Lena J. Vogt

1 Departamentul de Medicină A, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Antje Steveling

1 Departamentul de Medicină A, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Peter J. Meffert

2 Institutul de Medicină Comunitară, Medicină Universitară Greifswald, Greifswald, Germania

Marie-Luise Kromrey

3 Departamentul de Radiologie și Neuroradiologie, Medicină Universitară Greifswald, Greifswald, Germania

Rebecca Kessler

3 Departamentul de Radiologie și Neuroradiologie, Medicină Universitară Greifswald, Greifswald, Germania

Norbert Hosten

3 Departamentul de Radiologie și Neuroradiologie, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Janine Krüger

1 Departamentul de Medicină A, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Simone Gärtner

1 Departamentul de Medicină A, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Ali A. Aghdassi

1 Departamentul de Medicină A, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Julia Mayerle

1 Departamentul de Medicină A, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Markus M. Lerch

1 Departamentul de Medicină A, Universitatea de Medicină Greifswald, Greifswald, Germania

Jens-Peter Kühn

3 Departamentul de Radiologie și Neuroradiologie, Medicină Universitară Greifswald, Greifswald, Germania

Conceput și proiectat experimentele: LJV AS JPK MML AAA. A efectuat experimentele: LJV AS JPK SG JK. Analiza datelor: LJV JPK PJM. Reactivi/materiale/instrumente de analiză contribuite: LJV JPK. Am scris lucrarea: LJV AS JPK MML JM NH RK AAA MLK.

Date asociate

Toate datele relevante se află în hârtie și în fișierele sale de informații de suport.

Abstract

Obiective

Pentru a investiga modificările conținutului de grăsime din compartimentele abdominale și a zonei musculare în timpul pierderii în greutate, utilizând imagistica prin rezonanță magnetică (RMN), modificată prin modificări chimice, a persoanelor diabetice supraponderale.

Metode

Douăzeci și nouă de diabetici obezi (10/19 bărbați/femei, vârstă mediană: 59,0 ani, indicele de masă corporală median (IMC): 34,0 kg/m 2) s-au alăturat prospectiv unui program standardizat de 15 săptămâni de scădere în greutate (șase săptămâni de dietă formulată exclusiv, urmată de reintroducerea alimentelor obișnuite cu conținut de energie crescând treptat în nouă săptămâni) în decurs de 15 săptămâni. Toți subiecții au fost supuși unui protocol standardizat de RMN, incluzând o secvență MR codificată prin schimbare chimică, cu separare apă/grăsimi, înaintea programului, la sfârșitul celor șase săptămâni de dietă formulată și la sfârșitul programului la 15 săptămâni. Au fost determinate fracțiunile de grăsime ale organelor abdominale și măduvei osoase vertebrale, precum și volumele de grăsime viscerală și subcutanată. Mai mult, zona musculară a fost evaluată folosind metoda L4/L5. Datele au fost comparate utilizând testul Wilcoxon semnat pentru eșantioane pereche.

Rezultate

IMC mediu a scăzut semnificativ de la 34,0 kg/m 2 la 29,9 kg/m 2 (p 0,15). Volumul de grăsime viscerală (3,2 L - 1,6 L, p 2 - 226,8 cm 2 .

Concluzie

RMN permite monitorizarea neinvazivă a modificărilor în compartimentele abdominale în timpul pierderii în greutate. La diabeticii supraponderali, pierderea în greutate duce la reducerea grăsimii în compartimentele abdominale, cum ar fi grăsimea viscerală, precum și grăsimea ficatului și grăsimea măduvei osoase vertebrale, în timp ce grăsimea pancreasului rămâne neschimbată.

Introducere

Prevalența la nivel mondial a obezității continuă să crească și se estimează că în prezent 35% dintre adulții cu vârsta de peste 20 de ani sunt supraponderali și 11% obezi [1]. În plus față de greutatea corporală, distribuția grăsimilor joacă un rol important în evaluarea riscului unei persoane de a dezvolta sindrom metabolic [2], deoarece grăsimea abdominală predispune la rezistența la insulină și diabetul zaharat [3-5]. Prezența ambelor, obezitate abdominală și diabet, poate crește riscul depunerii de celule grase în ficat și pancreas și compromite funcția metabolică a acestor organe [6-11].

