rezumat

SCOP: Pentru a stabili validitatea metodei bicarbonat-ureei (BU) împotriva măsurătorilor directe ale schimbului de gaze (GE) într-un calorimetru indirect al întregului corp și pentru a compara măsurătorile BU și a apei dublu etichetate (DLW) în condiții de viață liberă în același grup de femei cu obezitate severă.

măsurarea

PROIECTA: Cheltuielile cu energia (EE) au fost estimate folosind metoda BU pe parcursul a 24 de ore simultan cu calorimetria indirectă a întregului corp și, ulterior, timp de 5 zile consecutive acasă împreună cu DLW de 14 zile. Au fost studiate șase femei, indicele de masă corporală (IMC) 52,4 ± 10,4 kg/m 2 (sd).

REZULTATE: măsurătorile cheltuielilor totale de energie (TEE) de către BU și GE în camera metabolică nu au fost semnificativ diferite (BU = 11,79 ± 1,89 MJ/zi și GE = 11,64 ± 1,86 MJ/zi; diferență medie, 0,25 ± 0,49 MJ/zi, P > 0,05). TEE de viață liberă derivat din BU și DLW a fost, de asemenea, similar (13,28 ± 1,86 și respectiv 13,86 ± 2,25 MJ/zi; diferență medie de 0,17 ± 1,33 MJ/zi, P 1 Un aspect important al studiului obezității este evaluarea Cu toate acestea, evaluarea corectă a aportului de energie (EI) este dificilă, în special la persoanele obeze, din cauza raportării insuficiente, 2, 3 și, prin urmare, s-a pus un accent considerabil pe deducerea aportului din măsurători ale energiei libere totale cheltuieli (TEE) folosind metode de urmărire, în special metoda cu apă dublă (DLW).

Metoda apei DLW este o metodă de diluare izotopică, în care cheltuiala de energie este calculată din producția endogenă de CO 2, care este derivată din îndepărtarea diferențială a izotopilor 2H și 18O din bazinul de apă din corp. 4 Metoda DLW a fost validată pe baza schimbului de gaze (GE) (considerat standardul de aur pentru estimarea cheltuielilor de energie (EE)), 5, 6, 7, 8, 9 și studii de bilanț energetic. 10, 11 Au fost raportate unele variații între rezultatele studiilor de validare, care au fost atribuite diferitelor stări fiziologice ale indivizilor și erorilor asociate diferitelor metode analitice efectuate de fiecare laborator. 12, 13, 14 Cu toate acestea, precizia generală a estimării EE utilizând DLW este estimată la ± 3-6%. 7, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19 Prin urmare, metoda DLW este considerată o metodă validă pentru estimarea TEE a vieții libere și a fost aplicată unei game de grupuri de populație, inclusiv vârstnici, 20 de sugari, 18, 21, 22 bolnavi 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 subnutriți 30 și obezi. 15, 31

Un studiu de validare de interes deosebit este cel al lui Ravussin și colab., 15 care au comparat DLW cu GE într-o cameră metabolică a întregului corp într-un grup de indivizi cu indice de masă corporală (IMC) diferit. Studiul a raportat o subestimare a EE de către DLW care a fost legată de masa grasă (r = -0,81, P 32 a estimat sinteza acizilor grași și a colesterolului în întregul corp la adulții cu greutate stabilă și a arătat puține dovezi de eroare în CO 2 producție derivată din DLW, cu o subestimare medie de -0,5% producție de CO 2, sugerând că este puțin probabil ca metoda DLW să fie grav afectată. Niciun studiu nu a investigat validitatea DLW într-un grup de obezi, deoarece Ravussin și colab. studiile care au dat date de la subiecți individuali nu au susținut o relație între adipozitate și eroarea din TEE estimată de DLW.6, 7, 8, 9, 10 Acum este urgentă reexaminarea observațiilor lui Ravussin și, dacă este confirmată, explorează în continuare mecanismele prin care acestea pot apărea.

