obiecte
abstract
Prin urmare, este urgentă identificarea factorilor de risc în timpul copilăriei pentru a preveni dislipidemia viitoare și, în cele din urmă, bolile cardiovasculare la adulți 8. Metabolomica s-a dovedit a fi un instrument eficient pentru identificarea noilor factori de risc pentru detectarea timpurie a diferitelor caracteristici de sănătate. Nivelurile serice ale lanțului ramificat (BCAA) și ale aminoacizilor aromatici (AA) sunt crescute în obezitate la om și la modelele animale 9, 10 și sunt asociate cu evoluțiile actuale și viitoare ale rezistenței la insulină la adulți și copii 11, 12, 13. În plus, o meta-analiză recentă a confirmat că nivelurile mai ridicate de BCAA și AA cresc riscul de diabet de tip 2 14. În plus, profilurile de aminoacizi sunt asociate cu dislipidemie la adulții 15, 16. Scopul acestui studiu a fost, prin urmare, de a identifica profilurile metabolomice asociate cu obezitatea și proprietățile metabolice la copiii mexicani, utilizând atât un studiu caz-control, cât și o abordare longitudinală bazată pe cohorte.
metodologie
Participanții la studiu
Acest studiu a fost ancorat în „Studiul de cercetare a obezității pentru copii mexicani” (ORSMEC), care este un studiu bazat pe populație cu scopul general de a identifica factorii de risc pentru obezitate și anomaliile metabolice la copiii de vârstă școlară. ORSMEC include copii cu vârsta cuprinsă între 6 și 12 ani din tabăra de vară a copiilor angajaților Ministerului Sănătății din Mexic (Convivencia Infantil, Sindicato de la Secretaria de Salud) și a Spitalului Infantil de Mexico din perioada 2008-2015. Părinții sau tutorii fiecărui copil au semnat un formular de consimțământ informat și au acceptat participarea copiilor. Studiul a fost aprobat de Comitetul de Etică al instituțiilor participante; Institutul Național de Medicină Genomică, Institutul Național de Științe Medicale și Nutriție a Spitalului Infantil din Mexic și a fost în conformitate cu Declarația de la Helsinki II.
Au fost testate trei studii diferite. În faza de descoperire, a fost realizat un studiu de caz al obezității pentru a căuta asocieri ale profilurilor metabolomice cu obezitatea. Acest studiu a inclus 1120 de copii sănătoși fără legătură [606 cu greutate normală și 514 copii obezi, clasificați în conformitate cu criteriile Centrelor pentru Controlul și Prevenirea Bolilor (CDC) 17]. Starea obezității a fost definită ca percentila indicelui de masă corporală (IMC) ≥ 95 mii. Pentru vârstă și sex, în timp ce pentru grupurile cu greutate normală, au fost selectați copiii cu un IMC între percentilele 15 și 75 pentru vârstă și sex. A fost realizat un studiu transversal independent, care a inclus 554 de copii din ORSMEC admiși între 2013 și 2014, cu excepția celor care au făcut parte din studiul inițial de control al cazului. În cele din urmă, o cohortă longitudinală a fost concepută pentru a testa biomarkerii metabolomici care prezic obezitatea și trăsăturile metabolice conexe. Aceasta a inclus copiii care au participat la tabăra de două ori de vară și ale căror date clinice și probe biologice cu separare de doi ani erau disponibile (n = 301).
Parametri antropometrici și clinici
Măsurătorile antropometrice au fost determinate în conformitate cu procedurile recomandate de Lohman și colab. 18 și a inclus circuite de greutate, înălțime, talie și șold. Toate instrumentele au fost calibrate conform metodelor standard ale producătorilor. Tensiunea arterială (TA; mmHg) a fost măsurată de două ori într-o poziție șezândă folosind un manometru automat (Microlife) și media ambelor măsurători a fost utilizată pentru analize. Procentul de grăsime corporală a fost obținut prin analiza impedanței bioelectrice (Quantum X Body Composition Analyzer, RJL Systems). Diagramele de creștere ale Centrelor pentru Controlul Bolilor 2000 au fost utilizate ca referință pentru determinarea percentilei IMC. După cum sa menționat mai sus, obezitatea a fost definită ca procentul greutății corporale (IMC) ≥ 95.000. În timp ce supraponderalitatea a fost definită între percentilele 85 și 95, greutatea normală între percentilele 5 și 85 și subponderal 19. Hipertrigliceridemia a fost definită ca niveluri trigliceridice serice ≥130 mg/dl, așa cum a sugerat Grupul de experți privind liniile directoare integrate pentru reducerea riscurilor cardiovasculare pentru sănătate la copii și adolescenți 20 .
