METABOLISME WAT IS HET EFFECT VAN OVERGEWICHT EN DIEETINTERVENTIES OP HET METABOLISME? EFFECT VAN OVERGEWICHT OP HET METABOLISME? Normale situatie Situatie bij overgewicht Lisbeth Mathus-Vliegen Academisch Medisch Centrum Universiteit van Amsterdam e.mathus-vliegen@amc.uva.nl EFFECT VAN OVERGEWICHT OP HET METABOLISME? Normale situatie Situatie bij overgewicht ENERGIE HUISHOUDING
ENERGIE HUISHOUDING Inname Tractus digestivus ENERGIE LEVERANCIERS Zetmeel Vet Voedsel alcohol eiwitten koolhydraten vetten energiedichtheid schatten energie-inhoud smakelijkheid opname maagdarmstelsel Hongergevoel Verzadigingsgevoel Stress Transport Bloed/ Lymfe Glucose Chylomicronen Opslag Lever Spier Vetweefsel Glycogeen Glycogeen Vet Transport Bloed Glucose FFA Gebruik Weefsels CO 2 en H 2 O, energie CO 2 en H 2 O, energie McDONALDs EN VERANTWOORDE ALTERNATIEVEN VOOR HET HAPPY MEAL Horde 1 McKibbeling (165 kcal) Chicken Nuggets (179 kcal) Hamburger (245 kcal) Cheeseburger (304 kcal) Horde 2 Frietjes (239 kcal) Snoeptomaatjes (8 kcal) Horde 3 Spa (0 kcal) Melk (155 kcal) Innocent smoothie (104 kcal) (Sinas)appelsap (112/124 kcal) Frisdrank (110 kcal) Horde 4 Snoeptomaatjes (8 kcal) Vers fruit (34 kcal) Danoontje (74 kcal) In theorie naar huis met 181 kcal en moefspeeltje ENERGIE HUISHOUDING Basale/ruststofwisseling ± 60-75% RMR/REE leeftijd; geslacht; schildklierfunctie; eiwit turnover; lichaamsoppervlak; vetvrije massa Lichamelijke activiteiten ± 15-30% non-ree Thermogenese obligaat ± 7-13% TEF/DIT * bewerken voedsel eiwit ± 20% (energiebalans, koolhydraten ± 8% voedselsamenstelling) oxydatie ± 5% glycogenese ± 12% lipogenese ± 23% vet ± 5-10% * thermogene factoren: roken koffie kou stress Thermogenese facultatief insuline sympathisch zenuwstelsel (RMR TEF SPA)
ENERGIE HUISHOUDING ENERGIE ENERGIE = ENERGIE Organen Spieren Vetweefsel Centraal zenuwstelsel Lichaamsgewicht < 6% 40% 21% BMR 58% 22% <5% 25% TEE Thermogenese met 15% door 20 sigaretten/dag met 5% door elke 2 uur 100 mg cafeïne (kopje koffie 60-100 mg cafeïne) UPTAKES OF OXYGEN AND SUBSTRATES BY THE LEGS DURING PROLONGED EXERCISE % 100 75 50 25 0 Oxygen uptake mmol/min 17.6 17.6 17.6 14.7 8 22 14 26 1.3 10 37 27 37 41 Rest 40 min 90 min 180 min 240 min oxidation of non-bloodborne fuels (muscle glycogen/lipids) oxidation of FFA oxidation of glucose 50 36 62 30 Ahlberg et al., J Clin Invest 1974;53:1080-1090 ENERGIE HUISHOUDING * glycogeen * reserve vet * hormonen - insuline - progesteron - catecholamines * autonome zenuwstelsel RESERVES IN VOLWASSENE Weefsel (kg) Glucose / Mobiliseerbaar Glycogeen eiwit G kj G kj Bloed (10) Lever (1) Darmen (1) Hersenen (1,4) Huid, longen, milt (4) Spier (30) Vetweefsel (15) 15 255 100 1700 0 0 2 34 13 220 300 5100 20 340 100 1700 100 1700 100 1700 40 680 240 4080 4000 68000 300 5100 Triglyceriden G kj 5 185 50 1850 0 0 0 0 40 1480 600 22200 12000 444000 Totaal 450 7649 5000 82280 12695 469715
