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Doctoral Thesis
2020
Effekte der Proteinzufuhr während einer Gewichtsabnahme auf fettfreie Masse, Ruheenergieumsatz und physische Funktion bei übergewichtigen postmenopausalen Frauen - eine randomisierte, kontrollierte Studie
Effekte der Proteinzufuhr während einer Gewichtsabnahme auf fettfreie Masse, Ruheenergieumsatz und physische Funktion bei übergewichtigen postmenopausalen Frauen - eine randomisierte, kontrollierte Studie
Abstract (English)
Aim
Weight loss in old age increases the risk of sarcopenia caused by the age-related reduction of fat-free mass (FFM). Due to the strong correlation between FFM and resting energy expenditure (REE), the maintenance of this must also be considered. In addition, the physical function (PF) must be maintained. The objective was to investigate the impact of protein intake on changes in fat-free mass (FFM), resting energy expenditure (REE), and physical function (PF) during weight loss.
Methods
54 postmenopausal women (BMI 30.9 ± 3.4 kg/m²; 59 ± 7 years of age) were randomized into two groups with 0.8 g (K) or 1.5 g protein/kg body weight/d (P) energy-restricted diets (- 750 kcal of individual energy requirements) for 12 weeks, followed by six months weight maintenance with ad libitum food intake. The protein dose was evenly distributed to two liquid and one solid meal. The shakes of the P group were additionally enriched with pure whey protein. Four seminars were held to provide information on the course of the study and in particular on healthy nutrition. At the beginning and at the end of the study, the subjects kept a 7-day nutrition protocol. FFM (by bioelectrical impedance analysis), REE (by indirect calorimetry), PF (strength, endurance, and balance by short physical performance battery test (SPPB), 400 m walking speed and handgrip strength by hand dynamometer), blood parameters (lipid and carbohydrate profile, urea, vitamin D, calcium, magnesium, liver and kidney values from serum) and blood pressure were measured at baseline, after weight loss, and after follow up. The evaluation was primarily based on an intention to treat analysis with correlation and regression analysis, paired and unpaired t-tests, whereby the significance level was set ≤ at 0.05. The values given are continuous mean values ± standard deviation.
Results
46 women completed the weight loss intervention and 29 were followed up after weight maintenance. Weight loss was -4.6 ± 3.6 kg (P) and -5.2 ± 3.4 kg (K) (both p < 0.001) and weight regain during follow up was 1.3 ± 2.8 kg (P, p = 0.028) and 0.4 ± 2.5 kg (K) (p = 0.392) with no differences between protein groups. Similar losses in FFM (-0.9 ± 1.1 kg (P) vs. -1.0 ± 1.3 kg (K)) and REE (-206 ± 136 kcal/d (P) vs. -239 ± 134 kcal/d (K), both p < 0.001) were observed in both groups. At follow-up, no changes in FFM were detected in both groups whereas in the NP group the REE increased again (138 ± 296, p = 0.02). The main determinants of the FFM loss were the energy deficit and the speed of weight loss. In the NP group, SPPB score improved with weight loss (0.6 ± 0.8, p < 0.001) and handgrip strength decreased (-1.7 ± 3.4 kg, p < 0.001) whereas no changes were observed in the HP group. The blood profile improved, especially regarding the carbohydrate profile, due to weight loss, and blood pressure.
Conclusion
A high protein weight loss diet without exercise had no impact on preserving FFM and REE but may help maintain muscle strength in postmenopausal women. As the handgrip strength can be a sensitive parameter for incipient sarcopenia even before the muscle mass decreases noticeably, it can be concluded that an increased protein intake during weight loss can counteract the risk of sarcopenia. Energy deficit and speed of weight loss should be considered as confounders in future studies. In addition, further strategies must be pursued to maintain FFM in weight loss in old age.
Abstract (German)
Hintergrund und Ziel
Eine Gewichtsreduktion im Alter birgt das Risiko, eine durch die altersabhängige Reduktion der fettfreien Masse (FFM) bedingte Sarkopenie noch zusätzlich zu erhöhen. Aufgrund des Zusammenhangs zwischen FFM und Ruheenergieumsatz (REE) ist es ebenfalls notwendig eine Reduktion dessen zu vermeiden. Zudem ist es von besonderer Bedeutung, die physische Funktion (PF) der Betroffenen zu erhalten. Ziel der Studie war deshalb zu prüfen, ob durch eine Reduktionsdiät mit erhöhter Proteinzufuhr die FFM, der REE und die PF besser erhalten bleiben als bei einer Diät mit normaler Proteinzufuhr.
