Transcript 4. DLW법 연구 결과

김 은 경 (강릉원주대 식품영양학과)
발표자 : 김 은 경 (강릉원주대 식품영양학과)
비만 유병율의 급속한 증가
40
36.2
34.1
35
31.8
31.7
30.7
35.8
36.3
31.3
30.8
29.2
30
25
31.3
35.3
26
26.2
27.4
27.3
26.3
25.2
26
24.8
25.1
20
'98
'01
'05
'07
'08
'09
'10
19세 이상 한국 성인의 비만유병률 추이: 체질량지수(BMI) 25 기준
Energy imbalance?
Energy balance
Energy intake equals energy need
…results in weight maintenance
Total Energy Expenditure
(TEE)
Measurement?
Estimation?
Composition of TEE
총에너지소비량 (TEE, Total Energy expenditure)
활동에너지소비량
(PAEE, physical activity energy expenditure)
기초대사량
(BMR, Basal metabolic rate)
1) Direct calorimetry
2) Indirect calorimetry
3) RMR x PAL
4) Prediction Equation
Measurement of TEE
TEE
= BMR (RMR) + PAEE + (TEF)
BMR = Basal Metabolic Rate = RMR ??
PAEE = Physical Activity Energy Expenditure
How to measure
PAEE
and
TEE?
PAEE = TEE – BMR(RMR)
TEE can be measured
by
direct calorimetery
1. Measurement of TEE
1) Direct Calorimetry?
1) Direct calorimetry : Human calorimeters
Metabolic
Energy
×
Heat
 단열된 밀폐공간 속에서 발산되는 열 계산
 그 공간을 둘러싸고 있는 물의
상승된 온도 측정하여 계산
•
1 kcal ⇒물 1L가 1℃상승하는데 필요한 열량
11
1. Measurement of TEE
1) Direct Calorimetry?
1) Direct calorimetry : Human calorimeters
1. Measurement of TEE
1) Direct Calorimetry?
1) Direct calorimetry : Human calorimeters
휴먼 챔버 설치하는데
최소5-6억원,
질량분석기 사용시 10억
유지비는 1년에 2000만원
1. Measurement of TEE
2) Indirect Calorimetry?
2) Indirect calorimetry : TEE를 측정할 수 있을까?
Metabolic
O2 , CO2
Energy
Heat
 O2 와 CO2 배출량 과 에너지 대사량과의 상관관계를
나타내는 공식을 적용시켜
 간접적으로 대사열량(소모열량)을 계산
1. Measurement of TEE
2) Indirect Calorimetry?
:
Measurement of BMR (RMR)
Two kinds of Indirect calorimetry
① Ventilated Hood
② Hand Held
간접열량계로 TEE 측정의 어려움
1. Measurement of TEE
2) Indirect Calorimetry?
: Measurement of BMR (RMR)
Douglas bag
Indirect Calorimeter
1. Measurement of TEE
2) Indirect Calorimetry?
: Measurement of BMR (RMR)
Measuring resting metabolic rate (RMR)
using a ventilated hood system
1. Measurement of TEE
2) Indirect Calorimetry?
: Measurement of BMR (RMR)
1. Measurement of TEE
2) Indirect Calorimetry?
: Measurement of BMR (RMR)
1. Measurement of TEE
2) Indirect Calorimetry?
: Measurement of BMR (RMR)
BodyGem
(HealthTech Inc, Golden, CO)
MedGem
(HealthTech Inc,
Golden, CO)
1. Measurement of TEE
3) RMR x PAL
간접열량계만으로 TEE 측정이 어렵다면~
TEE
= BMR (RMR) x PAL
(2000 RDA)
BMR = Basal Metabolic Rate = RMR ??
