Резюме

Въведение

Ролята на увеличените енергийни разходи

Важно е да се разграничат поне две фази на регулиране на телесното тегло след бариатрична хирургия, начална фаза на бързо отслабване и последваща фаза на стабилност на теглото или възстановяване на теглото. Малко клинични проучвания и проучвания върху гризачи са измервали енергийните разходи по време на фазата на бърза загуба на тегло. Надирът на загуба на тегло след стомашен байпас на Roux-en-Y (RYGB) обикновено се достига до 6-12 месеца при хората и 2-3 седмици при гризачи. В повечето от малкото проучвания при хора с измервания на енергийни разходи (EE) на 1-3 месеца след операцията, преди да се достигне надир за загуба на тегло, енергийните разходи в покой (REE) постоянно намаляват с 14-24% в сравнение с преди операция 1-3 ( Маса 1 ). Само едно проучване съобщава, че РЗЕ не е намалял значително (

апетита

- 2%) на 6 седмици след RYGB 4. За съжаление, няма проучвания с RYGB гризачи, които са измервали REE през 2-3 седмици на бърза загуба на тегло. По този начин, наличните ограничени клинични данни предполагат, че по време на фазата на бърза загуба на тегло намалената ЕЕ е повече или по-малко съизмерима със загубата на тегло. Тъй като загубата на тегло, предизвикана от ограничаване на калориите, води до адаптивно падане на ЕЕ 5, възможно е обаче това падане да бъде притъпено от операция на стомашен байпас.

маса 1

Разлики в измерванията на енергийните разходи и приема в различни часови точки след бариатрични операции между модели на хора и гризачи

HumanRodent
Разход на енергияФаза на отслабване (1-6 месеца при хора и 1-3 седмици при гризачи)↓

16, 21 и 21% при BMR на 1, 3 и 6 месеца, съответно след RYGB 1
↓

24% в SMR на 3 месеца след VBG 2
↓

13 и 16% в REE на 3 и 6 месеца, съответно след RYGB 3
↓

20% на 12 месеца след RYGB 1
↓

28% в SMR на 12 месеца след VBG 2
↓

19% на 12 месеца след RYGB 3
↓

8, 9 и 7% в REE съответно на 1, 1,5 и 2 години след RYGB 4
↓

5% в TEE на 6 седмици след RYGB при плъхове срещу фалшиво управляван ad lib, ↑

13% в TEE на 11 седмици спрямо подправено тегло 8, съответстващо на теглото
↑

18 и 30% при РЕЕ на 12-15 седмици след RYGB при плъхове срещу подправено захранвано ad lib и съответно подправено съчетано тегло съответно 9
↑

26% в TEE на 8 седмици след RYGB при мишки 10
↑

74, 70 и 63% съответно на 1,5, 3 и 6 месеца след RYGB 4
↓

58% на 6 седмици след RYGB 28
↓

66% и 63% на 6 месеца след RYGB и VBG, съответно 29
↓

46% на 6 месеца след RYGB 30
↓

4 седмици след VSG 34
↔ на 3 седмици след RYGB при плъхове 37
↑

58, 52 и 47% съответно на 1, 1,5 и 2 години след RYGB 4
↓

29 и 21% на 2 и 10 години, съответно след RYGB, VSG и GB 27
↓

43 и 34% на 1 и 2 година, съответно след RYGB 28
↓

57, 52, 49 и 47% на 1, 1,5, 2 и 3 години след RYGB 29
↓

17% за 5 месеца след RYGB при плъхове 9
↔ след 4 седмици след VSG при плъхове 34
↔ на 4 седмици след RYGB при мишки 36
↔ на 14 седмици след RYGB при плъхове 37
↓

