Разбиране на затлъстяването чрез изследване на храненето и метаболизма

От Гая Ремеровски

С почти 250 килограма, Линда ДеКоста беше опитала всичко - и не успя - да отслабне: лекарства с рецепта, програми за упражнения, диети. Дори беше обмисляла бариатрична хирургия, но застраховката нямаше да я покрие.

„Почти бях гладен“, каза ДеКоста. „Нашето семейство не яде много навън. Не готвя много пържени храни. Не знаех какво правя погрешно. "

Диагностицирана с астма и високо кръвно налягане, здравето й страдаше. Дори кратката разходка до спирката беше борба.

Когато Декоста видя имейла за набиране на персонал за проучване на затлъстяването, разглеждащо метаболизма и диетата, тя се беше отказала. Мотивирана от съпруга си и трите си деца, тя решава да се запише. „Смятах, че няма да копнея дълго за този свят, освен ако не направя нещо, което да промени това.“

Интензивни усилия

„Затлъстяването е основен проблем за общественото здраве“, каза д-р Самюел Клайн, главен изследовател на изследването. „Ненормално е да бъдеш слаб в тази държава.“

Клайн, професорът по медицина и хранителни науки Уилям Х. Данфорт, е международно известен експерт с повече от 30 години опит в изучаването на храненето, метаболизма, затлъстяването и отслабването.

Затлъстяването е свързано с множество метаболитни проблеми, като високо ниво на триглицериди в кръвта, високо кръвно налягане и инсулинова резистентност. Много хора със затлъстяване развиват хронични състояния като диабет, сърдечни заболявания, мастна чернодробна болест, артрит, рак и белодробни заболявания.

„Затлъстяването се причинява от яденето на повече калории, отколкото изразходвате за дълъг период от време и съхраняването на тези излишни калории като телесни мазнини; излишните телесни мазнини причиняват дисфункция в почти всяка органна система в тялото “, каза Клайн, който също ръководи Центъра за човешко хранене във Вашингтонския университет.

Изследователската програма на Клайн комбинира фундаментална и клинична наука за едновременно изследване на множество органи. Тъй като затлъстяването засяга биологичните функции в толкова много различни органи, неговата група е една от най-сътрудничещите в кампуса - обединява молекулярни биолози, физиолози, ендокринолози, кардиолози, имунолози, невролози, рентгенолози и психолози. Близо 50 клиницисти, изследователи, техници, медицински сестри и вербовчици си сътрудничат в екипа. (Вижте списък на основните сътрудници по-долу.)

„За да се справите със сложните проблеми със затлъстяването, трябва да проведете изследвания, които включват многоорганен системен подход, който изисква сътрудничество между изследователи с различен опит“, каза Клайн. „Този ​​вид изследвания са възможни във Вашингтонския университет поради колегиалността на нашия факултет и широката научна експертиза. Щастлив съм, че мога да работя с толкова много талантливи хора. "

Отслабването се свежда до проста математика: хората трябва да изгарят повече калории, отколкото консумират, така че телата им да използват излишните мазнини като гориво. Но това не е толкова лесно, колкото звучи, каза Клайн, защото загубата на тегло се влияе от много сложни фактори, включително генетика, тегло при раждане, мозъчни химикали, културна и работна среда, наличност на храна и маркетинг, физическа активност, стрес и удоволствие от яденето.

За човек, който е със затлъстяване и консумира 3000 калории на ден, това може да означава намаляване на дневния прием до 1500 калории за неопределено време. „Как да накарате хората да ядат по-малко калории, отколкото обикновено консумират, и да поддържат този нискокалоричен прием до края на живота си? Поддържането на загуба на тегло е ахилесовата пета за управление на теглото “, каза Клайн.

Също така, храненето на здравословна диета е сложно, защото различните хора реагират по различен начин на една и съща храна. Порция картофен чипс може да доведе до скок на кръвната захар при един човек, а не при друг. Вероятно няма „универсална диета за всички“. Докато общите консумирани калории все още имат значение, може да се наложи съставът на тези калории да варира в зависимост от индивида. Ето защо персонализирането на храненето е логичната следваща стъпка в борбата със затлъстяването и неговите усложнения, каза Клайн. Но са необходими повече изследвания, преди да могат да се направят полезни препоръки.

