Subiecte

Abstract

Un studiu amplu de hrănire a raportat că cheltuielile totale de energie (TEE) au fost mai mari la o dietă cu conținut scăzut de carbohidrați, cu un conținut ridicat de carbohidrați, susținând modelul de obezitate cu insulină carbohidrat. Recent, validitatea acestei descoperiri a fost contestată într-un post-hoc analiză excluzând participanții cu neaderare presupusă la dietele de studiu. Aici, arătăm de ce acea analiză, bazată pe o variabilă post-randomizare legată de rezultat, a introdus o tendință de confuzie severă. Cu control pentru confuzie, efectul dietetic asupra TEE a rămas puternic într-o reanaliză. Împreună cu analizele de sensibilitate care demonstrează robustețe la niveluri plauzibile de neaderență, aceste date oferă suport experimental pentru un efect metabolic potențial nou al macronutrienților care ar putea informa proiectarea unui tratament mai eficient al obezității.

Introducere

Sunt toate caloriile metabolice similare corpului? Conform modelului de obezitate carbohidrat-insulină (CIM) [1, 2], raportul ridicat insulină-glucagon pe o dietă cu conținut ridicat de glicemie mută împărțirea substratului de la țesut slab la adipos, scade concentrația de combustibili metabolici în sângele la sfârșitul perioadei postprandiale, crește foamea și reduce cheltuielile de energie - răspunsuri biologice care ar tinde să promoveze creșterea în greutate. Astfel, CIM oferă o explicație fiziologică pentru motivul pentru care IMC-ul mediu din multe țări a crescut la sfârșitul secolului al XX-lea, deoarece liniile directoare de sănătate publică recomandă înlocuirea grăsimilor dietetice cu carbohidrați și consumul de alimente cu conținut ridicat de glicemie (în principal cereale procesate, produse din cartofi și zaharuri) a crescut substanțial.

O predicție a CIM este că, în timpul menținerii pierderii în greutate, cheltuielile totale de energie (TEE) ar crește odată cu restricția de carbohidrați, efect estimat la aproximativ +50 kcal/zi pentru fiecare scădere de 10% a carbohidraților din dietă ca proporție absolută de aportul total de energie [2]. Deși o meta-analiză recentă a susținut că nu se găsesc dovezi pentru acest efect metabolic în studiile controlate cu macronutrienți [3], durata mediană a studiilor incluse a fost Fig. 1: Confuzie care rezultă din excluderea participanților după randomizare pe estimările dimensiunii efectului TEE.

carbohidrat-insulină

Date TEE de la Ebbeling și colab. [4] compararea dietelor cu conținut scăzut de carbohidrați (20%) față de cele ridicate (60%) în analizele cu intenție de tratat. A Eliminarea secvențială a 50% din participanți pe baza „Unaccounted Energy” (UE, de la dreapta la stânga, de la 1 la 18 din 36 de cuantile) sugerează o atenuare de 42% a dimensiunii efectului. Figura modificată din Hall și Guo în conformitate cu licența CC0 https://www.biorxiv.org/content/10.1101/476655v5. Statisticile de regresie au fost șterse deoarece condițiile de regresie nu sunt îndeplinite. (Punctele individuale din această analiză de excludere nu sunt independente una de cealaltă. Linia punctată ar trebui ignorată din același motiv.) b Analiza de excludere efectuată cu datele privind aportul alimentar final și compoziția corpului [7], cu ajustarea potențialilor confundanți de bază, așa cum este descris în Metode. Rezultatele, exprimate ca o proporție a efectului alimentar prezent în cohorta completă, indică un grad mai mic de efect de atenuare (9%, sau aproximativ o cincime din cel observat de Hall și Guo). Rezultate similare calitativ (adică atenuarea efectului redus substanțial) au fost obținute într-o analiză Per Protocoln = 104, datele nu sunt afișate).

Într-un raport recent [6], am argumentat că această analiză de excludere, bazată pe factori post-randomizare, riscă să introducă o prejudecată severă din cauza ipotezei implicite că UE este legată cauzal de rezultat. De fapt, această relație aparentă ar putea fi influențată de orice factor de bază sau post-randomizare asociat cu măsurarea atât a UE cât și a TEE. Odată ce datele sunt excluse în acest fel, protecția împotriva randomizării se pierde, iar analizele devin supuse limitărilor metodologice majore ale cercetării observaționale, cel mai important confuz. Aici am folosit metode epidemiologice convenționale pentru a examina validitatea reanalizei.

Metode și rezultate

Analizele statistice au fost efectuate folosind versiunea SAS 9.4 (SAS Institute Inc., Cary, NC). Deoarece datele dietetice la nivel individual, un rezultat secundar în studiul nostru original, au fost preliminare, am obținut mai întâi un aport alimentar complet [7]. Am calculat UE ca valoare absolută a diferenței dintre aportul de energie și consumul de energie, corectând modificarea masei grase corporale prin diluarea izotopului (a se vedea [7] pentru detalii despre determinarea și ajustarea compoziției corpului). Folosind valoarea mediană de 438,1 kcal/zi, am dihotomizat cohorta dintre cei cu UE mai mare față de cea mai mică, prima cuprinzând pe cei excluși în panoul A.

