Ефекти втручання у спосіб життя на N-оксид триметиламіну плазми у дорослих із ожирінням

Меліса Л. Еріксон

1 Лабораторія інтегративної фізіології та молекулярної медицини, Біомедичний дослідницький центр Пеннінгтона, Університет штату Луїзіана, Батон-Руж, LA 70808, США; [email protected]

Стівен К. Малін

2 Департамент кінезіології, Університет Вірджинії, Шарлоттсвілль, штат Вірджинія 22903, США; ude.ainigriv@n6mks

Зененг Ван

3 Відділ клітинної та молекулярної медицини НДІ Лернера, клініка Клівленда, Клівленд, штат Огайо 44106, США; gro.fcc@2zgnaw (Z.W.); gro.fcc@5mnworb (J.M.B.); gro.fcc@2nezah (S.L.H.)

Дж. Марк Браун

3 Відділ клітинної та молекулярної медицини, Науково-дослідний інститут Лернера, клініка Клівленда, Клівленд, штат Огайо 44106, США; gro.fcc@2zgnaw (Z.W.); gro.fcc@5mnworb (J.M.B.); gro.fcc@2nezah (S.L.H.)

Стенлі Л.Хейзен

Джон П. Кірван

Пов’язані дані

Анотація

Накопичувальні докази, що пов'язують N-оксид триметиламіну (ТМАО) із ризиком серцево-судинних захворювань (ССЗ), викликали інтерес до розробки терапевтичних стратегій для зменшення його виробництва. Ми порівняли два підходи до втручання у спосіб життя: гіпокалорійна та евкалорійна дієта, поєднана з фізичними вправами, на рівні ТМАО щодо факторів ризику ССЗ. Шістнадцять дорослих із ожирінням (66,1 ± 4,4 року, ІМТ (індекс маси тіла): 35,9 ± 5,3 кг/м 2, глюкоза натще: 106 ± 16 мг/дл, 2-годинний ППГ (глюкоза після їжі): 168 ± 37 мг/дл) були випадковим чином призначені на 12 тижнів фізичних вправ (5 днів на тиждень, 80–85% HRmax (максимальна частота серцевих скорочень)) плюс або гіпокалорічна (HYPO) (-500 ккал), або евкалорічна (ЄС) дієта. Результати включали TMAO в плазмі крові, метаболізм глюкози (пероральний тест на толерантність до глюкози (OGTT) та еуглікемічно-гіперинсулінемічні затискачі для швидкості утилізації глюкози (GDR)), фізичне навантаження (VO2max, максимальне споживання кисню), ожиріння живота (сканування комп’ютерної томографії), холестерин та тригліцериди. Результати показали, що склад тіла (маса тіла, підшкірне ожиріння), чутливість до інсуліну, VO2max та холестерин покращилися (p Ключові слова: N-оксид триметиламіну, ожиріння, обмеження калорій, фактори ризику серцево-судинних захворювань, мікробіом кишечника, фізичні вправи, втручання у спосіб життя

1. Вступ

N-оксид триметиламіну (ТМАО) був визначений за допомогою нецільових метаболомічних досліджень як невелика молекула, присутня в системному кровообігу людини, що сприяє серцево-судинним захворюванням [1]. Зовсім недавно TMAO був причетний до патогенезу ожиріння [2], резистентності до інсуліну [3,4,5,6] та ниркової хвороби [7,8]. Проспективні клінічні дослідження показали, що ТМАО передбачає несприятливі серцево-судинні події, включаючи інфаркт міокарда, інсульт та смерть [9]. Крім того, кілька недавніх мета-аналізів клінічних досліджень для ТМАО підтверджують, що рівні циркуляції крові передбачають як серцево-судинні захворювання, так і ризики смертності, причому кожне підвищення рівня ТМАО на 10 мкМ асоціюється із приблизно 7,6% збільшенням відносного ризику смертності від усіх причин [ 10,11,12]. Багато досліджень як на моделях тварин, так і на клінічних спостереженнях свідчать про те, що мікробіотично-залежний шлях TMAO кишечника є важливим учасником розвитку серцево-судинних та метаболічних захворювань [1].

