obezita je rostoucím problémem s mnoha souvisejícími zdravotními riziky a souvisejícími náklady.1,2 během let 1971 až 2000 se prevalence obezity v USA zvýšila ze 14,5 % na 30,9 %.3 V USA, více než 37 % dospělých a téměř 17 % mladých lidí bylo obézních v roce 2009/10.4 v Současné době více než 1,1 miliardy dospělých na celém světě jsou obézní, a ty, 312 milionů jsou obézní.5 Analýza dat z USA Podélné (KARDIE studie)6 a průřezové (NHANES)7 studie k určení rozložení hmotnosti v průběhu času, bylo zjištěno, že průměrný NÁM adul
Obezita je rostoucí problém s mnoha spojená zdravotní rizika a s tím spojené náklady.1,2 během let 1971 až 2000 se prevalence obezity v USA zvýšila ze 14,5 % na 30,9 %.3 V USA, více než 37 % dospělých a téměř 17 % mladých lidí bylo obézních v roce 2009/10.4 v Současné době více než 1,1 miliardy dospělých na celém světě jsou obézní, a ty, 312 milionů jsou obézní.5 Analýza dat z US Longitudinal (CARDIA study) 6 a průřezových (NHANES)7 studií k určení distribuce přírůstku hmotnosti v průběhu času zjistila, že průměrný dospělý v USA získává 0,5-1 kg / rok.8 Tento článek bude zkoumat koncept energetické bilance a její význam v boji proti epidemii obezity.
koncept energetické bilance
koncept energetické bilance je založen na základním termodynamickém principu, že energii nelze zničit a může být získána, ztracena nebo uložena pouze organismem. Energetická bilance je definována jako stav dosažený, když se příjem energie rovná výdeji energie. Tento koncept může být použit k prokázání toho, jak se tělesná hmotnost v průběhu času mění v reakci na změny v příjmu a výdajích energie. Když je tělo v energetické rovnováze, tělesná hmotnost je stabilní.9,10 Lidé berou energii přes příjem potravy a pití, a vynakládat energii prostřednictvím odpočívá rychlost metabolismu (RMR)—termický efekt (TEF) potravin a fyzické aktivity. RMR je energetický výdaj potřebný pro udržení normálních tělesných funkcí a homeostázy. RMR je úměrná tělesné hmotnosti, zejména hmotnosti bez tuku. TEF označuje energii potřebnou k absorpci, trávení a metabolizaci konzumovaných potravin a obvykle představuje 8-10% denních výdajů na energii. Vynaložená energie v důsledku fyzické aktivity (EEact) účty za energie, která je vynaložené kromě RMR a TEF, včetně dobrovolné cvičení, třes, posturální kontrolu, a dobrovolné hnutí. To se vypočítá vynásobením energie výdaje na činnost tím, že čas strávený provedením, a je nejvíce variabilní složka energetického výdeje.10 čím je jedinec sedavější, tím nižší je účinek fyzické aktivity. To může být tak nízké, jak 100 kalorií za den, zatímco elitní sportovci mohou vynaložit 3000 kalorií za den fyzické aktivity. Pokles výdajů na energii, ke kterému dochází s postupujícím věkem, je hlavně výsledkem poklesu štíhlé tělesné hmotnosti, což snižuje TEF a EEact.
poruchy energetické bilance způsobují změny tělesné hmotnosti, i když časový rámec, ve kterém k tomu dochází, se mezi jednotlivci liší a může vysvětlit velkou interindividuální reakci na intervence při hubnutí. Pozitivní energetická bilance, ve které příjem energie převyšuje výdaje, způsobuje přírůstek hmotnosti, přičemž 60-80 % výsledného přírůstku hmotnosti lze přičíst tělesnému tuku.11 V negativní energetické bilance, kdy energetický
Obrázek 1: Pokračující tělesné Hmotnosti v Populaci Podle Koncepce Energetické Balance14
Obrázek 2: Vztah mezi Energetickou Rovnováhu a Fyzickou Aktivitu Level10 
výdaje vyšší než příjem, což vedlo ke ztrátě tělesné hmotnosti, je také představoval o 60-80 % tělesného tuku.
