elemeket

absztrakt

Ezért sürgősen meg kell határozni a gyermekkori kockázati tényezőket a jövőbeli dyslipidaemia és végső soron a szív- és érrendszeri betegségek megelőzése érdekében 8. A metabolomika hatékony eszköznek bizonyult az új kockázati tényezők azonosításában a különféle egészségügyi jellemzők korai felismerése érdekében. Az elágazó láncú (BCAA) és az aromás aminosavak (AA) szérumszintje az elhízásban magasabb az embereknél és a 9, 10 állatmodelleknél, és összefüggésbe hozható az inzulinrezisztencia jelenlegi és jövőbeli fejlődésével felnőtteknél és 11, 12, 13 gyermekeknél. Ezenkívül egy nemrégiben készült metaanalízis megerősítette, hogy a magasabb BCAA- és AA-szint növeli a 2-es típusú cukorbetegség kockázatát 14. Ezenkívül az aminosavprofilok a dyslipidaemiahoz kapcsolódnak 15, 16 éves felnőtteknél. Ennek a tanulmánynak a célja tehát a mexikói gyermekek elhízással és metabolikus tulajdonságokkal összefüggő metabolomikai profiljainak azonosítása esettanulmány-kontroll és kohorszokon alapuló longitudinális megközelítés alkalmazásával.

módszertan

A tanulmány résztvevői

Ezt a tanulmányt rögzítették a "Mexikói gyermekek elhízási kutatási tanulmányában" (ORSMEC), amely egy populációalapú tanulmány, amelynek általános célja az iskoláskorú gyermekek elhízásának és anyagcserezavarainak kockázati tényezőinek azonosítása. Az ORSMEC magában foglalja a mexikói egészségügyi minisztérium (Convivencia Infantil, Sindicato de la Secretaria de Salud) és az Infantil de Mexico Kórház munkatársainak gyermekeinek táborából származó 6–12 éves gyerekeket 2008–2015 között. Minden gyermek szülei vagy gondviselői aláírták a tájékozott beleegyező nyilatkozatot, és hozzájárultak a gyermekek részvételéhez. A tanulmányt a részt vevő intézmények Etikai Bizottsága jóváhagyta; Instituto Nacional de Medicina Genómica, Instituto Nacional de Ciencias Medicas y Nutrición Hospital Infantil de Mexico, és összhangban volt a II. Helsinki Nyilatkozattal.

Három különböző vizsgálatot teszteltek. A felfedezés szakaszában az elhízás esettanulmányát végezték a metabolomikai profilok és az elhízás összefüggéseinek keresésére. Ebben a tanulmányban 1120 egészséges rokon gyermek [606 normál testsúlyú és 514 elhízott gyermek vett részt, a Betegségmegelőzési és Megelőzési Központ (CDC) 17 kritériumai szerint osztályozva]. Az elhízás állapotát a testtömeg-index (BMI) ≥ 95 ezer százalékának határoztuk meg. Életkor és nem, míg normál testsúlyú csoportok esetében azokat a gyermekeket választották ki, akiknek BMI-je a 15. és 75. percentilis között volt életkor és nem szerint. Független keresztmetszeti vizsgálatot végeztek, amelybe 554 ORSMEC gyermek vett részt 2013 és 2014 között, kivéve azokat, akik részt vettek a kezdeti esetkontroll vizsgálatban. Végül egy longitudinális kohortot terveztek az elhízást és a kapcsolódó metabolikus tulajdonságokat előrejelző metabolomikus biomarkerek tesztelésére. Ez magában foglalta azokat a gyermekeket is, akik részt vettek a kétszer nyári táborban, és akiknek klinikai adatai és kétéves szétválasztással ellátott biológiai mintái rendelkezésre álltak (n = 301).

Antropometriai és klinikai paraméterek

Az antropometriai méréseket a Lohman és mtsai által ajánlott eljárások szerint határoztuk meg. 18 és tartalmazta a súly-, magasság-, derék- és csípőköröket. Valamennyi műszert a gyártók szokásos módszereivel kalibrálták. A vérnyomást (BP; Hgmm) kétszer mértük ülő helyzetben automata manométerrel (Microlife), és az elemzésekhez mindkét mérés átlagát használtuk. A testzsír százalékát bioelektromos impedancia analízissel (Quantum X Body Composition Analyzer, RJL Systems) nyertük. A BMI percentilis meghatározásához a Centers for Disease Control 2000 növekedési táblázatait használtuk referenciaként, amint azt a fentiekben említettük, az elhízás állapotát testtömeg-percentilisként (BMI) határoztuk meg, mint ≥ 95 000. Míg a túlsúlyt a 85. és a 95. percentilis között határozták meg, addig a normál súlyt az 5. és a 85. percentilis között, az alsúlyt pedig 19. A hipertrigliceridémiát a szérum trigliceridszinteként határozták meg, mint ≥130 mg/dl, amint azt a gyermekek és serdülők kardiovaszkuláris egészségügyi kockázatainak csökkentésére vonatkozó integrált irányelvek szakértői csoportja javasolta 20 .