Приблизително 10% от затлъстелите не развиват метаболитни нарушения. Клайн се опитва да разбере защо някои хора със затлъстяване са защитени от неблагоприятните последици за здравето от прекомерните телесни мазнини. В едно проучване Клайн установява, че хората с метаболитно здравословно затлъстяване остават здрави дори след натрупване на 6% телесно тегло, докато тези, които вече имат метаболитни проблеми, се влошават.

Метаболитно здравите участници са успели да съхраняват мазнини по по-здравословен начин, без да нарушават метаболизма си, за разлика от метаболитно нездравите индивиди.

Настоящото проучване на Клайн за диетата и метаболизма сравнява три групи: метаболитно здрави хора, които са слаби; метаболитно здрави хора със затлъстяване; и метаболитно нездравословни хора със затлъстяване (такива с проблеми като инсулинова резистентност, високо ниво на чернодробни мазнини и високи триглицериди в кръвта).

Клайн и неговите сътрудници ще следят тези хора в продължение на няколко години, особено тези, които са с наднормено тегло и метаболитно нормални, за да проверят дали техният метаболизъм остава нормален.

Нездравословните метаболитно индивиди със затлъстяване са рандомизирани да следват една от трите популярни диети: нисковъглехидратна кетогенна или „кето” диета; средиземноморската диета, наблягаща на плодове и зеленчуци, пълнозърнести храни и риба; или много нискомаслена, растителна диета. Планът е да се види дали тези диети имат различно въздействие върху метаболитните и здравните резултати.

Това изследване е трудоемко и включва екип от квалифицирани координатори на научни изследвания, медицински сестри и практикуващи медицински сестри, диетолози и вербовчици. Всяка седмица членовете на персонала, работещи в специална метаболитна кухня в Клиничното и транслационно изследователско звено на Медицинския център, внимателно планират, приготвят и пакетират ястия за нездравословните участници в метаболизма.

Диетичната фаза на проучването продължава повече от година и изисква голям ангажимент от участниците, които се подлагат на седмични посещения с периодични нощувки. Тестовете включват оценка на инсулиновото действие; изследване на клетъчния метаболизъм и възпаление от мастна и мускулна биопсии; измерване на съдържанието и разпределението на телесните мазнини, както и мозъчната функция чрез MRI и PET сканиране; изучаване на микробиома на червата от проби на изпражненията; профилиране на метаболитите в кръвта за 24 часа и оценка на кардиореспираторната годност.

Проследяването на индивиди за дълги периоди от време с контролиран хранителен прием, оценка на биологичната функция в множество органи и включване на толкова много сътрудници е уникално в областта на хранителните изследвания.

„Сам Клайн е един от най-добрите клинични и транслационни изследователи в страната и е изградил уникална, мултидисциплинарна програма за изследване на затлъстяването във Вашингтонския университет“, каза Дейвид Бренер, д.м.н., заместник-ректор по здравни науки в Калифорнийския университет, Сан Диего, където Клайн има съвместна среща. „Той направи основен принос за нашето разбиране на механизмите, отговорни за метаболитните аномалии, свързани със затлъстяването, и дълбоките терапевтични ефекти от намаляването на телесните мазнини при хора със затлъстяване.“

Този вид интензивни изследвания също са скъпи. „Сложните транслационни изследвания, проведени при хора, са скъпи и изискват значителни ресурси и персонал“, каза Клайн. „Щастливи сме, че Вашингтонският университет пое ангажимента да продължи този вид транслационни изследвания, които започват в клетъчните системи, но в крайна сметка трябва да доведат до скъпи, но необходими човешки изследвания.“

Филантропията също е от решаващо значение, добавя той, тъй като държавните агенции не осигуряват адекватно финансиране за скъпи клинични изследвания. Фондацията Pershing Square се е ангажирала с напредването на научните изследвания в областта на затлъстяването и е финансирала проучването за диета и метаболизъм. Клайн получава финансиране и от други частни организации, включително фондация "Робърт К." и "Вероника Аткинс". През 2003 г. Клайн води първото рандомизирано, контролирано проучване, демонстрирайки, че диетата на Аткинс води до по-голяма краткосрочна загуба на тегло в сравнение с конвенционалните диети при тези със затлъстяване.

