Abstract

În acest studiu, am investigat dacă rezistența la insulină a țesutului adipos (IR) este afectată de gradul de obezitate în timpul postului și al stării post-prandiale, independent de toleranța la glucoză în rândul copiilor și adolescenților obezi. De asemenea, am testat dacă inflamația subclinică sistemică este asociată cu IR de țesut adipos.

Metode

Subiecții au fost recrutați la Fiziopatologia Yale a diabetului de tip 2 în studiul pentru tineri (NCT01967849). A fost efectuat un test oral de toleranță la glucoză pentru a stabili starea de toleranță la glucoză și au fost extrase probe de sânge pentru măsurarea acizilor grași liberi (FFA), pentru a calcula aria de sub curba (ASC) a FFA. Rezistența la insulină a țesutului adipos a fost calculată ca produs al concentrațiilor de insulină și FFA.

Rezultate

În total, 671 de copii și adolescenți (58,6% femei) au fost incluși cu o vârstă medie de 13,3 (2,7) ani și IMC Z scor de 2,45 (0,31). Gradul de obezitate a apărut ca un predictor independent atât pentru IR cât și pentru post-prandial adipos, p

Introducere

Rezistența la insulină este o reducere a răspunsului la insulină a țesuturilor specifice și are ca rezultat o inhibare redusă a lipolizei în țesutul adipos, care, la rândul său, contribuie la o absorbție redusă a glucozei din mușchii scheletici și la o creștere a producției hepatice de glucoză [1]. Am arătat anterior că, la copiii cu obezitate, prezența unui fenotip metabolic advers este afectată independent atât de gradul de obezitate, cât și de reducerea sensibilității la insulină a întregului corp [2]. Țesutul adipos este un organ endocrin care afectează atât metabolismul glucozei, cât și cel al lipidelor prin eliberarea de adipokine, factori proinflamatori și acizi grași liberi (FFA), care afectează metabolismul glucozei și modifică semnalizarea insulinei [3]. Toleranța modificată la glucoză la copii și adolescenți cu obezitate este asociată cu o rezistență mai mare la insulină în țesutul adipos [4], totuși relația sensibilității la insulină adipoasă, independentă de sensibilitatea la insulină a întregului corp și gradul de obezitate în grupa de vârstă pediatrică sunt mai putin clar.

Indicii care descriu sensibilitatea țesutului adipos la insulină au fost dezvoltați utilizând concentrații de post, precum și insulină post-prandială și concentrații de acizi grași liberi [5]. Eliberarea de țesut adipos a FFA prin lipoliză neaprinsă este principala manifestare a rezistenței la insulină tisulară (IR). FFA-urile circulante joacă un rol major în dezvoltarea sensibilității reduse la insulină [6, 7] și a disfuncției celulelor beta [8], ambele prin lipotoxicitate. Prin urmare, este crucial să se evalueze sensibilitatea țesutului adipos la insulină în mod specific în starea prandială pentru a studia interacțiunea delicată a FFA-urilor circulante cu secreția și acțiunea insulinei. În timp ce indicii de post ai rezistenței la insulină adipoasă au fost studiați la copiii obezi [4, 9, 10], se știe puțin despre starea prandială, în special în acest context de rezistență la insulină legată de obezitate. Infiltrarea țesutului adipos de către macrofage este probabil unul dintre factorii determinanți ai IR adipos, care joacă un rol critic în stabilirea stării inflamatorii cronice și a disfuncției metabolice [11], care sunt frecvent depistați la copiii cu obezitate și pot fi exacerbați în timpul etapei de dezvoltare a pubertate [12, 13].

Recent s-a arătat că țesutul adipos IR la copii și adolescenți [4], precum și la adulți [5], definit ca supresie redusă a FFA în timpul testului oral de toleranță la glucoză (OGTT), este asociat cu prediabet și diabet și cu un modificarea profilului adipocitokinei. Mai mult, s-a demonstrat că obezitatea, comparativ cu copiii și adolescenții neobezi, a redus sensibilitatea la insulină a țesutului adipos [9], în special în starea de repaus alimentar. În analiza actuală, am extins această observație fundamentală și am efectuat analize suplimentare pentru a investiga dacă, în rândul copiilor și adolescenților obezi, țesutul adipos IR este afectat de gradul de obezitate în timpul postului și stării post-prandiale, independent de toleranța la glucoză. De asemenea, investigăm dacă inflamația subclinică sistemică, reflectată de concentrațiile de proteină C reactivă (CRP) și de interleukină-6 (IL-6), este asociată cu țesutul adipos IR. Cu alte cuvinte, am încercat să legăm obezitatea în sine și inflamația subclinică cu postul adipos IR și post-prandial, eliminând în același timp efectul toleranței la glucoză, un factor care sa dovedit anterior că confundă aceste relații.

