Bizonyíték a nappali nyál kortizol ritmusának megzavarására gyermekkori elhízási kapcsolatokban

Absztrakt

Háttér

Ennek a tanulmánynak a célja a napi kortizol ritmus jellemzőinek vizsgálata volt a gyermekkori elhízásban, valamint annak kapcsolata az antropometriával, a pubertás stádiummal és a fizikai aktivitással.

Mód

Harmincöt elhízott gyermek (medián életkor: 11,80 [interkvartilis tartomány: 10,30, 13,30] és a középső BMI z-pontszám: 3,21 [interkvartilis tartomány: 2,69, 3,71]) és 22 normál testsúlyú gyermek (medián életkor: 10,85 [interkvartilis tartomány: 8,98, 12,13] és a medián BMI z-pontszám: - 0,27 [interkvartilis tartomány - 0,88, 0,35]) toboroztunk. Nyálmintákat 08:00, 16:00 és 23:00 órakor gyűjtöttünk. A kortizol-koncentrációkat 3 időpontban, a görbe alatti területeket (AUC) és a napi kortizol meredekségét (DCS) hasonlítottuk össze a két csoport között. Értékelték az antropometriai méréseket és a pubertás stádiumot, és kérdőíveken keresztül kapták meg a viselkedési információkat.

Eredmények

Az elhízott gyermekeknél a kortizol mennyisége szignifikánsan alacsonyabb volt: 08: 00 [medián [interkvartilis tartomány]: 5,79 [3,42,7,73] vs. 8,44 [5,56,9,59] nmol/l, = 0,030) és magasabb a kortizol23: 00 [medián [interkvartilis tartomány]: 1,10 [0,48,1,46] vs. 0,40 [0,21,0,61] nmol/l,

Háttér

Gazdasági fejlődés és életmódbeli változások kíséretében a gyermekkori elhízás prevalenciája világszerte gyorsan növekedett, ami felnőttkorban elhízással összefüggő anyagcsere-betegségekhez vezetett, mint például alkoholmentes zsírmájbetegség, 2-es típusú cukorbetegség és szív- és érrendszeri betegségek [1, 2]. Valójában a gyermekek egészségtelen életmódja és tanulmányi igényei egyre inkább beavatkoznak a biológiai ritmusokba, amelyek hozzájárulhatnak a gyermekkori elhízáshoz és a negatív egészségügyi eredményekhez [3, 4]. Ezért elengedhetetlen a gyermekkori elhízás mögöttes fiziológiájának újszerű résztvevőinek azonosítása.

A kortizol a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese (HPA) tengelyének elsődleges terméke, és ennek a tengelynek a terminális effektoraként működik más rendszereken [5]. Emberi és állatmodellekben a kortizol okozati bizonyítékokkal elősegíti a zsír felhalmozódását és a súlygyarapodást, valamint a glükóz homeosztázist és a lipid anyagcserét [6, 7]. Figyelembe véve, hogy a kortizol termelődését, szekrécióját és bőségét robusztus napfüggő módon szabályozzák [8], a napi kortizol ritmus jó mutató a HPA tengely aktivitásának átfogó értékeléséhez. Úgy gondolják, hogy a kortizol-ritmus 2 és 9 hónap között alakul ki a korai életben [9], amelyet olyan hatások kombinációja közvetít, mint a világos-sötét ciklus, a pubertás fejlődése, az etetés, az alvás és a fizikai aktivitás [10]. Stresszmentes körülmények között a kortizol szekréciója és felszabadulása tipikus cirkadián ritmust követ: a kortizol az ébredés után 30-40 perccel gyorsan növekszik, majd a következő órákban hirtelen csökkenés és a nap hátralévő részében fokozatos csökkenés, amíg el nem éri a kortizolt. a legalacsonyabb szint éjfélkor [11, 12].

Jelen tanulmányban a napi kortizolritmus jellemzőit vizsgáltuk elhízott gyermekeknél és serdülőknél a nyál kortizoljának egy nap alatt történő ismételt mintavételével. Ezenkívül megvizsgáltuk a kortizol aktivitás összefüggéseit az adipozitás mértékével, a pubertás stádiummal és a fizikai aktivitással. Ez az információ hozzájárulhat a krónikus megszakadás, az elhízás és az életmód közötti összefüggések megértéséhez, hogy új betekintést nyújtsunk a gyermekkori elhízás elsődleges megelőzésébe.

