Taux quotidiens d’inhalation et paramètres cardio-pulmonaires chez l’humain selon les données publiées en rapport au double marquage des molécules d’eau pour l’analyse du risque

L’objectif de cette étude est de déterminer certains paramètres respiratoires et cardiovasculaires chez des sujets de tous âges pour utilisation, à titre d’intrants physiologiques, en modélisation toxicocinétique et en analyse du risque toxique. La base de données utilisée est tirée de la littérature. Il s’agit de mesures portant sur la dépense d’énergie quotidienne de base et la dépense d’énergie quotidienne de totale obtenues, l’une par calorimétrie indirecte, l’autre par double marquage isotopique des molécules d’eau. Selon le type d’unité retenu, les valeurs les plus élevées au 99e centile des taux quotidiens d’inhalation sont obtenues chez des adolescentes et des femmes âgées de 11 à 55 ans souffrant d’embonpoint ou d’obésité, durant leur 36e semaine de grossesse (47,31 m³/jour), ainsi que chez des garçons de poids corporel normal âgés de 2,6 à moins de 6 mois (1,138 m³/kg-jour) et de 10 à moins de 16,5 ans (22,29 m³/m²-jour). Chez les enfants et les adolescents de poids corporel normal âgés de 5 à moins de 16.5 ans, les valeurs pour l’écart entre le 2,5e au 99e centile sont généralement plus élevées que celles obtenues chez les sujets plus âgés : taux de ventilation minute, 0,132 à 0,774 L/kg-min ou 4,42 à 21,69 L/m²-min versus 0,076 à 0,461 L/kg-min ou 2,80 à 16,99 L/m²-min; taux de ventilation alvéolaire, 0,093 à 0,553 L/kg-min ou 3,09 à 15,53 L/m²-min versus 0,047 à 0,312 L/kg-min ou 1,73 à 11,63 L/m²-min; débit cardiaque, 0,065 à 0,330 L/kg-min ou 2,17 à 9,46 L/m²-min versus 0,045 à 0,201 L/kg-min ou 1,63 à 7,24 L/m²-min; ratio de ventilation-perfusion, 1,12 à 2,16 versus 0,78 à 2,40. Il faut conclure que les apports inhalés en polluants, exprimés en ug/kg-min ou ug/m²-min sont plus élevés chez les enfants que chez les sujets plus âgés pour des concentrations d’exposition comparables. D’autres données montrent qu’il en est de même pour les apports inhalés par unité de poids corporel chez les femmes enceintes et les femmes qui allaitent par rapport à des sujets males d’âge comparable. L’ensemble des résultats obtenus suggère notamment que les valeurs des NOAELH de Santé Canada pourraient être abaissées par un facteur de 2,6 par utilisation du 99e centile le plus élevé des taux quotidiens d’inhalation chez les enfants; le taux de ventilation minute de 20,83 L/min approximé pour une journée de travail de 8 heures peut être considéré comme étant conservateur ; par contre, l’utilisation du taux quotidien d’inhalation de 0,286 m³/kg-jour (c.-à-d. 20 m³/jour pour un adulte de poids corporel de 70 kg) est inappropriée en analyse et gestion du risque lorsqu’appliquée à l’ensemble de la population.

Capacité de deux accéléromètres (SenseWear Armband et l’Actical) à estimer la dépense énergétique totale chez les adultes sains

L’augmentation de la dépense énergétique (DE) par une augmentation de l'activité physique (AP) participe au maintien et à l’amélioration de la santé. La mesure à grande échelle de la DE totale (DET) en général et AP en particulier se heurte à des difficultés pratiques de recueil de données, de validité et aux coûts. Bien que dans la littérature de nombreux accéléromètres permettent d’estimer la DET, il y a encore des limites quant à la mesure de l’intensité de l’AP, élément qui influence l’état de la balance énergétique et le bénéfice pour la santé de l’AP. De plus, peu de comparaisons entre les différents accéléromètres sont disponibles. La présente étude avait pour but d’évaluer la capacité de deux accéléromètres (Actical et Sensewear Armband) pour estimer la DET en comparaison avec la technique de l’eau doublement marquée (EDM) ; d’évaluer la concordance entre les accéléromètres dans la mesure de la DE au repos (DER) en comparaison avec la technique de la calorimétrie indirecte (CI) et d’évaluer la DE liée à l’AP en comparaison avec la technique de la CI. Les résultats montrent qu’il y a une très bonne corrélation entre la CI et les accéléromètres dans la mesure de la DER(r > 0.80, p<0.001) et une bonne corrélation entre les accéléromètres et l’EDM dans la mesure de la DET(r>0.75, p<0.001). Pour la mesure de l’intensité de l’AP, l’ACT est plus précis (r=0.80, p<0.001)) que le SWA à la marche, le SWA est meilleur(r=0.80, p<0.001) au vélo. Cette étude permet d’affirmer que le SWA et l’ACT sont des alternatives valables pour mesurer la DE.

