Jeffrey E. Herrick

Departamentul de Științe de Reabilitare, Universitatea George Mason, 4400 University Drive, MS 2G7, Fairfax, VA 22030, SUA

leptină

Gino S. Panza

Departamentul de Științe de Reabilitare, Universitatea George Mason, 4400 University Drive, MS 2G7, Fairfax, VA 22030, SUA

Jared M. Gollie

Departamentul de Științe de Reabilitare, Universitatea George Mason, 4400 University Drive, MS 2G7, Fairfax, VA 22030, SUA

Abstract

Leptina (LEP) este asociată cu reglarea apetitului și metabolismul. Concentrația este liniară cu adipozitatea, sugerând rezistență la LEP. LEP circulă liber și legat de receptorul său solubil (sOB-r); raportul este indicele de leptină liberă (FLI), un indice de rezistență la leptină; FLI scăzut sugerează o acțiune biologică redusă. Scop. Scopul a fost de a determina efectul modificărilor în distribuția țesutului adipos asupra LEP, sOB-r și FLI după 6 luni (6 M) a unui program de slăbire a dietei/exercițiului (WLP). În plus, ne propunem să identificăm predictori ai FLI. Metode. 6 M WLP a constat în intervenții de dietă/stil de viață, în conformitate cu orientările ADA. Compoziția corpului a fost evaluată de DXA. Analiza LEP și sOB-r au fost făcute prin ELISA. Rezultate. 10 adulți au finalizat WLP. Au fost observate reduceri semnificative în procentul total de grăsime (% grăsime), grăsime netrunchi (NTF) și grăsime trunchi (TF) de la bază la 3 m și 6 M (p ≤ 0,05). FLI au fost reduse la 3 M și 6 M pentru bărbați și 6 M pentru femele. Grăsimea totală și greutatea corporală au prezis FLI la ambele sexe. Concluzii. Reducerile LEP și FLI după 6 M de WLP au fost realizate independent de modificările sOB-r. De asemenea, demonstrăm că FLI poate fi prezis neinvaziv prin masa totală de grăsime și greutatea corporală în kilograme.

1. Introducere

1.1. Leptina și biologia receptorului solubil în leptină

1.2. Indicele Leptinei Libere

Indicele de leptină liberă (FLI) este un biomarker al rezistenței la leptină și al stării acțiunii leptinei și reprezintă fracțiunea concentrațiilor totale de leptină și sOB-r. FLI este asociat cu anomalii metabolice și poate fi un predictor mai puternic al dezvoltării diabetului de tip II decât biomarkerii tradiționali [11]. Măsurarea directă a FLI este costisitoare, consumă mult timp și nu este disponibilă în toate condițiile de sănătate și, prin urmare, poate limita utilitatea acesteia în monitorizarea sănătății adulților. Ca atare, un model neinvaziv de predicție FLI care necesită măsuri ușor de obținut ar fi benefic în furnizarea unei evaluări metabolice generale suplimentare pentru sănătatea adulților, cum ar fi în timpul unei intervenții de slăbire.

1.3. Distribuția Leptinei și a genului și a grăsimii corporale

Se știe că concentrațiile de leptină sunt diferite între bărbați și femei [2, 11], ceea ce sugerează că leptina este modulată într-o anumită parte de mecanisme necunoscute specifice sexului, cum ar fi modelarea grăsimii corporale sau variațiile endocrine. Bărbații nonobezi comparativ cu femelele neobeze au un indice de masă corporală mai scăzut și un procent mai mic de grăsime corporală totală, în plus față de leptină semnificativ mai scăzută și sOB-r și FLI mai mari [10]. Cu toate acestea, la ambele sexe, masa totală a grăsimii corporale este asociată pozitiv cu un indice crescut de leptină liberă. Mai mult, s-a raportat că concentrațiile de leptină liberă și legată sunt mai mari la bărbații și femelele obeze comparativ cu masculii și femelele slabe, sugerând că ambele sexe obeze au proporții crescute comparativ cu colegii lor slabi [13]. În general, bărbații și femelele obeze au un nivel relativ de rezistență crescută la leptină, în ciuda diferențelor de concentrație absolută în plasmă atât a leptinei, cât și a receptorului său solubil.

