Otyłość dziecięca i zaburzenia sercowo-naczyniowe

Tło Otyłość dziecięca powoduje szeroki zakres poważnych powikłań, zwiększając ryzyko przedwczesnej zachorowalności i śmiertelności oraz budząc obawy dotyczące zdrowia publicznego. Ponadto otyłe dzieci są bardziej podatne na otyłość dorosłych, z wyższym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych (CVD). Grupa czynników ryzyka CVD została zidentyfikowana już u dzieci w wieku 5 lat. Ponadto wśród młodzieży i młodych dorosłych obecność czynników ryzyka CVD koreluje z bezobjawową miażdżycą tętnic wieńcowych. Otyłość u dzieci jest związana z upośledzoną strukturą i funkcją serca.

Aterogeneza i uszkodzenie ścian tętnic rozpoczynają się w dzieciństwie i pojawiają się nowe dowody na to, że kliniczne wskaźniki miażdżycy tętnic, takie jak grubość błony wewnętrznej i środkowej tętnicy szyjnej (CIMT), sztywność tętnic i funkcja śródbłonka, ulegają zmianie u otyłych dzieci. Ponadto niewiele wiadomo na temat potencjalnego związku między wczesnymi zmianami sercowo-naczyniowymi a nieprawidłowościami metabolicznymi u otyłych dzieci. Zespół metaboliczny (MetS) to zespół cech obejmujący dyslipidemię, nadciśnienie tętnicze i otyłość trzewną, które wiążą się z wyższym ryzykiem chorób układu krążenia i cukrzycy typu 2. Niewiele badań dotyczyło związku MetS ze zmianami sercowo-naczyniowymi w dzieciństwie. Hiperurykemia została uznana za czynnik ryzyka CVD u dorosłych, mający negatywny wpływ na długowieczność. Jednak nadal brakuje danych dotyczących wieku pediatrycznego, a związek między hiperurykemią a nieprawidłowościami sercowo-naczyniowymi u otyłych dzieci jest nadal nieznany. Ponadto otyłość to stan przewlekłego stanu zapalnego o niskim poziomie i zwiększonego stresu oksydacyjnego. Stres oksydacyjny odgrywa ważną rolę w patogenezie zmian sercowo-naczyniowych, wyzwalając lub zaostrzając procesy biochemiczne towarzyszące dysfunkcji śródbłonka.

Ponadto tkanka tłuszczowa pełni funkcję gruczołu wydzielniczego, uwalniając hormony i adipokiny o działaniu pro- lub przeciwzapalnym. W badaniach klinicznych z udziałem otyłych dorosłych zaobserwowano związek między poziomem adipokin w osoczu a markerami stanu zapalnego i/lub stresu oksydacyjnego. Wśród różnych adipokin ważną rolę wydaje się odgrywać adiponektyna. Rzeczywiście, w przeciwieństwie do innych adipokin, które są regulowane w górę w otyłości, wydzielanie adiponektyny jest znacznie zmniejszone u osób otyłych. Po drugie, wydaje się, że adiponektyna wywiera głównie pozytywny wpływ na metabolizm, napięcie naczyń i reakcję zapalną. W konsekwencji, w przeciwieństwie do innych adipokin, które krążą w nadmiarze u osób otyłych i wywierają niekorzystne skutki, gdy są chronicznie podwyższone, niedobór adiponektyny, a nie nadmiar, jest związany z powikłaniami związanymi z otyłością. Wreszcie, stężenie adiponektyny w surowicy jest bardzo wysokie w porównaniu z innymi hormonami i cytokinami, co sugeruje, że oprócz wiązania się z określonymi receptorami o wysokim powinowactwie, białko to może mieć również mniej specyficzne cele o niskim powinowactwie. Adiponektyna została powiązana z poprawą stanu śródbłonka i ochroną naczyń poprzez aktywację śródbłonkowej izoformy tlenku azotu (eNOS) związanej z sygnalizacją oraz z właściwościami przeciwzapalnymi i przeciwmiażdżycowymi. Zatem upośledzona produkcja adipokin może być kluczowym mechanizmem łączącym otyłość ze stanem zapalnym i stresem oksydacyjnym. Zrozumienie tych złożonych mechanizmów i identyfikacja możliwych wczesnych markerów uszkodzenia układu sercowo-naczyniowego są zatem niezbędne w celu ustalenia środków zapobiegawczych i terapeutycznych w dzieciństwie oraz zmniejszenia zachorowalności i śmiertelności z przyczyn sercowo-naczyniowych w wieku dorosłym.

