елементи

абстрактно

Следователно има спешна необходимост от идентифициране на рискови фактори през детството, за да се предотврати бъдеща дислипидемия и в крайна сметка сърдечно-съдови заболявания при възрастни 8. Метаболомиката се доказа като ефективно средство за идентифициране на нови рискови фактори за ранно откриване на различни здравни характеристики. Серумните нива на разклонена верига (BCAA) и ароматни аминокиселини (AA) са повишени при затлъстяване при хора и животински модели 9, 10 и са свързани с настоящото и бъдещото развитие на инсулиновата резистентност при възрастни и деца 11, 12, 13. В допълнение, скорошен мета-анализ потвърди, че по-високите нива на BCAA и AA увеличават риска от диабет тип 2 14. В допълнение, аминокиселинните профили са свързани с дислипидемия при възрастни 15, 16. Следователно целта на това проучване беше да се идентифицират метаболомичните профили, свързани със затлъстяването и метаболитните свойства при мексиканските деца, като се използва както проучване на случай-контрол, така и надлъжен подход, базиран на кохорти.

методология

Участници в проучването

Това проучване е закрепено в „Изследване за изследване на затлъстяването за мексикански деца“ (ORSMEC), което е популационно проучване с обща цел да идентифицира рискови фактори за затлъстяване и метаболитни аномалии при деца в училищна възраст. ORSMEC включва 6- до 12-годишни от летния лагер на деца на служители на мексиканското министерство на здравеопазването (Convivencia Infantil, Sindicato de la Secretaria de Salud) и болница Infantil de Mexico от 2008 до 2015 г. Всички включени деца бяха без хронични заболявания. Родителите или настойниците на всяко дете подписаха формуляр за информирано съгласие и се съгласиха за участието на децата. Изследването е одобрено от Комитета по етика на участващите институции; Instituto Nacional de Medicina Genómica, Instituto Nacional de Ciencias Medicas y Nutrición a Hospital Infantil de Mexico и беше в съответствие с Декларацията от Хелзинки II.

Бяха тествани три различни проучвания. Във фазата на откриването беше проведено казус със затлъстяване, за да се търсят връзки на метаболомичните профили със затлъстяването. Това проучване включва 1120 здрави несвързани деца [606 нормално тегло и 514 деца със затлъстяване, класифицирани според критериите на Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC) 17]. Състоянието на затлъстяване се определя като процентил на индекса на телесна маса (ИТМ) ≥ 95 хиляди. За възраст и пол, докато за групи с нормално тегло бяха избрани деца с ИТМ между 15-ти и 75-ти процентил за възраст и пол. Проведено е независимо проучване с напречно сечение, включващо 554 деца от ORSMEC, приети между 2013 и 2014 г., с изключение на тези, които са били част от първоначалното проучване на контрола на случая. И накрая, надлъжна кохорта е предназначена за тестване на метаболомични биомаркери, предсказващи затлъстяването и свързаните с него метаболитни черти. Това включва деца, които са посещавали двукратния летен лагер и чиито клинични данни и биологични проби са били с двегодишно разделяне (n = 301).

Антропометрични и клинични параметри

Антропометричните измервания се определят съгласно процедурите, препоръчани от Lohman et al. 18 и включва тегло, височина, кръст и тазобедрени вериги. Всички инструменти са калибрирани в съответствие със стандартните методи на производителя. Кръвното налягане (BP; mmHg) беше измерено два пъти в седнало положение с помощта на автоматичен манометър (Microlife) и средната стойност на двете измервания беше използвана за анализи. Процентът на телесните мазнини е получен чрез анализ на биоелектричния импеданс (Quantum X Body Composition Analyzer, RJL Systems). Графиките за растеж на Центровете за контрол на заболяванията 2000 са използвани като референция за определяне на процентила на ИТМ. Както бе споменато по-горе, състоянието на затлъстяване се определя като процентил на телесното тегло (ИТМ) ≥ 95 000. Докато наднорменото тегло се определяше между 85-ия и 95-ия персентил, нормалното тегло между 5-ия и 85-ия персентил и поднорменото тегло 19. Хипертриглицеридемията се определя като серумни нива на триглицеридите ≥130 mg/dl, както се предлага от Експертната група за интегрирани насоки за намаляване на сърдечно-съдовите рискове за здравето при деца и юноши 20 .

Вземане на кръв и биохимичен анализ

След 8 до 12 часа на гладно са взети 5 ml кръвни проби. За серумни проби се оставя утаяване в продължение на 30 минути преди серумното разделяне и след това се съхранява при -80 ° С до по-нататъшен анализ. Серумни нива на глюкоза, креатинин, пикочна киселина, общ холестерол, HDL холестерол, LDL холестерол, TG, аспартат аминотрансфераза (AST), аланин аминотрансфераза (ALT), гама глутамилтранспептидаза (GGT), Апо В и С-реактивен протеин (CRP) са измерени търговски стандартизирани методи (UNICEL DxC600, болт на Бекман). Инсулинът се определя с помощта на система за имуноанализ Access 2 (лемеж Beckman). Инсулиновата чувствителност беше индиректно оценена въз основа на оценката на модела на инсулинова резистентност в модела на хомеостазата (HOMA-IR).