Mód

Résztvevők

Ebben a keresztmetszeti vizsgálatban összesen 57, 6–15 éves gyermeket és serdülõt vettek fel a Nanjingi Orvostudományi Egyetem Gyermekkórházának Endokrinológiai és Gyermekegészségügyi Osztályáról 2018 júliusától 2019 júniusáig. A WHO szabványai szerint [20 ], az alanyokat normál súlycsoportba osztották (- 2 2). A kizárási kritériumok a következők voltak: (1) krónikus betegségek (kivéve az elhízást), például epilepszia, cukorbetegség, hypothyreosis, daganatok, mentális betegségek, koraérett pubertás vagy alacsony testalkat; (2) exogén szteroidok használata az elmúlt 3 hónapban; (3) műtét, trauma vagy egyéb stressz események az elmúlt 3 hónapban; (4) olyan gyógyszer alkalmazása, amelyről ismert, hogy befolyásolja a hormonokat; vagy (5) női menstruáció.

A tanulmányt a Nanjing Orvostudományi Egyetem Gyermekkórháza jóváhagyta. A vizsgálatba való felvétel előtt a szülők írásos beleegyezésüket adták.

Intézkedések

Antropometriai mérések

Minden alany 12 órán át éhezett egy éjszakán át, és a mérések előtt kiürítette a vizeletet és a székletet. A testösszetételt bioelektromos impedancia módszerrel (Inbody J20, Biospace, Korea) határoztuk meg, beleértve a testzsír tömegét, a zsírtömeg százalékát (FM%) és a vázizom tömegét. A szokásos protokoll szerint a magasságot és a súlyt tapasztalt kutatók 0,1 cm, illetve 0,1 kg pontossággal mérték. A BMI-t súly (kilogrammban) számítottuk elosztva a magasság négyzetével (méterben). Mivel a gyermekek BMI-je az életkor és a nemek szerint változik, a BMI-t átszámították BMI z-pontszámra az Egészségügyi Világszervezet Gyermeknövekedési Szabványai (2006) szerint. A derék kerületét (WC) centiméterben mértük 0,1 cm pontossággal. A derék/magasság arányt (WHtR) WC-ként (centiméterben) osztva osztották magassággal (centiméterben).

Pubertus szakasz

A hivatásos gyermekorvosok szemrevételezést és tapintást végeztek a pubertás stádium meghatározása érdekében. A nőstényeket az emlők és a szeméremszőrzet, a férfiak pedig a nemi szervek és a szeméremszőrzet tekintetében hasonlították össze [21]. A pubertás fejlődésének szakaszát (I-V periódus) a Tanner stádium kritériumai szerint értékeltük, a pubertás megindulásának fémjelzője a Tanner II. A pubertás fejlettségének különböző fokainak elemzéséhez a Tanner stádiumot három szintre osztották: pubertás előtti (Tanner I), korai pubertális (Tanner II és III) és késői pubertális (Tanner IV és V) [21].

Nyálkortizol-elemzés

A nyál kortizol tükrözi a biológiailag aktív, nem fehérjéhez kötött kortizol szintjét a szérumban, és követi a szérum kortizol cirkadián változását [22]. A nyálas kortizol szorosan korrelál a plazma kortizollal [23], és kevésbé hajlamos a változékonyságra a kortizolt kötő fehérjék változásai miatt [24]. Könnyű, nem invazív gyűjtése, valamint kényelmes szállítása és tárolása miatt a nyál kortizolt széles körben használják gyermekgyógyászati kutatásokhoz.

A nyálmintákat 8:00, 16:00 és 23:00 órakor, csendes állapotban vettük 4 órás böjt után. A nyál összegyűjtésére kereskedelmi forgalomba kerülő Salivette® (SARSTEDT AG & Co, Németország) csövet használtak, amely vattapálcikát tartalmazott. A tampont legalább 5 percig forgattuk a szájban, és visszahelyeztük a csőbe. A kortizolmintákat, amelyek szobahőmérsékleten néhány napig stabilak [23], 1500 fordulat/perc sebességgel 5 percig 24 órán belül centrifugálva tiszta viszketést kaptunk alacsony viszkozitással, és 500 μl nyált pipettáztunk az EP-csőbe. egy mikropipetta. A nyálmintákat kiadás után -80 ° C-on tároltuk.

