El eje hueso-grasa-páncreas en niños

La hipótesis general de esta propuesta es que la obesidad y el balance energético positivo en los niños promueven tanto la baja acumulación de masa ósea como el riesgo de diabetes a través de eventos que están mecánicamente asociados y que involucran al hueso como órgano endocrino. Estudios recientes realizados en ratones han descubierto la presencia de un eje único "hueso-grasa-páncreas" que regula la homeostasis energética, coordina la partición de energía entre el hueso y el tejido adiposo e influye en la sensibilidad a la insulina. La leptina, una hormona derivada de los adipocitos, cuyos niveles elevados reflejan tanto la adiposidad como el balance energético positivo, inhibe la formación ósea a través de la activación simpática. A su vez, la disminución de la formación ósea deprime la sensibilidad y la secreción de insulina a través de la disminución de la producción de osteocalcina subcarboxilada (unOC), una nueva hormona derivada del hueso. Aunque los datos de ratones son convincentes, esta nueva vía no se ha probado ampliamente en humanos. Los escasos datos de hombres y mujeres adultos sugieren que este eje está activo en humanos y que la unOC está regulada en parte por el ejercicio. No hay datos disponibles sobre el eje hueso-grasa-páncreas en niños. Debido a que los cimientos de las trayectorias de composición corporal y la "programación" metabólica se establecen temprano en el curso de la vida, la niñez, particularmente durante las primeras etapas de crecimiento y desarrollo, es un período de tiempo especialmente destacado para evaluar el eje hueso-grasa-páncreas. Con esta subvención piloto, proponemos recopilar evidencia de que estas interrelaciones existen en los niños. Los datos de este proyecto se utilizarán para preparar una propuesta NIH R01 para llevar a cabo una intervención basada en el estilo de vida en niños con el objetivo de reducir el riesgo de osteoporosis y diabetes tipo 2, y de identificar el papel de la unOC en el metabolismo y la división de tejidos.

Hipótesis 1: La obesidad y el balance energético positivo en los niños disminuyen la masa ósea a través de la leptina elevada.

Objetivo Específico 1: Determinar la asociación entre la masa ósea por DXA y la concentración de leptina sérica en niños delgados y obesos. Predecimos que el peso corporal se asociará positivamente con la masa ósea, pero que con cualquier peso corporal dado, la masa ósea será menor en los niños obesos y que esta diferencia se explicará por la leptina.

Hipótesis 2: la supresión de unOC mediada por leptina disminuye la secreción de insulina a través de la acción sobre las células β y disminuye la sensibilidad a la insulina al inhibir la secreción de adiponectina del tejido adiposo.

Objetivo específico 2: Determinar la asociación entre la secreción de insulina durante la prueba de tolerancia a la glucosa oral (OGTT; a partir del modelo de péptido C) y la unOC sérica en niños delgados y obesos. Determinar la asociación entre la sensibilidad a la insulina durante la OGTT (derivada de modelos matemáticos) y la unOC sérica en niños delgados y obesos. Los niños obesos son menos sensibles a la insulina y, en un sentido absoluto, secretan más insulina. Sin embargo, predecimos que en cualquier grado dado de sensibilidad a la insulina, la secreción de insulina será menor en niños obesos, y que esta diferencia se explicará por unOC. unOC se asociará inversamente con la leptina sérica, y se asociará positivamente con la adiponectina y la sensibilidad a la insulina.

Hipótesis 3: La actividad física previene la supresión de la unOC por parte de la leptina y reparte la energía hacia el mineral óseo a expensas del tejido adiposo de la médula ósea.

Objetivo Específico 3: Evaluar las interrelaciones entre la actividad física mediante acelerometría, la masa ósea mediante DXA y el tejido adiposo de la médula ósea mediante resonancia magnética. Predecimos que a cualquier nivel dado de leptina sérica, los niños activos tendrán mayor unOC. Además, predecimos que, con cualquier peso corporal dado, los niños activos tendrán una mayor masa ósea y menos tejido adiposo en la médula ósea que los niños inactivos.