Общий обзор проблемы
Поскольку ожирение становится все более распространенным в Соединенных Штатах, активно пропагандируется снижение веса с целью уменьшения массы жировой ткани как средство снижения риска заболеваний, связанных с избыточным ожирением. К сожалению, большинство людей, которые худеют, вряд ли смогут поддерживать сниженный вес в течение длительного периода времени. Повторяющиеся периоды снижения веса и его восстановления образуют схему, известную как циклическое изменение веса. Хилл (2004) указывает, что в популярной и непрофессиональной литературе утверждается, что циклирование веса (т.е. “диета йо-йо”) может увеличить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний или диабета II типа в большей степени, чем сохранение стабильного веса при ожирении с индексом массы тела (ИМТ; ≥30 кг/м2). Научная литература противоречива в отношении долгосрочных последствий изменения веса. Поскольку не существует общепринятого определения изменения веса, различия в планировании экспериментов, возможно, привели к расхождениям в научных результатах.Увеличение веса существенно влияет на риск развития заболеваний, который, как полагают, обусловлен повышенным уровнем системного воспаления. Системное воспаление низкой степени тяжести связано с ожирением и может служить связующим звеном между ожирением и развитием сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета 2 типа (66). Насколько нам известно, провоспалительные эффекты изменения веса не изучались. Определение разницы в риске заболевания между сохранением ожирения и изменением веса имеет важное значение и может дать представление об индивидуальных различиях в прогрессировании заболевания. Если изменение веса связано с повышенным риском заболеваний, постоянные рекомендации по снижению веса тем, кто не в состоянии поддерживать сниженный вес, могут стать серьезной проблемой общественного здравоохранения. Этот обзор преследует две цели: 1) сравнить исследования, которые подтверждают или опровергают теорию о том, что изменение веса независимо связано с повышением риска заболеваний. 2) обсудить возможность того, что изменение веса влияет на провоспалительные биомаркеры.
Изменение веса: нарушение процесса поддержания массы тела?
По оценкам, в настоящее время 24% американских мужчин и 38% женщин пытаются сбросить вес. Если рассматривать людей с ожирением, то 65% мужчин и 68% женщин пытаются сбросить вес, что в пять раз больше по сравнению с теми, у кого ИМТ в пределах нормы (18-24,9 кг/м2), которые пытаются сбросить вес. Несмотря на успешное снижение веса, исследователи указали, что длительное поддержание сниженного веса, по-видимому, происходит редко.Вероятность восстановления веса возрастает через некоторое время после первоначальной потери веса (43). Исследователи полагают, что это связано с энергетическим дефицитом, возникающим при ограничении потребления калорий, когда снижение расхода энергии сопровождается увеличением потребности в еде. Исследования на грызунах показали, что этот разрыв сохраняется независимо от продолжительности снижения веса, что увеличивает вероятность его восстановления.. Это стремление к еде вызывает гиперфагическую реакцию, когда предоставляется свободный доступ к пище, а в сочетании с подавленным потреблением липидов восстановление веса часто происходит быстро и эффективно. Хотя этот вывод был подтвержден с помощью модели на грызунах, данные о восстановлении веса человека подтверждают эту концепцию. Спустя год после незначительной потери веса (14,5% от массы тела), Вотруба и соавт. (2002) сообщили, что в течение года после снижения веса 16 из 28 женщин восстановили вес и имели увеличение массы тела на 19% и жировой массы на 26%. Вайсс сообщил, что через год после умеренной потери веса (10% от массы тела) 33% взрослых испытуемых полностью восстановили потерянный вес. Кроме того, они пришли к выводу, что шансы на восстановление были положительно связаны с процентом первоначальной потери веса. Филд и др. сообщили, что примерно 55% женщин с избыточным весом и ожирением, которые потеряли 10% своей массы тела, восстановили весь потерянный вес в течение 4 лет. В подтверждение этого вывода можно отметить, что в течение 9 лет после первоначальной потери веса (5% от массы тела) 95% женщин и 93% мужчин были не в состоянии поддерживать сниженную массу тела. В совокупности эти исследования показывают, что, хотя первоначальная потеря веса возможна, долгосрочное поддержание ее проблематично, особенно при потере большого количества веса или при избыточном весе или ожирении.