Много повече изследвания измерват ЕЕ по време на фазата на относителна стабилност на теглото, която следва фазата на бърза загуба на тегло след RYGB и други бариатрични операции (Таблица 1). В скорошен обширен преглед на тази литература, Thivel et al. стигна до заключението, че поне при хората общата ЕЕ и РЗЕ намаляват след операция в сравнение с предхирургичните нива, съизмерими с намаляването както на мастната маса, така и на безмаслената маса 6. Освен това тези автори стигат до заключението, че „не естеството на бариатричната хирургия, а по-скоро фактори като състояние на енергийния баланс (загуба на тегло, стабилност или възстановяване) или телесен състав оказват влияние върху следоперативната промяна в REE“ (стр. 257) . Едно от най-изчерпателните и надлъжни проучвания, измерващи енергийните разходи преди и в няколко времеви точки след операция на RYGB, също стига до заключението, че „промените в REE са предсказани чрез загуба на телесна тъкан; по този начин няма значителна дългосрочна промяна в енергийната ефективност, която независимо да насърчи възстановяването на теглото “7 .

Това заключение е в ярък контраст с поне някои проучвания на гризачи, които твърдят, че значително увеличават EE след RYGB, но не и гастректомия на ръкавите при плъхове 8, 9 и мишки 10, 11. Голяма част от разликата обаче може да се обясни с това как се изразява ЕЕ и с каква референция се сравнява. Повечето проучвания при хора изразяват ЕЕ некоригирано спрямо телесното тегло, докато повечето изследвания върху гризачи го изразяват или за общото телесно тегло, или за дробна функция на телесното тегло, като kcal/kg 0,75. Например, ако EE е с 10% по-ниско на животно след RYGB и те тежат с 25% по-малко в сравнение с фалшива операция, коригирането на телесното тегло би довело до 17% по-високо EE и дори ако се използва мощността от 0,75 за телесно тегло, би довело до 8% по-висока EE. Докато повечето проучвания при хора сравняват ЕЕ след операция с дохирургични нива, постхирургичната ЕЕ при модели на гризачи винаги се сравнява с фалшиви или съобразени с теглото животни, а не с предхирургични нива.

В някои проучвания с гризачи доказателствата за повишена ЕЕ след RYGB са по-убедителни. Първо, храненето на двойки с фалшиви плъхове със същото количество храна, изядено от хирургически плъхове, води до по-голямо телесно тегло на фалшиво оперирани животни. Всъщност, плъховете, подложени на фалшиви операции, трябваше да ядат по-малко от хирургичните плъхове, за да поддържат същото тегло, което означава или повишена загуба на ЕЕ и/или фекална енергия след RYGB. Директните измервания показват повишена ЕЕ и само незначителна малабсорбция 8, 9. Второ, по-систематичната оценка на енергийния баланс чрез измерване на енергийния прием, загубата на фекална енергия и метаболитните разходи за мазнини и постна тъкан при мишки демонстрира по-висока ЕЕ при мишки след RYGB 11. Заедно тези открития предполагат, че може да има важни видови разлики в регулацията на ЕЕ след бариатрична хирургия. Една забележка, която трябва да се вземе предвид, е, че експериментите за хранене по двойки или за съпоставяне на теглото нарушават естествените модели на хранене и че ограничените животни обикновено ядат ежедневната си хранителна дажба в рамките на кратък период от време, често по време на лекия цикъл. Този „неестествен“ начин на хранене може да окаже дълбоко влияние върху енергийните потоци и термичния ефект на храната, който е различен от яденето на по-малки количества храна, но през целия ден 12 .

Най-безпристрастният начин за анализ на данните за ЕЕ е множествената линейна регресия, свързваща ЕЕ с възрастта, масата без мазнини и масата на мазнините, три променливи, най-силно свързани с ЕЕ 13, 14. Повечето данни за ЕЕ обаче се събират чрез индиректна калориметрия, която изчислява стойностите на ЕЕ, като се използва уравнение, установено при здрави животни и се основава на предположението, че взаимното преобразуване на субстрата е незначително 13. Няма гаранция, че това уравнение ще работи по един и същ начин както за заболелите със затлъстяване, често болни от диабет, така и за пациенти, претърпели бариатрична хирургия.