Effets directs et aigus de médicaments insulinosensibilisateurs sur la cellule bêta des îlots pancréatiques : de l’outil de recherche à l’identification de la décélération métabolique comme mode d’action

Le diabète de type 2 (DT2) apparaît lorsque la sécrétion d’insuline par les cellules β des îlots du pancréas ne parvient plus à compenser la résistance à l’insuline des organes cibles. Parmi les médicaments disponibles pour traiter le DT2, deux classes agissent en améliorant la sensibilité à l’insuline : les biguanides (metformine) et les thiazolidinediones (pioglitazone et rosiglitazone). Des études suggèrent que ces médicaments protègent également la fonction des cellules β. Dans le but d’identifier des mécanismes par lesquels les médicaments insulinosensibilisateurs protègent les cellules β, nous avons étudié les effets aigus de la metformine et de la pioglitazone sur le métabolisme et la fonction des cellules INS 832/13, sécrétrices d’insuline et des îlots pancréatiques isolés de rats. Nous avons aussi validé in vivo avec des rats Wistar les principales observations obtenues en présence de pioglitazone grâce à des clamps glucidiques et par calorimétrie indirecte. Le traitement aigu des cellules β avec de la pioglitazone ou de la metformine inhibe la sécrétion d’insuline induite par le glucose en diminuant la sensibilité des cellules au glucose (inhibition en présence de concentrations intermédiaires de glucose seulement). Dans les mêmes conditions, les traitements inhibent aussi plusieurs paramètres du métabolisme mitochondrial des nutriments et, pour la pioglitazone, du métabolisme des lipides. Les composés affectent le métabolisme en suivant un patron d’inhibition similaire à celui observé pour la sécrétion d’insuline, que nous avons nommé « décélération métabolique ». La capacité de la pioglitazone à inhiber la sécrétion d’insuline et à ralentir le métabolisme mitochondrial de façon aigüe se confirme in vivo. En conclusion, nous avons identifié la décélération métabolique de la cellule β comme nouveau mode d’action pour les médicaments insulinosensibilisateurs. La décélération métabolique causée par les agents insulinosensibilisateurs les plus utilisés semble provenir d’une inhibition du métabolisme mitochondrial et pourrait être impliquée dans les bienfaits de ceux-ci dans un contexte de stress métabolique. Le fait que les deux agents insulinosensibilisateurs étudiés agissent à la fois sur la sensibilité à l’insuline et sur la sécrétion d’insuline, les deux composantes majeures du DT2, pourrait expliquer pourquoi ils sont parmi les agents antidiabétiques les plus efficaces. La décélération métabolique est une approche thérapeutique à considérer pour le traitement du DT2 et d’autres maladies métaboliques.

Mesure de l’activité physique par accélérométrie : validation et précision de la mesure

