Barbara A. Gower

1 Departamentul de Științe Nutritive, Universitatea din Alabama la Birmingham, Birmingham, Alabama, SUA

Gary R. Hunter

2 Departamentul de Studii Umane, Universitatea Alabama din Birmingham, Birmingham, Alabama, SUA

Paula C. Chandler-Laney

1 Departamentul de Științe Nutritive, Universitatea din Alabama la Birmingham, Birmingham, Alabama, SUA

Jessica A. Alvarez

1 Departamentul de Științe Nutritive, Universitatea din Alabama la Birmingham, Birmingham, Alabama, SUA

Nikki C. Bush

1 Departamentul de Științe Nutritive, Universitatea din Alabama la Birmingham, Birmingham, Alabama, SUA

Abstract

Dintre persoanele predispuse la obezitate, starea metabolică poate interacționa cu dieta în determinarea compoziției corpului. Am testat ipotezele că, în rândul a 103 femei cu greutate redusă de peste 1 an, (i) sensibilitatea la insulină ar fi asociată pozitiv cu modificarea procentului de grăsimi; (ii) această asociere ar fi modulată de încărcarea glicemică dietetică (GL); și (iii) modificările distribuției grăsimilor ar fi legate de indicii metabolismului glucozei. Sensibilitatea la insulină, eficacitatea glucozei, insulina și glucoza la post și provocare și toleranța la glucoză au fost evaluate în timpul testului de toleranță intravenoasă la glucoză (IVGTT). Modificările în procentul de grăsime și distribuția grăsimilor au fost examinate utilizând absorptiometria cu raze X cu energie dublă și tomografia computerizată. GL dietetic a fost evaluat pe 67 de femei care utilizează înregistrări alimentare. În medie, femeile au prezentat o schimbare de +5,3 ± 3,0% în% grăsime în decurs de 1 an, magnitudinea acestei modificări fiind mai mare la femeile relativ sensibile la insulină (+6,0 ± 0,4%, medie ± sem) decât la femeile relativ rezistente la insulină + 4,4 ± 0,4 kg; P 2. Toate femeile au avut antecedente familiale de supraponderalitate la cel puțin o rudă de gradul întâi. Niciuna nu a utilizat medicamente care afectează compoziția corpului sau metabolismul. Toate au fost nefumătoare și au raportat că au avut menstruații la intervale regulate.

Studiul părintesc a înscris inițial 228 de femei, dintre care 141 au finalizat intervenția de scădere în greutate și 117 dintre care au finalizat, de asemenea, o evaluare de urmărire de 1 an după scăderea în greutate. Criteriile pentru includerea în acest studiu au fost finalizarea vizitei „inițiale” post-pierdere în greutate cu date valide de sensibilitate la insulină și finalizarea vizitei de urmărire de 1 an (Figura 1). Deoarece au fost incluși doar participanții cu date de sensibilitate la insulină, 14 femei au fost excluse. Cele 103 de femei incluse în acest studiu au pierdut 11,95 ± 2,38 kg în timpul fazei de intervenție a pierderii în greutate a studiului părinte.

glucozei

Diagrama de flux pentru proiectarea studiului. Din cele 117 femei care au finalizat evaluarea de urmărire de un an, 103 au avut date valide ale testului de sensibilitate la insulină din evaluarea cu greutate redusă, iar 67 dintre acestea 103 au completat și au returnat înregistrarea dietei.

Înainte de testarea inițială, toți participanții au primit o dietă de menținere a greutății timp de 4 săptămâni. Dietele constau din

22% din energie din grăsimi, 23% din proteine ​​și 55% din carbohidrați. La sfârșitul perioadei de întreținere a greutății de 4 săptămâni, compoziția corpului, distribuția grăsimilor și rezultatele metabolice au fost evaluate în condiții controlate în timpul unei ședințe la centrul general de cercetare clinică. Toate testele au fost efectuate în decurs de 12 zile de la menstruație. Femeile au intrat apoi într-o perioadă de urmărire de 1 an în care au fost încurajate să-și mențină statutul de greutate redusă și li s-au oferit cursuri de educație nutrițională și, în unele cazuri, acces la o sală de gimnastică. La încheierea perioadei de urmărire de 1 an, compoziția corpului, distribuția grăsimilor și rezultatele metabolice au fost evaluate după controlul alimentar de menținere a greutății, așa cum este descris pentru testarea inițială.

Studiul a fost aprobat de către comisia de revizuire instituțională pentru uz uman de la Universitatea Alabama din Birmingham. Toate femeile au acordat consimțământul informat înainte de a participa la studiu.