Az Elecsys reagenskészlet és a Cobas e immunanalízis (Roche Diagnostics GmbH, Németország) segítségével a kortizolszintet elektrokémilumineszcens immunvizsgálattal (ECLIA) határoztuk meg, magas érzékenységgel, 0,054 ng/ml, és az intra- és inter-assay variációs együtthatók 10 alatt. %. A görbe talajhoz viszonyított területei (AUC-k) a kortizol-expozíció teljes mennyiségét képviselik a napi kortizol-ciklus egyes szakaszaiban trapézos módszerrel [25]. A napi kortizol meredekségét (DCS) a kortizol napi csökkenése jellemzi, és a futás közbeni emelkedés képletével számoljuk, amely a vonal meredeksége az első időponttól az utolsó mért pontig [26]. Bizonyított, hogy nincs különbség a lineáris regresszió és az emelkedés között a futtatási képletek felett [26]. Így kiszámoltuk a HPA tengelyritmus mértékét a kortizolszintek alapján 3 időpontban, AUC08: 00–16: 00, AUC16: 00–23: 00 és AUC08: 00–23: 00, valamint a DCS alapján.

A glükóz és a lipid anyagcsere értékelése

Vérmintákat vettünk 8: 00-kor 12 órás éjszakai böjt után, az éhomi glükóz (FG), az éhomi inzulin (FI), az összes koleszterin (TC), a trigliceridek (TG) tesztelésére az elhízás csoportban és a normál súlycsoport egy részében. . Az inzulinrezisztenciát az inzulinrezisztencia homeosztázis-modelljének (HOMA-IR) értékelésének képletével határoztuk meg [[éhomi inzulin (lU/ml) × éhomi glükóz (mmol/L)]/22,5.

Kérdőívek fizikai tevékenységekhez

A gyermekek alvási paramétereit szülői kérdőív segítségével gyűjtötték össze. A szülők az előző hónapban hétköznap és hétvégén számoltak be a gyermekek lefekvéséről és ébredéséről. Az átlagos alvási időtartamot a következő képlettel számoltuk ki: (alvási idő hétköznap × 5 + alvás időtartama hétvégén × 2)/7 [27].

A gyermekek szabadidős tevékenységeinek tanulmányi felmérés kínai változatát használták fel a gyermekek fizikai aktivitásának felmérésére. A kérdőívet a gyerekek szüleik segítségével töltötték ki, és a kínai változat megbízhatóságát és érvényességét igazolták [28]. A kérdőívbe 31 fizikai aktivitás és 13 mozgásszegény viselkedés listája került be. A fizikai aktivitás intenzitása szerint 15 erőteljes intenzitású fizikai tevékenységnek (VPA,> 6 MET) és 16 közepes intenzitásúnak (MPA, 3–5,9 MET) besorolt tevékenység volt [28]. Az adatelemzéshez a képernyőidő 3 mozgásszegény magatartásból állt (SB, beleértve a tévét vagy filmet, számítógépes játékokat, az interneten való böngészést vagy a telefonon való játékot); a másik 10-et nem képernyős ülő magatartásnak tekintették.

Statisztikai elemzések

Az IBM SPSS Statistics szoftvert (24.0 verzió) használták, és a jelentőség szintjét elfogadták 2 együttható azonos volt mind a négy lineáris regressziós modellben. Ezután a modellek értékelték az egyes mozgási magatartásokban eltöltött idő és a többi mozgási viselkedés között eltöltött idő és az egyes egészségügyi mutatók közötti összefüggést. Az első együttható és annak Az egyes elforgatott modellek értékét arra használtuk fel, hogy meghatározzuk, hogy az egyéni mozgási viselkedés szignifikánsan pozitívan vagy negatívan kapcsolódik-e az egyes egészségi mutatókhoz a többi mozgási viselkedésben eltöltött időhöz képest [31]. Összefoglalva, a kompozíciós elemzés egy többszörös lineáris regressziós modell, ahol a kortizolszinteket az alvás, a képernyőidő, a nem képernyőidő és az MVPA függvényében modelleztük.

