Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Березина А.В.

Санкт-Петербургский медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Беляева О.Д.

Санкт-Петербургский медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Баженова Е.А.

Санкт-Петербургский медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Беркович О.А.

Санкт-Петербургский медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Баранова Е.И.

Санкт-Петербургский медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Гринева Е.Н.

Санкт-Петербургский медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Особенности окисления жиров при физических нагрузках различной интенсивности у больных абдоминальным ожирением

Авторы:

Березина А.В., Беляева О.Д., Баженова Е.А., Беркович О.А., Баранова Е.И., Гринева Е.Н.

Подробнее об авторах

Журнал: Проблемы эндокринологии. 2010;56(2): 20‑26

Просмотров: 3246

Загрузок: 62

Как цитировать:

Березина А.В., Беляева О.Д., Баженова Е.А., Беркович О.А., Баранова Е.И., Гринева Е.Н. Особенности окисления жиров при физических нагрузках различной интенсивности у больных абдоминальным ожирением. Проблемы эндокринологии. 2010;56(2):20‑26.
Berezina AV, Beliaeva OD, Bazhenova EA, Berkovich OA, Baranova EI, Grineva EN. Lipid oxidation during physical exercises of different intensity in patients with abdominal obesity. Problemy Endokrinologii. 2010;56(2):20‑26. (In Russ.).

?>

За несколько прошедших десятилетий распространенность ожирения стремительно растет в большинстве стран мира. Ожирение рассматривается как хроническое заболевание с высокой склонностью к рецидивированию, трудно поддающееся лечению. Более того, по данным многочисленных исследований, ожирение ассоциировано с высоким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и сахарного диабета (СД) 2-го типа [1, 2]. Доказано, что риск смерти от ССЗ у пациентов с ожирением в 3 раза выше, чем у больных с нормальной массой тела [3]. Особенно опасен в отношении развития ССЗ и их осложнений абдоминальный тип ожирения (АО) [4]. Поэтому профилактика и лечение ожирения являются актуальной задачей современной медицины. Для разработки эффективных методов профилактики и лечения ожирения важно понимать физиологические механизмы регуляции массы тела.

Одним из возможных механизмов регуляции массы тела у больных ожирением является окисление жиров (ОЖ). Так, согласно гипотезе J. Flatt (1988), если потребление жира превосходит возможности его окисления, то избыток жира будет аккумулироваться в жировой ткани [5]. Таким образом, по мнению J. Flatt, на развитие и прогрессирование ожирения влияют два фактора — количество потребляемого жира и возможности его окисления в организме. Согласно современным представлениям, ожирение ассоциировано с нарушением способности использовать жиры как источник энергии для обеспечения жизнедеятельности организма, что может способствовать развитию ожирения. Так, в некоторых проспективных исследованиях было показано, что относительно низкий 24-часовой основной обмен и относительно высокий 24-часовой дыхательный коэффициент (RQ) — низкое соотношение окисления жира к окислению углеводов — служат прогностическими факторами увеличения массы тела [6, 7]. Более того, установлено, что у женщин, в прошлом страдавших ожирением, уровень ОЖ ниже, чем у женщин, которые никогда не страдали ожирением [8]. Этот фактор рассматривается как причина рецидива ожирения при погрешностях в диете. В настоящее время не существует единой точки зрения о причинах нарушения и/или изменения ОЖ у больных ожирением. Предполагаются два основных механизма, способствующих изменению ОЖ. Первый механизм — нарушение мобилизации жира из жировой ткани (липолиз), что связывают с неадекватным ответом на катехоламиновую стимуляцию или гиперинсулинемию [9]. Второй механизм — нарушение утилизации жира в мышцах за счет низкой активности ферментов β-окисления; сниженной активности липопротеинлипазы мышц; недостаточной мышечной массы и уменьшения количества оксидативных волокон в мышцах, где и происходит ОЖ [10, 11]. Кроме того, известно, что ОЖ снижается в условиях гиподинамии.