KOOLHYDRATEN g/kg totaal g Spier glycogeen 7 245 Lever glycogeen 60 108 Glucose in bloed en ECV 0,8 17 Totaal koolhydraatgehalte 370 lichaam EFFECT VAN OVERGEWICHT OP HET METABOLISME? Normale situatie Situatie bij overgewicht ENERGIE - ENERGIE / = ENERGIE Behoefte aan koolhydraten/d door van koolhydraten afhankelijke organen Centraal zenuwstelsel 120-150 g Niermerg, beenmerg, leucocyten en erythrocyten 40-100 g Aanpassing door gluconeogenese / vetoxidatie Minimale noodzakelijke intake 60 g/d ENERGIE HUISHOUDING Basale/ruststofwisseling ± 60-75% RMR/REE leeftijd; geslacht; schildklier; eiwit turnover; lichaamsoppervlak; vetvrije massa hoog Lichamelijke activiteiten ± 15-30% non-ree hoog / laag Thermogenese obligaat ± 7-13% TEF/DIT * bewerken voedsel eiwit ± 20% (energiebalans, koolhydraten ± 8% voedselsamenstelling) oxydatie ± 5% glycogenese ± 12% lipogenese ± 23% vet ± 5-10% * thermogene factoren: roken koffie kou stress Thermogenese facultatief glucose en mlt: 75 kcal lager insuline sympathisch zenuwstelsel (RMR TEF SPA) THE OBESITY WEB Osteoarthritis Joint pain Anxiety Psychological impact Depression Hypertension Increased Body Weight Sleep apnoea Breathlessness CENTRAL OBESITY Insulin Resistance Dyslipidaemia Prostate Cancer Hirsutism é Testosterone Sex Hyperinsulinaemia Diabetes (NIDDM) Hormone Imbalance Breast Cancer é Oestrogen ê SHBG Atherosclerosis Infertility P.C.O.S. Endometrial Cancer
PATHOPHYSIOLOGY OF DIABESITY Coexistence of type 2 diabetes and obesity Bailey BMJ 2011, 342: d1996 Wereldwijd 285 miljoen mensen met diabetes, in 2030 438 miljoen > 90% type 2 diabetes en hiervan > 90% overgewicht/obesitas en <50% met HbA1c < 7% REMMING Lipolyse van vetweefsel Lever gluconeogenese Proteolyse, met name in perifere weefsels Nier gluconeogenese INSULINE STIMULATIE Perifere glucose opname, met name in spier Eiwit synthese Triglyceriden opname gemedieerd door lipoproteine lipase REMMING Lipolyse van vetweefsel Lever gluconeogenese Proteolyse, met name in perifere weefsels Nier gluconeogenese INSULINE STIMULATIE Perifere glucose opname, met name in spier Eiwit synthese Triglyceriden opname gemedieerd door lipoproteine lipase INSULINE RESISTENTIE Lever: geen onderdrukking van de endogene glucose productie: verhoogde nuchtere glucose Spiercel: verminderd glucose transport voor oxidatie en glycogeensynthese: verhoogd glucose Vetcel: geen remming lipolyse: verhoogde FFA en glycerol EFFECT VAN DIEETINTERVENTIES OP HET METABOLISME?
