Abstract

Intervențiile de slăbire bazate pe stilul de viață demonstrează frecvent ineficiență pe termen lung și recâștigarea greutății. Identificarea mecanismelor subiacente și a predictorilor pentru identificarea subiecților care vor beneficia de strategiile de slăbire bazate pe stilul de viață este urgent necesară. Am analizat 143 de adulți ai studiului randomizat Maintain (Maintain-Adults) după pierderea în greutate intenționată pentru a identifica mecanismele care contribuie la reglarea menținerii greutății corporale. Secvențierea imparțială a ARN a biopsiilor musculare adipoase și scheletice a relevat metabolismul acizilor grași ca o cale cheie modificată prin pierderea în greutate. Variabilitatea enzimelor cheie ale acestei căi, estimările oxidării substratului și speciile specifice de acilcarnitină serică (AC), reprezentând un instantaneu sistemic al fluxului de substrat in vivo, menținerea greutății corporale prevăzute (definită ca continuă sau dihotomizată [2) au fost înscrise în perioada premergătoare procesului faza de pierdere în greutate și 143 de participanți (tabelul suplimentar 1A) care au pierdut cel puțin 8% din greutatea corporală în timpul fazei de slăbire au fost randomizați.

înțelegere

Un studiu similar a fost efectuat la copii și adolescenți (Maintain-Children) între 2009 și 2015. Copiii și adolescenții (n = 137) cu o vârstă cuprinsă între 10 și 17 ani au fost randomizați după un program ghidat de reducere a greutății într-o intervenție de întreținere a greutății sau grup de control timp de 12 luni (tabelul suplimentar 1B). Detaliile care includ protocoalele ambelor studii au fost deja raportate (12.13) și sunt furnizate în datele suplimentare.

Design de studiu

Caracteristicile ambelor studii sunt prezentate în figurile suplimentare. 1A și B.

Faza de pierdere în greutate preliminară

Toți participanții la Maintain-Adults au fost supuși unui program standardizat de reducere a greutății timp de 12 săptămâni. Restricția calorică a fost realizată printr-o strategie de înlocuire a meselor, consiliere nutrițională și exerciții fizice. Prin această intervenție s-a intenționat o pierdere în greutate de cel puțin 8%, deoarece se știe că aceasta este asociată cu modificări semnificative ale funcției hormonale și metabolice la om (11,14,15). Programul de reducere a greutății Maintain-Children a fost realizat într-o combinație de ambulatorii și pacienți internați utilizând un centru specializat de pierdere în greutate rezidențială (AHG-Klinik für Kinder und Jugendliche-Beelitz-Heilstätten) folosind sfaturi dietetice, activitate fizică sporită și asistență psihologică.

Faza de întreținere aleatorie a greutății de douăsprezece luni

Subiecții cu întreținerea adulților (n = 143; pierderea în greutate ≥8%) au fost înrolați în perioada de întreținere a greutății și au fost împărțiți într-un grup de intervenție și de control. Subiecții din grupul de control nu mai erau implicați în nicio formă de consiliere. În schimb, o consiliere multimodală continuă axată pe restricție calorică, consiliere nutrițională, exerciții fizice și sprijin psihologic a fost efectuată pentru următoarele 12 luni în grupul de intervenție. Detalii suplimentare despre intervenție au fost raportate anterior (3) și sunt furnizate în datele suplimentare.

Subiecții copiilor Maintain-care au obținut o scădere în greutate de -0,2 scor BMI SD (BMI-SDS) au fost randomizați în grupul de intervenție de 12 luni (n = 65) sau de control (n = 72). Participanții grupului de intervenție au participat la 10 module de intervenție pe parcursul unei perioade de 12 luni. Nutriționiștii și psihologii au abordat problema alimentației sănătoase și a stilului de viață sănătos. Modulele de intervenție au fost legate de conceptul de hartă de monitorizare a stilului de viață BABELUGA (16). În plus, tuturor participanților li s-a recomandat să crească activitatea fizică în studiouri de fitness specializate (Fidelio), care sunt furnizori locali de activitate și exerciții fizice pentru copii și adolescenți supraponderali și obezi. Participanții alocați grupului de control au primit îngrijiri medicale obișnuite fără niciun sprijin suplimentar pe tot parcursul anului.

Perioada de urmărire

Perioada de intervenție randomizată de 12 luni a fost urmată de o perioadă de viață gratuită de 6 luni, fără nicio intervenție activă suplimentară la toți subiecții. Această urmărire a fost efectuată atât la întreținerea adulților, cât și la întreținerea copiilor.

