Hoffer Paper

8/14/2019 Hoffer Paper

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M e t a b o l i c E f f e c t s o f Very Low C a l o r i eWeight R e d u c t i o n D i e t sLeonard J . H o f f e r , Bruce R . B i s t r i a n , Vernon R . Young,George L . B l a c k b u r n , an d Dwight E . MatthewsHuman N u t r i t i o n L a b o r a t o r y a n d t h e C l i n i c a l R e s e a r c h C e n t e r ,M a s s a c h u s e t t s I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , C a m b r i d g e ,M a s s a c h u s e t t s 0 2 1 3 9 , t h e C a n c e r R e s e a r c h I n s t i t u t e , Ne wE n g l a n d D e a c o n e s s H o s p i t a l , B o s t o n , M a s s a c h u s e t t s 0 2 2 1 5 , andt h e M e t a b o l i s m D i v i s i o n , W a s h i n g t o n U n i v e r s i t y S c ho ol o fM e d i c i n e , S t . L o u i s , M i s s o u r i 6 3 1 1 0

Abstract. A r a n d o m i z e d c o m p a r i s o n t r i a l o ft w o v e r y l o w c a l o r i e w e i g h t r e d u c t i o n d i e t s w a s c a r r i e do u t f o r 5 o r 8 wk i n 1 7 h e a l t h y o b e s e w o m e n . One d i e tp r o v i d e d 1 . 5 g p r o t e i n / k g i d e a l b o d y w e i g h t ; t h e o t h e rp r o v i d e d 0 . 8 g p r o t e i n / k g i d e a l b o d y w e i g h t p l u s 0 . 7 gc a r b o h y d r a t e / k g i d e a l b o d y w e i g h t . T h e d i e t s w e r e i s o -c a l o r i c ( 5 0 0 k c a l ) . Amino a c i d m e t a b o l i s m w a s s t u d i e db y m e a n s o f t r a c e r i n f u s i o n s o f L - [ 1 - ' 3 C ] l e u c i n e a n d L -[ ' 5 N ] a l a n i n e . A f t e r 3 wk o f a d a p t a t i o n t o t h e d i e t s , n i -t r o g e n b a l a n c e w a s z e r o f o r t h e 1 . 5 g p r o t e i n d i e t b u t -2g N / d f o r t h e 0 . 8 g p r o t e i n d i e t . P o s t a b s o r p t i v e p l a s m al e u c i n e a n d a l a n i n e f l u x d e c r e a s e d f r o m b a s e l i n e b y a ne q u a l e x t e n t w i t h b o t h d i e t s b y - 2 0 a n d 4 0 % , r e s p e c t i v e l y .I t w a s c o n c l u d e d t h a t p r o t e i n i n t a k e s a t t h e l e v e l o f t h er e c o m m e n d e d d i e t a r y a l l o w a n c e ( 0 . 8 g / k g ) a r e n o t c o m -p a t i b l e w i t h n i t r o g e n e q u i l i b r i u m w h e n t h e e n e r g y i n t a k ei s s e v e r e l y r e s t r i c t e d , a n d t h a t n i t r o g e n b a l a n c e i s i m -p r o v e d b y i n c r e a s i n g t h e p r o t e i n i n t a k e a b o v e t h a t l e v e l .B a s a l r a t e s o f w h o l e b o d y n i t r o g e n t u r n o v e r a r e r e l a t i v e l yw e l l m a i n t a i n e d , c o m p a r e d w i t h t o t a l f a s t i n g , a t b o t hp r o t e i n i n t a k e s . H o w e v e r , t u r n o v e r i n t h e p e r i p h e r a lc o m p a r t m e n t , a s e v i d e n c e d b y a l a n i n e f l u x , may b em a r k e d l y d i m i n i s h e d w i t h e i t h e r d i e t .

T h i s i s a r t i c l e 7 4 5 f r o m t h e C a n c e r R e s e a r c h I n s t i t u t e o f t h e Ne w E n g l a n dD e a c o n e s s H o s p i t a l .

D r . H o f f e r i s a F e l l o w o f t h e M e d i c a l R e s e a r c h C o u n c i l o f C a n a d a .A d d r e s s a l l r e p r i n t r e q u e s t s t o D r . B i s t r i a n , C a n c e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ,B o s t o n , MA 0 2 2 1 5 .R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n 1 9 Ma y 1 9 8 3 a n d i n r e v i s e d f o r m 1 8 N o -v e m b e r 1 9 8 3 .

I n t r o d u c t i o nV e r y l o w c a l o r i e d i e t s p r o v i d i n g 2 0 0 - 6 0 0 k c a l / d a r e w i d e l y u s e di n w e i g h t r e d u c t i o n t h e r a p y . T h e s a f e t y a n d o p t i m a l c o m p o s i t i o no f t h e s e d i e t s r e m a i n s a n a r e a o f c o n c e r n i n v i e w o f t h e h a z a r d so f p r o l o n g e d t o t a l f a s t i n g a n d o f s o m e l o w - n u t r i t i v e v a l u e l i q u i dp r o t e i n p r od uc ts u s ed f o r w e i g h t r e d u c t i o n ( 1 , 2 ) . An a r e a o fp a r t i c u l a r c o n c e r n i s t h e p r o t e i n n u t r i t i o n a l s t a t u s o f i n d i v i d u a l sf o l l o w i n g v e r y l o w c a l o r i e d i e t s f o r p r o l o n g e d p e r i o d s o f t i m e .S u c h d i e t s i n c u r r e n t u s e v a r y c o n s i d e r a b l y i n t h e i r d a i l y p r o t e i na l l o t m e n t ; t h e y f r e q u e n t l y p r o v i d e l e v e l s a t o r b e l o w t h e r e c -ommended d i e t a r y a l l o w a n c e ( R D A ) ' ( 3 ) , d e s p i t e e v i d e n c e t h a tc a l o r i c r e s t r i c t i o n i n c r e a s e s t h e p r o t e i n r e q u i r e m e n t f o r z e r on i t r o g e n b a l a n c e ( 3 , 4 ) . N i t r o g e n b a l a n c e s t u d i e s h av e b ee nc a r r i e d o u t w i t h o b e s e i n d i v i d u a l s f o l l o w i n g d i f f e r e n t l y f o r -m u l a t e d , v e r y l o w c a l o r i e d i e t s p r o v i d i n g d i f f e r e n t a m o u n t s o fp r o t e i n , b u t w i t h v a r y i n g r e s u l t s . I n o n e c o n t r o l l e d s t u d y , o b e s ei n d i v i d u a l s f o l l o w e d s e q u e n t i a l 4 0 0 k c a l d i e t s p r o v i d i n g e i t h e r1 0 0 g p r o t e i n a l o n e o r 5 0 g p r o t e i n a n d 5 0 g c a r b o h y d r a t e .N i t r o g e n b a l a n c e w a s n e g a t i v e d u r i n g t h e t h i r d w e e k w i t h e i t h e rd i e t ( 5 ) . O t h e r i n v e s t i g a t o r s , h o w e v e r , h a v e r e p o r t e d n i t r o g e ne q u i l i b r i u m i n o b e s e s u b j e c t s o n v e r y l o w c a l o r i e d i e t s p r o v i d i n ga s l i t t l e a s 3 1 g p r o t e i n / d ( 6 ) . U n c o n t r o l l e d s t u d i e s c a r r i e d o u tb y o u r g r o u p s u g g e s t t h a t p r o t e i n i n t a k e s a t t h e RDA l e v e l ( 0 . 8g / k g ) d o n o t p e r m i t n i t r o g e n e q u i l i b r i u m i n t h e s e t t i n g o f s e v e r ec a l o r i e r e s t r i c t i o n , b u t i n c r e a s e s t o 1 . 5 g / k g , b a s e d on t h e i d e a lb o d y w e i g h t ( I B W ) , r e s u l t i n mean n i t r o g e n e q u i l i b r i u m i ng r o u p s o f m o d e r a t e l y o b e s e women ( 7 , 8 ) . The d i s c r e p a n t r e s u l t sf r o m d i f f e r e n t l a b o r a t o r i e s m i g h t b e e x p l a i n e d i n p a r t b y knownd i f f i c u l t i e s w i t h t h e n i t r o g e n b a l a n c e t e c h n i q u e a n d i t s i n t e r -p r e t a t i o n ( 9 , 1 0 ) . To t e s t t h e c o n s i s t e n c y o f o u r e a r l i e r r e s u l t s ,w e h a v e c a r r i e d o u t a r a n d o m i z e d c o m p a r i s o n t r i a l o f two i s o c a -l o r i c , v e r y l o w c a l o r i e w e i g h t r e d u c t i o n d i e t s a t d i f f e r e n t p r o t e i nl e v e l s , w i t h t h e g o a l o f s t u d y i n g a l a r g e number o f i n d i v i d u a l so v e r a p r o l o n g e d p e r i o d .1 . A b b r e v i a t i o n s u s e d i n t h i s p a p e r : I B W , i d e a l b o d y w e i g h t ; R D A ,r e c o m m e n d e d d i e t a r y a l l o w a n c e .

750 H o f f e r , B i s t r i a n , Y o u n g , B l a c k b u r n , a n d Matthews

J . C l i n . I n v e s t . T h e A m e r i c a n S o c i e t y f o r C l i n i c a l I n v e s t i g a t i o n , I n c .0 0 2 1 - 9 7 3 8 / 8 4 / 0 3 / 0 7 5 0 / 0 9 $ 1 . 0 0V o l u m e 7 3 , M a r c h 1 9 8 4 , 7 5 0 - 7 5 8


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I n a d d i t i o n t o n i t r o g e n b a l a n c e , p l a s m a a m i n o a c i d t u r n o v e rw a s m e a s u r e d i n s u b j e c t s o n t h e t w o d i e t s . I t i s now r e c o g n i z e dt h a t a m a j o r p r o p o r t i o n o f b o d y p r o t e i n u n d e r g o e s c o n t i n u o u ss y n t h e s i s a n d b r e a k d o w n , w i t h t h e r e s u l t t h a t d i e t a r y i n t a k ea c c o u n t s f o r o n l y a b o u t o n e - t h i r d o f t h e d a i l y t u r n o v e r o f t h ef r e e a m i n o a c i d p o o l s o f t h e b o d y ( 1 1 ) . S t u d i e s u s i n g a v a r i e t yo f t e c h n i q u e s i n d i c a t e t h a t b o d y p r o t e i n t u r n o v e r d i m i n i s h e ss u b s t a n t i a l l y i n p r o t e i n c a l o r i e m a l n u t r i t i o n ( 1 2 ) , d u r i n g i n t a k e so f p r o t e i n - d e f i c i e n t d i e t s ( 1 3 ) a n d d ur i ng p r o l o n g e d t o t a l f a s t i n g( 1 4 , 1 5 , 1 6 ) . T h i s r e s p o n s e , p r e s u m a b l y , i s p a r t o f a m e c h a n i s mt o c o n s e r v e e x i s t i n g b o d y p r o t e i n s t o r e s . I n c le ar a nc e s t u d i e su s i n g n o n t r a c e r i n f u s i o n s o f l e u c i n e , S h e r w i n ( 1 6 ) d e t e r m i n e di n h u m a n s t h a t t h e p l a s m a d e l i v e r y r a t e o f l e u c i n e d i m i n i s h e s65% f r o m n o r m a l p o s t a b s o r p t i v e v a l u e s a f t e r 4 wk o f a t o t a lf a s t . I n t h a t s t u d y , t h e p l a s m a a p p e a r a n c e o f e n d o g e n o u s l y p r o -d u c e d l e u c i n e w a s e s t i m a t e d f r o m c h a n g e s i n p l a s m a i s o l e u c i n el e v e l s . T h i s m e t h o d m i g h t n o t p r o v i d e r e l i a b l e e s t i m a t e s f o ra b s o l u t e l e u c i n e t u r n o v e r d u r i n g f a s t i n g , b u t c o ul d s t i l l b e u s e f u li n m a k i n g c o m p a r i s o n s w i t h a b a s e - l i n e c o n d i t i o n . I n d e e d , s i m -i l a r p e r c e n t a g e d e c l i n e s h a v e b e e n o b t a i n e d u p o n d i r e c t m e a -s u r e m e n t o f t h e t i s s u e r e l e a s e o f e s s e n t i a l a m i n o a c i d s i n p r o -l o n g e d f a s t i n g ma n ( 1 4 ) . A l a n i n e r e l e a s e f r o m p e r i p h e r a l t i s s u e sd i m i n i s h e s t o a s i m i l a r e x t e n t , r e f l e c t i n g t h e d i m i n u t i o n o f n e tp r o t e i n b r e a k d o w n i n t h e p e r i p h e r y w i t h c o n s e q u e n t l y l e s s n i -t r o g e n t r a n s f e r t o t h e l i v e r f o r u r e a s y n t h e s i s ( 1 7 ) . C o n s i s t e n tw i t h t h e s e d i r e c t o b s e r v a t i o n s , p l a s m a a l a n i n e a p p e a r a n c e , a sm e a s u r e d w i t h t h e t r a c e r L - [ U - _ 4 C ] a l a n i n e , h a s b e e n r e p o r t e dt o d i m i n i s h 6 5 % f r o m p o s t a b s o r p t i v e v a l u e s d u r i n g p r o l o n g e dt o t a l f a s t i n g ( 1 8 ) .

T h e i n f l u e n c e o f v e r y l o w c a l o r i e d i e t s o n b o d y p r o t e i nt u r n o v e r i s i n c o m p l e t e l y e x p l o r e d . K n o w l e d g e o f i m p o r t a n t e f -f e c t s w o u l d b e v a l u a b l e b e c a u s e a d i e t p r o v i d i n g a f a v o r a b l eo v e r a l l n i t r o g e n b a l a n c e m i g h t s t i l l b e u n d e s i r a b l e i f t h i s w a so b t a i n e d o n l y b y means o f a m a j o r d i m i n u t i o n i n b o d y p r o t e i nt u r n o v e r r a t e s ( 1 9 ) . I n t h e p r e s e n t s t u d y , p l a s m a l e u c i n e t u r n o v e rw a s m e a s u re d b y u s i n g t h e 4 - h , t r a c e r L - [ 1 - ' 3 C ] l e u c i n e c o n t i n -u o u s i n f u s i o n t e c h n i q u e i n t h e p o s t a b s o r p t i v e s t a t e ( 2 0 ) . T h i sd e t e r m i n a t i o n o f b a s a l t u r n o v e r p e r m i t s a c o m p a r i s o n b e t w e e nt h e t w o d i e t s a n d w i t h t h e l i t e r a t u r e o n t o t a l f a s t i n g . A d d i t i o n a l l y ,p l a s m a a l a n i n e t u r n o v e r w a s m e a s u r e d b y u s i n g t r a c e r i n f u s i o n so f L - [ ' 5 N ] a l a n i n e . U n d e r t h e s t u d y c o n d i t i o n s , p l a s m a a l a n i n ea p p e a r a n c e ma y p r o v i d e a n i n d i c a t i o n o f t h e t u r n o v e r o f p r o t e i n si n t h e p e r i p h e r a l t i s s u e s ( 1 7 , 2 1 ) , a n d t h e r e b y p r o v i d e i n f o r m a t io nc o m p l e m e n t a r y t o t h e e s t i m a t e o f p r o t e i n t u r n o v e r i n t h e b o d ya s a w h o l e d e r i v e d f r o m t h e l e u c i n e f l u x m e a s u r e m e n t .MethodsS u b j e c t s a n d p r o c e d u r e s . 1 7 m o d e r a t e l y o b e s e y o u n g women i n g o o dh e a l t h a n d r e c e i v i n g n o m e d i c a t i o n w e r e a d m i t t e d t o t h e C l i n i c a l R e s e a r c hC e n t e r o f t h e M a s s a c h u s e t t s I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y . M o d e r a t e o b e s i t yw a s d e f i n e d a s b o d y w e i g h t b e t w e e n 1 3 0 a n d 2 0 0 % IBW d e t e r m i n e df r o m t a b u l a t e d a v e r a g e a c c e p t a b l e medium f r a m e w e i g h t f o r h e i g h t ( 2 2 ) .A l l s u b j e c t s u n d e r w e n t a c o m pl e te m e d i c a l h i s t o r y , p h y s i c a l e x a m i n a t i o n ,

e l e c t r o c a r d i o g r a m , c h e s t x - r a y , u r i n a l y s i s , a n d c l i n i c a l c h e m i s t r i e s ( e l e c -t r o l y t e s , b l o o d - u r e a n i t r o g e n , c r e a t i n i n e , g l u c o s e , u r i c a c i d , m a g n e s i u m ,c a l c i u m , p h o s p h a t e , t o t a l b i l i r u b i n , g l u t a m a t e - p y r u v a t e t r a n s a m i n a s e ,a l k a l i n e p h o s p h a t a s e , c h o l e s t e r o l , t r i g l y c e r i d e s , t h y r o x i n , f e r r i t i n , h e -m o g l o b i n , d i f f e r e n t i a l l e u k o c y t e c o u n t , a n d p l a t e l e t s ) . T h e s u b j e c t s w e r ei n p a t i e n t s a l l o w e d t o c o n t i n u e t h e i r d a y t i m e a c t i v i t i e s . V i t a l s i g n s w e r ed e t e r m i n e d t w i c e d a i l y , a n d b o d y w e i g h t d e t e r m i n e d a t t h e s a m e t i m ee a c h m o r n i n g i n b e d c l o t h e s i m m e d i a t e l y a f t e r v o i d i n g . T h e d i e t s w e r ep r e p a r e d a s t h r e e e q u a l m e a l s t a k e n i n t h e C l i n i c a l R e s e a r c h C e n t e rd i n i n g r o o m , e x c e p t t h e n o o n m ea l w h i c h w a s u s u a l l y t a k e n a t t h ew o r k p l a c e . F o r t h e f i r s t 4 d , e a c h s u b j e c t r e c e i v e d a f o r m u l a d i e t p r o v i d i n gm a i n t e n a n c e e n e r g y a n d 1 . 5 g p r o t e i n / k g IBW ( E n s u r e , R o s s L a b o r a t o r i e s ,C o l u m b u s , O H , s u p p l e m e n t e d w i t h e g g a l b u m i n ) . O n t h e f i f t h d a y ,s u b j e c t s w e r e a l l o c a t e d t o o n e o f t h e t w o e x p e r i m e n t a l d i e t s a c c o r d i n gt o a p r e d e t e r m i n e d r a n d o m c o d e k n o w n o n l y b y t h e d i e t i c i a n . O n e d i e tc o n s i s t e d o n l y o f l e a n g r o u n d b e e f p r o v i d i n g 1 . 5 g p r o t e i n / k g IBW ( " 1 . 5d i e t " ) ; t h e o t h e r p r o v i d e d 0 . 8 g p r o t e i n / k g IB W p l u s 0 . 7 g c a r b o h y d r a t e( P o l y c o s e G l u c o s e P o l y m e r , R o s s L a b o r a t o r i e s , I n c . ) / k g IBW p l u s as m a l l a m o u n t o f b u t t e r t o m a k e t h e d i e t s e q u i v a l e n t i n c a l o r i e s a n d f a t( " 0 . 8 d i e t " ) . T h e b e e f w a s p u r c h a s e d i n l a r g e l o t s a n d a n a l y z e d f o rn i t r o g e n c o n t e n t b y t h e K j e l d a h l m e t h o d ( 2 3 ) . A t t h e e n d o f t h e s t u d y ,t h e e n e r g y c o n t e n t o f t h e l o t s w a s d e t e r m i n e d b y o x y g e n b o m b c a l o r i m e t r y( P a r r A d i a b a t i c C a l o r i m e t e r 1 2 4 1 , P a r r I n s t r u m e n t C o . , M o l i n e , I L ) t oc o n f i r m t h a t t h e d i e t s w e r e i s o c a l o r i c . S u p p l e m e n t e d d a i l y t o t h e 1 . 5d i e t w e r e p o t a s s i u m , 2 5 m e q ; " O n e - a - D a y p l u s M i n e r a l s " ( M i l e s L a b -o r a t o r i e s , I n c . , E l k h a r t , I N ) ; m a g n e s i u m , 3 0 0 m g ; c a l c i u m , 8 0 0 m g ;i r o n , 3 8 mg ( f e r r o u s g l u c o n a t e ) ; a nd s o di um c h l o r i d e , 5 g m i n i m u m .S u p p l e m e n t e d d a i l y t o t h e 0 . 8 d i e t w e r e p o t a s s i u m , 3 7 . 5 m e q ; " O n e -a - D a y p l u s M i n e r a l s " ; m a g n e s i u m , 3 0 0 m g ; c a l c i u m , 8 0 0 m g ; i r o n , 3 8m g ; p h o s p h a t e , 3 0 0 m g ; a n d s o d i u m c h l o r i d e , 5 g m i n i m u m . A l l s u b j e c t sw e r e e n c o u r a g e d t o l i b e r a l l y d r i n k n o n c a l o r i c f l u i d s . No m o r e t ha n o n ec u p o f c o f f e e o r t e a w a s t a k e n e a c h d a y , a n d n o s u b j e c t s m o k e d . C o m p l e t eu r i n e a n d f e c a l c o l l e c t i o n s w e r e k e p t . 1 5 m l o f 3 0 % H C l w a s a d d e d a sp r e s e r v a t i v e t o e a c h 2 - l i t e r u r i n e c o l l e c t i o n b o t t l e ; t h e b o t t l e s w e r e k e p tr e f r i g e r a t e d o v e r t h e c o l l e c t i o n p e r i o d , a n d t h e n a l i q u o t s w e r e r e m o v e da n d f r o z e n u n t i l a n a l y s i s . F e c a l c o l l e c t i o n s w e r e p o o l e d w e e k l y b y m e a n so f s t o o l m a r k e r s . N i t r o g e n b a l a n c e w a s d e t e r m i n e d f r o m t h e i n t a k e a n du r i n e a n d f e c a l o u t p u t w i t h a s s u m ed u n m ea s u r ed n i t r o g e n l o s s e s o f 5m g / k g ( 2 4 ) . T h e s t u d y d i e t s w e r e g i v e n f o r 5 w k ; t h e n , a s u b s e t o f f o u rs u b j e c t s o n e a c h d i e t c o n t i n u e d f o r 3 wk m o r e t o m a k e 8 wk o f c o n t i n u o u sd i e t i n g .D i e t a r y c o m p l i a n c e w a s m o n i t o r e d b y d a i l y i n t e r v i e w , b y d a i l y u r i n a r yu r e a , s o d i u m , a n d p o t a s s i u m d e t e r m i n a t i o n s , b y t w i c e - d a i l y u r i n a r ya c e t o a c e t a t e ( A m e s A c e t e s t , M i l e s L a b o r a t o r i e s , I n c . ) a n d b r e a t h a c e t o n eb y u s i n g a g a s c h r o m a t o g r a p h y a p p a r a t u s ( C a l d e t e c t D i e t M o n i t o r , C a l -d e t e c t , I n c . , R i c h m o n d , C A ) , a n d b y w e e k l y d e t e r m i n a t i o n s o f w h o l eb l o o d g l u c o s e a n d f 3 - h y d r o x y b u t y r a t e . P a t i e n t s w e r e o f f e r e d a y e a r ' s f r e ew e e k l y d i e t a r y m o n i t o r i n g a n d c o u n s e l i n g a t t h e e n d o f t h e i n p a t i e n tp h a s e a s b o t h a n i n c e n t i v e a n d t o r e p a y t h e m f o r t h e i r p a r t i c i p a t i o n i nt h e s t u d y . E a c h s u b j e c t w a s i n f o r m e d o f t h e n a t u r e a n d r i s k s i n v o l v e di n t h e s t u d y , a n d c o n s e n t w a s o b t a i n e d f o r t h e s t u d y p r o t o c o l a n d a p -p r o v e d b y t h e M a s s a c h u s e t t s I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y C o m m i t t e e o n t h eU s e o f Humans a s E x p e r i m e n t a l S u b j e c t s a n d t h e E x e c u t i v e C o m m i t t e eo f t h e C l i n i c a l R e s e a r c h C e n t e r .T r a c e r s t u d i e s . F a s t i n g ( p o s t a b s o r p t i v e ) p l a s m a l e u c i n e a n d a l a n i n ef l u x w e r e d e t e r m i n e d t h e m o r n i n g o f t h e t h i r d o r f o u r t h d a y o n t h ec o n t r o l d i e t , a f t e r 2 1 d o f d i e t i n g , a n d ( i n s o m e c a s e s ) a f t e r 8 wk o fd i e t i n g b y m e a n s o f c o n ti n uo u s p r i m e d t r a c e r i s o t o p e i n f u s i o n s . S h o r ti n t r a v e n o u s c a t h e t e r s w e r e p l a c e d a s e p t i c a l l y i n s u p e r f i c i a l h a n d v e i n sf o r a r t e r i a l i z e d b l oo d s a m p li n g b y u s i n g a t h e r m o s t a t i c a l l y c o n t r o l l e d

7 5 1 M e t a b o l i c E f f e c t s o f W e i g h t R e d u c t i o n D i e t s


3/9

h a n d - w a r m i n g b o x ( 2 5 ) . T h e i s o t o p e a d m i n i s t r a t i o n c a t h e t e r w a s p l a c e di n a n a n t e c u b i t a l v e i n a n d t h e a r m k e p t i m m o b i l e . A t t h e b e g i n n i n g o fe a c h s t u d y , b l o o d a n d e x p i r e d a i r s a m p l e s w e r e c o l l e c t e d t o d e t e r m i n eb a s e - l i n e e n r i c h m e n t s o f t h e m e t a b o l i t e s o f i n t e r e s t p r i o r t o t r a c e r a d -m i n i s t r a t i o n . B l o o d w a s d r aw n i n t o h e p a r i n i z e d t u b e s k e p t o n i c e a n dt h e p l a s m a r e m ov e d a n d f r o z e n u n t i l a n a l y s i s . E x p i r e d a i r w a s c o l l e c t e di n a n e s t h e s i a b a g s w i t h a R u d o l p h v a l v e a n d m o u t h p i e c e ; i t w a s i m -m e d i a t e l y b u b b l e d t h r o u g h 0 . 1 N NaOH a n d t h e s o l u t i o n w a s c o l l e c t e di n t o t i g h t l y c l o s i n g v i a l s u n t i l a n a l y s i s f o r " 3 C 0 2 e n r i c h m e n t b y i s o t o p er a t i o m a s s s p e c t r o m e t r y . P l a s m a s a m p l e s w e r e t a k e n e v e r y 1 5 m i n a n da i r s a m p l e s e v e r y 1 2 m i n d u r i n g t h e f o u r t h i n f u s i o n h o u r . C O 2 p r o d u c t i o nr a t e w a s d e t e r m i n e d b y u s i n g a g a s o m e t e r c o nn ec t ed b y t u b i n g t o aR u d o l p h v a l v e a n d m o u t h p i e c e w i t h n o s e c l i p s . A f t e r d e te r m in a ti o n o ft h e m i n u t e v e n t i l a t i o n , t r a p p e d a i r w a s p a s s e d t hr ou gh a B e c k m a n L B -2 M e d i c a l G a s A n a l y z e r a n d a n E - 2 O x y g e n A n a l y z e r ( B e c k m a n I n -s t r u m e n t s , I n c . , F u l l e r t o n , C A ) ; 6 - 8 5 - m i n d e t e r m i n a t i o n s w e r e u s u a l l ym a d e . T h e l e u c i n e t r a c e r ( 9 0 % L - [ l - ' 3 C ] l e u c i n e ; K o r I s o t o p e s , I n c . ,C a m b r i d g e , MA) w a s i n f u s e d a t 0 . 0 7 5 g m o l / k g / m i n w i t h a p r i m i n gd o s e - t o - i n f u s i o n r a t i o o f 6 0 p e r m i n u t e . T h e a l a n i n e t r a c e r ( 9 9 % L -[ ' 5 N ] a l a n i n e , K o r I s o t o p e s , I n c . ) w a s i n f u s e d a t 0 . 1 3 t m o l / k g / m i n ; n op r i m i n g d o s e w a s a d m i n i s t e r e d . T h e b i c a r b o n a t e p o o l w a s e n r i c h e d a tt h e b e g i n n i n g o f t h e i n f u s i o n b y a n i n j e c t i o n o f [ ' 3 C ] N a H C O 3 , 0 . 9 M m o l /k g ( 2 6 ) . F o r d o s a g e c a l c u l a t i o n s , t h e w e i g h t o f a l l s u b j e c t s w a s t a k e n a s5 2 k g . T r a c e r s w e r e v e r i f i e d s t e r i l e a n d p y r o g e n - f r e e , d i l u t e d i n s t e r i l es a l i n e , a n d i n f u s e d b y c a l i b r a t e d s y r i n g e pump a t 0 . 1 7 4 m l / m i n .A n a l y t i c a l m e t h o d s . C l i n i c a l c h e m i s t r i e s w e r e d e t e r m i n e d b y u s i n gr o u t i n e s e m i - a u t o m a t e d m e th o ds . U r i ne a n d f e c a l n i t r o g e n w e r e d e t e r -m i n e d b y t h e K j e l d a h l m e t h o d ( 2 3 ) . W h o l e b l o o d g l u c o s e a n d f 3 - h y -d r o x y b u t y r a t e w e re d et e rm i ne d e n z y m a t i c a l l y ( 2 7 ) , p l a s m a f r e e f a t t ya c i d s b y a r a d i o c h e m i c a l m e t h o d ( 2 8 ) , a m i n o a c i d s w i t h a D i o n e x D 4 0 0a m i n o a c i d a n a l y z e r ( D i o n e x C o r p . , S u n n y v a l e , C A ) , a nd s e r um i n s u l i nb y r a d i o i m m u n o a s s a y ( 2 9 ) . T h e ' 3 C - e n r i c h m e n t o f e x p i r e d C O 2 w a sm e a s u r e d w i t h a d u a l c o l l e c t o r i s o t o p e r a t i o m a s s s p e c t r o m e t e r ( M o d e l3 - 6 0 R M S , N u c l i d e C o r p . , S t a t e C o l l e g e , P A ) . P l a s m a i s o t o p i c l e u c i n ea n d a l a n i n e e nr i ch m e nt s w e r e d e t e r m i n e d b y s e l e c t e d i o n - m o n i t o r i n g ,c h e m i c a l i o n i z a t i o n g a s c h r o m a t o g r a p h y - m a s s s p e c t r o m e t r y o n a F i n -n i g a n 3 3 0 0 d u a l E I / C l q u ad ru p ol e m a s s s p e c t r o m e t e r ( F i n n i g a n MAT,S a n J o s e , C A ) u n d e r c o m p u t e r c o n t r o l , f o l l o w i n g i s o l a t i o n o f t h e f r e ea m i n o a c i d s b y u s i n g a n i o n e x c h a n g e c o l u m n a n d t h e p r e p a r a t i o n o ft h e i r N - a c e t y l , n - p r o p y l d e r i v a t i v e s ( 3 0 ) . P l a s m a a - k e t o i s o c a p r o a t e e n -r i c h m e n t w a s d et e rm i ne d b y u s i n g t h e s a m e m e t h o d , a f t e r i s o l a t i o n o ft h e k e t o a c i d a n d i t s r e a c t i o n w i t h o - p h e n y l e n e d i a m i n e , p e r m i t t i n g t h ef o r m a t i o n o f t h e o - t r i m e t h y l s i l y l q u i n o x a l i n o l d e r i v a t i v e ( 3 1 ) .C a l c u l a t i o n s a n d s t a t i s t i c a l m e t h o d s . P l a s m a l e u c i n e a n d a l a n i n ef l u x w e r e c a l c u l a t e d f r o m t h e m e a s u r e d d i l u t i o n o f t r a c e r i n t h e p l a s m aa m i n o a c i d p o o l o n c e i s o t o p i c s t e a d y s t a t e w a s r e a c h e d , a c c o r d i n g t ot h e e q u a t i o n : f l u x = i ( E i / E p - 1 ) , w h e r e i i s t h e t r a c e r i n f u s i o n r a t e ,E , i s t h e e n r i c h m e n t o f t h e a d m i n i s t e r e d i s o t o p e , a n d E . i s t h e e n r i c h m e n ti n p l a s m a a t i s o t o p i c s t e a d y s t a t e . T h e r a t e o f l e u c i n e o x i d a t i o n w a sc a l c u l a t e d f r o m t h e m e a s u r e d ' 3 C 0 2 - e n r i c h m e n t o f e x p i r e d a i r a t i s o t o p i cs t e a d y s t a t e , a c c o r d i n g t o t h e e q u a t i o n : o x i d a t i o n r a t e = E c o , . V C o /E p ( 0 . 8 ) w h e r e E C o 2 i s t h e 1 3 C O 2 - e n r i c h m e n t i n e x p i r e d a i r , V C O 2 i s t h er a t e o f C O 2 p r o d u c t i o n , a n d 0 . 8 i s a n e m p i r i c a l c o r r e c t i o n f a c t o r t h a ta c c o u n t s f o r t h e f r a c t i o n o f ' 3 C O 2 f o r m e d o n o x i d a t i o n o f [ 1 - 3 C ] l e u c i n eb ut n o t r e l e a s e d f r o m t h e b o d y b i c a r b o n a t e p o o l i n t o e x p i r e d a i r ( 3 2 ) .I t h a s b e e n r e p o r t e d t h a t t h i s f a c t o r i s u n a l t e r e d u n d e r c o n d i t i o n s o fp r o l o n g e d f a s t i n g ( 3 3 ) . T h e a t t a i n m e n t o f i s o t o p i c s t e a d y s t a t e w a s c o n -f i r m e d b y i n s p e c t i o n o f t h e s e r i a l p l a s m a a n d a i r e n r i c h m e n t s d u r i n gt h e f i n a l h o u r o f t h e i n f u s i o n . T h e p r e c i s i o n o f t h i s t e c h n i q u e h a s b e e n

d e s c r i b e d i n d e t a i l ( 2 0 ) . S t a t i s t i c a l c o m p a ri s o ns w e r e m a d e u s i n g t t e s to r t h e p a i r e d t t e s t w h e n a p p l i c a b l e .

R e s u l t sT h e s u b j e c t s ' c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e d i e t c o m p o s i t i o n s a r e s h o w ni n T a b l e I . T h e d i e t s w e r e w e l l t o l e r a t e d b y a l l t h e s u b j e c t s a n dt h e r e w e r e n o u n t o w a r d m e d i c a l e v e n t s , s i g n i f i c a n t p o s t u r a lh y p o t e n s i o n , n o r a b n o r m a l i t i e s i n t h e c l i n i c a l c h e m i s t r i e s d u r i n gt h e s t u d y . Mean r a t e s o f w e i g h t l o s s w e r e s i m i l a r f o r b o t h d i e tg r o u p s a t a l l t i m e s ; a f t e r 2 w k , t h e m e a n r a t e w a s 0 . 2 k g / d( F i g . 1 ) .S e r u m u r i c a c i d r o s e e q u a l l y f o r b o t h d i e t s f r o m v a l u e s o f- 5 . 1 m g / d l t o 8 . 7 1 . 4 a n d 7 . 6 1 . 5 ( m e a n S D ) a t 3 wk f o rt h e 1 . 5 a n d 0 . 8 d i e t s , r e s p e c t i v e l y . B y 5 w k , v a l u e s h a d f a l l e nt o 6 . 6 a n d 5 . 8 f o r t h e t w o d i e t s . T h e d i f f e r e n c e s i n m e a n s b e t w e e nt h e d i e t s w e r e n o t s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t . S e r u m c h o l e s t e r o l f e l ls i g n i f i c a n t l y f r o m c o n t r o l v a l u e s o f - 1 8 5 m g / d l t o - 1 5 0 m g /d l , w h i l e t r i g l y c e r i d e s r e m a i n e d a t c o n t r o l v a l u e s o f -90 m g /d l w i t h b o t h d i e t s . C i r c u l a t i n g g l u c o s e , a l a n i n e , a n d i n s u l i n d e -c r e a s e d w i t h b o t h d i e t s w h i l e l e u c i n e , f r e e f a t t y a c i d s , a n df 3 - h y d r o x y b u t y r a t e i n c r e a s e d , a s s h o w n a t 3 wk o f d i e t i n g i nT a b l e I I . T h e d e c r e a s e i n a l a n i n e a n d i n c r e a s e i n l e u c i n e p l a s m ac o n c e n t r a t i o n s w e r e s i g n i f i c a n t l y g r e a t e r w i t h t h e 1 . 5 d i e t . D a i l yn i t r o g e n b a l a n c e , a v e ra ge d o v er e ac h w e e k f o r a l l s u b j e c t s , i ss h o w n i n T a b l e I I I . A l t h o u g h t h e i r r e s u l t s a r e v a l i d , t h r e e s u b j e c t s

T a b l e I . P a t i e n t a n d D i e t C h a r a c t e r i s t i c sD i e t a r y g r o u p

C o m p a r i s o n * 1 . 5 d i e t 0 . 8 d i e tN u m b e r o f s u b j e c t s :S t u d i e d f o r 5 wk 9 8S t u d i e d f o r 8 wk 4 4A g e ( y r ) 2 5 4 2 6 4W e i g h t ( k g ) 8 4 1 0 8 7 9% IBW 1 4 8 1 8 1 5 9 1 8R e s t i n g 0 2 c o n s u m p t i o n ( m l / m i n ) 2 0 8 9 1 9 8 2 1C o n t r o l p e r i o d d i e tP r o t e i n ( g ) 8 6 7 8 2 3C a r b o h y d r a t e ( g ) 2 6 8 4 5 2 5 0 1 4k c a l 2 0 3 4 3 0 7 1 8 8 8 6 8S t u d y d i e tP r o t e i n ( g ) 8 5 6 4 4 2

C a r b o h y d r a t e ( g ) 0 3 8 2F a t ( g ) 2 3 7 1 8 4k c a l 5 5 9 7 9 5 0 1 3 9

* V a l u e s e x p r e s s e d a s m e a n S D .

7 5 2 H o f f e r , B i s t r i a n , Y o u n g , B l a c k b u r n , a n d M a t t h e w s


4/9

90 H

80 I -

7 0 [ -wU f )+ 10 -

a)3c a

501-

4 0 ~

3 0 H

I I0 2 3 4 5W e e k s

I I6 7 8F i g u r e 1 . A v e r a g e w e i g h t ( k g ) a t t h e e n d o f d i f f e r e n t w e e k s f o r t w ow e i g h t r e d u c t i o n d i e t s . O p e n c i r c l e s i n d i c a t e v a l u e s f o r t h e 1 . 5 d i e t ,c l o s e d c i r c l e s f o r t h e 0 . 8 d i e t . 1 5 s u b j e c t s w e r e i n c l u d e d i n t h e d e t e r -m i n a t i o n w e e k s 0 - 5 ; 8 w e r e i n c l u d e d i n t h e d e t e r m i n a t i o nw e e k s 6 - 8 .

d i d n o t c o m p l e t e t h e f u l l p e r i o d o f t h e p r o t o c o l . B e c a u s e i tm i g h t b i a s s e r i a l c o m p a r i s o n s , t h e i r r e s u l t s a r e n o t i n c l u d e d i nc a l c u l a t i o n s o f t h e g r o u p m e a n s , b u t i n s t e a d a r e d i s p l a y e d i np a r e n t h e s e s i n T a b l e I I I . I n c l u s i o n o f t h e i r r e s u l t s , h o w e v e r ,d o e s n o t a l t e r t h e c o n c l u s i o n s d e r i v e d f r o m t h e r e s t o f t h e d a t a .A v e r a g e f e c a l n i t r o g e n ( 0 . 6 g / d ) d i d n o t d i f f e r b e t w e e n t h e d i e t s .O v e r a l l n i t r o g e n e q u i l i b r i u m e x i s t e d d u r i n g t h e c o n t r o l p e r i o d .D u r i n g t h e f i r s t s tu dy w ee k, t h e b a l a n c e f e l l t o -4 o r -5 gN / d w i t h b o t h d i e t s , b u t r e t u r n e d t o n e a r e q u i l i b r i u m w i t h t h e1 . 5 d i e t i n t h e s e c o n d w e e k w h i l e r e m a i n i n g s i g n i f i c a n t l y n e g a t i v e( - 2 g / d ) w i t h t h e 0 . 8 d i e t . T h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e m e a n sw e r e s i g n i f i c a n t ( P < 0 . 0 5 ) a t w e e k s 2 , 3 , 4 , 6 , a n d 8 ( F i g . 2 ) .T h e s u b s e t o f s u b j e c t s who d i e t e d f o r 3 wk w e r e n o t d i f f e r e n ti n t h e i r r e s p o n s e f r o m t h e 5 - w k s u b j e c t s o n t h e s a m e d i e t .P o s t a b s o r p t i v e p l a s m a l e u c i n e f l u x a n d o x i d a t i o n r a t e d u r i n gt h e c o n t r o l p e r i o d a n d a f t e r 3 a n d 8 wk o f d i e t i n g , e x p r e s s e da s m i c r o m o l e s p e r m i n u t e , a r e s h o w n i n T a b l e I V . E x p r e s s i n gt h e r e s u l t s p e r k g a c t u a l b o d y w e i g h t o r IB W d o e s n o t a l t e r t h ec o n c l u s i o n s ( T a b l e I V ) . A f t e r 3 wk o f a d a p t a t i o n t o t h e d i e t s ,l e u c i n e f l u x h a d f a l l e n b y 1 5 a n d 20% ( 1 . 5 a n d 0 . 8 d i e t s ) ; b o t hc h a n g e s a r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t ( P < 0 . 0 5 ) . T h e r e w a s n os i g n i f i c a n t c h a n g e i n o x i d a t i o n w i t h t h e 1 . 5 d i e t , b u t a 30 %d e c r e a s e w i t h t h e 0 . 8 d i e t ( P < 0 . 0 5 ) . T h e s i x r e p e a t s t u d i e s

c a r r i e d o u t a t 8 wk d e m o n s t r a t e l i t t l e f u r t h e r c h a n g e i n l e u c i n ef l u x , b e i n g w i t h i n 5% o f t h e 3 - w k d e t e r m i n a t i o n s w i t h o n e e x -c e p t i o n ( C . M . ) . F o r t h e t w o g r o u p s c o m b i n e d , t h e r e i s a l i n e a rr e l a t i o n s h i p b e t w e e n f a s t i n g l e u c i n e o x i d a t i o n a n d u r i n a r y t o t a ln i t r o g e n d u r i n g t h e t h i r d w e e k ( F i g . 3 ) . T h i s r e l a t i o n s h i p s u g g e s t st h a t l e u c i n e o x i d a t i o n , a t l e a s t i n t h e f a s t i n g s t a t e , r e f l e c t s w h o l eb o d y a m i n o a c i d o x i d a t i o n . T h i s i s s u p p o r t e d b y t h e a d d i t i o n a lo b s e r v a t i o n t h a t n i t r o g e n b a l a n c e d u r i n g t h e t h i r d w e e k n e g -a t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h l e u c i n e o x i d a t i o n f o r e a c h d i e t a r y g r o u ps e p a r a t e l y ( r = - 0 . 8 0 f o r t h e 1 . 5 d i e t , r = - 0 . 8 5 f o r t h e 0 . 8d i e t , b o t h P < 0 . 0 2 ) .I t w a s c o n s i d e r e d p o s s i b l e t h a t c h a n g e s i n p l a s m a l e u c i n ef l u x m i g h t n o t a c c u r a t e l y r e f l e c t b o d y l e u c i n e m e t a b o l i s m d u r i n gs e v e r e e n e r g y r e s t r i c t i o n . P l a s m a a nd i n t r a c e l l u l a r f r e e a m i n oa c i d t r a c e r d i l u t i o n s a r e u n e q u a l , i n t r a c e l l u l a r l e u c i n e e n r i c h m e n tb e i n g - 80% o f t h a t i n p l a s m a a t i s o t o p i c e q u i l i b r i u m ( 3 1 ) . I fs l o w i n g o f i n t r a c e l l u l a r a m i n o a c i d t u r n o v e r a ll ow ed a c l o s e ra p p r o x i m a t i o n o f i n t r a c e l l u l a r a n d p l a s m a e n r i c h m e n t s , t h e f u l le x t e n t o f a d e c l i n e i n t h e t u r n o v e r m i g h t n o t b e e x p r e s s e d i nt h e f l u x c a l c u l a t e d f r o m p l a s m a l e u c i n e e n r i c h m e n t s . To i n -v e s t i g a t e t h i s p o s s i b i l i t y , p l a s m a ' 3 C - e n r i c h m e n t o f a - k e t o i s o -c a p r o a t e w a s d e t e r m i n e d f o r t h e t h r e e t u r n o v e r s t u d i e s o f t h r e es u b j e c t s ( C . M . , L . J . , S . S . ) . A s a - k e t o i s o c a p r o a t e i s d e r i v e d v i ai n t r a c e l l u l a r l e u c i n e t r a n s a m i n a t i o n , p l a s m a e n r i c h m e n t o f t h ek e t o a c i d r e f l e c t s t h e i n t r a c e l l u l a r e n r i c h m e n t o f l e u c i n e ( 3 1 ) .P l a s m a a - k e t o i s o c a p r o a t e e n r i c h m e n t w a s 7 9 . 6 5 . 1 % ,7 9 . 3 0 . 9 % , a n d 8 2 . 1 3 . 3 % ( m e a n S D ) o f p l a s m a l e u c i n e e n -r i c h m e n t a f t e r 0 , 3 , a n d 8 wk o f d i e t i n g . T h i s r u l e s o u t t h ep o s s i b i l i t y t h a t a d a p t a t i o n t o t h e e x p e r i m e n t a l d i e t s b r o u g h t

T a b l e I I . F a s t i n g C i r c u l a t i n g M e t a b o l i t e a n d I n s u l i nC o n c e n t r a t i o n sC o n t r o l T h i r d w e e k o fM e a s u r e d e n t i t y * D i e t p e r i o d d i e t d i e t i n g

W h o l e B l o o d G l u c o s e 1 . 5 7 9 1 7 5 9 1 5 t( m g / d l ) 0 . 8 8 7 7 6 7 1 4 fW h o l e b l o o d d - 1 . 5 0 . 1 3 0 . 1 0 2 . 7 7 0 . 6 4 h y d r o x y b u t y r a t e 0 . 8 0 . 1 2 0 . 1 4 1 . 9 0 0 . 4 6 t ( m M )P l a s m a f r e e f a t t y a c i d s 1 . 5 0 . 6 8 0 . 1 6 0 . 9 8 0 . 2 9 t( m e q / l i t e r ) 0 . 8 0 . 7 1 0 . 1 4 0 . 9 6 0 . 2 4 tP l a s m a l e u c i n e ( M M ) 1 . 5 1 2 6 1 5 1 6 8 2 7 f

0 . 8 1 2 4 1 2 1 3 4 1 8 P l a s m a a l a n i n e ( M M ) 1 . 5 2 7 3 7 9 1 5 4 4 1 0 . 8 2 9 1 8 1 2 0 6 4 5 t S e r u m i n s u l i n 1 . 5 3 4 . 0 2 4 . 2 1 1 . 7 5 . 3 t( M U / m l ) 0 . 8 3 5 . 7 3 1 . 1 1 8 . 3 1 5 . 4 t* V a l u e s e x p r e s s e d a s m e a n S D .t S i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m c o n t r o l p e r i o d v a l u e , P < 0 . 0 5 . S i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h e o t h e r d i e t , P < 0 . 0 5 .


6 0


5/9

T a b l e I I I . W e e k l y A v e r a g e N i t r o g e n B a l a n c e ( g N / d )1 . 5 D i e t

S u b j e c t K . B . J . B . L . C . H . H . B . M . C . M . J . R . D . S . K . W . M e a n S DW e e kc o n t r o lp e r i o d - 0 . 3 3 0 . 3 7 + 1 . 6 2 0 . 5 2 + 1 . 2 1 1 . 1 7 - 1 . 0 1 1 . 4 3 - 0 . 3 2 0 . 9 1 + 0 . 5 4 0 . 6 1 ( - 0 . 7 4 1 . 3 5 ) + 1 . 7 9 3 . 6 5 + 0 . 4 9 1 . 1 8 + 0 . 5 0 1 . 0 0

1 - 4 . 9 0 1 . 1 3 - 5 . 2 0 1 . 8 7 - 4 . 1 9 1. 7 8 - 3 .4 6 2. 0 0 - 2 .7 5 1. 8 0 - 2 . 1 3 1 . 1 7 ( - 3 . 5 2 2 . 7 8 ) - 5 . 0 6 2 . 5 9 - 4. 41 1 .5 2 - 4. 0 1 1 .1 32 - 3 . 4 5 + 1 . 0 5 - 1 . 1 0 1 . 4 8 - 2 . 0 1 1 . 2 9 - 2 . 4 9 1 . 9 6 - 1 . 3 1 0 . 7 8 + 1 . 3 2 0 . 9 5 ( - 0 . 1 8 1 . 3 7 ) - 3 . 0 4 0 . 7 3 + 0 . 8 8 1 . 8 8 - 0 . 5 4 2 . 2 23 - 1 . 6 2 0 . 8 4 - 1 . 5 2 0 . 6 7 - 1 . 8 1 2 . 5 2 - 1 . 2 3 1 . 2 3 - 0. 43 0 . 4 0 - 0. 7 3 0 .3 0 ( + 0 . 8 1 0 . 8 0 ) + 1 . 0 1 0 . 5 0 + 2 . 3 9 1 . 2 8 - 0 . 4 9 1 . 4 74 - 1 . 9 0 0 . 6 9 - 1 . 0 1 0 . 5 8 - 0 . 7 5 0 . 6 4 - 0 . 2 8 1 . 4 6 - 0 . 6 4 0 . 4 5 - 0 . 8 0 1 . 6 4 - - 1 . 7 3 0 . 5 7 + 3 . 0 2 0 . 7 0 - 0 . 3 1 1 . 5 95 - 3 . 0 3 1 . 6 2 - 0 .2 3 0. 53 - 1 .1 4 0. 70 - 1 .1 7 2. 3 9 - 1 .2 6 0. 4 5 - 1 .5 8 1. 4 4 - - 0. 25 0 .8 5 + 4 . 00 1 . 1 5 - 0 . 1 9 2 . 1 36 ( - 3 . 9 2 1 . 6 8 ) - + 0 . 6 8 1 . 2 2 + 0 . 3 7 1 . 5 3 - 1 . 1 0 1 . 8 0 + 2 . 2 8 0 . 8 1 - - - + 0 . 5 6 1 . 3 97 ( - 2 . 9 2 1 . 0 4 ) - - 0 . 2 0 0 . 7 7 + 1 . 28 1 .2 6 - 1 .7 5 0 . 58 + 3 . 4 0 0 . 5 7 - - - + 0 . 6 8 2 . 1 98 - - - 0 . 8 3 1 . 2 0 + 0 . 7 2 0 . 8 0 - 1 . 0 9 0 . 5 5 + 0 . 4 6 1 . 1 4 - - - - 0 . 1 9 0 . 9 1* V a l u e s i n p a r e n t h e s e s a r e n o t i n c l u d e d i n m e a n b e c a u s e o f s h o r t d u r a t i o n o f s t u d y .

a b ou t a n i m p o r t a n t c h a n g e i n t h e r a t i o o f i n t r a c e l l u l a r t o p l a s m al e u c i n e e n r i c h m e n t .P o s t a b s o r p t i v e a l a n i n e f l u x e s a r e s h o w n i n T a b l e V . A l a n i n ef l u x e s w e r e s i m i l a r i n b o t h d i e t g r o u p s d u r i n g t h e c o n t r o l p e r i o d sa n d a f t e r 3 a n d 8 w k , w i t h d e c r e a s e s o f 4 5 a n d 3 7 % ( 1 . 5 a n d0 . 8 d i e t ) . T h e r e w a s n o c o r r e l a t i o n b e t w e e n a l a n i n e f l u x a n dl e u c i n e f l u x , l e u c i n e o x i d a t i o n , o r u r i n a r y n i t r o g e n e x c r e t i o n .D i s c u s s i o n

0

- 1

wi n - 2+ 1

c 3

cZP0 'z -5

BW e e k s

F i g u r e 2 . A v e r a g e d a i l y n i t r o g e n b a l a n c e ( g / d ) a t d i f f e r e n t w e e k s f o rt w o w e i g h t r e d u c t i o n d i e t s . O p e n b a r s i n d i c a t e n i t r o g e n b a l a n c e f o rt h e 1 . 5 d i e t , s h a d e d b a r s i n d i c a t e n i t r o g e n b a l a n c e f o r t h e 0 . 8 d i e t . 1 5s u b j e c t s w e r e i n c l u d e d i n t h e d e t e r m i n a t i o n w e e k s 0 - 5 ; 8 w e r e i n -c l u d e d i n t h e d e t e r m i n a t i o n w e e k s 6 - 8 .

D e s p i t e c o n s i d e r a b l e i n t e r s u b j e c t v a r i a b i l i t y w h i c h i s commonw i t h t h e t e c h n i q u e ( 1 0 ) , a d i f f e r e n t p a t t e r n o f n i t r o g e n b a l a n c ei s a p p a r e n t f o r t h e t w o d i e t s . F o l l o w i n g a n i n i t i a l p e r i o d o fn e g a t i v i t y , t h e b a l a n c e a p p r o a c h e d z e r o f o r t h e 1 . 5 d i e t b u t r o s eo n l y t o - 2 g / d d u r i n g t h e f i n a l 6 wk f o r t h e 0 . 8 d i e t w i t hn o t r e n d t o w a r d s f u r t h e r i m p r o v e m e n t . A v e r a g e n i t r o g e n b a l a n c eo n t h e c o n t r o l d i e t , w h i c h w a s a d e q u a t e i n e n e r g y , w a s n o ts i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m z e r o f o r e i t h e r d i e t .I f t h e n i t r o g e n b a l a n c e r e s u l t s a r e t r u e , t h e y i m p l y s i g n i f i -c a n t l y b e t t e r p r o t e i n r e t e n t i o n w i t h t h e h i g h e r p r o t e i n d i e t . I th a s b e e n s t a t e d t h a t t h e n i t r o g e n b a l a n c e t e c h n i q u e i s s u b j e c tt o a s y s t e m a t i c e r r o r , r e s u l t i n g i n u n r e a l i s t i c a l l y p o s i t i v e n i t r o g e nb a l a n c e s a t h i g h n i t r o g e n i n t a k e s ( 3 4 , 3 5 ) . T h e r e a r e t w o r e a s o n sf o r a r g u i n g t h a t t h e p r e s e n t r e s u l t s a r e n o t s u b j e c t t o t h i s e r r o r .F i r s t , O d d o y e a n d M a r g e n ( 1 0 ) c o n f i r m e d a c o n t i n u o u s , p o s i t i v en i t r o g e n b a l a n c e a t v e r y h i g h p r o t e i n i n t a k e s ( 3 6 g N / d ) i nn o r m a l s u b j e c t s s t u d i e d f o r a s l o n g a s 5 7 d . H o w e v e r , t h e y a l s os h o w e d t h a t w i t h n i t r o g e n i n t a k e s o f 1 2 g ( c l o s e t o t h o s e t a k e ni n t h e p r e s e n t s t u d y ) , t h e i r s u b j e c t s w e r e e s s e n t i a l l y i n n i t r o g e ne q u i l i b r i u m . T h i s c o n t r a d i c t s t h e e a r l i e r c r i t i c i s m o f t h e n i t r o g e nb a l a n c e t e c h n i q u e a t t h a t n i t r o g e n i n t a k e l e v e l ( 3 4 ) . S e c o n d l y ,i n t e r n a l d a t a f r o m t h e p r e s e n t s t u d y a r e i n a g r e e m e n t w i t hO d d o y e a n d M a r g e n ( 1 0 ) . T h e a v e r a g e n i t r o g e n b a l a n c e f o rb o t h d i e t s w a s i n s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m z e r o on t h e c o n t r o ld i e t . I f f a l s e l y p o s i t i v e n i t r o g e n b a l a n c e s w e r e r e c o r d e d u s i n gn i t r o g e n i n t a k e s a t t h i s l e v e l , t h e y o u g h t t o h a v e a p p e a r e d ont h e c o n t r o l d i e t a s w e l l .T h e p r e s e n t r e s u l t s d i f f e r f r o m t h o s e o f DeHaven e t a l . ( 5 ) ,w h o o b t a i n e d a n a v e r a g e n i t r o g e n b a l a n c e o f - 1 g N / d d u r i n gt h e t h i r d w e e k o f a d i e t p r o v i d i n g 1 0 0 g p r o t e i n a n d 4 0 0 k c a l .

7 5 4 H o f f e r , B i s t r i a n , Y o u n g , B l a c k b u r n , a n d M a t th e w s

1


6/9

0 . 8 D i e tM . C . P . D . L . F . L . J . R . M . S . S . P . W . S . W . M e a n S D *

+ 0 . 6 2 0 . 7 6 - 0 . 3 6 0 . 5 2 + 2 . 9 8 0 . 8 2 - 0 . 1 4 1 . 3 0 + 0 . 2 5 0 . 4 9 + 0 . 2 2 0 . 5 9 ( + 0 . 1 9 0 . 7 7 ) - 2 . 7 1 0 . 4 6 + 0 . 1 2 1 . 6 7- 4 . 2 9 0 . 9 6 - 5 . 9 4 1 . 5 2 - 5 . 2 6 1 . 2 0 - 4 . 4 2 1 . 6 0 - 3 . 4 9 0 . 7 5 - 4 . 7 6 0 . 9 3 ( - 4 . 5 0 0 . 9 2 ) - 5 . 4 1 1 . 6 5 - 4 . 8 0 0 . 8 2- 2 . 0 4 0 . 9 4 - 3 . 3 9 1 . 0 0 - 2 . 9 6 1 . 0 9 - 4 . 2 5 0 . 8 6 - 2 . 4 7 0 . 7 5 - 3 . 8 1 1 . 0 1 ( - 2 . 6 8 0 . 6 6 ) - 3 . 6 8 1 . 0 3 - 3 . 2 3 0 . 7 8- 1 . 3 0 0 . 4 8 - 3 . 1 1 1 . 1 4 - 1 . 3 9 0 . 4 5 - 2 . 8 8 0 . 6 3 - 2 . 5 7 0 . 5 6 - 1 . 4 8 1 . 6 8 ( - 1 . 7 4 0 . 6 2 ) - 2 . 1 4 0 . 4 1 - 2 . 1 7 0 . 7 1- 1 . 6 5 0 . 4 3 - 2 . 4 3 1 . 3 3 - 0 . 5 0 0 . 7 4 - 2 . 5 1 0 . 4 5 - 1 . 9 4 1 . 1 1 - 1 . 3 3 0 . 8 2 - - 2 . 7 1 0 . 7 4 - 1 . 8 7 0 . 7 8- 1 . 4 9 1 . 6 5 - 2 . 4 4 0 . 3 2 - 2 . 9 4 2 . 0 7 - 2 . 6 5 1 . 0 5 - 0 . 9 8 0 . 6 2 - 0 . 2 5 1 . 2 2 - - 1 . 4 3 0 . 4 3 - 1 . 7 4 0 . 9 8- - 2 . 6 0 0 . 7 0 - - 2 . 8 3 0 . 1 2 - - 2 . 7 6 1 . 1 1 - - 1 . 3 6 0 . 4 4 - 2 . 3 9 0 . 6 9- - 2 . 3 1 0 . 5 1 - - 2 . 4 6 0 . 7 9 - - 1 . 0 5 0 . 5 7 - - 1 . 1 9 0 . 4 6 - 1 . 7 5 0 . 7 4- - 2 . 2 4 0 . 6 0 - - 1 . 4 4 0 . 3 7 - - 2 . 1 6 1 . 3 0 - - 2 . 1 2 0 . 7 5 - 1 . 9 9 0 . 3 7

T h i s w a s n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m a n a v e r a g e b a l a n c e o f f a t - f r e e a s c o m p a r e d w i t h t h e p r e s e n t d i e t s i n w h i c h f a t made- 1 . 6 o b t a i n e d i n t h e s a m e s u b j e c t s w h i l e f o l l o w i n g a d i e t o f 5 0 u p - 3 6 % o f t h e c a l o r i e s . Sodium and p o t a s s i u m i n t a k e s w e r eg p r o t e i n a n d 5 0 g c a r b o h y d r a t e . T h e d i e t s i n t h a t s t u d y w e r e l o w e r a s w e l l . F a t i s n o t known t o h a v e an e f f e c t on p r o t e i nT a b l e I V . P l a s m a L e u c i n e F l u x a n d O x i d a t i o n ( M m o l / m i n )

C o n t r o l p e r i o d 3 w k 8 wkS u b j e c t F l u x O x i d a t i o n F l u x O x i d a t i o n F l u x O x i d a t i o n

1 . 5 D i e tK . B . 1 0 8 . 5 1 6 . 8 7 9 . 8 1 1 . 6J . B . 9 2 . 7 1 5 . 9 8 7 . 2 1 6 . 0L . C . 1 0 4 . 5 1 8 . 0 8 2 . 1 1 2 . 7 8 5 . 6 9 . 8B . M . 8 8 . 8 9 . 2 7 0 . 2 1 0 . 9C . M . 8 0 . 0 1 5 . 2 6 9 . 2 1 2 . 4 5 9 . 9 1 2 . 4J . R . 9 2 . 4 1 2 . 4 8 4 . 0 1 0 . 3 -D . S . 8 7 . 3 7 . 2 7 7 . 2 1 2 . 0K . W . 7 5 . 4 9 . 5 6 9 . 4 2 . 5MeanSD 9 1 . 2 1 1 . 1 1 3 . 0 4 . 0 7 7 . 4 7 . 1 1 1 . 0 3 . 9E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m 1 . 0 9 0 . 1 2 0 . 1 6 0 . 0 4 0 . 9 3 0 . 1 1 0 . 1 3 0 . 0 5E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m IB W 1 . 6 1 0 . 2 4 0 . 2 3 0 . 0 7 1 . 3 6 0 . 1 2 0 . 1 9 0 . 0 7

0 . 8 D i e tM . C . 8 8 . 8 9 . 4 6 7 . 2 5 . 0P . D . 9 0 . 0 1 7 . 0 6 9 . 1 1 0 . 1 6 6 . 9 7 . 2L . F . 1 0 6 . 7 8 . 3 8 1 . 9 7 . 5L . J . 9 3 . 1 1 0 . 1 8 5 . 4 9 . 0 8 2 . 7 1 1 . 3R . M . 9 1 . 9 1 1 . 2 8 4 . 1 1 1 . 1S . S . 9 6 . 2 9 . 7 7 6 . 5 6 . 0 7 4 . 0 1 1 . 5P . W . 1 0 5 . 1 7 7 . 1S . W . 9 6 . 3 1 6 . 5 7 5 . 5 8 . 8 7 1 . 2 1 2 . 8MeanSD 9 6 . 0 6 . 7 1 1 . 7 3 . 5 7 7 . 1 6 . 6 8 . 2 2 . 2E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m 1 . 1 3 0 . 0 9 0 . 1 4 0 . 0 5 0 . 8 9 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 0 3E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m IBW 1 . 7 6 0 . 1 4 0 . 2 2 0 . 0 7 1 . 4 2 0 . 1 3 0 . 1 5 0 . 0 4

V a l u e s e x p r e s s e d a s m e a n S D .



7/9

1 6 r -1 41 2

c0 1 0* ; 800 6u40

2r )

/o *0 0

00

0

2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6U r in a r y T o ta l N i t r o g e nF i g u r e 3 . F a s t i n g l e u c i n e o x i d a t i o n r a t e ( M m o l / m i n ) c o m p a r e d w i t ha v e r a g e d a i l y u r i n a r y n i t r o g e n e x c r e t i o n ( g / d ) d u r i n g t h e t h i r d w e e ko f d i e t i n g . C l o s e d c i r c l e s i n d i c a t e v a l u e s f o r t h e 1 . 5 d i e t ; o p e n c i r c l e sf o r t h e 0 . 8 d i e t . r = 0 . 7 0 , y = 0 . 9 5 0 . 7 8 x . P < 0 . 0 1 .

r e t e n t i o n i n t h e v e r y l o w c a l o r i e r a n g e ( 3 6 ) ; t h e r e f o r e , t h e d i f -f e r e n c e i n f a t c o n t e n t s i n t h e d i e t s o f t h e d i f f e r e n t s t u d i e s i sp r o b a b l y n o t i m p o r t a n t . H o w e v e r , t h e p o t e n t i a l a t ta i nm e nt o fn i t r o g e n e q u i l i b r i u m d u r i n g t h e h i g h p r o t e i n p e r i o d m i g h t h a v eb e e n p r e v e n t e d i n t h e s t u d y o f D e H a v e n e t a l . ( 5 ) i f t h e r e w a sc o e x i s t e n t m i l d p o t a s s i u m d e f i c i e n c y ( 3 7 , 3 8 ) .

O t h e r i n v e s t i g a t o r s h a v e r e p o r t e d n e g a t i v e n i t r o g e n b a l a n c ei n o b e s e i n d i v i d u a l s o n v e r y l o w c a l o r i e d i e t s p r o v i d i n g p r o t e i na t l e v e l s e v e n h i g h e r t h a n i n t h e p r e s e n t s t u d y ( 3 9 , 4 0 ) . H o w e v e r ,t h i s h a s b e e n m o r e c o m m o n l y o b s e r v e d i n men a n d n o t i nw o m e n , a s w e r e i n c l u d e d i n t h e p r e s e n t s t u d y . T h e e f f e c t o fi n i t i a l b o d y w e i g h t i s a l s o t o b e c o n s i d e r e d w h e n c o m p a r i n gn i t r o g e n b a l a n c e s t u d i e s i n t h e o b e s e . S e v e r e l y o v e r w e i g h t p a -t i e n t s , p e r h a p s w i t h i n c r e a s e d l e a n b o d y m a s s , m i g h t b e i n moren e g a t i v e n i t r o g e n b a l a n c e t h a n o n l y m o d e r a t e l y o b e s e o n e s a ta g i v e n p r o t e i n i n t a k e . T h e s e c o n s i d e r a t i o n s , w h e n t a k e n w i t ht h e i n d i v i d u a l v a r i a b i l i t y s h o w n a m o n g t h e s u b j e c t s i n T a b l eI I I , i n d i c a t e t h a t i t i s n o t p o s s i b l e t o c o n f i d e n t l y p r e d i c t t h en i t r o g e n b a l a n c e o f i n d i v i d u a l o b e s e s u b j e c t s o n v e r y l o w c a l o r i ed i e t s . N e v e r t h e l e s s , o u r r e s u l t s d o i n d i c a t e t h a t n i t r o g e n b a l a n c ei s l i k e l y t o b e m o r e f a v o u r a b l e a t h i g h e r p r o t e i n i n t a k e s .I n c o n t r a s t t o t h e i m p o r t a n t d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e d i e t sw i t h r e g a r d t o n i t r o g e n b a l a n c e , t h e r e w e r e e q u i v a l e n t d e c r e a s e si n p o s t a b s o r p t i v e p l a s m a l e u c i n e f l u x . T h e = 2 0 % d e c r e a s e o b -s e r v e d w i t h b o t h d i e t s i n d i c a t e s o n l y a m i l d e f f e c t on b o d yp r o t e i n m e t a b o l i s m w h e n c o m p a r e d w i t h p r o l o n g e d f a s t i n g ,d u r i n g w h i c h d e c r e a s e s o f 65% i n l e u c i n e a p p e a r a n c e h a v e b e e ni n f e r r e d ( 1 6 ) . I t i s n o t e w o r t h y t h a t l e u c i n e f l u x d i m i n i s h e de q u i v a l e n t l y f o r b o t h d i e t s e v e n t h o u g h t h e 1 . 5 d i e t i n v o l v e d ad e c r e a s e i n e n e r g y o n l y f r o m t h e c o n t r o l d i e t , w h i l e t h e 0 . 8 d i e ti n v o l v e d a d e c r e a s e i n b o t h p r o t e i n a n d e n e r g y . A s i m p l e d e c r e a s ei n t h e p r o t e i n i n t a k e ( a t m a i n t e n a n c e e n e r g y ) i s a s s o c i a t e d w i t ha d e c r e a s e i n p o s t a b s o r p t i v e l e u c i n e f l u x ( 1 3 ) ; t h e r e f o r e , i t m i g h th av e b ee n p r e d i c t e d t h a t t h e 0 . 8 d i e t w o u l d b e a s s o c i a t e d w i t ha g r e a t e r d e c r e a s e i n l e u c i n e f l u x t h a n t h e 1 . 5 d i e t . T h i s wa sn o t o b s e r v e d . P e r h a p s no g r e a t e r d e c r e a s e o c c u r r e d w i t h t h e

0 . 8 d i e t b e c a u s e i t s p r o t e i n l e v e l i s k n o w n t o b e a d e q u a t e f o rn i t r o g e n e q u i l i b r i u m w h e n t h e e n e r g y i n t a k e i s a m p l e .T h e b e t t e r n i t r o g e n b a l a n c e w i t h t h e 1 . 5 d i e t s h o u l d b e

i n d i c a t e d i n t er m s o f t h e k i n e t i c m o d e l b y a m o r e f a v o u r a b l eb a l a n c e b e t w e e n p r o t e i n i n t a k e a n d p r o t e i n o x i d i z e d . T h e f a i l u r eo f s u b j e c t s o n t h e 0 . 8 d i e t t o e s t a b l i s h n i t r o g e n e q u i l i b r i u me v i d e n t l y r e p r e s e n t s a f a i l u r e o f t h e b o d y t o d e c r e a s e t h e r a t eo f d e s t r u c t i o n o f a m i n o a c i d s t o t h e s a m e e x t e n t t h a t a m i n oa c i d i n t a k e w a s d e c r e a s e d i n g o i n g f r o m t h e c o n t r o l d i e t ( 1 . 5g / k g I B W ) t o t h e e x p e r i m e n t a l d i e t ( 0 . 8 g / k g I B W ) . T h e r e l a -t i o n s h i p i n F i g . 3 ma y b e u s e d t o i l l u s t r a t e t h i s . F r o m n i t r o g e ni n t a k e a n d f e c a l n i t r o g e n , i t ma y b e c a l c u l a t e d t h a t t h e u r i n a r yn i t r o g e n e x c r e t i o n c o m p a t i b l e w i t h n i t r o g e n e q u i l i b r i u m w o u l dh a v e b e e n 6 . 0 g / d f o r t h e 0 . 8 d i e t . T h i s c o r r e s p o n d s ( F i g . 3 ) t oa p o s t a b s o r p t i v e l e u c i n e o x i d a t i o n r a t e o f 5 . 6 , m o l / m i n . T h eo b s e r v e d r a t e , 8 . 2 M m o l / m i n , i s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r ( P < 0 . 0 5 ) ,i n d i c a t i n g t h a t w h i l e l e u c i n e o x i d a t i o n d i d d e c r e a s e a s a n t i c i p a t e dw i t h t h e 0 . 8 d i e t , i t w a s no t b y e n o u g h t o p e r m i t t h e r e e s t a b -T a b l e V . P l a s m a A l a n i n e F l u x M e a s u r e d w i t h L - [ ' 5 N ] a l a n i n e( , u m o l l m i n )

C o n t r o lS u b j e c t p e r i o d 3 wk 8 wk1 . 5 D i e t

K . B . 3 4 3 1 8 1J . B . -L . C . 2 9 1 1 5 6 1 1 0B . M . 1 9 9 1 1 7 1 0 5C . M . 1 8 7 1 2 9 1 1 4J . R . 1 9 0 1 1 4D . S . 3 1 7 1 2 7K . W . 1 9 5 1 2 3MeanSD 2 4 6 6 8 1 3 5 2 4E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m 2 . 9 0 0 . 5 0 1 . 6 1 0 . 1 6E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m IBW 4 . 3 4 1 . 1 1 2 . 4 1 0 . 4 9

0 . 8 D i e tM . C . 2 3 1 1 7 8 -P . D .L . F . 3 1 1 1 6 3L . J . 2 4 2 1 6 2 1 8 4R . M .S . S . 2 5 1 2 1 2 1 6 6P . w . - _S . W . 2 8 9 1 4 6 1 3 1MeanSD 2 6 5 3 4 1 6 6 3 1E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m 2 . 9 4 0 . 3 7 1 . 9 5 0 . 5 2E x p r e s s e d p e r k i l o g r a m IBW 4 . 8 8 0 . 7 0 3 . 1 7 0 . 5 2

V a l u e s e x p r e s s e d a s m e a n S D .



8/9

l is h m en t o f n i t r o g e n e q u i l i b r i u m . T h e c o m p a r a b l e t h e o r e t i c a lo x i d a t i o n r a t e f o r t h e 1 . 5 d i e t i s 1 0 . 8 i m o l / m i n , w h i c h i s i n -d i s t i n g u i s h a b l e f r o m t h e o b s e r v e d v a l u e ( 1 1 . 0 , m o l / m i n ) a n dr e a s o n a b l e a s t h e g r o u p o n t h e 1 . 5 d i e t w a s c l o s e t o n i t r o g e ne q u i l i b r i u m b y t h a t t i m e . T h u s , f o r t h e 1 . 5 d i e t , n o r e d u c t i o ni n a m i n o a c i d o x i d a t i o n w a s n e c e s s a r y t o e s t a b l i s h n i t r o g e nb a l a n c e b e c a u s e t h e p r o t e i n i n t a k e w a s s o g e n e r o u s t h a t i t p e r -m i t t e d n i t r o g e n e q u i l i b r i u m e v e n i n t h e p r e s e n c e o f t h e i n e f f i c i e n ta m i n o a c i d u t i l i z a t i o n c a u s e d b y t h e e n e r g y d e f i c i t .I t i s e m p h a s i z e d t h a t p o s t a b s o r p t i v e p l a s m a l e u c i n e f l u x a n do x i d a t i o n d o n o t f u l l y c h a r a c t e r i z e t h e r e s p o n s e t o t h e v e r y l o wc a l o r i e d i e t s s t u d i e d b e c a u s e t h e y d o n o t d e s cr i b e t h e m e t a b o l i ce v e n t s s u r r o u n d i n g a c t u a l m e a l i n g e s t i o n . L e u c i n e f l u x a n d o x -i d a t i o n a r e k n o w n t o i n c r e a s e d u r i n g t h e i n g e s t i o n o f m e a l si n c l u d i n g p r o t e i n c o m p a r e d w i th i nt er m ea l v a l u e s i n n o r m a ls u b j e c t s ( 4 1 ) . T h i s i s l i k e l y t o b e t r u e o f v e r y l o w c a l o r i e d i e t sa s w e l l , a s t h e d i u r n a l p a t t e r n o f u r e a e x c r e t i o n i s p r e s e r v e d( u n p u b l i s h e d o b s e r v a t i o n ) . T h e r e f o r e , t h e s i m i l a r l e u c i n e k i n e t i c sw i t h b o t h d i e t s i n t h e p o s t a b s o r p t i v e s t a t e d o n o t r u l e o u t i m -p o r t a n t f e d s t a t e d i f f e r e n c e s . I t r e m a i n s t o b e d e t e r m i n e d howf e d - s t a t e f l u x a n d o x i d a t i o n r a t e s w o u l d b e m a i n t a i n e d w i t hi s o n i t r o g e n o u s d i e t s a t m a i n t e n a n c e a n d v e r y l o w e n e r g y i n t a k e s .From t h e p r e s e n t n i t r o g e n b a l a n c e r e s u l t s , i t ma y b e p r e d i c t e dt h a t a p a t t e r n s i m i l a r t o b u t q u a n t i t a t i v e l y more i m p o r t a n t t h a nt h a t i n t h e p o s t a b s o r p t i v e s t a t e w o u l d b e o b t a i n e d , n a m e l y r a t e so f l e u c i n e o x i d a t i o n i n a p p r o p r i a t e l y h i g h i n r e l a t i o n t o i n t a k ew i t h t h e 0 . 8 d i e t .

T h e e f f e c t o f b o t h d i e t s w a s a d e c r e a s e i n p o s t a b s o r p t i v ea l a n i n e f l u x m o r e t h a n t w i c e t h a t i n t h e l e u c i n e f l u x , t h o u g hs t i l l n o t a s d r a m a t i c a s t h e 6 5 % d e c r e a s e r e p o r t e d d u r i n g p r o -l o n g e d f a s t i n g ( 1 8 ) . A l a n i n e f l u x i s a f u n c t i o n o f p r o t e i n t u r n o v e r ,o f t h e c a r b o h y d r a t e s u p p l y ( 4 2 ) , a n d o f t h e s t a t e o f n i t r o g e na v a i l a b i l i t y i n s k e l e t a l m u s c l e ( 2 1 ) . A d e c r e a s e i n a l a n i n e f l u xa s d r a m a t i c a s i n p r o l o n g e d f a s t i n g w o u l d n o t b e a n t i c i p a t e di n t h i s s e t t i n g , b e c a u s e t h e l e u c i n e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t a l a n i n ea p p e a r a n c e d u e t o p r o t e i n t u r n o v e r w o u l d b e o n l y m i l d l y a f -f e c t e d . H o w e v e r , t h e d i s p r o p o r t i o n a t e d e c r e a s e i n a l a n i n e f l u xc o m p a r e d w i t h l e u c i n e f l u x s u g g e s t s t h a t d e n o v o a l a n i n e s y n -t h e s i s i n t h e p e r i p h e r y d i m i n i s h e d w i t h b o t h d i e t s . P l a s m a g l u c o s et u r n o v e r d e c r e a s e s o n l y m a r g i n a l l y w i t h v e r y l o w c a l o r i e d i e t so f t h e t y p e s t u d i e d h e r e ( L . J . H o f f e r , R. W. W a n n e m a c h e r ,V . R . Y o u ng , a nd B . R . B i s t r i a n , u n p u b l i s h e d o b s e r v a t i o n s ) ,s o t h e l a r g e d e c r e a s e i n a l a n i n e f l u x w a s l i k e l y d u e t o d e c r e a s e dp e r i p h e r a l n i t r o g e n a v a i l a b i l i t y , a s o c c u r s i n p r o l o n g e d f a s t i n g( 1 7 ) . S u p p o r t i n g t h i s n o t i o n , u r i n a r y 3 - m e t h y l h i s t i d i n e e x c r e t i o n ,a n i n d i c a t o r o f t h e r a t e o f s k e l e t a l m u s c l e p r o t e i n b r e a k d o w n( 4 3 ) , h a s b e e n o b s e r v e d t o d e c r e a s e b y a s i m i l a r e x t e n t d u r i n gv e r y l o w c a l o r i e d i e t i n g a n d d u r i n g p r o l o n g e d f a s t i n g ( I 5 , 4 4 ,4 5 ; L . J . H o f f e r , R . W. W a n n e m a c h e r , V . R . Y o u n g , a n dB . R . B i s t r i a n , u n p u b l i s h e d o b s e r v a t i o n s ) . W h e n t a k e n t o g e t h e rw i t h t h e l e u c i n e r e s u l t s , t h i s s u g g e s t s t h a t a l t h o u g h p r o t e i n t u r n -o v e r i n t h e b o d y a s a w h o l e i s r e l a t i v e l y w e l l m a i n t a i n e d w i t hv e r y l o w c a l o r i e d i e t s , s k e l e t a l p r o t e i n t u r n o v e r ma y b e m a r k e d l ya f f e c t e d . T h e p e r i p h e r a l t i s s u e s a r e a m a j o r s o u r c e o f w h o l eb o d y a l a n i n e f l u x ( 1 7 ) , b u t t h e r a t e o f s k e l e t a l m u s c l e p r o t e i n

t u r n o v e r i s u s u a l l y e s t i m a t e d t o a c c o u n t f o r o n l y 2 5 % o f t h et o t a l i n t h e b o d y ( 9 , 4 6 ) . T h u s , e v e n a m a r k e d c h a n g e i n p e -r i p h e r a l p r o t e i n m e t a b o l i s m w o u l d n o t b e w e l l r e f l e c t e d i n mea-s u r e s o f w h o l e b o d y a m i n o a c i d t u r n o v e r .I n s u m m a r y , n i t r o g e n b a l a n c e wa s s u p e r i o r w i t h a v e r y l o wc a l o r i e d i e t w h i c h p r o v i d e d a p r o t e i n i n t a k e s u b s t a n t i a l l y g r e a t e rt h a n t h e R D A , a n d on t h e a v e r a g e , n i t r o g e n b a l a n c e a p p r o a c h e de q u i l i b r i u m i n m o d e r a t e l y o b e s e y o u n g women. A p r o t e i n i n t a k ea t o n l y t h e RD A l e v e l wa s i n c o m p a t i b l e w i t h n i t r o g e n e q u i l i b -r i u m , b e i n g a s s o c i a t e d w i t h c o n t i n u i n g n i t r o g e n l o s s e s o f 2 g /d . D e s p i t e t h e d i f f e r e n c e s i n n i t r o g e n b a l a n c e , b a s a l w h o l e b o d yp r o t e i n t u r n o v e r ( i n f e r r e d i n t h e p o s t a b s o r p t i v e s t a t e f r o m p l a s m al e u c i n e f l u x ) was w e l l m a i n t a i n e d a f t e r 8 wk o f c o n t i n u o u sd i e t i n g , d e c l i n i n g b y o n l y 2 0 % w h e n c o m p a r e d w i t h c o n t r o lv a l u e s . H o w e v e r , t h i s p r e s e r v a t i o n o f b o d y p r o t e i n t u r n o v e rr a t e s ma y h a v e b e e n r e s t r i c t e d t o t h e v i s c e r a l c o m p a r t m e n t ,b e c a u s e p l a s m a a l a n i n e f l u x d e c r e a s e d i n a manner s u g g e s t i n gd i m i n i s h e d n i t r o g e n a v a i l a b i l i t y i n t h e p e r i p h e r y s i m i l a r t o p r o -l o n g e d f a s t i n g .A c k n o w l e d g m e n t sT h e i n s u l i n d e t e r m i n a t i o n s w e r e d o n e b y R . W. W a n n e m a c h e r , F o r tD e t r i c k , MD .

T h i s r e s e a r c h w a s s u p p o r t e d i n p a r t b y g r a n t s AM 2 6 3 4 9 a n d AM1 5 8 5 6 f r o m t h e N a t i o n a l I n s t i t u t e o f A r t h r i t i s , M e t a b o l i s m , a n d D i g e s t i v eD i s e a s e s , a n d b y g r a n t R R - 8 8 f r o m t h e G e n e r a l C l i n i c a l R e s e a r c h C e n t e r s .R e f e r e n c e s

1 . T a l b o t , J . 1 9 7 9 . R e s e a r c h n e e d s i n m a n a g e m e n t o f o b e s i t y b ys e v e r e c a l o r i e r e s t r i c t i o n . B u r e a u o f F o o d s , F o o d a n d D r u g A d m i n i s -t r a t i o n , D e p a r t m e n t o f H e a l t h , E d u c a t i o n a n d W e l f a r e . L i f e S c i e n c eR e s e a r c h O f f i c e , F e d e r a t i o n o f A m e r i c a n S o c i e t i e s f o r E x p e r i m e n t a lB i o l o g y , B e t h e s d a , MD .2 . S o u r s , H . E . , V . P . F r a t t a l i , C . D . B r a n d , R . A . F e l d m a n , A . L .F o r b e s , R . D . S w a n s o n , a n d A . L . P a r i s . 1 9 8 1 . S u d d e n d e a t h a s s o c i a t e dw i t h v e r y l o w c a l o r i e w e i g h t r e d u c t i o n r e g i m e n s . A m . J . C l i n . N u t r .3 4 : 4 5 3 - 4 6 1 .3 . C o m m i t t e e o n D i e t a r y A l l o w a n c e s , F o o d a n d N u t r i t i o n B o a r d .1 9 8 0 . R e c o m m e n d e d D i e t a r y A l l o w a n c e s . N a t i o n a l A c a d e m y o f S c i e n c e s .W a s h i n g t o n , D C .4 . C a l l o w a y , D . H . 1 9 7 5 . N i t r o g e n b a l a n c e o f me n w i t h m a r g i n a li n t a k e s o f p r o t e i n a n d e n e r g y . J N u t r . 1 0 5 : 9 1 4 - 9 2 3 .5 . D e H a v e n , J . , R . S h e r w i n , R . H e n d l e r , a n d P . F e l i g . 1 9 8 0 . N i t r o g e na n d s o d iu m b a l a n c e a n d s y m p a t h e t i c - n e r v o u s s y s t e m a c t i v i t y i n o b e s es u b j e c t s t r e a t e d w i t h a l o w - c a l o r i e p r o t e i n o r m i x e d d i e t . N . E n g l . J .M e d . 3 0 2 : 4 7 7 - 4 8 2 .6 . H o w a r d , A . N . , A . G r a n t , 0 . E d w a r d s , E . R . L i t t l e w o o d , a n dI . M . B a i r d . 1 9 7 8 . T h e t r e a t m e n t o f o b e s i t y w i t h a v e r y l o w c a l o r i el i q u i d - f o r m u l a d i e t : a n i n p a t i e n t / o u t p a t i e n t c o m p a r i s o n u s i n g s k i m m e d -m i l k p r o t e i n a s t h e c h i e f p r o t e i n s o u r c e . I n t . J . O b e s i t y . 2 : 3 2 1 - 3 3 2 .7 . B i s t r i a n , B . R . , J . W i n t e r e r , G . L . B l a c k b u r n , V . Y o u n g , a n d M .S h e r m a n . 1 9 7 7 . E f f e c t o f a p r o t e i n - s p a r i n g d i e t a n d b r i e f f a s t o n n i t r o g e nm e t a b o l i s m i n m i l d l y o b e s e s u b j e c t s . J . L a b . C l i n . M e d . 8 9 : 1 0 3 0 - 1 0 3 5 .8 . B i s t r i a n , B . R . , M . S h e r m a n , a n d V . R. Y o u n g . 1 9 8 1 . T h e m e c h -a n i s m o f n i t r o g e n s p a r i n g i n f a s t i n g s u p p l e m e n t e d b y p r o t e i n a n d c a r -b o h y d r a t e . J . C l i n . E n d o c r i n o l . M e t a b . 5 3 : 8 7 4 - 8 7 8 .



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9 . M u n r o , H . N . , a n d M . C . C r i m . 1 9 8 0 . P r o t e i n a n d a m i n o a c i d s .I n Modem N u t r i t i o n i n H e a l t h a n d D i s e a s e . R . S . G o od h a r t a ndM . E . S h i l s , e d i t o r s . L e a a n d F e b i g e r , P h i l a d e l p h i a . 5 1 - 9 8 .1 0 . O d d o y e , E . A . , a n d S . M a r g e n . 1 9 7 9 . N i t r o g e n b a l a n c e s t u d i e si n h u m a n s : l o n g - t e r m e f f e c t o f h i g h n i t r o g e n i n t a k e o n n i t r o g e n a c c r e t i o n .J . N u t r . 1 0 9 : 3 6 3 - 3 7 7 .1 1 . W a t e r l o w , J . C . , P . J . G a r l i c k , a n d D . J . M i l l w a r d . 1 9 7 8 . P r o t e i nT u r n o v e r i n M a m m a l i a n T i s s u e s a n d i n t h e W h o l e B o d y . N o r t h -H o l l a ndP u b l i s h i n g C o . , A m s t e r d a m .1 2 . G o l d e n , M . H . N . , J . C . W a t e r l o w , a n d D . P i c o u . 1 9 7 7 . P r o t e i nt u r n o v e r , s y n t h e s i s a n d b r e a k d o w n b e f o r e a n d a f t e r r e c o v e r y f r o m p r o -t e i n - e n e r g y m a l n u t r i t i o n . C l i n . S c i . M o l . M e d . 5 3 : 4 7 3 - 4 7 7 .1 3 . M o t i l , K . J . , D . E . M a t t h e w s , D . M . B i e r , J . F . B u r k e , H . N .M u n r o , a n d V . R . Y o u n g . 1 9 8 1 . W h o l e - b o d y l e u c i n e a n d l y s i n e m e -t a b o l i s m : r e s p o n s e t o d i e t a r y p r o t e i n i n t a k e i n y o u n g m e n . A m . J P h y s i o l .2 4 0 : E 7 1 2 - E 7 2 1 .1 4 . F e l i g , P . , T . P o z e f s k y , a n d E . M a r l i s s . 1 9 7 0 . A l a n i n e : k e y r o l ei n g l u c o n e o g e n e s i s . S c i e n c e ( W as h. D C) . 1 6 7 : 1 0 0 3 - 1 0 0 4 .1 5 . W i n t e r e r , J . , B . R . B i s t r i a n , C . B i l m a z e s , G . L . B l a c k b u r n , a n dV . R . Y o u n g . 1 9 8 0 . W h o l e b o d y p r o t e i n t u r n o v e r s t u d i e d w i t h ' 5 N -g l y c i n e a n d m u s c l e p r o t e i n b r e a k d o w n i n m i l d l y o b e s e s u b j e c t s d u r i n ga p r o t e i n - s p a r i n g d i e t a n d a b r i e f t o t a l f a s t . M e t a b . C l i n . E x p . 2 9 : 5 7 5 -5 8 1 . 1 6 . S h e r w i n , R . S . 1 9 7 8 . E f f e c t o f s t a r v a t i o n o n t h e t u r n o v e r a n dm e t a b o l i c r e s p o n s e t o l e u c i n e . J . C l i n . I n v e s t . 6 1 : 1 4 7 1 - 1 4 8 1 .1 7 . F e l i g , P . 1 9 7 3 . T h e g l u c o s e - a l a n i n e c y c l e . M e t a b . C l i n . E x p .2 2 : 1 7 9 - 2 0 7 .1 8 . M a r l i s s , E . B . , T . T . A o k i , A . F . M o r g a n , R . C . O ' C o n n e l l , a n dG . F . C a h i l l , J r . 1 9 7 0 . A l a n i n e i n c a t a b o l i c s t a t e s . C l i n . R e s . 1 8 : 5 3 9 .1 9 . A l l i s o n , J . B . , a n d J . W. C . B a i r d . 1 9 6 4 . E l i m i n a t i o n o f n i t r o g e nf r o m t h e b o d y . I n M a m m a l i a n P r o t e i n M e t a b o l i s m . H . N . M u n r o a n dJ . B . A l l i s o n , e d i t o r s . A c a d e m i c P r e s s , I n c . , Ne w Y o r k . 1 : 4 8 3 - 5 1 2 .2 0 . M a t t h e w s , D . E . , K . J . M o t i l , D . K . R o h r b a u g h , J . F . B u r k e ,V . R . Y o u n g , a n d D . M . B i e r . 1 9 8 0 . M e a s u r e m e n t o f l e u c i n e m e t a b o l i s mi n ma n f r o m a p r i m e d , c o n t i n u o u s i n f u s i o n o f L - [ l - ' 3 C ] l e u c i n e . A m . J .P h y s i o l . 2 3 8 : E 4 7 3 - E 4 7 9 .2 1 . B e n G a l i m , E . , K . H r u s k a , D . M . B i e r , D . E . M a t t h e w s , a n dM . W . H a y m o n d . 1 9 8 0 . B r a n c h e d - c h a i n a m i n o a c i d n i t r o g e n t r a n s f e rt o a l a n i n e i n v i v o i n d o g s . J . C l i n . I n v e s t . 6 6 : 1 2 9 5 - 1 3 0 4 .2 2 . F o g a r t y I n t e r n a t i o n a l C e n t e r S e r i e s o n P r e v e n t i v e M e d i c i n e . I nO b e s i t y i n P e r s p e c t i v e . G . A . B r a y , e d i t o r . D e p a r t m e n t o f H e a l t h , E d -u c a t i o n a n d W e l f a r e P u b l i c a t i o n N o . ( N a t i o n a l I n s t i t u t e s o f H e a l t h ) 7 5 -7 0 8 . U . S . D e p a r t m e n t o f H e a l t h , E d u c a t i o n a n d W e l f a r e , W a s h i n g t o n ,D C . 2 : 7 2 .2 3 . M u n r o , H . N . , a n d A . F l e c k . 1 9 6 9 . A n a l y s i s o f t i s s u e s a n d b o d yf l u i d s f o r n i t r o g e n o u s c o n s t i t u e n t s . I n M a m m a l i a n P r o t e i n M e t a b o l i s m .H . N . M u n r o , e d i t o r . A c a d e m i c P r e s s , I n c . , Ne w Y o r k . 3 : 4 2 4 - 5 2 5 .2 4 . J o i n t F A O / W o r l d H e a l t h O r g a n i z a t i o n E x p e r t C o m m i t t e e . 1 9 7 3 .E n e r g y a n d P r o t e i n R e q u i r e m e n t s . G e n e v a : W o r l d H e a l t h O r g a n i z a t i o n .(WHO T e c h n i c a l R e p o r t S e r i e s N o . 5 2 2 ) .

2 5 . A b u m r a d , N . N . , D . R a b i n , M . P . D i a m o n d , a n d W . W . L a c y .1 9 8 1 . U s e o f a h e a t e d s u p e r f i c i a l h a n d v e i n a s an a l t e r n a t i v e s i t e f o rt h e m e a s u r e m e n t o f a m i n o a c i d c o n c e n t r a t i o n s a n d f o r t h e s t u d y o fg l u c o s e a n d a l a n i n e k i n e t i c s i n man. M e t a b . C l i n . E x p . 3 0 : 9 3 6 - 9 4 0 .2 6 . A l l s o p , J . R . , R . R . W o l f e , a n d J . F . B u r k e . 1 9 7 8 . T r a c e r p r i m i n gt h e b i c a r b o n a t e p o o l . J . A p p I . P h y s i o l . 4 5 : 1 3 7 - 1 3 9 .

2 7 . B e r g m e y e r , H . U . 1 9 7 1 . M e t h o d s o f E n z y m a t i c A n a l y s i s . A c a -d e m i c P r e s s , I n c . , Ne w Y o r k .2 8 . H o , R . J . 1 9 7 0 . R a d i o c h e m i c a l a s s a y f o r l o n g - c h a i n f a t t y a c i d su s i n g 6 3 N i a s t r a c e r . A n a l . B i o c h e m . 3 6 : 1 0 5 - 1 1 3 .2 9 . J u a n , C . , a n d T . W . A v R u s k i n . 1 9 7 1 . A c o m b i n e d i m m u n o a s s a yo f h u m a n g r o w t h h o r m o n e a n d i n s u l i n . C u m u l a t i v e a s s e s s m e n t o f a s s a yp e r f o r m a n c e . J . C l i n . E n d o c r i n o l . M e t a b . 3 3 : 1 5 0 - 1 5 2 .3 0 . M at th ew s , D . E . , E . B e n - G a l i m , a n d D . M . B i e r . 1 9 7 9 . D e t e r -m i n a t i o n o f s t a b l e i s o t o p e e n r i c h m e n t i n i n d i v i d u a l p l a s m a a m i n o a c i d sb y c h e m i c a l i o n i z a t i o n m a s s s p e c t r o m e t r y . A n a l . C h e m . 5 1 : 8 0 - 8 4 .3 1 . M a t t h e w s , D . E . , H . P . S c h w a r z , R . D . Y a n g , K . J . M o t i l ,V . R . Y o u n g , a n d D . M . B i e r . 1 9 8 2 . R e l a t i o n s h i p o f p l a s m a l e u c i n ea n d k e t o i s o c a p r o a t e d u r i n g a L - [ 1 - ' 3 C l l e u c i n e i n f u s i o n i n m a n : a m e t h o df o r m e a s u r i n g h u m a n i n t r a c e l l u l a r l e u c i n e t r a c e r e n r i c h m e n t . M e t a b .C l i n . E x p . 3 1 : 1 1 0 5 - 1 1 1 2 .3 2 . I s s e k u t z , B . , J r . , P . P a u l , H . I . M i l l e r , a n d W . M . B o r t z . 1 9 6 8 .O x i d a t i o n o f F FA i n l e a n a n d o b e s e h u m a n s . M e t a b . C l i n . E x p . 1 7 : 6 2 -7 3 . 3 3 . R e i c h a r d , G . A . , 0 . E . O w e n , A . C . H a f f , P . P a u l , a n d W. M .B o r t z . 1 9 7 4 . K e t o n e - b o d y p r o d u c t i o n a n d o x i d a t i o n i n f a s t i n g o b e s eh u m a n s . J . C l i n . I n v e s t . 5 3 : 5 0 8 - 5 1 5 .

3 4 . H e g s t e d , D . M . 1 9 7 6 . B a l a n c e s t u d i e s . J . N u t r . 1 0 6 : 3 0 7 - 3 1 1 .3 5 . H e g s t e d , D . M . 1 9 7 8 . A s s e s s m en t o f n i t r o g e n r e q u i r e m e n t s . A m .J . C l i n . N u t r . 3 1 : 1 6 6 9 - 1 6 7 7 .3 6 . M u n r o , H . N . 1 9 5 1 . C a r b o h y d r a t e a n d f a t a s f a c t o r s i n p r o t e i nu t i l i z a t i o n a n d m e t a b o l i s m . P h y s i o l . R e v . 3 1 : 4 4 9 - 4 8 8 .

3 7 . P h i n n e y , S . D . 1 9 8 0 . Low c a l o r i e v e r s u s m i x e d d i e t . N . E n g l .J . M e d . 3 0 3 : 1 5 8 - 1 5 9 .3 8 . S h e r w i n , R . S . , R . H e n d l e r , J . D e H a v en , a nd P . F e l i g . Lowc a l o r i e v e r s u s m i x e d d i e t . N . E n g l . J . M e d . 3 0 3 : 1 5 9 .3 9 . Y a n g , M . - U . , J . L . B a r b o s a - S a l d i v a r , F . X . P i - S u n y e r , a n dT . B . V a n I t a l l i e . 1 9 8 1 . M e t a b o l i c e f f e c t s o f s u b s t i t u t i n g c a r b o h y d r a t ef o r p r o t e i n i n a l o w - c a l o r i e d i e t : a p r o l o n g e d s t u d y i n o b e s e p a t i e n t s .I n t . J . O b e s i t y . 5 : 2 3 1 - 2 3 6 .4 0 . F i s l e r , J . S . , E . J . D r e n i c k , D . E . B l u m f i e l d , a n d M . E . S w e n d s e i d .1 9 8 2 . N i t r o g e n e c o n o m y d u r i n g v e r y l o w c a l o r i e r e d u c i n g d i e t s : q u a l i t y

a n d q u a n t i t y o f d i e t a r y p r o t e i n . Am. J . C l i n . N u t r . 3 5 : 4 7 1 - 4 8 6 .4 1 . G a r l i c k , P . J . , G . A . C l u g s t o n , R . W. S w i c k , a n d J . C . W a t e r l o w .1 9 8 0 . D i u r n a l p a t t e r n o f p r o t e i n a n d e n e r g y m e t a b o l i s m i n m a n . Am.J . C l i n . N u t r . 3 3 : 1 9 8 3 - 1 9 8 6 .4 2 . Y o u n g , V . R . 1 9 8 1 . P r o t e i n m e t a b o l i s m a n d n u t r i t i o n a l s t a t ei n m a n . P r o c . N u t r . S o c . 4 0 : 3 4 3 - 3 5 9 .4 3 . Y o u n g , V . R . , a n d H . N . M u n r o . 1 9 7 8 . N ' - m e t h y l h i s t i d i n e ( 3 -m e t h y l h i s t i d i n e ) a n d m u s c l e p r o t e i n t u r n o v e r : a n o v e r v i e w . F e d . P r o c .3 7 : 2 2 9 1 - 2 3 0 0 .4 4 . M a r l i s s , E . B . , F . T . M u r r a y , a n d A . F . N a k h o o d a . 1 9 7 8 . T h em e t a b o l i c r e s p o n s e t o h y p o c a l o r i c d i e t s i n o b e s e man. J . C l i n . I n v e s t .6 2 : 4 6 8 - 4 7 9 .4 5 . Y o u n g , V . R . , L . N . H a v e r b e r g , C . B . B i l m a z e s , a n d H . N .M u n r o . 1 9 7 3 . P o t e n t i a l u s e o f 3 - m e t h y l h i s t i d i n e e x c r e t i o n a s a n i n d e xo f p r o g r e s s i v e r e d u c t i o n i n m u s c l e p r o t e i n c a t a b o l i s m d u r i n g s t a r v a t i o n .M e t a b . C l i n . E x p . 2 2 : 1 4 2 9 - 1 4 3 5 .4 6 . W a n n e m a c h e r , R . W. 1 9 7 5 . P r o t e i n m e t a b o l i s m . I n T o t a l P a r -e n t e r a l N u t r i t i o n . H . G h a d i m i , e d i t o r . J o h n W i l e y & S o n s , Ne w Y o r k .8 5 - 1 5 4 .


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