Introduction : Les accéléromètres sont actuellement les appareils les plus utilisés pour mesurer le niveau d’activité physique, et ce, parce qu'ils évaluent les niveaux d'activité physique de façon objective. Toutefois, les mouvements humains sont difficiles à mesurer, et de nombreuses limitations doivent être prises en considération pour la bonne utilisation des accéléromètres. Les études présentées s’intéressent donc à la validité de la fonction podomètre des accéléromètres ainsi qu’à la validation de la composante accéléromètre d’un nouvel appareil multicapteur (SenseDoc). Méthode : Les sujets ayant participé à la première étude, qui consistait en la validation de la fonction podomètre des accéléromètres, ont marché sur un tapis roulant à trois vitesses différentes (2,5 km/h, 3,5 km/h et 4,8 km/h) pendant 5 minutes par palier. Un accéléromètre (ActiGraph GT3X) porté à la ceinture a enregistré le nombre de pas tandis qu'une caméra a enregistré la marche des participants. Pour la seconde étude, les participants portaient un accéléromètre Actigraph et un SenseDoc à la hanche. Les données brutes des accéléromètres et la mesure de la consommation d’oxygène par calorimétrie indirecte ont été mesurées lors de 14 activités réalisées en laboratoire allant de sédentaires à vigoureuses. Résultats : La première étude indique que les accéléromètres ont détecté seulement 53 % des pas à 2,5 km/h, 82 % à 3,5 km/h et 91 % à 4,8 km/h pour les personnes non obèses. Pour les personnes obèses, l'accéléromètre a détecté 47 % des pas à 2.5 km/h, 67 % à 3.5 km/h et 100 % à 4.8 km/h, des résultats significativement différents des personnes non obèses. La seconde étude confirme pour sa part que le SenseDoc est un outil valide de mesure du niveau d’activité physique. Les accéléromètres possèdent une bonne capacité prédictive de la dépense énergétique avec des valeurs de R carré de 0,84 et 0,80 respectivement pour l'Actigraph et le SenseDoc. Conclusion : À vitesse de marche lente, les accéléromètres sous-estiment le nombre de pas, et ce, dans une plus large mesure chez les personnes obèses que chez les personnes non obèses. Également, une méthode valide et transparente de transformation de données brutes d’accélérométrie a été divulguée dans l’étude avec le SenseDoc. Les travaux présentés dans ce mémoire visent à améliorer l’utilisation en milieu clinique et en recherche des accéléromètres et ouvrent la voie à une plus grande uniformité entre les études utilisant différents types d’accéléromètres.

Calorimetría indirecta versus Harris-Benedict para determinar gasto energético basal en pacientes ventilados

El inadecuado aporte nutricional en los pacientes con enfermedades criticas, ha llevado al desarrollo de complicaciones que incrementan la mortalidad y los costos de la atención en salud. Muchos factores están involucrados en el consumo de los nutrientes por el organismo, como: los traslados, las intervenciones quirúrgicas, el uso de vasopresores, la ventilación mecánica, entre otros. Si se presenta imprecisión en la de-terminación del gasto energético, puede conllevar a un sobre aporte alimenticio en el paciente el cual puede afectar la evolución y pronosti-co del individuo. Es de conocimiento universal que los costos en salud cada día se in-crementan, en especial cuando se presenta requerimiento del manejo de un paciente en la unidad de cuidados intensivos. Para predecir el gasto energético basal de los paciente en las UCI se cuentan con herramientas de evaluación sencillas, de fácil uso y económicas, como la ecuación de Harris-Benedict, o herramientas complejas y de difícil manejo como la Calorimetría Indirecta. El incremento en la demanda de servicios con mayor tecnología en el tratamiento de los pacientes, enfrenta al personal de salud para ser más crítico en el uso de la nueva tecnología, por tal motivo, se evaluó la presencia de correlación entre las ecuaciones de Harris-Benedict y Calorimetría Indirecta, encontrando que se presenta una buena correlación entre las ecuaciones, con un valor de Pearson de 0,700 y una p = 0.002. Por lo que se puede concluir que las ecuaciones pueden ser utilizadas para estimar el gasto energético basal de los pacientes en la UCI.

Simulating the effects of grassland management and grass ensiling on methane emission from lactating cows