Metoda BU a fost validată împotriva schimbului de gaze respiratorii la persoanele sănătoase slabe 34, precum și la pacienții cu cancer pulmonar. 35 Metoda a fost aplicată și subiecților sănătoși cu trai liber, 34 pacienți cu cancer pulmonar, 35 meliodoză, 36 infecție HIV, 37 și boli pulmonare obstructive cronice (căi respiratorii) (BPOC). 38 O analiză a datelor publicate arată că metoda BU a subestimat EE obținută de GE cu doar 0,05 ± 0,31 MJ/zi și nu este legată de cantitatea de grăsime corporală (r = 0,05 folosind date combinate bazate pe două studii în care totalul grăsimea corporală a variat de la 5 la 36 kg și IMC de la 21 la 33 kg/m 2 34, 35). Cu toate acestea, majoritatea subiecților din aceste studii nu au fost obezi și au acoperit o gamă limitată de grăsime corporală. Primul element al studiului actual, în cadrul întregului calorimetru al corpului, a fost conceput pentru a extinde aceste validări la o populație extrem de obeză.

Al doilea element este că acest studiu testează practicitatea metodei BU în condiții de viață liberă, oferă prima comparație directă a tehnicilor BU și DLW la subiecții obezi și oferă măsurători simultane pe termen lung ale producției de CO 2 prin două metode cu Diferite dependențe metabolice din care pot fi explorate observațiile lui Ravussin și colab. .

Subiecte și metode

Șase femei cu un istoric îndelungat de obezitate morbidă au fost recrutate dintr-un ambulatoriu (Tabelul 1). Greutatea lor corporală a variat cu mai puțin de 2 kg în cele 4 săptămâni anterioare începerii studiului. În afară de obezitate, toți subiecții au fost considerați ca având o sănătate satisfăcătoare. Au fost luate un istoric medical complet, examinări fizice și măsurători de rutină ale sângelui. Niciunul dintre subiecți nu a avut diabet, dar unii au avut artralgie (subiectul 3 a prezentat unele simptome de osteoartrita) și un anumit grad de dispnee de efort. Studiul a avut loc la MRC Dunn Center for Clinical Nutrition, Cambridge, Marea Britanie. Studiul a fost aprobat de Unitatea Nutritivă Dunn a Medical Research Council (MRC) și de comitetele de etică ale spitalului Addenbrooke. Consimțământul informat a fost obținut în scris de la voluntari înainte de a începe studiul.

Masă completă

Administrarea de bicarbonat la 14 ° C.

Bicarbonatul de 14 C a fost administrat ca o perfuzie constantă gata preparată. Primarul a fost administrat cu o zi înainte de măsurare (EG) (ziua 0) și a început perfuzia. Infuzia (24 × 10 6 dpm/zi) a fost livrată utilizând minipumpa Graseby (controler cu rată variabilă Graseby MS26; Graseby Medical, Watford, Marea Britanie) și un bolus prime de uree (vezi Elia 39 pentru calcularea dozei). Detalii despre procedurile de inserare a canulei subcutanate sunt prezentate în altă parte. 34 Expunerea la radiații din întregul corp de la 14 C a fost aproape de expunerea zilnică la radiații de fond. 3. 4

Calorimetrie indirectă a întregului corp.

S-au efectuat măsurători continue ale GE la toți subiecții. Analizoarele calorimetrice CO2 au fost testate pentru liniaritate pe întregul domeniu de lucru. Testele de perfuzie cu 80% N2 și 20% CO 2, la o rată de 1,25 l/min, au confirmat acuratețea măsurătorilor calorimetrice în ± 1%.

Următoarele probe au fost obținute, la orele indicate, în timp ce subiecții se aflau în calorimetru: (1) Între orele 09:00 și 09:15 h, în zilele 1 și 2, probele de sânge au fost prelevate printr-o poartă Ușă hermetică pe calorimetru ., pentru măsurarea ureei sanguine, a bicarbonatului, a numărului complet de sânge și a testelor funcției hepatice. (2) La ora 09:00 a fost prelevată o probă de respirație pentru a evalua activitatea specifică a CO 2. (3) Între orele 08:30 și 09:00, s-au obținut probe de calorimetru de aer pentru a evalua activitatea specifică a CO 2. CO 2 a fost prins din aceste probe de aer în flacoane conținând o cantitate mare de hidroxid de hidamină (~ 3,0 mmol/flacon). Eșantionul (3), împreună cu calorimetrul măsurat al concentrației de CO 2 în aer, a permis calcularea cantității totale de 14 CO 2 în calorimetru. (4) O probă proporțională măsurată de aer din calorimetrul de ieșire a fost barbotată printr-un amestec de hidamină de hidamină/fenolftaleină pentru întreaga perioadă de 24 de ore, prinzând atât 14 CO 2 cât și CO2 total ieșind din calorimetru.