Широк спектър от изследвания

Една трета от възрастните в САЩ и почти три четвърти от хората със затлъстяване имат неалкохолна мастна чернодробна болест, определена като повишаване на чернодробните триглицериди, които могат да прогресират до цироза и е водеща причина за чернодробната трансплантация. Групата на Клайн изследва връзката между излишните мазнини в черния дроб и метаболитните аномалии, свързани с натрупването на мазнини в черния дроб.

Някога считана за инертна тъкан, сега е известно, че мазнината е силно активен орган, който отделя протеини и липиди, засягайки метаболитната функция в други органи. За да се оцени разпределението на мазнините в черния дроб и около вътрешните органи, Центърът за клинични образни изследвания помага при ЯМР сканиране. Хората с форма на круша с натрупване на мазнини в долната част на тялото са склонни да имат по-малко метаболитни отклонения от тези с форма на ябълка, които носят по-голямата част от мазнините си в корема. Групата на Клайн се опитва да разбере защо възникват тези различия.

размисъл

Системата за възнаграждение в мозъка вероятно се променя при много хора със затлъстяване, което може да доведе до увеличен прием на храна, за да получи отговор на удоволствието.

Здравето на сърдечните кръвоносни съдове често е нарушено при тези със затлъстяване, което води до повишен риск от сърдечно-съдови заболявания.

Повишената мастна тъкан в чернодробните клетки е често срещана при тези със затлъстяване и е свързана с метаболитни аномалии, като инсулинова резистентност и сърдечни заболявания, и може да прогресира до цироза.

Повишеното разпределение на мазнините в корема, повишеното възпаление в мастната тъкан и повишената фиброза на мастната тъкан са свързани с лошо метаболитно здраве.

Мускулите помагат за изчистването на глюкозата от кръвта, процес, който често се обърква при затлъстяване и води до висока кръвна захар.

За да изследват растежа на мастните клетки, участниците в някои от проучванията на Klein пият тежка вода, съдържаща деутерий, изотоп, който е два пъти по-тежък от водорода. Изследователите проследяват тежките молекули на водата, тъй като те се включват в новосъздадени мастни клетки и в липиди на мастните клетки. Това позволява на екипа да оцени скоростта, с която се получават нови мастни клетки, и значението на динамиката на мастните клетки за регулиране на метаболитното здраве.

Метаболитно анормални индивиди със затлъстяване са склонни да имат повече възпаление в мастната си тъкан, отколкото хората със затлъстяване, които са метаболитно здрави. Смята се, че това хронично възпаление увеличава риска от сърдечно-съдови заболявания и диабет. Имунолозите разглеждат генната експресия на мастната тъкан и проследяват възпалителните клетки, за да разберат как възпалението при затлъстяване допринася за хронични заболявания.

При хората със затлъстяване структурата и функцията на определени мозъчни области се различават от хората, които са слаби. А хората със затлъстяване и инсулинова резистентност са изложени на повишен риск от развитие на болестта на Алцхаймер. Рентгенолозите и психолозите използват функционално ЯМР и PET сканиране, за да изследват ефектите от диетата и загубата на тегло върху мозъчната структура и предизвикващия удоволствие допаминов отговор на храната.

Тъй като е известно, че затлъстяването увеличава риска от сърдечни заболявания, Клайн си партнира с кардиолозите, за да разгледа здравето на кръвоносните съдове, както и ефектите от диетата върху сърцето. В сътрудничество с невролози той разглежда и връзката между лишаването от сън и качеството на съня върху метаболизма в тялото.