Eredmények

Kiindulási jellemzők

Összesen 57 résztvevőt vettek be a vizsgálatba, és normál súlyú csoportokba osztották őket ( = 22) és egy elhízási csoport = 35) a BMI szerint. A demográfiai, antropometriai és viselkedési jellemzőket az 1. táblázat foglalja össze. Az elhízási csoport és a normál súlycsoport között nem volt különbség életkor, nem, pubertás stádium, magasság, alvási idő vagy MVPA perc tekintetében.

Napi kortizol minták

A 2. táblázat a HPA-tengely ritmusosságára vonatkozó leíró statisztikákat közöl minden alany esetében, amelyek reggel a kortizol-csúcsszintet és éjfélkor mélypontot mutattak. Sőt, az elhízott gyermekeknél 08:00 órakor alacsonyabb volt a kortizolszint ( = 0,030) és AUC08: 00–16: 00 = 0,027) és magasabb szint 23:00 órakor 2. táblázat: A HPA tengely ritmusának leíró statisztikája

Napi kortizol minták elhízott és normális testsúlyú gyermekeknél. Az adatokat átlag ± SEM-ben fejezzük ki, és a hibasávok az átlag standard hibáját mutatják. A kortizol-változókat logaritmikusan transzformáltuk

A HPA tengely és a pubertás szakasz mérései

Nem volt szignifikáns összefüggés a HPA tengely mértékei és a nem vagy az életkor között. Ezután teszteltük azt a hipotézist, miszerint a kortizol AUC-t befolyásolhatja a pubertás, amelyet más tanulmányokban javasoltak [32, 33]. Az AUC a pubertás fejlődésével nőtt (AUC08: 00–16: 00: = 0,008; AUC08: 00-23: 00: = 0,005; ANOVA). A BMI kiigazítása után a fenti összefüggések megmaradtak (AUC08: 00–16: 00: = 0,002; AUC08: 00-23: 00: = 0,002; ANCOVA), amint az az 1. és 2. ábrán látható. 2. Ezenkívül a tesztoszteron pozitív kapcsolatban állt az AUC08: 00–16: 00-val (r = 0,407, = 0,023) és AUC08: 00–23: 00r = 0,443, = 0,014) elhízott gyermekeknél.

A HPA tengely és az antropometria mérései

A HPA tengelymérések és az antropometria közötti asszociációk többszörös regressziójának eredményeit az összes résztvevőnél a 3. táblázat mutatja. A kortizol08: 00 fordítottan társult a BMI z-pontszámával (β = - 0,247, = 0,036) és WHtR (p = -0,295, = 0,027). A kortizol23: 00 pozitívan társult a BMI z-pontszámával (β = 0,490, 3. táblázat A HPA tengelyritmus index és az antropometria összefüggései

A HPA tengely méri és a 24 órás fizikai aktivitást

A teljes minta esetében az egyes mozgási viselkedések és a HPA tengely mértékének korrelációi a többi mozgási viselkedéshez viszonyítva a 4. táblázatban láthatók. A pubertás stádium és a BMI z-pontszámának kiigazítása után inverz asszociációk állnak rendelkezésre a kortizol08: 00 között (γMVPA = - 0,107; = 0,018), AUC08: 00-16: 00 (γMVPA = -0,081; P = 0,038), és a DCS abszolút értékei (yMVPA = - 0,150; = 0,007) az MVPA-ban eltöltött idővel a többi mozgási viselkedéshez viszonyítva. Ezenkívül az AUC16: 00–23: 00 pozitívan korrelált a nem képernyőn végzett ülő viselkedésben töltött idővel (γn-screen SB = 0,169; = 0,009) és negatívan az alvással töltött relatív idővel = γsleep = - 0.212; = 0,018).

A HPA tengely és a glükóz vagy lipid anyagcsere mérései

Nem volt szignifikáns összefüggés a HPA tengely mérései és a szérum glükóz vagy lipid szint között, amint azt az 5. táblázat mutatja.

Vita

Ebben a keresztmetszeti vizsgálatban beszámolunk az elhízás, a pubertás és a fizikai aktivitás hatásáról a napi kortizolritmusra gyermekeknél és serdülőknél. Elhízott gyermekeknél csillapított cirkadián kortizol ritmust találtunk, és a laposabb és kevésbé élesen csökkenő lejtők korreláltak az adipozitás fokával. Úgy tűnik, hogy a HPA tengely megváltozott dinamikáját a pubertás és a 24 órás mozgás eloszlása is befolyásolja. Ezért a cirkadián kortizol ritmus stabilizálása a cirkadián szabályozási stratégiák révén fontos megközelítés lehet a gyermekkori elhízás megelőzésében.