Colecțiile complete de urină au fost obținute în 5 zile consecutive de la 07:01 la 09:00 și de la 09:01 la 07:00 (2 și 22 h colectare în fiecare perioadă de 24 h), atât în ​​calorimetru, cât și acasă, prin estimarea înseamnă activitate specifică compusă din uree.

Măsurători gratuite de viață

La sfârșitul ciclului calorimetric (09:00 h, ziua 2), subiecții au primit o doză orală de DLW (0,05 g D 2 O 100% îmbogățire și 1,5 g H 2 18 O 10% îmbogățire pe kilogram de greutate corporală). Subiecții s-au abținut atunci să mănânce sau să bea pentru o perioadă de echilibru de 4 ore. O probă de urină la fața locului (20 ml) a fost obținută la 4 ore după dozare. Subiecții s-au întors apoi acasă și li s-a cerut să își mențină activitățile obișnuite. Probele zilnice de urină spot au fost colectate la un moment definit pentru următoarele 12-14 zile pentru analiza DLW, iar urina rămasă a fost adăugată la colecțiile complete până în ziua 5.

Datorită dimensiunii și limitărilor minipompei Graseby, a fost efectuată o vizită la domiciliu în ziua 3 pentru a înlocui seringa care conține perfuzia de bicarbonat de 14 C, astfel încât perfuzia să poată fi menținută până la sfârșitul celor 5 zile.

Greutatea și înălțimea au fost măsurate la începutul (ziua 0) și la sfârșitul (ziua 15) a studiului. Sângele venos a fost, de asemenea, extras în ziua 15 pentru a măsura concentrațiile circulante de bicarbonat și uree, testele funcției hepatice și numărul complet de sânge, care au fost măsurate conform metodelor standard de laborator.

Calcule

EE în camera metabolică a fost calculată din consumul de O2 și producția de CO 2 utilizând expresia Elia și Livesey: 40 EE = 15,818O 2 + 5,176CO 2, unde O 2 și CO 2 sunt în litri și EE este în kilojuli.

Detaliile analizei implicate în metoda BU, inclusiv titrarea hidroxidului de amină și numărul scintilației de bicarbonat 14C, sunt date în altă parte. 34 Calculul producției de CO 2 din metoda BU a fost efectuat folosind ecuația lui Elia și colab.: 34 producția netă de CO 2 (mol/zi) = 0,95 × 0,85 × dpm infuzat împărțit la activitatea specifică corespunzătoare a ureei (dpm/mol). 34 S-a presupus că echivalentul energetic al CO 2 este de 535 kJ/mol, ceea ce este aproape de valoarea pentru subiecții apropiați de echilibrul nutrienților atunci când consumă o dietă tipică occidentală. 40 de factori mici de corecție care să țină seama de modificările cantității de aer din calorimetru (între 9 dimineața zilei 1 și 9 dimineața zilei 2) și modificări ale activității specifice rezervei de aer. 3. 4

Pentru măsurarea DLW, îmbogățirea izotopilor a fost exprimată ca delta la mie, în raport cu Standardul internațional de la Viena pentru apa oceanică (SMOW). Rapoartele izotopului 2H/1H au fost măsurate utilizând un spectrometru de masă Aqua Sira (Micromass, Wythenshawe, Marea Britanie) cu o precizie de 2,6 ‰ SMOW relativ în măsurători duplicate. Pentru raportul 18 O/16 O, probele au fost echilibrate cu CO 2. 42 de probe (3 ml) au fost echilibrate cu 13 ml de CO 2 la 400 mbar timp de 6 ore într-un sistem Isoprep (Micromass, Wythenshawe, Marea Britanie), au fost măsurate în raport cu rezervorul de CO2, interferențele izotopice au fost corectate conform cu Hoffman 42 și au fost exprimate în raport cu SMOW Precizia măsurătorilor eșantionului a fost de 0,4 ‰ rel SMOW.

