fetma är ett växande problem med många tillhörande hälsorisker och tillhörande kostnader.1,2 under 1971 till 2000 ökade förekomsten av fetma i USA från 14,5% till 30,9 %.3 i USA var mer än 37% av de vuxna och nästan 17% av ungdomarna överviktiga 2009-10.4 för närvarande är över 1,1 miljarder vuxna över hela världen överviktiga, och av dessa är 312 miljoner överviktiga.5 analys av data från den amerikanska longitudinella (CARDIA study)6 och tvärsnitts (NHANES)7 studier för att bestämma fördelningen av viktökning över tiden, fann att den genomsnittliga amerikanska adul
fetma är ett växande problem med många tillhörande hälsorisker och tillhörande kostnader.1,2 under 1971 till 2000 ökade förekomsten av fetma i USA från 14,5% till 30,9 %.3 i USA var mer än 37% av de vuxna och nästan 17% av ungdomarna överviktiga 2009-10.4 för närvarande är över 1,1 miljarder vuxna över hela världen överviktiga, och av dessa är 312 miljoner överviktiga.5 analys av data från den amerikanska longitudinella (cardia study)6 och tvärsnitts (NHANES)7 studier för att bestämma fördelningen av viktökning över tiden, fann att den genomsnittliga amerikanska vuxen vinner 0,5-1 kg/år.8 denna artikel kommer att undersöka begreppet energibalans och dess relevans för att bekämpa fetmaepidemin.
begreppet energibalans
begreppet energibalans bygger på den grundläggande termodynamiska principen att energi inte kan förstöras och endast kan vinnas, förloras eller lagras av en organism. Energibalans definieras som det tillstånd som uppnås när energiintaget är lika med energiförbrukningen. Detta koncept kan användas för att visa hur kroppsvikt kommer att förändras över tiden som svar på förändringar i energiintag och utgifter. När kroppen är i energibalans är kroppsvikten stabil.9,10 människor tar in energi genom intag av mat och dryck och förbrukar energi genom vilande metabolisk hastighet (RMR)—den termiska effekten (TEF) av mat och fysisk aktivitet. RMR är den energiförbrukning som krävs för att upprätthålla normala kroppsfunktioner och homeostas. RMR är proportionell mot kroppsmassa, i synnerhet fettfri massa. TEF avser den energi som krävs för att absorbera, smälta och metabolisera den konsumerade maten och står vanligtvis för 8-10% av den dagliga energiförbrukningen. Den energi som används på grund av fysisk aktivitet (EEact) står för energi som används utöver RMR och TEF, inklusive frivillig träning, skakning, postural kontroll och frivillig rörelse. Det beräknas genom att multiplicera energiförbrukningen för en aktivitet med den tid som används för att utföra den och är den mest variabla delen av energiförbrukningen.10 ju mer stillasittande individen är, desto lägre är effekten av fysisk aktivitet. Detta kan vara så lågt som 100 kalorier per dag, medan elitidrottare kan förbruka 3000 kalorier per dag av fysisk aktivitet. Nedgången i energiförbrukningen som uppstår med stigande ålder är främst resultatet av minskande mager kroppsmassa, vilket minskar TEF och EEact.
störningar i energibalansen orsakar förändringar i kroppsmassa, även om tidsramen över vilken detta inträffar varierar mellan individer och kan förklara det stora interindividuella svaret på viktminskningsinterventioner. En positiv energibalans, där energiintaget överstiger utgifterna, orsakar viktökning, med 60-80% av den resulterande viktökningen som kan hänföras till kroppsfett.11 i negativ energibalans, när energi
Figur 1: fortsatt viktökning i befolkningen enligt begreppet Energibalans14
Figur 2: Förhållandet mellan energibalans och fysisk Aktivitetsnivå10 
utgifterna överstiger intaget, den resulterande förlusten i kroppsmassa står också för 60-80% kroppsfett.
det antas vanligtvis att energiintag och energiförbrukning kan modifieras oberoende, genom förändringar i matintag och fysisk aktivitet, för att uppnå energibalans. Energiinsats och energiutgifter är dock beroende av varandra och regleras på flera nivåer. Detta innebär ett komplext fysiologiskt kontrollsystem, som involverar afferenta neurala och hormonella signaler som når hypotalamus, med resulterande efferenta utsprång av det autonoma nervsystemet som innerverar musklerna, inälvorna och fettvävnaden.12 som ett resultat av denna fysiologiska kontroll kan komponenter i energiintag och utgifter inte ändras utan kompensationsförändringar i den andra. Komponenterna i energibalansen påverkar varandra och tjänar till att upprätthålla en konstant kroppsmassa. Till exempel, när kaloriintaget reduceras, svarar kroppen genom att både stimulera hunger och minska RMR så att mindre energi förbrukas.13 På samma sätt kan en ökning av EEact leda till ökad hunger eller minskad fysisk aktivitet vid andra tillfällen under dagen.9 när det gäller energibalans verkar kompensationen som svar på positiv energibalans vara svagare än kompensationen som svar på negativ energibalans.