Procedură

O fenotipare cuprinzătoare a fost efectuată înainte (T-3) și după (T0) pierderea în greutate, la 12 luni (T12) după randomizare și după alte 6 luni fără intervenție activă (T18). Fiecare subiect a participat la un protocol de 5 zile. Aceasta a inclus evaluarea antropometrică, hormonală și metabolică, testul oral de toleranță la glucoză și calorimetria indirectă (folosind Vmax ENCORE; CareFusion Germany 234 GmbH, Höchberg, Germania) în stare de post. În plus, la T-3 și T0 s-au efectuat colectarea de urină 24 de ore, cleme hiperinsulinemice-euglicemice și biopsii din țesutul adipos subcutanat și din mușchiul scheletic. Toți participanții au primit o recomandare dietetică a unui aport echilibrat de energie în timpul celor 3 zile înainte de fenotipare. Fenotiparea copiilor de întreținere a inclus evaluarea antropometrică, hormonală și metabolică și testul de toleranță orală la glucoză. Procedurile de fenotipare sunt descrise în detaliu în datele suplimentare.

Analize de laborator

Analizele de laborator au fost efectuate folosind metodele stabilite. Detalii, inclusiv coeficienții de variație inter și intra-test sunt furnizate în supliment. Speciile de acilcarnitină (AC) au fost evaluate în probe de plasmă prin cromatografie lichidă - spectrometrie de masă tandem utilizând un kit MS disponibil comercial (Aminoacizi MassChrom și Acilcarnitine; Chromsystems, München, Germania) așa cum s-a descris anterior (17,18).

Probele de țesut au fost analizate prin secvențierea ARN utilizând sistemul HiSeq 2000 (TruSeq SBS Kit-Hs 200 cicluri; Illumina, San Diego, CA) (pentru detalii vezi date suplimentare).

Analize statistice

Modificări specifice țesutului în timpul pierderii în greutate

Profilarea integrală a transcriptomului a fost efectuată în țesutul adipos subcutanat de 75 de participanți și în mușchiul scheletic de 87 de participanți înainte și după perioada de slăbire. Această analiză a relevat modificări induse de pierderea în greutate a 8.388 de transcrieri în țesutul adipos și 134 de transcrieri în mușchiul scheletic (Fig. 1). Desaturaza acidului gras 1 a fost cea mai modificată genă din țesutul adipos și, în special, 4 din primele 10 gene adipoase exprimate diferențial au fost implicate în metabolismul acizilor grași (Tabelul 1).

Scăderea în greutate - modificări ale expresiei genelor induse în mușchiul scheletic (A) și țesutul adipos (B). Gene exprimate diferențial în mușchiul scheletic (A) și țesutul adipos (B) în timpul perioadei de pierdere în greutate de 12 săptămâni. Schimbarea îndoirii în jurnal indică modificarea îndoirii în jurnal a genelor exprimate diferențial (puncte roșii), iar logCPM indică jurnalul numărărilor pe milion. Punctele negre indică gene care nu au fost exprimate diferențial.

Pierderea în greutate - modificări induse de expresia genei adipoase (top 10)

Gruparea ierarhică a expresiei genelor după scăderea în greutate a genelor puternic modificate prin scăderea în greutate a relevat o grupare substanțială a mai multor transcrieri (Fig. 2). Acest fenomen nu a fost clar observabil la nivelul mușchilor scheletici. Deoarece gruparea observată ar putea reflecta modificări ale căilor specifice induse de pierderea în greutate, ne-am propus să identificăm căile modificate prin reducerea greutății corporale. Prin urmare, a fost efectuată analiza de îmbogățire a setului de gene folosind setul complet de date de expresie. În conformitate cu rezultatele mai sus menționate ale analizei cu o singură genă, calea KEGG „biosinteza acizilor grași nesaturați” a fost printre primele cinci căi modificate în țesutul adipos (modificarea log fold = -0.45; P = 2.53 × 10 −11) (Masa 2). Nu se știe că alte căi găsite prin această analiză sunt implicate în metabolismul energetic și, mai important, niciun grup de gene unice implicate în aceste căi nu ar putea fi identificat prin analiza unei singure gene. În special, nu am detectat căi modificate semnificativ în țesutul muscular scheletic folosind analiza de îmbogățire a setului de gene.

Gruparea ierarhică a corelațiilor de rang Spearman între perechile de transcripții adipoase (A) și musculare (B) după reducerea greutății (T0), care au fost modificate prin scăderea în greutate. Transcrierile sunt ordonate în funcție de gruparea efectuată. Culorile albastru (pozitiv) și roșu (negativ) indică puterea și direcția corelației transcript-transcript. În țesutul adipos, au fost selectate doar genele cu modificări ale pliului jurnalului> 0,5 pentru a îmbunătăți vizualizarea. Clusterul ierarhic a fost aplicat transcrierilor de grup pe baza similarității profilului lor de expresie în acest set de date.

Scăderea în greutate - modificări induse de căile KEGG (primele cinci)