Удельный вес швеллера 14: Слишком много запросов

Размер клетки, измеряемый как объем или масса, является основным показателем состояния клетки. Плотность, соотношение между массой и объемом регулируется гораздо более жестко, чем размер, и может быть использована для различения клеточных популяций, даже когда объем и масса остаются постоянными. Здесь мы расширяем предыдущий метод измерения плотности клеток с использованием подвесного микроканального резонатора (SMR). Мы представляем новое устройство, двойной SMR, как высокоточный инструмент для измерения массы, объема и плотности одиночных клеток с использованием двух резонаторов, соединенных змеевидным флюидным каналом. Рассмотренные здесь двойные конструкции SMR демонстрируют критическую роль геометрии канала в обеспечении надлежащего смешивания и демпфирования колебаний давления в микрожидкостных системах, предназначенных для прецизионных измерений. Мы используем двойной SMR для сравнения физических свойств двух хорошо известных линий раковых клеток: клетки рака легкого человека h2650 и линии клеток лимфобластного лейкоза мыши L1210.

На клеточном уровне существует компромисс между синтезом биохимического содержимого для выполнения жизненно важных функций и возникающим в результате увеличением расхода энергии, необходимого для поддержания большего размера. Таким образом, размер клетки является фундаментальным физическим свойством, связанным с физиологической целью, общим состоянием здоровья, окружающей средой и метаболической функцией. Размер клетки определяется совокупным вкладом биохимического содержимого, в основном белков и липидов, и воды, которые встречаются примерно в соотношении 1:3. ¹ Размер измеряется либо по массе, либо по объему, а отношение этих двух параметров представляет собой плотность. В то время как клеточная масса и объем могут варьироваться на целых 50%, плотность регулируется гораздо более жестко. Таким образом, плотность часто можно использовать для различения клеточных популяций, даже если объем и масса не могут. ^2–4

Существует несколько инструментов для измерения объема, массы и плотности отдельной клетки. Текущие методы определения объема клеток включают анализ z-стека, проточную цитометрию и измерение с помощью счетчика Коултера. ^5–8 Массу клеток можно измерить с помощью количественной фазовой микроскопии. ⁹ Золотым стандартом для определения плотности клеток является центрифугирование в градиенте плотности, которое трудно точно откалибровать и которое подвергает клетки стрессу, который может привести к биологическим артефактам. Несмотря на множество инструментов и методов, доступных для измерения клеточных физических свойств, лишь немногие инструменты способны одновременно измерять несколько физических свойств и на уровне одной клетки.

Микрофлюидный подход к измерению массы, объема и плотности предлагает средства для проведения точных измерений отдельных клеток в физиологических растворах с минимальным нарушением природной среды клетки. Гровер и др. продемонстрировали метод определения плотности одиночной клетки путем измерения плавучей массы одной клетки в двух жидкостях с разной плотностью. ² В этом методе клетка проходит через подвесной микроканальный резонатор (SMR), останавливается в байпасном канале, содержащем жидкость более высокой плотности, затем проходит второй раз через SMR в обратном направлении для измерения в более высоком — плотная жидкость. Производительность этого метода ограничена как требованием, чтобы ячейка дважды проходила через один и тот же резонатор, так и временем, необходимым для достаточного смешивания двух жидкостей путем диффузии — до 15 секунд для ячеек большего размера. Прибор с повышенной пропускной способностью может дополнить современные высокопроизводительные методы клеточного анализа, такие как проточная цитометрия, тем самым предоставляя дополнительные параметры для идентификации клеточных субпопуляций, важных для диагностики и принятия решений о прогнозе. Поэтому мы разработали устройство для измерения плотности клеток с помощью двух последовательно расположенных резонаторов, каждый из которых заполнен жидкостью разной плотности и соединенных длинным змеевидным каналом. Мы применяем это устройство — двойной SMR — для многомерного анализа размеров популяций клеток млекопитающих.

SMR представляет собой микрожидкостное устройство, состоящее из жидкостного канала, встроенного в консоль в вакуумной упаковке. ¹⁰ Кантилевер резонирует с частотой, пропорциональной его общей массе, и по мере прохождения отдельной клетки через встроенный микроканал общая масса кантилевера изменяется. Это изменение массы обнаруживается как изменение резонансной частоты, которое непосредственно соответствует плавучей массе клетки. В форме уравнения плавучая масса равна:

м _В,1 = В _ячейка ^∗ ( ρ _ячейка  −  ρ _{жидкость,1} ), 

где m _B,1 — плавучая масса ячейки, V _ячейки — объем ячейки, а ρ _ячейки и ρ _{жидкости,1} — плотность ячейки и окружающей жидкости соответственно. Если ту же ячейку измерить второй раз в жидкости с другой плотностью (ρ _{жидкости,2} ), то получится вторая плавучая масса (m _B2 ). Из этих двух измерений () рассчитываются масса, объем и плотность отдельной клетки. Поскольку измерения регистрируются для популяции клеток, также определяются распределения массы, плотности и объема ().

Открыть в отдельном окне

A Расчет массы, объема и плотности отдельных клеток. Плавучая масса клеток измеряется в двух жидкостях с различной плотностью (красные точки) для определения линейной зависимости между плавучей массой и плотностью жидкости. Затем можно рассчитать абсолютную массу (отрезок y), объем (наклон) и плотность (отрезок x) клетки. B Измерение плавучей массы клеточной популяции в двух разных жидкостях. Изменения массы, плотности и объема от ячейки к ячейке непосредственно наблюдаются по пересечениям и наклонам, созданным парами измерений плавучей массы.

Для измерения плавучей массы отдельных ячеек в двух жидкостях различной плотности в формате непрерывного потока мы изготовили и испытали устройства с двумя гидравлически соединенными и одновременно работающими ММР (). Во время работы двойного SMR разбавленная клеточная популяция, взвешенная в клеточной среде, Fluid 1, доставляется в байпас образца через поток, управляемый давлением (дополнительный рисунок 1), а отдельные клетки поступают в первый SMR (SMR ₁ ). ) для первого измерения плавучей массы. Затем клетки проходят через микроканал к поперечному соединению, где вводится вторая жидкость другой плотности. После перекрестного соединения клетки проходят через длинный змеевидный канал, который облегчает смешивание двух жидкостей. Затем ячейки входят во второй кантилевер (SMR 9).0227 2 ) для измерения плавучей массы в смешанной жидкости Fluid 2. По мере прохождения ячеек через каждый кантилевер регистрируется изменение резонансной частоты (), которое определяется плавучей массой каждой ячейки в соответствующей жидкости каждого кантилевера.

Открыть в отдельном окне

Схема двойного SMR и измерения. A Одна ячейка течет из обводного канала образца в первый SMR (SMR ₁ ) для измерения плавучей массы в культуральной среде клеток (жидкость 1, синий). Затем ячейка продолжается до поперечного соединения, куда вводится жидкость высокой плотности (светло-красная), которая смешивается с жидкостью 1 посредством диффузии в змеевидном канале. Второе измерение плавучей массы записывается, когда частица проходит через второй SMR (SMR 9).0227 2 ) в этой смешанной жидкости (жидкость 2, темно-красная). B Измерения плавучей массы SMR определяются по изменению резонансной частоты (Δf _r ) от базовой линии, когда ячейка пересекает консольный канал. Направление этого изменения частоты зависит от плотности клетки по отношению к окружающей жидкости. Наблюдается наклон базовой линии SMR ₂ из-за изменения плотности жидкости ~0,01% по длине кантилеверного микроканала.

Несмотря на то, что конструкция двойного SMR допускает увеличение пропускной способности, во время тестирования предварительных проектов были очевидны несколько неочевидных проблем с точностью измерений в среде с низким числом Рейнольдса (Re<1). Три критически важные конструктивные особенности решают эти проблемы и облегчают измерения: (1) кантилеверы разного размера для предотвращения перекрестных помех сигнала; (2) микрофлюидный поперечный переход для стабильного введения второй жидкости; и (3) узкий змеевидный канал для облегчения смешивания двух жидкостей.

Первая конструктивная особенность — кантилеверы разного размера — сводит к минимуму перекрестные помехи сигналов, измеренных SMR ₁ и SMR ₂ . Перекрёстные помехи возникают из-за механической связи между вибрациями кантилеверов аналогичного размера и их несовпадающими по фазе соседями. Если два кантилевера в двойном SMR имеют одинаковые размеры, их резонансные частоты будут одинаковыми; таким образом, механические вибрации одного будут оказывать вспомогательную движущую силу на его соседа. Значительно изменена геометрия одного кантилевера (длина 300 и 360 мкм для SMR 9).0227 1 и SMR ₂ соответственно) гарантирует, что две резонансные частоты различаются, тем самым устраняя перекрестные помехи.

