Obesità pediatrica e disfunzione cardiovascolare

Contesto L'obesità infantile causa un'ampia gamma di gravi complicanze, aumentando il rischio di morbilità e mortalità prematura e sollevando preoccupazioni per la salute pubblica. Inoltre, i bambini obesi sono più inclini a diventare adulti obesi, con un rischio maggiore di malattie cardiovascolari (CVD). Un gruppo di fattori di rischio CVD è stato identificato in bambini di 5 anni di età. Inoltre, tra adolescenti e giovani adulti, la presenza di fattori di rischio CVD è correlata all'aterosclerosi coronarica asintomatica. L'obesità infantile è stata correlata a una struttura e funzione cardiaca compromesse.

L'aterogenesi e il danno della parete arteriosa iniziano durante l'infanzia e vi sono prove in evoluzione che gli indicatori clinici di aterosclerosi come lo spessore intima-media dell'arteria carotide (CIMT), la rigidità arteriosa e la funzione endoteliale sono alterati nei bambini obesi. Inoltre, si sa poco sulla potenziale associazione tra alterazioni cardiovascolari precoci e anomalie metaboliche nei bambini obesi. La sindrome metabolica (MetS) è un gruppo di caratteristiche, che comprende dislipidemia, ipertensione e obesità viscerale, che conferiscono un rischio più elevato di CVD e diabete di tipo 2. Pochi studi hanno indagato l'associazione della MetS con i cambiamenti cardiovascolari durante l'infanzia. L'iperuricemia è stata riconosciuta come un fattore di rischio per CVD negli adulti con un impatto negativo sulla longevità. Tuttavia, mancano ancora dati in età pediatrica e l'associazione tra iperuricemia e anomalie cardiovascolari nei bambini obesi è ancora sconosciuta. Inoltre, l'obesità è uno stato di infiammazione cronica di basso livello e aumento dello stress ossidativo. Lo stress ossidativo gioca un ruolo importante nella patogenesi delle alterazioni cardiovascolari innescando o esacerbando i processi biochimici che accompagnano la disfunzione endoteliale.

Inoltre, il tessuto adiposo funge da ghiandola secretoria, liberando ormoni e adipochine con attività pro o antinfiammatoria. Studi clinici su adulti obesi hanno osservato un'associazione tra livelli plasmatici di adipochine e marcatori di infiammazione e/o stress ossidativo. Tra le varie adipochine, l'adiponectina sembra svolgere un ruolo importante. Infatti, a differenza di altre adipochine che sono sovraregolate nell'obesità, la secrezione di adiponectina è marcatamente ridotta nei soggetti obesi. In secondo luogo, l'adiponectina sembra esercitare principalmente attività positive sul metabolismo, sul tono vascolare e sulla reazione infiammatoria. Di conseguenza, a differenza di altre adipochine, che circolano in eccesso nei soggetti obesi ed esercitano effetti negativi quando sono cronicamente elevate, la carenza piuttosto che l'eccesso di adiponectina è implicata nelle complicanze associate all'obesità. Infine, la concentrazione sierica di adiponectina è molto alta rispetto ad altri ormoni e citochine, il che suggerisce che oltre a legarsi a specifici recettori ad alta affinità, questa proteina può anche avere alcuni bersagli a bassa affinità meno specifici. L'adiponectina è stata associata al miglioramento endoteliale e alla protezione vascolare attraverso l'attivazione di un'isoforma endoteliale di segnalazione correlata all'ossido nitrico (eNOS) e con proprietà antinfiammatorie ed effetti antiaterogeni. Pertanto, una ridotta produzione di adipochine può essere un meccanismo chiave che collega l'obesità con l'infiammazione e lo stress ossidativo. La comprensione di questi complessi meccanismi e l'identificazione di possibili marcatori precoci di danno cardiovascolare sono quindi necessarie per stabilire misure preventive e terapeutiche nell'infanzia e per ridurre la morbilità e la mortalità cardiovascolare nell'età adulta.

Soggetti e metodi Questo studio è uno studio longitudinale monocentrico. I soggetti sono stati reclutati presso la Divisione di Pediatria, Dipartimento di Scienze della Salute, Università del Piemonte Orientale, Novara (Italia). Il protocollo di studio era conforme alle linee guida etiche della Dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dal Comitato Etico locale. Il consenso informato scritto è stato ottenuto da tutti i soggetti e dai loro genitori prima dello studio. I ricercatori hanno arruolato consecutivamente 80 bambini e adolescenti obesi caucasici (OB), di età compresa tra 6 e 16 anni, e 20 controlli di peso normale, età e sesso (NW). I pazienti NW sono stati valutati solo al basale mentre i soggetti OB saranno valutati al basale e dopo 6 (T6) e 12 mesi (T12) di una dieta mediterranea bilanciata isocalorica più allenamento aerobico.