1.4. Receptorul solubil al Leptinei și Leptinei și Pierderea în Greutate

Răspunsul Leptinei la pierderea în greutate printr-o varietate de intervenții a fost investigat pe scară largă [5, 14, 15]. Bărbații cu obezitate moderată au raportat scăderi ale leptinei plasmatice în urma programelor de slăbire atât de dietă, cât și de exerciții fizice, cu scăderi semnificative ale procentului de țesut adipos visceral pierdut [16]. În mod similar, la femele leptina legată și liberă este corelată cu IMC atât înainte, cât și după pierderea în greutate [6]. De asemenea, modificările țesutului adipos subcutanat și visceral sunt asociate cu leptina redusă; cu toate acestea, grăsimea subcutanată pare să aibă un efect mai mare asupra concentrațiilor absolute de leptină [16]. Efectul pierderii de masă grasă asupra concentrațiilor de sOB-r nu este pe deplin înțeles, totuși apare în general ca un răspuns invers la greutatea și pierderea masei de grăsime în urma intervenției chirurgicale de scădere în greutate și a restricției dietetice [17-19]. Cu toate acestea, efectele pierderii în greutate și ale modificărilor specifice ale distribuției grăsimii corporale și ale sexului asupra concentrației sOB-r nu sunt înțelese în totalitate.

1.5. Declarația scopului studiului

Prin urmare, scopul acestui studiu a fost dublu: mai întâi, pentru a determina efectul modificărilor grăsimii totale, ale trunchiului și ale grăsimii netrunchiului, asupra concentrațiilor totale de leptină și sOB-r, precum și a indicelui de leptină liberă după 6 luni de intervenție pentru pierderea în greutate a stilului de viață la bărbați și femele obeze; în al doilea rând, să identifice un model de regresie pentru bărbații și femeile care urmează o dietă și o activitate fizică de intervenție în stilul de viață care prezice indicele de leptină liberă prin indici de obezitate disponibili în mod obișnuit.

2. Material și metode

2.1. Subiecte

Grupul de studiu a fost format din 7 femele și 3 bărbați (55 ± 5 ani, 38 ± 16 ani, respectiv) care au participat la un program de slăbire a stilului de viață. Toți subiecții au raportat la laborator dimineața după un post peste noapte. Toți participanții la studiu au primit acordul informat. Studiul a fost aprobat de către comisia de revizuire instituțională a universității.

2.2. Programul de slăbire a stilului de viață

Măsurătorile compoziției sângelui și corpului au fost finalizate la momentul inițial (0 M), 3 luni (3 M) și 6 luni (6 M). Programul de slăbire a inclus aportul caloric redus, sprijin educațional și o recomandare generală de activitate fizică. Intervenția dietetică a urmat recomandările ADA privind dieta echilibrată și a fost compusă din 1250-1500 de calorii cu un profil de macronutrienți constând în principal din 60/20/20 la sută din caloriile zilnice din carbohidrați, grăsimi și proteine, respectiv, cu fructe ad libitum și consumul de legume (HMR Weight Management Services Corp., Boston, MA). Primii 3 M din dietele active WLP au fost furnizate participanților și au inclus un obiectiv de numărare a pașilor de 10.000 de pași/zi. Între 3 și 6 luni, participanții au fost încurajați să îndeplinească obiectivul de 150-300 de minute de activitate fizică moderată, care a inclus activități de antrenament aerob și de forță. Participanților li s-au oferit întâlniri săptămânale de sprijin pentru stilul de viață sănătos. Ședințele de sprijin au inclus sesiuni educaționale de dietă și nutriție, exerciții fizice și pierderea în greutate. Participanții au fost obligați să participe la minimum 80% din toate întâlnirile de sprijin.

2.3. Compoziția corpului și analiza antropometrică

Compoziția corpului a fost evaluată de DXA (GE Healthcare Lunar, Buckinghamshire, Marea Britanie) pentru procentul total de grăsime corporală, masa totală de grăsime, grăsimea trunchiului și masa grasă netrunchi. Regiunile de interes pentru determinarea grăsimii trunchiului au fost determinate de tehnicianul DXA folosind software-ul iDXA din site-urile anatomice standard. Siturile anatomice includeau (1) limitele superioare ale corpului superior ale umărului, excluzând capul și gâtul, (2) limitele laterale începând de la articulațiile glenohumere și continuând de-a lungul țesutului moale al trunchiului cu separarea între brațe, (3) limita inferioară a trunchiului stabilită din punctul cel mai superior al creastei suprailiace. Procentele compoziției corpului au fost generate fără utilizarea conținutului de minerale osoase. Grăsimea netrunchi a constat din grăsimea totală corporală în masă minus masa grasă a trunchiului și a reprezentat toată grăsimea din brațe, picioare, șolduri și cap.

