Disciplina de afiliere a științei exercițiilor și a sportului, Facultatea de Științe ale Sănătății, Universitatea din Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

fierul

Afiliere Anzac Research Institute, Concord Campus, Universitatea din Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

Disciplina de afiliere a științei exercițiilor și a sportului, Facultatea de Științe ale Sănătății, Universitatea din Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

Departamentul academic de medicină pentru adolescenți, Universitatea din Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

Disciplina de afiliere a științei exercițiilor și a sportului, Facultatea de Științe ale Sănătății, Universitatea din Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

Departamentul de statistică pentru afiliere, Universitatea Macquarie, Sydney, New South Wales, Australia

Disciplina de afiliere a științei exercițiilor și a sportului, Facultatea de Științe ale Sănătății, Universitatea din Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

  • Hoi Lun Cheng,
  • Christian E. Bryant,
  • Kieron B. Rooney,
  • Katharine S. Steinbeck,
  • Hayley J. Griffin,
  • Peter Petocz,
  • Helen T. O'Connor

Cifre

Abstract

Context și scopuri

Dovezile sugerează că inflamația legată de obezitate modifică metabolismul fierului, crescând potențial riscul de deficit de fier. Acest studiu transversal vizează investigarea stării fierului, hepcidinei și a inflamației la femeile tinere, supraponderale și obeze.

Metode

Au fost recrutați 114 femei tinere (18-25 de ani), sănătoase, fără comorbiditate, cu un indice de masă corporală (IMC) ≥27,5 kg/m 2. Datele biochimice au fost analizate utilizând media ± deviație standard sau mediană (interval intercuartil) și modelare multivariantă. Markerii biochimici au fost, de asemenea, stratificați în funcție de diferite grade de supraponderalitate și obezitate.

Rezultate

Anemie (hemoglobina 2 a avut CRP semnificativ mai mare (p 35,0 kg/m 2. Acest lucru indică faptul că obezitatea singură poate să nu fie suficientă pentru a induce tulburări semnificative clinic ale metabolismului fierului așa cum s-a descris anterior. Acest lucru poate fi atribuit lipsei de comorbiditate în această cohortă.

Citare: Cheng HL, Bryant CE, Rooney KB, Steinbeck KS, Griffin HJ, Petocz P, și colab. (2013) Fierul, hepcidina și starea inflamatorie a femeilor tinere supraponderale și obeze din Australia. PLOS ONE 8 (7): e68675. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0068675

Editor: James R. Connor, Penn State Hershey Medical Center, Statele Unite ale Americii

Primit: 13 martie 2013; Admis: 6 iunie 2013; Publicat: 4 iulie 2013

Finanțarea: Această lucrare a fost susținută de un grant acordat de Meat and Livestock Australia. Autorii declară că Meat and Livestock Australia nu a avut nicio influență asupra oricărei părți a analizei sau interpretării datelor, inclusiv a concluziilor trase. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: În ceea ce privește interesele concurente, acest studiu (inclusiv cheltuielile asociate diseminării rezultatelor) a fost finanțat printr-un grant de la Meat and Livestock Australia (MLA) care a fost acordat anchetatorului șef Dr. Helen O'Connor și co-anchetatorii Prof. Katharine Steinbeck și Dr. Kieron Rooney. Toți autorii acestui manuscris nu declară alte interese concurente, inclusiv cele legate de ocuparea forței de muncă, consultanță, brevete, produse în curs de dezvoltare sau produse comercializate asociate cu MLA. Aderarea autorilor la toate politicile PLOS ONE privind schimbul de date și materiale nu a fost modificată.

Introducere

Obezitatea este considerată o afecțiune pro-inflamatorie caracterizată prin prezența unei inflamații sistemice cronice, de grad scăzut. [1], [2] În ultimul deceniu, un număr tot mai mare de studii au sugerat că inflamația legată de obezitate poate duce la un defect de manipulare a fierului similar cu anemia de inflamație (AI), [1] cu hepcidina propusă ca mediator cheie [2] - [4] Recenta noastră revizuire sistematică care investighează impactul obezității asupra stării fierului a raportat, de asemenea, un IMC crescut asociat cu creșterea feritinei serice și cu o saturație redusă a transferinei. [5] Cu toate acestea, întrebarea dacă aceste modificări se datorează deficitului funcțional mediat de inflamație sau deficienței reale de fier rămâne neclară din cauza lipsei de date pentru receptorul transferin solubil (sTfR) și hepcidin. [5].