Metode

Subiecte

Subiecții au fost recrutați la Fiziopatologia Yale a diabetului de tip 2 în studiul tineretului, o cohortă multietnică pe termen lung care vizează studierea alternanțelor timpurii în metabolismul glucozei la copiii și adolescenții obezi (NCT01967849). Subiecții erau eligibili să participe dacă aveau vârsta de 7-20 de ani și aveau un indice de masă corporală (IMC) care depășea centila 95 pentru vârstă și sex [14]. După aprobarea subiectului și acordul părinților, s-au efectuat un istoric medical complet și un examen fizic. Greutatea a fost măsurată cu ajutorul unui cântar (Tanita Corp), iar înălțimea a fost măsurată în triplicat cu un stadiometru montat pe perete. Categoriile de obezitate în funcție de vârstă și percentilele IMC specifice sexului au fost definite ca: obezitate de clasa I (≥ 95 percentil la 140 mg/dl la 2 ore după ingestia de glucoză.

Probele de sânge au fost extrase pentru măsurarea acizilor grași liberi (FFA) la 0, 30, 60 și 120 min. Toate probele de sânge au fost puse imediat pe gheață, centrifugate timp de 30 de minute și depozitate la - 80 ° C. Probele FFA au fost lăsate să se coaguleze mai întâi, iar apoi, serul a fost separat conform instrucțiunilor producătorului testului. Toți subiecții au dat rezultate negative pentru markerii autoimuni pentru diabetul de tip 1 (anticorp insulinic, GAD65 și anticorpul cu celule insulare 512). Studiul a fost aprobat etic de către Comitetul de Investigații Umane al Școlii de Medicină din Yale.

metode de analiză

Glucoza plasmatică a fost determinată folosind YSI 2700 Analyzer (Yellow Springs Instruments). Nivelurile de insulină plasmatică și adiponectină totală au fost măsurate utilizând RIA dublu anticorp (Millipore inc. Coeficienții de variație a insulinei intra și interanaliză sunt de 6,8 și respectiv 11,6%; coeficienții de variație adiponectină intra și respectiv de analiza sunt de 7,1 și respectiv 9,5%). Proteina C reactivă (CRP) a fost măsurată folosind testul ultrasunet (Kamiya Biomedical). Pentru CRP, coeficientul de variație intra-test nu este mai mare de 3,0%, iar coeficientul de variație între test nu este mai mare de 11,6%. IL-6 a fost măsurată utilizând un ELISA în fază solidă foarte sensibil (sisteme de cercetare și dezvoltare) (limita inferioară de detecție: 0,16 pg/ml; coeficienți de variație intra- și inter-test: 7,4 și respectiv 7,8%). FFA-urile plasmatice au fost determinate folosind o metodă colorimetrică enzimatică pentru determinarea cantitativă a acizilor grași neesterificați în ser (Wakochem, Ind.). Nivelurile de leptină plasmatică au fost măsurate utilizând un test RIA de la Linco (coeficienți de variație intra-și-test de leptină: 6,5 și respectiv 8,0%).

Calcule

Sensibilitatea la insulină a fost calculată utilizând indicele de sensibilitate la insulină al întregului corp derivat din OGTT (WBISI, cunoscut și sub numele de indicele Matsuda) [16]. WBISI se bazează pe valorile insulinei (microunități/ml) și ale glucozei (mg/dl) obținute în OGTT și valorile corespunzătoare ale postului [16]. Rezistența la insulină adipă la jeun (Adipo-IR) a fost calculată ca produs al concentrațiilor de insulină la jeun și FFA [17]. Un indice suplimentar de rezistență la insulină adiposă în starea prandială a fost calculat utilizând media produsului concentrațiilor de insulină în post și de FFA la momentul 0, 30, 60 și 120 min la OGTT [5]. Zona sub curba (ASC) a FFA în timpul OGTT, ca mijloc de exprimare a suprimării FFA în timpul studiului, a fost calculată utilizând regula trapezoidală.

analize statistice

Datele sunt prezentate ca mijloace ± abateri standard. Rezultatul principal al analizei a fost indicele de rezistență la insulină al țesutului adipos prandial. Variabilele Adipo-IR, WBISI, CRP și valorile IL-6 au fost transformate în log folosind logaritmul natural înainte de analiză. Analizele brute au fost efectuate folosind analiza varianței sau testul Chi-pătrat, după caz. În analizele ajustate pentru obiectivele primare și secundare, s-au aplicat modele de regresie liniară. Variabilele independente din aceste modele au inclus sexul, vârsta, rasa, categoria de glucoză de 2 ore și categoria de grad de obezitate. Au fost efectuate analize de sensibilitate incluzând doar subiecți NGT. Analiza a fost efectuată utilizând software-ul SAS Statistical (versiunea 9.4, SAS Institute Inc, Cary, NC, SUA).

Rezultate

Participanții la studiu (Tabelul 1)

În total, 671 de copii și adolescenți au participat la analiză cu o vârstă medie de 13,3 (2,7) ani. Majoritatea participanților au fost femei (58,6%), iar distribuția curselor a fost de 47,8% caucaziană, 32,5% afro-americană și 19,7% hispanică. IMC Z scorul a fost de 2,45 (0,31) și a variat între 1,65 și 3,50. Distribuția participanților în cadrul gradului de categorii de obezitate a fost de 18,3%, 36,7%, 25,9% și 19,1% în categoriile de obezitate 1, 2, 3 și respectiv 4. De remarcat, rata caucazienilor a scăzut, în timp ce rata afro-americanilor și a hispanilor a crescut odată cu gradul mai mare de obezitate.

Ambii indici ai țesutului adipos IR (post și prandial) au crescut odată cu gradul de obezitatep Tabelul 2 Modele de regresie liniară pentru predictori pentru rezistența la insulină a țesutului adipos (AT-IR) și WBISI

Am identificat predictorii IR țesutului adipos utilizând modele de regresie liniară în care indicele IR adipos a fost utilizat ca variabilă dependentă, iar sexul, vârsta, rasa, categoria de glucoză de 2 ore și gradul de obezitate au fost utilizate ca variabile independente. În aceste modele, gradul de obezitate (așa cum este reflectat de categoriile de obezitate) a apărut ca un predictor semnificativ independent al ambilor indici de rezistență la insulină adipoasă (ln post și Adipo-IR prandial). Mai precis, creșterea gradului de obezitate a fost asociată cu un post mai mare și IR adipos prandial, precum și cu o sensibilitate mai mică la insulină la nivelul întregului corp (Fig. 1). De remarcat, în acord cu constatările anterioare, toleranța la glucoză, evaluată folosind categoria de glucoză de 2 ore chiar și în intervalul normal, a fost, de asemenea, un predictor semnificativ independent al Adipo-IR.

dintre

Limitarea analizei la subiecții cu NGT (pentru a examina aceste constatări indiferent de modificările metabolismului glucozei cunoscute pentru a afecta rezultatele) a atenuat ușor aceste rezultate, iar gradul de obezitate a rămas un predictor semnificativ al rezistenței la insulină adipoasă în modele.

Limitarea analizei la subiecți cu date despre leptină (n = 658) și adiponectinăn = 662) a dezvăluit în modele ajustate că nivelurile mai ridicate de adiponectină au fost semnificativ asociate cu Adipo-IR cu post mai redus (β = - 0,03, p FIG. 2

Niveluri de acizi grași liberi pe post după categoria de obezitate, p pentru tendință = 0,0007

Suprimarea FFA în timpul OGTT a fost exprimată ca ASC a FFA, unde valori mai mari reprezintă suprimarea mai mică. Am comparat ASC ale FFA în timpul OGTT între categoriile de obezitate, ajustându-ne în funcție de sex, vârstă, rasă, categoria de glucoză de 2 ore și IR țesut adipos în repaus alimentar. Clasa de obezitate IV a avut un ASC FFA mai mare (supresie mai mică) comparativ cu clasa Ip = 0,01, FIG. 3). ASC FFA a fost, de asemenea, mai mare la băieți, a crescut cu Adipo-IR în post și cu vârsta în cadrul eșantionului complet. La limitarea analizei la cei cu NGT, obezitatea clasa IV a avut încă ASC FFA mai mare decât obezitatea clasa I.