ENERGIEDYSBALANS DIËTEN Diëten samengesteld uit conventionele producten met een vaste energetische waarde (1500-1800 kcal voor mannen en 1200-1500 kcal voor vrouwen) Diëten samengesteld uit conventionele producten met een individueel bepaald energie tekort (volgens de WHO formule) 500 kcal tekort bij BMI < 35 kg/m 2 : 0,5 kg/wk of 10% in 6 mnd 500-1000 kcal tekort bij BMI 35 kg/m 2 : 0,5-1,0 kg/wk of 10% in 6 mnd Diëten samengesteld uit conventionele producten met gedeeltelijke maaltijdvervanging Diëten met complete maaltijdvervanging zoals LCDs (low calorie diets, 800-1200 kcal) of VLCDs (very low calorie diets, 450-800 kcal) LEVEL 1 EVIDENCE-BASED CONCLUSIES Een energiebeperking van 600 kcal reduceert het gewicht met 5 kg (3,5/7,0) in een jaar bij mensen (M & V) met een BMI van 28-40 kg/m 2 Anderson 2001; Avenell 2004; NICE 2006 Als een energiebeperkte voeding wordt volgehouden kan een gewichtsreductie van 3,5 kg gehandhaafd worden over een periode van 4-5 jaar Anderson 2001; Avenell 2004 SHORT-TERM INTERVENTIONS CALORIE RESTRICTION Meta-analysis of 24 weeks of intervention Weight loss % of initial body weight 21.3 (20.1/22.5) VLCD + MR < 800 kcal LCD 800-1550 kcal/d 11.4 (8.9/13.1) Energy-restricted diet 1500 kcal/d 8.5 (4.9/12.1) Intensity of treatment (consultation of physician, visit to clinic, duration of consultation) and energy intake are more decisive in treatment outcome than body weight at the start and duration of therapy Anderson et al., Adv Ther 2004;21:61-75
LEVEL 1 EVIDENCE-BASED CONCLUSIES Een energiebeperking van 600 kcal reduceert het gewicht met 5 kg (3,5/7,0) in een jaar bij mensen (M & V) met een BMI van 28-40 kg/m 2 Anderson 2001; Avenell 2004; NICE 2006 Als een energiebeperkte voeding wordt volgehouden kan een gewichtsreductie van 3,5 kg gehandhaafd worden over een periode van 4-5 jaar Anderson 2001; Avenell 2004 VLCD diëten resulteren in een groter gewichtsverlies, maar de uitval na 1 jaar is 50% vergeleken met 20-30% op een normaal energiebeperkt dieet Anderson 2001; Avenell 2004; Dansinger 2005 Voor de uitkomst is het aantal consultaties bepalend en van groter belang dan de duur van de behandeling of het lichaamsgewicht bij de start Lantz 2003; Anderson 2004; Dansinger 2005; Sacks 2009 ENERGIE HUISHOUDING Basale/ruststofwisseling ± 60-75% RMR/REE leeftijd; geslacht; schildklier; eiwit turnover; lichaamsoppervlak; vetvrije massa hoog lager Lichamelijke activiteiten ± 15-30% non-ree hoog/laag lager Thermogenese obligaat ± 7-13% TEF/DIT * bewerken voedsel eiwit ± 20% (energiebalans, koolhydraten ± 8% voedselsamenstelling) oxydatie ± 5% glycogenese ± 12% lipogenese ± 23% vet ± 5-10% * thermogene factoren: roken koffie kou stress Thermogenese facultatief glucose en mlt: 75 kcal lager lager insuline sympathisch zenuwstelsel (RMR TEF SPA) DEGREE OF SUPPRESSION OF BMR AT DIFFERENT LEVELS OF ENERGY RESTRICTION Change in BMR (%) 1.7 MJ 3 MJ 5 MJ diet 1.7 MJ/ 400 kcal 3 MJ/ 700 kcal 5 MJ/ 1200 kcal 7-15% WINST BIJ MATIG GEWICHTSVERLIES (5-10%) Bloeddruk daling met 10 mm Hg systolisch en met 20 mm Hg diastolisch Dyslipidemie daling van totaal cholesterol met 10% daling van LDL-cholesterol met 15% daling van triglyceriden met 30% toename van HDL-cholesterol met 8% Diabetes verbeterde glucose controle verhoogde insuline gevoeligheid Cardiovasculair risico verminderde stollingsneiging Vruchtbaarheid verbeterde ovarium functie Lichamelijke klachten minder rug- en gewrichtsklachten verbeterde longfunctie,minder kortademigheid Kwaliteit van leven Prentice et al., 1991 2.2 1.8 1.3 weight loss %/wk