La nivel de populație, femeile aflate în premenopauză prezintă un risc mai mare de deficit de fier. În Australia, s-a estimat că peste 20% dintre femeile cu vârste cuprinse între 25 și 50 de ani au fie un deficit de fier, fie au un statut marginal de fier. [6] Pe lângă pierderea menstruală regulată a fierului, [7] aportul scăzut de fier (care este adesea raportat în acest grup) și practicile dietetice restrictive pentru pierderea în greutate la femeile supraponderale pot crește, de asemenea, riscul de deficit de fier. [8], [9] Femeile tinere supraponderale și obeze pot avea, prin urmare, o combinație de vârstă, factori alimentari și asociați inflamatorilor care perturbă starea fierului.

În prezent, doar o mână de studii dedicate asupra deficitului de fier legat de obezitate s-au concentrat pe adolescente sau femei tinere. [3], [10], [11] Un studiu din SUA a analizat hepcidina serică și a raportat că este semnificativ mai mare la candidații la chirurgie bariatrică în comparație cu femeile care nu au obezitate. [3] Cu toate acestea, obezitatea severă este frecvent asociată cu comorbidități (de exemplu, apnee obstructivă în somn, reflux gastro-esofagian și boli hepatice grase) care influențează markerii hematologici sau cresc pierderea de sânge, [5], [12], [13] și constatări din acest studiu s-ar putea să nu se aplice populației mai largi a femeilor tinere mai puțin severe, care nu sunt împovărate de condiții comorbide. Mai mult, alte studii efectuate pe populații mai reprezentative au fost limitate de absența măsurătorii hepcidinei, rezultatele mixte complicând și mai mult interpretarea.

Acest studiu a avut ca scop clarificarea relației dintre obezitate, inflamație și starea de fier și identificarea prevalenței și naturii deficitului de fier într-o cohortă de femei tinere supraponderale și obeze, folosind o gamă largă de markeri de fier, inclusiv sTfR și hepcidin.

Materiale și metode

Declarație de etică

Acest studiu a fost înregistrat la Registrul de studii clinice din Noua Zeelandă din Australia (ID: ACTRN12613000072718) și aprobat de Comitetul de revizuire a eticii din cadrul serviciului de sănătate din zona de sud-vest a Sydney și de Comitetul de etică al Universității din Sydney. S-a obținut consimțământul informat semnat și scris de la toți participanții. Aprobarea etică a fost obținută pentru trimiterea participanților la medicul lor de familie după detectarea rezultatelor patologice anormale și revizuirea de către ofițerul medical de studiu (KSS).

Design de studiu

Acest studiu transversal raportează caracteristici antropometrice și biochimice ale unui eșantion comunitar de femei tinere supraponderale și obeze. Participanții incluși în acest studiu au răspuns la una dintre cele două reclame: una pentru recrutarea în acest studiu transversal și cealaltă pentru recrutarea într-un studiu clinic legat de pierderea în greutate de 12 luni (unde au fost aplicate criterii de eligibilitate similare, dar mai stricte). [14] Acest studiu transversal raportează caracteristicile de bază ale voluntarilor care au răspuns la fiecare reclamă și au îndeplinit criteriile de eligibilitate prezentate în acest manuscris. Un subset al acestor participanți a îndeplinit, de asemenea, criteriile de recrutare pentru intrarea în studiul de slăbire și rezultatele acestui studiu au fost publicate în altă parte. [14].

Participanți

Au fost recrutate femei tinere cu vârste cuprinse între 18 și 25 de ani cu un IMC măsurat ≥27,5 kg/m2. Criteriile de excludere incluse: auto-raportare a afecțiunilor medicale semnificative [de ex. diabet zaharat, tulburări ale ficatului (inclusiv hemocromatoza) și rinichi, boli autoimune sau metabolice și malignitate] sau utilizarea medicamentelor care pot influența greutatea, fierul sau starea inflamatorie; sarcină sau alăptare; vegetarianism; suplimentarea cu zinc; fumat; și chirurgie bariatrică anterioară.