PAL = Physical Activity Level = TEE/BMR
How to measure
RMR
can be measured by
RMR ?
indirect calorimetery
1. Measurement of TEE
3) RMR x PAL
: How to measure PAL (Physical Activity Level)
① 활동일기
② Actigraph
③ IPAQ and JPAQ
1. Measurement of TEE
3) RMR x PAL
(1) How to measure PAL (Physical Activity Level)
① 활동일기
: 주중 2일, 주말 1일 (오전/오후)
 일본인 영양소요량 5차(1985) 자료
18단계 행동분류표의 단계별 구분
 신체활동 수준 산출
1. Measurement of TEE
3) RMR x PAL
(1) How to measure PAL (Physical Activity Level)
 3차원 중력가속도계
(Accelerometer, Actigraph GT3X, USA) 이용
 착용 기간(조정 가능) , 착용기록지 작성
: 7일 동안의 활동량 모니터링
(5~7일 가능)
 가속도계 착용 방법
- 위치 : 허리
: 배꼽 1cm 아래의 허리에서 왼쪽 다리 중앙선과 만나는 부분
- 기기의 탈·부착 시간 기록
- 목욕이나 수면시간을 제외한 모든 시간 동안 계속해서 부착
 1일 장착시간 600분 이하의 데이터 제외
( 이탈치 관리, data 분석 )
1. Measurement of TEE
3) RMR x PAL
(1) How to measure PAL (Physical Activity Level)
 지난 7일 동안의 신체활동량 평가
 종류 : 단축형, 장문형
1. Measurement of TEE
4) Prediction Equation
Prediction Equation for TEE
• Age, Gender, Height, Weight 등의 임상지표 이용
• 150가지 이상 공식 개발
1. Measurement of TEE
4) Prediction Equation
2005 EER : KDRI (한국인영양섭취기준)
DLW (Doubly Labeled Water) 이용한 공식 사용하기
로 함.
국내 DLW 연구 결과 거의 없으므로
미국 DRI 에서 제시한 공식을 그대로 사용하기로 함.
EER ( or TEE) = α - βx연령(세) + PA[γx체중(kg) +δx신장(m)]
PA=신체활동수준별 계수 (비활동적, 저활동적, 활동적, 매우 활동적 )
TEE (kcal) =3.9 (VCO2 / FQ) + 1.1 (VCO2)
(Weir’s equation)
1) 동위원소 (Isotope)
2) 이중표식수 (DLW, Doubly Labeled Water)란?
3) 이중표식수 측정원리
4) 체수분량 (Total Body Water)
2. 이중표식수 (DLW)법
1) 동위원소 (Isotope)
1) 동위원소 (Isotope)
 아이소토프 (isotope: 동위원소, 동위체)
- 원자번호가 같으면서 질량수가 다른 원소로서
- 양자의 수가 같으면서 중성자의 수가 다른 원소
2. 이중표식수 (DLW)법
1) 동위원소 (Isotope)
수소의 동위원소 (Isotopes)
중수소
1H
99.985 atom%
방사능
2H
3H
0.0149 atom%
1×10-15 atom%
30
2. 이중표식수 (DLW)법
1) 동위원소 (Isotope)
산소의 동위원소 (Isotopes)
16O
99.759 atom%
17O
0.037 atom%
O18
보다도
비싸다
18O
0.204 atom%
산소 중
가장 많음
2. 이중표식수 (DLW)법
2) 이중표식수란?
이중표식수 (DLW, Doubly Labeled Water)란?
vs
물
1H 16O
2
1H
16O
이중표식수
2H 18O
2
2H
18O
99.985
99.759
0.0149
0.204
atom%
atom%
atom%
atom%
안정동위체
2. 이중표식수 (DLW)법
2) 이중표식수란?
이중표식수 (DLW, Doubly Labeled Water)란?
C18O2
이산화탄소
DLW = 2H218O
2H 18O
2
배출량
측정
2H 18O
2

이산화탄소의 배출량 측정 ( 두 동위원소의 제거율 )

산소섭취량 산출 : 호흡상 (RQ)을 이용하여 간접열량 측정의 원리
2. 이중표식수 (DLW)법
2) 이중표식수란?