Recoltarea sângelui și analiza biochimică
După 8 până la 12 ore de post, au fost prelevate probe de sânge de 5 ml. Pentru probele de ser, precipitațiile au fost permise timp de 30 de minute înainte de separarea serului și apoi au fost depozitate la -80 ° C până la o analiză suplimentară. Nivelurile serice de glucoză, creatinină, acid uric, colesterol total, colesterol HDL, colesterol LDL, TG, aspartat aminotransferază (AST), alanin aminotransferază (ALT), gamma glutamiltranspeptidază (GGT), Apo B și proteină C-reactivă (CRP) au fost măsurate metode standardizate disponibile în comerț (UNICEL DxC600, brăzdar Beckman). Insulina a fost determinată utilizând un sistem de test imunologic Access 2 (brăzdar Beckman). Sensibilitatea la insulină a fost estimată indirect pe baza evaluării modelului de rezistență la insulină în modelul homeostaziei (HOMA-IR).
Analiza metabolomice
analize statistice
În studiul de control al cazului, diferențele dintre grupuri au fost evaluate folosind testul Mann-Whitney-Wilcoxon. În faza de descoperire, analiza componentelor principale (PCA) a fost efectuată pe 42 de metaboliți folosind pachetul Facto-MineR în R. Acest pachet scanează metaboliții în variația unității ca o pre-ajustare a datelor înainte de PCA 21. Componentele cu valori intrinseci> 1,0 au fost reținute și metaboliții cu valori de încărcare a componentelor mai mari de> 0,5 au fost reținute pentru componentă. Modele de regresie logică au fost utilizate pentru a testa efectul componentelor majore (PC) asupra riscului de obezitate, în timp ce regresia liniară a fost utilizată pentru a testa asocierea cu variabilele clinice și biochimice. Gradul de multicoliniaritate între metaboliți a fost determinat utilizând factorul de inflație a variației (VIF).
Tabel în dimensiune completă
Folosind modele de regresie logistică, am găsit trei componente semnificativ asociate cu un risc mai mare de obezitate [PC1 (OR = 1, 04; 95% CI 1, 0-1, 07, P = 0, 037), PC2 (OR = 1, 57; IC 95% 1, 46-1, 70, P = 3, 8 × 10 −31) și PC3 (OR = 1, 21; IC 95% 1, 11-1, 33, P = 4, 46 × 10 −5)], în timp ce PC5 (OR = 0,53; IC 95% 0,47-0,60, P = 7,63 × 10) −25) a fost asociat cu un risc mai mic de obezitate. PC2, reprezentat de niveluri ridicate de arginină, leucină/izoleucină, fenilalanină, tirozină, valină și prolină în ser, a prezentat cea mai puternică asociere cu obezitatea și a explicat o variație de 15,3% (Tabelul 1). Multicoliniaritatea dintre aminoacizii prezenți în PC2 a fost scăzută până la moderată (VIF 1, 5 - 6, 7), iar arginina și prolina au prezentat cele mai mici valori VIF (1, 5 și, respectiv, 1, 9).
Am testat apoi dacă aceste PC-uri au fost legate de alte variabile clinice (Tabelul suplimentar 3). Componenta de aminoacizi (PC2) a prezentat cele mai puternice asociații cu HOMA-IR, insulină serică, glucoză, TG și nivelurile colesterolului total, dar nu și cu ApoB (Fig. 1). PC2 a fost, de asemenea, semnificativ asociat cu TA sistolică mai mare. În plus, PC3, reprezentat de carnitine C2 și C16, a prezentat asocieri pozitive cu percentila sistolică BP, creatinină, acid uric, AST și GGT. Componenta PC5, asociată negativ cu obezitatea, nu a prezentat nicio asociere semnificativă cu variabilele biochimice (Tabelul suplimentar 3). Deoarece componenta aminoacidului (PC2) a explicat cel mai mare procent în obezitate și a fost, de asemenea, asociată cu variabile biochimice, ne-am concentrat asupra acestei componente pentru a testa rezultatele într-un studiu transversal și longitudinal.
