Verhaltensmechanismus der Energiekompensation mit Übung

Über 70 % der Erwachsenen in den USA sind übergewichtig oder fettleibig, wodurch sie einem Risiko für eine Vielzahl von Komorbiditäten ausgesetzt sind, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bluthochdruck, Diabetes, Dyslipidämie, metabolisches Syndrom und bestimmte Krebsarten. Höhere Sterblichkeitsraten bei Adipositas haben Schätzungen zufolge eine um 6-7 Jahre reduzierte Lebenserwartung zur Folge, wobei in den USA jährlich bis zu 300.000 Todesfälle auf Adipositas zurückzuführen sind. Die Behandlung von Adipositas hat sich daher zu einem vorrangigen Schwerpunkt der Gesundheitsversorgung entwickelt.

Die Steigerung der körperlichen Aktivität und des Energieverbrauchs ist eine universelle Empfehlung zur Gewichtskontrolle, wobei Bewegung zur am weitesten verbreiteten, wirtschaftlichsten und gesundheitsförderndsten Behandlungsoption für Fettleibigkeit wird.

Leider ist die Gewichtsabnahme durch ein Trainingsprogramm oft enttäuschend, und größere Mengen an Bewegung fördern möglicherweise nicht immer eine zusätzliche Gewichtsabnahme. Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass die konzertierten Bemühungen von Einzelpersonen, durch Bewegung eine Gewichtsabnahme zu erreichen, durch eine Reihe koordinierter kompensatorischer Reaktionen behindert werden, die darauf abzielen, das Energiegleichgewicht aufrechtzuerhalten und Energie zu sparen, um sicherzustellen, dass der Energiebedarf lebenswichtiger Organe gedeckt wird. Die primäre kompensatorische Reaktion, die darauf abzielt, die Energiehomöostase aufrechtzuerhalten und somit einem Gewichtsverlust durch ein durch körperliche Betätigung verursachtes Energiedefizit entgegenzuwirken, ist ein verstärkter Antrieb für eine größere Energieaufnahme. Dies ist oft unabhängig von Hunger, da einzelne Trainingseinheiten normalerweise nicht zu Veränderungen des Appetits, der Nahrungsaufnahme oder der appetitregulierenden Hormone führen, während langfristiges Training die Sättigungsreaktion auf eine Mahlzeit tatsächlich verbessern kann. Die Motivationsaspekte des Essens, die als verstärkender Wert der Nahrung bezeichnet werden, sind ein starker Prädiktor für das Körpergewicht und die Energieaufnahme unabhängig vom Hunger, obwohl sie zuvor nicht als wichtiger Faktor beim Energieausgleich durch Bewegung untersucht wurden. Nahrungsverstärkung wird entwickelt, indem eine stärkere Aufmerksamkeitsverarbeitung gegenüber Nahrung angeregt wird, die als Aufmerksamkeitsverzerrung bezeichnet wird. Diese Verhaltenskonstrukte werden durch das zentrale Dopaminsystem gesteuert, das die belohnenden Aspekte verstärkender Verhaltensweisen (wie Essen) vermittelt und ein stärkerer Treiber des Verhaltens ist als affektive Reaktionen. Übermäßiges Essen tritt auf, wenn das motivationale Verlangen nach Nahrung die Kapazität der hemmenden Kontrolle beim Essen übersteigt. Daher sind Personen mit geringerer inhibitorischer Kontrolle anfälliger für die verstärkenden Aspekte von Lebensmitteln und neigen eher dazu, stark verstärkende, energiereiche Lebensmittel zu überkonsumieren. Mit zusätzlichen Beweisen, dass Ess- und Bewegungsverhalten ähnliche neurologische Verhaltenspfade aufweisen, die möglicherweise erklären, warum Bewegung die Nahrungsaufnahme in Tiermodellen fördern kann, wäre es von großem Interesse, den Einfluss zu bestimmen, den Bewegung auf die Nahrungsverstärkung, die Aufmerksamkeitsverzerrung und die hemmende Kontrolle für Nahrungsreize haben kann in Menschen.