소변, 땀, 배기 중의 수증기

표지된 산소 (18O2)
H218O, C18O2 배출

표지된 수소 (2H2)
물(2H2O) 배출
2. 이중표식수 (DLW)법
3) 이중표식수 측정원리
Breath（CO2） C18O2
Urine, Sweat
（H2O)
2H 18O
2
Feces （H
2O)
2H 18O
2
CO2 Production rate
TEE (kcal) =3.9 (VCO2 / FQ) + 1.1 (VCO2)
(Weir’s equation)
35
2. 이중표식수 (DLW)법
3) 이중표식수 측정원리
3-4시간 후
CO2 Production rate
2. 이중표식수 (DLW)법
4) 체수분량 (Total Body Water)
체수분량 (Total Body Water)
TBW(total body water)은
정상체중군의 체중 60%에 해당하여 추정하여 사용 함
1) 연구대상 및 기간
2) DLW 제조
3) 투여량, 실험기간 및 샘플수집
4) DLW 섭취
5) 소변 샘플링
6) 신체활동 조사
3. DLW법 연구 설계
1) 연구 대상 및 기간
1) 연구대상 및 기간
만 20-49세 건강한 성인남녀 72명
-
20대, 30대 및 40대 남녀 각각 약 12명씩 (남성 36명, 여성 36명)
-
강릉원주대학교 홈페이지와 교내 게시판 공고 통해 모집
-
연구기간 : 2012.6월부터 2013년 8월까지 (두 차례 걸쳐 진행)
① BMI 25미만의 정상체중(18.5 ≤ BMI < 25)인 사람
② 에너지대사에 영향을 주는 질환 및 약물 미복용자 (임신부, 갑상선기능저하증
및 신장질환 등)
③ 1일 40g 이상의 알코올을 소비하지 않는 자
④ 과도한 신체 활동을 요하는 직업을 가지지 않은 자
⑤ 연구진행기간 2주 동안 강릉에 거주하는 자
3. DLW법 연구 설계
1) 연구 대상 및 기간
IRB 심의 및
연구대상자 모집 공고
3. DLW법 연구 설계
1) 연구 대상 및 기간
연구대상자별 일정표
3. DLW법 연구 설계
1) 연구 대상 및 기간
연구대상자별 Check List
4-6 그룹으로
(1그룹; 남 3명 + 여 3명)
나누어 진행
3. DLW법 연구 설계
1) 연구 대상 및 기간
연구대상자 오리엔테이션
3. DLW법 연구 설계
배합비에 대한 설명
멸균필터기로 옮김
2) DLW 제조 (배합)
준비된 산소와 중수소
필터링
산소와 중수소 배합
이중표식수 제조 , 라벨링
3. DLW법 연구 설계
3) 투여량, 실험기간 및 샘플 수집
① 투여량
- 성인, 어린이의 최적량 : 0.12g/kg TBW의 2H2O
1.8g/kg TBW의 H218O
② 실험시간
- 성인 : 약 2주
- 어린이, 운동선수 : 6~7일
대사가 활발하게
이루어지기 때문에
3. DLW법 연구 설계
3) 투여량, 실험기간 및 샘플 수집
③ 투여방법
Day0
Day1
Day2
Day13
Day14
Day1
Day2
Day13
Day14
이중표식수 투여
소변 샘플링
Baseline
3h
4h
신체계측
휴식대사량 측정
 투여하기 전 공복상태에서 소변을 baseline샘플로서 채취, 체중기록
 투여당일 : 준비해 둔 이중표지수 경구투여
 투여에 사용된 용기에 물 100ml를 넣은 후 그 물로 입을 헹군 후 재투여
 ~4시간 후 까지 절식 (체수분과 평형이 되는 시간)
Day15
3. DLW법 연구 설계
4) DLW 섭취
4) DLW 섭취
1그룹당 6명씩 총 6그룹 구성, 한 그룹씩 진행
실험실 도착 후,
아침 공복상태로,
Baseline 소변 채취 및 신체계측
첫 소변 본 후 물 1컵 섭취
각 대상자 별 체중에 따라 정량 한
100ml의 일반 생수를
이중표식수 섭취
3회에 걸쳐 섭취
이중표식수가 입 안쪽에 남아있을 가능성 제거
이중표식수가 담겼던 컵의 중량 측정
최종 이중표식수 섭취량 산출
3. DLW법 연구 설계
<대상자 별 이중표식수 측량>
4) DLW 섭취
<이중표식수 섭취> (플라스틱컵)
3. DLW법 연구 설계
5) 소변 샘플링
5) 소변 샘플링 및 분석
- 샘플링: 타액, 소변, 혈액 중
① 이중표식수 섭취 전 Baseline 채집
Time
② 섭취 후
3시간 후, 4시간 후,
1일, 2일, 13일, 14일 채집
Volume
20ml (each)
- Baseline 후 4번의
Note
채취 시간 동일하도록.