În consecință, pierderea în greutate este considerată o componentă importantă în gestionarea pacienților supraponderali cu sindrom metabolic [12,13]. O scădere a grăsimii viscerale și o reducere a acumulării de grăsime în organele abdominale pot îmbunătăți semnificativ starea de sănătate, după cum sa observat recent la pacienții obezi sănătoși [14-18]. Unele programe convenționale au arătat rezultate promițătoare pentru participanții sănătoși și, de asemenea, pentru participanții cu diabet zaharat [13,19]. Există doar câteva studii care au măsurat modificările conținutului de grăsime în diferite compartimente abdominale, cum ar fi grăsimea viscerală sau grăsimea hepatică în timpul pierderii în greutate la diabetici obezi [20-23]. Pacienții cu terapie cu insulină sunt adesea excluși din aceste studii. În plus, aceste studii au fost efectuate pentru perioade de două până la 16 săptămâni, iar dietele de slăbit investigate au variat în conținutul de energie între 400 kcal și 1200 kcal. Un conținut de energie mai mic de 800 kcal nu este aprobat pentru terapia ambulatorie. Din câte știm, nu există niciun studiu care să monitorizeze conținutul de grăsime din organele abdominale, volumul de grăsime subcutanată și viscerală și zona musculară la fiecare subiect, în timpul unui program standardizat de scădere în greutate a diabeticilor obezi, inclusiv diabetici cu terapie cu insulină.

Imagistica prin rezonanță magnetică (RMN) codificată prin schimbare chimică este o tehnică neinvazivă pentru evaluarea conținutului absolut de grăsime al organelor viscerale și pentru cuantificarea volumului de grăsime subcutanată și viscerală [24,25]. Este bine cunoscut faptul că cuantificarea grăsimilor utilizând RMN-ul codificat prin schimbare chimică este confundată de mai mulți factori, cum ar fi relaxarea T2 * [26], recuperarea T1 [27,28], complexitatea multispectrală a grăsimii [29], curenții turbionari [29], și zgomotul imaginii [28]. Grăsimea țesutului poate fi cuantificată pe întreaga gamă de 0-100% dacă se rezolvă ambiguitatea grăsime/apă [30]. Fracția de grăsime determinată prin RMN codificat prin schimbare chimică după ce au fost abordați toți factorii de confuzie cunoscuți se numește fracțiune de grăsime cu densitate de protoni (PDFF). PDFF este un biomarker imagistic acceptat clinic pentru cuantificarea grăsimii țesutului [25], așa cum s-a demonstrat în studii recente care au investigat cuantificarea grăsimii hepatice și pancreatice. PDFF a evoluat într-o abordare robustă și precisă pentru evaluarea grăsimii țesuturilor independent de hardware-ul scanerului MR (de exemplu, intensitatea câmpului) [31,32] sau de software-ul (de exemplu, parametrii de scanare) [33-35] utilizat. În plus, PDFF calculat din RMN-ul codificat prin schimbare chimică este comparabil cu alte tehnici de imagistică, cum ar fi spectroscopia MR [33,36].

În plus, imagistica în secțiune transversală este o procedură clinică acceptată pentru determinarea stării musculare [37-40]. În consecință, RMN poate fi utilizat pentru monitorizarea simultană a modificărilor conținutului de grăsime abdominală și a volumului de grăsime și pentru determinarea zonei musculare. Am emis ipoteza că un program specific de scădere în greutate duce la diferite grade de reducere a grăsimii în compartimentele abdominale și că aceste efecte pot fi monitorizate folosind RMN.

Prin urmare, scopul studiului nostru a fost de a măsura conținutul de grăsime al compartimentelor abdominale și al zonei musculare în timpul pierderii în greutate utilizând RMN-ul codificat prin schimbare chimică ajustat la confuz, la diabetici supraponderali.

Material si metode

Acest studiu prospectiv a fost aprobat de Comitetul local de evaluare instituțională al Spitalului Universitar Greifswald, Germania (nr. BB062/12). Consimțământul informat scris a fost obținut înainte de includerea în studiu.