A dynamic, mechanistic model of enteric fermentation was used to investigate the effect of type and quality of grass forage, dry matter intake (DMI) and proportion of concentrates in dietary dry matter (DM) on variation in methane (CH(4)) emission from enteric fermentation in dairy cows. The model represents substrate degradation and microbial fermentation processes in rumen and hindgut and, in particular, the effects of type of substrate fermented and of pH oil the production of individual volatile fatty acids and CH, as end-products of fermentation. Effects of type and quality of fresh and ensiled grass were evaluated by distinguishing two N fertilization rates of grassland and two stages of grass maturity. Simulation results indicated a strong impact of the amount and type of grass consumed oil CH(4) emission, with a maximum difference (across all forage types and all levels of DM 1) of 49 and 77% in g CH(4)/kg fat and protein corrected milk (FCM) for diets with a proportion of concentrates in dietary DM of 0.1 and 0.4, respectively (values ranging from 10.2 to 19.5 g CH(4)/kg FCM). The lowest emission was established for early Cut, high fertilized grass silage (GS) and high fertilized grass herbage (GH). The highest emission was found for late cut, low-fertilized GS. The N fertilization rate had the largest impact, followed by stage of grass maturity at harvesting and by the distinction between GH and GS. Emission expressed in g CH(4)/kg FCM declined oil average 14% with an increase of DMI from 14 to 18 kg/day for grass forage diets with a proportion of concentrates of 0.1, and on average 29% with an increase of DMI from 14 to 23 kg/day for diets with a proportion of concentrates of 0.4. Simulation results indicated that a high proportion of concentrates in dietary DM may lead to a further reduction of CH, emission per kg FCM mainly as a result of a higher DM I and milk yield, in comparison to low concentrate diets. Simulation results were evaluated against independent data obtained at three different laboratories in indirect calorimetry trials with COWS consuming GH mainly. The model predicted the average of observed values reasonably, but systematic deviations remained between individual laboratories and root mean squared prediction error was a proportion of 0.12 of the observed mean. Both observed and predicted emission expressed in g CH(4)/kg DM intake decreased upon an increase in dietary N:organic matter (OM) ratio. The model reproduced reasonably well the variation in measured CH, emission in cattle sheds oil Dutch dairy farms and indicated that oil average a fraction of 0.28 of the total emissions must have originated from manure under these circumstances.

Step Counting and Energy Expenditure Estimation in Patients With Chronic Obstructive Pulmonary Disease and Healthy Elderly: Accuracy of 2 Motion Sensors

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Energy expenditure during daily activities as measured by two motion sensors in patients with COPD

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Resting energy expenditure and carbohydrate oxidation are higher in elderly patients with COPD: a case control study

Background: Elderly patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) usually have a compromised nutritional status which is an independent predictor of morbidity and mortality. To know the Resting Energy Expenditure (REE) and the substrate oxidation measurement is essential to prevent these complications. This study aimed to compare the REE, respiratory quotient (RQ) and body composition between patients with and without COPD.Methods: This case-control study assessed 20 patients with chronic obstructive pulmonary disease attending a pulmonary rehabilitation program. The group of subjects without COPD (control group) consisted of 20 elderly patients attending a university gym, patients of a private service and a public healthy care. Consumption of oxygen (O-2) and carbon dioxide (CO2) was determined by indirect calorimetry and used for calculating the resting energy expenditure and respiratory quotient. Body mass index (BMI) and waist circumference (WC) were also measured. Percentage of body fat (%BF), lean mass (kg) and muscle mass (kg) were determined by bioimpedance. The fat free mass index (FFMI) and muscle mass index (MMI) were then calculated.Results: The COPD group had lower BMI than control (p = 0.02). However, WC, % BF, FFMI and MM-I did not differ between the groups. The COPD group had greater RQ (p = 0.01), REE (p = 0.009) and carbohydrate oxidation (p = 0.002).Conclusions: Elderly patients with COPD had higher REE, RQ and carbohydrate oxidation than controls.

Metabolismo de repouso de mulheres pós-menopausadas submetidas a programa de treinamento com pesos (hipertrofia)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência das condições socioeconômicas nas alterações nutricionais e na taxa de metabolismo de repouso em crianças escolares moradoras em favelas no município de São Paulo