- 채취 시간 기록
3. DLW법 연구 설계
5) 소변 샘플링
<소변샘플링 방법 설명>
<소변샘플링 튜브>
<대상자 소변샘플링 연습>
(예시) 일본 국립 연구소에서 분석
1인 분석비용 약 220만원? (이중표식수 100만원?, 샘플 분석비 120만원?)
3. DLW법 연구 설계
6) 신체활동량 조사
6) 신체활동량 조사
(1) Accelerometer(Aactigraph) : 1주일간(주말과 주중 포함)착용
(2) Pedometer : 1주일간(주말과 주중 포함) 보행 수 측정
(3) 활동일기 : 3일 동안(주중 2일, 주말1일)의 활동 일기 작성
→ 일본인 영양소요량 5차(1985)자료 18단계 행동분류표의 단계별 구분
→ 신체활동 수준 산출
(4) 국제 신체 활동 설문지(IPAQ) 작성, 지난 7일 동안의 신체활동량 평가
1) 결과
2) 결론 및 제언
3) 활용방안 및 기대효과
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
각종
에너지
신체활동량
필요 추정량
(IPAQ, 가속도계 등
조사의 정확성)
(EER, KDRI)
에너지
소비량
(DLW)
에너지 섭취량
(국건영 조사의
정확성 )
신체활동수준
(PAL=TEE/BMR)
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
(1) DLW법에 의한 에너지 소비량 평가
*:p<0.05, **:p<0.01, ***:p<0.001 significantly different between males and females by independent t-test , All values
are not significantly different among the age groups by ANOVA
Figure 1. Total Energy Expenditure (TEE) measured
by doubly labeled water method
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
(1) DLW법에 의한 에너지소비량 평가
일본 등 외국의 DLW 연구결과 (TEE)와의 비교
우리나라와 유사한 특성을 지닌 일본의 연구와는 거의 비슷한 수준 을 보임.
서양국가의 연구와는 인종, 연령, 성별에 따라 다소 차이를 보였음
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
(2) DLW법에 의한 신체활동 수준 (PAL=TEE/RMR)
*:p<0.05, **:p<0.01, ***:p<0.001 significantly different between males and females by independent t-test , All values
are not significantly different among the age groups by ANOVA
Figure 2. Physical Activity Level (PAL) measured
by doubly labeled water method
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
(2) DLW법에 의한 신체활동 수준 (PAL=TEE/RMR)
일본 등 외국의 DLW 연구결과 (PAL)와의 비교
Male
2.4
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
2.11
1.56
1.72
**
2.4
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
Female
1.72
1.86
1.97
1.47
일본의 성인남녀보다 PAL이 낮게 나타났음,
→ 일본 연구의 대상자는 헬스 케어 센터에서 모집 하여 본 연구대상자보다
규칙적인 신체활동에 더 많이 참여하기 때문으로 사료됨.
