安静時および運動中の体組成と脂質代謝: 断面分析。
絶食中、低強度から中強度の運動中、高脂肪の食事後など、適切なタイミングで脂肪の酸化を上方制御する能力が広く提唱されています。 これはおそらく、脂肪を利用する能力が高いと(超)持久力のパフォーマンスが向上し、体脂肪や代謝性疾患の制御に役立つ可能性があるという認識によるものと考えられます。 したがって、安静時の脂肪使用障害は肥満およびインスリン抵抗性と関連している(Kelley et al., 1999)。 しかし、特に広範囲にわたる成人において、以下のことを調査する決定的な証拠がないか、体系的な証拠が不足しています。
1) 運動中の全身脂肪の使用量は、痩せている人と比較して過体重または肥満の人で変化するかどうか
3) 安静時と運動時の全身脂肪使用量の個人差
4) 安静時および運動中の全身脂肪の使用に関連する生理学的、代謝的、ライフスタイルおよび遺伝的特徴
したがって、この研究の目的は 3 つあります。
- 全身脂肪の使用が体組成と関連しているかどうかを調査する
- 全身脂肪の使用と生理学的、代謝的、ライフスタイルおよび遺伝的変数との関連性を調査する
- 全身の脂肪使用量の個人内変動を評価する。
この研究は観察的かつ探索的な横断研究です。 「健康な」成人と「代謝性疾患のリスクがある」成人を幅広く募集する。
参加者はバース大学の研究室を4回訪問するよう求められます。 訪問 1 は、スクリーニングと研究の習熟のための訪問です。 訪問 2 と 3 は 7 ~ 14 日以内に完了し、ライフスタイルのモニタリング (食事と身体活動)、1 回限りの尿と血液サンプル、安静時と運動中の燃料使用量の評価 (後者は段階的な段階的なサイクリングによる) が含まれます。疲労困憊するまでの運動テスト)。 来院 4 では、オプションの骨格筋および/または脂肪組織の生検に加えて、二重エネルギー X 線吸光光度計 (DEXA) スキャンによって体組成を評価します。
調査の概要
詳細な説明
代謝の柔軟性とは、広義には、エネルギーの適切な燃料源 (主に炭水化物または脂肪) を適切なタイミングで利用できる能力を指します (Kelley および Mandarino、2000)。 これは最初に骨格筋のレベルで概念化されました (Kelley および Mandarino、1990; Andres et al.、1956)。 もともと「代謝の柔軟性」によってとらえられた主要な要素は、「健康な」個人における吸収後の安静な条件下でのエネルギー源としての脂肪の主な利用である(Kelley et al., 1999; Kelley and Mandarino, 1990)。 最近、「代謝の柔軟性」の概念を運動条件に拡張することが求められています (Goodpaster and Sparks, 2017; Rynders et al., 2017)。 安静時と同様に、脂肪は低強度から中強度の運動中に重要なエネルギー源を提供します (van Loon et al., 2001; Romijn et al., 1993)。 したがって、全身および骨格筋レベルで健康な人では、そのような条件下では脂肪が重要かつ主要なエネルギー源であることがしっかりと特徴づけられ、受け入れられています。
しかし、肥満および2型糖尿病患者では燃料源としての脂肪への依存度が低く、その結果、そのような状態の発症に関与していると一般に提案されている(Rynders et al., 2017; Kelley and Mandarino, 2000)。 あるいは、前述の 2 つの状況下で脂肪を利用する能力が高いことは、アスリートと非アスリートの両方にとって望ましい形質であると主張されています。これはおそらく、脂肪利用率が高いと持久力のパフォーマンスが向上したり、調節が容易になったりする可能性があるという認識によるものです。体脂肪と代謝の健康状態。 そのため、適切な時期に脂肪利用を上方制御することに多くの関心が集まっています。空腹時および低強度から中強度の運動中。
同様に、肥満の人では、やせた人に比べて、安静時および運動時の脂肪使用量が少ないことが報告されています(例: Lanzi 他、2014 年。 Perez-Martin et al.、2001;ケリーら、1999)。 さらに、安静時に脂肪を多く使用することは、将来の体重や脂肪の増加/回復の低下と関連しています(例: Shook 他、2016 年。 Seidell et al., 1992)、および運動後の短期間のエネルギー摂取量/バランスが減少した運動中(例: Hopkins et al., 2012)、運動誘発性脂肪減少(Barwell et al., 2008)、および体重減少/維持(Dandadell et al., 2017)。 ただし重要なのは、この関係は、類似したもの(例: Blaize 他、2014 年。 Croci et al.、2014) 以降 (例: Ara et al.、2011;グッドパスターら、2002年。 Horowtiz et al., 2000) は、痩せた人に比べて肥満の人における安静時および運動中の脂肪使用率を報告しました。 さらに、脂肪使用量の減少と体重/脂肪量の増加または回復の間には、横断的および将来的な関連性が常に存在するとは限りません(例: ダンダネルら、2017年。エリス他、2010)。 したがって、広く提唱されているにもかかわらず、安静時または運動中の脂肪摂取量の減少が過剰な脂肪蓄積の素因となるのか、あるいはその特徴であるのかは現時点では不明です。 肥満)。
一貫性のない所見は、参加者の特徴、比較グループのマッチング、利用した運動プロトコル、および/または体組成、脂質酸化、心肺機能レベルの評価など、研究間の多くの方法論的な矛盾が部分的に原因である可能性があります。
したがって、確立され評判の高い技術を使用して、安静時および運動中の全身脂肪の使用が次のとおりであるかどうかを包括的かつ体系的に調査することを目的としています。
- 痩せた個人と比較して過体重または肥満の個人の変化
- 脂肪の使用に影響を与える可能性のあるさらなる決定要因/要因
- 脂肪使用量の個人差は、上記の目標をより自信を持って決定するのに役立ちます。
研究の種類
入学 (実際)
連絡先と場所
研究場所
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-
-
Bath、イギリス、BA2 7AY
- Department for Health, University of Bath
-
-
参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
サンプリング方法
調査対象母集団
説明
包含基準:
- 18歳から65歳までであること
- 男性か女性
- BMI 18.9 ~ 35 kg/m2
- インフォームド・口頭および書面による同意を与えることができ、喜んで行うことができる
- 研究前のアンケートとスクリーニングの定義された基準を完了し、満たしている
除外基準:
- 現在、代謝性疾患、心肺疾患、または筋骨格系疾患を患っている、または過去にその病歴がある
- BMI 18.9 未満または 35 kg/m2 以上
- 研究期間中(7~21日)にライフスタイル(食事や身体活動)を変える計画があること
- 学習意欲がない、または学習の要求に十分に応えることができない
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
コホートと介入
グループ/コホート |
介入・治療 |
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成人男性および女性
研究計画書の完了
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参加者は、7 ~ 28 日の間隔で次の 3 つの研究プロトコルを完了します。
私たちは、休息および運動条件下で評価される個人のグループの生物学的/健康パラメータを観察しています。 現在の研究には介入は含まれていません。 |
この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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全身脂肪酸化の最大速度 (mg/kg FFM/分)