Второй важной конструктивной особенностью двойного SMR является микрофлюидный поперечный переход, который последовательно вводит вторую жидкость более высокой плотности. Добавление этой жидкости высокой плотности может происходить либо через перекрестное соединение (), либо через Т-образное соединение (дополнительный рисунок 2). Время, необходимое для смешения двух жидкостей в канале , примерно в четыре раза меньше в конструкции с перекрестным соединением по сравнению с Т-образным соединением, поскольку смешивание происходит на двух поверхностях раздела, а не только на одном. Что не совсем очевидно, так это то, насколько по-разному работают две конфигурации (дополнительная таблица 1) в присутствии клеток. Изменения давления происходят, когда клетки большого размера проходят микрожидкостные соединения и входят в змеевидный канал с высоким сопротивлением. Эти изменения давления изменяют относительное количество жидкости высокой плотности, поступающей в соединение, и создают изменения плотности жидкости 9. 0026 вдоль змеевидного канала, что неблагоприятно влияет на стабильность базовой линии SMR ₂ во время измерения большой ячейки. Однако базовая стабильность клеток, уже находящихся вблизи SMR ₂ , не подвергается неблагоприятному воздействию. Конструкция с перекрестным соединением лучше гасит эти эффекты из-за большей поверхности раздела между двумя потоками жидкости по сравнению с конструкцией с Т-образным соединением (дополнительный рисунок 2, измерение в SMR ₂ ). Мы выбрали дизайн поперечного перехода для всех измерений ячейки. В этой конструкции СМР ₂ базовые изменения вблизи измерения клеток обычно составляют ~1 × 10 ^-5 г/мл, значение, которое соответствует <0,01% изменению соотношения между двумя жидкостями.

Чтобы убедиться, что каждая клетка погружена в почти однородный раствор при измерении в SMR ₂ , двойной SMR имеет змеевидный канал длиной 5000 мкм, а скорости потока установлены таким образом, чтобы время задержки для клеток, перемещающихся из SMR ₁ до SMR ₂ больше десяти секунд. В змеевидном канале шириной 25 мкм время, необходимое для того, чтобы жидкая смесь достигла 9Однородность 5% составляет примерно шесть секунд, и, в принципе, двойной SMR позволяет измерять массу, объем и плотность клеток с той же скоростью, что и одиночный SMR, примерно две клетки в секунду. Увеличенная скорость потока, более высокая скорость сбора данных, более длинный змеевидный канал и жидкости с более низкой вязкостью улучшат пропускную способность без ущерба для разрешения измерений. Разрыв клеток и другие негативные эффекты на жизнеспособность клеток не ожидаются при увеличении скорости потока. ¹¹ Точно так же, как конструкция соединения влияет на базовую стабильность, важна и змеевидная геометрия канала; более широкий змеевидный канал вносит еще большую нестабильность базовой линии, чем узкий канал. В конструкции с широким Т-образным переходом (дополнительная фигура 2B) нестабильность базовой частоты более чем в 10 раз превышает наблюдаемую в других конструкциях. Таким образом, характеристики демпфирования давления (дополнительная таблица 1) в точке введения жидкости и высокое сопротивление канала ниже по потоку имеют решающее значение для достижения стабильной системы, когда размер частиц близок к размеру канала. Эти функции заложены в конструкцию кросс-перехода.

4.1 Калибровка двойного SMR

Система двойного SMR должна быть откалибрована по (1) плотности жидкости, измеренной как базовая резонансная частота, и (2) плавучей массе частиц, измеренной как высота пика, или изменению резонансной частоты как ячейка пересекает кантилевер.

Для калибровки плотности жидкости каждый из трех растворов хлорида натрия известной плотности загружается в двойной SMR. Измеряют базовую резонансную частоту SMR ₁ и SMR ₂ , заполненных каждым раствором. Можно аппроксимировать линейную зависимость между изменением резонансной частоты и плотностью каждого солевого раствора (). Это соотношение преобразует экспериментально зарегистрированную базовую частоту в плотность жидкости.

Открыть в отдельном окне

A Калибровка плотности жидкости для SMR ₁ и SMR ₂ . Базовая частота для жидкостей различной плотности измеряется для определения коэффициента калибровки плотности жидкости каждого SMR (кГц/г мл ^-1 ). B Распределение высоты пиков совокупности шариков с номинальным размером 10 мкм, измеренных в SMR ₁ и SMR ₂ . Средняя высота пика используется при определении калибровочного коэффициента точечной массы каждого SMR. Темно-черная кривая представляет собой смоделированное количество шариков, основанное на CV, указанном производителем (1,2%; Duke Scientific).

Для калибровки высоты пика в каждом SMR измеряется монодисперсная совокупность полистироловых шариков известного диаметра (10,61 ± 0,05 мкм) и плотности (1,05 г/мл) (Duke Scientific) (). Коэффициент калибровки плавучей массы определяется отношением высоты пика средней популяции к расчетной плавучей массе шариков.

4.2 Жидкостная установка и работа

В начале измерения плотности клеток система сначала промывается отфильтрованной средой Percoll, которая служит жидкостью высокой плотности. Затем байпас образца заполняется разбавленным образцом ячейки, а высота виалы на входе и выходе образца регулируется для направления потока жидкости в SMR 9. 0227 1 . Давление на входе жидкости высокой плотности используется для установки плотности жидкости 2, а давление на выходе отходов регулирует общую скорость потока в устройстве. Расположение жидких компонентов, внешних по отношению к SMR, показано на дополнительном рисунке 1. Чтобы свести к минимуму вероятность смещения размера из-за того, что более тяжелые клетки оседают на дне флакона или трубки для образца, свежий образец вводится через равные промежутки времени путем промывки образца. обходной канал. Данные собираются с помощью LabVIEW и обрабатываются с помощью MATLAB.

Для определения плотности клеток требуется автоматизированный метод сопряжения измерений плавучей массы SMR ₁ и SMR ₂ конкретной ячейки. Одновременно собранные наборы данных резонансной частоты с двух кантилеверов могут содержать сотни измерений отдельных ячеек, и объединение этих измерений осложняется незначительными изменениями скорости потока и другими аномалиями (). В дополнение к постепенно меняющейся временной задержке или времени задержки между SMR ₁ и SMR ₂ измерений наборы данных обычно содержат разное количество измерений из-за различных событий. Частицы могут прилипать к стенкам змеевидного канала и теряться, поэтому их можно измерить только в SMR ₁ ; загрязняющие вещества в жидкости 2 могут проявляться в виде дополнительных пиков в SMR ₂ ; и клетки могут входить в SMR ₁ как дублет, который генерирует только один пик, разделяться на две дискретные частицы при движении по змеевидному каналу и проявляться как два пика в SMR 9.0227 2 . Эти сложности делают простой временной сдвиг между двумя наборами данных SMR недостаточным для успешного сопоставления пар пиков.

Открыть в отдельном окне

A Пример показаний частоты для популяции клеток. Высоты пиков в каждом наборе данных идентифицируются, и время, в которое возникает каждый пик, записывается. Время запаздывания отражает время, необходимое одной ячейке для перемещения от первого кантилевера через змеевидный канал ко второму кантилеверу. Звездочка указывает на SMR ₁ измерение, которое не совпадает с SMR ₂ , что может произойти, если мусор застрянет в змеевиковом канале. B Тепловая карта, представляющая реализацию алгоритма Нидлмана-Вунша для спаривания пиков. Оси X и Y показывают порядковый номер пика, записанный в SMR ₁ и SMR ₂ соответственно, а цвета отражают абсолютное время задержки, рассчитанное между данным пиком в SMR ₁ и пиком в SMR ₂ . Красный X с представляют пики, объединенные в пары по их оптимальному времени задержки. Белые X с соответствуют паре, которая была отклонена на основе времени задержки. Метки X с относятся к примерным пикам, показанным на рис. 4А.

