Ось кость-жир-поджелудочная железа у детей

Основная гипотеза этого предложения заключается в том, что ожирение и положительный энергетический баланс у детей способствуют как низкому приросту костной массы, так и риску развития диабета посредством событий, которые механически связаны и затрагивают кости как эндокринный орган. Недавние исследования, проведенные на мышах, выявили наличие уникальной оси «кость-жир-поджелудочная железа», которая регулирует энергетический гомеостаз, координирует распределение энергии между костями и жировой тканью и влияет на чувствительность к инсулину. Гормон лептин, продуцируемый адипоцитами, повышенный уровень которого отражает как ожирение, так и положительный энергетический баланс, ингибирует образование костей посредством симпатической активации. Снижение костеобразования, в свою очередь, снижает чувствительность к инсулину и его секрецию за счет снижения выработки недокарбоксилированного остеокальцина (unOC), нового гормона костной ткани. Хотя данные, полученные на мышах, убедительны, этот новый путь не был широко протестирован на людях. Немногочисленные данные о взрослых мужчинах и женщинах позволяют предположить, что эта ось активна у людей и что unOC частично регулируется физическими упражнениями. Нет данных относительно оси кость-жир-поджелудочная железа у детей. Поскольку основы траекторий состава тела и метаболического «программирования» закладываются в начале жизни, детство, особенно на ранних стадиях роста и развития, является особенно важным периодом времени для оценки оси кость-жир-поджелудочная железа. С помощью этого экспериментального гранта мы предлагаем собрать доказательства того, что эти взаимосвязи существуют у детей. Данные этого проекта будут использованы для подготовки предложения NIH R01 по проведению вмешательства, основанного на образе жизни детей, направленного как на снижение риска остеопороза и диабета 2 типа, так и на определение роли unOC в метаболизме и разделении тканей.

Гипотеза 1: Ожирение и положительный энергетический баланс у детей снижают костную массу за счет повышенного уровня лептина.

Конкретная цель 1: Определить связь между костной массой с помощью DXA и концентрацией лептина в сыворотке у худых и тучных детей. Мы предсказываем, что масса тела будет положительно связана с массой костей, но при любом заданном весе тела масса костей будет ниже у детей с ожирением, и что эта разница будет объясняться лептином.

Гипотеза 2: опосредованное лептином подавление unOC снижает секрецию инсулина за счет действия на β-клетку и снижает чувствительность к инсулину за счет ингибирования секреции адипонектина из жировой ткани.

Конкретная цель 2: Определить связь между секрецией инсулина во время перорального теста на толерантность к глюкозе (ПГТТ; на основе моделирования С-пептида) и уровнем НОС в сыворотке у худых детей и детей с ожирением. Определите взаимосвязь между чувствительностью к инсулину во время ПГТТ (полученной на основе математического моделирования) и сывороточным unOC у худых детей и детей с ожирением. Дети с ожирением менее чувствительны к инсулину и в абсолютном смысле выделяют больше инсулина. Тем не менее, мы прогнозируем, что при любой данной степени чувствительности к инсулину секреция инсулина будет ниже у детей с ожирением, и что это различие будет объясняться отсутствием OC. unOC будет иметь обратную связь с уровнем лептина в сыворотке крови и положительную связь с адипонектином и чувствительностью к инсулину.

Гипотеза 3: Физическая активность предотвращает подавление лептином UNOC и распределяет энергию в сторону костных минералов за счет жировой ткани костного мозга.

Конкретная цель 3: Оценить взаимосвязь между физической активностью с помощью акселерометрии, костной массой с помощью DXA и жировой тканью костного мозга с помощью магнитно-резонансной томографии. Мы прогнозируем, что при любом заданном уровне лептина в сыворотке активные дети будут иметь более высокий уровень unOC. Кроме того, мы прогнозируем, что при любой заданной массе тела активные дети будут иметь большую костную массу и меньшую жировую ткань костного мозга, чем неактивные дети.