BENADRUKKEN MACRONUTRIËNTEN (eiwitten, koolhydraten, vetten) Verzadigingssnelheid Verzadigingsduur Bijdrage aan de dagelijkse energie Energiedichtheid Opslagcapaciteit KARAKTERISTIEKEN VAN MACRONUTRIËNTEN Metabole wegen voor opslag elders Autoregulatie Energie toevoer in kcal/ gram Thermogenese (DIT) Eiwit Koolhydraten Vet Lean 1998 KARAKTERISTIEKEN VAN MACRONUTRIËNTEN KARAKTERISTIEKEN VAN MACRONUTRIËNTEN Verzadigingssnelheid Verzadigingsduur Bijdrage aan de dagelijkse energie Energiedichtheid Opslagcapaciteit Metabole wegen voor opslag elders Autoregulatie Energie toevoer in kcal/ gram 4 Eiwit snel lang laag laag geen ja goed Thermogenese (DIT) ± 20% Lean 1998 Koolhydraten Vet Eiwit Koolhydraten Vet Verzadigingssnelheid snel matig snel Verzadigingsduur lang lang Bijdrage aan de dagelijkse energie laag hoog Energiedichtheid laag matig Opslagcapaciteit geen laag Metabole wegen voor opslag elders Autoregulatie goed goed Energie toevoer in kcal/ gram 4 3.75 Thermogenese (DIT) ± 20% ± 8% Lean 1998 ja ja 5% oxidatie, 12% glycogeensynthese, 22% lipogenese
KARAKTERISTIEKEN VAN MACRONUTRIËNTEN Eiwit Koolhydraten Vet Verzadigingssnelheid snel matig snel traag Verzadigingsduur lang lang kort Bijdrage aan de dagelijkse energie laag hoog hoog Energiedichtheid laag matig hoog Opslagcapaciteit geen laag hoog Metabole wegen voor opslag elders ja ja nee Autoregulatie goed goed slecht Energie toevoer in kcal/ gram 4 3.75 9 Thermogenese (DIT) ± 20% ± 8% ±5-10% Lean 1998 5% oxidatie, 12% glycogeensynthese, 22% lipogenese BENADRUKKEN MACRONUTRIËNTEN Vet beperking Eiwit verrijking Koolhydraten beperking Koolhydraten laag-glycemische index/load BENADRUKKEN MACRONUTRIËNTEN Vet beperking Eiwit verrijking Koolhydraten beperking Koolhydraten laag-glycemische index/load
Calories don t count ATKINS DIEET mensen met overgewicht eten niet teveel/ overeten niet wel: koolhydraatverslaving *teveel koolhydraten insuline uitstorting remming serotonine release in de hersenen minder verzadiging *teveel koolhydraten hoge glucose, hoge insuline lipogenese, hypertriglyceridemie koolhydraatbeperking tot ketogenese (vet oxidatie) Fase I inductie Fase II ongoing Fase III maintenance 13 g koolhydraten (5 en%) 35 g koolhydraten (8,6 en%) 95 g koolhydraten (19 en%) onbeperkt eiwit en vet, onbeperkte energie Gewichtsverlies Nadelen voeding ATKINS DIEET * door diurese door glycogeen afbraak, door diurese op ureum (spierafbraak) en ketonen (vetoxidatie), door diurese door minder Na-retentie bij lagere insuline spiegels na 7-14 dagen versterkte diurese afnemend * minder energie inneming door ketose en monotonie * additioneel energie verlies door verlies ketonen met de urine (20 g = 100 kcal/d) * hoog eiwit verzadigend, minder efficiënt metabolisme tekort voedingsvezel; tekorten aan calcium, kalium, magnesium, ijzer, vitamines A, E, B 1, B 6 en foliumzuur geen fruit, groenten en granen (CHD, CVA, carcinoom) LOW CARB vs LOW FAT DIET AND METABOLIC RISK FACTORS: 23 trials, N=2788, duration 6-24 mo Weight kg Waist cm Total cholesterol mg/dl LDL chol mg/dl HDL chol mg/dl TC:HDL ratio Triglycerides mg/dl SBP DBP Glucose mg/dl Insulin IU/ml No. trials 22 10 15 19 19 5 20 18 18 14 12 Net change -1.0-0.1 2.7 3.7 3.3-0.1-14.0-1.0-0.7-0.3-0.1 95% CI -2.2/0.2-0.6/0.4 0.8/4.6 1.0/6.4 1.9/4.7-0.3/0.1-19.4/-8.7-3.5/1.5-1.6/0.2-1.9/1.3-0.8/0.6 Hu et al., Am J Epidemiol 2012;176 suppl:s44-s54