Для решения этих проблем был разработан подход, основанный на динамическом программировании. Динамическое программирование рекурсивно оценивает решения подзадач, чтобы найти оптимальное решение более крупной проблемы. ¹² Алгоритм Нидлмана-Вунша представляет собой метод динамического программирования для выравнивания последовательностей ДНК, который оптимизирует выравнивание за счет максимального количества идеальных совпадений оснований и минимизации количества пробелов в выровненной последовательности. Его часто используют для обнаружения последовательности ДНК в геноме организма; здесь мы представляем адаптацию, в которой он используется для выравнивания пиков из наборов данных двойного SMR.

Алгоритм определяет оптимальное выравнивание наборов данных, сначала вычисляя матрицу, в которой оцениваются все возможные пары между пиками из SMR ₁ и SMR ₂ . Для наглядности эта матрица представлена ​​в виде тепловой карты в формате . Пары создаются, начиная с нижнего левого угла матрицы и двигаясь к верхнему, правому верхнему или правому соседнему значению, которое наиболее похоже на прогнозируемое время задержки. Движение по диагонали в матрице оценки указывает на совпадение, а движение по вертикали или горизонтали приводит к тому, что алгоритм отбрасывает либо текущую, либо предыдущую пару на основе близости к прогнозируемому времени задержки. Эта процедура гарантирует, что каждый пик используется не более чем в одной паре. Прогнозируемое время задержки корректируется с помощью процедуры сопряжения для учета изменений скорости потока во время эксперимента. Этот подход, основанный на задержке во времени, особенно эффективен, если учесть, что пары пиков формируются без знания высоты пика — самый наивный подход. Результат спаривания относительно нечувствителен к начальному значению, установленному для времени задержки, но очень высокие концентрации частиц могут привести к меньшему количеству успешных спаривания.

6.1 Культура клеток

Клетки карциномы легкого человека (h2650) выращивали при 37°C в RPMI (Invitrogen) с добавлением 10% (об./об.) эмбриональной телячьей сыворотки (FBS) (Invitrogen), 100 МЕ пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина (Invitrogen). Клетки высевали примерно в количестве 5×10 ⁴ в 25-см колбу ² и пассировали примерно при 70% слиянии (10 ⁶ клеток в 25-см колбе ² ). Измерения клеток проводили на культурах, выращенных примерно до 50% слияния.

Клетки лимфоцитарного лейкоза мыши (L1210) выращивали в суспензии при 37°C в среде Leibovitz L15 (Invitrogen) с добавлением 10% (об. /об.) FBS, 0,4% (вес./об.) глюкозы (Sigma), 100 МЕ пенициллина. и 100 мкг/мл стрептомицина. Клетки высевали в количестве приблизительно 5×10 ⁴ клеток/мл в 25-сантиметровую колбу ² и разбавляли свежей средой после достижения концентрации 1×10 ⁶ клеток/мл. Концентрацию клеток контролировали с помощью счетчика Коултера. Измерения клеток проводили на культурах, выращенных до 5×10 ⁵ –1×10 ⁶ кл/мл.

6.2 Состав среды Percoll

Жидкость высокой плотности, введенная для измерения в SMR ₂ была приготовлена ​​в виде раствора 50% (об./об.) Percoll (Sigma), 1,38% (вес./об.) порошкообразной среды L15 (Sigma) , 0,4% (масса/объем) глюкозы, 100 МЕ пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина. рН среды доводили до 7,2. Эту среду Percoll хранили при 4°C и фильтровали непосредственно перед использованием в двойном SMR.

7.1 Анализ погрешности измерения

Изменение плотности, измеренное в клеточной популяции, является результатом естественной биологической неоднородности и ошибки в методе измерения. Один источник ошибки в методике измерения возникает из-за значения плотности жидкости 2 по отношению к плотности измеренных клеток. Хотя флюид 1 почти всегда представляет собой клеточную среду, состав флюида 2 можно отрегулировать, изменив концентрацию перколла в флюиде высокой плотности или отрегулировав отношение давлений между каналами, сходящимися в перекрестном соединении. Влияние значения плотности флюида 2 на ошибку измерения было оценено путем применения мультипликативных и аддитивных ошибок к средним плавучим массам ячеек L1210 в флюиде 1 и диапазону значений флюида 2. Мультипликативная ошибка возникает из-за неопределенности в определении точного латерального положения клетки на конце консольного канала ¹³ . Эта ошибка, оцененная по распределению плавучей массы полистироловых шариков (), обратно пропорциональна радиусу частицы и прямо пропорциональна плавучей массе. Таким образом, минимизация этой ошибки включает измерение либо более крупных частиц, либо регулирование плотности жидкости для уменьшения плавучей массы. В теоретическом случае чистой мультипликативной ошибки неопределенность в определении плотности ячейки будет минимальной, когда плотность жидкости 2 будет соответствовать плотности ячейки (дополнительная фигура 3A). Здесь плавучая масса ячейки равна нулю, как и соответствующая ошибка, и измерения плотности жидкости 2 достаточно, чтобы определить плотность ячейки. Поскольку плотность жидкости 2 отклоняется от плотности ячейки, величина плавучей массы ячейки в жидкости 2 будет увеличиваться, как и связанная с этим ошибка измерения плотности (дополнительная фигура 3A). Интересно, что мультипликативная ошибка измерения объема постоянно уменьшается при более высоких плотностях жидкости 2 (дополнительная фигура 3A). Это уменьшение графически показано как уменьшение стандартной ошибки наклона (), когда расстояние по оси x (плотность жидкости) увеличивается между двумя измерениями плавучей массы.

Второй формой ошибки является аддитивная ошибка , которая возникает из-за постоянного шума базовой линии и приводит к неопределенности в определении высоты пика и, следовательно, плавучей массы клетки. ¹⁴ В теоретическом случае чистой аддитивной ошибки минимальная неопределенность в определении плотности клеток возникает, когда плотность жидкости 2 больше, чем плотность ячейки (дополнительная фигура 3B). В условиях нашего моделирования минимальное значение имеет место при плотности жидкости примерно 1,15 г/мл. За пределами этого минимума неопределенность увеличивается относительно медленно. Как и в случае мультипликативной ошибки, неопределенность измерения объема из-за аддитивной ошибки уменьшается по мере увеличения разницы между жидкостью 1 и жидкостью 2 (дополнительная фигура 3B).

Когда присутствуют как мультипликативные, так и аддитивные ошибки, как в случае с двойным SMR, каждая из них доминирует в разных режимах измерения. Мультипликативная ошибка преобладает, когда плавучая масса относительно велика, а аддитивная ошибка преобладает, когда плавучая масса относительно мала. Когда присутствуют обе формы ошибки, ошибка в измерении плотности клеток сводится к минимуму, когда плотность жидкости 2 немного превышает плотность клеток (). Здесь мультипликативная ошибка мала и преобладает аддитивная ошибка, то есть ошибка измерения плотности в основном определяется шумом базовой линии прибора. Когда плотность жидкости 2 отклоняется от этого минимума, преобладает мультипликативная ошибка, и ошибка измерения плотности увеличивается. Ошибка измерения объема асимптотически уменьшается по мере увеличения разницы между жидкостью 1 и жидкостью 2. Таким образом, для оптимизации погрешности измерения как плотности, так и объема плотность жидкости 2 должна быть несколько больше плотности ячейки.

Открыть в отдельном окне

Погрешность измерения плотности клеток (синий) и объема клеток (зеленый) в зависимости от плотности жидкости 2 при условии отсутствия неопределенности при измерении плотности жидкости. Моделирование рассчитывается с использованием фиксированных значений плавучей массы в жидкости 1, средней плотности клеток L1210 и плотности жидкости 1, а также диапазона экспериментально значимых значений плотности жидкости 2, которые соответствуют диапазону плавучей массы в жидкости 2. Мультипликативное значение ошибка была применена к смоделированным измерениям с использованием изменения плавучей массы полистироловых шариков, а аддитивная ошибка была применена с использованием величины базового шума в каждом кантилевере. Плотность жидкости 2 в типичном эксперименте была доведена до приблизительно 1,07 г/мл. Розовая звездочка указывает на плотность клеток, а черный кружок соответствует точке минимальной неопределенности в измерении плотности.

В качестве аппроксимации вклада ошибки измерения в распределение плотности клеток в нашем измерении изменение плавучей массы, измеренное для полистироловых шариков, было мультипликативно применено, а относительный фоновый шум был дополнительно применен к средним плавучим массам и плотности жидкости по данным экспериментальных ячеек (дополнительная фигура 4). Ширина этого смоделированного распределения плотности меньше, чем ширина, полученная для клеток, что указывает на то, что вариация в клеточном измерении является результатом, главным образом, естественной биологической вариации.

7.2 Стабильность и пропускная способность

Существует несколько проблем, связанных с эксплуатацией двойного SMR, большинство из которых связано с его чувствительностью к изменениям давления и высоким сопротивлением канала. Давление в начале эксперимента должно быть тщательно сбалансировано, чтобы обеспечить правильное направление и скорость потока жидкости на всех входных отверстиях и поддерживать желаемый состав жидкости 2. В ходе эксперимента высота жидкости в каждом из пузырьков постепенно изменения, поэтому давление необходимо периодически контролировать и регулировать. Регулировка давления осуществляется либо путем изменения настройки регулятора давления с электронным управлением (разрешение = 0,006 фунтов на квадратный дюйм), либо путем ручной регулировки вертикальной высоты пузырьков с жидкостью. Эти методы позволяют изменять скорость потока жидкости примерно на 0,02%. Ячейки большого размера вызывают нестабильность базовой линии (обсуждается в разделе «Конструкция устройства»), а пузырьки и мелкие частицы мусора также нарушают баланс давления. Фильтрация всех жидкостей и длительная процедура промывки (от пяти до семи минут) перед началом эксперимента помогает смягчить эту проблему, но мусор все же иногда нарушает работу системы. Хотя существующей системы достаточно для проверки концепции, внедрение электронных датчиков потока для контроля расхода жидкости в качестве обратной связи с электронными регуляторами давления позволило бы лучше автоматизировать стабилизацию системы.

Одним из практических соображений при работе с двойным SMR является выбор концентрации клеток, обеспечивающей достаточно стабильную базовую линию. Когда клетка проходит через перекрестное соединение в змеевидный канал, это вызывает локальные колебания в составе жидкости 2. Таким образом, когда многие клетки измеряются в быстрой последовательности, базовая линия становится менее стабильной, что увеличивает неопределенность в определении плотность жидкости. Одним из подходов к решению этой проблемы является увеличение доли жидкости высокой плотности, подаваемой в змеевидный канал. Для этого требуется, чтобы жидкость с высокой плотностью доставлялась с более высоким давлением, что делает колебания давления в ячейках менее значительными. Чтобы не жертвовать точностью измерения, повышенное давление также требует регулировки для замедления прохождения клеток, что в целом замедляет поток жидкости в системе и приводит к более стабильной базовой линии. Эти корректировки, однако, снижают скорость измерения клеток. Хотя в принципе двойной SMR должен измерять примерно две ячейки в секунду, наиболее надежная работа достигается, когда ячейки входят в SMR 9.0227 1 примерно на одну ячейку каждые десять секунд, что сравнимо по пропускной способности с методом переключения жидкости для измерения плотности, представленным Grover, et al ² . Таким образом, практические соображения, связанные с существующей конструкцией, в настоящее время ограничивают ее общие характеристики.

7.3 Измерения массы, объема и плотности клеточных популяций млекопитающих

Чтобы продемонстрировать измерения массы, объема и плотности отдельных клеток биологического образца, мы измерили клетки h2650 и L1210 (). Клетки h2650 представляют собой адгезивную клеточную линию, происходящую из тканей легких человека, и обычно используются в качестве модели для изучения рака легких. ¹⁵ Мы сравнили эти клетки с клетками L1210, клеточной линией мышиного лимфоцитарного лейкоза. Как и ожидалось, изменения в массе клеток h2650 (41%) и объеме (41%) намного больше, чем в плотности клеток (0,3%). Мы наблюдали аналогичную тенденцию с изменением массы клеток L1210 (55%), объема (56%) и плотности (1,5%). По сравнению с коммерческим счетчиком Coulter измерения объема двойной ячейки SMR почти идентичны (). Поскольку измерения счетчика Коултера были выполнены до начала измерения SMR, этот результат предполагает, что условия измерения двойного SMR не изменяют объем клетки.

Открыть в отдельном окне

A Плотность и масса клеток h2650 (n = 148) и L1210 (n = 136). Хотя эти однородные клеточные популяции сильно различаются по массе (~ 50%), плотность является гораздо более строго регулируемым параметром. B Объемное распределение двойного SMR по сравнению с результатами счетчика Coulter. Небольшую аликвоту клеток измеряли на счетчике Коултера перед измерением SMR.

Интересно, что хотя и масса, и объем клеток L1210 ниже, чем у клеток h2650, плотность выше. Этот результат свидетельствует о том, что концентрация высокоплотных биохимических компонентов — белков и нуклеиновых кислот — выше в клетках L1210, чем в клетках h2650. В частности, этот результат согласуется с высоким отношением ядер к цитоплазме, характерным для гемопоэтических клеток по сравнению с эпителиальными клетками. ^16–18 В качестве альтернативы, более высокая плотность может отражать более высокую базальную концентрацию белка, что может изменить скорость транскрипции, белок-белковые взаимодействия и ферментативные процессы. ¹⁹ Будущие цели включают изучение того, как эти физические свойства изменяются во время определенных клеточных процессов, таких как рост, деление и смерть клеток.

Хотя каналы с высоким сопротивлением и чувствительные измерения привели к сложностям, которые в конечном итоге ограничили реальную пропускную способность, представленный двойной SMR служит для демонстрации потенциала высокопроизводительной измерительной системы, которая сочетает измерения физических свойств для мощного многопараметрического индекса, который более точно описывает состояние клетки.

Дополнительная информация

Щелкните здесь для просмотра. ^{(291K, pdf)}

Эта работа была поддержана грантом Института Коха (основной) P30-CA14051 от Национального института рака, Онкологического центра физических наук U54CA143874, Центра обработки решений по клеткам (P50GM68762) и контрактом R01GM085457 из США. Национальные институты здоровья. Авторы хотели бы поблагодарить Скотта М. Кнудсена и Натана Чермака за ценное обсуждение. ВЧ признает поддержку через стипендию для выпускников NSF.

1. Альбертс Б., Брей Д., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М. , Робертс К., Уолтер П. Основная клеточная биология: Введение в молекулярную биологию клетки. Том. 27. Гарланд Паблишинг, Инк.; New York: 1998. [Google Scholar]

2. Grover WH, Bryan AK, Diez-Silva M, Suresh S, Higgins JM, Manalis SR. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2011;108:10992–6. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

3. Пак Дж. М., Ли Дж. И., Ли Дж. Г., Чон Х., О Дж. М., Ким Й. Дж., Пак Д., Ким М. С., Ли Х. Дж., О Дж. Х., Ли СС, Ли WY, Huh N. Аналитическая химия. 2012;84:7400–7. [PubMed] [Академия Google]

4. Фридман С.Л., Ролл Ф.Дж. Аналитическая биохимия. 1987; 161: 207–18. [PubMed] [Google Scholar]

5. Мир М., Ван З., Шен З., Беднарц М., Башир Р., Голдинг И., Прасант С.Г., Попеску Г. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2011; 108:13124–9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

6. Цур А., Мур Дж. К., Йоргенсен П., Шапиро Х. М., Киршнер М. В. ПлоС один. 2011;6:e16053. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

7. Hirsch J, Gallian E. Журнал исследований липидов. 1968;9:110–9. [PubMed] [Google Scholar]

8. Kim YR, Ornstein L. Цитометрия. 1983; 3: 419–27. [PubMed] [Google Scholar]

9. Барер Р., Росс К., Ткачик С. Природа. 1953; 171: 720–724. [PubMed] [Google Scholar]

10. Бург Т.П., Годин М., Кнудсен С.М., Шен В., Карлсон Г., Фостер Дж.С., Бэбкок К., Маналис С.Р. Природа. 2007; 446:1066–1069. [PubMed] [Google Scholar]

11. Byun S, Son S, Amodei D, Cermak N, Shaw J, Kang JH, Hecht VC, Winslow MM, Jacks T, Mallick P, Manalis SR. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2013;110:7580–5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

12. Кормен Т.Х., Лейзерсон К.Э., Ривест Р.Л., Штейн С. Введение в алгоритмы. 2-е изд. Массачусетский технологический институт Пресс; 2001. [Google Scholar]

13. Lee J, Bryan AK, Manalis SR. Обзор научных инструментов. 2011 [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

14. Кнудсен С.М., фон Мюлен М.Г., Маналис С.Р. Аналитическая химия. 2012;84:1240–2. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

15. Yao Z, Fenoglio S, Gao DC, Camiolo M, Stiles B, Lindsted T, Schlederer M, Johns C, Altorki N, Mittal V, Kenner L, Sordella R. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2010;107:15535–40. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

16. Гуальберто А., Доллед-Филхарт М., Густавсон М., Кристиансен Дж., Ван Ю.-Ф., Хиксон М.Л., Рейнольдс Дж., Макдональд С., Анг А., Римм Д.Л., Лангер С.Дж., Блейкли Дж., Гарланд Л., Паз-Арес Л.Г., Карп ДД, Ли АВ. Клинические исследования рака: официальный журнал Американской ассоциации исследований рака. 2010;16:4654–65. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]Retracted

17. Santos IM, Franzon CMR, Koga AH. Revista brasileira де гематологии и гемотерапии. 2012;34:242–4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

18. Мао К., Чу С., Ганта С., Падбери Дж. Ф. , Де Паепе М. Е. Дыхательные исследования. 2013;14:37. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

19. Zhou H-X, Rivas G, Minton AP. Ежегодный обзор биофизики. 2008; 37: 375–97. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

14 лучших программ по снижению веса на 2022 год

• Лучший в целом: Средиземноморская диета, растительная диета
• Самая гибкая: WW
• Лучшее приложение для похудения: Noom
• Лучшее для планирования питания: PlateJoy
• Лучшее для диабета: Mayo Clinic Diet
• Лучшее при СПКЯ: низкоуглеводная диета, противовоспалительная диета
  3
• 3
• 10 здоровье сердца: диета DASH, диета TLC
• лучшая для менопаузы: периодическое голодание
• лучшая для здоровья щитовидной железы: пескетарианская диета
• лучшая для пожилых людей: MIND диета
• Лучший в своем бюджете: вегетарианская диета

Приведенные ниже программы снижения веса были выбраны на основе следующих критериев:

• Качество питания. Программы снижения веса сбалансированы по питанию и разработаны с учетом потребностей в питании.
• Устойчивое развитие. Программы снижения веса не являются слишком строгими, их легко придерживаться, и они предназначены для поддержки долгосрочной потери веса.
• Эффективность для похудения. Все программы по снижению веса были изучены на предмет их способности способствовать снижению веса.
• Дополнительные преимущества для здоровья. В дополнение к поддержке снижения веса некоторые программы могут предлагать преимущества для здоровья при других состояниях.
• Проверка. Программы и продукты в нашем списке были проверены на соответствие стандартам целостности бренда Healthline и подходу к благополучию. Вы можете прочитать больше о нашем процессе проверки.

Лучший результат

Средиземноморская диета

Средиземноморская диета — это гибкий план, который не исключает полностью какие-либо продукты или группы продуктов, а вместо этого фокусируется на определенных продуктах, которыми можно наслаждаться как частью сбалансированной диеты.

Вдохновленная моделями питания таких стран, как Италия, Испания и Греция, всесторонняя средиземноморская диета должна включать большое количество фруктов, овощей, цельного зерна, орехов, семян, белков и полезных жиров.

В то же время диета ограничивает красное мясо, добавленные сахара и сильно обработанные и рафинированные продукты (2).

Другие компоненты средиземноморской диеты включают умеренное употребление красного вина, совместное питание с семьей и друзьями и употребление большого количества полезных для сердца жиров, таких как оливковое масло.

Эффективность

Хотя она не предназначена специально для похудения, многие исследования показали, что соблюдение средиземноморской диеты может привести к потере веса (3, 4, 5, 6).

Кроме того, другие исследования показывают, что средиземноморская диета может помочь предотвратить хронические заболевания, такие как диабет 2 типа и болезни сердца (5, 7).

Если вы ищете простой ресурс, который поможет вам начать соблюдать средиземноморскую диету, вы можете ознакомиться с «Полной средиземноморской кулинарной книгой», в которой представлены разнообразные вкусные рецепты и подробная информация о диете.

Плюсы

• гибкий и простой в применении
• может защитить от хронических заболеваний
• не исключает полностью какие-либо продукты

Соображения

• не идеально подходит для людей, которые предпочитают структурированные программы с более подробными рекомендациями
• поощряет употребление красного вина в умеренных количествах, чего некоторым, возможно, следует избегать

Купить прямо сейчас на Amazon

Растительная диета

Растительная диета делает упор на использование разнообразных продуктов из растений при ограничении потребления продуктов животного происхождения.

В отличие от веганских и вегетарианских диет, большинство растительных диет не исключают полностью мясо или продукты животного происхождения.

Наоборот, эти продукты употребляются в умеренных количествах и обычно не считаются основным элементом диеты (8).

Эффективность

Растительные диеты особенно богаты клетчаткой — частями растительных продуктов, таких как фрукты, овощи и цельные зерна, которые устойчивы к пищеварению. Клетчатка помогает поддерживать чувство сытости между приемами пищи, способствуя снижению веса (9, 10, 11).

Исследования показывают, что диеты на растительной основе могут быть более эффективными для снижения веса, чем обычные диеты, и могут даже привести к большему улучшению уровня сахара в крови, уровня холестерина и уменьшению воспаления (12, 13).

Чтобы узнать больше о растительной диете, вы можете прочитать книгу «Растительная диета для начинающих» Габриэля Миллера, которая предлагает множество ресурсов, включая рецепты и списки покупок.

Плюсы

• Менее ограничительные, чем веганские или вегетарианские диеты
• Поощряет богатые питательными веществами растительные продукты
• связанные с уменьшением воспаления и улучшением уровня сахара и холестерина в крови

Соображения0010

Купить прямо сейчас на Amazon

Самый гибкий

WW (ранее Weight Watchers)

WW, ранее известная как Weight Watchers, представляет собой диетическую программу, которая использует баллы на основе системы, способствующей длительному и устойчивому снижению веса.

Каждой еде и напитку присваивается количество баллов в зависимости от их питательной ценности, и каждый участник получает определенное количество PersonalPoints для использования каждый день.

Некоторые продукты также считаются продуктами ZeroPoints, то есть они не учитываются в вашем ежедневном бюджете PersonalPoints.

WW может быть хорошим вариантом для людей, которые хотят похудеть, так как программа является гибкой и по-прежнему позволяет вам обедать вне дома и наслаждаться любимыми блюдами.

Ваше членство включает доступ к цифровому приложению, которое предоставляет инструменты отслеживания, образовательные ресурсы и форумы сообщества, которые помогут вам достичь ваших целей. WW также предлагает планы с доступом к очным семинарам и индивидуальным тренировкам.

Эффективность

По данным WW, участники могут рассчитывать на потерю 1–2 фунтов (0,5–1 кг) в неделю, хотя это зависит от человека.

Некоторые исследования также показали, что WW полезен для обеспечения долгосрочной и устойчивой потери веса (14, 15).

Однако одно исследование финансировалось организацией Weight Watchers, что могло повлиять на результаты.

Pros

• настраивается в соответствии с вашими потребностями с использованием системы начисления баллов
• предлагает несколько планов, в том числе с групповыми семинарами или персональным коучингом
• простой и гибкий

Рекомендации

• может быть дороже, чем другие диетические программы, в зависимости от выбранного вами плана
• требует использования смартфона или планшета

  Noom

  Noom — это цифровое приложение, предназначенное для обеспечения долгосрочной и устойчивой потери веса, помогая пользователям выработать здоровые привычки.

  Для использования Noom требуется ежемесячная подписка. Ваша подписка включает в себя доступ к виртуальной команде тренеров, ежедневным интерактивным урокам, инструментам отслеживания питания и активности, а также библиотеке рецептов.

  Он побуждает пользователей регистрировать свое ежедневное потребление в приложении и отдавать предпочтение продуктам с низкой плотностью калорий. Программа классифицирует продукты как красные, желтые или зеленые в зависимости от их пищевой ценности.

  Это также поощряет другие здоровые привычки, включая регулярную физическую активность и увеличение потребления воды.

  Эффективность

  Noom помогает пользователям снизить потребление калорий, поощряя потребление продуктов с низкой плотностью калорий, что способствует снижению веса.

  Согласно веб-сайту Noom, пользователи обычно могут рассчитывать на потерю 1–2 фунтов (0,5–1 кг) в неделю, хотя это может зависеть от нескольких факторов, включая ваш начальный вес, диету, цели и уровень активности.

  Ограниченные исследования показывают, что диета может быть эффективной для снижения веса и может помочь уменьшить количество эпизодов компульсивного переедания у взрослых с компульсивным перееданием (16, 17).

  Однако стоит отметить, что автор одного из вышеуказанных исследований работает на Noom, и это может привести к конфликту интересов.

  Профессионалы

  • Никакие продукты полностью запрещены
  • Включает поддержку виртуальной команды тренеров
  • Предоставляет ежедневные уроки и инструменты для снижения веса другие планы
  • ориентированы больше на снижение веса, чем на общее состояние здоровья

  Начните с Noom

  Лучшее для планирования питания

  PlateJoy

  PlateJoy — это приложение для планирования питания, разработанное диетологами, чтобы сделать процесс здорового питания проще и удобнее, чем когда-либо.

  Это также одно из самых настраиваемых приложений для планирования питания, поскольку оно составляет меню на неделю в соответствии с вашим расписанием, диетическими предпочтениями и целями в отношении здоровья.

  Вы даже можете указать размеры порций для каждого члена семьи и выбрать рецепты в зависимости от типа кухонного оборудования, которое у вас есть под рукой.

  В дополнение к еженедельному плану питания приложение предоставляет тщательно отобранные списки покупок, которые вы можете взять с собой в магазин или синхронизировать с популярными службами доставки продуктов, такими как Instacart и Amazon Fresh.

  Плата PlateJoy для читателей Healthline стоит 4,99 доллара в месяц.

  Эффективность

  Хотя конкретных исследований эффективности PlateJoy не проводилось, планирование питания было связано с успешным снижением веса, снижением риска ожирения и в целом более здоровым питанием (18, 19).

  Приложение также предлагает варианты для людей, соблюдающих растительную и кетогенную диеты, две модели диеты, которые связаны с потерей веса (13, 20).

  Кроме того, PlateJoy предоставляет подробную информацию о питательной ценности и ингредиентах для каждого рецепта и включает значки Balanced Plate, чтобы помочь в составлении сбалансированного плана питания.

  Профи

  • индивидуальные еженедельные планы питания
  • виртуальная кладовая и тщательно подобранные списки покупок для сокращения пищевых отходов
  • полезно для отдельных лиц и семей
  • значки Balanced Plate для облегчения составления сбалансированных планов питания

  2 Рекомендации5

  • содержит некоторые рецепты, приготовление которых может занять больше времени
  • требуется ежемесячная подписка

  Начало работы с PlateJoy

  Лучший при диабете

  Диета клиники Майо

  Диета клиники Майо — это план питания, первоначально разработанный экспертами клиники Мэйо, некоммерческой больничной системы, которая считается лидером в области медицинских исследований.

  Диета направлена ​​на развитие здоровых привычек, важных для людей с диабетом, таких как ежедневные физические упражнения и не пропускать приемы пищи.

  Он также продвигает питательные ингредиенты, такие как фрукты, овощи, цельные зерна и полезные жиры, при этом ограничивая добавление сахара и насыщенных жиров из жирных молочных продуктов и мяса с высоким содержанием жира.

  Клиника Мэйо недавно запустила цифровую платформу, стоимость которой начинается от 12,99 долларов в месяц и включает в себя образовательный контент, инструменты отслеживания питания и образцы планов питания для диет с высоким содержанием белка, средиземноморской и кето-диеты.

  Существует также книга «Диета для больных диабетом в клинике Майо», в которой изложены рекомендации по лечению диабета.

  Эффективность

  Несмотря на отсутствие рецензируемых исследований диеты клиники Майо, исследования показывают, что соблюдение диеты с высоким содержанием клетчатки и низким содержанием насыщенных жиров может способствовать снижению веса и регулированию уровня сахара в крови (21, 22).

  Другие исследования показывают, что сокращение потребления насыщенных жиров или добавленных сахаров может также повысить способность вашего организма использовать инсулин, гормон, ответственный за перенос сахара из кровотока в клетки (23, 24, 25, 26).

  Вы можете узнать больше о диете клиники Майо на веб-сайте клиники Майо или найти ценную информацию в книгах по этой теме.

  Pros

  • поддерживает управление уровнем сахара в крови
  • можно следовать рекомендациям, изложенным в книге или онлайн-платформе
  • поощряет здоровые привычки

  Соображения

  • стоимость ежемесячной подписки на цифровую платформу

  Начните с диеты Mayo Clinic

  Лучше всего при СПКЯ

  Низкоуглеводная диета зависит от количества низкоуглеводных диет

  5 90 углеводов, которые разрешены каждый день.

  Некоторые диеты с низким содержанием углеводов являются более строгими, например, кетогенная диета, которая включает снижение ежедневного потребления углеводов до 20–50 граммов (20).

  Однако другие варианты могут быть более гибкими. Некоторые позволяют до 130 граммов углеводов в день (27).

  Низкоуглеводные диеты обычно включают ограничение или отказ от продуктов с высоким содержанием углеводов или сахара, таких как конфеты, хлеб, выпечка и десерты.

  В некоторых случаях, в зависимости от ежедневной нормы углеводов, также может потребоваться ограничение употребления крахмалистых овощей, цельнозерновых продуктов и фруктов, содержащих большое количество углеводов.

  Эффективность

  Некоторые исследования показывают, что снижение чувствительности к инсулину может играть роль в развитии синдрома поликистозных яичников (СПКЯ) (28).

  Таким образом, низкоуглеводные диеты часто рекомендуются для улучшения чувствительности к инсулину и облегчения симптомов СПКЯ.

  Несколько обзоров показали, что соблюдение диеты с низким содержанием углеводов может помочь увеличить потерю веса, сбалансировать уровень гормонов и улучшить фертильность у женщин с СПКЯ (29, 30).

  Если вы ищете простой и эффективный способ начать придерживаться низкоуглеводной диеты, вы можете ознакомиться с «Легкой низкоуглеводной кулинарной книгой: 130 рецептов для любого образа жизни с низким содержанием углеводов», в которой вы найдете полезные советы и рецепты. для многих типов низкоуглеводных диет.

  Профессионалы

  • могут поддерживать чувствительность к инсулину и уменьшать симптомы СПКЯ
  • доступны несколько вариантов
  • содержит структурированные рекомендации

  Соображения

  • могут быть очень ограничительными и потенциально сложными для выполнения9, в зависимости от варианта
  • из-за низкого содержания клетчатки

  Купить прямо сейчас на Amazon

  Противовоспалительная диета

  Противовоспалительная диета богата такими продуктами, как фрукты, овощи, орехи, семена и жирная рыба.

  Эти продукты содержат важные питательные вещества, такие как антиоксиданты, полифенолы и полезные для сердца жиры, способность которых уменьшать воспаление была изучена (31).

  Противовоспалительные диеты также обычно ограничивают продукты, способствующие воспалению, включая продукты с высокой степенью переработки, жареную пищу и подслащенные сахаром напитки (31).

  Эффективность

  Исследования показывают, что увеличение потребления противовоспалительных продуктов, таких как фрукты, овощи и орехи, может способствовать снижению веса и облегчению симптомов СПКЯ, включая нарушение менструального цикла и проблемы с фертильностью (32, 33, 34). , 35, 36).

  Книга Дороти Калимерис и Лулу Кук «Полная противовоспалительная диета для начинающих» является отличным источником дополнительной информации о противовоспалительной диете.

  Профессионалы

  • могут уменьшить воспаление и улучшить симптомы СПКЯ
  • рекомендуют продукты, богатые питательными веществами
  • гибкие и не исключают полностью какие-либо группы продуктов

  Соображения

  • поддержка и подробные инструкции
  • не предназначен специально для снижения веса

  Купить прямо сейчас на Amazon

  Лучший для здоровья сердца давление и защитить от сердечных заболеваний (37).

  Он был разработан Национальным институтом сердца, легких и крови и тщательно изучался на предмет его многочисленных потенциальных преимуществ для здоровья.

  Диета DASH продвигает питательные продукты, такие как фрукты, овощи, нежирные белки и цельные зерна, и ограничивает употребление красного мяса и продуктов с высоким содержанием сахара, соли или жира (38).

  В частности, диета DASH содержит рекомендации по количеству ежедневных порций, которые вы должны съедать из каждой группы продуктов. Также рекомендуется употреблять не более 2300 мг натрия в день (38).

  Эффективность

  Согласно обзору 13 исследований, участники исследования, которые придерживались диеты DASH, потеряли больше веса и жира на животе, чем те, кто придерживался других диет с ограничением калорий в течение 8–24 недель (39).

  Диета DASH также снижает уровень артериального давления, общего холестерина и холестерина ЛПНП (плохой). Высокие уровни всех этих маркеров являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний (40).

  Доступно несколько книг и ресурсов по диете DASH, в том числе «Решение для похудения с диетой Dash» Марлы Хеллер, MS, RD. Вы также можете ознакомиться с этой статьей, чтобы начать.

  Pros

  • содержит рекомендации по конкретным продуктам питания и количествам, которые нужно потреблять
  • может снизить уровень артериального давления

  Соображения

  • может не подходить для веганов, вегетарианцев и людей с определенными диетическими ограничениями

    Терапевтическое изменение образа жизни (TLC) — это план, разработанный Национальной образовательной программой по холестерину для поддержания здорового уровня холестерина.

    Диета TLC ограничивает продукты с высоким содержанием жира и диетического холестерина и поощряет продукты с высоким содержанием растворимой клетчатки, которая растворяется в воде.

    В нем также рекомендуется потреблять ровно столько калорий, сколько необходимо для достижения или поддержания умеренного веса, хотя в нем нет конкретных инструкций о том, как рассчитать количество калорий, которое вам может понадобиться.

    Кроме того, диета рекомендует ежедневно заниматься физическими упражнениями средней интенсивности не менее 30 минут.

    Эффективность

    Увеличение потребления растворимой клетчатки и увеличение физической активности в вашем распорядке дня — две распространенные стратегии снижения веса (41, 42, 43).

    Кроме того, несколько более ранних исследований даже показали, что диета TLC может снизить уровень холестерина ЛПНП (плохого), снизить кровяное давление и улучшить иммунную функцию (44, 45, 46).

    Плюсы

    • не требует полного отказа от каких-либо продуктов или групп продуктов
    • содержит подробные рекомендации по питательным веществам, на которых следует сосредоточиться
    • может поддерживать здоровье сердца и снижать уровень холестерина
    • поощряет физическую активность

    Рекомендации

    • содержит некоторые устаревшие рекомендации, такие как ограничение диетического холестерина и насыщенных жиров это включает в себя чередование периодов приема пищи и воздержания от еды.

      Существует несколько вариантов, которые различаются в зависимости от продолжительности голодания и частоты голодания.

      Хотя существует множество стилей и вариаций периодического голодания, большинство из них предполагает ограничение приема пищи на 14–24 часа за один раз.

      Одним из самых популярных видов прерывистого голодания является голодание 16/8, которое предполагает ограничение приема пищи 8-часовым периодом в день, как правило, путем пропуска завтрака или раннего ужина.

      Другие варианты включают голодание в течение 24 часов один или два раза в неделю в непоследовательные дни или голодание через день.

      Эффективность

      Некоторые исследования показывают, что интервальное голодание может быть особенно полезным для женщин в период менопаузы (47).

      Было показано, что он увеличивает потерю веса в той же степени, что и сокращение калорий, а также может способствовать сжиганию жира, снижению резистентности к инсулину и стабилизации уровня сахара в крови, что может быть особенно полезно во время менопаузы (48, 49, 50). , 51).

      Более того, другие исследования показывают, что прерывистое голодание может помочь поддержать психическое здоровье во время менопаузы за счет повышения самооценки, а также снижения уровня стресса и симптомов тревоги и депрессии (47).

      Некоторые исследования показали, что прерывистое голодание может по-разному влиять на мужчин и женщин, что позволяет предположить, что женщины могут быть более чувствительны к последствиям голодания (52, 53).

      Таким образом, женщинам может быть полезен более расслабленный подход к голоданию, который может включать прерывистое голодание всего несколько раз в неделю, потребление небольшого количества калорий во время голодания или ограничение периодов голодания до 14–16 часов за один раз.

      Обязательно соблюдайте здоровую и сбалансированную диету в периоды без голодания, чтобы максимизировать потенциальные преимущества.

      Чтобы узнать больше о прерывистом голодании и о том, как включить его в свой распорядок дня, вы можете проверить «Fast. Праздник. Повторение.» Джин Стивенс.

      Pros

      • простой и гибкий
      • не ограничивает ни одну группу продуктов
      • может быть полезен при менопаузе
      • доступно несколько вариантов

      Соображения

      • периоды без голодания
      • женщины могут быть более чувствительны к последствиям голодания
      • не подходит для всех

      Купить прямо сейчас на Amazon

      Лучший для здоровья щитовидной железы

      Пескетарианская диета

      Пескетарианская диета — это преимущественно растительная диета, включающая рыбу и морепродукты.

      Существует несколько вариантов пескетарианских диет. Большинство из них исключают мясо и птицу, но включают другие продукты животного происхождения, такие как рыба, яйца, молочные продукты и мед.

      Как и другие диеты на растительной основе, пескетарианские диеты поощряют употребление питательной растительной пищи, такой как фрукты, овощи, орехи, семена и бобовые.

      Эффективность

      Исследования показывают, что пескетарианцы, как правило, имеют более низкий индекс массы тела (ИМТ) и лучшее качество питания по сравнению с невегетарианцами (54, 55, 56).

      Диета также может быть особенно полезна для людей с проблемами щитовидной железы, такими как гипотиреоз, поскольку она поощряет потребление морепродуктов, богатых селеном, минералом, необходимым для производства гормонов щитовидной железы (57).

      Кроме того, рыба, такая как треска и тунец, может помочь защитить от дефицита йода, еще одного фактора, который может способствовать проблемам с щитовидной железой (58, 59). ).

      Однако имейте в виду, что эта диета может не обязательно подходить для всех заболеваний щитовидной железы, и людям с такими заболеваниями, как тиреоидит Хашимото или болезнь Грейвса, может помочь индивидуальный режим питания, адаптированный к их потребностям.

      Во многих книгах, таких как «Легкая пескетарианская кулинарная книга из 5 ингредиентов», можно найти дополнительную информацию о пескетарианской диете, а также планы питания и рецепты для начала.

      Плюсы

      • Более гибкие, чем веганские или вегетарианские диеты
      • может поддерживать здоровье щитовидной железы
      • рекомендует продукты, богатые питательными веществами

      Рекомендации

      • может не подходить для людей с определенными заболеваниями щитовидной железы
      • не подходит для тех, кто ищет более структурированную программу снижения веса сейчас на Amazon

        Лучшая диета для пожилых людей

        Диета MIND

        Средиземноморская диета DASH для лечения нейродегенеративной задержки, или диета MIND, сочетает в себе некоторые аспекты средиземноморской диеты и диеты DASH для борьбы со снижением умственных способностей.

        В нем содержатся подробные рекомендации по 10 продуктам, которые следует добавить в свой рацион, например листовая зелень, ягоды и орехи, а также указано количество порций каждого из них (60).

        Также рекомендуется ограничить потребление масла и маргарина, красного мяса, сыра, жареной пищи, выпечки и сладостей (60).

        Эффективность

        Хотя исследования влияния диеты MIND на контроль веса ограничены, и средиземноморская диета, и диета DASH были связаны с повышенной потерей веса (3, 39).).

        Кроме того, исследования показывают, что диета MIND может помочь сохранить функцию мозга при старении и снизить риск нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера (60, 61).

        Для начала вы можете ознакомиться с «Планом диеты и кулинарной книгой MIND» Джулии Эндрюс, в которой представлены списки покупок, планы питания и рецепты, направленные на улучшение здоровья мозга.

        Профессионалы

        • могут помочь в поддержании здоровья мозга
        • содержит простые и понятные рекомендации о том, какие продукты следует есть, а какие избегать
        • не слишком ограничительный

        Соображения

        • рекомендует некоторые продукты, которые могут не понравиться некоторым людям, такие как рыба, вино и птица
        • могут не подходить для людей с определенными диетическими ограничениями

        Купить прямо сейчас на Amazon

        4 4 Лучший по бюджету

        Вегетарианская диета

        Вегетарианская диета делает упор на продукты, богатые питательными веществами, такие как фрукты, овощи, орехи, семена и бобовые.

        Они также включают ряд растительных источников белка, таких как консервированные бобы, чечевица, тофу и темпе, которые могут быть экономически выгодными альтернативами мясу, птице и морепродуктам.

        Некоторые типы вегетарианской диеты могут также включать такие продукты, как яйца, молоко, йогурт, сыр и мед, но это может варьироваться в зависимости от ваших личных потребностей и предпочтений.

        Эффективность

        Исследования показывают, что соблюдение вегетарианской диеты может быть эффективным способом ускорить потерю веса и улучшить качество питания (12, 62).

