Didace Ndahimana

Departamentul de Alimentație și Nutriție, Universitatea Națională Gangneung-Wonju, Gangneung 25457, Coreea.

pentru

Eun-Kyung Kim

Departamentul de Alimentație și Nutriție, Universitatea Națională Gangneung-Wonju, Gangneung 25457, Coreea.

Abstract

Activitatea fizică este definită ca orice mișcare corporală produsă de mușchii scheletici care are ca rezultat cheltuieli de energie. Beneficiile activității fizice pentru întreținerea sănătății au fost bine documentate, în special în prevenirea și gestionarea bolilor cronice. Prin urmare, măsurarea exactă a activității fizice și a cheltuielilor de energie este esențială atât pentru studiile epidemiologice, cât și în contextul clinic. Având în vedere numărul mare de metode disponibile, este important să înțelegem fiecare dintre ele, mai ales atunci când trebuie să alegem o tehnică de utilizat. Scopul acestei revizuiri a fost să discute componentele cheltuielilor totale de energie și să prezinte avantajul și limitările diferitelor metode de evaluare a activității fizice și a cheltuielilor de energie.

INTRODUCERE

Beneficiile activității fizice pentru întreținerea sănătății au fost bine documentate, în special în prevenirea și gestionarea bolilor cronice, cum ar fi unele tipuri de cancer, diabetul de tip 2 și bolile cardiovasculare [1,2,3,4,5]. În acest context, măsurarea exactă a activității fizice și a cheltuielilor de energie este esențială atât în ​​studiile epidemiologice, cât și în evaluarea eficacității programelor de intervenție [6]. În context clinic, evaluarea cheltuielilor de energie permite estimarea necesităților de nutrienți pentru pacienți în timpul sprijinului nutrițional [7].

Activitatea fizică este definită ca orice mișcare corporală produsă de mușchii scheletici care are ca rezultat cheltuieli de energie [8]. Este important să subliniem că activitatea fizică și cheltuielile cu energia sunt 2 concepte diferite. Simplu spus, activitatea fizică este un comportament care are ca rezultat o creștere a cheltuielilor de energie peste nivelurile de odihnă [9]. Cheltuielile totale de energie (TEE) se referă la cantitatea totală de energie cheltuită într-o perioadă de 24 de ore și conține 3 componente principale: cheltuielile de energie de repaus (REE), efectul termic al alimentelor (TEF) și cheltuielile de energie pentru activitate (AEE) [10].

Există diferite metode pentru evaluarea activității fizice și a cheltuielilor de energie și fiecare dintre ele are avantaje și limitări, așa cum este rezumat în Tabelul 1 [6]. Înțelegerea acestor metode este importantă pentru a decide ce metodă să utilizați pentru contextul specific al studiului. Scopul acestei revizuiri a fost de a discuta componentele TEE și de a prezenta diferite metode de activitate fizică și de evaluare a cheltuielilor de energie, cu accent pe avantajele și limitările fiecărei metode.