Przedmioty i metody Niniejsze badanie jest jednoośrodkowym badaniem podłużnym. Badanych rekrutowano na Wydziale Pediatrii Wydziału Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Piedmont Orientale w Novara (Włochy). Protokół badania był zgodny z wytycznymi etycznymi Deklaracji Helsińskiej i został zatwierdzony przez lokalną Komisję Etyczną. Świadoma pisemna zgoda została uzyskana od wszystkich badanych i ich rodziców przed badaniem. Badacze kolejno włączyli 80 dzieci i nastolatków rasy kaukaskiej otyłych (OB) w wieku od 6 do 16 lat oraz 20 osób z grupy kontrolnej o prawidłowej wadze, wieku i płci (NW). Pacjenci z NW byli oceniani tylko na początku, podczas gdy pacjenci z OB będą oceniani na początku i po 6 (T6) i 12 miesiącach (T12) izokalorycznej zrównoważonej diety śródziemnomorskiej plus trening aerobowy.

Ocena w obu grupach (OB i NW)

Ocena echokardiograficzna Echokardiogram przezklatkowy przy użyciu ultrasonografu Vivid 7 Pro (General Electric Healthcare, USA) zostanie wykonany przez ultrasonografa, a obrazy zostaną ocenione przez specjalistę kardiologa dziecięcego, który nie zna danych klinicznych pacjentów. Pomiary lewej komory (średnica końcoworozkurczowa LV, LVEDD; średnica końcowoskurczowa LV, LVESD; przegroda międzykomorowa w końcowym rozkurczu, IVSD; tylna ściana LV w końcowym rozkurczu, LVPWD) i średnicy lewego przedsionka (LAD) zostaną uzyskane zgodnie z ustalone standardy. Maksymalna objętość LA zostanie obliczona na podstawie wierzchołkowych 4- i 2-komorowych powiększonych projekcji LA. Objętości końcoworozkurczowe i końcowoskurczowe LV oraz frakcja wyrzutowa LV w spoczynku zostaną obliczone z projekcji 2- i 4-jamowych, przy użyciu zmodyfikowanej metody dwupłaszczyznowej Simpsona. Masa LV (LVM) zostanie wyprowadzona ze wzoru Devereux i przeliczona na powierzchnię ciała (wskaźnik masy lewej komory [LVMI]). Względna grubość ścianki (RWT) zostanie obliczona jako stosunek (LVPWD x 2)/LVEDD. Za pomocą fali pulsacyjnej Dopplera zostaną zmierzone prędkości napływu zastawki mitralnej, szczytowa prędkość wczesnorozkurczowa (E), szczytowa prędkość późnorozkurczowa (A), stosunek E/A.

Ocena naczyniowa Pomiary naczyniowe zostaną przeprowadzone za pomocą ultrasonografii o wysokiej rozdzielczości (Esaote MyLab25TM Gold, Esaote, Włochy) przy użyciu głowicy liniowej 8 megaherców (mHz) i głowicy wypukłej 5 mHz do aorty brzusznej, przez eksperta ultrasonografa, a obrazy zostaną być następnie przeglądane w trybie offline przez doświadczonego chirurga naczyniowego, który nie zna stanu klinicznego pacjentów. Ultrasonografia prawej i lewej tętnicy szyjnej zostanie wykonana w pozycji leżącej z głową odwróconą o 45° od strony obrazowanej. CIMT będzie definiowana jako średnia odległość od przedniej krawędzi styku światło- błona wewnętrzna do przedniej krawędzi styku media-przydanka ściany dalszej, około 10 mm dystalnie od tętnicy szyjnej wspólnej. CIMT zostanie obliczony jako średnia z trzech pomiarów przeprowadzonych w odstępach co 0,2 mm.