Methoden
In einer zwölfwöchigen Interventionsphase mit einer Reduktion des individuellen Gesamtenergiebedarfs von 750 kcal/d wurden 54 postmenopausale Frauen (BMI 30,9 ± 3,4 kg/m²; 59 ± 7 Jahre) in die Gruppen mit 0,8 g Protein/kg Körpergewicht (KG)/d (Gruppe K) bzw. 1,5 g/kg KG/d (Gruppe P) doppelt verblindet randomisiert. Die Proteindosis wurde gleichmäßig auf zwei Trinkmahlzeiten und eine feste Mahlzeit verteilt. Die Shakes der P-Gruppe wurden zusätzlich mit reinem Molkeneiweiß angereichert. Begleitend wurden in vier Schulungen Informationen bezüglich des Ablaufes der Studie und insbesondere zu gesunder Ernährung vermittelt. Die Probandinnen führten jeweils zu Beginn und am Ende des Interventionszeitraums ein 7-Tage Ernährungsprotokoll. Die Parameter FFM (mittels bioelektrischer Impedanzanalyse), REE (mittels indirekter Kalorimetrie), PF (Kraft, Ausdauer, Balance mittels short shysical performance battery SPPB, 400 m Gehgeschwindigkeit und Handkraft mittels Handdynamometer), Blutparameter (Lipid- und Kohlenhydratprofil, Harnstoff, Vitamin D, Calcium, Magnesium, Leber- und Nierenwerte aus dem Serum) und Blutdruck wurden vor der Intervention (t0), nach der Intervention (t1) und nach einer Follow-Up Phase von sechs Monaten (t2) erhoben. Die Auswertung erfolgte primär als Intention to treat Analyse mit Korrelations- und Regressionsanalysen, gepaarten und ungepaarten t-Tests, wobei das Signifikanzlevel auf p ≤ 0,05 gesetzt wurde. Angegeben sind durchgehend Mittelwert ± Standardabweichung.
Ergebnisse
46 (P: n = 21, K: n = 25) Frauen beendeten den RCT und 29 die Follow-Up Phase. Der mittlere Gewichtsverlust belief sich auf -4,6 ± 3,6 kg (P) bzw. -5,2 ± 3,4 kg (K) (beide p < 0,001), der anschließende Gewichtsanstieg auf 1,3 ± 2,8 kg (P) (p = 0,028) und 0,4 ± 2,5 kg (K) (p = 0,392). Ebenfalls ähnliche Verluste zeigten sich in der FFM (-0,9 ± 1,1 kg (P) vs. -1,0 ± 1,3 kg (K)) und im REE (-206 ± 136 kcal/d (P) vs. -239 ± 134 kcal/d (K)) (beide p < 0,001). Zum Follow-Up gab es keine weiteren Veränderungen der FFM, dagegen stieg der REE in der K-Gruppe wieder an (33 ± 71, p = 0,02). Die Hauptdeterminanten des FFM Verlusts waren das Energiedefizit und die Geschwindigkeit der Gewichtsabnahme. Die K-Gruppe verbesserte durch den Gewichtsverlust ihre Punktezahl beim SPPB Test (0,6 ± 0,8, p < 0,001), verlor jedoch im Gegensatz zur P-Gruppe an Handgriffstärke (-1,7 ± 3,4 kg, p < 0,001), was zu einem signifikanten Gruppenunterschied führte (p = 0,041). Die Blutwerte verbesserten sich insbesondere hinsichtlich der Parameter des Kohlenhydratstoffwechsels durch die Gewichtsabnahme, ebenfalls der Blutdruck.
Schlussfolgerung
Durch eine zwölfwöchige Reduktionsdiät mit hohen Proteindosen konnte im Vergleich zur Kontrolldiät die Reduktion der FFM und des REE bei postmenopausalen Frauen nicht verringert werden. Dagegen konnte die PF in der P-Gruppe, gemessen an der Handgriffstärke, im Vergleich zur K-Gruppe aufrechterhalten werden. Da die Handgriffstärke ein sensitiver Parameter für eine beginnende Sarkopenie sein kann, noch bevor die Muskelmasse merklich abnimmt, kann hieraus gefolgert werden, dass eine erhöhte Proteinzufuhr während einer Gewichtsabnahme dem Risiko der Sarkopenie entgegenwirken werden kann. Energiedefizit und Geschwindigkeit der Gewichtsabnahme sollten in künftigen Studien als Confounder berücksichtigt werden. Zudem müssen weitere Strategien zur Erhaltung der FFM bei einer Gewichtsreduktion im Alter verfolgt werden.
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Notes
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Faculty
Faculty of Natural Sciences
Institute
Institute of Clinical Nutrition
Examination date
2021-04-21
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Language
German
Publisher
Publisher place
Classification (DDC)
610 Medicine and health
Collections
Original object
Standardized keywords (GND)
Sustainable Development Goals
BibTeX
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url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/6627},
author = {Englert, Isabell},
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year = {2020},
school = {Universität Hohenheim},
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