Voluntarii care au raportat suplimentarea cu fier sau donarea de sânge în termen de trei luni înainte de recrutare au fost rugați să participe numai după o perioadă de spălare de trei luni. A fost necesară o perioadă de spălare de două săptămâni înainte de recrutare pentru suplimentarea auto-raportată de vitamine, ulei de pește sau minerale (altele decât fierul sau zincul).

Colectare de date

Participanții au participat la două întâlniri la clinica de obezitate a unui spital universitar de predare din Sydney, Australia. Prima vizită a implicat evaluarea antropometrică și colectarea istoricului medical și socio-demografic, inclusiv utilizarea auto-raportată a medicamentelor contraceptive și a istoricului sindromului ovarului polichistic (SOP). Participanții au raportat la a doua vizită după un post de 12 ore peste noapte pentru colectarea unei probe de sânge venos dimineața. Cei care au raportat o infecție acută curentă sau recentă (săptămâna anterioară) au avut reprogramarea recoltării de sânge pentru a evita inflamația legată de infecție.

Înălțimea (până la cel mai apropiat de 0,1 cm) și greutatea (până la cel mai apropiat de 0,1 kg) au fost măsurate fără încălțăminte folosind un stadiometru montat pe perete (Hyssna Limfog AB, Hyssna, Suedia) și o cântare electronică cu platformă digitală (Teraoka DS-260; Teraoka Seiko, Tokyo, Japonia). Circumferința taliei a fost măsurată folosind o bandă metalică retractabilă (Lufkin W606PM; Cooper Industries, Sparks, MD) la cel mai apropiat 0,1 cm și conform ghidurilor internaționale. [15] La participanții care au fost recrutați ulterior la procesul de slăbire, compoziția corporală de bază a fost măsurată și prin absorptiometrie cu raze X cu energie duală (DXA) (GE Lunar Prodigy; GE Healthcare, Chalfont St Giles, Marea Britanie). Grăsimea abdominală a fost calculată luând limita inferioară la nivelul tăieturii bazinului; limita superioară deasupra pelvisului tăiată cu 20% din distanța dintre pelvis și tăieturile gâtului; și limitele laterale la tăieturile brațului.

Analiza biochimică

Analize statistice

Analizele statistice au fost efectuate folosind IBM SPSS Statistics 19 pentru Windows (IBM Corporation, Armonk, NY, SUA). Datele sunt prezentate ca procente, medie ± deviație standard (SD) sau mediană (interval intercuartil).

Au fost efectuate analize secundare pentru a investiga diferențele biochimice între diferite grade de supraponderalitate și obezitate prin stratificarea IMC în trei categorii și compararea markerilor biochimici utilizând un singur mod ANOVA și teste post hoc ajustate Bonferroni. Pentru modelele de regresie și analizele secundare, variabilele au fost evaluate pentru normalitate cu transformări logare naturale efectuate pe variabilele feritinei serice, sTfR-F, hepcidină și CRP. Semnificația pentru testele post hoc a fost stabilită la 0,05.

Rezultate

Un total de 114 femei supraponderale și obeze au fost recrutați la acest studiu transversal. Un rezumat al caracteristicilor participanților este prezentat în Tabelul 1. Vârsta medie și IMC au fost 22,3 ± 2,3 ani și respectiv 33,7 ± 4,4 kg/m 2. Utilizarea generală a medicației contraceptive hormonale a fost de 32% (n = 36) [pilula contraceptivă orală (n = 30), implant contraceptiv (n = 4), injecție depozit (n = 1) sau plasture (n = 1)]. SOP a fost auto-raportat la 12% (n = 15) dintre participanți. Informațiile despre compoziția corpului DXA au fost obținute de la un subset (n = 69) de participanți (Tabelul 1).

Un rezumat al fierului participant, hepcidinei și stării inflamatorii este prezentat în Tabelul 2. Anemie (hemoglobină Tabelul 2. Rezumatul biochimiei participante.

Deficitul de fier fără anemie (feritină serică 2,39 mg/l), 6% dintre participanți au fost identificați ca fiind deficienți de fier. Alternativ, când sTfR-F> 1,80 a fost utilizat, deficitul de fier a fost prezent în 13% din cohortă. Persoanele identificate cu deficit de fier prin aceste metode alternative au fost, de asemenea, identificate numai prin hipoferritinemie.

