Korrelation von Irisin- und Adipokinspiegeln mit dem Body-Mass-Index und Risikofaktoren für das metabolische Syndrom bei hispanischen Kindern

Hintergrund Adipositas bei Kindern ist eine der schwerwiegendsten globalen Herausforderungen für die öffentliche Gesundheit des 21. Jahrhunderts (Daniels et al., 2009). Mexiko hat weltweit die höchste Prävalenz von Fettleibigkeit; 34,4 % der Kinder und 35 % der Jugendlichen sind übergewichtig oder fettleibig (ENSANUT 2012). Neben anderen Komplikationen sind übergewichtige und fettleibige Kinder dazu prädisponiert, in jüngerem Alter Dyslipidämien, Bluthochdruck, das metabolische Syndrom (MetS) und eine nicht-alkoholische Fettlebererkrankung zu entwickeln sowie im Erwachsenenalter fettleibig zu werden (Daniels et al., 2009; Elizondo-Montemayor et al., 2010). Andererseits führt Unterernährung bei Kindern zu sehr nachteiligen gesundheitlichen Auswirkungen wie Wachstumsverzögerung, Pubertätsverzögerung, motorische Retardierung (Roulet et al., 2005), Osteoporose und Frakturen (Saunders et al., 2011), immunologischen Defiziten und Funktionsstörungen aller Organe und Systeme, wie unter anderem Herz, Lunge, Nieren, Magen-Darm-Trakt und Nervensystem (Lecours et al., 2001; Saunders et al., 2011).

Ein Gleichgewicht zwischen Energieaufnahme und Energieverbrauch ist erforderlich, um ein normales Körpergewicht zu halten. Alles, was dieses Gleichgewicht stört, kann zu Untergewicht, Übergewicht oder Fettleibigkeit führen. Diverse Signale, zentral und peripher, sind an der Regulierung des Energiegleichgewichts beteiligt. Fett wurde aufgrund der vielen Peptide und Hormone, die es absondert und die auf peripheres und zentrales Gewebe einwirken, und ihres Beitrags zur Insulinresistenz oder -empfindlichkeit und Körpergewichtsregulation neben anderen Funktionen als endokrines Organ angesehen (Elizondo, 2011). Vor kurzem wurde gezeigt, dass Skelettmuskeln als peripheres endokrines Organ fungieren, indem sie Myokine freisetzen, Peptidsignale, die an der Regulation von Stoffwechselwegen beteiligt sind (Pedersen und Febbraio, 2012). Kürzlich wurde ein neu identifiziertes Hormon entdeckt, das von Muskelgewebe in Mäusen abgesondert wird, Irisin. Irisin wirkt auf weiße Fettzellen in Kultur und in vivo, um die UCP1-Expression und ein breites Programm der Entwicklung von braunem Fett zu stimulieren. Bei der Maus stimuliert die PGC1alfa-Expression im Muskel die Zunahme der Expression von FNDC5, einem Membranprotein, das gespalten und als dieses neuartige Hormon, Irisin, ausgeschieden wird. Irisin wird bei Mäusen und Menschen durch Bewegung induziert, und gemischt erhöhte Irisinspiegel im Blut verursachen einen Anstieg des Energieverbrauchs bei Mäusen ohne Änderungen in der Bewegung oder Nahrungsaufnahme (Boström et al., 2012).

Irisin wurde daher prompt als Hormon vermutet, das unter anderem das Körpergewicht, Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes mellitus beeinflusst (Sanchis-Gomar et al., 2012). Einige Studien haben gezeigt, dass zirkulierende Irisinspiegel beim Menschen positiv mit anthropometrischen Parametern wie BMI, Fettmasse, fettfreier Masse korrelieren und höher sind, wenn diese Parameter ansteigen, d.h. die Irisinspiegel sind bei übergewichtigen Patienten höher als bei schlanken ( Stengel et al., 2013; Huh et al., 2012; Roca-Rivada et al., 2013; Crujeiras et al., 2014; Pardo et al., 2014). Studien haben einen Zusammenhang zwischen Irisinspiegeln, Insulinresistenz und dem metabolischen Syndrom gezeigt (Park et al., 2013; de la Iglesia et al., 2014; Crujeiras et al., 2014; Pardo et al., 2014). Einige andere haben jedoch eine negative Korrelation mit anthropometrischen Parametern gefunden und niedrigere Irisinspiegel bei adipösen Patienten gefunden (Moreno-Navarrete et al., 2013). Bemerkenswert ist, dass alle diese Studien an Erwachsenen unter verschiedenen Umständen oder Krankheitszuständen durchgeführt wurden. Bisher gibt es nur zwei Studien, die den Irisinspiegel bei Kindern bewerten. Eine fand heraus, dass ein 1-jähriges Lebensstil-Interventionsprogramm mit einer Verbesserung der anthropometrischen und metabolischen Parameter verbunden war und zu einer Erhöhung der Irisinspiegel bei übergewichtigen Kindern führte, obwohl keine Korrelation zwischen Irisinspiegeln und anthropometrischen Markern gefunden wurde (Blüher et al., 2014 ). Die andere Studie untersuchte normalgewichtige saudische Kinder und fand Korrelationen zwischen zirkulierendem Irisin und Glukose und HDLc, aber eine negative Assoziation mit Insulinresistenz (Al-Daghri et al., 2014).