Повторяющиеся приступы потери веса, за которыми следует восстановление, образуют схему, известную как циклическое изменение веса. Данные опроса, собранного Уильямсоном и его коллегами (64 человека), показали, что 25% мужчин и 27% женщин, пытающихся похудеть, предпринимали длительные попытки (классифицированные как попытки более 1 года или “постоянные попытки похудеть”). Также было показано, что 7% мужчин и 10% женщин могут быть отнесены к категории лиц, страдающих тяжелой формой ожирения (намеренно сбросивших не менее 5 кг и набравших их по крайней мере три раза подряд), в то время как 11% мужчин и 19% женщин относятся к категории лиц, страдающих легкой формой ожирения (потерявших и набравших не менее 5 кг в одном или двух случаях). Хотя эти результаты были получены в группе взрослых людей в Финляндии, вывод о том, что у 18% мужчин и 27% женщин наблюдаются изменения веса, сопоставим с распространенностью, описанной Уильямсоном и др. Эти цифры, вероятно, являются скромной оценкой распространенности циклического изменения веса, которая в Соединенных Штатах может быть еще выше.
Нарушает ли восстановление веса нормальную физиологию?
Физиологические изменения, связанные с изменением веса, такие как расход энергии, метаболизм и использование топлива, были задокументированы на крысиной модели. Маклин и его коллеги (2004) задокументировали физиологические изменения, происходящие у крыс, склонных к ожирению, которые способствуют быстрому и эффективному восстановлению во время рецидива после снижения и поддержания веса. Их внимание было сосредоточено на энергетическом дефиците, возникающем в период ограничения потребления калорий, который характеризуется снижением энергозатрат и повышением потребности в еде. Они обнаружили, что в дополнение к изменениям в потреблении энергии, изменения в эффективности обмена веществ и использовании топлива (способствующие окислению углеводов) могут существенно повлиять на склонность к набору веса. Например, в течение 16 недель после умеренной потери веса (14%) эффективность питания была увеличена в 10 раз в первый день 56-дневного повторного кормления у крыс с циклом увеличения веса по сравнению с крысами с установленным ожирением. Хотя это резкое повышение было снижено в течение нескольких дней, эффективность приема пищи у мышей с ожирением оставалась на более высоком уровне в течение первых 4 недель после рецидива (41). Наиболее значительные изменения произошли в течение первой недели рецидива, когда было восстановлено почти 40% потерянного веса, который в основном состоял из жировой массы. Исследователи также отметили, что по мере увеличения продолжительности курса лечения количество набранного веса после рецидива также увеличивалось. Кроме того, восстановление веса сопровождалось увеличением концентрации адипоцитов на жировую прослойку на 30%.Основываясь на приведенной выше литературе, становится ясно, что увеличение веса во время рецидива, по-видимому, вызывает более быстрый рост и гиперплазию жировой ткани из-за метаболических сдвигов, способствующих накоплению липидов. Поскольку жировая ткань является метаболически активной тканью, ответственной за выработку лептина, цитокинов и адипонектина, а также реагирующей на традиционные гормональные системы, возможно, что последствия увеличения веса во время рецидива также могут отличаться от последствий первоначального увеличения веса. В последние годы в специальной литературе утверждается, что изменение веса может быть более вредным для здоровья, чем просто сохранение избыточного веса или ожирения. Исследователи обнаружили связь между изменением веса и повышением уровня липогенных ферментов, триглицеридов и холестерина у животных, а также повышенным риском сердечного приступа и инсульта у людей. Однако другие исследователи не отметили долгосрочного неблагоприятного воздействия на состав тела, кровяное давление, липидный профиль или риск развития диабета II типа. Из-за ограниченности исследований в области циклических тренировок с отягощениями все негативные последствия могут быть неизвестны. Существующие исследования значительно различаются по структуре, охвату исследуемой популяции, продолжительности лечения, включению физических упражнений, величине и частоте циклов тренировок с отягощениями. Отсутствие универсального определения изменения веса, возможно, является существенной причиной вариативности в рамках экспериментального проекта. Эта вариативность более подробно обсуждается в следующих разделах.
Согласно опубликованным исследованиям, изменение веса оценивалось одним из двух основных способов: с использованием модели поперечного обследования у людей или продольной модели конечных точек у грызунов. Следующие два раздела посвящены исследованиям, которые либо подтверждают, либо опровергают теорию о том, что изменение веса приводит к ухудшению здоровья, демонстрируя, что в настоящее время нельзя прийти к определенным выводам.
Лонгитюдный анализ изменения веса на моделях грызунов
Использование экспериментальных моделей на животных позволяет лучше контролировать процесс лечения, чем экспериментальная модель на человеке. Такие разработки полезны для изучения механизмов, лежащих в основе изменения веса, однако следует проявлять осторожность при переносе полученных результатов на людей. Увеличение внутренней достоверности, обусловленное усилением контроля за лечением испытуемых, может объяснить, почему представленные выводы относительно изменения веса у животных немного более последовательны, чем у людей. Наиболее вероятное объяснение противоречивых результатов заключается в том, каким образом выявляется реакция на изменение веса.В соответствии с серией исследований, проведенных Маклином и соавторами, во время рецидива у крыс, которые находились на диете с ограничением калорийности, происходит быстрое восстановление. Изменение веса было связано с повышением эффективности питания и увеличением потребления калорий. Рид и соавт. обнаружили, что, несмотря на меньший вес, чем у контрольных крыс, крысы, которые меняли вес, были значительно толще. Илаган и др. сообщалось, что крысы, подвергшиеся циклическому набору веса, имели меньший процент обезжиренной массы, чем их коллеги, которых кормили бесплатно (диета с высоким содержанием жиров), и что количество веса, потерянного за период ограничения, уменьшалось с каждым последующим циклом. Во время периодов повторного кормления у крыс с избыточным весом исследователи постоянно сообщали о повышении уровня липопротеинлипазы, сывороточных триглицеридов и сывороточного холестерина выше того, что наблюдалось у крыс, получавших диету с высоким содержанием жиров. Было высказано предположение, что избыточная масса тела может вызвать состояние гиперлипогенеза, которое может сохраняться в течение нескольких дней после повторного кормления. Ким и соавт. продемонстрировали, что уровень лептина в сыворотке крови натощак был значительно повышен у крыс с циклическим набором веса по сравнению с худыми и получавшими парное питание контрольными группами, несмотря на одинаковое количество жировой массы. Поскольку концентрация лептина сильно коррелирует со степенью ожирения, дальнейшая интерпретация этого открытия позволяет предположить, что изменение веса может вызывать физиологические изменения в выделении лептина адипоцитами.
В отличие от этого, Браунелл и соавт. не наблюдали изменений в составе тела, но это могло быть связано с планом эксперимента, который позволял крысам с циклическим увеличением веса восстанавливать вес только до тех пор, пока они не сравнялись с контрольной группой, страдающей ожирением, даже если увеличение веса все еще продолжалось в то время. Кроме того, Клири и соавт. указали, что потеря веса и его восстановление носят линейный характер, что противоречит теории “энергетического дефицита”, предложенной Маклином и соавт. которая способствует быстрому и эффективному восстановлению. Однако крыс в модели Клири кормили очищенной пищей, а не рационом с высоким содержанием жиров; очищенный рацион содержал 20,5% казеина с высоким содержанием азота, 50% кукурузного крахмала, 5% сахарозы и 5% кукурузного масла с 9% целуфила в качестве наполнителя (9). Sea и соавт. продемонстрировали, что повторное кормление крыс рационом с умеренным содержанием жиров (22%) приводило к притуплению реакции по сравнению с теми, кого кормили рационом с высоким содержанием жиров (45%). Кроме того, было показано, что при наличии возможности выбора крысы с избыточным весом самостоятельно выбирают рацион с высоким содержанием жира во время повторного кормления, поэтому, возможно, очищенный рацион не был подходящим вариантом для воссоздания опыта изменения веса. Gray и др. было заявлено, что скорость снижения веса в каждом случае не зависела от циклического изменения веса; однако в этом исследовании первое ограничение было отмечено сокращением потребления на 50%, а второе ограничение - на 75%, поэтому, возможно, потеря веса не была бы одинаковой между циклами снижения веса, если бы второе ограничение не было бы столь суровым. Ким и соавт. не смогли продемонстрировать гиперфагическую реакцию, но их использование 24-часового голодания плюс 24-часовой рецидив в течение 21 цикла, возможно, не было разработано таким образом, чтобы продемонстрировать эффекты изменения веса, наблюдаемые в ранее упомянутых исследованиях; ограничение приема пищи через день привело к другим положительным изменениям (меньшему увеличению веса, повышению чувствительности к инсулину) в других областях. Это может указывать на то, что более длительные циклы снижения веса (увеличение частоты /величины потери веса за цикл) имеют разные последствия, как показали исследования, проведенные на людях.
Поперечная оценка изменения веса в цикле: человеческие модели
Некоторая существующая научная литература подтверждает теорию о том, что изменение веса увеличивает риск заболеваний (прямо или косвенно) у людей. Уоллнер и его коллеги обнаружили, что изменение веса в анамнезе было связано с более выраженным распределением андроидного жира у женщин по сравнению с теми, у кого был нормальный вес или избыточный вес без изменения веса в анамнезе (60). Вполне возможно, что женщины, склонные к накоплению жира в брюшной полости, с большей вероятностью будут менять вес, чтобы иметь более эстетически привлекательную фигуру. Независимо от того, приводит ли изменение веса к накоплению андроидного ожирения или наоборот, другие исследователи обнаружили, что изменение веса в анамнезе независимо связано с повышенным риском развития гипертонии и клинически значимым снижением уровня холестерина ЛПВП у женщин Френч и др. и Верньо и др. продемонстрировали связь между изменением веса и риском сердечного приступа и инсульта, а также развитием метаболического синдрома Blair и др. исследователи изучили мужчин, включенных в исследование Multiple Risk Factor Intervention, которые были подвержены повышенному риску развития ишемической болезни сердца из-за курения, гипертонии и гиперхолестеринемии, и обнаружили, что большая вариабельность веса в течение 4 лет наблюдения была связана с увеличением смертности от всех причин.В отличие от предыдущих отчетов, несколько других исследователей сообщили, что изменение веса не оказывает независимого влияния на состояние здоровья. Прентис и др. обнаружили, что изменение веса существенно не влияет на состав тела (49). Однако, в отличие от Wallner и соавторов, которые попросили предоставить данные о весе за 4 года, это исследование было завершено всего за 18 недель. Возможно, что какие-либо вредные последствия изменения веса проявляются не сразу или что величина потери веса была недостаточной для того, чтобы вызвать долгосрочные изменения. Ли и др. в рамках междисциплинарной программы по снижению веса изучались пациенты с ожирением, у которых случился рецидив и они вернулись к лечению. Многократные попытки снижения веса в течение 12 лет не показали никакого влияния на скорость, с которой можно было терять вес, или на артериальное давление или липидный профиль; фактически, эти показатели на исходном уровне были значительно ниже на момент повторного приема по сравнению с первоначальным началом приема у мужчин и женщин. Исходное артериальное давление у мужчин (134/88 мм рт.ст.) и женщин (126/82 мм рт.ст.) было зарегистрировано на исходном уровне 129/85 мм рт.ст. и 121/78 мм рт.ст., соответственно. Хотя ни у одного из испытуемых не было артериальной гипертензии, все показатели оставались в пределах предгипертензивного диапазона. Кроме того, было зафиксировано, что артериальное давление колеблется в течение дня. Уровень триглицеридов у мужчин и женщин был снижен на 0,1 и 0,2 ммоль/л между исходным и повторным уровнем, а уровень холестерина - на 0,1 и 0,5 ммоль/л соответственно. Все показатели у женщин были в пределах нормы/низкого риска, а у мужчин - в пределах погранично высокого уровня. Показатели холестерина у обоих полов были в пределах погранично высокого риска. Несмотря на то, что различия между исходными показателями считаются статистически значимыми, они могут не иметь физиологического значения, поскольку риск заболевания, по-видимому, не изменился. Несмотря на то, что это исследование носило лонгитюдный характер, возможно, использование регулярных физических упражнений в рамках программы сыграло роль мешающего фактора, поскольку аэробные упражнения независимо и положительно коррелируют со снижением артериального давления и уровня холестерина.