Średnica aorty brzusznej będzie mierzona przy maksymalnym skurczowym rozprężeniu (Ds) i minimalnym rozkurczowym rozkurczu (Dd) w punkcie środkowym między początkiem tętnic nerkowych a biodrowym Carrefourem. Odkształcenie aorty (S) zostanie obliczone przy użyciu wzoru (S = (Ds-Dd)/Dd). Moduł sprężystości odkształcenia ciśnieniowego (Ep) zostanie obliczony z S przy użyciu wzoru (Ep=(Ps-Pd)/S; Ps= skurczowe ciśnienie aorty; Pd= rozkurczowe ciśnienie aorty). Naprężenie ciśnieniowe znormalizowane przez ciśnienie rozkurczowe (Ep*) zostanie obliczone przy użyciu wzoru (Ep* = Ep/Pd). Podczas gdy S to średnie odkształcenie ściany aorty, Ep i Ep* to średnia sztywność aorty. Aby zmierzyć rozszerzenie tętnicy ramiennej zależne od przepływu (FMD), mankiet pneumatyczny zostanie umieszczony na prawym przedramieniu, 2 cm powyżej dołu łokciowego i napompowany do poziomu nadskurczowego (300 mmHg) na 5 minut. Równocześnie uzyskana zostanie ciągła ocena prędkości Dopplera, a dane zostaną zebrane przy najniższym kącie naświetlania (między 30° a 60°). Średnice tętnicy ramiennej, szczytowa prędkość skurczowa (PSV) i końcoworozkurczowa prędkość (EDV) zostaną zmierzone bezpośrednio po zdjęciu mankietu i 2 minuty po jego zwolnieniu, a następnie porównane z wartościami podstawowymi pobranymi bezpośrednio przed napełnieniem mankietu. Maksymalna średnica zarejestrowana po reaktywnym przekrwieniu zostanie podana jako procentowa zmiana średnicy spoczynkowej (FMD = średnica piku – średnica linii podstawowej/średnica linii podstawowej).

Zmienne antropometryczne Wzrost będzie mierzony z dokładnością do 0,1 cm za pomocą stadiometru Harpendena, a masa ciała z dokładnością do 0,1 kg za pomocą ręcznej wagi. Wskaźnik masy ciała (BMI) zostanie obliczony jako masa ciała podzielona przez wzrost do kwadratu (kg/m2). Obwód talii (WC) będzie mierzony w najwyższym punkcie grzebienia biodrowego wokół brzucha i zapisywany z dokładnością do 0,1 cm. Obwód bioder będzie mierzony w najszerszej części okolicy pośladkowej. Etapy dojrzewania zostaną określone na podstawie badania fizykalnego, przy użyciu kryteriów Marshalla i Tannera. Skurczowe (SBP) i rozkurczowe (DBP) ciśnienie krwi będzie mierzone trzykrotnie w odstępach 2-minutowych za pomocą standardowego sfigmomanometru rtęciowego z odpowiednim rozmiarem mankietu. Do analizy zostaną użyte wartości średnie.

Ocena tylko w grupie OB

Zmienne biochemiczne Po 12-godzinnej nocnej głodówce zostaną pobrane próbki krwi do pomiaru: glukozy (mg/dl), insuliny (μUI/mL), cholesterolu całkowitego (mg/dl), cholesterolu lipoprotein o wysokiej gęstości (HDL-c , mg/dl), trójglicerydów (mg/dl), sUA (mg/dl), stosując wystandaryzowane metody w Szpitalnym Laboratorium. Cholesterol lipoproteinowy o niskiej gęstości (LDL-c) zostanie obliczony za pomocą wzoru Friedwalda. sUA (mg/dl) będzie mierzone metodą reakcji Fossati z użyciem urykazy z punktem końcowym podobnym do Trindera.