Außerdem wurden Assoziationen zwischen Irisinspiegeln und Adiponectin, Leptin und Resistin bei Fettleibigkeit untersucht. Leptin spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung der Energiehomöostase, der Nahrungsaufnahme und vieler neuroendokriner Funktionen und löst insbesondere bei Kindern die Pubertät aus. Leptin ist bei übergewichtigen Patienten erhöht, verbunden mit einem Leptin-resistenten Zustand (Blüher und Mantzoros, 2009). Adiponektin ist ein insulinsensibilisierendes Hormon; adipöse Patienten haben niedrigere Werte als normalgewichtige. Zirkulierende Adiponektinspiegel sind bei zentraler Adipositas niedrig (Dalamaga et al., 2012), und dieser niedrige Spiegel wurde über alle Altersgruppen hinweg mit dem metabolischen Syndrom in Verbindung gebracht (Siitonen et al., 2011). Resistin wurde mit Insulinresistenz und kürzlich als entzündungsförderndes Adipozytokin in Verbindung gebracht (McTernan et al., 2006). Einige Studien haben eine negative Korrelation zwischen Irisin- und Adiponektinspiegeln gefunden (Park et al., 2013), während andere weder mit Leptin noch mit Adiponektin einen Zusammenhang gefunden haben (Blüher et al., 2014). Hier gibt es immer noch widersprüchliche Daten bezüglich des Zusammenhangs mit Irisin mit anthropometrischen Parametern, Adipositas und dem metabolischen Syndrom, sowie dessen Assoziation mit anderen Adipokinen, und was am wichtigsten ist, es gibt nur wenige Daten zu diesen Assoziationen bei Kindern, das Ziel dieser Studie wird es sein, die zirkulierenden Irisin- und Adipokinspiegel übergreifend zu korrelieren ein breites Spektrum an Body-Mass-Index, das von unterernährt bis fettleibig reicht, sowie mit Insulinresistenz und Risikofaktoren für das metabolische Syndrom bei hispanischen Kindern.

Es gibt immer noch widersprüchliche Daten bezüglich der Assoziation von Irisin mit anthropometrischen Parametern, Fettleibigkeit und dem metabolischen Syndrom sowie seiner Assoziation mit anderen Adipokinen, und was am wichtigsten ist, es gibt kaum Daten über diese Assoziationen bei Kindern. Daher besteht das Ziel dieser Studie darin, die zirkulierenden Irisin- und Adipokinspiegel über ein breites Spektrum des Body-Mass-Index von unterernährt bis fettleibig sowie mit Insulinresistenz und Risikofaktoren für das metabolische Syndrom bei hispanischen Kindern zu korrelieren.

Studienpopulation Die Population wurde zuvor beschrieben. (Elizondo-Montemayor et al., 2014) Eine offene Einladung wurde an Kinder im schulpflichtigen Alter von acht öffentlichen Schulen aus allen geografischen Gebieten von Monterrey, der zweitgrößten Stadt Mexikos, ausgesprochen. Kinder, die die Einladung annahmen, wurden nach dem Zufallsprinzip ausgewählt und nach BMI-Perzentilen gescreent. Die Stichprobengröße beträgt 40 Kinder. Die Bevölkerung wird in fünf Gruppen eingeteilt, 8 pro Gruppe. Vier der Gruppen werden nach den CDC-Body-Mass-Index-Perzentilen eingeteilt: 1.) Untergewicht = <3 Perzentil; 2.) Normalgewicht = >3 - < 85. Perzentil; 3.) Übergewicht = >85 - < 95. Perzentil und 4.) fettleibig = > 95. Perzentil. Die fünfte Gruppe entspricht Kindern mit bekanntem metabolischem Syndrom.

Die unterschriebene Zustimmung wurde sowohl von den Eltern/Betreuern als auch von den Kindern eingeholt. Genehmigungen der Ethik- und Forschungskommissionen der School of Medicine Tecnológico de Monterrey und des staatlichen Gesundheitssekretariats sowie der Bildungsbehörden wurden eingeholt. Die Teilnehmer erhielten während der Studie keine Belohnung.