В обобщение има много ограничени доказателства за повишена ЕЕ като важен фактор за загуба на тегло и поддържане след бариатрични операции при хора. Може да има важна видова разлика, като гризачите, особено мишките, вероятно използват повишена ЕЕ като стратегия за поддържане на по-ниско телесно тегло след операция. В бъдещите проучвания ще бъде важно да се докладват данни за ЕЕ винаги заедно с подробни данни за телесния състав и да се провеждат контролни групи, хранени по двойки и/или тегло, с нормални модели на дневен прием, тъй като само такива внимателно контролирани проучвания са в състояние да изолират мрежата ефекти от операцията.

Механизми на увеличен разход на енергия

Предложени са няколко потенциални механизма за увеличаване на ЕЕ след бариатрични операции, но няма проучване, което директно да тества ролята на някой от тях. Доказано е, че жлъчните киселини и растежните фактори на фибробластите стимулират ЕЕ при мишки, като въздействат върху термогенезата на кафява мастна тъкан 15, а нивата на циркулиране на жлъчните киселини и FGF19 и 21 са повишени както при хората на 16-18, така и при гризачите 19 след RYGB или гастректомия на ръкавите. При хората обаче има противоречиви съобщения относно връзката на нивата на жлъчните киселини и енергийния метаболизъм 20, 21 .

Чревната хипертрофия след RYGB 8, 22-25 и произтичащото повишено използване на глюкоза 26 също се предлагат като възможен механизъм за повишено ЕЕ.

Ролята на намаления енергиен прием

Фаза на отслабване

Няма съмнение, че намаленият енергиен прием е основният двигател за началната фаза на отслабване след всички видове бариатрични операции, както при хора, така и при гризачи, въпреки че проучванията за енергиен прием при хора са сложни от преди и след хирургичното поведенческо консултиране и чрез ограничения в приема на калории и състава на макроелементи през непосредствения следхирургичен период. По този начин чистото отделяне на поведенческата модификация от биологичните нужди е трудно. Пациентите с бариатрична хирургия получават течна нискокалорична диета за първата следоперативна седмица и са инструктирани да ядат нискомаслена храна с ниска енергийна плътност. Освен това приемът на храна обикновено се измерва чрез непроверено самоотчитане, което прословуто подценява действителния прием на храна. Освен това фиктивните операции не са осъществими при хората. Моделите на гризачи (и други) нямат тези ограничения и следователно са незаменими при изследването на естественото поглъщащо поведение след операция.

Като се имат предвид тези ограничения в проучвания при хора, данните от предимно пациенти с RYGB показват много голямо намаляване на енергийния прием (в сравнение с нивата преди операцията) от около - 55% (- 47 до - 66%) на 6 месеца и около - 40% (- 19 до - 49%) на 2 - 3 години 4, 27-30. Енергийният прием за по-ранния следхирургичен период може да бъде дори по-нисък с около - 70% до - 80%, 4, 31 и намаленият енергиен прием изглежда продължава почти неограничено, с отчетено намаление от -21% на 10 години за всички видове на хирургия 27. Въпреки че енергийният прием не е коригиран за значителната загуба на тегло, той изглежда допринася основно за загубата на тегло и предотвратяването на възстановяването на теглото.

Загубата на фекална енергия поради малабсорбция може допълнително да намали метаболизираната енергия. Въпреки че редица проучвания на гризачи не съобщават за значителна загуба на фекална енергия, по-голямата част от проучванията при хора и няколко проучвания върху гризачи откриват значителна малабсорбция, особено на мазнини. В едно проучване при хора ефективността на усвояването на мазнините значително намалява от 92% преди операцията до 72% на 5 месеца и 68% на 14 месеца след RYGB, което води до загуби от 124 и 172 kcal/ден 32. Въз основа на паралелни измервания на енергийния прием, проучването заключава, че малабсорбцията представлява около 6% на 5 месеца и 11% на 14 месеца от общото намаляване на метаболизирания енергиен прием 32. По този начин, макар и да не е незначителен, приносът на малабсорбция към общия енергиен баланс е сравнително малък в сравнение с намаляването на енергийния прием.