        Более того, одно исследование, в котором приняли участие почти 11 000 человек, пришло к выводу, что люди, соблюдающие любую диету, которая ограничивала или исключала потребление мяса, имели более низкий ИМТ, чем те, кто ел мясо (54).

        Бесчисленные поваренные книги и онлайн-ресурсы могут предоставить дополнительную информацию о вегетарианской диете и о том, как начать, включая «Любите настоящую еду», в которой представлено более 100 простых и питательных рецептов без мяса.

        Pros

        • продвигает продукты, богатые питательными веществами
        • легко адаптируется к вашим личным вкусам и предпочтениям
        • доступно множество онлайн-ресурсов

        соображения

        • менее структурированы, чем другие программы по снижению веса
        • может потребоваться тщательное планирование для предотвращения дефицита питательных веществ
        • не направлено конкретно на снижение веса

        Купить прямо сейчас на Amazon

        Вот более подробное сравнение каждой программы по снижению веса:

        8 Основы	Потенциальная польза для здоровья	Плюсы	Рекомендации
        Противовоспалительная диета	разработана для уменьшения воспалений путем продвижения противовоспалительных продуктов	может уменьшать воспаление, повышать уровень сахара в крови и уменьшать симптомы СПКЯ	• может уменьшать воспаление для облегчения симптомов СПКЯ • поддерживает продукты, богатые питательными веществами • гибкий и не исключает полностью какие-либо группы продуктов	• нет идеально подходит для людей, предпочитающих программы, обеспечивающие поддержку коллег и подробные рекомендации • не предназначенные специально для снижения веса
        Диета DASH	ограничивает употребление продуктов с высоким содержанием сахара, соли или жира для поддержания здорового уровня артериального давления	может снизить артериальное давление и уровень холестерина	• содержит рекомендации по определенным продуктам питания и их количеству • может снизить уровень артериального давления	• может не подходить для веганов, вегетарианцев и людей с определенными диетическими ограничениями • не подходит t уделять особое внимание снижению веса
        Интервальное голодание	предполагает чередование периодов приема пищи и голодания	может стабилизировать уровень сахара в крови и улучшить психическое здоровье	• не ограничивает какие-либо группы продуктов питания • может быть полезен при менопаузе • доступно несколько вариантов	• не содержит указаний о том, какие продукты следует есть и чего избегать в периоды без голодания • женщины могут быть более чувствительны к эффекты голодания • подходит не всем
        Низкоуглеводная диета	снижает потребление продуктов с высоким содержанием углеводов	может улучшить симптомы СПКЯ и повысить чувствительность к инсулину	• доступно несколько вариантов • содержит структурированные рекомендации	• может быть ограничительным и трудным для выполнения в зависимости от модификации • потенциально может приводить к низкому потреблению клетчатки
        Диета клиники Мэйо	схема питания, разработанная клиникой Мэйо	может стабилизировать уровень сахара в крови	• четкие рекомендации • поощрение других здоровых привычек	стоимость ежемесячной подписки на онлайн-платформу
        средиземноморская диета	на основе особенностей питания в таких странах, как Италия, Испания и Греция	может помочь предотвратить хронические заболевания, такие как диабет 2 типа и болезни сердца	• гибкая • не исключает продукты полностью • поощряет другие здоровые привычки	не содержит подробных рекомендаций диета и диета DASH	поддерживает функцию мозга	• может помочь поддерживать здоровье мозга • содержит простые и понятные рекомендации о том, какие продукты следует есть и чего избегать • не содержит чрезмерных ограничений	• рекомендует некоторые продукты, которые могут не понравиться некоторым людям, такие как рыба, вино и птица • могут не подходить для людей с определенными диетическими ограничениями
        Noom	цифровое приложение, предназначенное для пропаганды здорового образа жизни привычки	Н/Д	• нет полностью запрещенных продуктов • включает поддержку виртуальной команды тренеров • предоставляет ежедневные уроки и инструменты для снижения веса	• для использования требуется смартфон или планшет • относительно дорогой по сравнению с другими планами • фокусируется больше на снижении веса, чем на общем состоянии здоровья
        пескетарианская диета	растительная диета, включающая рыбу и морепродукты	может поддерживать здоровье щитовидной железы	• более гибкая, чем веганская или вегетарианская диеты • могут поддерживать здоровье щитовидной железы • рекомендуют продукты, богатые питательными веществами	• могут не подходить для людей с определенными заболеваниями щитовидной железы • не подходят для людей, которые ищут более структурированную программу снижения веса
        Растительная диета	делает упор на растительную пищу и ограничивает потребление мяса и продуктов животного происхождения	может повышать уровень сахара и холестерина в крови и уменьшать воспаление	• менее строгая, чем веганская или вегетарианская диета • поощряет употребление продуктов с высоким содержанием питательных веществ	• менее структурирована, чем другие программы • может потребовать тщательного планирования для обеспечения удовлетворения потребностей в питании
        PlateJoy	приложение для планирования питания, разработанное зарегистрированными диетологами	может улучшить общее качество рациона	• индивидуальные планы питания на неделю • виртуальная кладовая • интегрируется со службами доставки продуктов • подходит для отдельных лиц и семей • помогает составить сбалансированный рацион	• содержит несколько рецептов, которые могут быть временем потребление • требуется ежемесячная подписка
        Диета TLC	разработана для поддержания здорового уровня холестерина	может снизить уровень холестерина и улучшить здоровье сердца	• не исключает полностью какие-либо продукты • предоставляет подробные рекомендации по питательным веществам, на которые следует обратить внимание • может поддерживать здоровье сердца и снижать уровень холестерина • поощряет физическую активность	• некоторые устаревшие рекомендации, такие как ограничение диетического холестерина и насыщенные жиры • Интернет-ресурсы или книги ограничены
        Вегетарианская диета	растительная диета, исключающая мясо, рыбу и птицу	, может улучшить уровень сахара и холестерина в крови и уменьшить воспаление	• продвигает продукты, богатые питательными веществами • легко адаптируется к вашим личным вкусам и предпочтениям • доступно множество онлайн-ресурсов	• менее структурирована, чем другие программы по снижению веса • может потребовать тщательного планирования для предотвращения дефицита питательных веществ • не требует уделите особое внимание снижению веса
        WW	приложение, использующее систему начисления баллов для снижения веса	Н/Д	• адаптированное под ваши потребности с помощью системы начисления баллов • групповые семинары или персональные тренировки включены в некоторые планы • простые и гибкие в использовании	• могут быть дороже, чем другие диетические программы, в зависимости от плана • требуют использования смартфона или планшета

        Есть — это ряд факторов, которые следует учитывать при поиске диеты или программы по снижению веса, которая подходит именно вам. Вот несколько ключевых соображений:

        • Образ жизни и предпочтения. Чтобы повысить свои шансы похудеть и сохранить его, важно выбрать диету, которая легко соответствует вашему образу жизни и предпочтениям в еде.
        • Реалистичный подход. Точно так же ищите реалистичную и устойчивую диетическую программу или модель. Держитесь подальше от диет, которые чрезмерно ограничительны или обещают быстрое решение для быстрой потери веса.
        • Эффективность. Выберите программу, которая подтверждена исследованиями и доказала свою эффективность для снижения веса.
        • Подход из цельных продуктов. Ищите программы, в которых особое внимание уделяется употреблению цельных продуктов, и будьте осторожны с теми, которые требуют от вас покупки дорогих продуктов или добавок для достижения результатов.
        • Образ жизни. Потеря веса зависит не только от того, что вы едите. Важно выбрать программу, которая включает в себя другие здоровые привычки, такие как регулярная физическая активность и практика психического здоровья.

        Если у вас есть другие сопутствующие заболевания или вы принимаете какие-либо лекарства, обязательно поговорите с доверенным врачом, прежде чем вносить изменения в свой рацион.

        Какая самая эффективная программа по снижению веса?

        Не существует универсального решения для снижения веса. Поэтому наиболее эффективная программа похудения для вас может зависеть от ваших целей, потребностей и предпочтений, а также от того, сможете ли вы придерживаться ее в долгосрочной перспективе.

        Работают ли Weight Watchers?

        WW использует простую систему начисления баллов, чтобы помочь вам научиться делать более здоровый выбор. Некоторые исследования показывают, что он может быть более эффективным для долгосрочной потери веса, чем другие методы, такие как поведенческое консультирование или чтение материалов для самопомощи (14, 15).

        Как похудеть?

        Лучший способ сохранить вес в долгосрочной перспективе — внести устойчивые изменения в свой рацион и образ жизни.