Anthropometrische und klinische Bewertung Anthropometrische Messungen wurden bei allen Teilnehmern an jeder Schule durchgeführt. Die Körpergröße wurde auf 0,5 cm genau bestimmt (tragbares Seca® Stadiometer, Nordamerika) und das Gewicht auf 0,1 kg genau bestimmt, während die Kinder leichte Kleidung, keine Socken oder Schuhe trugen (TANITA TBF 300® Waage, Arlington, Illinois). Der Körperfettanteil (% BF) wurde durch Bioimpedanz (gleiche TANITA-Skala) gemessen. Der WC wurde auf der Höhe des Nabels mit einem flexiblen Glasfaserband auf 0,1 cm genau gemessen, während die Probanden standen, nach sanftem Ausatmen und ohne Kleidung auf dem Bereich. Die trizipitale Hautfalte (TSF) wurde unter Verwendung eines Lange-Hautfaltenzirkels gemessen. Der BMI wurde aus Gewichts-Kilogramm geteilt durch das Quadrat der Körpergröße in Metern berechnet. Fettmasse und fettfreie Masse wurden nach den spezifisch vorgegebenen Formeln berechnet. Die Messungen wurden jeden Tag zur gleichen Zeit von den gleichen drei ausgebildeten registrierten Ernährungsberatern (RD) bei allen Kindern durchgeführt, um die Variabilität zwischen den Beobachtern zu kontrollieren. Der Blutdruck wurde von demselben Arzt unter Verwendung eines Aneroid-Blutdruckmessgeräts (Welch-Allyn®) gemäß der Technik der American Heart Association (AHA) gemessen; zwei Messungen wurden durchgeführt, während die Teilnehmer beruhigt und sitzend waren.

Laborbeurteilung Blutproben wurden nach 12-stündigem Fasten über Nacht entnommen und bei 2 bis 8°C aufbewahrt und innerhalb der ersten 3 Stunden zentrifugiert. Serum-Gesamtcholesterin (TC), HDL-C, Low-Density-Lipoprotein-Cholesterin (LDL-C), Triglyceride (TG) und Glukose wurden durch Reflexionsphotometrie (Beer-Lambert-Gesetz) unter Verwendung eines automatisierten Analysegeräts (Architect c8000; Abbott Laboratories) gemessen , Abbott Park, IL), mit einer Intra- und Inter-Assay-Koeffizientenvariation unter 4,7 %. Plasmaproben wurden dann bei –80°C gelagert. Irisin, Adiponektin, Insulin und Leptin werden in Plasmamedien mit kommerziellen ELISA-Kits gemessen. Die Assays werden in Mikrotiterplatten mit 96 Vertiefungen gemäß den Anweisungen des Herstellers durchgeführt (Irisin, Adiponectin, Insulin und Leptin ELISA-Kit; Phoenix Pharmaceuticals, Inc., Burlingame, CA, USA). Die Absorption jeder Probe wird unter Verwendung eines spektrophotometrischen Mikroplatten-Lesegeräts bei einer Wellenlänge von 450 nm (BioTek Instruments, Winooski, VT, USA) doppelt gemessen.

Statistische Methoden MINITAB Version 16 (Minitab Inc., State College, PA, USA) wird verwendet, um die Unterschiede zwischen anthropometrischen und biochemischen Parametern und Irisinspiegeln zu analysieren; Für die Eingabe der Daten wird Microsoft Excel 2007 (Microsoft Corp., Redmond, WA, USA) verwendet. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung (Standardabweichung), als absolute Zahl oder als Prozentsatz (%) und ihre entsprechenden 95 %-Konfidenzintervalle (KI) ausgedrückt. Vergleiche zwischen den Gruppen für die abhängigen Variablen werden unter Verwendung des gepaarten Student-t-Tests für Mittelwerte und des McNemar-Tests für Anteile durchgeführt. Für unabhängige Variablen wird die Normalität sowohl grafisch als auch durch den Shapiro-Wilk-Test revidiert, und anschließend werden die Vergleiche zwischen den Gruppen mit dem z-Test bestimmt. Zur Bewertung des Zusammenhangs zwischen anthropometrischen, klinischen und biochemischen Variablen und Irisinspiegeln wird eine einfache lineare Regression verwendet. Die mittleren Vergleiche zwischen den Geschlechtergruppen werden mit dem t-Test für unabhängige Stichproben bestimmt. Alle Tests werden auf der Grundlage einer zweiseitigen Hypothese interpretiert. Das Signifikanzniveau wird in allen Fällen auf 0,05 festgelegt.