4. DLW법 연구 결과
1
[요약] TEE, PAL 및 RMR 평가
이중표식수법에 의한 총에너지소비량은 남자가 여자보다
유의하게 높게 나타났으며, 우리나라와 유사한 특성을
지닌 일본인 대상 연구 결과 와는 거의 비슷한 수준을
보였다.
2
신체활동수준(DLW 이용)은 남녀 모두 비활동적에서
저활동적 수준 에 속하였으며, 남자가 여자보다
신체활동수준이 더 높았다. 연령별로 살펴보면 20대의
신체활동수준이 가장 낮은 편이었다.
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
(3) 에너지소비량 평가방법에 대한 분석 (1)
TEEDLW 와 EER 비교 (남성)
Figure 4. Comparison of total energy expenditure using the DLW (TEEDLW),
estimated energy expenditure (EER) of the subjects (남성)
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
(3) 에너지소비량 평가방법에 대한 분석 (1)
TEEDLW 와 EER 비교 (여성)
Figure 5. Comparison of total energy expenditure using the DLW (TEEDLW),
estimated energy expenditure (EER) of the subjects (여성)
4. DLW법 연구 결과
1) 결과
(3) 에너지소비량 평가방법에 대한 분석 (2)
EER
Figure 7. Bland-Altman plots for total daily energy expenditure (TEEDLW) measured by the
doubly labeled water method and estimated energy requirement (EER) predicted by the
DRI equation in male (◆) and female (●)
4. DLW법 연구 결과
2) 결론 및 제언
(1) DLW법에 의한 TEE와 EER 비교
결과
에너지필요추정량 산출값 = 약한 underestimation 경향
(남성 3%, 여성 6%)
→ 일반적으로 이중표식수법의 오차 ±5%
통계적으로 유의한 차이는 나지만, 큰 오차라고 보여지지는 않음
1. 현재 에너지필요추정량 공식 적용에 있어 큰 오차를 보이지는
않을 것으로 사료됨
2. 위의 차이를 토대로 현재의 산출공식을 보정,환산할 방법?
본 연구 대상자 수가 적어서 통계적으로 의미 없을 것으로 사료.
4. DLW법 연구 결과
2) 결론 및 제언
(1) DLW법에 의한 TEE와 EER 비교
차이의 원인?
1. 유의한 차이의 원인
첫째, 에너지필요추정량 산출 공식 중의 PA 설정 의 문제
둘째, 에너지필요추정량 공식의 계수의 문제
(미국인을 대상으로 개발된 공식)
2. 여성, 연령대가 증가할수록 EER이 점점 더 underestimation?
여성의 경우 연령대가 증가할수록 PAL값 증가하나,
에너지필요추정량 산출 공식 계산 시 모두 저활동적 단계의 PA계수 적용
4. DLW법 연구 결과
DLW 연구 가치를 높이기 위하여
식사 조사
휴식대사량
(RQ 값 산출)
( TEE/RMR
=PAL )
DLW
(TEE)
신체활동량
(신체활동의 내용)
TEF?
(Thermic effect of
food)
4. DLW법 연구 결과
2) 결론 및 제언
(2) 추후 연구
추후 연구
다양한 연령층
다양한 신체활동수
의 대상자
준의 대상자
샘플수 확대
1. 우리나라 사람들을 위한 PA 계수 재설정(PAL category)
2. 한국인에게 적합한 새로운 equation 으로 보완 또는 개발
4. DLW법 연구 결과
DLW database
표 5-10
PAL
영아기 : BEE와 PAL 자료 없음
3-18세 : BEE 예측공식 이용
19세 이상 : BEE 측정
4. DLW법 연구 결과
3) 활용방안 및 기대효과
영양섭취기준
제정을 위한
기초자료
신체활동
평가방법의
샘플수의
타당성 평가에
확대
적용
연령군의
확대