2.4. Analiza receptorilor solubili de Leptină și Leptină

O probă de sânge la jeun de 7 ml a fost colectată dimineața înainte de începerea intervenției (0 M), la jumătatea timpului (3 M) și la încheierea a 6 luni (6 M) de WLP. Colecția a fost obținută prin venipunctură din vena antecubitală într-un tub separator de ser (Vacutainer, BD Inc., Franklin Lakes, NJ). După separare, probele de ser au fost parcelate în tuburi de probă și congelate (-80 ° C) pentru analiza lotului. Leptina (LEP) și receptorul solubil (sOB-r) au fost analizate prin metode standard Quantikine ELISA conform specificațiilor producătorului (R&D Systems, Inc., Minneapolis, MN). Fiecare probă a fost testată de două ori și corelațiile de variație intra-test au fost finalizate. Eșantioanele au avut o medie de 5,75%, cu toți coeficienții de corelație a curbei standard> 0,998. Indicele de leptină liberă (FLI) a fost determinat ca raportul dintre leptina totală și receptorul de leptină solubil (LRe) (ng · mL/ng · mL) [20, 21].

2.5. Analize statistice

Analizele statistice ale acestor date au fost efectuate cu SPSS (IBM SPSS Statistical Software V 22, Chicago, IL). Omogenitatea datelor între grupuri a fost evaluată cu testul lui Levene de egalitate a variațiilor care nu a raportat diferențe semnificative. Testele independente de testare t au fost finalizate pentru diferențele dintre grupul de sex. Diferențele din cadrul grupului au fost efectuate utilizând analiza varianței (ANOVA) între fiecare punct de timp, 0 M, 3 M și 6 M. Modelarea de regresie liniară a fost utilizată cu toate punctele de timp combinate (n = 30) pentru a determina predictorii neinvazivi primari ai FLI care a inclus masa totală de grăsime, masa de grăsime a trunchiului, masa de grăsime netrunchi, procentul de grăsime corporală și greutatea totală. Leptina și receptorul de leptină solubil au fost excluse din testarea modelului de regresie liniară, deoarece sunt esențiale pentru variabila independentă pe care ne-am propus să o prezicem. Semnificația a fost stabilită la un alfa cu două cozi de p ≤ 0,05.

3. Rezultate

3.1. Schimbări pre și postintervenție

După 6 luni de intervenție s-au înregistrat reduceri semnificative ale greutății, procentului de grăsime corporală, grăsimii trunchiului și grăsimilor netrunchi în toate momentele (Tabelul 1). Grăsimea totală a scăzut semnificativ de la 0 M la 3 M și 6 M, dar nu de la 3 m la 6 M atât la bărbați, cât și la femei. Reduceri semnificative ale FLI s-au găsit de la 0 M la 3 M și de la 0 M la 6 M la bărbați și de la 0 M la 6 M numai la femei (FLI feminin: 0 M 7,0 ± 2,5, 3 M 4,4 ± 4,0; FLI masculin: 0 M 6,0 ± 5,9, 3 M 4,0 ± 5,9). Au existat reduceri semnificative ale grăsimii trunchiului (TF) de la 0 M la 3 M la ambele sexe (TF feminin 0 M 25,3 ± 5,3, 3 M 20,5 ± 3,7 kg; TF masculin 0 M 34,8 ± 7,5, 3 M 27,2 ± 12,5 kg).

tabelul 1

Masculin FemininLinia de bază 3 luni6 luni Linia de bază 3 luni6 luni
Greutate (kg)133,1 ± 24,2118,3 ± 29,0 ∗ 113,3 ± 30,9 ‡ 102,1 ± 13,092,5 ± 10,8 ∗ 87,3 ± 11,1 ∗
Grăsime corporală (%)42,7 ± 2,636,4 ± 5,133,9 ± 8,148,7 ± 2,145,4 ± 2,6 ∗ 42,7 ± 4,0 ∗
Grăsime totală (kg)55,6 ± 14,043,4 ± 18,0 ∗ 40 ± 20,948,7 ± 7,541,1 ± 6,0 ∗ 37,4 ± 6,7
Grăsime din trunchi (kg)34,8 ± 7,527,2 ± 12,4 ∗ 22,5 ± 12,6 ‡ 25,5 ± 5,520,6 ± 3,7 ∗ 18,2 ± 4,2
Grăsime netrunchi (kg)20,8 ± 6,416,1 ± 5,6 ∗ 17,5 ± 8,223,2 ± 3,620,5 ± 2,5 ∗ 19,1 ± 2,5 †
Total slab (kg)77,5 ± 11,175 ± 11,173,3 ± 10,353,4 ± 6,151,4 ± 6,0 ∗ 49,9 ± 6,5
Trunchi slab (kg)30,2 ± 3,131,1 ± 3,629,9 ± 3,822,9 ± 3,622,2 ± 3,322,3 ± 3,9
Leptină (ng/ml)16,9 ± 10,810,0 ± 11,8 ∗ 10,0 ± 10,0 ‡ 35,5 ± 13,720,9 ± 16,7 ∗ 16,8 ± 12,2 †
sOB-r (ng/mL)3,5 ± 1,03,7 ± 1,44,1 ± 1,75,1 ± 0,95,4 ± 1,75,5 ± 1,4
FLI6 ± 5,94,1 ± 5,9 ∗ 3,8 ± 5,0 ‡ 7,0 ± 2,54,4 ± 4,03,7 ± 3,9 ‡

kg = kilogram, grăsime netrunchi: diferența dintre grăsimea totală și masa grasă a trunchiului. FLI: indice de leptină liberă (LEP/sOB-r). Difference Diferență semnificativă de la momentul inițial la 3 luni, † diferență semnificativă de la 3 la 6 luni și ‡ diferență semnificativă de la momentul inițial la 6 luni. Semnificația a fost setată la p ≤ 0,05.