В настоящее время известно, что физические тренировки (ФТ) влияют на метаболизм жира у людей с нормальной массой тела и у спортсменов, но значительно меньше информации о потенциальном и положительном влиянии на ОЖ физических нагрузок (ФН) у больных ожирением. Известно, что ФН являются одним из важнейших немедикаментозных методов лечения ожирения. Однако применение ФН у больных ожирением рассматривалось только с точки зрения увеличения общего расхода энергии без учета того, из каких субстратов — углеводов или жиров образуется энергия, которая расходуется при ФН различной интенсивности. Если учесть, что у больных ожирением необходимо уменьшать именно жировую массу, то изучение характера и/или особенностей окисления жиров во время ФН и факторов, влияющих на этот процесс, поможет более точно определить уровень ФН, который необходим таким больным для снижения массы тела.

Цель исследования — изучить характер окисления жиров при физической нагрузке различной интенсивности и выявить факторы, влияющие на этот процесс у больных абдоминальным ожирением.

Материал и методы

В исследование были включены 90 пациентов в возрасте от 30 до 55 лет (средний возраст 43,2±6,2 года) с АО, согласно классификации IDF (2005) [12]. Среди них 61 (67,8%) женщина (средний возраст 43,31±6,1 года) и 29 (32,2%) мужчин (средний возраст 43,23±6,1 года). Индекс массы тела (ИМТ) в общей группе составил 32,13±3,9, у мужчин и женщин этот показатель достоверно не различался — 31,4±2,6 и 32,9±4,4 соответственно (р>0,05). У 26 (28,9%) человек отмечалась избыточная масса тела, а у 64 (71,1%) выявлено ожирение. Окружность талии (ОТ) у женщин составила 99,1±11,3 см, у мужчин — 108,2±6,9 см. Избыточная масса тела с детства имелась у 15 (16,7%) человек, причем только у женщин. У остальных 83,3% пациентов ожирение развилось в более поздние сроки. По данным опросника, у 60 (66,7%) пациентов выявлена семейная предрасположенность к ожирению, причем у 13 (14,4%) человек ожирение было у обоих родителей, а у 47 (52,2%) — у одного из родителей.

ОЖ во время ФН определяли методом непрямой калориметрии (Vmax29 Series, SensorMedics, Yorba Linda, California). Использовали протокол ступенчато-возрастающей ФН, выполняемой на тредмиле с длительностью каждой ступени 3 мин. Интенсивность ФН была ранжирована в процентном отношении к максимальному потреблению кислорода (VO2max%) следующим образом: 20—39% VO2max — легкая ФН, 40—59% VO2max — умеренная, 60—84% VO2max — тяжелая и более 85% VO2max — очень тяжелая ФН [13]. В состоянии устойчивого равновесия, под которым подразумевается стабильность таких показателей, как частота сердечных сокращений (ЧСС), минутная вентиляция (VE), потребление О2 (VО2), выделение СО2 (VCО2) (разброс значений по каждому показателю не более 5%), при каждом уровне ФН оценивали ОЖ, выраженное в процентах (%) от общего расхода энергии на данной ступени ФН. Оценивали дыхательный коэффициент (RQ) в покое и при всех уровнях ФН.

RQ — это отношение продукции CО2 к потреблению О2 (VCО2/VО2) при окислении жиров и углеводов. По этому показателю можно судить об окислении субстратов на клеточном уровне. Установлено, что при RQ=1,0 происходит окисление углеводов, при RQ=0,7—0,75 — жиров, при RQ=0,82 — белков и при окислении смеси субстратов RQ=0,83—0,85 [14]. Критерием прекращения ФН являлись достижение максимальной нагрузки или выраженная усталость, ограничивающая дальнейшее выполнение ФН. В ходе исследования определяли максимальное потребление кислорода (VO2peak) и анаэробный порог (АП). Эти показатели выражали в мл/кг/мин, а также в виде процента от должного значения. Учитывая, что VO2peak зависит от массы тела и в первую очередь от количества мышечной массы, где и используется О2 для образования энергии, для более точного расчета VO2peak у больных ожирением используется значение, рассчитанное на безжировую массу тела (LBM, кг), т.е. (VO2peak/LBM, мл/кг/мин). Установлено, что у здоровых людей нормальному значению VO2peak соответствует максимальное потребление кислорода, равное 84% или более от должного VO2max. АП обычно достигается при уровне 50—60% от VO2max [14]. Перед выполнением описанных исследований все пациенты были предварительно обследованы для исключения у них сердечно-сосудистых заболеваний, патологии бронхолегочной и мышечной систем.

Уровень физической активности (ФА) пациентов определяли с помощью опросника. Для каждого пациента был рассчитан среднесуточный расход энергии (в килокалориях) на ФА с учетом энерготрат на работе и в свободное время. Среднесуточное количество энерготрат на работе оценивали с помощью ступенчатой энергетической шкалы, в которой каждая ступень равна 500 ккал/сут. В соответствии с этой шкалой выделяют 5 уровней «физической» интенсивности профессиональной деятельности: 1-я ступень (500 ккал) — «сидячая работа», 2-я ступень (1000 ккал) соответствует легкой физической работе, 3-я ступень (1500 ккал) — умеренно тяжелой работе, 4-я и 5-я ступени (2000—2500 ккал и более) — тяжелой. Энерготраты в свободное время рассчитывали с помощью специальных таблиц. Суммируя количество калорий, затраченных на работу и в свободное время, рассчитывали общий суточный расход энергии на ФА для каждого пациента.

Состав тела — соотношение жировой (BF, %) и тощей массы тела (LBM, кг), рассчитывали на основании измерений суммы 3 кожных складок по методике A. Jackson и M. Pollack [15].

Статистическую обработку данных производили с использованием программы SPSS 12.ORU для Windows. Рассчитывали средние значения, стандартное отклонение (M±σ). Сравнение средних показателей проводили с помощью непараметрических методов статистики, с использованием U-критерия Манна—Уитни. Статистически значимыми считали различия при р<0,05.

Результаты

В ходе исследования было установлено, что окисление жиров у больных c АО снижалось по мере увеличения интенсивности ФН (см. рисунок).

Рисунок 1. Окисление жиров при физической нагрузке различной интенсивности у больных абдоминальным ожирением.

ОЖ у мужчин и женщин статистически значимо не различалось. Максимальное ОЖ у больных АО выявлялось при ФН низкой интенсивности (VO2max ≤39%).

Средние RQ статистически значимо не различались у мужчин и женщин в состоянии покоя и при всех уровнях ФН, RQmax на пике ФН у мужчин было статистически значимо выше, чем у женщин (см. таблицу).

Выявлена отрицательная связь между RQ в покое и ОЖ на VO2peak ≤39% (r=–0,4; p=0,04) и аналогичная связь между RQmax и ОЖ на VO2peak ≥85% (r=–0,7; p=0,03).

VO2peak, рассчитанное на тощую массу, было снижено только у 26 пациентов и в среднем составило 22,1±3,9 мл/кг/мин, а у 64 человек оказалось в пределах нормы (в среднем 32,2±4,9 мл/кг/мин). При этом VO2peak был достоверно выше у мужчин, чем у женщин (34,1±6,1 и 27,5±5,6 мл/кг/мин соответственно; р=0,0001), а АП статистически значимо не различались у мужчин и женщин и в среднем составили 84,9±10,2% от VO2peak. Нормальный АП отмечен у 63 (70%) пациентов, остальные же его не достигли. У пациентов, не достигших АП, по сравнению с лицами, достигшими АП, были статистически значимо ниже VO2peak (32,2±5,5 и 23,9±4,7 мл/кг/мин соответственно; p=0,001), больше BF (24,3±7,4 и 28,8±5,0% соответственно; p=0,001), меньше LBM (70,6±13,0 и 63,8±12,6 кг соответственно; p=0,03) и ниже уровень ФА.

Несмотря на то что не было выявлено статистически значимых различий по ОЖ у больных АО с различным VO2peak, обнаружена положительная связь между ОЖ при VO2peak ≥85% и уровнем АП (r=0,6; р=0,0001) и резервом ЧСС на пике ФН (r=0,8; p=0,001).

По данным анализа опросников ФА, в рабочее время низкий уровень ФА имелся у 69 (76,7%) пациентов, что соответствовало расходу энергии 500 ккал/сут. Легкая ФА была у 19 (21,1%) человек, что соответствовало расходу энергии в 1000 ккал/сут и только у 2 (2,2%) пациентов интенсивность рабочей нагрузки была средней и соответствовала расходу энергии 1500 ккал/сут.

Только 28 (31,1%) человек выполняли физические тренировки (ФТ) в свободное время. Количество ФТ составило от 1 до 7 раз в неделю (в среднем 2,7±1,8 раз в неделю). При этом длительность одной тренировки составила от 10 до 60 мин в среднем в неделю 38,9±18,6 мин. Однако статистически значимо различий по уровню VO2peak, AП, ЧССmax, резервом ЧСС на пике ФН у пациентов, ведущих сидячий образ жизни и занимающихся ФТ, получено не было. Вероятно, это связано с тем, что выполняемые ФТ были недостаточно интенсивными и не привели к улучшению функционального состояния кардиореспираторной системы, а следовательно, и не улучшили переносимость ФН.

Общий расход энергии на ФА в рабочее и свободное время составил 845,4±1412 ккал/сут в целом по группе. При этом общий расход энергии был статистически значимо больше у пациентов, занимавшихся ФТ, чем у ведущих сидячий образ жизни (1288,8±2474,2 и 645,2±262,2 ккал/сут соответственно; р=0,0001). Несмотря на то что не было выявлено статистически значимо различий ОЖ в зависимости от уровня ФА и наличия ФТ, была выявлена положительная связь между ОЖ при высокой интенсивности ФН и расходом энергии при ФТ (r=0,98; p=0,016) и общим расходом энергии на ФА (r=0,3; p=0,035). Однако не было выявлено статистически значимой связи между ОЖ и длительностью ФТ, а также их количеством в неделю.

У женщин процент жировой массы был достоверно выше, чем у мужчин (30,5±4,9 и 18,8±4,4% соответственно; р=0,0001). Выявлена положительная связь между ОЖ на VO2peak ≥85% и массой тела (r=0,4; p=0,002), ОТ (r=0,4; p=0,002), ИМТ (r=0,5; p=0,0001). Кроме того, выявлена положительная связь между ОЖ на VO2peak≥85% и тощей массой тела (LBM) (r=0,3; p=0,04).

Таким образом, у женщин с АО процент жировой массы тела статистически значимо больше, чем у мужчин. ОЖ при высоком уровне ФН увеличивается при изменении состава тела за счет увеличения тощей массы тела. Это означает, что чем больше тощая массы тела, тем больше жиров окисляется при ФН высокой интенсивности. Таким образом, при увеличении тощей массы тела доля жира, за счет которого образуется энергия на данном уровне ФН, увеличивается.

В данном исследовании не было выявлено статистически значимых различий характера ОЖ в зависимости от наследственной предрасположенности к этой патологии. Однако были выявлены различия характера ОЖ у больных с разной длительностью АО. Так, у пациентов, у которых масса тела была избыточной с детства, отмечалось большее ОЖ при всех уровнях ФН по сравнению с таковым у пациентов, у которых ожирение развилось в более поздние сроки. Однако различия в ОЖ были статистически значимыми только при ФН, соответствующей 60—84% от VO2max (30,2±17,7 и 15,9±16,9% соответственно; p=0,02). Выявлена положительная связь между давностью ожирения и ОЖ при ФН высокой интенсивности (r=0,6; p=0,04). Таким образом, чем больше длительность заболевания, тем больше жиров окисляется при ФН высокой интенсивности.

Обсуждение

Расход энергии при ФН увеличивается в несколько раз. Соответственно увеличивается и образование энергии, которое происходит в митохондриях мышц за счет окисления углеводов и жиров. У здоровых людей использование того или иного субстрата в качестве источника энергии зависит от таких факторов, как питание, содержание гликогена в мышцах, интенсивности и продолжительности ФН, уровня физической тренированности [16—18]. Интенсивность ФН является наиболее важным фактором, определяющим утилизацию жиров и углеводов [19]. J. Romijn и соавт. показали, что ОЖ у здоровых людей происходит при невысокой интенсивности физических нагрузок, соответствующей VO2max 25—30% [20]. В другом исследовании было показано, что наилучшее ОЖ во время физической нагрузки у здоровых людей происходит при уровне ФН, соответствующей 48% от VO2max [21]. В данном исследовании установлено, что максимальное ОЖ у больных АО происходит при ФН низкой интенсивности, VO2max ≤39%. Причем этот показатель статистически значимо не различался у мужчин и женщин. Таким образом, при выполнении ФН низкой интенсивности более половины энергии образуется за счет ОЖ, а по мере увеличения интенсивности ФН доля жира в образовании энергии прогрессивно уменьшается.

По немногочисленным данным, максимальное ОЖ у больных ожирением происходит при уровне VO2peak 42% [22], по данным других авторов — при уровне VO2peak 30,5% и VO2peak 65% соответственно [23, 24]. Следовательно, результаты этих исследований противоречивы и прямое сравнение этих данных некорректно вследствие различий методологии и нагрузочных протоколов, использованных для определения максимального ОЖ у больных ожирением.

Какие же факторы влияют на характер ОЖ во время ФН у больных АО? В проведенном исследовании была выявлена отрицательная связь между дыхательным коэффициентом в покое и на пике ФН и ОЖ при низкой и высокой интенсивности ФН соответственно. Таким образом, при увеличении RQ в покое, что означает преимущественное окисление углеводов, уменьшается ОЖ при ФН низкой интенсивности. Такая же закономерность характерна и для ОЖ при ФН высокой интенсивности. Известно, что в покое RQ главным образом зависит от состава пищи, а RQ при ФН — от интенсивности ФН. Известно, что окисление жиров и углеводов в конечном итоге происходит в цикле трикарбоновых кислот. Предполагается, что если окисление глюкозы по каким-либо причинам увеличивается, то ОЖ подавляется [25]. Более того, в многочисленных работах показано, что при увеличении доступности глюкозы для окисления вследствие гипергликемии или гиперинсулинемии ОЖ снижается [25, 26]. Таким образом, на процесс ОЖ могут влиять состав пищи и интенсивность выполняемых ФН.

Окисление углеводов и жиров происходит при непосредственном участии кислорода. Доставка О2 к работающим мышцам обеспечивается легкими, сердечно-сосудистой системой, кровью. Адекватная доставка О2 к мышцам необходима для образования достаточного количества энергии. Уровень потребления О2 является ключевым показателем, отражающим способность организма доставлять О2. У всех пациентов, включенных в данное исследование, отсутствовали заболевания сердечно-сосудистой системы и легких. Большинство пациентов достигли нормальных значений VO2peak и АП при выполнении ФН и, следовательно, доставка О2 к мышцам была адекватной. У пациентов со сниженным VO2peak также не выявлено патологического ответа кардиореспираторной системы на ФН. Сниженное значение VO2peak, вероятнее всего, обусловлено низким уровнем физической тренированности либо нежеланием продолжать выполнение ФН.

В нашем исследовании не было выявлено статистически значимых различий в ОЖ у пациентов с различным VO2peak. Однако была выявлена положительная связь между ОЖ при ФН высокой интенсивности и уровнем АП и резервом ЧСС на пике ФН (r=0,6; р=0,0001 и r=0,8; p=0,001 соответственно). Выявленные закономерности свидетельствуют о том, что чем лучше физическая тренированность, тем больше жиров окисляется при ФН высокой интенсивности. АП так же, как и VO2peak, отражает уровень физической тренированности человека. Установлено, что у спортсменов АП наступает позже, чем у нетренированных, при выполнении одинаковой ФН. Более того, у спортсменов ОЖ статистически значимо больше на всех уровнях ФН, чем у нетренированных, и максимальное ОЖ совпадает с уровнем АП. В то же время у нетренированных людей с нормальным ИМТ максимальное ОЖ происходит до АП. Кроме того, в некоторых работах показано, что при увеличении уровня лактата и накоплении ионов водорода в крови, что и происходит при наступлении АП, ингибируется активность ключевого фермента β-окисления карнитина и, соответственно, уменьшается поступление жирных кислот в митохондрии, что ведет к снижению ОЖ [27]. Таким образом, чем лучше физическая тренированность, тем больше ОЖ при физической нагрузке высокой интенсивности.

Однако, как выявлено в нашем исследовании, не всякая ФН влияет на уровень физической тренированности. Так, 1/3 обследованных нами пациентов занимались ФТ в свободное время. Однако мы не выявили статистически значимых различий показателей, отражающих физическую тренированность. Следовательно, уровень ФТ (интенсивность, длительность, частота выполнения) был недостаточным для улучшения переносимости ФН. Вероятно, именно поэтому не было выявлено статистически значимых различий ОЖ в зависимости от уровня ФА и наличия ФТ. Вместе с тем была обнаружена положительная связь между ОЖ при ФН высокой интенсивности и расходом энергии при ФТ (r=0,98; p=0,016) и общим расходом энергии на ФА (r=0,3; p=0,035).

Таким образом, чем больше энергии расходуется на ФА и/или ФТ, тем лучше ОЖ при ФН высокой интенсивности. Так как в данном исследовании не выявлена связь между ОЖ и частотой, а также длительностью выполняемых ФТ, то, вероятно, определяющим параметром, влияющим на ОЖ, являлась интенсивность выполняемых ФН в рабочее и в свободное время.

Теоретическими предпосылками для использования ФН у больных с ожирением являются снижение массы тела и нормализация метаболических расстройств. Во многих исследованиях показано, что при ФН увеличиваются липолиз в жировой ткани и окисление внутримышечных триглицеридов, что в свою очередь приводит к снижению массы тела, а также к улучшению липидного и углеводного метаболизма. Однако до настоящего времени нет единой точки зрения о том, какой интенсивности должна быть ФН для улучшения метаболизма жиров. На этот счет в литературе имеются весьма противоречивые данные. В одних исследованиях показано, что использование ФТ средней и высокой интенсивности приводит к увеличению ОЖ у больных ожирением. Этот эффект обусловлен улучшением уровня физической тренированности пациентов [28]. Изучалось также изменение ОЖ после 12 нед тренировок при ФН низкой (VO2peak 40%) и высокой (VO2peak 75%) интенсивности у больных ожирением. Было установлено, что даже без улучшения уровня физической тренированности (VO2peak статистически значимо не изменялся), а только за счет увеличения еженедельного расхода энергии ОЖ у обследованных пациентов увеличилось с 32 до 52% при ФН низкой интенсивности и не изменилось при ФН высокой интенсивности [29]. Исследователи полагают, что поскольку основным источником энергии при ФН низкой интенсивности являются жиры, то использование таких ФН лучше влияет на жировой метаболизм, т.е. улучшается как мобилизация жира из жировой ткани, так и утилизация его в мышцах [29].

В нашем исследовании было установлено, что ОЖ при ФН высокой интенсивности зависит от количества тощей массы тела. Следовательно, можно предположить, что с увеличением мышечной массы ОЖ увеличивается. Вызывает некоторое недоумение, что в нашем исследовании выявлена положительная связь между ОЖ и массой тела (r=0,4; p=0,002), ОТ (r=0,4; p=0,002), ИМТ (r=0,5; p=0,0001). Однако по данным некоторых исследований, ОЖ увеличивается по мере нарастания массы тела и жировой массы, что рассматривается как механизм адаптации организма к избыточному поступлению жира с пищей у пациентов с ожирением [30]. Более того, в нашем исследовании была выявлена положительная связь между ОЖ и длительностью ожирения. Установлено, что чем дольше пациент страдает ожирением, тем выше у него ОЖ. Наши данные согласуются с результатами других исследований, в которых показано, что как краткосрочное переедание жиров (в эксперименте), так и длительное в обычной жизни приводит к увеличению ОЖ [31].

Выводы

1. Максимальное ОЖ у больных абдоминальным ожирением происходит при ФН низкой интенсивности.

2. ОЖ при ФН зависит от интенсивности ФН, физической тренированности, состава тела и длительности заболевания.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail