Impact of meal frequency and energy turnover on the regulation of energy intake

Hägele, Franziska Anna

Over the last decades, consumption of liquid calories as sugar containing beverages like fruit juices, soft drinks and sweetened coffees increased and became a major risk factor for weight gain. The aim of the first study was to investigate if orange juice consumption together with meals improves energy balance compared to juice consumption in-between meals. The impact of consuming 20% of individual daily energy requirement as orange juice with or in-between three meals per day on weight gain and body composition was therefore investigated in a 2 x 2-week crossover intervention under free-living conditions in 26 healthy adults. Despite the same energy intake in both interventions only the consumption of orange juice in-between meals resulted in a gain in fat mass. This discrepancy seems to be explained by a lack in compensation of energy intake at the following meal when orange juice is consumed in-between meals compared to juice consumption with meals. In conclusion, consumption of liquid calories in-between meals is a risk factor for weight gain and thus snacking should be avoided. In contrast, consumption of sugar containing beverages together with only three meals per day was able to prevent weight gain. Beyond liquid calories, a low energy turnover may also be a risk factor for weight gain. In line with this hypothesis it was proposed that weight control is improved when physical activity and energy intake are both high (high energy turnover) but not with sedentary behavior. In a second study, the acute impact of energy turnover on appetite control was therefore investigated in 16 healthy adults under strictly controlled conditions in a metabolic chamber at different levels of energy balance. Three levels of 24h energy turnover (low PAL 1.31; medium PAL 1.55; high PAL 1.76) were compared in a randomized crossover intervention each under ad libitum energy intake, zero energy balance, caloric restriction (-25%) and overfeeding (+25%). Different levels of energy turnover were achieved by varying durations of low intensity physical activity on a treadmill (low 0 min; medium 3 x 55 min; high 3 x 110 min). Independent from energy balance, appetite control was improved with high energy turnover as shown by lower ghrelin and higher GLP-1 concentrations, correspondingly reduced hunger and desire to eat and an equal energy balance during ad libitum energy intake. Thus, inactivity is a risk factor for weight gain and low intensity physical activity can be sufficient to maintain energy balance as long as a physical activity level of 1.76 is reached. Accordingly, the beneficial effect of physical activity on energy balance is not solely explained by burning up more calories but also by an improved appetite control resulting in an energy intake closely matching energy expenditure.

Der Verzehr kalorienhaltiger Getränke wie Fruchtsaft, Limonade und gesüßte Kaffeegetränke hat in den letzten Jahrzehnten zugenommen und ist zu einem Hauptrisikofaktor für Gewichtszunahme geworden. Ziel der ersten Studie war es zu untersuchen, ob der Verzehr von Orangensaft zusammen mit der Mahlzeit die Energiebilanz im Vergleich zum Verzehr zwischen den Mahlzeiten verbessert. Hierfür wurde in einer 2 x 2-Wochen Crossover-Studie bei 26 gesunden Erwachsenen der Einfluss von 20% des individuellen Tagesenergiebedarfs in Form von Orangensaft zusammen mit oder zwischen drei Mahlzeiten pro Tag auf die Gewichtszunahme und Körperzusammensetzung untersucht. Trotz der gleichen Energieaufnahme in Form von Orangensaft in beiden Interventionen führte nur der Verzehr zwischen den Mahlzeiten zu einer Zunahme an Körperfettmasse. Ursächlich für diese Diskrepanz könnte eine fehlende Kompensation der Energieaufnahme in der Folgemahlzeit bei Konsum von Orangensaft zwischen den Mahlzeiten sein. Zusammenfassend ist der Verzehr von kalorienhaltigen Getränken zwischen den Mahlzeiten ein Risikofaktor für Gewichtszunahme und Snacking sollte daher vermieden werden. Im Gegensatz dazu konnte eine Gewichtszunahme durch den Verzehr von zuckerhaltigen Getränken zusammen mit nur drei Mahlzeiten am Tag verhindert werden. Neben kalorienhaltigen Getränken könnte auch ein niedriger Energieumsatz ein Risikofaktor für eine Gewichtszunahme sein. Diese Hypothese besagt, dass die Gewichtskontrolle verbessert ist, wenn körperliche Aktivität und Energieaufnahme beide hoch sind (hoher Energieumsatz). In einer zweiten Studie wurde daher der Einfluss von kurzfristigen Veränderungen des Energieumsatzes auf die Appetitkontrolle bei 16 gesunden Erwachsenen unter streng kontrollierten Bedingungen in einem Stoffwechselraum während verschiedener Energiebilanzen untersucht. Jeweils drei Tage mit unterschiedlichem Energieumsatz (niedrig PAL 1,31; mittel PAL 1,55; hoch PAL 1,76) wurden in einer randomisierten Intervention im Crossover-Design unter ad libitum Energieaufnahme, ausgeglichener Energiebilanz, Kalorienrestriktion (-25%) und Überernährung (+25%) untersucht. Die verschiedenen Energieumsätze wurden durch eine unterschiedliche Dauer von körperlicher Aktivität auf einem Laufband (niedrig 0 min; mittel 3 x 55 min; hoch 3 x 110 min) bei niedriger Intensität erreicht. Tatsächlich konnte gezeigt werden, dass die Appetitkontrolle bei hohem Energieumsatz unabhängig von der Energiebilanz verbessert war. Dies wurde durch geringere Ghrelin- und höhere GLP-1-Spiegel, geringeren Hunger und Appetit und eine ausgeglichene Energiebilanz bei ad libitum Energieaufnahme während eines hohen Energieumsatzes gezeigt. Folglich kann körperliche Aktivität mit niedriger Intensität ausreichend sein, um eine ausgeglichene Energiebilanz aufrecht zu erhalten solange ein Physical Activity Level von 1,76 erreicht wird. Demnach ist der vorteilhafte Effekt von körperlicher Aktivität auf die Energiebilanz nicht allein durch den erhöhten Energieverbrauch zu erklären, sondern auch durch eine bessere Anpassung des Appetits an einen höheren Energiebedarf.

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Hägele, Franziska: Impact of meal frequency and energy turnover on the regulation of energy intake. 2019.

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