tabelul 1

Metode Avantaje Limitări
DLW• Metodă extrem de precisă, considerată un standard de aur pentru măsurarea TEE.• Costul ridicat al metodei (inclusiv prețul ridicat al DLW și al echipamentelor scumpe pentru analiză).
• Permite participanților libertatea de activitate.• Expertiza necesară personalului.
• Metoda nu oferă detalii specifice despre activitatea fizică.
Calorimetrie directă• Este cea mai precisă metodă de cuantificare a ratei metabolice.• Costul ridicat al metodei.
• Închiderea subiectului este necesară pentru 24 de ore sau mai mult.
Calorimetre indirecte• Metodă precisă și neinvazivă.• Cost relativ ridicat.
• Oferă informații despre combustibilii metabolici arși.• Personal instruit necesar pentru utilizarea corectă a metodei.
• Permite evaluarea cheltuielilor de energie în mediul de pe teren.
Accelerometrie• Măsurarea obiectivă a activității fizice.• Inexactitatea ecuațiilor predictive pentru a traduce activitatea contează în cheltuieli de energie, mai ales atunci când este utilizată într-o serie de activități variate.
• Poate fi utilizat atât în ​​laborator, cât și în teren.
• Metodă neinvazivă și mai puțin împovărătoare pentru subiecți.
• Relativ ieftin.
Monitor de ritm cardiac• Instrument obiectiv pentru măsurarea activității fizice și a cheltuielilor de energie.• Inexact în măsurarea activităților sedentare și ușoare.
• Cost relativ scăzut.• Interferențe electrice sau magnetice de la dispozitive electrice obișnuite.
• Metodă neinvazivă și versatilă.
• Poate fi utilizat atât în ​​condiții controlate, cât și în condiții de viață libere.
Pedometrie• Metodă ieftină și neinvazivă.• Limitat la măsurarea numai a activității de mers pe jos.
• Folosit pentru a evalua cea mai frecventă activitate (mersul pe jos).• Inexact pentru evaluarea distanței parcurse și a energiei consumate.
• Poate motiva oamenii să mențină activitatea fizică.
Metode de auto-raportare• Cost redus, permițând utilizarea acestora în studii cu dimensiuni mari ale eșantionului.• Precizie și fiabilitate reduse, în special legate de dependența lor de memoria participantului.
• Povară redusă pentru subiecți.
• Furnizați informații despre tiparele de activitate fizică.

DLW, apă dublu etichetată; TEE, cheltuieli totale de energie.

COMPONENTELE TEEI

REE se măsoară atunci când persoana în post se odihnește într-un mediu confortabil. Timpul de post este de obicei de aproximativ 2 până la 4 ore [19]. REE este puțin mai mare (aproximativ 10%) decât cheltuielile de energie bazale (BEE), care este cea mai mică cheltuială de energie a unei persoane, iar măsurarea BEE necesită condiții mai stricte. BEE-ul unei persoane este determinat atunci când o persoană se află într-o stare postabsorbantă (adică nu are consum de alimente timp de cel puțin 12 ore), stă culcată (în decubit dorsal) și este complet relaxată (nemișcată) - de preferință la scurt timp după trezire dimineața [19].

AEE este cea mai variabilă dintre componentele TEE, atât la nivel intrapersonal, cât și la nivel interpersonal. La persoanele sedentare, poate reprezenta mai puțin de jumătate din BEE, în timp ce poate fi de până la 1 până la 2 ori mai mare decât BEE sau mai mult în cazul persoanelor foarte active, cum ar fi unii sportivi sau muncitori grei [20]. Factorii care influențează AEE includ intensitatea, durata și frecvența activității [6].

TEF, denumit și termogeneză indusă de dietă (DIT), este energia necesară pentru digestia alimentelor, absorbția, transportul și metabolismul, depozitarea nutrienților și eliminarea deșeurilor. Reprezintă o creștere a cheltuielilor de energie peste REE, care poate fi măsurată timp de câteva ore după masă. TEF este estimat la aproximativ 10% din TEE zilnic [10].

METODA APEI ETICHETATE ÎN DOZE (DLW)

Principiul metodei

Metoda DLW utilizează izotopi stabili de oxigen (18 O) și hidrogen (2 H) pentru măsurarea TEE. Metoda DLW este recunoscută pe scară largă ca standardul de aur pentru măsurarea TEE [21] și a fost utilizată în diverse studii pentru validarea altor metode [22,23]. În plus față de precizia sa ridicată [24], metoda DLW prezintă avantajul naturii sale neinvazive și al posibilității subiecților de a-și continua activitățile normale în timpul perioadei de măsurare. Metoda are, de asemenea, o povară limitată asupra subiecților [25]. Cu toate acestea, limitarea metodei este costul ridicat al acestuia, datorită prețului ridicat al DLW, echipamentelor scumpe și expertizei necesare analizei [21]. O altă limitare a tehnicii DLW constă în faptul că oferă măsurarea generală a TEE zilnic mediu pe perioada de măsurare, dar nu oferă niciun detaliu specific despre activitatea fizică. În prezent, această metodă a fost utilizată într-o gamă largă de categorii de populație, inclusiv sugari [26,27], femei însărcinate și care alăptează [28,29] și vârstnici [23,30].