Compoziția corpului și distribuția grăsimilor

Valorile glucozei și insulinei au fost introduse în programul de computer MINMOD (versiunea 3, Richard N. Bergman) pentru determinarea indicelui de sensibilitate la insulină (SI) și a eficacității glucozei (SG) (27). SI este o măsură compusă a absorbției de glucoză stimulată de insulină și a suprimării insulinei producției endogene de glucoză și, ca atare, reflectă sensibilitatea la insulină a „întregului corp”. Este definită ca creșterea cifrei de afaceri fracționată a glucozei pe unitate de creștere a concentrației de insulină. SG este o măsură a eliminării glucozei dependente de glucoză, definită ca un volum fracțional de glucoză la insulina bazală. Răspunsul acut al insulinei la glucoză (AIRg) a fost calculat ca suprafață de insulină incrementală sub curbă de la minutele 0 la 10 după injectarea glucozei utilizând metoda trapezoidală. Alte măsuri derivate din IVGTT au fost toleranța intravenoasă a glucozei (KG), care este rata de scădere a glucozei în%/minut de la minutele 8 la 19 după injectarea glucozei; nadir de glucoză (mg/dl), care este punctul cel mai scăzut până la care glucoza serică a scăzut după injectarea glucozei; și scăderea glucozei (mg/dl), care este valoarea absolută a modificării glucozei de la valoarea inițială la cea mai mică. Aceste măsuri au fost incluse, deoarece concentrația scăzută de glucoză poate determina creșterea în greutate prin efectul său asupra foamei.

Informațiile despre dieta obișnuită au fost colectate utilizând înregistrări alimentare de 4 zile. Participanții au fost rugați să completeze înregistrările la momentul de 1 an, înainte de evaluarea metabolică. Înregistrările alimentare au fost analizate utilizând sistemul de date nutriționale pentru cercetare (Centrul de coordonare a nutriției, Universitatea din Minnesota, MN, versiunile bazei de date 4.04_32 și 4.05_33, data lansării 2001-2002) (28). Doar înregistrările alimentare cu cel puțin 3 din cele 4 zile completate au fost utilizate pentru analiză, iar zilele au fost calculate în medie pentru aportul mediu de nutrienți. Deoarece nu toate femeile au returnat înregistrările, au fost disponibile informații despre 68 de femei. GL dietetic mediu zilnic bazat pe referința la glucoză, o măsură care reflectă atât cantitatea și calitatea carbohidraților (23), a fost utilizată ca variabilă independentă în analiza statistică.

Analize de laborator

Toate analizele au fost efectuate în Laboratorul de bază al Universității din Alabama la Centrul general de cercetare clinică din Birmingham și Centrul de cercetare a nutriției clinice din Birmingham. Glucoza a fost măsurată utilizând un sistem Ektachem DT II (Johnson și Johnson Clinical Diagnostics, Rochester, NY). În laboratorul de bază, această analiză are un CV mediu intra-test de 0,61% și un CV mediu inter-test de 2,56%. Insulina a fost testată în alicote de 100 ul duplicat folosind radioimunoanaliză cu dublu anticorp (Linco Research Inc., St. Charles, MO). În laboratorul Core, această analiză are o sensibilitate de 3,35 μIU/ml, un CV mediu intra-test de 3,49% și un CV mediu inter-test de 5,57%.

analize statistice

Au fost generate statistici descriptive pentru toate variabilele de interes. Măsurile de insulină au fost transformate log10 înainte de analiza statistică pentru a asigura o distribuție normală. Toate testele statistice au fost bilaterale, au fost efectuate folosind o rată de eroare de tip I de 0,05 și au fost efectuate utilizând SAS (versiunea 9.2; SAS Institute, Cary, NC).

Analiza de corelație parțială Pearson a fost utilizată pentru a examina asocierile dintre rezultatele IVGTT după pierderea în greutate și modificările% distribuției grăsimii și grăsimilor pe parcursul perioadei de urmărire de 1 an, ajustându-se în funcție de etnie și, după caz, modificarea% grăsimilor. Ulterior, analiza de regresie liniară multiplă a fost utilizată pentru a identifica variabilele care au fost legate independent de creșterea de 1 an în% grăsime și indicii de grăsime abdominală. Toate măsurile derivate din IVGTT (SI, insulină de post, AIRg, SG, KG, scăderea glucozei, nadir de glucoză) au fost testate, cu etnia inclusă ca covariabilă. Au fost derivate modele finale care arată doar acele variabile care au fost semnificativ și independent legate de variabila dependentă. Covariabilele relevante identificate prin această procedură au fost utilizate în analizele ulterioare.