Relația dintre rezistența la insulină a țesutului adipos și markerii inflamației

Pentru a testa relația dintre markerii inflamatori și rezistența la insulină a țesutului adipos, am testat mai întâi corelații simple ale indicilor de rezistență la insulină adiposă și IL-6/CRP. Ulterior, am încorporat IL-6 și CRP separat în modelele descrise anterior, unde indicii IR adipos au fost variabilele dependente.

În analizele brute, atât (ln) CRP, cât și (ln) IL-6 au fost asociate pozitiv cu (ln) post Adipo-IRp = 0,003 și respectiv 0,0001) și cu (ln) alimentat cu Adipo-IRp = 0,01 și respectiv 0,0004). (ln) WBISI nu a fost asociat cu (ln) CRP (p = 0,08) sau (ln) IL-6p = 0,06).

Investigarea efectului CRP și IL-6 asupra indicilor IR adiposi după ajustarea pentru aceleași covariate ca în modelele prezentate în Tabelul 2, a relevat că niveluri mai ridicate de IL-6 au fost asociate pozitiv cu (ln) post-prandial Adipo-IR, β = 0,11, p = 0,02. Nu s-a găsit niciun efect semnificativ al CRP la modelele ajustate (datele nu sunt prezentate).

Discuţie

Obezitatea este asociată cu rezistența la insulină a întregului corp, dar această rezistență poate diferi între țesuturile receptive la insulină și nu este întotdeauna direct legată de gradul de obezitate. Mai mult, toleranța modificată la glucoză este de obicei asociată cu rezistența la insulină la adolescenții cu obezitate și poate fi un factor de confuzie atunci când se studiază relația cu gradul de obezitate, inflamația subclinică și IR adipos. Rezultatele noastre indică faptul că gradul de obezitate în copilărie și adolescență este puternic asociat, independent de toleranța la glucoză, cu rezistența la insulină a țesutului adipos. Acest lucru se reflectă nu numai în indicii calculați ai IR adipos, ci și în suprimarea mai scăzută a FFA în timpul OGTT la subiecții cu cel mai înalt grad de obezitate, indiferent de toleranța la glucoză sau IR a țesutului adipos în repaus. Mai mult, arătăm că markerii inflamației subclinice, cum ar fi IL-6, sunt asociați cu IR adipos, independent de alți factori și indiferent de starea de toleranță la glucoză. Aceste observații demonstrează pentru prima dată la adolescenții cu obezitate că gradul de obezitate este o componentă crucială în dezvoltarea IR adipos, posibil mediată de citokine inflamatorii derivate din depozitele de grăsime.

În prezenta analiză, am folosit o dimensiune mare a eșantionului și am investigat un spectru larg de grade de obezitate care ne-au permis să aruncăm lumină asupra relațiilor dintre gradul de obezitate și funcția metabolică a țesutului adipos la copiii obezi. Observațiile noastre necesită o validare suplimentară utilizând urmărirea FFA și evaluarea cifrei de afaceri a acestora în fața schimbării concentrațiilor de insulină, precum și la copiii cu grade similare de obezitate, dar cu modele diferite de partiționare a lipidelor. Indiferent dacă sensibilitatea subcutanată în comparație cu grăsimea intra-abdominală la insulină la acești copii este diferită, este necesară o investigație suplimentară. Există câteva observații în literatura de specialitate că o pierdere semnificativă în greutate poate îmbunătăți IR adipos [9], totuși flexibilitatea caracteristicilor metabolice ale țesutului adipos în fața modificărilor de greutate (atât a câștigului, cât și a pierderii) și dacă IR adipos poate fi modificat fără modificările de greutate (cum ar fi prin utilizarea tiazoladinedionelor [31]) la această populație necesită investigații suplimentare.