Valutazione in entrambi i gruppi (OB e NW)

Valutazione ecocardiografica L'ecocardiogramma transtoracico utilizzando uno scanner a ultrasuoni Vivid 7 Pro (General Electric Healthcare, USA) sarà eseguito da un ecografista e le immagini saranno esaminate da un cardiologo pediatrico esperto, all'oscuro dei dati clinici dei pazienti. Le misurazioni del ventricolo sinistro (diametro telediastolico LV, LVEDD; diametro telesistolico LV, LVESD; setto interventricolare a fine diastole, IVSD; parete posteriore LV a fine diastole, LVPWD) e diametro dell'atrio sinistro (LAD) saranno ottenute secondo standard stabiliti. Il volume massimo dell'atrio sinistro sarà calcolato dalle viste ingrandite apicali a 4 e 2 camere dell'atrio sinistro. I volumi telediastolici e telesistolici del ventricolo sinistro e la frazione di eiezione del ventricolo sinistro a riposo saranno calcolati da viste a 2 e 4 camere, utilizzando un metodo biplanare di Simpson modificato. La massa del ventricolo sinistro (LVM) sarà derivata dalla formula di Devereux e indicizzata alla superficie corporea (indice di massa del ventricolo sinistro [LVMI]). Lo spessore relativo della parete (RWT) sarà calcolato come rapporto (LVPWD x 2)/LVEDD. Utilizzando il Doppler ad onda pulsata, verranno misurate le velocità di afflusso mitralico, la velocità di picco prediastolica (E), la velocità di picco telediastolica (A), il rapporto E/A.

Valutazione vascolare Le misurazioni vascolari saranno eseguite con un'ecografia ad alta risoluzione (Esaote MyLab25TM Gold, Esaote, Italia) utilizzando un trasduttore lineare da 8 megaHertz (mHz) e un trasduttore convesso da 5 mHz per l'aorta addominale, da un ecografista esperto e le immagini saranno essere quindi rivisto offline da un chirurgo vascolare esperto in cieco rispetto allo stato clinico del paziente. L'ecografia delle arterie carotidee destra e sinistra verrà eseguita in posizione supina con la testa ruotata di 45° rispetto al lato sottoposto a imaging. Il CIMT sarà definito come la distanza media dal bordo anteriore dell'interfaccia lume-intima al bordo anteriore dell'interfaccia media-avventizia della parete distale, approssimativamente 10 mm distalmente rispetto all'arteria carotide comune. Il CIMT sarà calcolato dalla media di tre misurazioni eseguite a intervalli di 0,2 mm.

Il diametro dell'aorta addominale sarà misurato alla massima espansione sistolica (Ds) e alla minima espansione diastolica (Dd) nel punto medio tra l'origine delle arterie renali e il carrefour iliaco. Il ceppo aortico (S) sarà calcolato usando la formula (S = (Ds-Dd)/Dd). Il modulo elastico della deformazione pressoria (Ep) sarà calcolato da S utilizzando la formula (Ep=(Ps-Pd)/S; Ps= pressione sistolica aortica; Pd= pressione diastolica aortica). La deformazione pressoria normalizzata dalla pressione diastolica (Ep*), sarà calcolata utilizzando la formula (Ep* = Ep/Pd). Mentre S è la deformazione media della parete aortica, Ep ed Ep* sono la rigidità media dell'aorta. Per misurare la dilatazione mediata dal flusso dell'arteria brachiale (FMD), un bracciale pneumatico verrà posizionato sull'avambraccio destro, 2 cm sopra la fossa antecubitale e gonfiato a un livello soprasistolico (300 mmHg) per 5 minuti. Contemporaneamente sarà ottenuta una valutazione continua della velocità Doppler ei dati saranno raccolti utilizzando l'angolo di insonazione più basso (tra 30° e 60°). I diametri dell'arteria brachiale, la velocità sistolica di picco (PSV) e la velocità diastolica finale (EDV) saranno misurati immediatamente dopo e 2 minuti dopo il rilascio della cuffia e quindi confrontati con i valori basali presi immediatamente prima del gonfiaggio. Il diametro massimo registrato a seguito di iperemia reattiva verrà riportato come variazione percentuale del diametro a riposo (FMD = diametro del picco - diametro basale/diametro basale).

