L'asse osso-grasso-pancreas nei bambini

L'ipotesi generale di questa proposta è che l'obesità e il bilancio energetico positivo nei bambini promuovano sia un basso accumulo di massa ossea sia il rischio di diabete attraverso eventi che sono meccanicamente associati e che coinvolgono l'osso come organo endocrino. Recenti studi condotti sui topi hanno scoperto la presenza di un unico asse "osso-grasso-pancreas" che regola l'omeostasi energetica, coordina la partizione energetica tra ossa e tessuto adiposo e influisce sulla sensibilità all'insulina. L'ormone leptina derivato dagli adipociti, i cui livelli elevati riflettono sia l'adiposità che il bilancio energetico positivo, inibisce la formazione ossea attraverso l'attivazione simpatica. La diminuzione della formazione ossea a sua volta deprime la sensibilità e la secrezione di insulina attraverso la diminuzione della produzione di osteocalcina sottocarbossilata (unOC), un nuovo ormone derivato dall'osso. Sebbene i dati sui topi siano convincenti, questo nuovo percorso non è stato ampiamente testato sugli esseri umani. Dati scarsi di uomini e donne adulti suggeriscono che questo asse è attivo negli esseri umani e che l'UNOC è regolato in parte dall'esercizio. Non sono disponibili dati sull'asse osso-grasso-pancreas nei bambini. Poiché le basi delle traiettorie della composizione corporea e della "programmazione" metabolica vengono stabilite all'inizio del corso della vita, l'infanzia, in particolare durante le prime fasi di crescita e sviluppo, è un periodo di tempo particolarmente saliente per valutare l'asse osso-grasso-pancreas. Con questa sovvenzione pilota, proponiamo di raccogliere le prove che queste interrelazioni esistono nei bambini. I dati di questo progetto saranno utilizzati per preparare una proposta NIH R01 per condurre un intervento basato sullo stile di vita nei bambini volto sia a ridurre il rischio di osteoporosi e diabete di tipo 2, sia a identificare il ruolo di unOC nel metabolismo e nella partizione dei tessuti.

Ipotesi 1: l'obesità e il bilancio energetico positivo nei bambini riducono la massa ossea a causa dell'aumento della leptina.

Obiettivo specifico 1: determinare l'associazione tra la massa ossea mediante DXA e la concentrazione sierica di leptina nei bambini magri e obesi. Prevediamo che il peso corporeo sarà positivamente associato alla massa ossea, ma che a ogni dato peso corporeo, la massa ossea sarà inferiore nei bambini obesi e che questa differenza sarà spiegata dalla leptina.

Ipotesi 2: la soppressione di unOC mediata dalla leptina riduce la secrezione di insulina attraverso l'azione sulla cellula beta e diminuisce la sensibilità all'insulina inibendo la secrezione di adiponectina dal tessuto adiposo.

Obiettivo specifico 2: determinare l'associazione tra la secrezione di insulina durante il test di tolleranza al glucosio orale (OGTT; dalla modellazione del peptide C) e l'unOC sierico nei bambini magri e obesi. Determinare l'associazione tra la sensibilità all'insulina durante l'OGTT (derivata da modelli matematici) e l'unOC sierico nei bambini magri e obesi. I bambini obesi sono meno sensibili all'insulina e, in senso assoluto, secernono più insulina. Tuttavia, prevediamo che a ogni dato grado di sensibilità all'insulina, la secrezione di insulina sarà inferiore nei bambini obesi e che questa differenza sarà spiegata dall'UNOC. unOC sarà inversamente associato alla leptina sierica e positivamente associato all'adiponectina e alla sensibilità all'insulina.

Ipotesi 3: l'attività fisica previene la soppressione della leptina di UNOC e ripartisce l'energia verso il minerale osseo a scapito del tessuto adiposo del midollo osseo.

Obiettivo specifico 3: Valutare le interrelazioni tra l'attività fisica mediante l'accelerometria, la massa ossea mediante DXA e il tessuto adiposo del midollo osseo mediante risonanza magnetica. Prevediamo che a qualsiasi dato livello di leptina sierica, i bambini attivi avranno una maggiore UNOC. Inoltre, prevediamo che a un dato peso corporeo, i bambini attivi avranno una massa ossea maggiore e un tessuto adiposo del midollo osseo inferiore rispetto ai bambini inattivi.