Unser langfristiges Ziel ist es, das Auftreten von Fettleibigkeit zu reduzieren und die Folgen zu verbessern, indem wir Interventionen entwickeln, um die Kompensation der durch Bewegung aufgewendeten Energie zu dämpfen und so die Bewegung als Strategie zur Gewichtsabnahme und Gewichtsabnahme zu verbessern. Die übergeordneten Ziele des aktuellen Vorschlags bestehen darin, 1) zu bewerten, ob ein akuter Trainingsanfall die Nahrungsverstärkung, die Aufmerksamkeitsverzerrung und die hemmende Kontrolle für Nahrungsreize verändert, und 2) einen möglichen Geschlechtseffekt in dieser Reaktion zu bewerten. Unsere zentrale Hypothese ist, dass Bewegungstraining eine stärkere Nahrungsverstärkung und Aufmerksamkeitsverzerrung für Nahrungshinweise hervorruft, während die inhibitorische Kontrolle als Mechanismus zur Förderung einer höheren Energieaufnahme in dem Bemühen, die Energiehomöostase aufrechtzuerhalten, reduziert wird. Unsere Hypothese wurde auf der Grundlage unserer vorläufigen Daten formuliert, die eine große (~1.000 kcal pro Woche) kompensatorische Reaktion auf eine 12-wöchige Übungsintervention zeigen, die nicht durch Änderungen des Ruheenergieverbrauchs, der körperlichen Aktivität außerhalb der Übungsintervention oder hormonell erklärt werden konnte Mediatoren des Appetits. Diese kompensatorische Reaktion wurde in zwei verschiedenen Studien mit unterschiedlichen Belastungsdosen beobachtet, was auf eine bemerkenswerte Konsistenz dieser kompensatorischen Reaktion hindeutet. Frühere Forschungen an Tiermodellen haben gezeigt, dass Bewegung das Essen erleichtert, mit Hinweisen auf gemeinsame neurologische Verhaltenspfade zwischen Essen und Belohnung durch Bewegung, die diesen Zusammenhang erklären könnten. Diese Verhaltenskonstrukte, die die Energieaufnahme beeinflussen, wurden nicht als Mechanismen für die Energiekompensation betrachtet und tragen wahrscheinlich zu der unerklärten kompensatorischen Reaktion bei, die wir zuvor beobachtet haben. Die Begründung für dieses Projekt ist, dass mit größerem Wissen über die Mechanismen hinter der Energiekompensation zukünftige Interventionen entworfen werden können, die diese Reaktion abschwächen, um den Nutzen von Übungen als Gewichtsabnahmestrategie zu verbessern. Um die Gesamtziele zu erreichen, verfolgen wir das folgende spezifische Ziel und Forschungsziel bei fettleibigen, sesshaften Personen, der Bevölkerungsgruppe mit dem größten Bedarf an einer wirksamen Behandlung zur Gewichtsabnahme: Spezifisches Ziel: Demonstration von Veränderungen in der Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und Hemmungskontrolle für Nahrungsreize nach einem akuten Trainingsanfall. Basierend auf unseren vorläufigen Daten und der früheren Literatur, die zeigen, dass Bewegung die Belohnung durch Essen erhöhen kann, ist unsere Arbeitshypothese, dass eine akute Übung dazu führt, dass Essen verstärkt wird, die Aufmerksamkeitsverzerrung für Essensreize erhöht und die hemmende Kontrolle für Essensreize verringert.

Forschungsziel: Wir werden untersuchen, ob das Geschlecht diese Reaktionen moderiert. Andere haben geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Nahrungsverstärkung gezeigt, obwohl die Rolle, die das Geschlecht bei dieser Reaktion auf körperliche Betätigung spielt, unbekannt ist.

Nach Abschluss der vorgeschlagenen Forschung sollen die erwarteten Ergebnisse neue Mechanismen identifiziert haben, die zur Energiekompensation während eines Trainingsprogramms beitragen. Diese Ergebnisse werden eine nachhaltige Wirkung haben, da sie einen starken, evidenzbasierten Grundsatzbeweis für die Entwicklung neuartiger Interventionen liefern werden, die die kompensatorische Reaktion auf Bewegung abschwächen und ihre Wirksamkeit bei der Gewichtskontrolle verbessern.

Signifikanz Wichtigkeit des zu behandelnden Problems. Mehr als 70 % der Erwachsenen in den USA sind entweder fettleibig (BMI > 30) oder übergewichtig (BMI 25–29,9). Schlechte Ernährungsgewohnheiten und Bewegungsmangel sind die Hauptursachen für diese Epidemie. Über 90 % der Erwachsenen in den USA erfüllen bei objektiver Beurteilung die Empfehlungen zu körperlicher Aktivität nicht, während über 95 % die Empfehlungen zur Aufnahme von festem Fett und zugesetztem Zucker nicht erfüllen [5]. Die Auswirkungen von Fettleibigkeit auf die Gesellschaft zeigen sich in den damit verbundenen Komorbiditäten, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bluthochdruck, Diabetes, Dyslipidämie, metabolisches Syndrom, Gallensteine, Osteoarthritis, Schlafapnoe, vorzeitiger Tod und viele Krebsarten wie Brust, Leber und Dickdarm. Die wirtschaftlichen Auswirkungen von Fettleibigkeit sind erschreckend, mit jährlichen Gesundheitsausgaben zwischen 92 und 117 Milliarden US-Dollar, die Fettleibigkeit zu einem der teuersten Gesundheitsprobleme in den USA machen [8].