OBJETIVOS: Realizou-se um estudo transversal para avaliar a taxa de metabolismo de repouso (TMR) e condições socioeconômicas em 15 crianças escolares do sexo feminino; eutróficas (EU= estatura/idade 3 95% e peso/idade entre 90-110%) e 15 com desnutrição pregressa (DP= estatura/idade < 95% e peso/estatura entre 90-110%) moradoras em favelas no município de São Paulo. MÉTODOS: Avaliou-se a TMR por calorimetria indireta, e a situação socioeconômica por entrevista domiciliar. RESULTADOS: O grupo DP apresentou TMR mais alta quando expressa por unidade de peso corpóreo (EU= 40,5 Kcal/kg/dia; DP=44,4 Kcal/kg/dia, p<0,05) e por quilograma de massa magra (EU= 49,2 Kcal/kg/dia; DP=52,5 Kcal/kg/dia, p<0,05); e diferenças significantes para renda per capita, analfabetismo materno, número de parasitas por criança, número de ordem entre os filhos e número de irmãos. em análise multivariada as variáveis associadas à desnutrição foram renda per capita e analfabetismo materno. CONCLUSÕES: Embora os dois grupos tenham peso/estatura normais, a presença de baixa estatura leve foi acompanhada por alterações metabólicas e socioeconômicas típicas de um quadro de desnutrição.

Thermogenic activity of growth hormone transgenic mice

The objective was to determine the effect of a mouse metallothionein/bovine growth hormone transgene on resting metabolic rate (RMR), cold-induced thermogenesis, and beta-agonist stimulated nonshivering thermogenesis in mice. Non-transgenic littermates were used as controls. Open-circuit indirect calorimetry was used to assess RMR and cold-induced thermogenesis in 64 mice. Air temperature in the chamber was set at 31 degrees C for RMR and was decreased to 28, 25, 21, or 17 degrees C to determine cold-induced thermogenesis. Response to the beta-agonist isoproterenol was evaluated by monitoring changes in colonic temperature of 34 mice upon injection of the drug or saline. Despite the fact that RMR tended to be lower in transgenics than in nontransgenics, at 31 degrees C transgenic mice were able to regulate colonic temperature at the same level as nontransgenics, but colonic temperature decreased in transgenics relative to nontransgenics as air temperature was reduced. For each degree decrease in air temperature between 31 and 17 degrees C, nontransgenic mice increased heat production by 1.03 +/- .10 watt/kg, whereas transgenic mice increased it by only .56 +/- .08 watt/kg, indicating that the thermogenic response of transgenics to cold was inferior. The magnitude of the maximal increase in colonic temperature after isoproterenol injection was similar for both groups, but the response was slower in transgenics. We suggest that lean body mass and substrate availability for shivering thermogenesis are reduced in transgenics relative to total body weight, and that they allow colonic temperature to decrease to conserve energy.

Effects of dietary macronutrient content on energy metabolism and uncoupling protein mRNA expression in broiler chickens

The objective of the present study was to investigate the effects of dietary macronutrient ratio on energy metabolism and on skeletal muscle mRNA expression of avian uncoupling protein (UCP), thought to be implicated in thermogenesis in birds. Broiler chickens from 2 to 6 weeks of age received one of three isoenergetic diets containing different macronutrient ratios (low-lipid (LL) 30 v. 77 g lipid/kg-, low-protein (LP) 125 v. 197 g crude protein (N X 6.25)/kg; low-carbohydrate (LC) 440 v. 520 g carbohydrate/kg). LP chickens were characterised by significantly lower body weights and food intakes compared with LL and LC chickens (-47 and -38% respectively) but similar heat production/kg metabolic body weight, as measured by indirect calorimetry, in the three groups. However, heat production/g food ingested was higher in animals receiving the LP diet (+41%, P<0.05). These chickens also deposited 57% less energy as protein (P<0.05) and 33% more as fat. No significant differences in energy and N balances were detected between LL and LC chickens. The diets with the higher fat contents (i.e. The LP and LC diets) induced slightly but significantly higher relative expressions of avian UCP mRNA in gastrocnemius muscle, measured by reverse transcription-polymerase chain reaction, than the LL diet (88 and 90 v. 78% glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase respectively, P<0.05). Our present results are consistent with the recent view that UCP homologues could be involved in the regulation of lipid utilisation as fuel substrate and provide evidence that the macronutrient content of the diet regulates energy metabolism and especially protein and fat deposition.

Efeito da suplementação de taurina na oxidação de substratos energéticos e no desempenho de atletas nadadores

Pós-graduação em Alimentos e Nutrição - FCFAR

Análise do gasto energético e composição corporal de adolescentes obesos sedentários e de adolescentes obesos submetidos a treinamento concorrente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)