Osoby z położnictwem zostaną również poddane doustnemu testowi obciążenia glukozą (1,75 g roztworu glukozy na kg, maksymalnie 75 g) oraz co 30 min będą pobierane próbki do oznaczania glukozy i insuliny. Insulinooporność na czczo zostanie obliczona za pomocą wzoru oceny modelu homeostazy (HOMA)-IR. Wrażliwość na insulinę na czczo i podczas OGTT zostanie obliczona ze wzoru na ilościowy wskaźnik wrażliwości na insulinę (QUICKI) i wskaźnik Matsudy (ISI).

Oznaczanie interleukin (IL), czynnika martwicy nowotworów (TNF)α, inhibitora aktywatora plazminogenu-1 (PAI1), adiponektyny i plazmatycznych markerów stresu oksydacyjnego IL-8, IL-10, IL-6, TNFα, PAI-1, adiponektyny , 3-nitrotyrozyna, dialdehyd malonowy (MDA), wytwarzanie reaktywnych form tlenu (ROS), mieloperoksydaza (MPO), zredukowany glutation (GSH) i dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) będą mierzone przy użyciu specjalnych zestawów. NO zostanie oznaczony ilościowo z próbek krwi przy użyciu odczynnika Griessa.

Morfologia i funkcja mitochondriów Mitochondria zostaną wyizolowane z monocytów. Przeprowadzone zostaną ultrastrukturalne analizy mitochondriów (za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego ZEISS 109) w celu oceny zmian morfologicznych mitochondriów (pęcznienie mitochondriów, spadek gęstości macierzy, możliwe różnice w podfrakcji subplazmatycznej i wewnątrzfibrylarnej mitochondriów, dynamiczna właściwość mitochondriów w procesie rozszczepienia-fuzji , mitofagia). Ponadto mitochondria zostaną wykorzystane do badań in vitro mitochondrialnego zużycia tlenu, aktywności kompleksu I (NAD+/NADH), potencjału przezbłonowego i dynamicznej ekspresji białek mitochondrialnych (współczynnik fuzji i rozszczepienia poprzez analizę Western blot mitofuzyny 1 i 2).

Przebieg czasowy pomiarów w grupie OB Wszystkie opisane wcześniej oceny zostaną przeprowadzone na początku badania oraz po 6 (T6) i 12 miesiącach (T12) izokalorycznej zrównoważonej diety śródziemnomorskiej plus trening aerobowy.

Analiza żywieniowa i interwencje Dobrze wyszkolony i doświadczony kliniczny endokrynolog dziecięcy oceni spożycie pokarmu u wszystkich pacjentów i zastosuje izokaloryczną, zbilansowaną dietę śródziemnomorską u dzieci z OB. Aby ocenić spożycie żywności, żywność zostanie podzielona według klasycznych podstawowych grup żywności przez Włoski Instytut Badań nad Żywnością i Żywieniem. Kwestionariusze częstotliwości spożywania posiłków, zatwierdzone dla szerokiego przedziału wiekowego, będą również wypełniane przez rodziców. Poradnictwo żywieniowe zostanie przeprowadzone na początku oraz po 6 i 12 miesiącach, zgodnie z włoskimi wytycznymi LARN (Livelli di Assunzione di Riferimento di Nutrienti) i włoską piramidą żywieniową.

Ponadto osoby otyłe zostaną poddane reżimowi treningu fizycznego. Ćwiczenia będą prowadzone codziennie i będą polegać na 60 minutach aerobowej aktywności fizycznej. Rodzice będą codziennie odnotowywać, na specjalnej ankiecie, odbyte szkolenie.