Die ständig eskalierende Adipositas-Epidemie deutet darauf hin, dass die Mehrheit der Menschen nicht in der Lage ist, ihren Bedarf an Gewichtsabnahme zu decken. Schuld daran sind zum Teil evolutionär konservierte Abwehrmechanismen gegen eine negative Energiebilanz [9]. Diese Mechanismen umfassen Stoffwechsel- und Verhaltensreaktionen auf ein Energiedefizit, die dazu dienen, Energie zu sparen, indem sie entweder den Energieverbrauch reduzieren oder die Energieaufnahme fördern. Stoffwechselanpassungen reduzieren den Ruhe- und Nicht-Ruhe-Energieverbrauch auf etwa 120 kcal/Tag durch Mechanismen, die mit der Schilddrüsenfunktion, der Glukoseoxidation der Skelettmuskulatur und der Aktivität des sympathischen Nervensystems zusammenhängen. Verhaltensreaktionen auf ein Energiedefizit hingegen können weit mehr als 120 kcal/Tag ausmachen und eine Erhöhung der Energieaufnahme und eine Verringerung der körperlichen Aktivität umfassen. Viele sind sich einig, dass die wirksamste kompensatorische Reaktion, die einem durch körperliche Betätigung verursachten Energiedefizit entgegenwirkt, eine Erhöhung der Energieaufnahme ist, da die Rate der Energieaufnahme die Rate des Energieverbrauchs bei weitem übersteigt. Die Mechanismen, die dieser kompensatorischen Reaktion zugrunde liegen, sind kaum verstanden.

Bewegung ist die häufigste Strategie zur Gewichtsabnahme mit einer Prävalenzrate von 65 % unter denjenigen, die versuchen, ihr Körpergewicht zu reduzieren. Tatsächlich haben die meisten Menschen die Fähigkeit, ihren Energieverbrauch zu erhöhen, um eine negative Energiebilanz zu fördern, während die Trainingsintensität je nach aerober Fitness einer Person über längere Zeiträume 2- bis 16-fach über dem Energieverbrauch im Ruhezustand gehalten werden kann. So können während einer einzigen Trainingseinheit 250 bis 2500 kcal verbraucht werden, was zu einem akuten Energiedefizit führt, das sich über Tage wiederholen kann. Dies hat das American College of Sports Medicine dazu veranlasst, separate Empfehlungen herauszugeben, um entweder die Gesundheit zu erhalten oder die Gewichtsabnahme durch Bewegung zu unterstützen. Bewegung ist auch eine der Hauptkomponenten des Diabetes-Präventionsprogramms (DPP) und ein Schlüsselaspekt der klassischen Look AHEAD-Studie, vor allem aufgrund der Rolle, die Bewegung vermutlich bei der Gewichtsabnahme und der Aufrechterhaltung der Gewichtsabnahme spielt. Die Reduzierung des Körpergewichts durch körperliches Training ist jedoch aufgrund der oben erwähnten kompensatorischen Reaktionen, die zur Aufrechterhaltung des Energiegleichgewichts beitragen, oft geringer als erwartet.

Unsere vorläufigen Daten weisen in Übereinstimmung mit anderen darauf hin, dass eine Erhöhung der Energieaufnahme die primäre kompensatorische Reaktion auf ein durch körperliche Betätigung verursachtes Energiedefizit ist. Andere angebliche kompensatorische Reaktionen umfassen eine Verringerung des Ruheenergieverbrauchs (REE), eine verbesserte Arbeitseffizienz der Skelettmuskulatur und eine verringerte gewohnheitsmäßige körperliche Aktivität außerhalb des Trainingsprogramms [9]. Wir haben trotz einer kompensatorischen Reaktion von etwa 1.000 kcal/Woche zweimal nicht signifikante Veränderungen des REE, des Gesamtenergieverbrauchs und der gewohnheitsmäßigen körperlichen Aktivität außerhalb der Übungsintervention nachgewiesen. Dies unterstützt die Prämisse, dass eine Erhöhung der Energieaufnahme weitgehend für diese kompensatorische Reaktion auf körperliche Betätigung verantwortlich ist, obwohl die Mechanismen hinter dieser Reaktion noch unbekannt sind. Die Identifizierung der Mechanismen für diese kompensatorische Reaktion ist der notwendige erste Schritt bei der Entwicklung von Interventionen, die darauf abzielen, die kompensatorischen Erhöhungen der Energieaufnahme zu dämpfen, die ein Trainingsprogramm begleiten. Solche Eingriffe würden das Training als Strategie zur Gewichtskontrolle erheblich verbessern.

Ein oft untersuchter Mechanismus, der für eine höhere Energieaufnahme durch Bewegung verantwortlich ist, ist gesteigerter Hunger, der durch hormonelle Mediatoren des Appetits, laborbasierte Nahrungsaufnahme und Hunger-/Sättigungsskalen bewertet wird [28-32]. Insbesondere können erhöhte Konzentrationen des orexigenen Hormons Ghrelin und Verringerungen von sättigungsfördernden Signalen wie Peptid YY (PYY), Glucagon-like Peptid One (GLP-1), Pankreas-Polypeptid (PP), Cholecystokinin (CCK) und Leptin auftreten alle geändert werden, um eine größere Energieaufnahme bei der Teilnahme am Bewegungstraining zu fördern. Einzelne Trainingseinheiten führen jedoch typischerweise nicht zu den erwarteten kompensatorischen Steigerungen des Appetits. Umgekehrt bleibt ein größeres Völlegefühl 24 Stunden nach dem Training bestehen, und langfristiges Training kann die Sättigungsreaktion auf eine Mahlzeit tatsächlich verbessern. Daher sind wahrscheinlich andere Mechanismen beteiligt, die neue und innovative Forschung erfordern, um die Mechanismen hinter dieser kompensatorischen Reaktion auf körperliche Betätigung besser zu verstehen.

Zentrale Dopamin (DA)-Systeme sind wesentlich für das Erleben von Belohnung (d.h. DA-Hypothese der Belohnung), wo Anpassungen in diesem System ursprünglich vorgeschlagen wurden, um die Drogenabhängigkeit zu erklären. Interessanterweise werden sowohl das Bewegungs- als auch das Essverhalten weitgehend von diesem zentralen DA-System gesteuert, da genetische Polymorphismen, die die Aufnahme und den Transport von DA kontrollieren, mit der Belohnung für Bewegung und Essen in Verbindung gebracht wurden. Dies bietet die Möglichkeit für ein neurologisches und verhaltensbezogenes Übersprechen zwischen diesen Verhaltensweisen, was erklärt, warum Personen, die zur Gewichtsabnahme trainieren, oft eine verzerrte Portionskontrolle haben, Belohnungen in Form von Essen suchen und mehr Freude an fettreichem High haben -Zucker, energiereiche Nahrung unabhängig von Hunger. Es gibt Hinweise auf ein solches direktes Übersprechen zwischen Essen und Trainingsbelohnung bei Ratten, bei denen Laufen auf dem Laufrad, das eine schwache dopaminerge Reaktion hervorruft, das Essen erleichtert. Beim Menschen gibt es Hinweise darauf, dass Bewegung ein größeres Verlangen nach Essen bei Personen fördert, die aufgrund von Bewegung überkompensieren (mehr Energie essen als sie verbrauchen), was möglicherweise eine sensibilisierende Wirkung hat, die die Belohnung für Lebensmittel erhöht, um die Energieaufnahme zu erhöhen. Eine ähnliche neurologische Wechselwirkung zwischen den verstärkenden Wirkungen verschiedener Medikamente ist ebenfalls bekannt, insbesondere unter Einbeziehung endogener Opioid- und Cannabinoidsysteme, während die Verabreichung des einen den verstärkenden Wert des anderen erhöht. Die Möglichkeit, durch Bewegung die lohnenden Aspekte der Nahrungsaufnahme und damit die Energieaufnahme zu steigern, ist daher ein wahrscheinliches Szenario, obwohl dies beim Menschen noch nicht vollständig evaluiert wurde.

Die lohnenden Aspekte des Essens sind wichtige freiwillige Verhaltensreaktionen, die die Energieaufnahme beeinflussen und durch die Definition des eigenen verstärkenden Werts der Nahrung bewertet werden. Nahrungsverstärkung ist ein Maß dafür, wie sehr sich eine Person auf ein bestimmtes Essverhalten einlassen möchte, da jemand, der Nahrung als stark verstärkend empfindet, Nahrung in größerem Maße „will“. Nahrungsverstärkung ist ein robusterer Prädiktor für die Nahrungsaufnahme als der hedonische Wert (d. h. Vorliebe) und ist ein starker Prädiktor für das Körpergewicht. Nahrungsentzug, der zu Energiedefiziten führt, erhöht die Nahrungsverstärkung, und daher ist es möglich, dass ein durch Bewegung verursachtes Energiedefizit die Nahrungsverstärkung als Mechanismus zur Förderung des Ernährungsverhaltens und zur Aufrechterhaltung des Energiegleichgewichts erhöht. Es wurde keine Studie durchgeführt, die diese Verhaltensreaktion auf Bewegung bei Menschen charakterisiert und testet.

Die Erhöhung des Verstärkungswerts eines Verhaltens wird durch "Anreizsensibilisierung" erreicht. Anreizsensibilisierung ist ein Verhaltensprozess, bei dem wiederholte Expositionen die Hervorhebung eines Stimulus in der Umgebung erhöhen, um eine Aufmerksamkeitsverzerrung zu erzeugen. Dies führt zu Neuroadaptationen, die den motivierenden oder verstärkenden Wert des Verhaltens erhöhen. Die Aufmerksamkeitsverzerrung gegenüber Essensreizen ist daher ein zusätzlich relevantes und wichtiges Konstrukt, das bei der Aufklärung der motivationalen Implikationen des Essens berücksichtigt werden muss. Eine erhöhte Aufmerksamkeitsverzerrung für Lebensmittelhinweise sagt die Tendenz zu übermäßigem Essen und Gewichtsstatus voraus, wobei fettleibige Personen eine größere Aufmerksamkeitsverzerrung für Lebensmittelhinweise haben, insbesondere für energiereiche, schmackhafte Lebensmittel. Übermäßiges Essen tritt auf, wenn der motivierende Wunsch nach Nahrung die Fähigkeit zur hemmenden Kontrolle beim Essen übersteigt, daher kann ein erhöhtes Bewusstsein / eine Aufmerksamkeitsverzerrung in Bezug auf Nahrung oder Nahrungsverstärkung zu übermäßigem Essen bei Personen mit reduzierter hemmender Kontrolle führen. Dies macht Personen mit schlechter inhibitorischer Kontrolle anfälliger für die belohnenden Wirkungen von Lebensmitteln, die die Energieaufnahme erhöhen und die Gewichtszunahme fördern. Dieser Zusammenhang wurde nicht zusammen mit körperlicher Betätigung untersucht, und übungsbedingte Erhöhungen der Nahrungsverstärkung und Aufmerksamkeitsverzerrung können anderen Mustern folgen als zuvor beobachtete Querschnittsdaten, die hauptsächlich sesshafte Personen verwendet haben. Basierend auf unseren neuesten vorläufigen Daten, die zeigen, dass 38/44 Teilnehmer nach einer 12-wöchigen Übungsintervention eine Form der positiven Kompensation zeigten, kann Übung entweder die inhibitorische Kontrolle als zusätzlicher Mechanismus zur Förderung der Energieaufnahme oder Nahrungsverstärkung und Aufmerksamkeitsverzerrung für Nahrungsreize verringern stärker erhöht werden kann, als durch die eigene hemmende Kontrolle gemildert werden kann.

Bedeutung des vorgeschlagenen Forschungsbeitrags Der erwartete Beitrag ist ein verbessertes Verständnis der Mechanismen, die der Energiekompensation bei körperlicher Betätigung zugrunde liegen. Dieser Beitrag wird bedeutend sein, da er die notwendigen Informationen liefern wird, um zukünftige Studien und Behandlungen zu entwickeln, um eine erfolgreichere und nachhaltigere Gewichtsabnahme im Laufe der Zeit durch ein Trainingsprogramm zu ermöglichen und die Raten von Fettleibigkeit und damit verbundenen Komplikationen zu reduzieren. Diese Ergebnisse sollen sowohl die wissenschaftlichen Erkenntnisse verbessern als auch die klinische Praxis in Bezug auf die Behandlung und Prävention von Fettleibigkeit direkt informieren. Gegenwärtig werden Verhaltenskompensationsreaktionen im Allgemeinen nicht als modifizierbare Barriere für einen durch körperliche Betätigung verursachten Gewichtsverlust angesehen, möglicherweise aufgrund der unbekannten Natur der Mechanismen dahinter oder wie sie modifiziert werden können. Neue Mechanismen müssen identifiziert werden, da die Forschung zu traditionellen Mediatoren der Energieaufnahme (Hunger/Sättigung) anscheinend keine endgültige Schlussfolgerung liefert. Die Identifizierung der Rolle von Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und hemmender Kontrolle von Nahrungsreizen bei der durch Bewegung verursachten Erhöhung der Energieaufnahme wird zu zukünftigen Forschungsarbeiten führen, die auf diese Mechanismen abzielen, um die Wirksamkeit von Bewegung zur Gewichtskontrolle zu verbessern.

Innovation Der Status quo in Bezug auf die Behandlung von Fettleibigkeit ist unwirksam, wobei die ständig eskalierende Fettleibigkeitsepidemie als Beweis dient. Übungsprogramme zur Behandlung von Fettleibigkeit berücksichtigen Energiekompensation oft nicht als integralen Aspekt der Gewichtsabnahme. Unsere vorläufigen Daten und andere haben die kompensatorische Reaktion auf Bewegung bestätigt und dass eine größere Energieaufnahme die größte Kompensationsquelle ist. Es ist jedoch wenig über die Mechanismen bekannt, die diese kompensatorische Reaktion vermitteln.

Die vorgeschlagene Forschung ist innovativ, weil sie aktuelle Paradigmen der Adipositasforschung in Frage stellt, indem sie sich auf die zugrunde liegenden Mechanismen der Energiekompensation durch Bewegung konzentriert. Insbesondere Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und hemmende Kontrolle für Nahrungsreize sind willkürliche Verhaltensreaktionen, die als wichtige Mediatoren in der kompensatorischen Reaktion auf körperliche Betätigung bewertet werden. Diese Konstrukte sind starke Prädiktoren für den Gewichtsstatus und die Energieaufnahme, müssen aber noch im Zusammenhang mit körperlicher Betätigung evaluiert werden. Angesichts der Beweise, dass Bewegung die neurologischen Verhaltensprozesse beeinflussen kann, die der Nahrungsverstärkung, der Aufmerksamkeitsverzerrung und der hemmenden Kontrolle für Nahrungsreize zugrunde liegen, sind die Hypothesen der vorliegenden Untersuchung nicht nur höchst neuartig, sondern auch höchst wahrscheinlich. Das Untersuchungsteam von Dr. Kyle Flack (PI, ein erfahrener Ernährungswissenschaftler, Bewegungs- und Verhaltensphysiologe) und Dr. Craig R. Rush (Co-I, ein erfahrener Verhaltenswissenschaftler mit Expertise in Aufmerksamkeitsverzerrung und Hemmungskontrolle) ist ebenfalls neu Aspekt und einzigartig geeignet, um diesen Vorschlag zu verwirklichen. Der erfolgreiche Abschluss wird neue Horizonte für die Behandlung von Adipositas eröffnen, einschließlich neuartiger Interventionen, die sich auf die Abschwächung von übungsinduzierten Veränderungen der Nahrungsverstärkung, der Aufmerksamkeitsverzerrung und der hemmenden Kontrolle von Nahrungsreizen konzentrieren.