時間枠:7~14日
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除脂肪量(FFM)。
増分段階の最大心肺機能検査で評価
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7~14日
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二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
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全身脂肪酸化の最大速度 (g/min)
時間枠:7~14日
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未調整レート。
増分段階の最大心肺機能検査で評価
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7~14日
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FATmax (最大酸素消費量の%)
時間枠:7~14日
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全身脂肪の酸化速度が最大になる運動強度。
VO2peak の % として表されます)。
インクリメンタルステージの最大心肺機能テスト中に評価されます。
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7~14日
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FATmax (最大ワットの%)
時間枠:7~14日
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全身脂肪の酸化速度が最大になる運動強度。
ワット最大値の % として表されます)。
インクリメンタルステージの最大心肺機能テスト中に評価されます。
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7~14日
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FATmax (最大心拍数の%)
時間枠:7~14日
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全身脂肪の酸化速度が最大になる運動強度。
最大心拍数の % として表されます)。
増分段階の最大心肺機能検査で評価
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7~14日
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運動中の全身の基質酸化率(炭水化物と脂質)
時間枠:7~14日
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呼気ガスサンプルの間接熱量測定により、増分段階の最大心肺機能テストで評価されます。
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7~14日
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安静時における全身の基質酸化速度(炭水化物と脂質)
時間枠:7~14日
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半仰臥位に横たわった参加者を介して、安静時に呼気ガスサンプルの間接熱量測定によって評価されました。
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7~14日
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安静時代謝率
時間枠:7~14日
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半仰臥位に横たわった参加者を介して、安静時に呼気ガスサンプルの間接熱量測定によって評価されました。
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7~14日
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心肺機能のフィットネス (VO2peak)
時間枠:7~14日
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増分段階の最大心肺機能検査で評価
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7~14日
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習慣的なエネルギー摂取量
時間枠:7~21日
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参加者は、1 日の平均カロリーと主要栄養素の摂取量を計算できるように、各主要試験日 (訪問 2 と 3) の前に、自己計量飲食日記を記入するよう求められます。
手順はCIで説明します。
この食事モニタリング期間には、平日 3 日、週末の少なくとも 1 日、および各主要試験 (訪問 2 および 3) の開始直前の 48 時間を含める必要があります。
さらに、訪問 2 の前の 48 時間は訪問 3 の前に複製されます。
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7~21日
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習慣的なエネルギー消費量 / 身体活動
時間枠:7~21日
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身体活動は、各主要試験日(訪問 2 および 3)の前の 7 日間、加速度計および心拍数モニタリングによって測定されます。
この手順はCIで説明します。
摂取量を計算することができます。
各主要試験(訪問 2 および 3)の開始直前 48 時間の参加者の身体活動レベルを可能な限り正確に再現することが求められます。
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7~21日
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月経周期(女性のみ)
時間枠:7~21日
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自己申告による月経周期アンケートで評価
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7~21日
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自己申告による身体活動レベル
時間枠:7~21日
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国際身体活動アンケート(長文)による評価
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7~21日
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空腹時血糖濃度
時間枠:7~21日
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血液サンプルから抽出された血漿サンプルを介して評価されます
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7~21日