Metoda se bazează pe următorul principiu: după ce subiectul ingeră o doză de 2 H2 18 O, există o echilibrare a celor 2 izotopi cu apă totală din corp (TBW) urmată de eliminarea lor din corp, care are loc la viteze diferite. Deuteriul (2 H) se pierde din organism doar prin apă (H2O) în timp ce 18 O se pierde atât prin apă cât și prin dioxid de carbon (CO2). Rata producției de CO2 (rCO2) se calculează ca diferență între ratele de eliminare de 2 H și 18 O, utilizând următoarea formulă [31]:

unde ko și kh (ziua -1) sunt ratele de eliminare de 2 H, respectiv 18 O.

TEE se calculează utilizând versiunea modificată a formulei Weir pe baza rCO2 și a coeficientului alimentar (FQ) [31]:

Protocolul metodei DLW

Există 2 protocoale de bază pentru metoda DLW: abordarea în 2 puncte și abordarea în mai multe puncte. Protocolul în 2 puncte ca formă minimă necesită 3 eșantioane, inclusiv o linie de bază pre-doză, un eșantion post-doză prelevat în ziua dozării după ce izotopii s-au echilibrat pe tot corpul și un eșantion final luat la sfârșitul studiului (adică în ziua 10-14). Protocolul cu mai multe puncte ca formă cea mai extremă implică, în general, pașii care iau un eșantion inițial înainte de doză și eșantioane în fiecare zi după administrarea dozei până la sfârșitul perioadei de eșantionare. În practică, cele 2 abordări au fost modificări în cele 2 abordări și sunt destul de similare [25].

Numărul de probe de urină colectate nu este o considerație critică în ceea ce privește validitatea tehnicii DLW. Mai degrabă, alegerea frecvenței de eșantionare depinde de preferința investigatorului pentru precizia metodei [25]. Protocolul în 2 puncte prezintă un avantaj al utilizării mai puține eșantioane și oferă o estimare mai precisă a TEE în condiții în care există o variație de zi cu zi a cheltuielilor de energie sau a cifrei de afaceri de apă. Pe de altă parte, protocolul cu mai multe puncte are avantajul medierii datelor și, astfel, minimizează eroarea analitică. În plus, permite investigatorului să evalueze diferențele în cheltuielile de energie pentru subperioadele din perioada metabolică [25]. După colectarea și depozitarea probelor de urină, analiza se efectuează prin metoda spectrometriei de masă a raportului izotop [25].

Doza de DLW

Doza de DLW se bazează pe dimensiunea corpului subiectului, pentru a potrivi îmbogățirea apei din corp cu precizia spectrometriei de masă a raportului izotop. Având în vedere dificultatea măsurării TBW, aceasta trebuie estimată. În majoritatea studiilor DLW, anchetatorii au presupus TBW ca 60% din greutatea corporală. 99% atom deuteriu (2 H) și 10 atom% 18 O sunt cele mai frecvent utilizate pentru îmbogățirea apei marcate disponibile pe piață. Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA) recomandă doze de 0,12 g · kg −1 apă corporală de 99 atomi% apă marcată cu deuteriu și 1,80 g · kg −1 apă corporală de 10 atomi% 18 O. se utilizează, doza trebuie redusă [25]. Înainte de administrare, DLW poate fi sterilizat prin împingerea acestuia printr-un filtru de 0,22 μm.

Calculul AEE și al nivelului de activitate fizică (PAL)

După măsurarea sa prin metoda DLW, TEE poate fi utilizat pentru calculul AEE și PAL. Calculele implică REE, care este măsurată prin calorimetrie indirectă [37] sau estimată utilizând ecuații predictive [38]. Având TEF asumat ca 10% din TEE, AEE se calculează după cum urmează [6]:

Următoarea ecuație este utilizată pentru calcularea PAL: