Menschliche Stoffwechselflexibilität: Ihre Rolle bei der Energieregulierung und Fettleibigkeit

Fettleibigkeit wird gemeinhin als Folge einer übermäßigen Kalorienaufnahme beschrieben. Herkömmlicherweise sind die physiologischen Variablen, die von großem Interesse sind, die Nahrungsaufnahme und der Energieverbrauch. Trotz jahrzehntelanger Forschung zu Faktoren, die die Aufnahme und den Verbrauch beeinflussen, wurde bis heute keine überzeugende Theorie aufgestellt, um zu erklären, warum bestimmte Menschen anfälliger für Gewichtszunahme sind als andere. Die Forscher glauben, dass ein Maß für die metabolische Flexibilität einer Person in Bezug auf eine fettleibige Morphologie wesentlich ist und einen neuen Ansatz zum Verständnis der Ätiologie, des Managements und der Behandlung von Fettleibigkeit darstellt. Payne und Dugdale entwickelten ein einfaches Modell der Energiebilanz, basierend auf der Unterteilung des menschlichen Körpers in vier Kompartimente, nämlich „schnelles“ mageres Gewebe (Protein), „langsames“ mageres Gewebe (Protein), strukturelles Fett und Gewebefett. Fiktiv werden diese als vier getrennte Fächer angesehen, die miteinander verbunden sind. Das Körpergewicht ist somit einfach die Summe der vier Gewichte, und die Stoffwechselrate ist die Summe der einzelnen Kompartimentraten. Jegliches Energiedefizit im "Ausgleichskompartiment" wird ausgeglichen, indem Gewebe aus den benachbarten Fett- und Mager-(Muskel-)Kompartimenten in einem für jede Person festgelegten Verhältnis abgezogen wird. Die beobachtete menschliche Variabilität sowohl in der Anfälligkeit für Gewichtszunahme als auch für effizienten Gewichtsverlust bei einem Kalorienüberschuss oder einer eingeschränkten Ernährung wird somit durch die Verwendung des von Payne und Dugdale entwickelten Modells für die Energiebilanz ermöglicht. Das P-Verhältnis wird unter der Annahme berechnet, dass Körperprotein zu 16 % aus Stickstoff besteht und einen metabolisierbaren Energiewert von 16,7 kJ/g hat. Somit kann das P-Verhältnis wie folgt berechnet werden: P-Verhältnis = Stickstoffausscheidung im Urin x 6,25 x 16,7 / Gesamtenergieverbrauch. Die regulatorische Kontrolle der Energieaufteilung zwischen Protein und Fett ist von Person zu Person sehr unterschiedlich, aber innerhalb desselben Subjekts konstant. Es ist diese Variabilität in der Gewebeaufteilung zwischen magerem (Eiweiß) und Fett, die für die Regulierung des Körpergewichts von zentraler Bedeutung ist. Dies impliziert, dass es für eine bestimmte Person eine feste Aufteilung der Energie zwischen magerem (Eiweiß) und Fettgewebe gibt, wenn überschüssige Kalorien verbraucht werden. Unter Verwendung der Ergebnisse der klassischen Studie über menschliches Halbhungern von Keys et al. berechneten Dugdale und Payne das individuelle Muster der Gewebemobilisierung (P-Verhältnis) bei diesen Probanden. Das P-Verhältnis lag im Bereich von 0,03 bis 0,60. Auf der Grundlage dieser Daten klassifizierten sie Personen in „metabolisch schlank“ und „metabolisch fett“. Ein P-Verhältnis von 0,03 bedeutet, dass ungefähr 3 % des Energieverlusts aus dem Körpergewebe dieser Person aus dem Proteinkatabolismus und 97 % aus Fett stammten. So werden bei übermäßiger Kalorienaufnahme 3 % der Kalorien als Eiweiß und 97 % als Fett („Stoffwechselfett“) abgelagert. In ähnlicher Weise wird ein Proband mit einem P-Verhältnis von 0,60 60 % Kalorien als Protein und nur 40 % als Fett ablagern ("metabolisch mager"). Diese Stratifizierung des „metabolischen Typs“ ist ein neuer Ansatz in der Adipositas-Forschung, -Behandlung und -Management. Die derzeitige Methode zur Bestimmung des P-Verhältnisses basiert auf Subjekten, die vollständig ausgehungert/fasten, z. komplette Nahrungsrestriktion, Wasseraufnahme ad libitum. Dies ist ein höchst unpraktischer Ansatz. Der Vorschlag des Forschers besteht darin, eine bequemere und praktischere Methode zur Bestimmung des P-Verhältnisses zu entwickeln. Der Grundumsatz einer Person nach 10-stündigem Fasten über Nacht entspricht in etwa dem Nenner des P-Verhältnisses. Henry et al. berichteten über eine quantitative Beziehung zwischen einem Stickstoffverlust im Nüchtern-Urin (FUNL) und einem obligatorischen Stickstoffverlust im Urin (OUNL), wobei das Verhältnis FUNL:OUNL nahe bei 1,5 blieb. OUNL kann im Urin gemessen werden, wenn eine Person eine proteinfreie Diät erhält. Mit diesen beiden Maßen kann das P-Verhältnis einer Person geschätzt werden. OUNL ist das Protein, das im Urin verloren geht, wenn eine proteinfreie oder proteinfreie Diät eingenommen wird, und Nüchtern-Harnverlust ist der Stickstoff, der während des Hungerns/Fastens verloren geht (FUNL). Die vom Prüfer vorgeschlagene Studie wird die erste Echtzeitstudie sein, die den obligatorischen Stickstoffverlust im Urin und den BMR verwendet, um das menschliche P-Verhältnis zu quantifizieren.