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空腹時脂質プロファイル(トリグリセリド/コレステロール)
時間枠:7~21日
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血液サンプルから抽出された血清サンプルを介して評価されます
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7~21日
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空腹時脂肪組織由来ホルモン濃度(レプチン、アディポネクチン)
時間枠:7~21日
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血液サンプルから抽出された血漿サンプルを介して評価されます
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7~21日
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空腹時カテコールアミン濃度(エピネフリンおよびノルエピネフリン)
時間枠:7~21日
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血液サンプルから抽出された血漿サンプルを介して評価されます
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7~21日
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空腹時性ホルモン濃度(17ベータエストラジオール、テストステロン、プロゲステロン)
時間枠:7~21日
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血液サンプルから抽出された血清サンプルを介して評価されます
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7~21日
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空腹時の膵臓由来ホルモン濃度(インスリンおよびグルカゴン)
時間枠:7~21日
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血液サンプルから抽出された血漿サンプルを介して評価されます
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7~21日
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水分補給状態(尿比重)
時間枠:7~21日
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屈折計による尿サンプルの分析により評価
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7~21日
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年
時間枠:7~21日
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参加者アンケートによる評価
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7~21日
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セックス
時間枠:7~21日
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参加者アンケートによる評価
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7~21日
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民族
時間枠:7~21日
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参加者アンケートによる評価
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7~21日
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喫煙状況
時間枠:7~21日
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参加者アンケートによる評価
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7~21日
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薬・サプリメントの使用
時間枠:7~21日
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参加者アンケートによる評価
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7~21日
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食事パターン/要件 (例: ベジタリアン、ビーガン、セリアック病)
時間枠:7~21日
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参加者アンケートによる評価
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7~21日
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体重(kg)
時間枠:7~21日
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体重計による評価
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7~21日
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BMI (BMI) (kg/m2)
時間枠:7~21日
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体重(kg)を身長(平方メートル)で割ることによって評価されます。
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7~21日
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胴囲(cm)
時間枠:7~21日
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人体測定巻尺を使用して評価
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7~21日
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ヒップ周囲(cm)
時間枠:7~21日
|
人体測定巻尺を使用して評価
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7~21日
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体脂肪率
時間枠:1日
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来院4時にデュアルエネルギーX線吸収測定スキャンによって評価。
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1日
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体脂肪の局在化