Subiecte

Reclamele din mai multe ziare locale au invitat subiecții interesați să participe la un program standardizat de pierdere în greutate să contacteze anchetatorii apelând un număr de telefon central. Criteriile de incluziune au fost vârsta cuprinsă între 18 și 70 de ani, diabetul de tip 2 cunoscut și un indice de masă corporală (IMC) de 27 kg/m2 sau mai mare. Subiecții interesați au fost excluși în cazul tratamentului cu medicamente mimetice cu incretină, sarcină, imobilizare, insuficiență cardiacă, hepatică sau renală severă, demență, tulburări alimentare sau alcoolism. Un total de 36 de subiecți au finalizat programul standardizat de pierdere în greutate, dar din cauza implanturilor metalice sau a stimulatoarelor cardiace care nu sunt sigure pentru RMN, șapte subiecți au fost excluși de la examenul RMN. Ca rezultat, 29 de subiecți, care au finalizat programul standard de pierdere în greutate, au fost supuși tuturor examenelor RMN. Subiecții au fost 19 femei și zece bărbați cu o vârstă mediană de 59,0 ani și un IMC mediu de 34,0 kg/m 2 .

Program standardizat de slăbire

În primele șase săptămâni ale programului standard de scădere în greutate, pacienții au primit o dietă cu conținut scăzut de calorii (programul scurt OPTIFAST ® II, Nestlé Health Science Germany). Consumul zilnic a constat din cinci plicuri care înlocuiau complet alimentele normale și au corespuns unui conținut de energie de 800 kcal. Formula de dietă lichidă conținea 96 g carbohidrați, 70 g proteine, 15 g grăsimi și cantitățile zilnice recomandate de vitamine și minerale. Pacienții au fost sfătuiți să bea> 2,5 litri de apă și alte băuturi fără calorii în fiecare zi. Această fază de post a fost urmată de o fază de reîncărcare de patru săptămâni, timp în care alimentele obișnuite au fost reintroduse și dieta cu formulă a fost înlocuită treptat până când a fost atins un aport total zilnic de 1200 kcal. În ultimele cinci săptămâni ale programului, aportul de energie a fost crescut treptat la un nivel individual care le-a permis subiecților să își mențină greutatea stabilă.

O dată pe săptămână, participanții au vizitat centrul de studiu pentru a monitoriza starea de sănătate și pentru a participa la exerciții supravegheate. Cursul de exerciții fizice a fost o combinație de antrenament cardio și de forță și a făcut parte din programul standard de scădere în greutate (programul scurt OPTIFAST ® II, Nestlé Health Science Germany). Intensitatea antrenamentului a crescut pas cu pas de la 30% și 1-2 serii cu 15-25 repetări la 70% și 1-3 serii cu 15-25 repetări. Programul a fost ajustat la nivelul de fitness și bolile indivizilor la discreția instructorului. Un dietetician a supravegheat grupul pe tot parcursul studiului și a oferit consiliere nutrițională și comportamentală. Pentru a monitoriza doza de droguri pentru diabet, participanții s-au întâlnit o dată pe săptămână cu studiul medicului. Antrenorul, medicul de studiu și dieteticianul au participat la un training înainte de a lucra cu programul de slăbire pentru a asigura implementarea standardizată a studiului.

Colectare de date

Sângele pentru măsurarea transaminazelor și lipidelor serice a fost prelevat probe dimineața după o perioadă de post peste noapte de peste opt ore. În timp ce subiecții erau îmbrăcați ușor și nu purtau pantofi, greutatea a fost măsurată cu ajutorul unui cântar digital (Seca 635, Hamburg, Germania), iar înălțimea a fost măsurată în poziție în picioare, fără a purta pantofi cu ajutorul unui stadiometru (Seca 240, Hamburg, Germania). IMC a fost calculat ca greutate corporală împărțită la înălțimea corpului la pătrat. Circumferința taliei a fost măsurată la jumătatea distanței dintre coloana iliacă superioară și marginea inferioară a coastei și circumferința șoldului la nivelul trocanterilor mai mari utilizând o măsurătoare cu bandă fără a exercita presiune pe suprafața corpului. Pentru a reduce eroarea subiectivă, toate măsurătorile au fost luate de același clinician. Datele antropometrice au fost colectate la momentul inițial, după primele șase săptămâni de dietă formulată și la sfârșitul programului de scădere în greutate de 15 săptămâni. Probele de sânge au fost prelevate la momentul inițial și la 15 săptămâni. Examenele RMN au fost efectuate înainte de program, precum și la 6 și 15 săptămâni

Imagistica prin rezonanță magnetică și analiza datelor

RMN a fost efectuat la 3,0 Tesla (Verio, Siemens Healthcare, Erlangen, Germania). Imaginile au fost achiziționate în decubit dorsal folosind o combinație a coloanei coloanei vertebrale și a două bobine ale corpului în fază matrice care acoperă întregul abdomen.

Protocolul RMN a constat dintr-o secvență codificată de trei ecouri cu schimbare chimică cu separare apă-grăsime. Această secvență a fost dobândită în planul coronal utilizând următorii parametri de imagistică: TR/TE1/TE2/TE3: 6,51/1,22/2,45/4,90 ms; unghi de basculare 9 °; lungimea trenului ecou 1; lățime de bandă 914Hz/px; matrice imagistică: 187x288; câmp vizual 500x500 mm, achiziție paralelă (Grappa) cu un factor de accelerație de 2 și 24 de linii de referință, grosime felie 5,0 mm, 60 felii cu un factor de distanță de 20%. Secvența a fost dobândită într-o singură respirație cu un timp total de achiziție de 22 s.

Apa și grăsimea au fost separate folosind date de magnitudine (imagini TE1 în fază/TE2 în fază) și informații din imagini de fază pentru a explica ambiguitățile apă/grăsime. Datele de magnitudine au fost corectate pentru confuzii cunoscuți, cum ar fi dezintegrarea T2 * [26], recuperarea T1 [27,28], corectarea zgomotului și complexitatea multispectrală a grăsimii [29]. PDFF a fost calculat din imaginile de apă și grăsime ajustate pentru confunder (PDFF = grăsime/(grăsime + apă). Calculul PDFF, inclusiv corecția pentru confunderi cunoscuți [26-29], a fost efectuat offline folosind un script de acasă pentru Software Matlab (versiunea 2008; Mathworks, Natick, SUA). Detaliile reconstrucției au fost descrise în altă parte [41]. Acuratețea calculului PDFF folosind scriptul a fost demonstrată în diferite studii metodice și clinice [27,33,41,42 ] În plus, am investigat acuratețea determinării PDFF prin RMN codificat prin schimbare chimică într-un experiment fantomatic. Metoda și rezultatele sunt prezentate în fișierul S1, respectiv datele S1.

Harta PDFF calculată permite cuantificarea procentului de conținut de grăsime organică și estimarea volumelor de țesut gras/volumelor de țesut fără grăsime. În plus față de harta PDFF, au fost reconstruite imagini numai cu apă și imagini numai cu grăsime. Analiza imaginii a fost făcută utilizând software-ul Osirix (versiunea 4.6, Bernex, Elveția).

Statistici

Majoritatea parametrilor de laborator s-au modificat semnificativ odată cu pierderea în greutate și sunt rezumați în Tabelul 2. Enzimele hepatice serice de alanină aminotransferază (ALT), aspartat aminotransferază serică (AST) și gamma-glutamil transpeptidază (GGT) au scăzut semnificativ în timpul programului (ALT: p și 75 percentile între paranteze și au fost calculate prin testul Wilcoxon semnat), LDL = lipoproteine ​​cu densitate mică, HDL = lipoproteine ​​cu densitate mare, ALT = alanină transaminaze, AST = aspartat transaminază, γ-GT = gamma-glutamil transferază, modificări semnificative cu bold, n = 29