Studiu de control al cazului. Corelația dintre aminoacizii PC2 (arginină, leucină/izoleucină, fenilalanină, tirozină, valină și prolină) și insulina serică ( A ), HOMA-IR ( ), glucoză serică ( c ), trigliceride serice d ), nivelurile serice de colesterol total e ) și serul ApoB ( f ). Modelul de regresie liniară a fost ajustat în funcție de vârstă, sex, percentilă IMC și anul calendaristic de prelevare. Valorile P au fost corectate cu FDR.
Imagine la dimensiune completă
Studiu multi disciplinar
Studiul transversal a inclus 554 de copii cu date metabolomice de post disponibile, cu următoarea distribuție a greutății: 7,4% subponderal, 51,4% greutate normală, 31,9% supraponderal și 9,2% obez. Caracteristicile lor clinice sunt rezumate în tabelul suplimentar 4. În conformitate cu observațiile din studiul de control al cazului din acest studiu, PC2-Z a fost asociat cu obezitate (OR = 1, 18; 95% CI 1, 05-1, 34, P = 9, 3 × 10 −3), percentila IMC, procentul de grăsime, insulină și TG și niveluri (toate P 0, 16; tabelul suplimentar 6).
Cohorta longitudinală
Studiu longitudinal. Asocierea între scorul z al sumei aminoacizilor bazici din PC2-Z (arginină, leucină/izoleucină, fenilalanină, tirozină, valină și prolină) și trigliceride după 2 ani. A ) Toți indivizii. ( ) Indivizi fără hipertrigliceridemie (HTG) la momentul inițial. ( c ) Model de regresie logistică care reflectă riscul HTG (cu IC 95%) conform PC2-Z și fără copii cu HTG la momentul inițial (n = 224). Modelul multivariat a fost ajustat în funcție de sex și anul calendaristic de prelevare a probelor, precum și de vârsta inițială, percentila IMC și trigliceridele serice.
Imagine la dimensiune completă
Într-un studiu transversal, PC2-Z a fost asociat cu un risc mai mare de obezitate și un procent mai mare de IMC și niveluri de TG. Interesant este faptul că semnătura aminoacizilor a fost semnificativă sau ca o tendință (P 27, contribuind probabil la disfuncția ficatului mitocondrial 28. Având în vedere că biomarkerii neinvazivi ai bolilor hepatice sunt încă necesari la copiii 29 și, deși nu am evaluat NAFLD la copiii noștri, ar fi interesant să testăm dacă această semnătură de aminoacizi a PC2 poate adăuga rezultate predictive îmbunătățite pentru NAFLD și alte boli ale ficatului.
Nivelurile serice de BCAA și AA au fost, de asemenea, asociate cu rezistența viitoare la insulină și dislipidemia 13, 16, 30, 31. Cohorta noastră longitudinală a arătat că semnătura aminoacizilor a fost asociată nu numai cu percentila viitoare a IMC, ci și cu riscul viitor de hipertrigliceridemie, independent de sex și de percentila inițială a IMC, vârstă și niveluri de TG. Aceste rezultate sunt în concordanță cu un studiu recent de urmărire de 7 ani pe 396 de fete, unde nivelurile serice de leucină au prezis hipertrigliceridemie la vârsta adultă timpurie32. Interesant este că în studiul nostru pe termen lung, 14% dintre copii au dezvoltat hipertrigliceridemie în doar 2 ani, spre deosebire de 13% la fetele finlandeze în șapte ani, indicând necesitatea biomarkerilor timpurii pentru a preveni boala. Rezultatele noastre arată că nu numai leucina, ci și un grup de aminoacizi pot prezice hipertrigliceridemia într-un interval de timp mult mai scurt atât la băieți, cât și la fete.