時間枠:1日
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来院4時にデュアルエネルギーX線吸収測定スキャンによって評価。
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1日
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除脂肪体重
時間枠:1日
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来院4時にデュアルエネルギーX線吸収測定スキャンによって評価。
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1日
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|
体脂肪率
時間枠:7~21日
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体重計による生体電気インピーダンス解析
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7~21日
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ジェノタイピング分析
時間枠:7~21日
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ジェノタイピング分析は、血液サンプルからバフィーコート層を抽出することによって評価されます。
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7~21日
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骨格筋サンプル (オプション)
時間枠:1日
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オプションの筋肉サンプルは、訪問 4 で Bergstrom 技術を使用して大腿四頭筋から取得されます。
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1日
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脂肪組織(脂肪)サンプル(オプション)
時間枠:1日
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オプションの脂肪サンプルは、訪問 4 で「脂肪吸引」技術を介して腹部皮下領域 (臍の横 5 cm) から採取されます。
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1日
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体脂肪量指数 (体脂肪、kg/m2)
時間枠:7~21日
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体脂肪(kg)を身長(平方メートル)で割ることによって評価されます。
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7~21日
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協力者と研究者
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捜査官
- 主任研究者:Javier T Gonzalez, PhD、University of Bath
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Kelley DE, Goodpaster B, Wing RR, Simoneau JA. Skeletal muscle fatty acid metabolism in association with insulin resistance, obesity, and weight loss. Am J Physiol. 1999 Dec;277(6):E1130-41. doi: 10.1152/ajpendo.1999.277.6.E1130.
- Goodpaster BH, Sparks LM. Metabolic Flexibility in Health and Disease. Cell Metab. 2017 May 2;25(5):1027-1036. doi: 10.1016/j.cmet.2017.04.015.
- Lanzi S, Codecasa F, Cornacchia M, Maestrini S, Salvadori A, Brunani A, Malatesta D. Fat oxidation, hormonal and plasma metabolite kinetics during a submaximal incremental test in lean and obese adults. PLoS One. 2014 Feb 11;9(2):e88707. doi: 10.1371/journal.pone.0088707. eCollection 2014.
- Rynders CA, Blanc S, DeJong N, Bessesen DH, Bergouignan A. Sedentary behaviour is a key determinant of metabolic inflexibility. J Physiol. 2018 Apr 15;596(8):1319-1330. doi: 10.1113/JP273282. Epub 2017 Jul 4.
- Kelley DE, Mandarino LJ. Fuel selection in human skeletal muscle in insulin resistance: a reexamination. Diabetes. 2000 May;49(5):677-83. doi: 10.2337/diabetes.49.5.677.
- Kelley DE, Mandarino LJ. Hyperglycemia normalizes insulin-stimulated skeletal muscle glucose oxidation and storage in noninsulin-dependent diabetes mellitus. J Clin Invest. 1990 Dec;86(6):1999-2007. doi: 10.1172/JCI114935.
- ANDRES R, CADER G, ZIERLER KL. The quantitatively minor role of carbohydrate in oxidative metabolism by skeletal muscle in intact man in the basal state; measurements of oxygen and glucose uptake and carbon dioxide and lactate production in the forearm. J Clin Invest. 1956 Jun;35(6):671-82. doi: 10.1172/JCI103324. No abstract available.
- van Loon LJ, Greenhaff PL, Constantin-Teodosiu D, Saris WH, Wagenmakers AJ. The effects of increasing exercise intensity on muscle fuel utilisation in humans. J Physiol. 2001 Oct 1;536(Pt 1):295-304. doi: 10.1111/j.1469-7793.2001.00295.x.