Ulterior, subiecții au fost împărțiți în grupuri pe baza SI mediană și GL dietetică mediană. Analiza covarianței, ajustarea pentru etnie și insulină de post (covariabile relevante identificate în analizele descrise mai sus), a fost utilizată pentru a examina asocierile SI și GL cu creșterea în% grăsime.

REZULTATE

AIRg, răspuns acut al insulinei la glucoză; DSAAT, țesut adipos abdominal subcutanat profund; IAAT, țesut adipos intraabdominal; SSAAT, țesut adipos abdominal subcutanat superficial.

După 1 an, variația medie în% grăsime a fost de +5,3 ± 3,0% (intervalul −2,6 până la + 14,8%). Asocierile între măsurile derivate din IVGTT și modificarea% procentului de grăsime, ajustate pentru etnie, sunt prezentate în Tabelul 2 Asociațiile independente semnificative sunt prezentate în Tabelul 3. Femeile cu sensibilitate mai mare la insulină și insulină la post mai mare au câștigat un procent semnificativ mai mare de grăsimi.

masa 2

Coeficienții de corelație parțială Pearson pentru modificarea procentului de grăsime și distribuția grăsimilor pe parcursul unui an vs. măsuri de bază ale secreției și acțiunii insulinei

Insulina de post SIAIRgSGKG Nadir de glucoză Declinul glucozei
Δ% grăsime0,130,23 * −0.110,070,10−0,040,13
ΔIAAT−0,04−0,07−0,03−0,13−0,020,24 * −0,29 *
ΔSSAAT−0,020,020,02−0,09−0,070,04−0,09
ΔDSAAT−0,01−0,02−0,007−0,07−0,080,13−0,24 *

Toate datele sunt ajustate în funcție de etnie. Datele IAAT și SAAT ajustate pentru variația în% grăsime.

AIRg, răspuns acut al insulinei la glucoză; IAAT, țesut adipos intraabdominal; KG, toleranță la glucoză; SAAT, țesut adipos abdominal subcutanat; SG, eficacitatea glucozei; SI, indicele de sensibilitate la insulină.

Femeile au fost ulterior împărțite prin SI mediană și GL dietetică mediană în categorii „ridicate” și „scăzute”. Datele dietetice au fost disponibile pentru 67 de femei. Media GL în acest subset a fost de 95,0 ± 28,6 (medie ± s.d.). Aceste femei nu au diferit în niciun fel de grupul în ansamblu, fiind similare în ceea ce privește vârsta, IMC, distribuția etnică și sensibilitatea la insulină (Tabelul 1). În cadrul subgrupului de femei pentru care erau disponibile date dietetice, femeile relativ sensibile la insulină au obținut un procentaj mai mare de grăsimi (6,0 ± 0,4%) decât femeile relativ rezistente la insulină (4,5 ± 0,4%; P Figura 2). Femeile care erau relativ sensibile la insulină și care consumau o dietă relativ bogată în GL au câștigat un procent mai mare de grăsimi (medie ± s.m. 6,8 ± 0,71%) decât femeile care erau mai puțin sensibile la insulină, indiferent de dietă (P Tabelul 2). Analiza de regresie liniară multiplă a indicat faptul că femeile care au prezentat o scădere mai mare a glucozei în timpul IVGTT au câștigat mai puțin IAAT în raport cu țesutul adipos în alte regiuni (Tabelul 4a). Rezultatele au fost similare dacă scăderea glucozei a fost înlocuită cu nadir de glucoză (model R 2 = 0,09; P pentru nadir de glucoză = 0,09). De asemenea, modificarea SAAT profund a fost asociată independent cu scăderea glucozei (Tabelul 4b). Modificarea SAAT superficială nu a fost asociată cu niciun indice de eliminare a glucozei, fie în analiza corelației parțiale (Tabelul 2), fie în analiza multivariantă (datele nu sunt prezentate).

Tabelul 4

Rezultate din analiza de regresie liniară multiplă pentru modificări în IAAT și DSAAT

Variabilă independentă Estimarea parametrului ± s.e.eP
Modificarea IAAT; modelul R 2 = 0,18
Intercepta6,78 ± 5,910,255
Câștigă în% grăsime2,76 ± 0,75 2 = 0,16
Intercepta20,75 ± 12,840,110
Câștigă în% grăsime5,86 ± 1,62 Figura 1). Mecanismul acestei relații nu este clar. Cu toate acestea, o dietă bogată în GL ar avea ca rezultat, în mod logic, o secreție de insulină relativ ridicată, care poate favoriza o depresie a glicemiei și, prin urmare, poate duce la foamete. Insulina ridicată poate acționa, de asemenea, pentru a împărți energia către grăsimea corporală în detrimentul altor țesuturi. Este posibil ca aceste efecte să fie mai pronunțate în rândul persoanelor care sunt, de asemenea, relativ sensibile la insulină.