Hpcidina mediană a fost de 6,40 ng/ml, cu un singur participant prezentând hepcidină (37,40 ng/ml) peste intervalul de referință (la acest participant, toate celelalte măsuri biochimice ale fierului și stării inflamatorii au fost normale). Concentrația de hepcidină a fost sub 5,00 ng/ml la 80% dintre participanții cu deficit de fier. CRP median (3,58 mg/l) a fost în intervalul normal specificat testului. CRP crescută clinic (> 10,00 mg/l) a fost observată la 14% dintre participanți.

Au fost utilizate modele de regresie liniară multiplă multivariată pentru a evalua relația dintre obezitate, fier și starea inflamatorie. IMC și procentul total de grăsime corporală au fost selectați ca predictori reprezentativi pentru măsurile antropometrice și de compoziție corporală, datorită corelațiilor puternice dintre IMC și circumferința taliei (r Pearson = 0,839) și între IMC și fiecare variabilă DXA (toate r Pearson> 0,737). În modelul de regresie inițial (Tabelul 3), IMC a fost un predictor semnificativ al fierului seric (coeficient = -0,379; SE = 0,139; p = 0,008), saturația transferinei (coeficient = -0,588; SE = 0,222; p = 0,009) și CRP (coeficient = 0,127; SE = 0,024; p Tabelul 3. Rezultate din primul model multivariat utilizat pentru a evalua asocierile dintre IMC, inflamație, fier și hepcidină.

Au fost efectuate, de asemenea, analize secundare ale datelor biochimice stratificate în funcție de clasificările IMC ale Organizației Mondiale a Sănătății pentru a examina starea fierului, hepcidinei și a nivelului inflamator cu grade crescânde de supraponderalitate și obezitate (Tabelul 4). [23] Obezitatea claselor II (35,0-39,9 kg/m 2) și III (≥40,0 kg/m 2) au fost combinate într-o singură categorie (definită ca ≥35,0 kg/m 2) ca număr de participanți cu niveluri mai ridicate de obezitatea a fost mică, iar acest prag IMC a fost raportat a fi asociat cu tulburări substanțiale de fier în recenta noastră revizuire sistematică. [5] Fierul seric (p = 0,029), saturația transferinei (p = 0,042), feritina (p = 0,021) și CRP (p Tabelul 4. Diferențe biochimice între diferite categorii de supraponderalitate și obezitate.

Discuţie

Acest studiu descrie starea fierului într-o cohortă de femei tinere supraponderale și obeze sănătoase, utilizând o gamă largă de biomarkeri de fier. Spre deosebire de studiile efectuate pe populații mai în vârstă sau cu obezitate mai severă, selectarea acestei cohorte a permis examinarea obezității, inflamației și asociațiilor de manipulare a fierului, independent de potențialele confuzii de comorbiditate semnificativă. Femeile tinere supraponderale prezintă un interes specific, deoarece sunt expuse riscului de deficit de fier. [9] Dat fiind că starea suboptimă a fierului, chiar și în absența anemiei, afectează performanța fizică, sănătatea mintală și funcția cognitivă, [24] - [26] succesul cu programele de gestionare a greutății alimentare și comportamentale poate fi redus secundar deficiență de fier. [5] Efectele adverse ale anemiei carentei de fier materne asupra rezultatelor nașterii, [24] dezvoltarea cognitivă a descendenților [24] și creșterea riscului de depresie post-partum evidențiază, de asemenea, importanța adecvării fierului la această populație. [27].

Rezultatele acestui studiu indică prezența inflamației și a întreruperilor ușoare ale fierului, cum ar fi reducerea nivelului de fier al serului și a saturației transferinei cu creșterea IMC. Nu au fost identificate cazuri de AI la participanții noștri, ceea ce este în conformitate cu datele din Studiul Național de Examinare a Sănătății și Nutriției din SUA III. [1] Cu toate acestea, contrar așteptărilor noastre, carența simplă de fier (hipoferritinemia) a fost cea mai frecventă anomalie legată de fier (17%).