Blood glucose Blood glucose DIETS LOW IN CHO AND HIGH IN PROTEIN AND CARDIOVASCULAR DISEASE Nurses Health Study USA 2002 No increased IHD; ischaemic stroke associated with red meat intake European studies Significant increase in cardiovascular death Young Swedish women 2007 Middle-aged Greek men and women 2007 Elderly Swedish men 2010 Nurses Health Study & Health Professionals Follow-up Study USA 2010 Low CHO score modest NS increase in cardiovascular death Low carb with animal protein positive and low carb with vegetable protein negative association with cardiovascular mortality Health Professionals Follow-up Study 2010 IHD and CVA NS increase with protein intake Animal protein positive and vegetable protein NS negative association with cardiovascular mortality All studies indicative of increased cardiovascular risk with high protein, low CHO or both, probably driven by animal protein BENADRUKKEN MACRONUTRIËNTEN Vet beperking Eiwit verrijking Koolhydraten beperking Koolhydraten laag-glycemische index/load Lagiou et al., BMJ 2012;344: e4026 GLYCEMISCHE INDEX Toename van de glucose over 2 uur (oppervlakte onder de curve) na inname van koolhydraten als % van de referentiewaarde. Referentiewaarde = de toename van de glucose over 2 uur (oppervlakte onder de curve) na 50 g glucose of witbrood GLYCEMISCHE INDEX Toename van de glucose over 2 uur (oppervlakte onder de curve) na inname van koolhydraten als % van de referentiewaarde. Referentiewaarde = de toename van de glucose over 2 uur (oppervlakte onder de curve) na 50 g High GI glucose of witbrood Low GI 0 1 2 Inname koolhydraten Time after meal (hours) 0 1 2 Inname koolhydraten Time after meal (hours)
GLYCAEMISCHE INDEX META-ANALYSIS LOW GL DIETS Pasta s/ granen Zilvervliesrijst 55 Witte rijst, grote korrel 56 Peulvruchten Witte rijst, kleine korrel 72 Bonen gebakken Instant rijst Kidney bonen 128 Linzen Groenten Zuivel Wortels gekooktmelk vol 49 Mais Melk mager 55 IJs Aardappelen gebakken 85 Nieuwe aardappelen 62 Brood Bagel 72 Brood volkoren 69 Brood wit 48 70 Croissant 27 67 30 Fruit Appel 27 38 32 Banaan rijp 55 61 Grapefruit 25 Sinasappel 44 N WMD (95% CI) studies patients Change in body mass 4 163-1.1 (-2.0/-0.2) kg* Change in fat mass 4 147-1.1 (-1.9/-0.4) kg* Change in BMI 2 48-1.3 (-2.0/-0.5) U* Change in FFM 2 109 0.1 (-0.3/+0.6) kg Change in total cholesterol 3 131-0.22 (-0.43/-0.02)* Change in LDL cholesterol 3 131-0.24 (-0.44/-0.05)* Change in HDL cholesterol 3 131 N.S. Change in TG N.S. Fasting insulin/ insulin sensitivity N.S. Fasting glucose N.S. FFA 2 N.S. RR 2 N.S. Satiety n.d. QOL n.d. Mortality n.d. NS not significant; n.d. not done/no data Thomas et al., Cochrane Syst Rev 2007, issue 3 LEERPUNTEN metabole effecten van overgewicht Overgewicht gaat gepaard met een 1. verhoogde ruststofwisseling 2. verminderd thermisch effect op voeden 3. verhoogd totaal 24u energie gebruik en behoefte Metabole effecten van centrale vetstapeling zijn 1. Insuline resistentie en T2DM ) 2. Hyperlipidemie ) metabool syndroom 3. Hypertensie ) 4. Verhoogde kans op maligniteiten 5. Etc. etc. LEERPUNTEN metabole effecten van dieetinterventies Reeds 5-10% gewichtsverlies gaat gepaard met een verbetering van het gestoorde metabole profiel Metabole effecten van dieetinterventies zijn 1. Een verlaagd basaalmetabolisme naarmate meer crash-dieet-achtig 2. Bij een low-carb dieet gunstig en ongunstig effect op het lipidenprofiel, bepaald door de vervanging van de koolhydraten door vetten of eiwitten en de herkomst van plantaardig of dierlijk