trots detta interna kontrollsystem går majoriteten av vuxna upp i vikt över tiden. Att konsumera överskottsenergi resulterar inte i kontinuerlig viktökning, eftersom viktökningen åtföljs av en ökning av energiförbrukningen som leder till ett stabilt tillstånd av energibalans vid denna nya, något högre kroppsvikt. Det är dock troligt att detta ökade energibehov så småningom leder till ökat energiintag, vilket skapar en spärreffekt där en liten, konsekvent positiv energibalans resulterar i en gradvis viktökning över tiden (se Figur 1).14
bevis tyder på att det är svårare att upprätthålla energibalansen i den moderna miljön än tidigare. Den viktökning som faktiskt har inträffat under de senaste decennierna är dock mindre än den som förutses av förändringar i energiintag och utgifter. Med hjälp av uppskattningar av matintag ökar och fysisk aktivitet minskar från 1971 till 2000 har det beräknats att amerikanska vuxna har upplevt en viss positiv energibalans som är tillräcklig för att resultera i en 30 – till 80-faldig ökning av viktökning under den perioden. Det är därför uppenbart att fysiologiska processer har orsakat anpassningar som tjänar till att upprätthålla energibalansen.10
teoretiskt kan energibalansen uppnås vid låga eller höga nivåer av energiförbrukning. Det har emellertid antagits att energibalansen kan vara lättare att uppnå vid höga energikostnader, känd som hög energigenomströmning.10 på 1950-talet fann tvärsnittsstudier att energiintaget var bättre anpassat till energiförbrukningen när människor var fysiskt aktiva.15 vidare fann studier på råttor att förhållandet mellan matintag och energiförbrukning endast var linjärt inom vissa gränser.16 hos råttor var matchningen av energiintag och utgifter felaktig vid låga eller höga nivåer av fysisk aktivitet. Samma observation gjordes i mänskliga studier: matintaget sjönk inte när energibehovet minskade. På grundval av dessa observationer har det föreslagits att det kan finnas en minimitröskel för antingen fysisk aktivitet eller energigenomströmning. Över denna tröskel, benämnd ’reglerad zon’, energiintaget höjs för att möta höga energiförbrukning. Som ett resultat kan adaptiva justeringar av energiintag och utgifter för att uppnå balans vara mycket känsliga i denna zon. Vid låg energigenomströmning är den ’oreglerade zonen’, energiintag och utgifter endast svagt känsliga för varandra. Den oreglerade zonen är svår för de flesta att upprätthålla, och resultatet är viktökning, vilket ger systemet en hög energigenomströmning (se Figur 2).10,15 under det senaste århundradet har energigenomströmningen av västerländska mänskliga livsstilar minskat och drivit majoriteten av människor in i den oreglerade zonen. Ökad fysisk aktivitet för individer som befinner sig i den oreglerade zonen bör leda till viktminskning eftersom kompensationen från matintaget inte sannolikt kommer att vara fullständig.17,18
rollen av fysisk aktivitet i energibalansen
strategier för att bekämpa fetma måste rikta både energiinmatning och utgifter, vilket inkluderar matintag och fysisk aktivitet. En ny rapport drog slutsatsen att vilande metabolism inte spelar någon viktig roll i viktökning och att fysisk aktivitet är en viktigare faktor.19 vissa författare har tillskrivit viktökningen i den amerikanska befolkningen uteslutande till det ökade intaget av mat och hävdar att fysisk aktivitet på fritiden har varit stabil under årtiondena där fetma ökade.20
tabell 1: Sammanfattning av studier av fysisk aktivitet och Viktökningsstudie
| Studienamn | studiedesign | resultat | referens | kranskärl riskutveckling hos unga vuxna (CARDIA) studie | prospektiv, longitudinell studie, 3 554 män, 20 år | män med hög pa fick 2,6 färre kg (0,15 BMI-enheter/år vs 0,20 med låg pa) och kvinnor med hög pa fick 6,1 färre kg (0,17 BMI-enheter/år vs 0,30) med låg pa | Hankinson et al., 20106 |
| finsk Tvillingkohortstudie | kohortstudie, 146 tvillingpar, 30 år | i 42 tvillingpar med disharmonisk PA var den genomsnittliga viktökningen från 5, 4 kg mindre i den aktiva jämfört med inaktiva tvillingar(p=0, 003) | Waller et al., 200824 |