obecně se předpokládá, že příjem energie a výdej energie mohou být nezávisle modifikovány změnami v příjmu potravy a fyzické aktivitě, aby se dosáhlo energetické rovnováhy. Vstup a výdaje na energii jsou však vzájemně závislé a regulovány na několika úrovních. Jedná se o komplexní fyziologický kontrolní systém, který zahrnuje aferentní nervové a hormonální signály dosažení hypotalamu, s výslednou eferentní projekce autonomního nervového systému innervating svaly, vnitřnosti, a tukové tkáně.12 v důsledku této fyziologické kontroly nemohou být složky příjmu a výdajů energie změněny bez kompenzačních změn v ostatních. Složky energetické bilance se navzájem ovlivňují a slouží k udržení konstantní tělesné hmotnosti. Například, když je snížen příjem kalorií, tělo reaguje jak stimulací hladu, tak snížením RMR, takže se spotřebuje méně energie.13 podobně by zvýšení EEact mohlo vést ke zvýšení hladu nebo snížení fyzické aktivity jindy během dne.9 z hlediska energetické bilance se zdá, že kompenzace v reakci na kladnou energetickou bilanci je slabší než kompenzace v reakci na zápornou energetickou bilanci.
navzdory tomuto systému vnitřní kontroly většina dospělých v průběhu času přibývá na váze. Náročné přebytečné energie nemá za následek kontinuální přibývání na váze, protože zvýšení tělesné hmotnosti je doprovázen zvýšením energetického výdeje, který vede k ustálenému stavu energetické rovnováhy v této nové, mírně vyšší tělesné hmotnosti. Nicméně, to je pravděpodobné, že tato zvýšená potřeba energie nakonec vede k zvýšenému příjmu energie, vytvoření ‚ráčna efekt, kdy malé, konzistentní pozitivní energetické bilance za následek postupné zvýšení tělesné hmotnosti v průběhu času (viz Obrázek 1).14
důkazy naznačují, že je obtížnější udržovat energetickou rovnováhu v moderním prostředí, než tomu bylo v minulosti. Nicméně, přibývání na váze, které skutečně došlo v posledních desetiletích je méně, než předpovídal změny v energetickém příjmu a výdajů. Pomocí odhadů příjem potravy zvyšuje a fyzická aktivita se snižuje od roku 1971 do roku 2000, bylo vypočteno, že NÁS dospělí zažili určitou míru pozitivní energetické bilance dostatečné, aby výsledek v 30 – ti do 80-ti násobné zvýšení přibývání na váze během tohoto období. Je tedy zřejmé, že fyziologické procesy způsobily úpravy, které pomáhají udržovat energetickou rovnováhu.10
teoreticky lze dosáhnout energetické bilance při nízkých nebo vysokých výdajích energie. Předpokládá se však, že energetická bilance může být snadněji dosažitelná při vysokých úrovních výdajů na energii, známých jako vysoká energetická propustnost.10 V roce 1950, průřezové studie zjistila, že příjem energie byl lepší odpovídat výdeji energie, kdy lidé byli fyzicky aktivní.15 studie na potkanech dále zjistily, že vztah mezi příjmem potravy a výdajem energie byl pouze lineární v určitých mezích.16 u potkanů bylo přizpůsobení příjmu a výdeje energie nepřesné při nízké nebo vysoké úrovni fyzické aktivity. Stejné pozorování bylo provedeno ve studiích na lidech: příjem potravin neklesl, když klesla poptávka po energii. Na základě těchto pozorování bylo navrženo, že může existovat minimální práh fyzické aktivity nebo energetické propustnosti. Nad tuto prahovou hodnotu, nazývanou „regulovaná zóna“, se zvyšuje příjem energie, aby se vyrovnaly vysoké výdaje na energii. V důsledku toho mohou být v této zóně velmi citlivé adaptivní úpravy příjmu a výdajů energie k dosažení rovnováhy. Při nízkém energetickém výkonu jsou „neregulovaná zóna“, příjem energie a výdaje na sebe jen slabě citlivé. Neregulovaná zóna je pro většinu lidí obtížná a výsledkem je přírůstek hmotnosti, který vrací systém na vysokou energetickou propustnost (viz Obrázek 2).10,15 v průběhu minulého století, energetické propustnosti západního lidského životního stylu klesly, tlačí většinu lidí do neregulované zóny. Zvýšení fyzické aktivity pro jednotlivce, kteří jsou v neregulované zóně, by mělo vést ke ztrátě hmotnosti, protože kompenzace z příjmu potravy pravděpodobně nebude úplná.17,18
úloha fyzické aktivity v energetické bilanci
strategie boje proti obezitě se musí zaměřit jak na vstup energie, tak na výdaje, které zahrnují příjem potravy a fyzickou aktivitu. Nedávná zpráva dospěla k závěru, že klidový metabolismus nehraje významnou roli při přírůstku hmotnosti a že fyzická aktivita je důležitějším faktorem.19 Někteří autoři přisuzovali hmotnosti u populace v USA výhradně na zvýšený příjem potravin, tvrdí, že volný čas fyzické aktivity zůstává stabilní v průběhu desetiletí, v němž míra obezity vzrostla.20
Tabulka 1: Shrnutí Studie z Fyzické Aktivity a Hmotnosti Studie
| Název Studie | Studie | Výsledek | Odkaz |
| Rozvoji Riziko Koronární Tepny u Mladých Dospělých (KARDIE) studie | Prospektivní, longitudinální studie, 3,554 muži, 20 let | Muži s vysokou PA získal 2.6 méně kg (0.15 BMI jednotek/rok vs 0.20 s nízkou PA) a ženy s vysokou PA získal 6.1 méně kg (0.17 BMI jednotek/rok vs 0.30) s nízkou PA | Hankinson et al., 20106 |
| finské Twin kohortní studie | Kohortní studie, 146 twin párů, 30 let | 42 twin párů s nesouhlasnými PA, průměrné hmotnosti od 5,4 kg méně aktivní ve srovnání s neaktivní dvojčata(p=0.003) | Waller et al., 200824 |
| Aerobik Centrum Longitudinální Studie | Klinice založené na kohortní studie, 2,501 zdravých mužů, 5 let | Denní PA byla nepřímo úměrná tělesné hmotnosti. Posun z nízké PA na střední nebo vysoké PA bylo nutné pro hubnutí v průběhu času. Muži s původně nejnižším PA měli he největší prospěch ze zvyšující se aktivity |
Di Pietro et al., 200444 |
| PRIME studie | Longitudinální kohortové studie, muži ve věku 50-59 let, 5 let | BMI, byla naopak spojena s PA strávený v práci a praxi highintensity rekreačních aktivit. Muži, kteří pravidelně chodil nebo kole do práce měl na mysli BMI 0,3 kg/m2 nižší, než ti, kteří ne vynakládat energii v jak se dostat do práce | Wagner et al., 200145 |
| NHANES-I epidemiologické follow-up studie | Kohortní studie, 3,515 muži a 5,810 žen ve věku 25-74 let.10 let | Rekreační PA byla nepřímo spojena s tělesnou hmotností. Odhadované relativní riziko velkého přírůstku hmotnosti u osob s nízkým pa Průzkum ve srovnání s těmi s vysokým PA byl 3,1 u mužů a 3,8 u žen | Williamson et al., 19937 |
| Zdravý Pracovník projektu | Kohortní studie 1,639 mužské 1913 zaměstnankyně 2 let | Zvýšení výkonu, a to buď pěší, nebo highintensity činnosti, předpokládané snížení tělesné hmotnosti u žen a mužů (1.76 lb a 1,39 lb, respektive pro každou relaci zvýšit za týden) | French et al., 199422 |
| Doetinchem kohortní studie | 4,944 účastníci Doetinchem Studium, 5 let | Ti, kteří zvýšená PA měly méně přírůstek v tělesné hmotnosti (-280 g). Tyto účinky přetrvávaly (i když ne významně) po dobu 5 let | May et al., 201023 |
| EPIC-VŠELÉK | průřezové analýzy, 125,629 muži a 280,190 žen, 8 let | one-kategorie rozdíl v PA byl index nepřímo úměrné rozdíl 0,18 kg/m2 průměrné BMI u mužů a 0,31 kg/ m2 u žen | Besson et al., 200921 |
BMI = body mass index; EPIC-VŠELÉK = European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition–Fyzické Aktivity, Výživy, Alkoholu, Ukončení Kouření, Stravování Mimo Domov a Obezity; NHANES = Národní Zdraví a Výživa Zkouška Survey; PA = fyzické aktivity.