Deși nu s-a determinat funcțional dacă aminoacizii serici superiori sunt implicați biologic în dezvoltarea hipertrigliceridemiei la om. Un studiu recent efectuat pe rozătoare sugerează că nivelurile crescute de aminoacizi serici pot juca un rol cauzal 33. Acest studiu a arătat că semnalizarea hepatică a aminoacizilor reglează metabolismul lipidic sistemic pe calea neuronală, scade expresia lipoproteinelor lipazice grase, suprimând astfel activitatea TG în hidroliza plasmatică și creșterea nivelurilor circulante de TG. În acest studiu, lipsa asocierii semnăturii aminoacizilor cu serul ApoB, apolipoproteina majoră conținută în particulele VLDL, este în concordanță cu clearance-ul TG redus în țesuturile periferice, mai degrabă decât cu exporturile de TG hepatice mai mari. Deși sunt necesare studii suplimentare pentru a elucida pe deplin mecanismul acestui efect, acești aminoacizi ar putea reprezenta noi ținte în prevenirea dislipidemiei la copii și, în cele din urmă, în viitoarele boli cardiovasculare.
Nivelurile circulante de BCAA au fost anterior asociate cu rezistența viitoare la insulină la copiii de 12, 32 de ani. În timp ce am observat asocierea aminoacizilor (PC2-Z) cu HOMA-IR în caz de control și studii transversale, în studiul pe termen lung, asocierea cu viitorul HOMA-IR nu a atins semnificație statistică. Acest rezultat ar putea fi confundat de efectele creșterii pubertare, deoarece stadializarea Tanner la copiii cu vârsta cuprinsă între 9-11 ani a fost asociată cu o sensibilitate scăzută la insulină 34. Limita studiului nostru este că producțiile lui Tanner nu au fost evaluate, astfel încât acest rezultat ar trebui interpretat cu prudență.
Studiul nostru are alte limitări care ar trebui recunoscute. Dieta majorității participanților nu a fost evaluată și, prin urmare, nu a fost posibil să se evalueze dacă anumiți nutrienți contribuie la variații ale nivelurilor serice de aminoacizi. În plus, se anticipează că microflora intestinală poate afecta, de asemenea, nivelul seric de 35 de aminoacizi și, prin urmare, ar trebui inclusă în proiectarea studiilor viitoare. În cele din urmă, studiul nostru a folosit o abordare metabolomică țintită și sunt încă necesare abordări nedestinate pentru a identifica noi metaboliți asociați cu obezitatea și complicațiile asociate obezității.
Punctul forte al acestui studiu este că, din câte știm, este primul care include un eșantion mare de copii care utilizează modele de copaci, inclusiv validarea în grupul longitudinal. În plus, această abordare a identificat o semnătură metabolomică asociată cu obezitatea, care a arătat, de asemenea, valoarea predictivă a hipertrigliceridemiei la copiii mexicani. Este important să menționăm că, înainte de a încerca să traducem aceste rezultate într-o medicină precisă sau personalizată; unele puncte trebuie abordate. În plus față de studiile de replicare, metodele pre-analitice trebuie standardizate și trebuie stabilite nivelurile normale ale metaboliților individuali în diverși biofluizi, inclusiv sânge integral, plasmă și ser.
În concluzie, acest studiu arată că o semnătură de aminoacizi compusă din arginină, leucină/izoleucină, fenilalanină, tirozină, valină și prolină este asociată cu obezitatea și este un factor de risc independent și predictor al hipertrigliceridemiei viitoare la copii.
Mulțumiri
Mulțumim lui Hugo Tovar pentru ajutorul acordat în număr și Luz E. Guillén pentru asistență tehnică. Această lucrare a fost susținută de subvențiile CONACYT # 248765 pentru SM-R, 113861 pentru SC-Q și programul Apoyo a Proyectos de Investigación Tecnológica (PAPIIT-UNAM IA202413) pentru SC-Q.
Material suplimentar electronic
Informatii suplimentare
Comentarii
Prin trimiterea unui comentariu, sunteți de acord să respectați Termenii și condițiile și Regulile comunității. Dacă considerați că acesta este un act ofensator care nu este conform cu termenii sau liniile directoare, vă rugăm să îl marcați ca fiind inadecvat.