Анализ на метаболомиката

Статистически анализ

В контролното проучване на случая разликите между групите бяха оценени с помощта на теста на Mann-Whitney-Wilcoxon. Във фазата на откриване беше извършен анализ на основните компоненти (PCA) върху 42 метаболита, използвайки Facto-MineR в пакет R. Този пакет сканира метаболитите в единична вариация като предварителна корекция на данните преди PCA 21. Компонентите с присъщи стойности> 1.0 бяха запазени, а метаболитите със стойности на натоварване на компонента по-големи от> 0.5 бяха запазени за компонента. Използвани са логически регресионни модели за тестване на ефекта на основните компоненти (PC) върху риска от затлъстяване, докато линейната регресия е използвана за тестване на връзката с клинични и биохимични променливи. Степента на мултиколинеарност между метаболитите се определя с помощта на коефициента на инфлация на вариация (VIF).

Маса в пълен размер

Използвайки логистични регресионни модели, открихме три компонента, значително свързани с по-висок риск от затлъстяване [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) и PC3 (OR = 1, 21; 95% CI 1, 11–1, 33, P = 4, 46 × 10 −5)], докато PC5 (OR = 0.53; 95% CI 0.47, 60, P = 7, 63 × 10) −25) е свързан с по-нисък риск от затлъстяване. PC2, представен от високи нива на аргинин, левцин/изолевцин, фенилаланин, тирозин, валин и пролин в серума, показва най-силната връзка със затлъстяването и обяснява 15.3% вариация (Таблица 1). Мултиколинеарността между аминокиселините, присъстващи в PC2, е ниска до умерена (VIF 1, 5 - 6, 7), а аргининът и пролинът показват най-ниските стойности на VIF (съответно 1, 5 и 1, 9).

След това тествахме дали тези компютри са свързани с други клинични променливи (допълнителна таблица 3). Аминокиселинният компонент (PC2) показва най-силни връзки с HOMA-IR, серумен инсулин, глюкоза, TG и общ холестерол, но не и с ApoB (фиг. 1). PC2 също е значително свързан с по-висок систолен BP. В допълнение, PC3, представен от C2 и C16 карнитини, показва положителни асоциации със систоличния BP перцентил, креатинин, пикочна киселина, AST и GGT. Компонентът PC5, отрицателно свързан със затлъстяването, не показва значими връзки с биохимичните променливи (допълнителна таблица 3). Тъй като аминокиселинният компонент (PC2) обяснява най-високия процент на затлъстяване и също така е свързан с биохимични променливи, ние се фокусирахме върху този компонент, за да тестваме резултатите в напречно сечение и надлъжно проучване.

аминокиселинен

Проучване за контрол на случая. Корелация между PC2 аминокиселини (аргинин, левцин/изолевцин, фенилаланин, тирозин, валин и пролин) и серумен инсулин ( а ), HOMA-IR ( б ), серумна глюкоза ( ° С ), серумни триглицериди д ), нивата на общия холестерол в серума д ) и ApoB серум ( е ). Моделът на линейна регресия е коригиран за възраст, пол, ИТМ процентил и календарна година на вземане на проби. P-стойностите бяха коригирани с FDR.

Изображение в пълен размер

Изследване в напречно сечение

Проучването в напречно сечение включва 554 деца с налични метаболомични данни на гладно със следното разпределение на теглото: 7,4% поднормено тегло, 51,4% нормално тегло, 31,9% наднормено тегло и 9,2% затлъстяване. Техните клинични характеристики са обобщени в допълнителна таблица 4. В съответствие с наблюденията в контролното проучване на случая в това проучване, PC2-Z е свързано със затлъстяване (OR = 1, 18; 95% CI 1, 05–1, 34, P = 9, 3 × 10 −3), ИТМ процентил, процент на мазнини, инсулин и TG и нива (всички P 0, 16; допълнителна таблица 6).

Надлъжна кохорта

Надлъжно проучване. Асоциация между z-score на сумата на основните аминокиселини от PC2-Z (аргинин, левцин/изолевцин, фенилаланин, тирозин, валин и пролин) и триглицериди след 2 години. а ) Всички лица. ( б ) Лица без хипертриглицеридемия (HTG) на изходно ниво. ( ° С ) Логистичен регресионен модел, отразяващ HTG риска (с 95% CI) според PC2-Z и без деца с HTG в началото (n = 224). Мултивариантният модел беше коригиран според пола и календарната година на вземане на проби, както и изходната възраст, ИТМ процентил и серумни триглицериди.

Изображение в пълен размер

В проучване на напречно сечение PC2-Z е свързано с по-висок риск от затлъстяване и по-високи процентили на ИТМ и нива на TG. Интересното е, че аминокиселинният подпис беше значително или като тенденция (P 27, вероятно допринасящ за митохондриална чернодробна дисфункция 28. Като се има предвид, че неинвазивните биомаркери на чернодробно заболяване все още са необходими при деца 29 и въпреки че не сме направили оценка на NAFLD при нашите деца, би било интересно да се тества дали този аминокиселинен подпис на PC2 може да допринесе за подобряване на прогнозните резултати за NAFLD и други чернодробни заболявания.