Фаза за поддържане на тегло/възстановяване

Съществуващите дългосрочни данни за енергийния прием след RYGB и други бариатрични операции предполагат основни разлики между хората и гризачите, особено мишките. Докато проучванията при хора показват продължително потискане на енергийния прием на 2 години и по-късно след RYGB 4, 27-29, 33, потискането на приема на храна при плъхове и мишки обикновено продължава само около 2-4 седмици след операция 9, 34-36. Потискането на приема на храна при различни модели плъхове на RYGB е силно вариращо, без промени или дори леко увеличаване на приема на храна дори в ранните моменти 37, до трайно, макар и умерено, потискане до 10 месеца 38. В малкото описани жизнеспособни модели на мишки първоначалното потискане на приема на храна е дори по-кратко, отколкото при плъхове и по време на фазата на поддържане на теглото обикновено не се променя или е малко по-високо, отколкото при контролираните с фиктивни контроли 10, 11, 36, 39 .

1700 kcal/7 дни) диетичен режим за една седмица преди операцията и след операция с период на измиване между тях. Изненадващо, загубата на тегло само с диета беше значително по-голяма, отколкото при диета плюс операция (5,1 срещу 2,9%) и отново имаше подобни значителни подобрения в гликемичния контрол 41. Заедно с други краткосрочни контролирани проучвания 42, 43, тези открития категорично предполагат, че намаленият прием на енергия след RYGB води до дълбоко хипокалорично състояние, последвано от бърза загуба на тегло, което напълно обяснява бързите подобрения в гликемичния контрол.

Ако първоначалното намаляване на приема на храна и загуба на тегло е един от ключовите ефекти на бариатричната хирургия, поддържането и защитата на това намалено ниво на телесно тегло е другият. Това е в ярък контраст с индуцираната от калориите загуба на тегло, което е последвано от хиперфагия и бързо възстановяване на теглото, дори ако теглото преди интервенцията е било в диапазона на затлъстяването. Успешната бариатрична хирургия и особено RYGB изглежда неутрализира мощните механизми за контрарегулация, които се включват чрез загуба на тегло. Основният контрарегулаторен отговор на загуба на тегло, повишен глад, изглежда се компенсира или обезсърчава след RYGB. Защо пациентите с RYGB не се връщат към хирургичните нива на прием на храна, за да си възвърнат предоперативното телесно тегло? Защо гризачите не стават хиперфагични, за да си възвърнат предоперативното телесно тегло?

Механизми на намален прием на храна

Променя ли бариатричната хирургия хомеостатично защитеното ниво на телесно тегло?

Нивото на експресия на базомедиалните хипоталамусни пептиди AGRP/NPY и POMC/CART често се използва като отчитане за хомеостатичния регулатор, поради силните анаболни и катаболни ефекти на манипулирането на тези неврони. Повишената експресия на AGRP/NPY и/или намалената експресия на POMC показват енергийно изтощено или „гладно“ състояние, както се наблюдава след продължително лишаване от храна 54. Следователно, ако същият модел на генна експресия се наблюдава след индуцирана от операцията загуба на тегло, това би означавало, че субектът е метаболитно „гладен“ и ако нивата на експресия са непроменени, това ще означава, че субектът е „доволен“ от метаболитно състояние. Както беше прегледано наскоро 55, малкото проучвания, разглеждащи този въпрос, дават противоречиви резултати с промени в двете посоки 34, 56-58. Бъдещите проучвания трябва да измерват генната експресия в различни моменти от време след операцията и след хранене, за да се получи по-категоричен отговор.