Prospektivní Epidemiologické Studie Infarktu Myokardu (PRIME) Studie je prospektivní studie provedená na kohortě 50 až 59-rok-starý muži, posoudit přínos rizika a genetických faktorů na rozvoj ischemické choroby srdeční..
tato interpretace však odmítá pokles životního stylu i pracovní fyzické aktivity, ke kterému došlo v minulém století.10 Tento pokračující pokles denního energetického výdeje fyzické aktivity vytvořil „tolerantní“ situaci, kdy jakýkoli nadměrný příjem kalorií pravděpodobně podpoří přírůstek hmotnosti (tj. neregulovaná zóna). Přírůstek hmotnosti u jednotlivců udržování vyšší úrovně fyzické aktivity energetické výdaje jsou nižší než u sedavých jedinců, což podporuje myšlenku, že vyšší úrovně toku energie chrání před pozitivní energetickou nerovnováhou. Četné studie prokázaly, že vysoká úroveň fyzické aktivity je spojena s nižší tělesné hmotnosti v průběhu času, zatímco nižší úrovně fyzické aktivity jsou spojeny s vyšší tělesné hmotnosti v průběhu času (viz Tabulka 1).6,7,21-24 urbanizace, industrializace a využití mechanizované dopravy vedly k obecnému poklesu fyzické aktivity. Zatímco volný čas fyzická aktivita zůstala poměrně konstantní od 1988,25 fyzická aktivita z hlediska životního stylu výrazně poklesla. Studie Starý Pořádek Amish společenství, zjištěno, že průměrný počet kroků za den přijatých mužů ve společenství byl 18,425 versus 14,196 pro ženy.26 naproti tomu, v Coloradu, průměrný muž bere 6733 kroků za den, a průměrná žena bere 6384 kroků za den,27 rozdíl v denní energetický výdej 400-600 kcal za den. Odhaduje se, že v posledních 50 letech v USA, každodenní povolání související energetický výdej se snížil o více než 100 kalorií jako moderní sedavý způsob života vyžaduje mnohem méně energie výdaje než v minulosti. Jak se fyzická aktivita snížila, zvýšila se tělesná hmotnost, což je doprovázeno odpovídajícím zvýšením výdajů na energii. Ve skutečnosti bylo navrženo, že obézní je způsob, jak tělo zvýšit výdaje na energii k dosažení energetické rovnováhy ve stále sedavějším životním stylu.10.
Obrázek 3: Průměrná Kumulativní Rovnováhu Tuku u Mužů v Průběhu Aktivní a Sedavý způsob Regimens29
z hlediska našeho chápání energetické bilance, osoby s nízkou úrovní fyzické aktivity jsou na vyšší riziko pozitivní energetické bilance a obezity ve srovnání s těmi s vyšší úrovní fyzické aktivity. Ty s nízkou úrovní fyzické aktivity mají potíže dosažení energetické rovnováhy, protože mají omezit jejich jídlo, aby odpovídaly jejich příjem energie na nízké úrovni energetické výdaje. Tyto hypotézy jsou podporovány údaji, které ukazují, že při nízkých úrovních fyzické aktivity se příjem energie nemění rychle a přesně, aby odrážel změny výdajů, což má za následek tendenci k přibírání na váze.28 ve studii šesti mužů s normální hmotností v kalorimetru v celé místnosti, což snižuje úroveň fyzické aktivity z 1,8 na 1.4 x RMR nevyvolával kompenzační snížení chuti k jídlu nebo hlad, což vede k pozitivní energetické bilance a tělesné hmotnosti, viděl jako čistý zisk v tuku (viz Obrázek 3).29 autoři dospěli k závěru, že změna úrovně aktivity v sedavém rozmezí má významný vliv na energetickou bilanci.
Méně studií zkoumali primární prevence zvýšení tělesné hmotnosti jako funkce zvýšení fyzické aktivity, v kontrastu buď na hubnutí nebo sekundární tělesné hmotnosti po snížení hmotnosti. Na rozdíl od studií, které prokazují zvýšení příjmu potravy k udržení energetické bilance s přidáním cvičení, studie naznačují, že přidání malého množství aktivity na každodenní životní styl snižuje tělesné hmotnosti, že mnoho lidí v USA zažívají rok co rok.30
Stručně řečeno, existují jasné výhody spojené se zvyšující se fyzickou aktivitou mezi sedavými. Zdravá váha se nejlépe udržuje s relativně vysokou úrovní fyzické aktivity a vysokým příjmem energie. To neznamená, že by měla být zapomenuta potřeba kontrolovat příjem potravy. Strategie zaměřené na zvýšení výdajů na energii při kontrole příjmu potravy by měly tvořit základ intervencí v boji proti obezitě, spíše než se soustředit pouze na omezení potravin. Strategie Boje proti Epidemii Obezity důkazy diskutovali výše uvedeného vyplývá, že strategie pro snížení epidemie obezity by se měla zaměřit, aby se zasadila obyvatelstva do regulované zóny energetické bilance, a to může být dosaženo prostřednictvím zvýšení fyzické aktivity. Intervence a doporučení, která neberou v úvahu jak příjem energie, tak výdaje, bývají v boji proti obezitě dlouhodobě neúspěšné.31 většina současných intervencí na hubnutí však klade důraz spíše na omezení potravin než na energetickou rovnováhu. Režimy zahrnující omezení potravin mají tendenci způsobovat kompenzační snížení výdajů na energii32 a zvýšení hladu.33 studie National Weight Control Registry zjištěno, že úspěšné, dlouho-termín hubnutí správci (definované jako průměrná ztráta hmotnosti 30 kg v průměru 5.5 let) zapojte se do vysoké úrovně pravidelné fyzické aktivity.34
Strategie, aby se zabránilo zvýšení tělesné hmotnosti jsou více pravděpodobné, že bude úspěšný v dlouhodobém horizontu ve srovnání se strategiemi na podporu hubnutí, protože fyziologických systémů, které se podílejí energetické bilance systému reagovat silněji na negativní energetickou bilanci než k prevenci vzniku pozitivní energetické bilance.32 zásahy do hubnutí spouštějí kompenzační mechanismy pro udržení energetické rovnováhy. Protože ztráta tělesné hmotnosti má za následek pokles RMR, 10% ztráta hmotnosti může mít za následek snížení kalorií požadavek 170-250 kcal za den, a 20% hubnutí vyžaduje snížení 325-480 kcal na dny.14 kromě toho jsou vyžadovány pouze malé změny v chování, aby se zabránilo přírůstku hmotnosti, zatímco velké změny jsou nutné k trvalému úbytku hmotnosti.
jsme mnohem úspěšnější v produkci hubnutí než v dlouhodobém udržování.35 hubnutí lze dosáhnout dočasnými změnami ve stravě nebo fyzické aktivitě, ale dlouhodobá údržba hubnutí vyžaduje trvalé změny ve stravě i fyzické aktivitě. Protože lidé jsou lepší na to, aby dočasné změny než ty trvalé, většina lidí, kteří dosáhnout cílů hubnutí získat hmotnosti ztracené v průběhu času.