Annäherung an vorläufige Daten. Unsere vorläufigen Studien zur Energiekompensation bei körperlicher Betätigung haben trotz einer kompensatorischen Reaktion von ungefähr 1.000 kcal pro Woche unabhängig vom Energieverbrauch bei körperlicher Betätigung (1.500 vs /Woche) oder Übungshäufigkeit (2 vs. 6 Sitzungen/Woche). Dies zeigt das Gesamtausmaß der Energiekompensation, die sitzende Personen zeigen, wenn sie sich an einer 12-wöchigen Übungsintervention beteiligen, die keine Ernährungseinschränkung beinhaltet. Wichtig ist, dass das Fehlen von Änderungen vor und nach dem REE und körperliche Aktivität ohne körperliche Aktivität darauf hindeuten, dass Änderungen in der Energieaufnahme in erster Linie für diese kompensatorische Reaktion von 1.000 kcal/Woche verantwortlich sind. Darüber hinaus waren Veränderungen der hormonellen Mediatoren von Appetit und Sättigung nicht mit dieser kompensatorischen Reaktion verbunden. Aus diesem Grund konzentriert sich die Forschung auf die Identifizierung neuer Mechanismen, die eine Erhöhung der Energieaufnahme beim Training zur Gewichtsabnahme fördern, um Interventionen zu entwickeln, die darauf abzielen, diese Reaktion abzuschwächen und somit die Ergebnisse der Gewichtsabnahme zu verbessern. Der verstärkende Wert von Nahrung, Aufmerksamkeitsverzerrung und hemmende Kontrolle für Nahrungsreize sind Verhaltenskonstrukte, von denen bekannt ist, dass sie eine große Rolle beim Essverhalten und beim Gewichtsstatus spielen. Wie wir festgestellt haben, gibt es einen starken Grund zu untersuchen, wie diese Verhaltenskonstrukte auf einzigartige Weise durch Bewegung beeinflusst werden, wobei der Schwerpunkt auf den gemeinsamen neurologischen Verhaltenspfaden innerhalb des DA-Belohnungssystems liegt, die Bewegung und Essverhalten verbinden können. Dies wurde bei Nagetieren beobachtet, bei denen Bewegung, die eine dopaminerge Reaktion hervorruft, das Essen fördert, muss aber beim Menschen noch vollständig untersucht werden.

Forschungsdesign. Diese Pilotstudie wird ein ausbalanciertes Cross-Over-Design verwenden, um die akuten Auswirkungen einer einzelnen Übung und einer einzelnen Sitzung sitzender Aktivität auf die Nahrungsverstärkung, die Aufmerksamkeitsverzerrung und die hemmende Kontrolle für Nahrungsreize bei übergewichtigen bis fettleibigen, sitzenden Erwachsenen (n =60, 30 Männer, 30 Frauen). Unterschiede in der Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und Hemmkontrolle für Nahrungsreize werden zwischen den Bedingungen (Übung vs. Bewegungsmangel), der Zeit (vor der Belastung vs. nachher) und dem Geschlecht (männlich vs. weiblich) bestimmt. Dies wird es uns ermöglichen zu bestimmen, wie Bewegung die Verhaltensmediatoren der Energieaufnahme beeinflusst, verglichen mit einem Nicht-Übungs-Kontrollzustand und einem Vor-Übungs-Zustand.

Einstellung. Alle Studienaktivitäten werden am Centre for Clinical and Translational Science (CCTS) der University of Kentucky (UK), dem Laboratory of Human Behavioral Pharmacology (LHBP) und dem Nutrition Assessment Laboratory (NAL) durchgeführt, die sich alle in Lexington, Kentucky, am oder rund um den britischen Campus.