- Romijn JA, Coyle EF, Sidossis LS, Gastaldelli A, Horowitz JF, Endert E, Wolfe RR. Regulation of endogenous fat and carbohydrate metabolism in relation to exercise intensity and duration. Am J Physiol. 1993 Sep;265(3 Pt 1):E380-91. doi: 10.1152/ajpendo.1993.265.3.E380.
- Perez-Martin A, Dumortier M, Raynaud E, Brun JF, Fedou C, Bringer J, Mercier J. Balance of substrate oxidation during submaximal exercise in lean and obese people. Diabetes Metab. 2001 Sep;27(4 Pt 1):466-74.
- Shook RP, Hand GA, Paluch AE, Wang X, Moran R, Hebert JR, Jakicic JM, Blair SN. High respiratory quotient is associated with increases in body weight and fat mass in young adults. Eur J Clin Nutr. 2016 Oct;70(10):1197-1202. doi: 10.1038/ejcn.2015.198. Epub 2015 Nov 25.
- Seidell JC, Muller DC, Sorkin JD, Andres R. Fasting respiratory exchange ratio and resting metabolic rate as predictors of weight gain: the Baltimore Longitudinal Study on Aging. Int J Obes Relat Metab Disord. 1992 Sep;16(9):667-74.
- Hopkins M, Blundell JE, King NA. Individual variability in compensatory eating following acute exercise in overweight and obese women. Br J Sports Med. 2014 Oct;48(20):1472-6. doi: 10.1136/bjsports-2012-091721. Epub 2013 May 10.
- Barwell ND, Malkova D, Leggate M, Gill JM. Individual responsiveness to exercise-induced fat loss is associated with change in resting substrate utilization. Metabolism. 2009 Sep;58(9):1320-8. doi: 10.1016/j.metabol.2009.04.016. Epub 2009 Jun 18.
- Dandanell S, Husted K, Amdisen S, Vigelso A, Dela F, Larsen S, Helge JW. Influence of maximal fat oxidation on long-term weight loss maintenance in humans. J Appl Physiol (1985). 2017 Jul 1;123(1):267-274. doi: 10.1152/japplphysiol.00270.2017. Epub 2017 May 25.
- Blaize AN, Potteiger JA, Claytor RP, Noe DA. Body fat has no effect on the maximal fat oxidation rate in young, normal, and overweight women. J Strength Cond Res. 2014 Aug;28(8):2121-6. doi: 10.1519/JSC.0000000000000512.
- Croci I, Hickman IJ, Wood RE, Borrani F, Macdonald GA, Byrne NM. Fat oxidation over a range of exercise intensities: fitness versus fatness. Appl Physiol Nutr Metab. 2014 Dec;39(12):1352-9. doi: 10.1139/apnm-2014-0144. Epub 2014 Aug 1.
- Ara I, Larsen S, Stallknecht B, Guerra B, Morales-Alamo D, Andersen JL, Ponce-Gonzalez JG, Guadalupe-Grau A, Galbo H, Calbet JA, Helge JW. Normal mitochondrial function and increased fat oxidation capacity in leg and arm muscles in obese humans. Int J Obes (Lond). 2011 Jan;35(1):99-108. doi: 10.1038/ijo.2010.123. Epub 2010 Jun 15.
- Horowitz JF, Klein S. Oxidation of nonplasma fatty acids during exercise is increased in women with abdominal obesity. J Appl Physiol (1985). 2000 Dec;89(6):2276-82. doi: 10.1152/jappl.2000.89.6.2276.
- Goodpaster BH, Wolfe RR, Kelley DE. Effects of obesity on substrate utilization during exercise. Obes Res. 2002 Jul;10(7):575-84. doi: 10.1038/oby.2002.78.
- Ellis AC, Hyatt TC, Hunter GR, Gower BA. Respiratory quotient predicts fat mass gain in premenopausal women. Obesity (Silver Spring). 2010 Dec;18(12):2255-9. doi: 10.1038/oby.2010.96. Epub 2010 May 6.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (推定)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
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