Estimările producției de CO 2 prin metoda DLW au fost obținute utilizând metoda multipunct cu corecții de fracționare, așa cum este descris de Coward. 5, 17 Această procedură folosește, de asemenea, valorile observate pentru spațiile de distribuție a izotopilor în locul valorilor normalizate. 43 S-a sugerat că proporția spațiilor de distribuție a izotopilor poate fi crescută la subiecții obezi, iar importanța acestui lucru în calculele DLW a fost discutată de Coward și colab. 12 Estimările medii ale preciziei interne ale estimărilor au fost de 4,35 ± 2,44%, calculate conform lui Ritz și colab. 19

Compoziția corpului a fost estimată prin măsurători TBW, cu conținutul de apă presupus de FFM la 0,73. 44 Nivelurile de activitate fizică (PAL) au fost calculate ca raport TEE/BMR.

metode statistice

Rezultatele sunt exprimate ca medie ± sd. Rezultatele obținute de BU vs GE și BU vs DLW au fost comparate folosind testele t asociate ale lui Student.

Subiecții au tolerat bine perfuzia și minipompa nu părea să interfereze cu activitățile zilnice normale, inclusiv cu cele de la locul de muncă și cu cele casnice. Un subiect, subiectul 4, a găsit bomba incomodă și a fost îndepărtat în ziua 4, la cererea sa. Perfuzia subcutanată nu a provocat nicio inflamație locală la niciunul dintre subiecți. Subiecților li s-au efectuat teste complete de celule sanguine (CBF), uree, creatinină și funcție hepatică (hemoglobină 13,0 ± 0,6 10 9/L; hematocrit 37,1 ± 6,5 1/1 × 100, număr de globule albe 6,8 ± 3,9 10 9/L; în plasmă 4,05 ± 0,9 mmol/l; bicarbonat de plasmă 25,4 ± 2,0 mmol/l; albumină plasmatică 33,5 ± 4,9 g/l; bilirubină plasmatică 9,8 ± 6, 1 mol/l).

EE în calorimetria întregului corp

Producția medie de CO 2 prin metoda calorimetrului și metoda BU a fost de 22,02 ± 3,11 și respectiv 21,77 ± 3,48 mol/zi (Tabelul 2). Media TEE în întreaga cameră a corpului a fost de 11,78 ± 1,66 și 11,64 ± 1,86 MJ/zi cu calorimetrul și, respectiv, metoda BU (Tabelul 2). Aceasta a produs o diferență medie de grup de 0,25 ± 0,49 MJ/zi 45 între cele două metode; cu toate acestea, acest lucru nu a fost semnificativ (testul t eșantion asociat, P> 0,28). PAL mediu în cadrul calorimetrului a fost de 1,35 ± 0,06 (interval 1,27-1,42). Această variabilitate în PAL s-a datorat parțial incapacității a doi indivizi de a finaliza perioade de exercițiu, datorită artritei acute și dificultății de respirație (vezi valorile individuale ale PAL în Tabelul 3). Nu a existat o relație semnificativă între diferența TEE între cele două metode (BU-GE) și grăsimea corporală exprimată în kilograme sau procent, fie numai în acest studiu (r 2 = 0,035 și, respectiv, 0004) sau când datele din acest studiu a fost combinat cu rezultatele studiilor anterioare (r 2 = 0,009 și 34,35

Masă completă

Masă completă

Nu toți subiecții au consumat toată mâncarea furnizată. Prin urmare, echilibrul mediu al energiei în timpul măsurătorilor calorimetrului întregului corp a fost ușor negativ (-0,95 ± 1,36 MJ/zi). Aportul de energie la subiecții 2 și 4 a fost mai mic decât cel al EE cu mai mult de 2 MJ/zi (Tabelul 3). Este posibil ca acest lucru să fi scăzut BMR sub nivelurile obișnuite, dar nu modifică comparația EE total măsurată prin GE și metoda BU.