| Aerobics Center longitudinell studie | Klinikbaserad kohortstudie, 2501 friska män, 5 år | daglig PA var omvänt relaterad till viktökning. En övergång från en låg PA till en måttlig eller hög PA var nödvändig för viktminskning över tiden. Män med initialt den lägsta PA hade han störst nytta av ökande aktivitet |
Di Pietro et al., 200444 |
| PRIME study | longitudinell kohortstudie, män i åldern 50-59 år, 5 år | BMI, var omvänt associerad med PA som spenderades för att komma till jobbet och träna högintensitets fritidsaktiviteter. Män som regelbundet gick eller cyklade till jobbet hade en genomsnittlig BMI 0.3 kg/m2 lägre än de som inte förbrukade energi för att komma till jobbet | Wagner et al., 200145 |
| NHANES-i epidemiologisk uppföljningsstudie | kohortstudie, 3 515 män och 5 810 kvinnor i åldern 25-74 år.10 år | fritids PA var omvänt relaterad till kroppsvikt. Den uppskattade relativa risken för större viktökning för dem med låg pa-undersökning jämfört med dem med hög PA var 3,1 hos män och 3,8 hos kvinnor | Williamson et al., 19937 |
| Healthy Worker project | kohortstudie 1 639 manliga 1913 kvinnliga anställda 2 år | ökad träning, antingen gång eller högintensitetsaktivitet, förutsagda minskningar i kroppsvikt hos kvinnor och män (1,76 lb respektive 1,39 lb för varje sessionsökning per vecka) | French et al., 199422 |
| Doetinchem kohortstudie | 4 944 deltagare i Doetinchem-studien, 5 år | de som ökade PA hade mindre viktökning (-280 g). Dessa effekter kvarstod (men inte signifikant) för 5 år | May et al., 201023 |
| EPIC-PANACEA | tvärsnittsanalys, 125 629 män och 280 190 kvinnor, 8 år | en skillnad i en kategori i pa-indexet var omvänt associerad med en skillnad på 0,18 kg/m2 i genomsnittlig BMI hos män och 0,31 kg/ m2 hos kvinnor | Besson et al., 200921 |
BMI = kroppsmassaindex; EPIC-PANACEA = Europeisk prospektiv undersökning av Cancer och näring–fysisk aktivitet, näring, alkohol, upphörande av rökning, äta hemifrån och fetma; NHANES = National Health and Nutrition Examination Survey; PA = fysisk aktivitet.
den prospektiva epidemiologiska studien av hjärtinfarkt (PRIME)-studien är en prospektiv studie utförd i en kohort av 50 till 59-åriga män, för att utvärdera bidraget från risk och genetiska faktorer till utvecklingen av kranskärlssjukdom..
denna tolkning avvisar emellertid nedgången i både livsstil och yrkesmässig fysisk aktivitet som har inträffat under det senaste århundradet.10 denna fortsatta minskning av energiförbrukningen för daglig fysisk aktivitet har skapat en tillåtande situation där eventuellt överskott av kaloriintag sannolikt kommer att främja viktökning (dvs. den oreglerade zonen). Viktökning hos individer att upprätthålla en högre nivå av fysisk aktivitet energiförbrukning är mindre än bland stillasittande individer, vilket stöder tanken att högre nivåer av energiflöde skyddar mot positiv energiobalans. Flera studier har visat att en hög nivå av fysisk aktivitet är förknippad med mindre viktökning över tiden, medan lägre nivåer av fysisk aktivitet är förknippade med högre viktökning över tiden (se Tabell 1).6,7,21-24 urbanisering, industrialisering och användning av mekaniserad transport har lett till en allmän minskning av fysisk aktivitet. Medan fritiden fysisk aktivitet har varit ganska konstant sedan 1988, 25 fysisk aktivitet när det gäller livsstil har minskat avsevärt. En studie av en gammal Order Amish-gemenskap fann att det genomsnittliga antalet steg per dag som män i samhället tog var 18 425 mot 14 196 för kvinnor.26 däremot tar den genomsnittliga hanen i Colorado 6733 steg per dag och den genomsnittliga kvinnan tar 6384 steg per dag, 27 en skillnad i dagliga energikostnader på 400-600 kcal per dag. Det har uppskattats att de dagliga ockupationsrelaterade energikostnaderna under de senaste 50 åren i USA har minskat med mer än 100 kalorier, eftersom moderna stillasittande livsstilar kräver mycket mindre energiförbrukning än tidigare. När fysisk aktivitet har minskat har kroppsvikterna ökat, vilket åtföljs av en motsvarande ökning av energiförbrukningen. Det har faktiskt föreslagits att övervikt är kroppens sätt att öka energiförbrukningen för att uppnå energibalans i en alltmer stillasittande livsstil.10
