Dětská obezita a kardiovaskulární dysfunkce

Pozadí Dětská obezita způsobuje širokou škálu závažných komplikací, zvyšuje riziko předčasné morbidity a mortality a vyvolává obavy o veřejné zdraví. Obézní děti jsou navíc náchylnější k tomu, aby se stali obézními dospělými, s vyšším rizikem kardiovaskulárních onemocnění (KVO). U dětí ve věku 5 let byl identifikován shluk rizikových faktorů KVO. Kromě toho u dospívajících a mladých dospělých přítomnost rizikových faktorů KVO koreluje s asymptomatickou koronární aterosklerózou. Dětská obezita souvisí s narušenou srdeční strukturou a funkcí.

Aterogeneze a poškození arteriální stěny začíná v dětství a stále se objevují důkazy, že klinické ukazatele aterosklerózy, jako je tloušťka intima-media karotid (CIMT), arteriální tuhost a endoteliální funkce, jsou u obézních dětí změněny. Kromě toho je málo známo o potenciální souvislosti mezi časnými kardiovaskulárními změnami a metabolickými abnormalitami u obézních dětí. Metabolický syndrom (MetS) je shluk rysů, který zahrnuje dyslipidémii, hypertenzi a viscerální obezitu, propůjčující vyšší riziko kardiovaskulárních chorob a diabetu 2. typu. Několik studií zkoumalo souvislost MetS s kardiovaskulárními změnami během dětství. Hyperurikémie byla uznána jako rizikový faktor pro KVO u dospělých s negativním dopadem na dlouhověkost. Údaje o dětském věku však stále chybí a souvislost mezi hyperurikémií a kardiovaskulárními abnormalitami u obézních dětí stále není známa. Kromě toho je obezita stavem chronického zánětu nízké úrovně a zvýšeného oxidačního stresu. Oxidační stres hraje důležitou roli v patogenezi kardiovaskulárních změn tím, že buď spouští nebo exacerbuje biochemické procesy doprovázející endoteliální dysfunkci.

Tuková tkáň navíc působí jako sekreční žláza, uvolňuje hormony a adipokiny s pro- nebo protizánětlivou aktivitou. Klinické studie obézních dospělých pozorovaly souvislost mezi plazmatickými hladinami adipokinů a markery zánětu a/nebo oxidačního stresu. Zdá se, že mezi různými adipokiny hraje důležitou roli adiponektin. Ve skutečnosti, na rozdíl od jiných adipokinů, které jsou při obezitě up-regulovány, je sekrece adiponektinu u obézních subjektů výrazně snížena. Za druhé, zdá se, že adiponektin má především pozitivní účinky na metabolismus, vaskulární tonus a zánětlivou reakci. V důsledku toho, na rozdíl od jiných adipokinů, které cirkulují v nadbytku u obézních subjektů a vykazují nepříznivé účinky, když jsou chronicky zvýšené, nedostatek adiponektinu se podílí spíše na komplikacích spojených s obezitou. Konečně, sérová koncentrace adiponektinu je velmi vysoká ve srovnání s jinými hormony a cytokiny, což naznačuje, že kromě vazby na specifické vysokoafinitní receptory může mít tento protein také některé méně specifické cíle s nízkou afinitou. Adiponektin je spojován se zlepšením endotelu a vaskulární ochranou prostřednictvím aktivace signalizace související s endoteliální izoformou oxidu dusnatého (eNOS) as protizánětlivými vlastnostmi a antiaterogenními účinky. Zhoršená produkce adipokinů tedy může být klíčovým mechanismem spojujícím obezitu se zánětem a oxidačním stresem. Pochopení těchto komplexních mechanismů a identifikace možných časných markerů kardiovaskulárního poškození jsou proto nezbytné pro zavedení preventivních a terapeutických opatření v dětství a pro snížení kardiovaskulární morbidity a mortality v dospělosti.

Předměty a metody Tato studie je jednocentrová longitudinální studie. Subjekty byly rekrutovány na Divize pediatrie, Department of Health Sciences, University of Piedmont Orientale, Novara (Itálie). Protokol studie byl v souladu s etickými pokyny Helsinské deklarace a byl schválen místní etickou komisí. Před studií byl od všech subjektů a jejich rodičů získán informovaný písemný souhlas. Vyšetřovatelé postupně zařadili 80 kavkazských obézních (OB) dětí a dospívajících ve věku 6 až 16 let a 20 kontrol s normální hmotností, věkem a pohlavím (NW). NW pacienti byli hodnoceni pouze na začátku, zatímco OB subjekty budou hodnoceny na začátku a po 6 (T6) a 12 měsících (T12) izokalorické středomořské vyvážené stravy plus aerobní trénink.

Hodnocení v obou skupinách (OB a NW)

Echokardiografické hodnocení Transtorakální echokardiogram s použitím ultrazvukového skeneru Vivid 7 Pro (General Electric Healthcare, USA) provede sonografista a snímky zkontroluje odborný dětský kardiolog, který nebude mít klinická data pacientů. Měření levé komory (koncový diastolický průměr LK, LVEDD; koncový systolický průměr LK, LVESD; interventrikulární septum na konci diastoly, IVSD; zadní stěna LK na konci diastoly, LVPWD) a průměr levé síně (LAD) budou získána podle zavedené standardy. Maximální objem LA bude vypočítán z apikálních 4- a 2-komorových zvětšených pohledů na LA. End-diastolický a end-systolický objem LK a klidová ejekční frakce LK budou vypočítány z 2- a 4-komorových pohledů za použití modifikované Simpsonovy biplane metody. Hmotnost levé komory (LVM) bude odvozena z Devereuxova vzorce a indexována podle plochy povrchu těla (index hmotnosti levé komory [LVMI]). Relativní tloušťka stěny (RWT) bude vypočítána jako poměr (LVPWD x 2)/LVEDD. Pomocí pulzního vlnového Dopplera budou měřeny rychlosti mitrálního přítoku, vrcholová časná diastolická rychlost (E), vrcholová pozdní diastolická rychlost (A), poměr E/A.

Cévní hodnocení Cévní měření budou prováděna pomocí ultrasonografie s vysokým rozlišením (Esaote MyLab25TM Gold, Esaote, Itálie) pomocí 8megaHertzového (mHz) lineárního převodníku a 5 mHz konvexního převodníku pro abdominální aortu, odborným sonografem a snímky budou být poté offline zkontrolován odborným cévním chirurgem zaslepeným vůči klinickému stavu pacientů. Ultrasonografie pravé a levé karotidy bude provedena v poloze na zádech s hlavou otočenou o 45° od snímané strany. CIMT bude definována jako střední vzdálenost od přední hrany rozhraní lumen-intima k přední hraně rozhraní media-adventitia vzdálené stěny, přibližně 10 mm distálně od společné karotidy. CIMT se vypočítá jako průměr ze tří měření provedených v intervalech 0,2 mm.

Průměr abdominální aorty bude měřen při maximální systolické expanzi (Ds) a minimální diastolické expanzi (Dd) ve středním bodě mezi počátkem renálních arterií a carrefour iliaca. Aortální kmen (S) bude vypočítán pomocí vzorce (S = (Ds-Dd)/Dd). Modul pružnosti v tlakové deformaci (Ep) bude vypočítán ze S pomocí vzorce (Ep=(Ps-Pd)/S; Ps= aortální systolický tlak; Pd= aortální diastolický tlak). Tlaková deformace normalizovaná diastolickým tlakem (Ep*) bude vypočítána pomocí vzorce (Ep* = Ep/Pd). Zatímco S je střední deformace stěny aorty, Ep a Ep* jsou střední tuhost aorty. Pro měření průtokem zprostředkované dilatace (FMD) brachiální arterie se pneumatická manžeta umístí na pravé předloktí 2 cm nad předloktní jamkou a nafoukne se na suprasystolickou úroveň (300 mmHg) po dobu 5 minut. Souběžně se získá kontinuální dopplerovské hodnocení rychlosti a data budou shromažďována pomocí nejnižšího insonačního úhlu (mezi 30° a 60°). Průměry pažní tepny, maximální systolická rychlost (PSV) a koncová diastolická rychlost (EDV) budou měřeny bezprostředně po a 2 minuty po uvolnění manžety a poté porovnány s bazálními hodnotami získanými bezprostředně před nafouknutím. Maximální průměr zaznamenaný po reaktivní hyperémii bude uveden jako procentuální změna klidového průměru (FMD = průměr píku - průměr základní linie/průměr základní linie).

Antropometrické proměnné Výška bude měřena s přesností na 0,1 cm pomocí Harpendenova stadiometru a tělesná hmotnost s přesností na 0,1 kg pomocí ruční váhy. Index tělesné hmotnosti (BMI) se vypočítá jako tělesná hmotnost dělená druhou mocninou výšky (kg/m2). Obvod pasu (WC) bude měřen v nejvyšším bodě hřebene kyčelního kloubu kolem břicha a byl zaznamenán s přesností na 0,1 cm. Obvod boků bude měřen přes nejširší část gluteální oblasti. Pubertální stadia budou určena fyzikálním vyšetřením za použití kritérií Marshalla a Tannera. Systolický (SBP) a diastolický (DBP) krevní tlak bude měřen třikrát v 2minutových intervalech pomocí standardního rtuťového sfygmomanometru s vhodnou velikostí manžety. Pro analýzu budou použity střední hodnoty.

Posuzování pouze ve skupině OB

Biochemické proměnné Po 12hodinovém nočním hladovění budou odebrány vzorky krve pro měření: glukózy (mg/dl), inzulínu (μUI/ml), celkového cholesterolu (mg/dl), lipoprotein-cholesterolu s vysokou hustotou (HDL-c , mg/dl), triglyceridy (mg/dl), sUA (mg/dl), za použití standardizovaných metod v nemocniční laboratoři. Lipoprotein-cholesterol s nízkou hustotou (LDL-c) bude vypočítán pomocí Friedwaldova vzorce. sUA (mg/dl) bude měřena reakcí Fossatiho metody s použitím urikázy s koncovým bodem podobným Trinderovi.

Subjekty OB také podstoupí orální glukózový toleranční test (1,75 g roztoku glukózy na kg, maximálně 75 g) a každých 30 minut budou odebírány vzorky pro stanovení glukózy a inzulínu. Inzulinová rezistence nalačno bude vypočítána pomocí vzorce pro hodnocení modelu homeostázy (HOMA)-IR. Inzulinová senzitivita nalačno a během OGTT bude vypočítána jako vzorec kvantitativního indexu kontroly citlivosti na inzulín (QUICKI) a Matsudova indexu (ISI).

Stanovení interleukinů (IL), tumor nekrotizujícího faktoru (TNF)α, inhibitoru aktivátoru plazminogenu-1 (PAI1), adiponektinu a plazmatických markerů oxidačního stresu IL-8, IL-10, IL-6, TNFα, PAI-1, adiponektin 3-nitrotyrosin, malondialdehyd (MDA), tvorba reaktivních forem kyslíku (ROS), myeloperoxidáza (MPO), redukovaný glutathion (GSH) a superoxiddismutáza (SOD) budou měřeny pomocí specifických souprav. NO bude kvantifikováno ze vzorků krve pomocí Griessova činidla.

Morfologie a funkce mitochondrií Mitochondrie budou izolovány z monocytů. Budou provedeny ultrastrukturální analýzy mitochondrií (prostřednictvím transmisního elektronového mikroskopu ZEISS 109) za účelem posouzení morfologických mitochondriálních změn (mitochondriální otok, pokles hustoty matrice, možný rozdíl v sub-plasmalemální a intrafibrilární subfrakci mitochondrií, štěpno-fúzní dynamická vhodnost mitochondrií mitofagie). Kromě toho budou mitochondrie použity pro in vitro testy mitochondriální spotřeby kyslíku, aktivity komplexu I (NAD+/NADH), transmembránového potenciálu a exprese mitochondriálních dynamických proteinů (poměr fúze a štěpení pomocí analýzy Western blot mitofusinu 1 a 2).

Časový průběh měření ve skupině OB Všechna dříve popsaná hodnocení budou provedena na začátku a po 6 (T6) a 12 měsících (T12) izokalorické středomořské vyvážené stravy plus aerobního tréninku.

Nutriční analýza a intervence Dobře vyškolený a zkušený klinický dětský endokrinolog zhodnotí spotřebu potravy u všech subjektů a bude podávat izokalorickou středomořskou vyváženou stravu u dětí s OB. Pro posouzení spotřeby potravin budou potraviny rozděleny podle klasických základních skupin potravin Italským institutem pro výzkum potravin a výživy. Rodiče vyplní také dotazníky týkající se frekvence jídla, validované pro širokou škálu věkových kategorií. Nutriční poradenství bude prováděno na začátku a po 6 a 12 měsících podle italských směrnic LARN (Livelli di Assunzione di Riferimento di Nutrienti) a italské potravinové pyramidy.

Navíc obézní jedinci podstoupí cvičební režim. Cvičení bude probíhat denně a bude sestávat z 60 minut aerobní fyzické aktivity. Rodiče budou každý den zaznamenávat na konkrétní dotazník provedené školení.