Серумните нива на BCAA и AA също са свързани с бъдещата инсулинова резистентност и дислипидемия 13, 16, 30, 31. Нашата надлъжна кохорта показа, че аминокиселинният подпис е свързан не само с бъдещия процентил на ИТМ, но и с бъдещия риск от хипертриглицеридемия, независимо от пола и базовите проценти на ИТМ, възрастта и нивата на TG. Тези резултати са в съответствие с неотдавнашно 7-годишно проследяващо проучване на 396 момичета, където нивата на серумен левцин прогнозират хипертриглицеридемия в ранна възраст32. Интересното е, че в нашето дългосрочно проучване 14% от децата са развили хипертриглицеридемия само за 2 години, за разлика от 13% при финландските момичета за седем години, което показва необходимостта от ранни биомаркери за предотвратяване на болестта. Нашите резултати показват, че не само левцин, но и аминокиселинен клъстер може да предскаже хипертриглицеридемия в много по-кратък период както при момчета, така и при момичета.

Въпреки че не е функционално определено дали висшите серумни аминокиселини участват биологично в развитието на хипертриглицеридемия при хората. Неотдавнашно проучване върху гризачи предполага, че повишените серумни нива на аминокиселини могат да играят причинно-следствена роля 33. Това проучване показа, че чернодробната аминокиселинна сигнализация регулира системния липиден метаболизъм чрез невроналния път, намалява експресията на мастна липопротеинова липаза, като по този начин потиска активността на TG в плазмената хидролиза и увеличава нивата на TG в циркулацията. В това проучване липсата на свързване на аминокиселинния подпис със серумния ApoB, основният аполипопротеин, съдържащ се в VLDL частици, е в съответствие с намаления клирънс на TG в периферните тъкани, а не с по-високия износ на TG от черния дроб. Въпреки че са необходими допълнителни проучвания за пълно изясняване на механизма на този ефект, тези аминокиселини биха могли да представляват нови цели в превенцията на дислипидемия при деца и в крайна сметка при бъдещи сърдечно-съдови заболявания.

Циркулиращите нива на BCAA преди са били свързани с бъдеща инсулинова резистентност при деца 12, 32. Докато наблюдавахме връзката на аминокиселините (PC2-Z) с HOMA-IR в проучвания за контрол и напречно сечение, в дългосрочното проучване връзката с бъдещите HOMA-IR не достигна статистическа значимост. Този резултат може да бъде объркан от ефектите на пубертетен растеж, тъй като постановката на Танер при деца на възраст 9-11 години е свързана с намалена инсулинова чувствителност 34. Ограничението на нашето проучване е, че продукциите на Tanner не са оценени, така че този резултат трябва да се тълкува с повишено внимание.

Нашето проучване има и други ограничения, които трябва да бъдат признати. Диетата на повечето участници не беше оценена и поради това не беше възможно да се оцени дали някои хранителни вещества допринасят за вариациите в нивата на серумни аминокиселини. Освен това се очаква, че чревната микрофлора може също да повлияе нивата на серумни 35 аминокиселини и следователно трябва да бъде включена в дизайна на бъдещите изследвания. И накрая, нашето проучване използва целеви метаболомичен подход и все още са необходими нецелеви подходи за идентифициране на нови метаболити, свързани със затлъстяването и усложненията, свързани със затлъстяването.

Основната сила на това проучване е, че доколкото ни е известно, то е първото, което включва голяма извадка от деца, използващи дървесни дизайни, включително валидиране в надлъжната група. В допълнение, този подход идентифицира метаболомичен подпис, свързан със затлъстяването, което също показва прогностичната стойност на хипертриглицеридемията при мексикански деца. Важно е да се спомене, че преди да се опитате да преведете тези резултати в точна или персонализирана медицина; някои точки трябва да бъдат разгледани. В допълнение към проучванията за репликация, трябва да се стандартизират и аналитичните методи и да се определят нормалните нива на отделните метаболити в различни биофлуиди, включително цяла кръв, плазма и серум.

В заключение, това проучване показва, че аминокиселинен подпис, съставен от аргинин, левцин/изолевцин, фенилаланин, тирозин, валин и пролин, е свързан със затлъстяването и е независим рисков фактор и предиктор за бъдеща хипертриглицеридемия при деца.

Благодаря

Благодарим на Hugo Tovar за помощта му в цифри и Luz E. Guillén за техническата помощ. Тази работа беше подкрепена с безвъзмездни средства CONACYT # 248765 за SM-R, 113861 за SC-Q и програмата Apoyo a Proyectos de Investigación Tecnológica (PAPIIT-UNAM IA202413) за SC-Q.

Електронен допълнителен материал

Допълнителна информация

Коментари

Изпращайки коментар, вие се съгласявате да спазвате нашите Общи условия и насоки на общността. Ако смятате, че това е обидно действие, което не отговаря на нашите условия или насоки, моля, сигнализирайте за неподходящо.