При нормални здравословни условия лептинът е главен регулатор на тази хипоталамусна система ин и ян. Най-важното е, че всяко намаляване на циркулиращия лептин или сигнализиране за лептин в базомедиалния хипоталамус силно стимулира експресията на AgRP/NPY гена и активността на невроните и инхибира POMC/CART генната експресия и невроналната активност, модел, който води до повишен глад и намален разход на енергия и гаранции енергийна достатъчност. Въпреки това при затлъстели хора и животни циркулиращият лептин се увеличава драстично пропорционално на количеството телесни мазнини, но поради клетъчната резистентност към лептин той не е в състояние да генерира катаболно състояние, което би довело до загуба на тегло. Тъй като е доказано, че загубата на тегло, предизвикана от ограничаване на калориите при затлъстели лица, ресенсибилизира действието на лептина 59, възможно е да се каже, че индуцираната от бариатрична хирургия загуба на тегло има подобен ефект. Въпреки това, в скорошен пряк тест на тази хипотеза, приложението на лептин не успя да намали допълнително телесното тегло при пациенти с RYGB 60, което предполага, че непълното обръщане на затлъстяването от ИТМ на

34 не беше достатъчно за възстановяване на чувствителността към лептин. Подобно заключение беше постигнато в проучване след гастректомия с вертикален ръкав при плъхове 34 .

В обобщение, въпреки че поведенческите доказателства показват, че след като RYGB и ръкава гастректомия гризачи защитават нова зададена точка на по-ниско телесно тегло, няма много последователни доказателства за участието на лептин-чувствителни базомедиални хипоталамусни AGRP/NPY и POMC/CART неврони и техните сигнални пътища надолу по веригата при установяване на тази нова зададена точка. Въпреки това, поради решаващата роля на тази схема в енергийния баланс, нейната потенциална роля трябва да бъде продължена. Моделите ob/ob и db/db на мишки, както и оценките на молекулярните детерминанти на сигнализирането за лептинов рецептор, като индукция на фосфо-STAT3, PTB1B и SOCS3 в съответните мозъчни области, трябва да бъдат полезни при бъдещи изследвания.

Променя ли бариатричната хирургия хедоника на храната?

Способността да се ангажира с поведение, насърчаващо оцеляването, като поглъщащо поведение е основен еволюционен механизъм, критично ръководен от така наречената система за възнаграждение на мозъка. Натрупаха се множество доказателства, показващи различия в структурата и функцията на системата за възнаграждение на мозъка между слаби и затлъстели хора и гризачи [вж. 67, 68, 69 за изчерпателни прегледи]. Важен въпрос при определянето на връзката между наградата за храна и затлъстяването е това, което е на първо място - разликите във функциите за възнаграждение движат развитието на затлъстяването или затлъстяването нарушава функциите на възнаграждение. Пациентите с бариатрична хирургия са ценен ресурс за изучаване на този въпрос.

Бариатричната хирургия променя избора на храна

Много проучвания при хора и гризачи съобщават за промени в предпочитанията и избора на храни и повечето от по-ранните открития са прегледани наскоро 70-72 (Таблица 2). Най-често наблюдаваният ефект при хората е преминаването от прекалено сладки и мазни енергийно гъсти храни към храни с по-малко енергийна плътност 73. Няколко проучвания на гризачи откриват преход от много високо предпочитание към диети с високо съдържание на мазнини преди операция и в състояние на затлъстяване към по-ниско предпочитание на такива диети след RYGB и гастректомия на ръкавите при дългосрочни парадигми с два или три варианта 35, 38, 74-76. Въпреки това, основните механизми за тези промени, както по отношение на специфичните невронни компоненти, така и медииращите сигнали от червата или други органи, не са добре разбрани.

Таблица 2

Прилики и разлики в измерванията на хранителната хедоника след бариатрични операции при хора и модели на гризачи