Figur 3: Genomsnittlig kumulativ fettbalans för män under aktiva och stillasittande Regimer29
När det gäller vår förståelse av energibalans har individer med låga nivåer av fysisk aktivitet större risk för positiv energibalans och fetma jämfört med dem med högre nivåer av fysisk aktivitet. De med låg fysisk aktivitet har problem med att uppnå energibalans eftersom de måste begränsa maten för att matcha sitt energiintag till en låg energiförbrukning. Dessa hypoteser stöds av data som visar att energiintaget vid låga nivåer av fysisk aktivitet inte förändras snabbt och exakt för att återspegla förändringarna i utgifterna, vilket resulterar i en tendens att gå upp i vikt.28 i en studie av sex normalviktiga män i en helrumskalorimeter, vilket minskar nivån av fysisk aktivitet från 1,8 till 1.4 x RMR inducerade inte en kompensatorisk minskning av aptit eller hunger, vilket resulterade i positiv energibalans och viktökning, sett som en nettovinst i fett (se Figur 3).29 författarna drog slutsatsen att varierande aktivitetsnivå inom stillasittande har en betydande effekt på energibalansen.
färre studier har undersökt det primära förebyggandet av viktökning som en funktion av ökad fysisk aktivitet i motsats till antingen viktminskning eller sekundär viktökning efter viktminskning. Till skillnad från studier som visar en ökning av matintaget för att upprätthålla energibalansen med tillägg av träning, har en studie föreslagit att tillsats av små mängder aktivitet i den dagliga livsstilen minskar viktökning som många människor i USA upplever år efter år.30
Sammanfattningsvis finns det tydliga fördelar med ökad fysisk aktivitet bland stillasittande. En hälsosam vikt bibehålls bäst med en relativt hög fysisk aktivitet och ett högt energiintag. Detta betyder inte att behovet av att kontrollera matintaget bör glömmas bort. Strategier som syftar till att öka energiförbrukningen samtidigt som man kontrollerar matintaget bör ligga till grund för insatser för att bekämpa fetma, snarare än att fokusera enbart på livsmedelsbegränsning. Strategier för att bekämpa fetmaepidemin de bevis som diskuterats ovan tyder på att strategier för att minska fetmaepidemin bör syfta till att driva befolkningen in i den reglerade zonen för energibalans, och detta kan uppnås genom en ökning av fysisk aktivitet. Interventioner och rekommendationer som inte tar hänsyn till både energiintag och utgifter tenderar att misslyckas med att bekämpa fetma på lång sikt.31 men majoriteten av nuvarande viktminskningsinterventioner lägger tonvikten på livsmedelsbegränsning snarare än energibalans. Regimer med livsmedelsrestriktioner tenderar att orsaka kompensatoriska minskningar av energiförbrukningen32 och en ökning av hunger.33 En studie av National Weight Control Registry fann att framgångsrika långsiktiga viktminskningsansvariga (definierad som genomsnittlig viktminskning på 30 kg för i genomsnitt 5.5 år) delta i höga nivåer av regelbunden fysisk aktivitet.34
strategier för att förhindra viktökning är mer benägna att vara framgångsrika på lång sikt jämfört med strategier för att främja viktminskning eftersom de fysiologiska systemen som är involverade i energibalanssystemet svarar starkare på negativ energibalans än på förebyggande av positiv energibalans.32 Viktminskningsinterventioner utlöser kompensationsmekanismer för att upprätthålla energibalansen. Eftersom förlust av kroppsmassa resulterar i en minskning av RMR kan en 10% viktminskning resultera i en minskning av kaloribehovet på 170-250 kcal per dag och en 20% viktminskning kräver en minskning av 325-480 kcal per dag.14 Dessutom krävs endast små förändringar i beteende för att förhindra viktökning medan stora förändringar krävs för att producera varaktig viktminskning.
Vi är mycket mer framgångsrika i att producera viktminskning än att behålla den på lång sikt.35 viktminskning kan uppnås genom tillfälliga förändringar i antingen kost eller fysisk aktivitet men långsiktigt viktminskningsunderhåll kräver permanenta förändringar i både kost och fysisk aktivitet. Eftersom människor är bättre på att göra tillfälliga förändringar än permanenta, återfår de flesta som uppnår viktminskningsmål den vikt som förlorats över tiden.
i en översyn av de långsiktiga resultaten av kaloribegränsande dieter fann man att en tredjedel till två tredjedelar av dieters återfår mer vikt än de förlorade på sina dieter.36 Det är därför uppenbart att nuvarande paradigmer för viktkontroll misslyckas och bättre strategier kan utvecklas med en bättre förståelse för de fysiologiska processer som ligger bakom energibalansen.
förändringen i energibalans som krävs för att förhindra primär viktökning är relativt liten: en matematisk modelleringsmetod tillämpades på amerikanska befolkningsmodeller och drog slutsatsen att fetmaepidemin kunde förklaras av en genomsnittlig daglig energibalans mellan intag och utgifter på cirka 10 kcal.37 Hill uppskattade att medianvikten för befolkningen på 0.5 till 1 kg per år under de senaste två decennierna kan förklaras av en positiv energibalans på 15 kcal per dag.8 vid den 90: e percentilen av viktökning var detta 50 kcal per dag. Baserat på antagandet att överskottsenergi lagras med 50% effektivitet föreslogs att genom att minska positiv energibalans med 100 kcal/d genom en kombination av minskningar av energiintag och ökad fysisk aktivitet kunde viktökning i 90% av den vuxna befolkningen förhindras. Detta tillvägagångssätt har tillämpats på amerikanska barn och det drogs slutsatsen att konsekventa beteendeförändringar i genomsnitt 110 till 165 kcal per dag kan vara tillräckliga för att motverka energiklyftan.38
folkhälsointerventioner kan dra nytta av att ändra energibalansen genom att använda ett specifikt kvantifierbart beteendemål. Att ändra något beteende är dock svårt och att använda ett tillvägagångssätt med små förändringar är användbart för att främja inkrementella förbättringar som bygger själveffektivitet på vägen. Prospektiva studier har visat att små förändringar i kost och livsstil kan ge långvariga effekter på kroppsvikt.39 en arbetsgrupp bestående av medlemmar av American Society for Nutrition, Institute of Food Technologists och International Food Information Council drog slutsatsen att ett tillvägagångssätt för små förändringar, som syftar till att hjälpa människor att göra medvetna små förändringar i deras livsstil, kan vara användbart för att ta itu med fetma.40
baserat på begreppet små förändringar, förespråkar America on the Move-programmet att gå 2000 steg varje dag och äta 100 kcal mindre varje dag (www.americaonthemove.org). Det har visats att tillhandahållande av elektroniska stegräknare (stegräknare) kan öka efterlevnaden av en sådan regim.41 interventionen har visat sig minska viktökning i familjer med överviktiga barn,19,42 och dess kortvariga effekt har visats i en studie av 116 överviktiga vuxna.43 sådana tillvägagångssätt kan ge resultat utan känslor av börda och begränsning i samband med strängare ingripanden.
slutsats
det globala fetma problemet har uppstått från små obalanser i energiintag och utgifter som har ackumulerats över tiden. Misslyckandet med nuvarande insatser för att uppnå meningsfulla, långsiktiga resultat i kampen mot fetma kan återspegla ett misslyckande att uppskatta de fysiologiska processer som ligger bakom energibalansen. Nya tillvägagångssätt som överväger hur energibalanssystemet fungerar bör ersätta det befintliga fokuset på utbredd livsmedelsbegränsning och viktminskning. Det finns ett behov av att utbilda allmänheten om begreppet energibalans och att hjälpa dem att utveckla de kognitiva färdigheter som krävs för att motverka tendensen till överätande och stillasittande beteende. Begreppet reglerade och oreglerade zoner av energibalans kan förklara fetmaepidemin bland den alltmer stillasittande befolkningen.
men relativt små förändringar i energiintag och utgifter kan stoppa viktökning hos de flesta. Genom att öka fysisk aktivitet i befolkningen kommer fler människor att flytta till den reglerade zonen för energibalans och som ett resultat kommer att ha större kontroll över sin kroppsvikt. Endast genom att ta itu med förebyggandet av viktökning kan fetmaepidemin vändas