Mi a szükséges energiahiány egységnyi fogyás esetén?

Absztrakt

Az egyik legelterjedtebb fogyási szabály kimondja, hogy 3500 kcal kumulatív energiahiány szükséges 1 font testtömeg, vagyis ekvivalens 32,2 MJ/kg leadásához. E szabály eredete egy olyan számításra vezethető vissza, amely feltételezi a 87% zsírtartalmú zsírszövet kizárólagos veszteségét (1, 2). A Forbes azonban rámutatott, hogy a sovány testtömeg a testzsírral együtt csökken a fogyás során (3, 4), és ma már általánosan elismert tény, hogy ez az ökölszabály túlegyszerűsítés (1). De milyen feltételek mellett megfelelő ez az ökölszabály? Más szavakkal, melyek azok a tényezők, amelyek meghatározzák az egységnyi fogyáshoz szükséges kumulatív energiahiányt?

Ha az energiafogyasztás nem felel meg az energiaigénynek, a hiányt a testzsír, fehérje és glikogén formájában tárolt energia metabolizmusa okozza. Mivel az energia konzervált, az elveszett szövet metabolizálható energiatartalma egyenértékű a fogyás előidézéséhez szükséges energiahiánnyal. Az elveszett szövet metabolizálható energiasűrűségét tehát annak kémiai összetétele határozza meg. A testvíz elvesztése jelentős tömegváltozást eredményez, de semmivel sem járul hozzá a metabolizálható energiatartalomhoz. Ezzel szemben a test glikogén, fehérje és zsír metabolizálható energiasűrűsége 17,6, 19,7, illetve 39,5 MJ/kg (5).

A közelmúltban kidolgoztam a klasszikus Forbes-egyenlet (3, 4) módosítását, amely megjósolta a sovány testtömeg-veszteség által elszámolt súlycsökkenés arányát a test kezdeti zsírtartalmának és a fogyás nagyságának nemlineáris függvényeként ( 6). Ezen egyenlet alapján a testsúlycsökkenés energiasűrűsége megjósolható, ha meghatározták a sovány testtömeg-veszteség, az ΔL és a testzsír-veszteség (ΔF) metabolizálható energiasűrűségeit.

A testzsír-tömeg változásának energiasűrűsége, ρF = 39,5 MJ/kg megegyezik a zsír energiasűrűségével. Fontos megjegyezni, hogy a testzsír változása, ΔF, nem egyenértékű a zsírszövet veszteségével, amely a triglicerid mellett változó folyadék és fehérje hozzájárulást is tartalmaz (7, 8). Inkább a ΔF a test által metabolizált endogén zsír mennyisége az energiahiány kielégítésére. Hasonlóképpen, a sovány testtömeg-változás energiasűrűségét (ρL) a szöveti glikogén és fehérje anyagcseréje, valamint a testvíz-veszteség határozza meg, amely a test szöveteiben történő tárolásukkal jár. Ne feledje, hogy a ρL-t nem a sovány testtömeg egészének energiasűrűségével, hanem a sovány testtömeg változásának energiasűrűségével kell azonosítani. Ezek az értékek nem egyenértékűek. Például az extracelluláris folyadék a sovány testtömeg jelentős részét alkotja, nagyon alacsony az energiasűrűsége, és súlycsökkenéssel viszonylag keveset változik (9-12). Ezért a ρL értéke nagyobb, mint a sovány testtömeg egészének energiasűrűsége.

ΡL = 7,6 MJ/kg és ρF = 39,5 MJ/kg alkalmazásával a súlycsökkenés energiasűrűségét egyszerűen a sovány testtömeg-veszteségből adódó vesztett testtömeg relatív aránya határozza meg, a Hall (6) leírása szerint. A súlycsökkenés metabolizálható energiasűrűségének eredményül kapott egyenlete a következő:

A sovány testtömeg-veszteségből leadott súly arányát a következő adta meg:

ahol Fi a kezdeti testzsír és W a Lambert W függvény (6, 17). A 10,4 tényező a legjobban illeszkedő logaritmikus függvény paraméterezéséből adódik, amelyet a Forbes a sovány testtömeg és a testzsír tömeg közötti összefüggésbe helyezéséhez egy 166 hasonló testalkatú nő keresztmetszeti adatállományában használt (3,4, 6).

Az 1A. Ábra a testsúlycsökkenés várható energiasűrűségét mutatja a test kezdeti zsírtömegének függvényében 5, 25 és 35 kg súlyveszteség esetén. Minél nagyobb a kezdeti testzsír, annál nagyobb a szükséges kumulatív energiahiány, amely ugyanolyan súlycsökkenéshez szükséges. A nagyobb súlycsökkenés alacsonyabb átlagos kumulatív energiahiánnyal jár, ami azt jelenti, hogy az idő múlásával azonos súlyú energiahiány esetén nagyobb súly csökken. Ezek a görbék viszonylag érzéketlenek a ρL pontos értékére, és az érzékenység csökken a kezdeti testzsír növekedése miatt (nem látható). Például egy 15 kg-os testsúlycsökkenés annak a személynek, akinek a kezdeti testzsírja 20 kg, 24,7 MJ/kg testsúlycsökkenést eredményez az ajánlott h = 1,6 g H2O/g fehérje felhasználásával, és ez a becslés csak 6,5% -kal csökken 23,1 MJ/kg értékre, ha h = 3,8 g H2O/g fehérje értéket használunk.

A súlycsökkenés előre jelzett energiasűrűsége az A) kezdeti testzsírtartalom vagy B) kezdeti testtömeg függvényében kifejezve. Az adatpontok elhízott és sovány alanyoknál is számos publikált tanulmány számított súlycsökkenési energia-sűrűségét ábrázolják.

Összehasonlítás céljából az 1A. Ábra számos publikált súlycsökkenési tanulmány számított súlycsökkenési energiasűrűségét ábrázolja. Megrajzoltam a csoport átlagát mind a hét bariatrikus műtéti vizsgálat esetében, amelyek elhízott alanyai átlagosan 40,5 kg-ot (▲) vesztettek (11, 18–23). Az 1A. Ábra négy nem műtéti súlycsökkenési vizsgálat csoportátlagát is ábrázolja, amelyek elhízott alanyai átlagosan 12,5 kgΔ-t (24-27) vesztettek. Mivel ezek az adatok a módosított Forbes-egyenlettel és az 1. ábrán látható vízszintes vonallal megjósolt görbék köré csoportosulnak, mind a módosított Forbes-egyenlet, mind az egyszerű 32,2 MJ/kg-os hüvelykujj az elhízott alanyok számára meglehetősen jól közelíti az adatokat.

Ugyanakkor a módosított Forbes-egyenlet az alapszabálytól való eltéréseket jósolja a súlycsökkenés szempontjából azoknál az egyéneknél, akiknek a kezdeti testzsírja viszonylag alacsony. Az 1A. Ábra ábrázolja a Keys és munkatársai által vizsgált egyes alanyok adatait. akiknek karcsú férfi alanyai 6 hónapos féligvetés után átlagosan 16 kg-ot vesztettek (□) (9). Ugyancsak ábrázolják a sovány alanyok három tanulmányának csoportonkénti adatait, amelyeket referenciákban közöltek (28-30), ahol az átlagos súlycsökkenés 8 kg volt (■). Ezek az adatok azt mutatják, hogy a testsúlycsökkenés energiasűrűsége 25 kg-nál kevesebb testzsírnál szenvedőknél lényegesen alacsonyabb, mint a 32,2 kJ/kg-os ökölszabály, és hozzávetőlegesen megfelel a módosított Forbes-modell előre jelzett energiasűrűségének.

Mivel a testzsír kezdeti mérése klinikai körülmények között nem általános, az 1B. Ábra a görbéket a kezdeti testsúly függvényében fordítja le a Forbes által eredetileg vizsgált nők esetében (3, 4). Mivel a férfiaknak ugyanolyan testzsírmennyiség esetén általában nagyobb a sovány testtömegük, mint a nőknél, őket jobban ábrázolná az 1B ábra görbéinek jobbra tolása. Ez a jobbra történő elmozdulás a férfiak számára megmagyarázhatja a testsúlyváltozás energiatartalmában megfigyelt szexuális dimorfizmust hasonló kezdeti testsúlyú férfiak és nők esetében (31 Más szavakkal, mivel a nőknél általában több a testzsír, mint a hasonló testtömegű férfiaknál, ez megmagyarázhatja, hogy a férfiak miért hajlamosak nagyobb súlyt fogyni, mint a nők egy adott energiahiány miatt.

Az egységnyi súlycsökkenéshez szükséges kumulatív energiahiány az elvesztett testtömeg metabolizálható energia-sűrűségére vonatkozó megállapítás, de nem foglalkozik az ilyen energiahiány elérésének vagy fenntartásának módjával. Különösen nem helyénvaló az 1. ábrát használni a napi étrendi energia csökkentésének kiszámításához, amely szükséges egy kívánt mennyiségű testsúly elvesztéséhez egy előírt időszak alatt. A következő példa egy ilyen nem megfelelő számításra: egy 163 cm magas, 65 kg súlyú nő, 20 kg testzsír 5 kg testsúlyt akar lefogyni 6 hónap alatt. Az 1. ábra alapján megállapítja, hogy a kumulatív energiahiány 28 MJ/kg, 6 hónap alatt a teljes 140 MJ összesített energiahiány miatt. Ezért napi 780 kJ-val csökkenti az energiafogyasztását és fenntartja ezt az étrendet. Egy ilyen számítás nem veszi figyelembe, hogy az egyén energiafogyasztása hogyan alkalmazkodik az energiahiányhoz és a csökkenő testtömeghez, ezért nem fogja elérni a fogyás célját. A fogyás során várható energiafogyasztás-kiigazítás nagysága sokat vitatott kérdés (32-36), és ebben a tanulmányban nem foglalkoztak vele.

A klasszikus Forbes-egyenlet módosítása azt jósolja, hogy a tartós energiahiánynak egyre nagyobb súlycsökkenést kell eredményeznie, mivel a szövetvesztés növekvő hányada a viszonylag kevésbé energiasűrű, sovány testtömegből származik (3,4, 37). Az a tény, hogy a súlycsökkenés az előírt állandó étrend mellett idővel lassul (9, 38), azt sugallja, hogy vagy az energiafogyasztás az idő múlásával csökken, vagy az étrendi beavatkozás idővel ellazul, vagy mindkettő.

Míg ez a tanulmány azt mutatja, hogy a kezdeti testzsír és a súlycsökkenés nagysága befolyásolhatja az egyszerű 32,2 MJ/kg ökölszabály alkalmazhatóságát, valószínű, hogy más tényezők is szerepet játszanak a fogyás energiasűrűségén túl. amit a módosított Forbes modell elszámol. Például a rezisztencia gyakorlása vagy a magas fehérjetartalmú étrend módosíthatja a testzsír és a sovány szövet aránya által okozott súlycsökkenés arányát (39–41). Az ilyen tényezők modellezéséhez a makrotápanyagok anyagcseréjének és a testösszetétel változásának átfogóbb modelljére lenne szükség (42).

Köszönetnyilvánítás

FINANSZÍROZÁSI INFORMÁCIÓK: Ezt a munkát az NIH Intramural Research Programja, a NIDDK támogatta.