Vérvétel és biokémiai elemzés

8-12 órás éhgyomorra 5 ml vérmintát vettünk. A szérummintáknál a kiválást 30 percig hagytuk a szérum elválasztása előtt, majd -80 ° C-on tároltuk a további elemzésig. A glükóz, kreatinin, húgysav, összkoleszterin, HDL-koleszterin, LDL-koleszterin, TG, aszpartát-aminotranszferáz (AST), alanin-aminotranszferáz (ALT), gamma-glutamil-transzpeptidáz (GGT), Apo B és C-reaktív fehérje (CRP) szérumszintje mért kereskedelemben kapható szabványosított módszerek (UNICEL DxC600, Beckman csoroszlya). Az inzulint Access 2 immunvizsgálati rendszerrel (Beckman coulter) határoztuk meg. Az inzulinérzékenységet közvetett módon becsültük az inzulinrezisztencia modell értékelése alapján a homeosztázis modellben (HOMA-IR).

Metabolomikai elemzés

Statisztikai analízis

Az esetek kontroll vizsgálatában a csoportok közötti különbségeket Mann-Whitney-Wilcoxon teszttel értékeltük. A felfedezési szakaszban 42 metaboliton végezték el a főkomponens-elemzést (PCA) a Facto-MineR R csomagolás alkalmazásával. Ez a csomag a metabolitokat egységnyi variációban vizsgálja, az adatok PCA 21 előtti előzetes kiigazításaként. Az olyan komponenseket, amelyek belső értéke> 1,0, megtartottuk, és a> 0,5-nél nagyobb komponensterhelési értékű metabolitokat megtartottuk. Logikai regressziós modelleket alkalmaztunk a fő komponensek (PC-k) elhízás kockázatára gyakorolt ​​hatásának tesztelésére, míg lineáris regresszióval teszteltük a klinikai és biokémiai változókkal való összefüggést. A metabolitok közötti multicollinearity mértékét a Variance Inflation Factor (VIF) segítségével határoztuk meg.

Asztal teljes méretben

Logisztikai regressziós modellek segítségével három összetevőt találtunk, amelyek szignifikánsan összefüggenek az elhízás magasabb kockázatával [PC1 (OR = 1, 04; 95% CI 1, 0–1, 07, P = 0, 037), PC2 (OR = 1, 57; 95% CI 1, 46–1, 70, P = 3, 8 × 10–31) és PC3 (OR = 1, 21; 95% CI 1, 11–1, 33, P = 4, 46 × 10 −5)], míg a PC5 (OR = 0,53; 95% CI 0,47, 60, P = 7, 63 × 10) −25) alacsonyabb elhízási kockázattal társult. A PC2, amelyet magas arginin-, leucin/izoleucin-, fenilalanin-, tirozin-, valin- és prolinszint képvisel a szérumban, a legerősebb összefüggést mutatta az elhízással és 15,3% -os szórást magyarázott (1. táblázat). A PC2-ben jelenlévő aminosavak közötti multikollinearitás alacsony vagy közepes volt (VIF 1, 5 - 6, 7), és az arginin és a prolin mutatta a legalacsonyabb VIF értékeket (1, 5, illetve 1, 9).

Ezután teszteltük, hogy ezek a PC-k összefüggenek-e más klinikai változókkal (3. kiegészítő táblázat). Az aminosavkomponens (PC2) a legerősebb összefüggéseket mutatta a HOMA-IR, a szérum inzulin, a glükóz, a TG és az összkoleszterin szinttel, de az ApoB-vel nem (1. ábra). A PC2 szintén szignifikánsan társult a magasabb szisztolés BP-vel. Ezenkívül a PC2, amelyet C2 és C16 karnitin képvisel, pozitív összefüggéseket mutatott a szisztolés BP percentilis, a kreatinin, a húgysav, az AST és a GGT között. Az elhízással negatívan társított PC5 komponens nem mutatott szignifikáns összefüggést a biokémiai változókkal (3. kiegészítő táblázat). Mivel az aminosavkomponens (PC2) magyarázta az elhízás legnagyobb százalékát, és biokémiai változókkal is összefüggésben volt, erre a komponensre összpontosítottunk, hogy keresztmetszeti és longitudinális vizsgálatban teszteljük az eredményeket.

kapcsolódó

Esettanulmány-tanulmány. Összefüggés a PC2 aminosavak (arginin, leucin/izoleucin, fenilalanin, tirozin, valin és prolin) és a szérum inzulin ( a ), HOMA-IR ( b ), a szérum glükóz ( c ), szérum trigliceridek d ), a szérum teljes koleszterinszintje e ) és az ApoB szérum ( f ). A lineáris regressziós modellt az életkor, a nem, a BMI-percentilis és a mintavétel naptári éve alapján igazítottuk. A P-értékeket FDR-rel korrigáltuk.

Teljes méretű kép

Keresztmetszeti vizsgálat

A keresztmetszeti vizsgálatba 554 gyermek vett részt, rendelkezésre álló adatokkal az éhomi metabolomikáról és a következő súlyeloszlásról: 7,4% alsósúly, 51,4% normál testsúly, 31,9% túlsúlyos és 9,2% elhízott. Klinikai jellemzőiket a 4. kiegészítő táblázat foglalja össze. Az ebben a vizsgálatban végzett esettanulmány-tanulmány megfigyeléseivel összhangban a PC2-Z elhízással járt (OR = 1, 18; 95% CI 1, 05–1, 34, P = 9, 3 × 10 −3), BMI-percentilis, zsírszázalék, inzulin és TG és szintek (mind P 0, 16; kiegészítő 6. táblázat).

Hosszanti kohorsz

Longitudinális vizsgálat. A PC2-Z bázikus aminosavainak (arginin, leucin/izoleucin, fenilalanin, tirozin, valin és prolin) és a trigliceridek z-pontszámának összefüggése 2 év után. a ) Minden egyén. ( b ) A kiinduláskor hipertrigliceridémia (HTG) nélküli személyek. ( c ) Logisztikai regressziós modell, amely tükrözi a HTG kockázatát (95% -os CI-vel) a PC2-Z szerint, és a kiinduláskor HTG-s gyermekek nélkül (n = 224). A többváltozós modellt a nemek és a mintavétel naptári éve, valamint a kiindulási életkor, a BMI-percentilis és a szérum trigliceridek alapján állítottuk be.

Teljes méretű kép

Egy keresztmetszeti vizsgálatban a PC2-Z magasabb elhízási kockázattal, valamint magasabb BMI-percentilis és TG-szinttel társult. Érdekes módon az aminosav-aláírás szignifikánsan vagy trendként alakult ki (P 27, valószínűleg hozzájárul a mitokondriális májműködési zavarokhoz 28. Tekintettel arra, hogy a gyermekeknél még mindig szükség van a májbetegség nem invazív biomarkereire 29, és bár gyermekeinknél nem értékeltük a NAFLD-t, érdekes lenne kipróbálni, hogy a PC2 ezen aminosav-aláírása hozzájárulhat-e a NAFLD és más májbetegségek jobb prediktív eredményeihez.

A szérum BCAA és AA szinteket a jövőbeni inzulinrezisztenciával és dyslipidaemiával is összefüggésbe hozták 13, 16, 30, 31. Longitudinális kohorszunk megmutatta, hogy az aminosav-aláírás nemcsak a BMI jövőbeni percentilisével, hanem a hipertrigliceridémia jövőbeli kockázatával is összefügg, függetlenül a nemtől és az alap BMI-percentilistől, az életkortól és a TG-szinttől. Ezek az eredmények összhangban vannak egy nemrégiben végzett, 7 éven át tartó, 396 lányon végzett nyomon követési vizsgálattal, ahol a szérum leucinszint hipertrigliceridémiát jósolt korai felnőttkorban32. Érdekes, hogy hosszú távú vizsgálatunk során a gyermekek 14% -ában mindössze 2 év alatt alakult ki hipertrigliceridémia, szemben a finn lányok hét év alatt elért 13% -ával, ami arra utal, hogy korai biomarkerekre van szükség a betegség megelőzésére. Eredményeink azt mutatják, hogy nemcsak a leucin, hanem egy aminosav-klaszter is jóval rövidebb idő alatt képes megjósolni a hipertrigliceridémiát fiúkban és lányokban egyaránt.

Bár funkcionálisan nem sikerült meghatározni, hogy a magasabb szérum aminosavak biológiailag részt vesznek-e az emberek hipertrigliceridémiájának kialakulásában. Egy nemrégiben végzett rágcsálókon végzett tanulmány arra utal, hogy a megemelkedett szérum aminosavszintek okozati szerepet játszhatnak 33. Ez a tanulmány kimutatta, hogy a máj aminosav szignalizációja szabályozza a szisztémás lipid anyagcserét az idegsejt útján, csökkenti a zsíros lipoprotein lipáz expresszióját, ezáltal elnyomva a TG aktivitását a plazma hidrolízisében és növelve a keringő TG szintet. Ebben a vizsgálatban az aminosav-aláírás és a szérum ApoB, a VLDL részecskékben található fő apolipoprotein közötti asszociáció hiánya összhangban áll a perifériás szövetekben a csökkent TG-clearance-sel, nem pedig a máj magasabb TG-exportjával. Noha további vizsgálatokra van szükség a hatás mechanizmusának teljes felderítéséhez, ezek az aminosavak új célpontokat jelenthetnek a gyermekek diszlipidémiájának megelőzésében és végső soron a jövőbeli szív- és érrendszeri betegségeknél.

A keringő BCAA-szinteket korábban összefüggésbe hozták a jövőbeli inzulinrezisztenciával a 12, 32 éves gyermekeknél. Míg az esetek kontrolljában és a keresztmetszeti vizsgálatokban megfigyeltük az aminosavak (PC2-Z) és a HOMA-IR kapcsolatát, a hosszú távú vizsgálat során a jövőbeli HOMA-IR-vel való összefüggés nem ért el statisztikai szignifikanciát. Ezt az eredményt összetévesztheti a pubertás növekedésének hatása, mivel a Tanner 9-11 éves gyermekek általi rendezése csökkent inzulinérzékenységgel járt 34. Vizsgálatunk korlátja, hogy a Tanner produkcióit nem értékelték, ezért ezt az eredményt óvatosan kell értelmezni.

Vizsgálatunknak egyéb korlátai vannak, amelyeket fel kell ismerni. A legtöbb résztvevő étrendjét nem értékelték, ezért nem lehetett értékelni, hogy egyes tápanyagok hozzájárulnak-e a szérum aminosavszintjének változásához. Ezenkívül várhatóan a bél mikroflora is befolyásolhatja a szérum 35 aminosav szintjét, ezért be kell vonni a jövőbeli vizsgálatok tervezésébe. Végül tanulmányunk célzott metabolomikai megközelítést alkalmazott, és továbbra is céltalan megközelítésekre van szükség az elhízáshoz és az elhízással járó szövődményekhez kapcsolódó új metabolitok azonosításához.

A tanulmány elsődleges erőssége, hogy legjobb tudásunk szerint az első, amely fa mintákat alkalmazó gyermekek nagy mintáját tartalmazza, beleértve a validációt a longitudinális csoportban. Ezenkívül ez a megközelítés azonosította az elhízással járó metabolomikus aláírást, amely megmutatta a mexikói gyermekek hipertrigliceridémiájának prediktív értékét is. Fontos megemlíteni, hogy mielőtt megpróbálja ezeket az eredményeket pontos vagy személyre szabott orvoslássá fordítani; néhány kérdéssel foglalkozni kell. A replikációs vizsgálatok mellett az analitikai módszereket is szabványosítani kell, és meg kell határozni az egyes metabolitok normális szintjét a különféle biofolyadékokban, beleértve a teljes vért, a plazmát és a szérumot.

Összefoglalva, ez a tanulmány azt mutatja, hogy az arginin, leucin/izoleucin, fenilalanin, tirozin, valin és prolin alkotta aminosav-szignál az elhízáshoz kapcsolódik, és független kockázati tényező és előre jelzi a gyermekek hipertrigliceridémiáját.

köszönöm

Köszönet Hugo Tovarnak a számokban nyújtott segítségért és Luz E. Guillénnek a technikai segítségért. Ezt a munkát támogatta a CONACYT # 248765 támogatás az SM-R számára, az 113861 az SC-Q számára és az Apoyo a Proyectos de Investigación Tecnológica (PAPIIT-UNAM IA202413) program az SC-Q számára.

Elektronikus kiegészítő anyag

További információ

Hozzászólások

Megjegyzés beküldésével vállalja, hogy betartja Általános Szerződési Feltételeinket és közösségi irányelveinket. Ha ezt sértő cselekedetnek találja, amely nem felel meg feltételeinknek vagy irányelveinknek, kérjük, jelölje meg nem megfelelőnek.