Variabili antropometriche L'altezza sarà misurata con l'approssimazione di 0,1 cm utilizzando uno stadiometro Harpenden e il peso corporeo con l'approssimazione di 0,1 kg utilizzando una bilancia manuale. L'indice di massa corporea (BMI) sarà calcolato come peso corporeo diviso per l'altezza al quadrato (kg/m2). La circonferenza della vita (WC) sarà misurata nel punto più alto della cresta iliaca attorno all'addome ed è stata registrata con l'approssimazione di 0,1 cm. La circonferenza dell'anca sarà misurata sulla parte più ampia della regione glutea. Gli stadi puberali saranno determinati mediante esame fisico, utilizzando i criteri di Marshall e Tanner. La pressione arteriosa sistolica (SBP) e diastolica (DBP) verrà misurata tre volte a intervalli di 2 minuti utilizzando uno sfigmomanometro a mercurio standard con una dimensione del bracciale appropriata. I valori medi saranno utilizzati per l'analisi.

Valutazione solo nel gruppo OB

Variabili biochimiche Dopo un digiuno notturno di 12 ore, verranno prelevati campioni di sangue per la misurazione di: glucosio (mg/dL), insulina (μUI/mL), colesterolo totale (mg/dL), lipoproteine-colesterolo ad alta densità (HDL-c , mg/dL), trigliceridi (mg/dL), sUA (mg/dL), utilizzando metodi standardizzati nel Laboratorio dell'Ospedale. Il colesterolo lipoproteico a bassa densità (LDL-c) sarà calcolato mediante la formula di Friedwald. La sUA (mg/dL) sarà misurata con il metodo Fossati usando uricasi con un endpoint simile a Trinder.

I soggetti OB verranno inoltre sottoposti a un test di tolleranza al glucosio orale (1,75 g di soluzione glucosata per kg, massimo 75 g) e verranno prelevati campioni per la determinazione del glucosio e dell'insulina ogni 30 min. L'insulino-resistenza a digiuno sarà calcolata utilizzando la formula del modello di valutazione dell'omeostasi (HOMA)-IR. La sensibilità all'insulina a digiuno e durante l'OGTT sarà calcolata come la formula del Quantitative Insulin-Sensitivity Check Index (QUICKI) e dell'indice di Matsuda (ISI).

Determinazione di interleuchine (IL), fattore di necrosi tumorale (TNF)α, inibitore dell'attivatore del plasminogeno-1 (PAI1), adiponectina e marcatori plasmatici dello stress ossidativo IL-8, IL-10, IL-6, TNFα, PAI-1, adiponectina , 3-nitrotirosina, malondialdeide (MDA), generazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS), mieloperossidasi (MPO), glutatione ridotto (GSH) e superossido dismutasi (SOD) saranno misurate utilizzando kit specifici. NO sarà quantificato dai campioni di sangue utilizzando il reagente di Griess.

Morfologia e funzione dei mitocondri I mitocondri saranno isolati dai monociti. Saranno eseguite analisi ultrastrutturali dei mitocondri (attraverso il microscopio elettronico a trasmissione ZEISS 109) per valutare i cambiamenti morfologici mitocondriali (rigonfiamento mitocondriale, diminuzione della densità della matrice, possibile differenza nella sottofrazione sub-plasmalemmaria e intrafibrillare dei mitocondri, proprietà mitocondriale dinamica di fissione-fusione , mitofagia). Inoltre, i mitocondri saranno utilizzati per saggi in vitro del consumo di ossigeno mitocondriale, dell'attività del complesso I (NAD+/NADH), del potenziale transmembrana e dell'espressione di proteine ​​dinamiche mitocondriali (rapporto di fusione e fissione mediante analisi Western blot di mitofusina 1 e 2).

Andamento temporale delle misurazioni nel gruppo OB Tutte le valutazioni precedentemente descritte saranno eseguite al basale e dopo 6 (T6) e 12 mesi (T12) di dieta isocalorica mediterranea bilanciata più allenamento aerobico.

Analisi e interventi nutrizionali Un endocrinologo pediatrico clinico ben addestrato ed esperto valuterà il consumo di cibo in tutti i soggetti e somministrerà una dieta equilibrata mediterranea isocalorica nei bambini con OS. Per valutare i consumi alimentari, gli alimenti saranno suddivisi secondo i classici gruppi alimentari di base dall'Istituto Italiano di Ricerca sugli Alimenti e la Nutrizione. Anche i questionari sulle frequenze alimentari, validati per un'ampia fascia di età, saranno completati dai genitori. La consulenza nutrizionale verrà eseguita al basale e dopo 6 e 12 mesi, secondo le Linee guida dei LARN (Livelli di Assunzione di Riferimento di Nutrienti) italiani e la piramide alimentare italiana.

Inoltre, i soggetti obesi saranno sottoposti a un regime di allenamento fisico. L'esercizio sarà svolto giornalmente e consisterà in 60 minuti di attività fisica aerobica. I genitori registreranno ogni giorno, su apposito questionario, la formazione svolta.