О подобном эффекте физических упражнений сообщили Field и соавт. в то время как умеренное и тяжелое изменение веса было тесно связано с увеличением веса и артериальной гипертензией, контроль статистического анализа веса и прибавки в весе значительно ослабил эту корреляцию; однако данные анкетирования также показали, что люди, занимающиеся тяжелым изменением веса, занимались спортом значительно чаще, чем те, кто не занимался этим. Graci и соавт. (2004) отметили, что изменение веса не оказывает влияния на факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний; изменение веса в зрелом возрасте не было связано с изменениями в составе тела, распределении жира, кровяном давлении или уровне инсулина. Одним из основных отличий этого исследования от исследований с конкурирующими результатами было то, что Graci и соавт. использовали пациентов с патологическим ожирением (ИМТ до 69 кг/м2), и, возможно, в этой популяции наблюдается менее выраженная реакция на изменение веса, поскольку у пациентов уже есть повышенный риск заболевания. Аналогичные результаты получены Wing и соавт. и Jeffery et al. возможно, на это повлияла короткая продолжительность периода измерения (2,5 года) или невозможность использования соответствующих манжет для измерения артериального давления у пациентов с ожирением. Field и соавт. пришли к выводу, что 4 года изменения веса до постановки диагноза сахарного диабета 2 типа не были предиктором развития заболевания, в то время как Wannamethee и соавт. обнаружили, что колебания веса напрямую не увеличивают риск смерти.
Роль воспаления в прогрессировании заболевания: влияние на изменение веса
Если учесть различия в планировании экспериментов, то в научных знаниях существует значительный пробел относительно точной роли изменения веса в прогрессировании хронических заболеваний, которые обычно связывают с избыточным ожирением. IL-6 стимулирует выделение печенью белков острой фазы, включая С-реактивный белок (CRP). Свободные жирные кислоты и TNF-α действуют сообща, усиливая системное воспаление. Считается, что IL-8, выделяющийся из адипоцитов, моноцитов и макрофагов, индуцирует хемотаксис, способствующий образованию атеросклеротических бляшек(21). IL-6 и TNF-α могут действовать аутокринным или паракринным образом, снижая активность рецепторов инсулина и чувствительность к глюкозе в адипоцитах и мышечной ткани. IL-6 и СРБ в крови воздействуют на эндотелиальную оболочку артерий и повреждают ее; это повреждение способствует возникновению или прогрессированию атеросклероза. Усиление системного воспаления увеличивает риск развития целого ряда заболеваний.Несколько механизмов ответственны за провоспалительную реакцию в жировой ткани вследствие гипертрофии. Сообщалось, что цитотоксические стрессоры, такие как окислительный стресс и гипоксия, вызванные гипертрофией жировой ткани, вызывают последующие провоспалительные явления. Поскольку клеточный стресс сохраняется, адипоциты секретируют IL-6, TNF-α и лептин, и если реваскуляризация не будет адекватной, клетки могут омертветь. Уровень некротической гибели адипоцитов положительно коррелирует с увеличением ожирения и концентрацией резидентных макрофагов.
Лептин способствует миграции моноцитов крови в жировую ткань, где они созревают в макрофаги. Кроме того, лептин стимулирует стволовые клетки, находящиеся в предадипоцитах, к превращению в адипоциты или макрофаги. Таким образом, вызванное ожирением увеличение концентрации макрофагов в жировой ткани является результатом притока моноцитов и направленной предадипоцитарной трансформации. Существуют доказательства того, что макрофаги могут дольше сохраняться в жировой ткани у людей с ожирением по сравнению с худощавыми. У худощавых людей действию лептина и гранулоцитарно–макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) противостоит грелин; однако снижение уровня грелина у тучных людей приводит к нарушению регуляции развития макрофагов в жировой ткани (20). Накопление макрофагов оказывает значительное влияние на риск воспалительных заболеваний, поскольку они являются важным источником IL-6, TNF-α и IL-8.
Насколько нам известно, существует только одно опубликованное исследование, в котором изучалось влияние вариабельности веса на провоспалительные или связанные с ними факторы. Yatsuya и соавт. сообщили, что у японских мужчин с вариабельностью веса в анамнезе независимо друг от друга повышался коэффициент вероятности повышения уровня СРБ. Одним из ограничений этого исследования было то, что оно проводилось в поперечном разрезе, поэтому было невозможно оценить причину и следствие, отсутствовала информация о преднамеренности изменения веса и структуре поперечного сечения, поскольку у большинства испытуемых конечный ИМТ был менее 25 кг/м2. Этот недостаток литературы говорит о том, что для полного понимания возможных последствий изменения веса мы должны включить изучение провоспалительных реакций на этот паттерн.