Teilnehmer, Rekrutierung und Screening. An der Rekrutierung werden 72 übergewichtige bis fettleibige (BMI 25–45 kg/m2) Männer (n=36) und Frauen (n=36) im Alter von 18–45 Jahren teilnehmen, die derzeit weder Sport noch Aktivitäten zur Gewichtsabnahme betreiben in den letzten 12 Monaten mehr als 5 % ihres aktuellen Körpergewichts verloren oder zugenommen haben. Berechtigte Teilnehmer müssen außerdem (1) frei von Herz-, Lungen- oder Stoffwechselproblemen sein, (2) in der Lage sein, sicher Sport zu treiben, (3) keine Medikamente oder Nahrungsergänzungsmittel einnehmen, die den Energieverbrauch oder die Energieaufnahme beeinflussen könnten, und (4 ) bei denen keine Essstörung, klinische Depression oder Angststörung diagnostiziert wurde und (5) weniger als 150 Minuten mäßiger bis intensiver körperlicher Aktivität pro Woche nachgehen (bewertet durch Akzelerometrie zu Studienbeginn). Weibliche Teilnehmer müssen außerdem prämenopausal und nicht schwanger oder stillend sein. Die Fähigkeit, sicher an Übungen teilzunehmen, wird anhand einer Anamnese und eines Fragebogens zur Bereitschaft zur körperlichen Aktivität (PAR-Q+) bestimmt und vom Studienarzt überprüft. Die Teilnehmer werden aus dem Großraum Lexington, KY, unter Verwendung einer Kombination aus Print- und Online-Medienmethoden rekrutiert. Interessierte Personen werden auf grundlegende Einschlusskriterien (Alter, Aktivitätsniveau, BMI) überprüft und, wenn sie ursprünglich als geeignet erachtet werden, zu einem Screening-Besuch eingeladen, um die Eignung weiter zu beurteilen. Basierend auf unserer vorherigen 12-wöchigen Übungsintervention, die an der University of Kentucky durchgeführt wurde, erwarten wir eine Gesamtbindungsrate von 85 %, sodass n = 60 beide Bewertungsbesuche absolvieren.

Verfahren Besuch 1 (Woche 1). Der Studienkoordinator trifft sich mit jedem Teilnehmer zu einer 30-minütigen Orientierungssitzung. Zu diesem Zeitpunkt wird den Teilnehmern die Studie erklärt, Fragen beantwortet, die erforderlichen Screening-Fragebögen (Gesundheitsgeschichte, PAR-Q+) ausgefüllt, ein Accu-Check-Blutzuckertest durchgeführt und, falls sie als geeignet und interessiert gelten, die Einverständniserklärung unterzeichnet. Bei der Anmeldung werden die Teilnehmer auch einen Fragebogen zur Häufigkeit der Ernährung (DHQ-3) ausfüllen, ihre Körperzusammensetzung (BodPod) beurteilen und ihren Taillenumfang messen lassen. Den Teilnehmern wird außerdem ein ActiGraph-Beschleunigungsmesser zur Verfügung gestellt, um die körperliche Aktivität für die nächsten sieben Tage objektiv zu beurteilen, und für Besuch 2 mindestens acht Tage später geplant. Die Teilnehmer werden angewiesen, ihr Ernährungsverhalten nicht absichtlich zu ändern, während sie an der Studie teilnehmen (d. h. Diät beginnen).

Besuche 2 und 3 (Woche 2 und 3). Am Tag von Besuch 2 notieren die Teilnehmer die spezifischen Lebensmittel, Mengen und Tageszeiten, zu denen sie diese vor ihrem Testbesuch verzehrt haben. Die Teilnehmer werden angewiesen, vor Besuch 3 zur gleichen Tageszeit dieselben Lebensmittel wie vor Besuch 2 zu essen. Besuch 2 und 3 werden zur gleichen Tageszeit am selben Wochentag wie die Teilnehmer geplant „normale“ Ernährungsgewohnheiten praktizieren können, d. h. nicht an Feiertagen oder besonderen Anlässen. Bei der Ankunft im LHBP genau vier Stunden nach der Mahlzeit am Nachmittag werden die Teilnehmer vor und zweimal nach einem akuten Anfall von entweder Bewegung oder sitzender Aktivität Bewertungen für Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und Hemmungskontrolle für Nahrungshinweise durchführen, wobei ein Besuch Übung beinhaltet und der andere Besuch mit einer sitzenden Tätigkeit. Die Reihenfolge der Besuche wird ausgeglichen. Visuelle Analogskalen (VAS) werden für Hunger und Bewegungsgenuss vor jeder Reihe von Bewertungen durchgeführt. Bei weiblichen Teilnehmern finden diese Besuche während der Follikelphase statt, die anhand eines Fragebogens zum Mensurzyklus bewertet wird. Die Teilnehmer tragen den Beschleunigungsmesser, um die körperliche Aktivität während der Auswaschphase zwischen den Bewertungsbesuchen aufzuzeichnen, und werden angewiesen, sitzend zu bleiben.