Едно от най-важните открития на Klein дава надежда за тези, които се борят със загуба на тегло: Загубата дори на 5% от телесното тегло може значително да подобри метаболитното здраве. „Умерената загуба на тегло е постижима при много хора и е от клинично значение“, каза Клайн. „Важно е да осъзнаем, че затлъстяването е хронично заболяване за цял живот, така че целта е да се помогне на пациентите да правят малки, прогресивни промени в поведението за хранене през целия живот.“

Как стигнахме тук?

Нездравословното поведение в начина на живот е основната причина за повече от половината хронични заболявания, като затлъстяване, диабет, сърдечни заболявания и рак, посочва Клайн. Но силата на волята, каза той, често не е въпросът и не може да реши този проблем.

„Много силно мотивирани хора със затлъстяване са успешни в професионалния си живот, но не са в състояние да направят промени в начина на живот, необходими за отслабване и поддържане на тази загуба“, каза той.

Човешката раса е претърпяла драстични промени в начина на живот за много кратко време, каза Клайн. Еволюирахме, за да избегнем глада, като съхраняваме излишните калории, които консумираме като мазнини. Но вече не е нужно да горим енергия, за да намерим храна - имаме лесен достъп до голямо разнообразие от вкусни храни и сме разработили много устройства за спестяване на труд, които допринасят за заседналия начин на живот.

Сега е много лесно да консумираме повече калории, отколкото са ни необходими, за да поддържаме здравословно тегло. „За миг от историята на Земята съвременното общество напълно е преодоляло нашата еволюционна биология“, каза Клайн. „Не сме се адаптирали адекватно към тази драматична промяна в нашата среда.“ Гените, предназначени някога да ни помогнат да оцелеем, сега работят срещу нас, добави той.

Промени в първичната грижа

Когато се съгласи да участва в проучването, DeCosta реши, че ще попадне в нормалната метаболитно група със затлъстяване. В края на краищата годишното й изследване на кръвта никога не е показвало повишени нива на глюкоза или липиди в кръвта. Прожекцията на Клайн показа обратното.

„Разбрах, че имам предразположение към диабет тип 2 и показвам признаци на мастно чернодробно заболяване“, каза ДеКоста. Като не прави по-задълбочени тестове, ДеКоста каза, че чувства, че лекарите от първичната помощ правят лоша услуга на пациентите.

Повечето лекари от първичната помощ разчитат на тест A1C, индикатор за нивата на кръвната захар с течение на времето, за да определят риска на пациента от развитие на диабет. По-добър предиктор е орален тест за толерантност към глюкоза, при който пациентът пие глюкозен разтвор и има кръвен тест два часа по-късно. Макар да не е скъп, тестът отнема много време и не се предписва често.

Лекарите трябва да се ангажират по-активно с предотвратяването на прекомерно наддаване на тегло и да инициират ефективни стратегии за затлъстяване за своите пациенти, каза Клайн. Тук могат да влязат неща като лекарства, съобразени диети и дори бариатрична хирургия.

„По-малко от 2% от пациентите, които отговарят на условията за лекарства за отслабване с рецепта, всъщност ги получават“, каза Клайн. Бариатричната хирургия е най-ефективната налична терапия за лечение на затлъстяване и неговите усложнения, но рядко се препоръчва от лекарите.

В крайна сметка се нуждаем от повече изследвания, за да разберем по-добре защо затлъстяването причинява толкова много заболявания и как можем да индивидуализираме диетичната терапия за всеки пациент, за да постигнем най-добрите здравни резултати.

След три месеца на диета Кето, DeCosta намалява с повече от 30 килограма.

ДеКоста казва, че сега отслабва за себе си. Наскоро, на път да хване автобуса до едно от учебните си посещения, тя осъзна, че вече не е останала без дъх.

Интересувате ли се да станете участник в проучването? Обадете се на 314-273-0300 или 314-747-2627 или изпратете имейл на [email protected] или [email protected].

Гая Ремеровски е старши стратег по съдържание в Medical Public Relations.

Екипни усилия

Клайн ръководи една от най-съвместните групи в Медицинския кампус и работи с многобройни изследователи.