După cum se arată în tabelul 1, grupul exclus a avut mai mulți bărbați; erau mai tineri, mai grei și mai înalți; pierduse mai puțină greutate în timpul perioadei preliminare de slăbire; și, în special, a avut TEE de bază mai mare. Au avut, de asemenea, o insulină-30 de bază mai mare din punct de vedere numeric (un marker al secreției de insulină, un modificator al efectului) [4]. Fiecare dintre aceste covariabile ar fi probabil asociată cu o magnitudine mai mare a rezultatului TEE în termeni absoluți, independent de UE.

Am repetat analiza de excludere folosind măsuri repetate ANOVA pentru a testa efectul dietei asupra TEE în timp ce se controlează covariate de bază menționate mai sus, insulina-30 și cohorta de studiu (aceasta din urmă pentru a controla efectele temporale pe parcursul studiului de 3 ani, consecvent cu planul nostru original de analiză) [4]. Modificarea TEE a fost exprimată ca kcal/zi/kg normalizată la greutatea medie după scăderea în greutate (82 kg). Așa cum se arată în FIG. 1b, efectul dietei TEE pentru dieta scăzută vs bogată în carbohidrați a scăzut cu excluderi secvențiale semnificativ mai puțin cu ajustare covariabilă decât fără ajustare (atenuare de 9% față de 42%). Mai mult, nu a existat nicio diferență în ceea ce privește efectul dietei TEE în rândul celor din categoria cea mai scăzută față de cea mai mare din UE (p = 0,75).

Discuţie

Prin eliminarea a 50% din eșantionul cu cel mai mare UE, doar 9% din efectul dietetic observat inițial asupra TEE ar putea fi atribuit neaderenței. Cel mai probabil, suma atât de atribuibilă ar fi și mai mică, deoarece reanaliza este încă supusă confuziei de factori post-randomizare care nu depășesc controlul nostru. Mai exact, indivizii care au o creștere mai mare decât media indusă de dietă a TEE din eroarea de măsurare (și, în consecință, un UE aparent mai mare) ar fi excluși într-o măsură mai mare decât cei cu o creștere mai mică decât media din eroarea de măsurare în direcția opusă. În acest mod, o coadă a unei curbe de distribuție ar fi epuizată selectiv, producând o eroare dezechilibrată (sistematică) cu tendință spre ipoteza nulă. Mai mult decât atât, însăși noțiunea de UE este potențial înșelătoare, deoarece cuprinde mai multe componente ale bilanțului energetic (aport, cheltuială și compoziție corporală) care au fiecare o precizie de măsurare. O persoană ar putea avea UE ridicată care rezultă nu numai din neaderarea la dietă, ci și de o eroare de măsurare aleatorie cumulativă. Chiar și în mediul experimental optim oferit de o secție metabolică, majoritatea participanților la un studiu de hrănire de 2 săptămâni au avut UE ≥ 250 kcal/zi [8].

Mecanismele fiziologice care leagă o dietă cu conținut scăzut de carbohidrați cu cheltuieli energetice mai mari au fost luate în considerare în altă parte [1, 2, 4, 7] și pot implica o acțiune mai mică a insulinei și a grelinei în țesutul adipos, o acțiune mai mare a glucagonului în zonele non-adipoase, o sensibilitate crescută la leptină. în mușchi și mai multe semnale hormonale și metabolice care acționează în creier. În schimb, la o dietă bogată în carbohidrați, nivelul hormonilor tiroidieni (deși nu neapărat sensibilitatea hormonală) și activitatea sistemului nervos simpatic sunt mai mari. Deși vor fi necesare mai multe cercetări pentru a clarifica mecanismele, efectele pe care le-am observat sunt independente de compoziția corpului [7] și sunt susceptibile de a implica o contribuție majoră din cheltuielile de energie care nu se odihnesc, în concordanță cu înțelegerea actuală a termogenezei adaptive în timpul întreținerii pierderii în greutate [ 7]. 9].

Analizele de sensibilitate oferă, de asemenea, încredere în validitatea principalelor constatări ale studiului. TEE mai mare pe dieta scăzută față de carbohidrați cu conținut ridicat de carbohidrați a rămas semnificativă statistic până la 50% neaderență, folosind ipoteze conservatoare pentru RQ [6]. Mai mult, efectul alimentar asupra necesității de energie nu a fost atenuat atunci când participanții cu un aport de energie la un raport de cheltuieli mai mare și mai mici decât media au fost eliminate (adică cele de la ambele cozi ale distribuției) [7]. În cele din urmă, noile date privind necesitățile energetice pentru întreținerea pierderii în greutate arată efecte proporționale cu TEE (cu aproximativ 200 până la 300 kcal mai mari în dieta cu un conținut scăzut față de carbohidrați) [7]. Astfel, studiul nostru oferă sprijin pentru CIM și pentru un efect potențial nou al macronutrienților dietetici asupra metabolismului. Având în vedere limitările metodologice ale tuturor studiilor de hrănire, este necesară cercetarea suplimentară asupra acestui efect de macronutrienți. Mai pe larg, reanaliza noastră actuală evidențiază pericolele bine descrise ale excluderii datelor dintr-un RCT bazat pe variabile post-randomizare [10].