Akuter Trainingsanfall. Die Teilnehmer werden vor und nach einem akuten Trainingsanfall während Besuch 2 oder Besuch 3 (je nach Reihenfolge der Gegengewichte) Bewertungen der Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und Hemmungskontrolle durchführen. Die Teilnehmer erhalten ein Polar A-300 Herzfrequenzmessgerät mit Smart-Cal™-Technologie, das Geschlecht, Alter, Gewicht, Aktivitätsgrad und Herzfrequenz der Person berücksichtigt, um eine Schätzung der während des Trainings verbrauchten Gesamtenergie in Kilokalorien (kcal) zu erstellen Sitzung, wobei verbrauchte kcal in Echtzeit angezeigt werden. Die Teilnehmer trainieren auf einem elliptischen Ergometer (Octane Fitness ZR8) für die Zeit, die sie benötigen, um 500 kcal unter Aufsicht eines Forschers im Labor zu verbrauchen. Die Teilnehmer trainieren mit einer selbstgewählten Intensität von mindestens 65 % der Herzfrequenzreserve (HRR), einer Intensität, die üblicherweise für sitzende Personen vorgeschrieben ist, die ein Trainingsprogramm beginnen. Basierend auf früheren Studien, die in unserem Labor durchgeführt wurden, ist ein Energieverbrauch von 500 kcal selbst für die am stärksten sitzende Person mit Trainingseinheiten erreichbar, die je nach Körpermasse und Trainingsintensität zwischen 30 und 70 Minuten dauern. Das Vorschreiben des Übungskampfes nach Energieverbrauch statt nach Dauer oder Intensität wird die Menge an Gesamtarbeit, die für alle Teilnehmer geleistet wird, standardisieren. Obwohl sowohl die Intensität als auch die Dauer der Übung gesteuert werden könnten, würde aufgrund von Unterschieden in der Körpermasse der Teilnehmer entweder die Übungszeit oder die Gesamtarbeit immer noch variieren. Ein Energieverbrauch von 500 kcal wird speziell verwendet, um sicherzustellen, dass die Trainingseinheit ein ausreichendes Volumen (Intensität * Zeit) hat, um eine Gewichtsabnahme zu bewirken, wenn sie Teil eines Langzeitprogramms ist, und um eine dopaminerge Reaktion hervorzurufen. Während und nach der Übung dürfen die Teilnehmer 0,5 l Wasser trinken. Die Teilnehmer machen nach Abschluss der Übungssitzung eine kurze 15-minütige Pause, bevor sie die Bewertungen für Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und Hemmungskontrolle für Nahrungshinweise wiederholen (Beurteilung nach der Übung 1). Die Teilnehmer wiederholen diese Bewertungen 60 Minuten nach Beendigung der Übung und der sitzenden Tätigkeit (Bewertung nach der Übung 2).

Akuter Anfall von Bewegungsmangel. Die Teilnehmer werden vor und nach einem akuten Anfall von sitzender Aktivität (TV) Bewertungen der Nahrungsverstärkung, Aufmerksamkeitsverzerrung und Hemmungskontrolle durchführen. Die Teilnehmer schauen 60 Minuten lang fern und wählen aus einer Vielzahl von TV-Sitcoms (DVD) ohne kommerzielle Werbung, die Lebensmittel enthalten kann. Die Teilnehmer haben während und nach der Testrunde des Fernsehens Zugang zu 0,5 l Trinkwasser.

Statistische Analyse Lineare gemischte Modelle werden mit Übung und Zeit als Zufallseffekten angepasst, um wiederholte Messungen und Geschlecht als festen Effekt zu berücksichtigen. Antwortvariablen werden gegebenenfalls transformiert. Bei binären erklärenden Variablen wird eine unstrukturierte Kovarianzmatrix für die Zufallseffekte angenommen, aber bei Bedarf werden Alternativen in Betracht gezogen. Die Bewertungen der VAS-Skala für Hunger/Sättigung und Freude an Bewegung werden bewertet und bei Bedarf zur Anpassung einbezogen. Power-Analyse: Aufgrund unserer drei Antwortvariablen verwenden wir für unsere Regressionsmodelle eine Bonferroni-korrigierte Fehlerquote 1. Art von 0,05/3 = 0,017. In einem linearen Regressionsmodell mit n = 60, 30 Männern und 30 Frauen, ausbalanciert, um mit und ohne Bewegung zu beginnen und dann zur anderen Behandlung überzugehen, haben wir eine 80-prozentige Aussagekraft, um Modelle mit einem R-Quadrat von 20,4 % oder mehr zu erkennen ( nAbfrage 8.5.1). Unsere gemischten Modelle verbessern die Modellanpassung und verringern die Varianzschätzungen im Vergleich zur linearen Regression, wodurch die Leistung erhöht oder die R-Quadrat-Maße, die erkannt werden können, verringert werden.

Untersuchungsziel: Durch die Einbeziehung von Geschlecht als festem Effekt in unseren Ansatz mit linearen gemischten Modellen ist unsere Studie darauf ausgelegt, die Rolle zu bestimmen, die das Geschlecht bei den hypothetischen übungsinduzierten Veränderungen der bewerteten Verhaltensmediatoren der Energieaufnahme spielen kann. Frühere Arbeiten an Tieren haben einen Geschlechtseffekt beim Essen von Belohnung/Verstärkung identifiziert, bei dem Frauen einen größeren neurobehavioralen Antrieb haben, Nahrung zu konsumieren. Es ist jedoch nicht bekannt, ob Sex möglicherweise eine Rolle bei der Reaktion auf körperliche Betätigung spielt, was diese Untersuchung rechtfertigt.