Біосинтез ТМАО унікальний серед традиційних факторів ризику серцево-судинних захворювань тим, що його вироблення залежить від мікробного метаболізму кишечника. Основні попередники ТМАО походять з харчових джерел фосфатидилхоліну, холіну та L-карнітину. Потрапляючи в шлунково-кишковий тракт, мікроби кишечника допомагають катаболізму цих сполук, що призводить до утворення триметиламіну (ТМА) як побічного продукту метаболізму. ТМА швидко всмоктується в портальну циркуляцію та окислюється печінковими ферментами, особливо флавінмонооксигеназою 3 (FMO3), що призводить до виробництва ТМАО [1,13]. ТМАО знову потрапляє в системний кровообіг і сприяє активації ендогенних клітин піни макрофагів, які беруть участь у розвитку атеросклерозу [1,11,14,15].

2. Матеріали та методи

2.1. Вивчати дизайн

Це був пост-hoc аналіз зразків, зібраних із раніше проведених рандомізованих контрольованих досліджень, що вивчали вплив втручань у спосіб життя на кардіометаболічні фактори ризику [28,29]. У нас були зразки плазми до та після втручання для шістнадцяти дорослих із ожирінням (вік: 66,1 ± 4,4 року; ІМТ (індекс маси тіла): 35,9 ± 5,3 кг/м 2). Учасники були випадковим чином призначені або на 12-тижневу еукалорійну (ЄС) дієту в поєднанні з фізичними вправами, або на гіпокалорійну (HYPO) дієту в поєднанні з фізичними вправами. Антропометричні та метаболічні дані збирали до і після евкалоричного або гіпокалорійного втручання. Під час фаз тестування учасники звітували у відділ клінічних досліджень протягом 3-денного періоду метаболічного контролю. У цей період за діяльністю та харчуванням ретельно стежили. Як було описано раніше, учасникам була надана дієта для підтримання ваги з наступним складом макроелементів (55% вуглеводів, 35% жиру та 10% білка). Щоденне споживання калорій обчислювали як швидкість метаболізму в спокої × 1,3 [29]. Процедури метаболічного тестування проводили після приблизно 12-годинного голодування протягом ночі.

2.2. Учасники

Учасники мали стабільність ваги (1,15 та/або вольова втома. Тренування здійснювались із частотою 5 днів на тиждень, протягом 50–60 хв, на біговій доріжці або велоергометрі. Первинні вправи виконувались з інтенсивністю між 60–65% HRmax. Інтенсивність поступово збільшували протягом сеансів, так що до 4-го тижня учасники підтримували інтенсивність 80–85% HRmax. VO2max і HRmax повторно тестували з кроком у 4 тижні (вихідні, 4, 8 та 12 тижнів) з метою моніторингу покращення фізичної форми та регулювання інтенсивності тренувань. Усі сеанси вправ контролював фізіолог фізичних вправ. Під час усіх тренувань використовували полярні монітори серцевого ритму, щоб підтвердити відповідність інтенсивності тренувань. до оцінок після тестування.

Дієта: Учасникам групи евкалорій було рекомендовано не змінювати споживання енергії, тоді як учасникам групи гіпокалорій було рекомендовано зменшувати щоденні калорії на 500 ккал. Щоб полегшити дефіцит калорій, учасники щотижня зустрічались з дієтологом. Витрати енергії оцінювали за рівнянням Гарріса – Бенедикта, використовуючи коефіцієнт активності 1,3 [30]. Дотримання дієти контролювали за допомогою 3-денних відкликань їжі, які були завершені до втручання, а також на 1, 3, 6, 9 і 12 тижнів. Вагу тіла контролювали щотижня для підтвердження відповідності.

2.4. Склад тіла

Вимірювання зросту та ваги проводилось приблизно через 12 годин голодування, і учасники повинні були носити стандартне лікарняне плаття. Висоту вимірювали за допомогою стадіометра, а масу тіла - за каліброваною шкалою. Повідомляється в середньому про три вимірювання як для зросту, так і для ваги. ІМТ розраховували за цими даними. Ожиріння живота вимірювали за допомогою комп’ютеризованої осьової томографії (КТ) (сканер Picker PQ6000; Marconi/Picker Highland Heights, OH, США). Зображення поперечного перерізу були зроблені в області L4 живота. Регіони інтересів включали підшкірні та вісцеральні депо.