Referințe

Ludwig DS. Indicele glicemic: mecanisme fiziologice legate de obezitate, diabet și boli cardiovasculare. JAMA. 2002; 287: 2414-23.

Ludwig DS, Ebbeling CB. Modelul carbohidrat-insulină al obezității: dincolo de „calorii în, calorii în afara”. JAMA Int Med. 2018; 178: 1098-103.

Hall KD, Guo J. Energetica obezității: reglarea greutății corporale și efectele compoziției dietei. Gastroenterologie. 2017; 152: 1718-27.e3.

Ebbeling CB, Feldman HA, Klein GL, Wong JMW, Bielak L, Steltz SK, și colab. Efectele unei diete cu conținut scăzut de carbohidrați asupra cheltuielilor de energie în timpul menținerii pierderii în greutate: studiu randomizat. BMJ. 2018; 363: k4583. https://doi.org/10.1136/bmj.k4583.

Sala KD, Guo J, Speakman JR. Dietele cu conținut scăzut de carbohidrați măresc cheltuielile de energie? Int J Obes (Londra). 2019; 43: 2350–4.

Ludwig DS, Lakin PR, Wong WW, Ebbeling CB. Discursul științific în era științei deschise: un răspuns la Hall și colab. referitor la modelul carbohidrați-insulină. Int J Obes (Londra). 2019; 43: 2355-60.

Ebbeling CB, Bielak L, Lakin PR, Klein GL, Wong JMW, Luoto PK și colab. Necesarul de energie este mai mare în timpul întreținerii pentru scăderea în greutate la adulții care consumă o dietă scăzută comparativ cu o dietă bogată în carbohidrați. J Nutr. 2020, în presă.

Hall KD, Ayuketah A, Brychta R, Cai H, Cassimatis T, Chen KY și colab. Dietele ultraprocesate cauzează un aport excesiv de calorii și creșterea în greutate: un studiu controlat randomizat internat al consumului de alimente ad libitum. Cell Metab. 2019; 30: 67–77.

Müller MJ, Enderle J, Bosy-Westphal A. Modificări ale cheltuielilor de energie cu creșterea în greutate și pierderea în greutate la oameni. Curr Obes Rep. 2016; 5: 413-23.

Piantadosi S. Eroare aleatorie și părtinire (Cap. 6) În: Studii clinice: o perspectivă metodologică, ed. A III-a. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc; 2017.

Finanțarea

Procesul considerat aici a fost finanțat de Nutrition Science Initiative (posibilă prin cadouri de la Arnold Ventures și Robert Lloyd Corkin Charitable Foundation), New Balance Foundation, Many Voices Foundation și Blue Cross Blue Shield. DSL a fost susținut de un premiu de mentorat la jumătatea carierei de la Institutul Național pentru Diabet și Boli Digestive și Rinice (K24DK082730). Conținutul acestui articol este exclusiv responsabilitatea autorilor și nu reprezintă neapărat opiniile oficiale ale sponsorilor studiului.

Partajarea datelor

Protocolul și setul de date pentru rezultatele inițiale ale studiului și noile date despre aportul de energie sunt disponibile la Open Science Framework (https://osf.io/rvbuy/).

Informatia autorului

Afilieri

Centrul New Balance Foundation Obesity Prevention Center, Boston Children’s Hospital și Harvard Medical School, Boston, MA, SUA

David S. Ludwig și Cara B. Ebbeling

Centre instituționale pentru cercetări clinice și translaționale, Boston Children's Hospital, Boston, MA, SUA

Kimberly F. Greco și Clement Ma

Dana-Farber/Boston Children’s Cancer and Blood Disorders Center și Harvard Medical School, Boston, MA, SUA

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar

autorul corespunzator

Declarații de etică

Conflict de interese

DSL și CBE au realizat studii de cercetare care examinează modelul de carbohidrați-insulină al obezității finanțat de Institutele Naționale de Sănătate și organizațiile filantropice neafiliate cu industria alimentară; DSL a primit redevențe pentru cărțile despre obezitate și nutriție care recomandă o dietă cu conținut scăzut de glicemie. Niciun alt autor nu are dezvăluiri relevante.

Informatii suplimentare

Nota editorului Springer Nature rămâne neutru în ceea ce privește revendicările jurisdicționale din hărțile publicate și afilierile instituționale.