Hepcidina mediană în această cohortă a fost cu mult sub concentrația raportată la candidații la chirurgie bariatrică obeză morbid în SUA (88,02 ng/ml). [3] Datele noastre referitoare la hepcidină au fost, de fapt, în concordanță cu grupul de control non-obez (IMC 2) din acest studiu din SUA, precum și cu nivelurile raportate la femeile donatoare de sânge premenopauză sănătoase, non-anemice. [3], [28] Cele mai scăzute concentrații de hepcidină au fost observate la cei cu cele mai mici depozite de fier. Acest lucru este în concordanță cu suprimarea normală a secreției hepatice de hepcidină în starea de epuizare a fierului pentru a permite o mai mare absorbție și mobilizare a fierului. [29] Este probabil că aportul scăzut de fier a fost un factor major care a contribuit la prevalența ridicată a deficitului simplu de fier observat [9], deși acest lucru nu poate fi confirmat deoarece aportul de fier din dietă nu a fost evaluat. Cu toate acestea, nu a existat nicio contribuție aparentă a inflamației legate de obezitate la prevalența deficitului de fier observată, evidențiată de rata modestă (14%) a CRP crescută clinic, hepcidina mediană scăzută și eșecul sTfR și sTfR-F de a detecta un procent mai mare a participanților cu deficit de fier.

Statutul fier, dar nu hepcidin al tinerelor recrute militare, a fost raportat anterior. [10] Acest studiu a concluzionat că un nivel critic de adipozitate poate fi necesar pentru apariția inflamațiilor semnificative, a creșterii hepcidinei și a tulburărilor de fier, care a fost parțial susținut de acest studiu. [10] În subgrupul nostru de participanți cu un grad mai mare de obezitate (IMC> 35,0 kg/m 2), concentrația medie de hepcidină a rămas în intervalul normal inferior, în ciuda CRP semnificativ mai mare comparativ cu cei cu IMC mai mic. Având în vedere starea sănătoasă a cohortei noastre, acest lucru indică faptul că un nivel mai mare de comorbiditate (care se observă mai des la persoanele în vârstă și cu obezitate severă) poate fi, de asemenea, necesar pentru a provoca o creștere semnificativă a hepcidinei.

Acest studiu este limitat în primul rând de absența evaluării aportului de fier din dietă. Deoarece procedurile de colectare a datelor de bază au fost destinate în primul rând screeningului și recrutării în studiul de scădere în greutate, evaluarea aportului alimentar a fost efectuată numai la începerea intervenției de scădere în greutate. Cu toate acestea, este puțin probabil ca variația aportului de fier să fi afectat constatarea principală a acestui studiu care a fost aceea că inflamația legată de obezitate în absența comorbidității nu a provocat perturbări semnificative ale fierului mediate de hepcidină. Mai mult, compoziția corpului a fost măsurată doar la un subgrup de participanți și acest lucru ar fi putut compromite semnificația statistică a rezultatelor de regresie între variabilele DXA și fier.

Acest studiu se adaugă la literatura de specialitate privind excesul de greutate, fierul și starea inflamatorie la femeile tinere, inclusiv markerii sTfR, sTfR-F și hepcidin. Rezultatele susțin o relație pozitivă între obezitate și inflamație, cu întreruperi ușoare ale unor markeri de fier, cum ar fi fierul seric și saturația transferinei. Cu toate acestea, deficiența simplă de fier, reflectată de feritina scăzută, rămâne anomalia majoră legată de fier în această cohortă. Nu a existat o contribuție aparentă a inflamației și a hepcidinei la prevalența deficitului de fier, care poate fi atribuită absenței comorbidității în acest eșantion. Deoarece s-a demonstrat că deficitul de fier adevărat compromite sănătatea reproductivă și mentală, funcția cognitivă și bunăstarea generală, acest studiu evidențiază importanța abordării deficitului simplu de fier la femeile tinere supraponderale și obeze.

Mulțumiri

Autorii ar dori să mulțumească doamnei Zahra Munas pentru contribuția sa la recrutare și la activitatea clinică cu participanții la acest studiu.

Contribuțiile autorului

Conceput și proiectat experimentele: HLC CEB KBR KSS HJG HTO. Au efectuat experimentele: HLC HJG. Analiza datelor: HLC PP. Reactivi/materiale/instrumente de analiză contribuite: KBR HTO. Am scris lucrarea: HLC CEB KSS KBR HTO.