3.2. Modelare predictivă gratuită a indexului leptinei

Modelarea predictivă pentru variabila dependentă FLI a fost efectuată cu variabilele independente ale greutății totale, a masei grase truncale, a masei totale a grăsimii, a masei grase netrunchiere (total - mase grase truncale în kilograme) și a procentului de grăsime corporală prin regresie liniară. Am ales aceste măsuri ale compoziției corpului deoarece acestea au fost asociate cu FLI în grupul nostru, sunt ușor de obținut în majoritatea setărilor de pierdere în greutate și sunt raportate în mod obișnuit cu asociații robuste la rezistența la leptină. Din analiza noastră am observat că grăsimea corporală totală a fost cel mai puternic factor predictiv pentru FLI (r = 0,814, r 2 = 0,662, p ≤ 0,001). Modelul a fost ușor mai puternic, cu adăugarea greutății corporale totale (r = 0,843, r 2 = 0,711, p ≤ 0,001). Adăugarea greutății la modelul numai de grăsime corporală a fost testată cu o statistică parțială F și adăugarea a reprezentat o îmbunătățire semnificativă a estimării FLI atunci când a fost combinată cu masa totală de grăsime corporală (parțială F = 4,59, p = 0,04). Masa de grăsime truncală, masa de grăsime netrunchi și procentul de grăsime corporală au fost corelate cu FLI, dar nu au contribuit semnificativ la testarea modelului pentru prezicerea FLI (r = 0,719, r = 0,779, r = 0,597, p ≤ 0,05, resp.) . Prin urmare, ecuația de regresie pentru a prezice FLI din masa totală de grăsime corporală în kilograme și greutatea corporală în kilograme este sub:

4. Discutie

Leptina este un factor endocrin secretat de țesut adipos care este în primul rând asociat cu reglarea apetitului și metabolismul, în plus față de numeroase alte procese fiziologice [5]. Concentrația de leptină în plasmă este asociată pozitiv cu masa totală de grăsime și cu aproape fiecare măsură a obezității la adulți [22]. Confirmăm aceste constatări în grupul nostru, deoarece adulții cu cea mai mare concentrație de leptină au avut cea mai mare masă totală totală de grăsime corporală, indiferent de sex. În mod similar, modificările în totalul grăsimii corporale au fost asociate cu o concentrație redusă de leptină. În schimb, modificarea masei grase nu pare să aibă un efect semnificativ în concentrația receptorului solubil al leptinei. La adulții obezi, leptina crescută este un indicator al rezistenței la leptină, care este asociată cu numeroase patomecanisme cardiovasculare, metabolice și pulmonare care afectează negativ sănătatea [5, 12, 23]. Deși nu putem confirma nicio afecțiune clinică care nu a fost raportată în grupul nostru, am arătat că o dietă și o intervenție asupra stilului de viață a activității fizice a fost suficientă pentru a reduce FLI, ceea ce poate sugera o modificare subiacentă a acțiunii leptinei și un efect pozitiv asupra mecanismelor metabolice.

În concluzie, raportăm că o dietă și o activitate fizică a intervenției în stilul de viață a fost suficientă pentru reducerea masei globale de grăsimi și, ulterior, pentru scăderea leptinei circulante și a indicelui de leptină liberă, ceea ce poate sugera o îmbunătățire a acțiunii leptinei. În schimb, nu am observat nicio modificare a receptorului de leptină solubil la ambele sexe, care sugerează că modificările observate în distribuția masei de grăsime și leptină nu au fost suficiente pentru a modifica concentrația de receptor solubil, așa cum sa raportat anterior în literatură. În cele din urmă, prezentăm un model de predicție care prezice neinvaziv și ieftin indicele de leptină liberă din masa totală de grăsime și greutatea corporală totală. Modelul nostru de predicție poate fi util pentru programele de intervenție dietetică și de activitate fizică pe care să le folosească ca instrument de urmărire a rezistenței la FLI și leptină de-a lungul timpului și să ofere o perspectivă suplimentară asupra sănătății metabolice individuale.

Mulțumiri

Publicarea acestui articol a fost finanțată parțial de Fondul de publicare cu bibliotecă deschisă a Universității George Mason.