Conținutul de grăsime hepatică a scăzut rapid cu scăderea în greutate de la 14,2% la momentul inițial la 5,3% după șase săptămâni (p (Fig. 1 1 și 2). 2). Pentru a investiga influența vârstei, a sexului, a terapiei cu insulină, a pierderii în greutate și a valorii inițiale asupra modificărilor conținutului de grăsime hepatică, a fost efectuată analiza de regresie; rezultatele sunt rezumate în Tabelul 3. Grăsimea hepatică inițială a fost semnificativă (β = 18.037, p Fig. 3), sugerând că subiecții cu un conținut mai ridicat de grăsime hepatică au prezentat o scădere mai mare a conținutului de grăsimi hepatice. În studiul nostru, factorii de vârstă, sex și terapia cu insulină nu au fost asociați în mod semnificativ cu modificările conținutului de grăsime hepatică.

magnetică

Cea mai mare parte a pierderii în greutate a fost observată în primele 6 săptămâni.

Conținutul de grăsime hepatică a acestui subiect a scăzut de la 17% înainte de pierderea în greutate la 3% la sfârșitul programului, ceea ce corespunde unui procent de pierdere de grăsime hepatică de 82%.

Tabelul 3

Variabilβp95% CI
Vârstă [ani]-0,0490,466-0,187, 0,088
Femeie-Cel mai frecvent 1.8660,080-3.976, 0,244
Terapia cu insulină1.256 e cel mai frecvent0,210-0,759, 3,271
(Ficat0 [%]/10) 0,5 (polinom)18.037 e cel mai frecvent 2 = coeficient de determinare, modificări semnificative în aldine, n = 29, rețineți că ficatul 0 a fost transformat cu rădăcină pătrată din cauza neliniarității asociației

Zona musculară mediană evaluată utilizând abordarea L4/L5 a scăzut de la 243,9 cm 2 la momentul inițial la 230,4 cm 2 după șase săptămâni (p 2 după 15 săptămâni) (p = 0,001).

Rezultatele RMN pentru compartimentele individuale sunt rezumate ca modificări procentuale în Fig 5 .

Tehnicile de imagistică permit monitorizarea masei grase, a masei lipsite de grăsime și a zonei musculare [57,58]. RMN-ul codificat prin schimbare chimică este o tehnică excelentă pentru evaluarea procentului de grăsime tisulară și pentru estimarea volumului de grăsime. Într-un cadru clinic, RMN-ul codificat prin schimbare chimică este utilizat în principal pentru a evalua conținutul de grăsime hepatică în diagnosticul bolii hepatice grase. Alte aplicații ale tehnicilor RMN codificate prin schimbare chimică, cum ar fi cuantificarea osteoporozei, sunt încă în curs de investigare [33,34,36]. În opinia noastră, RMN este un instrument util de cercetare clinică neinvazivă pentru monitorizarea modificărilor distribuției grăsimilor în timpul pierderii în greutate.

O limitare a studiului nostru este că nu am investigat efectele pe termen lung ale pierderii în greutate asupra diferitelor compartimente ale corpului. O altă limitare este că nu am avut niciun grup de control. Din aceste motive, sunt necesare cercetări suplimentare și este planificată o urmărire a pacienților noștri. O a treia limitare este că nu știm dacă subiecții noștri au respectat programul dietetic și de exerciții fizice atunci când nu erau prezenți la centrul de studiu. În cele din urmă, studiul nostru este limitat de faptul că nu am investigat variabilitatea măsurării PDFF prin RMN, precum și precizia și precizia volumului de grăsime și a măsurătorilor musculare. Publicații recente au indicat că această tehnică este independentă de software și hardware pentru măsurarea cantității de grăsime [25].

Pe scurt, RMN este un instrument util de cercetare clinică pentru monitorizarea neinvazivă a modificărilor din compartimentele abdominale în timpul pierderii în greutate. Studiul nostru arată că pierderea în greutate duce la o reducere a compartimentelor de grăsime abdominală, cum ar fi grăsimea viscerală și subcutanată, precum și grăsimea hepatică și grăsimea măduvei osoase vertebrale la diabeticii supraponderali. În schimb, pierderea în greutate nu pare să influențeze conținutul de grăsime pancreatică și conținutul de grăsime al altor organe abdominale la diabetici.