V recenzi na dlouhodobé výsledky kalorií omezující diety, bylo zjištěno, že jedna třetina až dvě třetiny dieters získat větší váhu, než přišli na jejich diety.36 je tedy zřejmé, že současná paradigmata kontroly hmotnosti jsou neúspěšná a lepší strategie by mohly být vyvinuty s lepším pochopením fyziologických procesů, které jsou základem energetické bilance.
změna energetické bilance nutné, aby se zabránilo primární váhový přírůstek je poměrně malý: matematické modelování přístup byl aplikován na AMERICKÉ populace modelů, a dospěl k závěru, že epidemie obezity by mohlo být vysvětleno tím, že průměrný denní energetický nerovnováha mezi příjmem a výdejem cca 10 kcal.37 Hill odhaduje, že střední přírůstek hmotnosti populace 0.5 až 1 kg ročně za poslední dvě desetiletí může být účtováno pozitivní energetickou bilancí 15 kcal denně.8 při 90. percentilu přírůstku hmotnosti to bylo 50 kcal denně. Na základě předpokladu, že přebytečná energie se ukládá s účinností 50%, to bylo navrhl, že snížení pozitivní energetické bilance o 100 kcal/d kombinace snížení energetického příjmu a zvýšení fyzické aktivity, zvýšení tělesné hmotnosti u 90 % dospělé populace by mohlo být zabráněno. Tento přístup byl aplikován na americké děti a byl učiněn závěr, že konzistentní změny chování v průměru 110 až 165 kcal denně mohou být dostatečné k vyvážení energetické mezery.38
intervence v oblasti veřejného zdraví mohou mít prospěch ze změny energetické bilance pomocí specifického kvantifikovatelného cíle chování. Změna jakéhokoli chování je však obtížná a použití přístupu malých změn je užitečné pro podporu přírůstkových vylepšení, která budují sebeúčinnost. Prospektivní studie ukázaly, že malé změny ve stravě a životním stylu mohou mít trvalé účinky na tělesnou hmotnost.39 pracovní skupina skládající se z členů Americké Společnosti pro Výživu, Institutu Potravinářských Technologů, a Mezinárodní Rada pro Informace o Potravinách k závěru, že malé změny přístupu, jehož cílem je pomoci lidem učinit vědomé malé změny v jejich životním stylu, by mohly být užitečné při řešení obezity.40
Založena na konceptu malé změny přístupů, Amerika na cestách program prosazuje procházky 2,000 více kroků každý den a jíst 100 kcal méně každý den (www.americaonthemove.org). Bylo prokázáno, že poskytování elektronických krokoměrů (krokoměrů) může zvýšit dodržování takového režimu.41 intervence bylo prokázáno, že snížení tělesné hmotnosti v rodinách s nadváhou dětí,19,42 a jejich krátkodobá účinnost byla prokázána ve studii 116 obézní dospělí.43 takové přístupy mohou přinést výsledky bez pocitů zátěže a omezení spojených s přísnějšími zásahy.
závěr
globální problém obezity vznikl z malých nerovnováh v příjmu energie a výdajích, které se v průběhu času nahromadily. Selhání současných intervencí k dosažení jakéhokoli smysluplného, dlouhodobé výsledky v boji proti obezitě by mohly odrážet neschopnost ocenit fyziologické procesy, které jsou základem energetické bilance. Nové přístupy, které zvažují, jak funguje systém energetické bilance, by měly nahradit stávající zaměření na rozsáhlé omezení potravin a hubnutí. Je třeba vzdělávat veřejnost o koncept energetické bilance a pomoci jim rozvíjet kognitivní dovednosti potřebné k boji proti tendenci k přejídání a sedavý způsob chování. Koncept regulovaných a neregulovaných zón energetické bilance může vysvětlit epidemii obezity mezi stále sedavější populací.
relativně malé změny v příjmu a výdajích energie však mohou u většiny lidí zastavit přírůstek hmotnosti. Zvýšením fyzické aktivity v populaci se více lidí přesune do regulované zóny energetické bilance a v důsledku toho bude mít větší kontrolu nad svou tělesnou hmotností. Pouze řešením prevence přírůstku hmotnosti lze epidemii obezity zvrátit