Deși la șobolani a fost raportată o interacțiune între indicii metabolismului glucozei și dietă în ceea ce privește creșterea în greutate (40), datele la om sunt rare. În studiul Quebec Family, creșterea în greutate pe 6 ani la 276 de bărbați și femei adulți, cu viață liberă, a fost asociată cu insulina de post și cu mai multe valori ale insulinei obținute în timpul unui test oral de toleranță la glucoză (11). Relațiile au fost semnificative numai în rândul persoanelor care consumă o dietă mai mare cu carbohidrați (GL mai mare). Insulina de treizeci de minute a avut cea mai puternică relație cu creșterea în greutate, o observație interpretată pentru a indica faptul că o secreție mai mare de insulină a favorizat creșterea în greutate. O asociere inversă a creșterii în greutate cu insulină de 120 de minute a fost interpretată ca o sensibilitate mai mare la insulină care promovează creșterea în greutate. Scăderea glucozei în timpul testului oral de toleranță la glucoză a prezis, de asemenea, creșterea în greutate. În general, acest tipar de relații se potrivește cu rezultatele prezentului studiu prin faptul că ambele studii sugerează potențiale efecte independente ale sensibilității la insulină și ale concentrației de insulină asupra creșterii în greutate.

De asemenea, am examinat asocierea dintre indicii metabolismului glucozei și modificările distribuției grăsimilor. Am observat că subiecții care au prezentat o scădere mai mare a glucozei în timpul IVGTT au arătat, de asemenea, un câștig mai mic în țesutul adipos abdominal profund (atât IAAT, cât și SAAT profund), depozite care au fost asociate negativ cu măsurile de sănătate metabolice (21,22). În populația noastră, scăderea glucozei a fost legată atât de sensibilitatea la insulină (r de 0,42), cât și de eficacitatea glucozei (r de 0,54) și, prin urmare, surprinde multiple procese care contribuie la toleranța la glucoză. Rămâne să se determine dacă o capacitate robustă de eliminare a glucozei este legată de distribuția grăsimilor sau este pur și simplu un marker pentru un fenotip metabolic care include o tendință de a direcționa stocarea trigliceridelor către depozitele periferice.

Punctele forte ale studiului au fost suita cuprinzătoare de măsuri ale metabolismului glucozei colectate folosind o metodologie robustă, măsurătorile directe ale distribuției grăsimii corporale colectate utilizând scanarea computerizată a tomografiei și proiectarea longitudinală a studiului. Limitările au fost natura observațională a studiului, cu riscul asociat de confuzie și incapacitatea de a determina natura cauzei și efectului relațiilor observate; mărimea eșantionului relativ mică; datele incomplete ale dietei (67/103 de femei au returnat înregistrări ale dietei); inexactitatea inerentă a datelor dietetice auto-raportate; și evaluarea dietetică unică la evaluarea de urmărire de 1 an.

În concluzie, la femeile cu greutate redusă, o sensibilitate mai mare la insulină poate crește riscul de adipozitate. Cu toate acestea, această relație a fost modulată de dietă, sugerând că femeile care sunt mai sensibile la insulină pot avea mai mult succes la menținerea pierderii în greutate dacă consumă o dietă mai mică în GL. De asemenea, am constatat că femeile cu o capacitate robustă de a elimina glucoza pot câștiga țesut adipos preferențial în depozitele subcutanate care nu pot compromite sănătatea metabolică. Aceste rezultate la femeile predispuse la obezitate ar trebui verificate la alte populații. Dezvoltarea unui mijloc fezabil, bazat pe clinici pentru „fenotiparea metabolică”, inclusiv starea de sensibilitate la insulină, se poate dovedi utilă pentru dezvoltarea unor abordări individualizate pentru pierderea în greutate și menținerea pierderii în greutate. Sunt necesare cercetări pentru a determina dacă mecanismul prin care sensibilitatea la insulină crește riscul de adipozitate se referă la împărțirea energiei către țesutul adipos sau la creșterea aportului alimentar și a echilibrului energetic pozitiv.

Mulțumiri

Această lucrare a fost susținută de R01DK51684, R01DK49779, M01-RR-00032 și P30-DK56336. Stouffer’s, Nestle Food Co., Weight Watchers și HJ Heinz Foods au furnizat alimente utilizate înainte de testarea metabolică. David Bryan și Robert Petri au oferit asistență tehnică; Maryellen Williams și Cindy Zeng au efectuat analize de laborator; Paul Zuckerman a fost coordonator de proiect.