Амінокислотна ознака, пов’язана з ожирінням, передбачає кожен другий ризик гіпертригліцеридемії

Теми

Анотація

Тому необхідно терміново виявити фактори ризику в дитячому віці, щоб запобігти майбутній дисліпідемії та, можливо, серцево-судинним захворюванням у дорослих 8. Метаболоміка стала потужним інструментом для виявлення нових факторів ризику для раннього виявлення різних ознак здоров’я. Рівні ароматичних амінокислот (АА) та розгалужених ланцюгів у сироватці крові є вищими при ожирінні у людей та тваринних моделей 9, 10 і пов’язані із сучасним та майбутнім розвитком резистентності до інсуліну у дорослих та дітей 11, 12, 13. Крім того, нещодавній мета-аналіз підтвердив, що більш високі рівні ВСАА та АА підвищують ризик діабету 2 типу 14. Крім того, амінокислотні профілі асоціюються з дисліпідемією у дорослих 15, 16 років. Отже, метою цього дослідження було виявити метаболомічні профілі, пов’язані з ожирінням та метаболічними характеристиками у мексиканських дітей, використовуючи дослідження «випадок-контроль» та лонгітюдний підхід, заснований на когорті.

Методологія

Учасники дослідження

Це дослідження було невід'ємною частиною дослідницького дослідження ожиріння у мексиканських дітей (ORSMEC), основна мета якого полягає у визначенні факторів ризику ожиріння та метаболічних відхилень у дітей шкільного віку. ORSMEC включає дітей віком від 6 до 12 років, набраних із літнього табору, що складається з працівників Міністерства охорони здоров’я Мексики (Convivencia Infantil, Sindicato de la Secretaria de Salud) та лікарні Infantil de Mexico з 2008 по 2015 рік. Всі включені діти були вільний від хронічних захворювань. Батьки або опікуни кожної дитини підписали інформовану форму згоди, а діти дали згоду на участь. Дослідження було схвалено комітетом з етики установ-учасниць; Інститут національної медицини Геноміки, Національний інститут медицини і медицини і харчування та лікарня Інфантиль де Мексика і дотримався Декларації Гельсінкі II.

Було протестовано три різні плани дослідження. Під час фази відкриття було проведено дослідження випадків контролю над ожирінням для пошуку зв'язків між метаболічними профілями та ожирінням. У цьому дослідженні брали участь 1120 здорових непов’язаних дітей [606 нормальної ваги та 514 ожиріння, класифіковані згідно з критеріями Центру контролю та профілактики захворювань (CDC) 17]. Статус ожиріння визначався як процентиль індексу маси тіла (ІМТ) ≥95-го для віку та статі, тоді як для групи з нормальною вагою були відібрані діти з ІМТ від 15-го до 75-го процентиля за віком та статтю. Було проведено незалежне поперечне дослідження з 554 дітьми ORSMEC, набраними у період між 2013 та 2014 роками, за винятком тих, хто був частиною первинного дослідження «контроль за випадками». Нарешті, поздовжня когорта була розроблена для пошуку метаболомічних біомаркерів, що передбачають ожиріння та пов'язані з цим метаболічні характеристики. Сюди входили діти, які двічі відвідували літній табір і у яких були наявні клінічні дані та біологічні зразки з розлукою на 2 роки (n = 301).

Антропометричні та клінічні параметри

Забір крові та біохімічний аналіз

П'ять мл зразків крові брали через 8-12 годин голодування. Для зразків сироватки дозволявся період коагуляції 30 хвилин до відділення сироватки, а потім зберігався при -80 ° C до подальшого аналізу. Рівні глюкози, креатиніну, сечової кислоти, загального холестерину, холестерину ЛПВЩ, холестерину ЛПНЩ, TG, аспартатамінотрансферази (AST), аланінамінотрансферази (ALT), гамма-глутаміл-транспептидази (GGT), Apo B та С-реактивного білка (CRP) вимірювали стандартними методами, комерційно доступними (UNICEL DxC600, soc Beckman). Інсулін визначали за допомогою системи імунологічного аналізу Access 2 (Beckman Soc). Чутливість до інсуліну оцінювали опосередковано з оцінкою моделі гомеостазу щодо резистентності до інсуліну (HOMA-IR).

Метаболомічний аналіз

Статистичний аналіз

У дослідженні "випадок-контроль" відмінності між групами оцінювали за допомогою критерію Манна-Уітні-Вілкоксона. Під час фази відкриття було проведено аналіз основних компонентів (PCA) для всіх 42 метаболітів з використанням Facto-MineR в упаковці R. Цей пакет програм виконує масштабування дисперсійних одиниць метаболітів під час попередньої обробки даних до PCA 21. Компоненти з власними значеннями> 1,0 були збережені, а метаболіти із значеннями завантаження компонентів більше> 0,5 для даного компонента. Логістичні регресійні моделі використовували для тестування впливу основних компонентів (ПК) на ризик ожиріння, тоді як лінійну регресію використовували для перевірки зв'язку з клінічними та біохімічними змінними. Ступінь мультиколінеарності серед метаболітів оцінювали з коефіцієнтом дисперсії інфляції (VIF).