Măsurători EE de viață liberă

Folosind metoda DLW, producția medie estimată de CO 2 sa dovedit a fi de 25,93 ± 4,21 mol/zi, corespunzând unui EE de 13,86 ± 2,25 MJ/zi (Tabelul 2). Relațiile spațiale măsurate, utilizate în calculul CO 2 pentru metoda DLW, 5, 12 au dat o relație medie de 1,03 ± 0,02 și s-a constatat că constantele de viteză pentru 18 O și 2 H au fost 0,1031 ± 0,014 și 0,0781 ± 0,012/zi. respectiv, similar studiilor anterioare. 43, 13 Rezultatele producției de CO 2 ale perioadei de bicarbonat de viață liberă sunt prezentate în Tabelul 2. O producție medie de 24,87 ± 3,45 mol de CO 2 a fost calculată comparativ cu 25,93 ± 4, 21 folosind metoda DLW și calculele bazate pe Coward și colab. 12 Aceasta a dat o diferență medie de 1,06 ± 2,19 mol de CO 2 între cele două grupuri. Valorile corespunzătoare pentru EE totală au fost 13,29 ± 1,84 MJ și 13,86 ± 2,25 MJ/zi pentru BU și, respectiv, pentru DLW. Diferența dintre medii între cele două metode (0,17 ± 1,33 (MJ/zi)) nu a fost semnificativă (test per t eșantion pereche, P> 0,2). PAL (TEE/BMR) calculat utilizând măsura BMR (GE) și estimările TEE folosind metoda DLW și BU au fost 1,62 ± 0,14 și respectiv 1,56 ± 0,20.

Discuţie

Acest studiu oferă dovezi ale validității metodei BU la un grup de indivizi obezi prin comparație cu GE într-un calorimetru întreg. Metoda BU a prezis că TEE va fi 99,1 ± 2,5% din cel obținut prin calorimetrie indirectă, care este similar cu valoarea de 102,1 ± 3,4% obținută la pacienții cu 35 de cancer pulmonar și 100 ± 5% la bărbații slabi și sănătoși. 34 Acest studiu oferă, de asemenea, prima comparație între metodele BU și DLW (o diferență de -3,4 ± 8,01%, Tabelul 2). Acesta ilustrează caracterul practic al perfuziei cu bicarbonat subcutanat în condiții de viață liberă pentru perioade mai lungi decât s-a încercat anterior (5 zile). Ca și în studiile anterioare, 34, 36, 37, 38 pompa a fost bine tolerată și nu a provocat o reacție inflamatorie locală. Deși o persoană a raportat o iritare ușoară, nicio persoană nu a raportat că procedura a împiedicat activitățile zilnice normale.

Fiecare metodă utilizată pentru a măsura EE poartă unele erori inerente. Precizia măsurătorilor de CO 2 într-o cameră a întregului corp este mai bună de 1,0%, iar cea a metodei BU până la aproximativ 2,5%, 20 care este suficient în cel mai bun caz pentru a reprezenta aproximativ jumătate din variația diferenței dintre cele două. Metode (sd 3,8%). Varianța rămasă poate fi atribuită factorilor biologici care influențează cele două metode în moduri diferite.

Pe scurt, acest studiu confirmă validitatea metodei BU împotriva măsurătorilor EE prin măsurători directe ale GE într-un calorimetru indirect al întregului corp și demonstrează aplicația practică a utilizării metodei BU timp de 5 zile, cea mai lungă aplicare a acestei tehnici. departe. Mai mult, este primul studiu care demonstrează corespondența dintre metodele BU și DLW pentru a măsura TEE în condiții de viață liberă. Procedând astfel, contracarează rapoartele anterioare care sugerează o subestimare sistematică mare a EE DLW la persoanele obeze.

Expresii de recunoștință

Mulțumim lui G Jennings, WA Coward și personalului fostei unități de nutriție MRC Dunn pentru ajutorul acordat cu acest studiu.