A legújabb humán vizsgálatok kimutatták, hogy a kortizol koncentrációja jelentősen megnő pubertás és serdülőkorban [38, 39], ami összhangban áll eredményeinkkel. A megnövekedett nyálkortizol AUC a pubertás alatt a mellékvese magasabb általános aktivitását tükrözi. Valójában a pubertás fejlődési folyamata, az endokrin változásokkal együtt, a HPA tengely működésének befolyásolására utalnak [40]. Azt is megállapítottuk, hogy az elhízott gyermekek tesztoszteronja pozitív korrelációban áll az AUC08: 00–16: 00 és AUC08: 00–23: 00 értékkel, összhangban az együtt-aktiváció jelenségével, ahol a kortizol és a tesztoszteron (és a dehidroepiandroszteron) pozitív kapcsolatban állnak egy egyén [41]. Ennek megfelelően ezek az eredmények rávilágítanak az ivarmirigy-hormonok fontos szerepére a cirkadián kortizol-ciklus pubertáskori fejlődésében, jelezve, hogy a pubertás szorosan összefüggő változó, és kovariátusként be kell vonni a kortizol-ritmusok és a serdülőkori elhízás kapcsolatának feltárására. .

Eredményeink azt is sugallják, hogy a megnövekedett, nem képernyőn történő ülő viselkedés és az alvás nem megfelelő időtartama magasabb éjszakai kortizol-kibocsátással jár. Alvási veszteség esetén a kortizol káros éjszakai metabolikus hatásait fejtheti ki magas éjszakai koncentrációk fenntartásával, amelyek az inzulinrezisztenciával (IR), az elfojtott immunitással és a fokozott gyulladással járnak [44]. Ennek az integrált megközelítésnek a megállapításai azt mutatják, hogy a különböző fizikai tevékenységekben eltöltött idő relatív megoszlása 24 órás periódus alatt fontos az egészségfejlesztés és a napi kortizolritmus fenntartása szempontjából a gyermekpopulációban.

Itt egy előzetes tanulmányt mutatunk be, amely a nyálkortizol indexei és a gyermekek és serdülők klinikai jellemzőinek kapcsolatát vizsgálta. Ennek ellenére meg kell jegyezni néhány korlátozást. A társadalmi-gazdasági státusz indexet, az étrendi adatokat és a növekedési hormon szintjét nem vették figyelembe, és ezek a tényezők összefüggésben lehetnek a kortizol ritmusával. Ezenkívül a kis mintanagyság és a mintavételi idő korlátozta a további megállapításokat, különösen a kortizol-ritmusok lipid- és glükóz-anyagcserével való összefüggéseinek igazolását illetően. Végül a PA, az SB szintjét és intenzitását, valamint az alvás időtartamát szülő- vagy önállóan jelentették be, és ezek a szubjektív mérések megzavarhatják az eredményeket.

Következtetés

Ez a tanulmány kezdeti betekintést nyújt a napi kortizolritmus és az elhízás komplex és egymással összefüggő összefüggéseibe gyermekkorban és serdülőkorban. Kimutattuk a kortizolszint csökkent reggelét és a megnövekedett éjszakai szintet gyermekkori elhízás esetén. A laposabb és kevésbé élesen csökkenő lejtők korrelálnak az adipozitással, ami a kortizol cirkadián ritmusának változását jelzi az adipozitással. Megállapításaink szintén alátámasztják a 24 órás mozgás megfelelő elosztásának fontosságát az optimális egészség és a cirkadián rendszer szempontjából gyermekeknél és fiataloknál. A testmozgás és a tápanyag-beavatkozások szinkronizálása a cirkadián órával maximalizálhatja az anyagcserebetegségek megelőzésére és kezelésére irányuló beavatkozások egészséget elősegítő előnyeit [50]. Így a normál ritmus fenntartására irányuló, egészséges életmód révén történő krónoterápiás megközelítések hatékonyak lehetnek az elhízás és más anyagcsere-betegségek ellensúlyozásában gyermekeknél és serdülőknél.

Az adatok és anyagok rendelkezésre állása

A tanulmány megállapításainak alátámasztására felhasznált adatok kérésre az érintett szerzőtől beszerezhetők.