de exerciții fizice, subiecților li s-a administrat o cantitate de energie, ca dietă HF sau RF, pentru a compensa energia cheltuită în timpul exercițiului. Desigur, un bilanț energetic pozitiv a fost, prin urmare, măsurat în primele 12 ore în cameră. Cu toate acestea, acest bilanț energetic pozitiv nu a fost semnificativ diferit între tratamentele RF + Ex și HF + Ex (2,10 ± 0,26 vs. 2,46 ± 0,35 MJ). RQ în primele 12 ore în camera de respirație a fost de 0,890 ± 0,009, 0,862 ± 0,014, 0,848 ± 0,006 și 0,807 ± 0,01 pentru tratamentele RF, RF + Ex, HF și, respectiv, HF + Ex și a fost semnificativ diferit între tratamente (P

FIG. 1.Resurse respiratorii de 24 de ore (RQ) și alimente (FQ) măsurate în camera respiratorie pentru ziua 4(înseamnă ± SE). HF, dietă bogată în grăsimi; RF, dietă cu conținut scăzut de grăsimi; Ex, exercițiu de scădere a glicogenului.

Oxidarea proteinelor de 24 de ore nu a fost semnificativ diferită între tratamente (Tabelul 5). În toate tratamentele, echilibrul proteic de 24 de ore a fost semnificativ diferit de zero (Fig. 2, P

Tabelul 5. Aportul și oxidarea carbohidraților, grăsimilor și proteinelor, măsurate în camera respiratorie în patru tratamente diferite

Valorile sunt medii ± SE (în g/zi) măsurate în camera de respirație de la 0800 la 0800.

F5-150 P F5-151 P

FIG. 2.Bilanțuri de energie și substrat de 24 de ore pentru ziua 4 măsurat în camera de respirație (medie ± SE).

Oxidarea carbohidraților de 24 de ore a fost semnificativ diferită între tratamentele RF și HF sau HF + Ex, precum și între tratamentele RF + Ex și HF sau HF + Ex (P

Tabelul 6. Indici de sânge măsurați în zilele 4 și 5 în tratamentele RF, RF + EX, HF și HF + EX

Valorile sunt medii ± SE.

F6-150 P F6-151 P F6-152 P 2 = 0,51,P

FIG. 3.Relația dintre echilibrul energetic de 24 de ore și echilibrul de grăsime de 24 de ore la subiecții obezi (prezentul studiu) și slab (din Ref. 20).

Rezultatele noastre par să fie în contrast cu studiile care arată o absorbție sau o oxidare afectată a FFA de către mușchi la subiecții obezi (3, 6). Cu toate acestea, este dificil să comparăm aceste studii cu prezentul studiu, deoarece am folosit o abordare de 24 de ore. Deși nu am găsit, cu un exercițiu prealabil de scădere a glicogenului, o capacitate afectată de a crește oxidarea grăsimilor pe o dietă IC atunci când comparăm obezii cu subiecții slabi, acest lucru nu exclude posibilitatea că ar putea exista o absorbție și/sau oxidare FFA la nivelul mușchiului în anumite circumstanțe (stimulate). Cu toate acestea, studii suplimentare trebuie să dezvăluie impactul ratelor de absorbție a FFA musculare afectate asupra oxidării grăsimilor 24 de ore.

Când punem în comun datele obținute la subiecții obezi și slabi, găsim o corelație negativă între echilibrul glucidic găsit în primele 12 ore în camera de respirație și următoarea oxidare a grăsimilor de 24 de ore în timpul tratamentelor RF + Ex și HF + Ex (Fig.4;r 2 = 0,29,P = 0,005). Echilibrul carbohidraților a fost calculat ca echilibru glucidic măsurat (2000-0800) minus oxidarea estimată a carbohidraților în timpul efortului. Pentru a estima ultimul, s-a presupus că 80% din energia cheltuită în timpul efortului a fost furnizată de carbohidrați (RQ ∼0.94), ceea ce reprezintă o valoare rezonabilă pentru acest tip de exerciții extrem de intensive. Când s-a presupus că oxidarea carbohidraților furnizează 90% din energia cheltuită în timpul efortului, corelația nu s-a schimbat. Prin urmare, aceste date arată rolul important al depozitelor de glicogen în determinarea ratei de oxidare a grăsimilor.

FIG. 4.Relația dintre echilibrul glucidic măsurat în camera de respirație între 2000 și 0800 și oxidarea grăsimilor de 24 de ore pentru obezi (prezent studiu) și subiecți slabi (din Ref. 20) în tratamentele RF + Ex și HF + Ex.

În concluzie, acest studiu arată că subiecții obezi sunt capabili să adapteze rapid oxidarea grăsimilor la aportul de grăsimi pe o dietă HF atunci când depozitele de glicogen sunt reduse prin exerciții exhaustive. Aceste rezultate pot indica faptul că un nivel mai scăzut de activitate fizică regulată este un factor predispozant pentru obezitate.

REFERINȚE

NOTE AUTORULUI

Adresa pentru solicitări de reimprimare: P. Schrauwen, Dept. of Human Biology, Maastricht University, PO Box 616, 6200 MD Maastricht, Olanda.