Персонализированная диетотерапия на основе

Проект
Клинические рекомендации
Персонализированная диетотерапия на основе
нагрузочной непрямой калориметрии
Москва 2015
1
Содержание
Стр.
Разработчики………………………………………………………………..…………..
3
1. Введение……………………………………………………………………….
4
2. Методология…………………………………………………………………..
6
3. Описание медицинской разработки.………………………………………..
7
3.1. Диагностика пищевого статуса
человека.………………………………...
3.1.1. Клиническое обследование больного и оценка его фактического
питания……………………………………………………………….
3.1.2. Оценка композиционного состава тела…………………………….
7
8
9
11
3.1.3. Оценка показателей метаболометрии………………………………
3.1.4. Исследование биохимических маркеров пищевого и
15
метаболического статуса …………………………………………...
3.2. Методология
проведения
нагрузочной
респираторной
калориметрии для разработки персонализированной диетотерапии
………………….
18
3.3. Результаты научно-исследовательской
работы……………………..……
22
3.4. Сведения о
патентовании……………………………………………….…
27
3.5. Степень готовности медицинской технологии к
внедрению…….……...
27
3.6. Область применения медицинской
технологии………………………….
28
3.7. Реализация в
практике……………………………………………………..
28
4.
5.
Заключение…………………………………………………………...……
Приложение……………………………………………………………
2
28
29
Разработчики: Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор; директор ФГБНУ
«НИИ питания» Тутельян В.А., к.м.н. Богданов А.Р., к.м.н. Богданов Р.Р.
Организация-разработчик: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Научно-исследовательский институт питания»
3
ВВЕДЕНИЕ
Питание является неотъемлемой частью жизнедеятельности человека и одним из
важнейших факторов, оказывающих влияние на здоровье. В настоящее время разработаны
специализированные диеты для лечения самых разных заболеваний. Однако, проблема
заключается в том, что разработанные в настоящее время диеты ориентированы
исключительно на патогенетическое действие фактора питания, усредненные возрастные
потребности больных в пищевых веществах и энергии и практически не учитывают
индивидуальных потребностей больного, что резко снижает эффективность проводимой
диетотерапии. Отсутствие у врача объективной информации о действительных потребностях
больного в энергии и макронутриентах приводит к частым терапевтическим ошибкам.
Назначение деперсонализированной диеты в этом случае наносит объективный вред
больному в виде патологических метаболических сдвигов и неблагоприятных (а зачастую и
малообратимых) изменений количественных показателей состава тела, усугубления
клинического течения заболеваний и ухудшения прогноза.
Помимо этого, любая диетотерапия требует постоянной коррекции проводимого
лечения, в зависимости от динамики клинического статуса больного, эффективности
лечения, фазы заболевания, что также должно проводится под контролем объективных
показателей обмена веществ и энергии.
Таким образом, необходимость наличия метода объективного исследования
действительных потребностей больного в веществах и энергии для индивидуализации
диетотерапии и инструментального контроля ее эффективности не вызывает сомнений.
Учет индивидуальных потребностей больного в макронутриентах и энергии
подразумевает определение оптимального диапазона (нижней и верхней границы)
персональных потребностей больного в макронутриентах и энергии – так называемого
«индивидуального метаболического коридора». При этом, нижней границей указанного
коридора должны служить показатели энерготрат и скоростей окисления макронутриентов в
состоянии основного обмена, а верхней границей – те же показатели при средней физической
активности больного в течение суток.
В настоящее время известен метод непрямой респираторной калориметрии покоя,
позволяющий оценивать энерготраты и скорости окисления основных пищевых веществ в
состоянии основного обмена [В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько, 2002]. Метод основан на
измерении количества поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа и
дальнейшей конвертации измеренных показателей по формулам в показатели
энергетических затрат и окисления макронутриентов.
Недостаток этого способа в том, что он является неполным и может характеризовать
только минимальные потребности человека в пищевых веществах и энергии, то есть
нижнюю границу. Верхняя граница потребностей определяется его будничной физической
активностью и безусловно выше определяемых в ходе исследования основного обмена.
Таким образом, исследование основного обмена дает информацию лишь о части истинных
потребностей человека – определяет его минимальные потребности в макронутриентах и
энергии.
4
Определение верхней границы «индивидуального метаболического коридора» не
менее важно, так как позволяет рассчитать максимально допустимые значения калорийности
и содержания макронутриентов в диете больных ХСН. Объективного метода определения
указанных показателей до настоящего времени разработано не было.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения суточного
потребления энергии на основе расчета коэффициента физической активности по табличным
данным в зависимости от группы труда больного [Мартинчик А. Н., Маев И. В., Петухов
А.Б., 2002] (DII).
Недостатком данного способа является его низкая точность при расчете
энергетических потребностей, обусловленная тем, что известные табличные данные
прироста энерготрат при выполнении той или иной физической работы существенно
усреднены. Кроме того, способ не позволяет оценить скорости окисления пищевых веществ
при физической нагрузке, что в свою очередь не дает возможности определить оптимальный
диапазон содержания белков, жиров и углеводов в диете.
Применение настоящей медицинской технологии, позволяет с большой точностью
оценить индивидуальные показатели верхней границы энергетического и макронутриентного
обмена человека за счет разработки специальной системы нагрузочного тестирования
сопряженной с респираторной калориметрией, позволяющими получить значения
действительных среднесуточных потребностей в белках, жирах, углеводах и энергии (DII).
5
2. МЕТОДОЛОГИЯ
Способ определения индивидуальной верхней границы потребностей человека в
макронутриентах и энергии, включающий исследование метаболических характеристик в
состоянии покоя и в ходе нагрузочного тестирования, определение коэффициента
физической активности, отличающийся тем, что пациент в течение 7 суток ведет дневник
профиля физической активности с регистрацией времени пассивного и активного времени
суток tакт,tпас., с учетом этого времени определяют усредненный коэффициент физической
активности КФАср и среднее значение энергозатрат Екфаср за сутки, а нагрузочное
тестирование проводят в режиме ступенчато возрастающей нагрузки с шагом прироста 10
Вт, длительностью ступеней равной 3 минутам, при этом максимальная величина нагрузки
не должна превышать 100 Вт, затем строят график зависимости энергозатрат от величины
нагрузки и определяют
по нему значение нагрузки соответствующее Екфаср, на уровне
которой фиксируют значения показателей нутриентного обмена в процессе нагрузочного
тестирования VБкфаср, VУкфаср, VЖкфаср и с учетом фактических показателей нутриентов
VБпок,VУпок,VЖпок и энерготрат в покое Епок,
определяют индивидуальные показатели
рационального энергетического и нутриентного обмена человека по формулам:
Еинд = k1 Епок + k2 Екфаср,
VБ инд = VБпок k1 + VБ кфа ср k2,
VУ инд = VУпок k1 + VУ кфа ср k2,
VЖ инд = VЖпок k1 + VЖ кфа ср k2,
где Е инд – индивидуальный показатель рационального энергетического обмена человека
(ккал/сут);
Е пок - энергозатраты в состоянии покоя (ккал/сут);
Екфаср -среднее значение энергозатрат при физической нагрузке (ккал/сут);
t акт, t пас – активное и пассивное время суток (час);
k1 = t пас / 24 – коэффициент пассивного времени суток;
k2 = t акт / 24 –коэффициент активного времени суток;
VБ инд ,VУ инд,VЖ инд - индивидуальные показатели нутриентного обмена белков,
углеводов и жиров человека (ккал/сут);
VБпок , VУпок, VЖпок - показатели нутриентного обмена белков, углеводов и жиров в
состоянии покоя (ккал/сут);
VБ кфаср , VУ кфаср, VЖ кфаср – средние показатели нутриентного обмена белков, углеводов и
жиров при физической нагрузке (ккал/сут).
6
3. ОПИСАНИЕ МЕДИЦИНСКОЙ РАЗРАБОТКИ
3.1 ДИАГНОСТИКА ПИЩЕВОГО СТАТУСА ЧЕЛОВЕКА
В настоящее время при эпидемиологических исследованиях состояния питания и
здоровья различных популяций, организованных групп населения целесообразным
представляется оценка пищевого статуса – стандартного интегрального показателя,
учитывающего количественные оценки поступления пищевых веществ (пищевой анамнез
или фактическое питание), состава тела и обменных процессов на уровне целостного
организма.
Как известно, с изменением жизнедеятельности человека изменяется его фактическое
питание, количество и качество потребляемой пищи. Изучение статуса питания имеет
большую социально-гигиеническую значимость, так как способствует своевременному
выявлению групп риска и обнаружению у них предболезненных состояний, обусловленных
неправильным питанием.
Оценка питания и связанного с ним состояния здоровья личного состава конкретного
воинского коллектива позволяют определить необходимость проведения, объем и характер
организационных, лечебно-диагностических и гигиенических мероприятий, направленных
на предупреждение возникновения и развития заболеваний, обусловленных алиментарным
фактором.
По классификации Н. Ф. Кошелева (1968), статус питания подразделяется на
обычный, оптимальный, избыточный (первой, второй, третьей и четвертой степени) и
недостаточный (неполноценный, преморбидный и морбидный).
Обычный статус питания, присущий большинству людей, характеризуется
отсутствием нарушений со стороны функционального состояния, работоспособности и
здоровья в целом, обусловленных неполноценным и неадекватным питанием.
Под оптимальным статусом питания подразумевается не только соответствие норме
показателей умственной и физической работоспособности, функциональных возможностей
организма и состояния здоровья в целом, но и наличие адаптационных резервов,
позволяющих эффективно выполнять задачи в экстремальных условиях. Такое состояние
питания обеспечивается за счет использования специальных рационов.
Избыточный статус питания характеризуется нарушением морфо-функциональных
показателей и иммунного статуса организма, обусловленных избыточным поступлением
энергии с пищей. Энергетический дисбаланс, наблюдаемый при длительном употреблении
пищи в количествах, превышающих потребности, приводит к нарушению обмена веществ,
изменению морфологической структуры тканей гипертрофического характера. Следствием
этого является избыточное отложение жира в подкожно-жировой клетчатке и внутренних
органах, снижение функциональных возможностей и адаптационных резервов организма,
проявляющееся в ухудшении работоспособности и здоровья в целом.
Недостаточный статус питания характеризуется нарушениями, обусловленными
частичным или полным дефицитом поступающей с пищей энергии и отдельных нутриентов,
возникающим при количественной или качественной неадекватности питания.
В зависимости от вида и степени выраженности выявляемых нарушений здоровья
недостаточный статус питания может быть неполноценным, преморбидным и морбидным.
Оценка статуса питания как индивидуума, так и группы обследуемых лиц
производится на основе сравнения результатов исследования показателей, характеризующих
структуру, функции и адаптационные резервы организма, с нормативными величинами для
7
данных категорий с учетом возраста, пола, характера профессиональной деятельности,
воздействия факторов окружающей среды, в том числе и экстремальных.
Перечень изучаемых показателей статуса питания, набор используемых методов и
численность обследуемых лиц определяются, с одной стороны, задачами проводимого
исследования, а с другой - уровнем квалификации участвующего в нем медицинского
персонала, а также наличием соответствующего оборудования и реактивов.
Основная часть исследований последних десятилетий, касающихся изучения
пищевого статуса, посвящена синдрому недостаточности питания, когда его оценка является
важным прогностическим показателем. Лишь небольшое число популяционных
исследований касается оценки пищевого статуса у пациентов без дефицита массы тела.
Вместе с тем изучение пищевого статуса в клинической практике у пациентов различной
нозологии может быть полезным как при выборе, так и при оценке эффективности дието- и
фармакотерапии.
Из вышесказанного вполне очевидной становится практическая значимость оценки
интегрального показателя состояния питания.
Для адекватной оценки многофакторных изменений пищевого и метаболического
статуса больных с наиболее распространенными хроническими неинфекционными
заболеваниями
представляется
целесообразным
использование
многоуровневого
методического подхода, который можно разделить на несколько этапов.
3.1.1.Клиническое обследование больного и оценка его фактического питания.
Описание клинического и функционального обследования больного с целью
верификации диагноза хронической сердечной недостаточности не является целью
настоящих рекомендаций, и поэтому опущен. Изучение характера питания больных
различных нозологий – важнейший этап оценки пищевого статуса больного, являющийся
основой для расчетов потребления пищевых веществ и энергии, оценки адекватности
питания, выяснения роли алиментарного фактора в развитии и прогрессировании
хронических неинфекционных заболеваний.
Для оценки фактического потребления пищи в клинико-эпидемиологических
исследованиях используются различные методы, в том числе метод 24-часового
воспроизведения питания, метод регистрации потребляемой пищи в дневнике, метод анализа
частоты потребления пищи. Метод непосредственной регистрации (взвешивания) пищи
перед употреблением наиболее точен и достоверен, однако трудоемок и может оказать
влияние на привычное питание индивидуума. Наиболее широко в клинической практике
используются метод 24-часового воспроизведения питания и метод анализа частоты
потребления пищи, позволяющий, в частности, оценить фактическое питание, как по частоте
потребления пищи, так и по профилю потребления пищевых продуктов.
Оценка характера и количества потребляемой пищи за определенный временной
период проводится с использованием:

специальной карты-вопросника;

альбома цветных фотографий
стандартизированных по объему и весу;
продуктов
и
блюд
или
их
муляжей,

компьютерной программы, основанной на реализации частоты фактического
потребления пищи в величины потребления пищевых веществ и энергии.
Результаты исследований, проведенных в ФГБНУ «НИИ питания», свидетельствуют о
существенных нарушениях питания больных с алиментарно-зависимыми заболеваниями
8
(атеросклероз, гипертоническая болезнь, сахарный диабет 2 типа, ожирение и др.). В
частности, у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями выявлено повышение в 1,5-2
раза энергетической ценности рациона с преобладанием жиров животного происхождения
(39,5% по калорийности/день), повышение в рационе содержания холестерина (510мг/день) и
насыщенных жирных кислот (12,2% по калорийности/день), недостаточное потребление
полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК, 7,4% по калорийности/день), пищевых волокон
(11,3 г/день), витаминов А (на 34%) и группы В, некоторых макро- и микроэлементов.
Наиболее распространенными нарушениями химического состава рационов питания
больных СД типа 2 являются избыточное потребление жира (36,8% от общей калорийности),
холестерина (490 мг/день), натрия, дефицит в питании ПВ (суммарное потребление
клетчатки и пектина менее 10 г/сут), витаминов А, Д и бета-каротина. На фоне снижения
общего количества углеводов в домашнем рационе у значительной части больных (47%)
выявляется потребление рафинированных углеводов, а у 18% их количество составляет
более 20 г/день.
Анализ частоты потребления различных групп продуктов больными разных
нозологических групп показывает, что у мужчин выявляется большая частота потребления
хлеба и круп, овощей, кондитерских изделий, жиров, мясных продуктов и алкогольных
напитков. У женщин имеет место большая частота потребления фруктов, рыбы и молочных
продуктов. Во всех группах наблюдения отмечается высокий уровень потребления жиров и
мясных продуктов при крайне низком уровне потребления рыбы, с возрастом увеличивается
потребление хлебобулочных изделий и круп, овощей, молочных продуктов и снижается
потребление картофеля и алкоголя.
Сопоставление данных о потреблении основных пищевых веществ и энергии с
клинико-метаболическими показателями у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями
позволило выявить наличие положительной корреляции между общей калорийностью
рациона и индексом массы тела (r=0,36, p<0,05), общим содержание НЖК в рационе и
уровнем общего холестерина в сыворотке крови у женщин (r=0,57, p<0,05), отрицательной
корреляции между общим содержание жира и НЖК и уровнем артериального давления (r=0,4, p<0,05; r=-0,38, p<0,05 соответственно). У СД типа 2 выявлено наличие достоверной
отрицательной связи между уровнем глюкозы в капиллярной крови и количеством
потребляемого животного белка (r=–0,269, p<0,05), положительной связи между уровнем
триглицеридов крови и количеством углеводов в рационе (r=0,212, p<0,05), положительной
связи между массой тела с количеством углеводов и количеством общего жира ((r=0,212,
p<0,05;r=0,264,
p<0,05 соответственно). Также выявлена положительная корреляция
положительная связь систолического артериального давления с количеством потребляемого
натрия (r=0,244 p=0,05) и ИМТ (r=0,374 p=0,01).
Таким образом, изучение фактического питания пациентов различных нозологических
групп, как важнейшей составляющей оценки пищевого статуса, играет важную роль в
выяснении роли алиментарного фактора в развитии и прогрессировании алиментарнозависимых заболеваний (атеросклероз, ГБ, сахарный диабет, ожирение, остеопороз, подагра
и др.) и позволяет оптимизировать диетологические подходы в лечении и профилактики
наиболее распространенных хронических неинфекционных заболеваний.
3.1.2. Оценкакомпозиционного состава тела.
Проводится с использованием как традиционных антропометрических, так и
современных методов исследования - биоимпедансометрии и рентгеновской
остеоденситометрии.
9
Антропометрические методы включают в себя измерение массы тела, роста,
окружности талии (ОТ) и обхвата бедер (ОБ), толщины подкожных жировых складок,
окружностей различных частей тела, расчет ряда индексов и соотношений.
Масса тела является основной мерой накопления жира в организме и играет важную
роль в оценке состояния пищевого статуса. Доступным и информативным показателем
оценки массы тела является индекс массы тела. При отсутствии отеков и необычно развитой
мускулатуры эта величина прямо коррелирует с количеством жира в организме, со степенью
белково-энергетической недостаточности или ожирения.
Измерение ОТ, ОБ и расчет их соотношения у больных ожирением позволяет
определить тип преимущественного отложения жира (андроидный или геноидный) и
оценить риск развития ряда заболеваний: СД 2-го типа, ишемической болезни сердца (ИБС),
гипертонической болезни (ГБ) и др.
Толщина подкожно-жировых складок, свидетельствующая о величине общего депо
жира в организме, может быть измерена калипером, обеспечивающим стандартное давление
на складки (10 г/мм2). Наиболее часто практикуется измерение толщины складок в
следующих точках: в области трехглавой и двуглавой мышц плеча, в подлопаточной
области, над гребнем подвздошной кости, по передней аксилярной линии. Для
сопоставления жировой и тощей массы тела толщина жировой складки сопоставляется с
окружностью плеча по специальной формуле. Наряду с этим в клинической практике
используется ультразвуковой метод, позволяющий в течение 1–2 мин получить достаточно
объективные данные о величине подкожно-жирового слоя.
Исследования состава тела больных проводятся биоимпедансометрическим методом
по стандартной методике с помощью анализаторов («АВС-01» фирмы «МЕДАСС» (Россия)
и др.).
Основанный на различии электрических свойств биологических тканей
биоимпедансный метод позволяет по измеренному импедансу (электрическому
сопротивлению) оценить количественно различные компоненты состава тела. Следует
отметить особо неинвазивность, хорошую воспроизводимость метода, достаточно высокую
точность и достоверность получаемых результатов, а также безопасность и комфортность
исследования для пациента. Продолжительность обследования в зависимости от методики и
время, необходимое для получения результатов, в целом составляет 5-10 мин. Использование
в устройстве анализатора переменного тока низкой амплитуды и высокой частоты не
оказывает негативного влияния на здоровье пациента и позволяет, что чрезвычайно важно,
проводить многократные исследования состава тела в процессе длительной реабилитации и
контролируемого лечебного питания.
Исследования состава тела проводят не ранее, чем через 2 часа после приема пище в
положение больного лежа на спине. На кожу тыльной поверхности правой кисти и стопы
наклеиваются по два одноразовых электрода, к которым прикрепляются клеммы прибора.
Руки и туловище и обе ноги не должны соприкасаться.
Схема измерения от запястья до щиколотки по одной стороне тела используемая в
данной методике наиболее исследована и освещена в литературе, широко применяется в
клинике внутренних болезней для мониторинга состава тела при использовании различных
вариантов лечебного и профилактического питания, оценки эффективности комплекса
лечебных (диетологических, фармакологических, физиотерапевтических) мероприятий в
коррекции неблагоприятных изменений состава тела и прогноза развития ряда
метаболических нарушений и сопутствующих заболеваний.
Биомпедансометрия позволяет анализировать состав тела по следующим показателям:

жировая масса тела (кг, % от массы тела)
10

тощая масса тела (кг, % от массы тела)

активная клеточная масса (кг, % от тощей массы тела)

жидкость (кг)
По точности получаемых результатов биоимпедансометрия приближается к данным
высокоточного и одновременно дорогостоящего исследования – рентгеновской
денситометрии, которая из-за высокой лучевой нагрузки может проводится не чаще одного
раза в год.
Измерения жировой и тощей массы тела двумя вышеупомянутыми методами дают
сопоставимые результаты (коэффициент корреляции от 0,99 до 0,84, p<0,05 в зависимости от
индекса массы тела пациента).
Результаты, полученные при оценке состава тела с использованием совокупности
различных методов исследования, продемонстрировали прямую корреляционную
зависимость между толщиной подкожно-жировой складки и жировой массой тела пациентов.
Весьма перспективным в настоящее время для оценки состава тела представляется
использование метода остеоденситометрии, основанного на прямом измерении физической
плотности различных тканей тела.
Следует перечислить и другие достаточно информативные методы изучения состава
тела: измерение содержания калия с использованием изотопа калия, анализ общего
содержания воды методом изотопного разведения, экскреция креатинина с мочой, измерение
плотности тела методом гидростатического взвешивания, электрическая проводимость тела,
ядерно-магнитный резонанс, компьютерная томография, рентгеноскопия энергии двойного
излучения, эхокардиография. Однако в силу высокой сложности и стоимости эти методы
значительно реже используются в клинической практике.
3.1.3. Оценкапоказателей метаболометрии
Анализируются показатели основногообмено, дыхательного коэффициента с
использованием метода непрямой калориметрии, а также приближенного баланса азота и
расчета скоростей окисления различных макронутриентов.
Методы исследования энергопродукции могут быть достаточно информативны в
рамках комплексного подхода к оценке пищевого статуса, поскольку именно энергетическая
целесообразность определяет все многообразие метаболических путей в организме.
Известно, что общаяэнергопродукция складывается из следующих составных частей:
основного обмена, специфического динамического действия пищи (пищевой термогенез) и
энергии, производимой в процессе физической деятельности.
Основным методом исследования на этом этапе является прямая (с помощью
метаболических камер) и непрямая калориметрия, основанная на устойчивом
взаимоотношении между выделенным теплом и количеством поглощенного кислорода.
Существуют стандартные методики определения основного обмена – энергии,
выделяющейся в процессе поддержания динамического баланса между катаболизмом и
анаболизмом, обеспечивающего сохранение структур клетки и минимального
функционирования органов и систем в состоянии покоя.
Технология оценки метаболического статуса включает в себя несколько этапов:

исходные исследования основного обмена (ОО) и дыхательного коэффициента

оценка белковой квоты путем измерения приближенного баланса азота;
(ДК);
11

расчет скоростей окисления макронутриентов (белков, жиров и углеводов) с
использованием промежуточных показателей
небелковых энерготрат и небелкового
дыхательного коэффициента;
Метод непрямой калориметрии, несмотря на некоторые ограничения, имеет
исключительное важное значение для оценки метаболического статуса, поскольку создает
возможности не только для измерения энерготрат, но и для оценки скоростей эндогенного
окисления белков, жиров и углеводов.
Теоретической основой метода являются следующие допущения:

все энергообразующие реакции в теле зависят от О2;

по измерению поглощенного О2 возможна непрямая оценка энергетического
метаболизма;

фактор конвертации составляет примерно 4.82 килокалории на 1 л
потребленного О2;

возможны 2 варианта использования:
а) спирометрия в закрытом контуре (спирометр состоит из 100% О2 , поток
обеспечивается вдыханием и выдыханием воздуха через спирометр);
б) спирометрия в открытом контуре (дыхание производится смесью имитирующей
окружающий воздух (20.93% О2 , 0.03% СО2 , 79.04% N2), во вдыхаемом и выдыхаемом
воздухе оценивается содержание О2 и СО2;
При этом соотношение скоростей продуцируемого СО2к скорости потребленного О2
зависит от используемого субстрата. Это соотношение, известное под названием ДК, в
принципе характеризует соотношение окисляемых белков, жиров и углеводов. Пределы
значения ДК теоретически колеблются от 0,7 до 1.0. Так, для углеводов ДК =1 согласно
уравнению окисления глюкозы:
С6Н12О6 + 6 О2 = 6СО2 +6Н2О; ДК= 6СО2 /6 О2 =1.0;
для липидов согласно суммарному уравнению окисления жирных кислот:
С16 Н32 О2 + 23 О2 = 16 СО2 + 16Н2О; ДК = 16 СО2/23 О2 = 0.7;
для белков согласно суммарному уравнению окисления:
С72 Н112N2O22S +77 О2 = 63 СО2 +38 Н2О +SO3 +9 CO (NH2)2;
ДК = 63/77 = 0.82;
Обычно при сбалансированном питании значение ДК в состоянии отдыха находится в
районе 0,82. Факторами, которые могут повлиять на величину ДК являются
гипервентиляция, интенсивные физические упражнения.
ОО - это наименьший уровень энерготрат, необходимых для поддержания
жизнедеятельности, включая биосинтезы макромолекул и клеток, дыхание,
синтез
мочевины, сердечную деятельность и др. ОО зависит от: 1) температуры тела; 2) площади
поверхности тела; 3) состава тела; 4) стрессов (как правило, увеличивают ОО); 5)
окружающей температуры; 6) состояния питания (голода, недостаточности питания и др.).
Измерение ОО обычно проводится в состоянии отдыха, без стрессовой ситуации.
Перед измерением больные обычно не питаются 8-12 часов, измерения проводятся при
комфортной температуре.
Обычно увеличение ОО отмечают при лактации, лихорадке, росте и репарации ткани,
снижение – при голодании, пожилом возрасте (голодание снижает мышечную массу и
12
соотношение Т3/Т4). Низкая скорость метаболизма при отдыхе обычно идентифицируется
как фактор риска для прироста веса и ожирении при одновременном снижении уровня
свободного трийодтиронина.
Стандартными значениями ОО считаются: у мужчин – 1.0 ккал/ кг/ час , 0.9
ккал/кг/час – у женщин.
Таким образом, метод непрямой калориметрии позволяет оценить величину
энергетического обмена в покое и при нагрузке по скорости потребления О 2 и скорости
выдыхаемого СО2 .
Одним из основных звеньев патогенеза заболеваний является наличие
метаболических блоков в процессах обмена веществ на органном или межорганном уровне.
Таким образом, оценка метаболического статуса в стадии развернутого заболевания в целом
играет лишь вспомогательную роль применительно к стандартному лечению. Тем не менее,
для целого ряда заболеваний, например заболеваний включенных в метаболический синдром
(ожирение, сахарный диабет 2 типа, ранние проявления атеросклероза и др.) оценка
метаболических нарушений играет первостепенную роль.
Скорость поступления выдыхаемого СО2, а точнее соотношение выдыхаемого СО2 к
вдыхаемому О2 - дыхательный коэффициент (СО2/О2), является показателем,
характеризующих структуру энерготрат, и при определенных допущениях, рассмотренных
ниже, может характеризовать скорости окисления белка, жира и углевода. Основная
трудность в использовании метода непрямой калориметрии хорошо известна и связана со
стандартизацией условий измерения энергообмена в состоянии покоя или в состоянии
отдыха. Кроме того, наличие гипервентиляции, либо состояния ацидоза может влиять на
величину дыхательного коэффициента.
Обычно измеряют количество поглощенного О2 и далее по формуле конвертации
переводят в энергию. При этом 4.82 ккал соответствуют 1 л потребленного О 2. В открытой
системе дыхание обеспечивается окружающим воздухом (20,93%О 2, 0,03 %СО2, 79,04 N).
Прибор непосредственно переводит величины объемов О2 и СО2 в величину ОО (обычно
используется английская терминология REE - энерготраты в состоянии отдыха) в
килокалориях за единицу времени на весь организм.
Метод непрямой калориметрии – неинвазивный и доступный метод для определения
величин и структуры энерготрат в состоянии покоя, отдыха или нагрузки, позволяющий
осуществить индивидуальный мониторинг изменений метаболизма за 24-48 часов до
исследования.
Конкретные
исследования
проводились
(SensorMedics) в конфигурации со шлемом.
на
оборудовании
Vmaxspectrum
Исследуемые с помощью непрямой калориметрии пациенты различаются по составу
тела, определяемого методом биоимпедансометрии (тощая, жировая массы), поэтому
метаболические параметры следует приводить в соответствие с этими параметрами. В тех
случаях, когда количество жира в организме невелико, оправдано приводить основной обмен
к тощей массе тела, так как в этом случае корреляция между основным обменом и
обезжиренной (тощей) массой организма весьма высока, при большом же содержании жира в
организме лучшим стандартом является определение энергетических затрат на 1 кг «сухой
массы» тела, считая воду метаболически инертной. Состав тела подвержен циклическим
изменениям, что также следует учитывать.
Исследование протеиновой квоты необходимо для а) самостоятельной оценки
баланса азота в период исследования; б) для оценки скорости окисления белка по
показателю экскреции мочевины с суточной мочой; в) для вычета протеиновой квоты из
уравнения Вейра (приводится ниже) для оценки скоростей окисления жиров и углеводов.
13
Приближенный баланса азота рассчитывают по формуле
баланс азота (г/день) = Nвход - ( Nэкскр. + A3)
где Nвход - количество азота, поступившего с пищей , Nэкскр. - количество азота
мочевины, выделившегося за сутки, A3 - показатель остальных эндогенных потерь азота к
азоту мочевины( при уровне поступления азота 15-16 гр/ день А3 численно равно 3.1). В
расчетах используется известный коэффициент перевода 6.25, после умножения на который
величины азота в граммах получается величина содержания белка в граммах.
Реальное измерение баланса осуществляется путем сбора суточной мочи и
отбора проб на измерение мочевины мочи с обязательной регистрацией диуреза. Необходим
тщательный учет потребленного белка за период сбора мочи.
Расчет баланса проводят по вышеприведенному уравнению с использованием
коэффициента перевода азота белка в азот мочевины.
Уравнением, связывающим скорости окисления белков, углеводов и жиров является
уравнение Вейра:
REE (ккал/сут) = (3.94 * VO2 + 1.1 * V CO2) * 1.44 – 2.17 * АМ*
где REE – основной обмен в состоянии отдыха, VCO2 - минутный объем выделяемого
СО2 (л/мин), VO2 - минутный объем потребляемого О2 (л/мин), АМ* – азот мочевины,
экскретируемыйс мочой в течение суток в граммах / сутки, скорректированный на величину
баланса азота.
В этом уравнении скорректированный член АМ* по сути является скоростью
окисления белка, выраженным в ккал/сутки, который может быть переведен в единицу
ккал/сутки после деления на коэффициент 4.1.
После вычета белковой квоты из общей скорости окисления остается скорость
окисления, обусловленная жирами и углеводами (в основном глюкозой и жирными
кислотами). Использование небелкового ДК позволяет вычислить пропорции окисляемого
жира и углевода в процентах или долях, принимая во внимание то, что ДК при окисление
чистой глюкозы составляет 1.0, а триглицеридов - 0.7. После умножения пропорций на
величину небелкового основного обмена получаются величины скоростей окисления жиров
и углеводов в граммах/сутки или в ккал/ сутки (после умножения на коэффициенты
Атвоттера: 1г белка - 4,1 ккал, 1 г жира - 9,3 ккал, 1 г углевода - 4,0 ккал).
Таким образом, метод непрямой калориметрии позволяет разграничить структуру
окисляемого потока по величине ДК при условии отделения белковой квоты и расчета
небелковых энерготрат и может служить в качестве основного метода для оценки
предстоящей потребности организма в макронутриентах и энергии.
Обычно величины скоростей окисления белка, жира и углевода приводятся на общую
массу тела. Однако наиболее информативной характеристикой энергетического обмена
является удельная скорость метаболизма (УСМ), получаемая делением величины REE на
массу тела (ккал/ кг час). Стандартно принятой величиной УСМ считается величина 1.0 –для
мужчин и 0.9 –для женщин. Уровень УСМ характеризует величину энергетических
возможностей организма (аналог мощности), а ее снижение расценивается, как тотальное
снижение энергетического потенциала или энергетическая недостаточность.
Известный смысл имеют и другие производные величины, полученные в
антропометрических исследованиях с применением биоимпедансометрии и денситометрии.
Так величина скорости окисления жира в расчете на жировую массу дает производную
величину, по смыслу характеризующую эффективность утилизации жира, а аналогичная
величина скорости окисления белка в отношении к тощей массе дает величину
эффективности утилизации (или оборота) белка.
14
Рекомендуемый
перечень
показателей,
характеризующих
индивидуальные
особенности метаболизма основных пищевых веществ и энергии приводится ниже:
ОО (REE) - основной обмен или скорость энерготрат в покое, ккал/сутки;
УСМ - удельная скорость метаболизма, ккал/сутки на 1 кг массы тела;
СОБ – скорость окисления белка (по скорости экскреции мочевины), грамм /сутки;
НЭП – небелковые энерготраты в покое (ЭП – скорость окисления белка, в ккал),
ккал/ сутки;
УНЭП - удельная скорость небелковых энерготрат, ккал/ сутки на 1кг массы;
КОЖ - квота окисляемых жиров (по дыхательному коэффициенту), % ккал от НЭП;
КОУ - квота окисляемых углеводов (по дыхательному коэффициенту), % ккал от
НЭП;
СОЖ - скорость окисления жира (КОЖ * НЭП), грамм/сутки;
СОУ - скорость окисления углеводов (КОУ * НЭП), грамм/ сутки;
УСОЖ - удельная скорость окисления жира, грамм/ сутки на 1 кг массы;
УСОУ - удельная скорость окисления углеводов, грамм/ сутки на 1 кг массы;
КУЖ - коэффициент утилизации жира (СОЖ/ жировая масса) - % г/г жировой массы;
КУБ - коэффициент утилизации белка (СОБ/ тощая масса) - % г/г тощей массы;
Существенным критерием на данном этапе оценки пищевого статуса может служить
исследование пищевого термогенеза – повышение энергопродукции организма в ответ на
прием пищи за счет активации метаболизма в процессе накопления и утилизации
поступивших с пищей энергоемких веществ. По мнению некоторых авторов, нарушения в
регуляции пищевого термогенеза, осуществляемой гипоталамусом, являются более важной
причиной развития ожирения, чем недостаточный контроль. Величина и направленность
изменения пищевого термогенеза могут служить прогностическим тестом при
дифференциальной диагностике различных форм ожирения.
Оценка пищевого термогенеза, температурной реакции кожи и органов, а также ДК в
рефлекторную фазу (первые 5–10 мин после приема пищи), в дополнение к определению
основного обмена, может быть ценной составляющей пищевого статуса, так как позволяет
наблюдать состояние регуляторных центров энергообмена. Эти исследования целесообразно
сочетать с мониторированием сердечной деятельности. Энергопродукция в процессе
физической деятельности оценивается чаще всего по табличным данным.
3.1.4. Исследование биохимических маркеров пищевого и метаболического статуса
Проводитсяоценка лабороторных биомаркеров обменных процессов (глюкоза, фруктозамин,
гликированный гемоглобин, липидные фракции, общий белок, преальбумин,
ретинолсвязывающий белок, трансферрин, глобулины, креатинин, мочевая кислота,
показатели витаминного статуса – витамины А, С, Е, В6, минерального и микроэлементного
статуса – натрий, калий, магний, кальций, цинк, селен, хром, йод, гормонального статуса –
тиреотропный гормон, Т3 и Т4, инсулин, глюкагон и др., функциональные показатели
состояния печени – АЛТ, АСТ, ЩФ, билирубин прямой и непрямой, показатели иммунного
статуса, антиокислительной системы), которые позволяют выявить доклинические формы
нарушения питания и обеспеченности организма пищевыми веществами и энергией, не
проявляющиеся внешними клиническими симптомами и методами функциональной
диагностики.
15
Методы определения биохимических маркеров пищевого статуса можно подразделить
на статические и функциональные.
Статические методы включают анализ содержания пищевых веществ или их
метаболитов в биологическом материале, который адекватно отражает содержание пищевых
веществ во всем организме или той части тела, где обновление запасов пищевого вещества
наступает наиболее быстро при недостаточном или избыточном поступлении его с пищей.
На результаты и интерпретацию статических биохимических тестов оказывает влияние
множество факторов, в том числе суточные колебания концентрации, гормональный статус,
инфекционные и воспалительные процессы, применение лекарственных средств и т. д.
Функциональные методы включают определение активности специфических
ферментов или концентрации специфических компонентов, активность или образование
которых зависит от биологических функций пищевых веществ, анализ метаболитовксенобиотиков, накапливающихся при дефиците пищевых веществ, нагрузочные пробы,
балансовые исследования, включая методы с использованием стабильных изотопов.
Для оценки состояния белкового обмена определяют сывороточный альбумин, общий
белок сыворотки крови, белок и азот мочи; при более глубоком анализе – отношение общего
азота мочевины к общему азоту мочи, содержание в сыворотке трансферрина, преальбумина,
ретинолсвязывающего белка, фибронектина. Жировой обмен характеризуется содержанием
общего жира и холестерина крови; при более глубоком изучении – уровнем триглицеридов
сыворотки, фракций холестерина. Для оценки углеводного обмена определяют содержание
глюкозы, гликозилированного гемоглобина крови, сахара мочи; при необходимости
проводят тест на толерантность к глюкозе.
Для анализа витаминной обеспеченности определяют экскрецию витамина Сс мочой,
содержание фолиевой кислоты, витаминов В2, В12 – по гемоглобину крови, количеству
эритроцитов и их морфологии. Эритроциты также являются субстратом для оценки
обеспеченности железом и другими макро- и микроэлементами, липидами. Наиболее часто
подвергаются анализу сыворотка и форменные элементы крови, достаточно часто
анализируются моча и кал, реже – биоптаты тканей, волосы, ногти.
В целом для характеристики пищевого статуса определяется до 40 незаменимых
нутриентов, включая 13 витаминов, микроэлементы и большое количество связанных
метаболитов, ферментов, гормонов. Выбор различных биохимических тестов, как правило,
определяется задачами исследования и должен быть адекватным для оценки эффективности
как отдельных компонентов пищи, так и диетотерапии в целом.
Исследования отдельных биохимических маркеров пищевого статуса, по данным ряда
авторов, позволили установить, в частности, более выраженное снижение обеспеченности
больных ГБ витаминами В2 и В6 при увеличении тяжести заболевания. Обеспеченность
больных ИБС и ГБ природными антиоксидантами, от количественного содержания которых
зависит адекватное функционирование неферментной системы антиокислительной защиты
(АОЗ), также оказалась низкой и составила в среднем 50–85% от рекомендуемых величин
суточной потребности.
Основными этапами оценки статуса питания на основе метаболических данных
являются:

оценка отклонений энерготрат, скоростей окисления белка, жира и углеводов
от данных по фактическому питанию для каждого пациента;

оценка отклонений энерготрат, скоростей окисления белка, жира и углеводов
от нормальных величин для каждого пациента;

сопоставление
метаболических
16
данных
с
данными,
полученными
в
специальных
исследованиях
микроэлементные исследования);
(биохимические,
иммуноферментные,
витаминно-

расчет корректирующего индивидуального рациона с учетом рекомендаций
для диетотерапии данной патологии.
Основными признаками нарушения метаболизма
отклонения энергетического и белкового метаболизма.
по
определению
являются
Энергетические нарушения должны классифицироваться, как нарушения без
изменения УСМ, так и с нарушением УСМ. В первом случае расчет лечебного рациона
осуществляется путем простой сбалансированной коррекции энергетической ценности
рациона, во втором, необходимы дополнительные стандартные исследования гормонального,
цитокинного, биохимического, иммунохимического, витаминно-микроэлементного и других
показателей статуса в зависимости от назначения врача. Назначение диетотерапии также
осуществляется с учетом основных особенностей патогенеза заболевания и характера
специальных измерений.
Белковые нарушения также корригируются в первую очередь восстановлением
нормального энергетического обмена. Однако имеются и самостоятельные, устойчивые
нарушения, типа мальабсорбции, вследствие нарушений всасывания, для которых
необходима
специальная диагностика и применение специальных терапевтических
мероприятий. Обычно скорость окисления белка у здорового взрослого человека колеблется
в небольшом диапазоне от 15 до 20%, а остальная часть скорости оборота белка приходится
на реутилизацию аминокислот. Известно также, что скорость окисления белка соответствует
его минимальной суточной потребности (50-65 грамм/сутки). В случаях белковой
недостаточности особенно важно соблюдение сбалансированной аминограммы лечебного
рациона.
Особенностью измерения скорости окисления белка при данной схеме является то,
что исследование проводится в первые дни после перевода пациента на стандартный
клинический рацион. Это и обуславливает применение корректирующей роли оценки
баланса азота для расчета общей скорости окисления белка по уравнению Вейра.
Скорость окисления жира (около 90 грамм на 70 кг массы тела) также соответствует
его суточной потребности, причем уровень окисления постоянен в периоде покоя и при
физической деятельности. Снижение скорости окисления жира в принципе характеризует
снижение предстоящей потребности в нем, а с другой – развитию инсулинорезистентности,
что требует дополнительных специальных исследований. Вместе с тем усиление окисления
жира является хорошим прогностическим признаком при лечении ожирения.
Скорость окисления углеводов находится в диапазоне 150-160 грамм/ сутки на 70 кг
массы, что составляет около 1/3 от суточной потребности. Отклонения от этой скорости
должны рассматриваться специалистами, как признак нарушения углеводного обмена.
В целом остается неизменным одно правило: полученные отклонения по скорости
энерготрат и скоростям окисления макронутриентов должны быть основой для расчета
состава корригирующего лечебного рациона.
Комплексная оценка пищевого статуса с использованием различных критериев
позволяет подобрать адекватную диетотерапию, учитывающую выявленные нарушения, и в
дальнейшем оценить ее эффективность. Дополнительное обогащение стандартной диеты
витаминами Е, С, селеном больных ИБС с выявленной ранее низкой обеспеченностью этими
нутриентами способствовало более выраженной коррекции нарушений антиокислительного
баланса по интегральным показателям – общему и частным антиоксидантным индексам – в
отличие от пациентов группы сравнения. Следует отметить, что эти показатели также могут
служить дополнительными критериями для оценки пищевого статуса и использоваться в
17
клинической практике при мониторинге различных схем лечебно-профилактического
питания.
Использование современных компьютерных программ позволяет достаточно быстро
получить данные по фактическому расходу энергии и потребности в нутриентах,
своевременно выявить недостаток питания, назначить адекватную диетотерапию,
осуществить мониторинг состояния пациента и диагностику возможных осложнений.
3.2.
МЕТОДОЛОГИЯ
ПРОВЕДЕНИЯ
НАГРУЗОЧНОЙ
РЕСПИРАТОРНОЙ
КАЛОРИМЕТРИИ
ДЛЯ
РАЗРАБОТКИ
ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОЙ
ДИЕТОТЕРАПИИ
Поставленная задача решена тем, что в способе определения индивидуальной верхней
границы потребностей человека в макронутриентах и энергии, включающем исследование
метаболических характеристик в состоянии покоя и ходе нагрузочного тестирования,
предложено пациенту в течение 7 суток вести дневник физической активности с
регистрацией времени пассивного и активного времени суток tакт,tпас. С учетом этого
времени определять среднее значение энерготрат Екфаср за сутки и вычислять усредненный
коэффициент физической активности КФАср, а нагрузочное тестирование проводить в
режиме ступенчато возрастающей нагрузки с шагом прироста 10 Вт, длительностью
ступеней равной 3 минутам, при этом максимальная величина нагрузки не должна
превышать 100 Вт. Затем строить график зависимости энерготрат от величины нагрузки и
определять по нему значение нагрузки соответствующее Екфаср, на уровне которой
фиксировать значения скоростей окисления пищевых веществ в процессе нагрузочного
тестирования,VБкфаср,VУкфаср,VЖкфаср и с учетом фактических показателей нутриентов
VБпок,VУпок,VЖпок и энерготрат в покое Епок, определять индивидуальную верхнюю
границу потребностей больного в энергии, белках, жирах и углеводах по формулам:
Еинд = k1 Епок + k2 Екфаср,
VБ инд = VБпок k1 + VБ кфа ср k2,
VУ инд = VУпок k1 + VУ кфа ср k2,
VЖ инд = VЖпок k1 + VЖ кфа ср k2,
где Е инд – индивидуальная верхняя граница потребностей больного в энергии, (ккал/сут);
Епок - энергозатраты в состоянии покоя, (ккал/сут);
Екфаср -среднее значение энерготрат при физической нагрузке (ккал/сут);
t акт, t пас – активное и пассивное время суток (час);
k1 = t пас / 24 – коэффициент пассивного времени в суток,
k2 = t акт / 24 – коэффициент активного времени в суток,
VБ инд ,VУ инд,VЖ инд -индивидуальные верхние границы потребностей больного в белках,
жирах и углеводах, (ккал/сут);
18
VБпок , Vупок, Vжпок -показатели нутриентного обмена белков, углеводов и жиров в
состоянии покоя. (ккал/сут);
VБкфаср , VУкфаср, V Жкфаср – средние показатели нутриентного обмена белков, углеводов и
жиров при физической нагрузке. (ккал/сут);
Существенным преимуществом метода является хорошая переносимость
тестирования даже больными с низкой толерантностью к физической нагрузке, что связано с
небольшой интенсивностью нагрузки. Это позволяет использовать методику при
обследовании больных даже с тяжелой сердечно-сосудистой патологией.
Способ осуществляется в несколько этапов.
- Изучение профиля будничной физической активности, вычисление пропорции
(долей) активного и пассивного времени суток, а также усредненного коэффициента
физической активности за сутки.
- Исследование метаболических характеристик в условиях основного обмена с
использованием метода респираторной калориметрии.
- Исследование метаболических характеристик при физической нагрузке
использованием метода респираторной калориметрии в ходе нагрузочного тестирования.
с
- Расчет фактических энерготрат и окислительных потерь нутриентов в течение суток
с учетом длительности бодрствования и сна, степени физической активности,
метаболической активности в состоянии основного обмена и при физической нагрузке.
Исследование профиля физической активности проводят, используя метод ведения
дневника физической активности. Пациент ведет привычный образ жизни в течении 7 дней
и заполняет дневник. Затем по дневнику определяют
среднюю продолжительность
пассивного времени (сна и отдыха) (tпас) и активного времени суток (tакт,).
При этом используют известное разделение физической нагрузки на 6 групп по
интенсивности труда: I - сон, II - отдых, III - легкая работа, IV - работа средней тяжести, V тяжелая работа, VI – очень тяжелая работа, пользуются классическими таблицами и
определяют время ti на каждый вид нагрузки. Для каждой группы фиксируют усредненную
продолжительность выполнения работы в течении суток и, используя известные значения
коэффициента физической активности для каждой группы интенсивности, вычислят
усредненный коэффициент физической активности (КФАср) по формуле:
n
∑ КФАi · ti
i=1
КФАср =
____________________
(1)
tпас
где КФАср –усредненный коэффициент физической активности, КФАi – значения
КФА при данном виде физической работы, ti – время данной физической работы.
Этот параметр используется при дальнейших расчетах.
Затем определяют среднее значение энергозатрат Екфаср.= КФАср.· Епок.
19
Исследование основного обмена:
В течении суток больной осуществляет сбор суточной мочи для последующего
определения суточной мочевины. Используя значение суточной мочевины вычисляется
остаточный азот по формуле:
N = (M · V)/35,7
(2)
Где N – остаточный азот (г/сут.), М – суточная мочевина (г/сут.), V – объем суточной
мочи (л).
Найденное значение остаточного азота для данного больного вводится в прибор до
исследования для дальнейшего автоматического расчета суточных потерь белка.
Накануне исследования проводят предварительный инструктаж и пробное
моделирование предстоящего исследования для нивелирования срессовой ситуации в ходе
измерения. Пациенту рекомендуют последний прием пищи за 8 – 10 часов до исследования.
В исследовании используется стационарный
дилюционного шлема или респираторной маски.
метаболограф
с
применением
Проводится измерение потребления кислорода и выделения углекислого газа с
помощью калориметрии для дальнейшего вычисления энерготрат, скоростей окисления
белков, жиров и углеводов в покое: VБпок,VУпок,VЖпок. При этом регистрируемые
параметры стандартизируют по температуре, барометрическому давлению и влажности в
соответствии с международным протоколом стандартизации STPD.
Калориметрия при физической нагрузке:
Для исследование метаболических параметров при физической нагрузке применяют
мобильные метаболографы. Пациент выполняет тест со ступенчато возрастающей нагрузкой.
При этом используют протокол с малым шагом прироста нагрузки (10 Вт) и длительностью
ступеней равной 3 минутам, максимальная величина нагрузки не должна превышать 100 Вт.
Такой протокол исследования позволяет у всех больных вычленить период, в котором КФА
достигает уровня, найденного ранее среднесуточного КФАср.. На этом уровне нагрузки
фиксируют средние значение VБкфаср ,VУкфаср,VЖкфаср, - скорости окисления. Зная
показатели основного обмена (VБпок,VУпок,VЖпоок, Епок), определяют индивидуальные
верхние границы потребностей в энергии и макронутриентах по приведенным выше
формулам.
Обследования проводят до начала лечения, а так же по ходу диетотерапии для
контроля изменения метаболических показателей и оценки эффективности лечения.
Таким образом, комплексное исследование параметров энергетического и
нутриентного обмена может быть применено в клинической практике в ходе
диетологического лечения пациентов для подбора индивидуальной диетотерапии и
существенно облегчает принятие специалистом решений по изменению хода лечения.
Доказательность медицинской технологии соответствует классу IV согласно
приложению 1.
20
3.3.
РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ
Пример 1.
Больной К., поступил в отделение сердечно-сосудистой патологии с диагнозом:
ишемическая болезнь сердца, стенокардия 2 функционального класса массой тела равной 121
кг при росте 173 см. Этапы расчета комментируются ниже:
Составление профиля физической активности
(заполнение пациентом дневника в
течение 7 дней). Из дневника видно, что пациент имеет существенные ограничения
физической активности. Малоактивное время суток, при котором энерготраты близки к
энерготратам основного обмена занимают около t
пас
= 20 часов (k1=20/24=0,83). На
физическую активность приходится всего t акт = 4 часа (k2=4/24=0,17), из них 3 часа занимает
легкая работа и 1 час – работа средней интенсивности, тяжелую физическую работу больной
не выполняет.
На втором этапе вычислен усредненный коэффициент физической активности за сутки
по формуле 1. В данном случае КФАср был равен 2,25.
На третьем этапе, при исследовании суточной мочевины, получено значение М=482,2
ммоль/л, при V=1,2 л. Затем по полученным данным определили остаточный азот, его
значение составило N= 16,208 г/сут.
Далее по известной формуле получили значение скорости окисления белка в состоянии
основного обмена VБ пок = 6,25 · N = 6,25 · 16,208 = 101 г/сут.
По известным формулам также определили значения энерготрат и скорости окисления
углеводов и жиров в покое, которые составили:
Епок =2306 ккал/сут;
VУпок, = 241 г/сут;
VЖпок = 104 г/сут.
Нагрузочное тестирование проводилось с использованием метабологофа «CORTEX
BiophysikMetaMax® 3B portable CPX system» (CORTEX, Германия) в комплекте с беговой
дорожкой. На 4 ступене нагрузки были зафиктированы энерготраты Е кфа ср = 7657 ккал/сут.
(см. фигура 1), при которых КФА = КФАср = 3,25 (см. фигура 2).
Фигура 1. Энерготраты больного К. при дозированной нагрузке
21
Энерготраты в ходе нагрузочного тестирования, ккал/сут.
18000
16000
14000
12000
10000
8000
6000
7357 ккал/сут.
4000
2000
0
-2000
Ступ 1
Ступ 3
Ступ 5
Ступ 7
Ступ 9
Ступ 2
Ступ 4
Ступ 6
Ступ 8
Ступ 10
Mean
Mean±SD
Mean±1,96*SD
Фигура 2. Коэффициент физической активности на разных ступенях нагрузочного
тестирования
22
18000
16000
14000
Энерготраты, ккал/сут.
12000
10000
8000
6000
3,25
4000
2000
0
-2000
Ступ 1
Ступ 3
Ступ 5
Ступ 7
Ступ 9
Ступ 2
Ступ 4
Ступ 6
Ступ 8
Ступ 10
Mean
Mean±SD
Mean±1,96*SD
На этой ступене были определены следующие значения скоростей окисления нутриентов
(см. фигуры 3-5):
VБ кфа ср = 144 г/сут.
VУ кфа ср, = 1530 г/сут;
VЖ кфа ср =107 г/сут.
Фигура 3. Окисление углеводов у больного К. при дозированной нагрузке
23
4000
3500
Окисление углеводов, г/сут.
3000
2500
2000
1500
1000
1530 ккал/сут.
500
0
-500
-1000
Сту п 1
Сту п 3
Сту п 5
Сту п 7
Сту п 9
Сту п 2
Сту п 4
Сту п 6
Сту п 8
Сту п 10
Фигура 4. Окисление жиров у больного К при дозированной нагрузке
24
Mean
Mean±SD
Mean±1,96*SD
240
220
200
Окисление жиров, г/сут.
180
160
140
120
100
80
107 ккал/сут.
60
40
20
0
Ступ 1
Ступ 3
Ступ 5
Ступ 7
Ступ 9
Ступ 2
Ступ 4
Ступ 6
Ступ 8
Ступ 10
Фигура 5. Окисление белков у больного К при дозированной нагрузке
25
Mean
Mean±SD
Mean±1,96*SD
350
300
Окисление белков
250
200
150
100
144 ккал/сут.
50
0
Var1
Var3
Var2
Var5
Var4
Var7
Var6
Var9
Var8
Var10
Mean
Mean±SD
Mean±1,96*SD
Полученные значения энерготрат и скоростей окисления нутриентов перемножают на
соответствующее им количество затрачиваемых часов за сутки и получают фактические
значения за сутки в состоянии основного обмена и при усредненной суточной физической
нагрузке. Эти значения составили:
Епок *k1 = 2306*0,83 = 1913 ккал/сут
VБпок *k1 = 101*0,83 = 83,8 г/сут.
VУпок* k1 = 241*0,83 = 200 г/сут.
VЖпок *k1 = 104*0,83 = 86,3 г/сут.
Екфаср *k2 = 7657*0,17 = 1301 ккал/сут
VБ кфа ср *k2 = 144*0,17 = 24,5 г/сут.
VУ кфа ср *k2 = 1530*0,17 = 260 г/сут.
VЖ кфа ср *k2, = 107*0,17 = 18,2 г/сут.
26
Суммируя эти показатели получают суммарные среднесуточные энерготраты и скорости
окисления белков жиров и углеводов:
Еинд = k1 Епок + k2 Екфаср = 1913+1301 = 3214 ккал/сут.
VБ инд = VБпок k1 + VБ кфа ср k2 = 83,8+24,5 = 108,3 г/сут.
VУ инд = VУпок k1 + VУ кфа ср k2 = 200+260 = 460 г/сут.
VЖ инд = VЖпок k1 + VЖ кфа ср k2 = 86,3+18,2 = 104,5 г/сут.
Таким образом, потребности больного, а следовательно и оптимальные характеристики
(«метаболический коридор») рациона питания больного К. можно представить следующим
образом: энергетическая ценность должна находиться в рамках 2306 – 3214 ккал/сут.;
содержание белка – 101 – 108,3 г/сут.; содержание жиров – 86,3 – 104,5 г/сут.; содержание
углеводов – 200 – 260 г/сут.
Описанный способ опробован при обследовании и лечении 430 пациентов (174 мужчины
и 256 женщин) в возрасте от 20 до 79 лет с кардиологической патологией, развившейся на
фоне длительного течения ожирения, что позволило разработать индивидуальные диеты для
каждого больного, а также рекомендации по проведению диетотерапии этого контингента
пациентов. Исследование проводилось на базе отделения сердечно-сосудистой патологии
ФГБУ
«НИИ
питания»
РАМН,
с
использованием
метабологофа
«CORTEX
BiophysikMetaMax® 3B portable CPX system» (CORTEX, Германия), данные обрабатывались
при помощи программного обеспечения «CORTEX BiophysikMetaSoft® CPX testingsoftware»
(CORTEX, германия).
На
основе
предложенного
способа
определения
индивидуального
диапазона
потребностей в макронутриентах и энергии больных осуществлялась персонификация
диетотерапии пациентов, что позволило добиться значительного уменьшения клинических
проявлений
заболевания,
снижению
эффективных
доз
лекарственных
препаратов,
повышению качества жизни больных.
3.4. СВЕДЕНИЯ О ПАТЕНТОВАНИИ: положительное решение о выдаче патента на
изобретение РОСПАТЕНТ от 12.01.15, заявка №2013149835 (077478).
3.5. СТЕПЕНЬ ГОТОВНОСТИ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ К ВНЕДРЕНИЮ
научно-исследовательская разработка может быть внедрена в практику центров здоровья,
диетологических кабинетов лечебно-профилактических учреждений и Российской
27
Федерации в виде методических рекомендаций по определению индивидуальной верхней
границы потребностей человека в макронутриентах и энергии.
3.6. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Здравоохранение: внутренние болезни, диетология, терапия, кардиология, обучение
студентов высших медицинских учебных заведений, курсантов сертификационных и
тематических циклов усовершенствования и специализации врачей по диетологии и
нутрициологии.
3.7. РЕАЛИЗАЦИЯ В ПРАКТИКЕ
Клиника ФГБНУ «НИИ питания», кафедра диетологии и нутрициологии ГБОУ ДПО
«Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России,
кафедра диетологии и нутрициологии ГБОУ ВПО «Российский национальный
исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России,
МОНИКИ имени М.Ф.Владимирского.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результатом данного изобретения является возможность подбора адекватной
диетотерапии, ориентированной на объективные индивидуальные потребности больного.
Метод позволяет проводить оценку эффективности диетотерапии под контролем
объективных методов исследования, тем самым исключив субъективный фактор, по
полученным данным можно судить более точно о восприимчивости организма данного
пациента к назначенной диете.
Способ может широко использоваться для изучения особенностей обменных
процессов и потребностей в пищевых веществах и энергии у больных широкого профиля и
служить основой для разработки рекомендаций по лечебно-профилактическому питанию
пациентов. В результате данная методика позволяет подбирать оптимальную схему
диетологического ведения больных, одновременно предупреждая развитие возможных
осложнений несбалансированной диетотерапии.
28
Приложение №1. Уровни доказательности и классы рекомендации
Уровень
Источник доказательств
I (1)
Проспективныерандомизированные контролируемые исследования.
Достаточное количество исследований с достаточной мощностью, с участием
большого количества пациентов и получением большого количества данных.
Крупные мета-анализы.
Как
минимум
одно
хорошо
организованное
рандомизированное
контролируемое исследование.
Репрезентативная выборка пациентов.
Проспективные с рандомизацией или без исследования с ограниченным
количеством данных.
Несколько исследований с небольшим количеством пациентов.
Хорошо организованное проспективное исследование когорты.
Мета-анализы ограничены, но проведены на хорошем уровне.
Результаты не презентативны в отношении целевой популяции.
Хорошо организованные исследования «случай-контроль».
Нерандомизированные контролируемые исследования.
Исследования с недостаточным контролем.
Рандомизированные клинические исследования с как минимум 1 значительной
или как минимум 3 незначительными методологическими ошибками.
Ретроспективные или наблюдательные исследования.
Серия клинических наблюдений.
Противоречивые данные, не позволяющие сформировать окончательную
рекомендацию.
Мнение эксперта/данные из отчета экспертной комиссии, экспериментально
подтвержденные и теоретически обоснованные.
II (2)
III (3)
IV (4)
29