Повний розмір таблиці

Використовуючи моделі логістичної регресії, ми виявили три компоненти, суттєво пов’язані з більш високим ризиком ожиріння [PC1 (АБО = 1,04; 95% ДІ 1,0–1,07, Р = 0, 037), ПК2 (АБО = 1,57; 95% ДІ 1, 46 –1, 70, P = 3, 8 × 10 −31) та PC3 (АБО = 1,21; 95% ДІ 1, 11–1, 33, P = 4,46 × 10 −5)], тоді як PC5 (АБО = 0,53; 95% ДІ 0,47–0,60, Р = 7,63 × 10 −25) асоціювався з меншим ризиком ожиріння. PC2, представлений підвищеними рівнями аргініну, лейцину/ізолейцину, фенілаланіну, тирозину, валіну та проліну в сироватці крові, показав найсильнішу асоціацію із ожирінням та пояснив 15,3% дисперсії (таблиця 1). Мультиколінеарність серед амінокислот, присутніх у PC2, була від низької до помірної (ВІФ від 1, 5 до 6, 7), а аргінін та пролін мали найнижчі значення ВІФ (1, 5 та 1, 9 відповідно).

Потім ми перевірили, чи пов'язані ці ПК з іншими клінічними змінними (Додаткова таблиця 3). Амінокислотний компонент (PC2) виявив найсильніші асоціації з HOMA-IR, інсуліном у сироватці крові, глюкозою, TG та загальним рівнем холестерину, але не з ApoB (рис. 1). PC2 також суттєво асоціювався з вищим систолічним процентилем АТ. Крім того, PC3, представлені карнітинами C2 і C16, показали позитивні асоціації з рівнем систолічного процентилю артеріального тиску, креатиніну, сечової кислоти, AST та GGT. Компонент РС5, негативно пов’язаний із ожирінням, не виявляв значного зв’язку з біохімічними змінними (Додаткова таблиця 3). Оскільки амінокислотний компонент (PC2) пояснював найбільший відсоток дисперсії ожиріння, а також був пов’язаний з біохімічними змінними, ми зосередили увагу на цьому компоненті, щоб перевірити результати в поперечному та поздовжньому дослідженні.

амінокислотна

Випадково-контрольне дослідження. Кореляція між амінокислотами PC2 (аргінін, лейцин/ізолейцин, фенілаланін, тирозин, валін та пролін) та інсуліном у сироватці крові ( в ), HOMA-IR ( ), сироваткова глюкоза ( проти ), тригліцериди сироватки крові ( d ), загальний рівень холестерину в сироватці крові ( e ) та сироватка ApoB ( f ). Модель лінійної регресії була підібрана для віку, статі, процентиля ІМТ та року відбору проб. Значення P були виправлені FDR.

Повнорозмірне зображення

Дослідження поперечного перерізу

У перехресному дослідженні брали участь 554 дитини, для яких були доступні дані про метаболіки натще і розподіл вагового стану був таким: 7,4% недостатньої ваги, 51,4% нормальної ваги, 31,9% надмірної ваги та 9,2% ожиріння. Їх клінічні характеристики узагальнені в Додатковій таблиці 4. Відповідно до спостереження дослідження «випадок-контроль», у цьому дослідженні PC2-Z асоціювалося з ожирінням (OR = 1,18; 95% ДІ 1, 05–1, 34, P = 9, 3 × 10 −3), процентиль ІМТ, відсоток жиру в організмі, інсулін, рівень і рівень ТГ (усі р 0,16; Додаткова таблиця 6).

Поздовжня когорта

Поздовжнє дослідження. Зв'язок між сумою z балів основних амінокислот PC2-Z (аргінін, лейцин/ізолейцин, фенілаланін, тирозин, валін та пролін) та тригліцеридів через 2 роки. ( в ) Усі особи. ( ) Люди без гіпертригліцеридемії (HTG) на початковому рівні. ( проти ) Модель логістичної регресії, що відображає ризик HTG (з 95% ДІ) згідно PC2-Z та виключаючи дітей з HTG на вихідному рівні (n = 224). Багатофакторна модель була підібрана для статі, календарного року відбору проб, вихідного віку, процентиля ІМТ та тригліцеридів у сироватці крові.

Повнорозмірне зображення

У дослідженні поперечного перерізу PC2-Z асоціювався з вищим ризиком ожиріння та з вищим відсотком ІМТ та ТГ. Цікаво, що амінокислотна сигнатура була пов'язана суттєво або як тенденція (P 27, можливо, сприяючи дисфункції мітохондрій печінки 28. Враховуючи, що точні та неінвазивні біомаркери захворювань печінки у дітей все ще необхідні 29, і хоча ми не оцінювали НАЖХП у наших дітей було б цікаво дослідити, чи може ця ознака амінокислоти РС2 допомогти покращити показники прогнозу НАЖХП та інших.

Рівні BCAA та АА в сироватці крові також були пов'язані з майбутньою резистентністю до інсуліну та дисліпідемією 13, 16, 30, 31. Наша поздовжня когорта продемонструвала, що амінокислотна ознака була пов’язана не тільки з майбутнім процентилем ІМТ, але і з майбутнім ризиком гіпертригліцеридемії, незалежно від статі та базового рівня ІМТ, віку та ТГ. Ці результати узгоджуються з нещодавнім 7-річним подальшим дослідженням 396 дівчат, рівень лейцину в сироватці крові передбачав гіпертригліцеридемію в ранньому дорослому віці. Цікаво, що в нашому лонгітюдному дослідженні у 14% дітей гіпертригліцеридемія розвинулась лише за 2 роки, порівняно з 13% фінських дівчат за сім років, що підкреслює необхідність раннього біомаркерування для запобігання цій хворобі. Наші результати показують, що не тільки лейцин, а й група амінокислот може передбачати гіпертригліцеридемію протягом набагато коротшого періоду часу як у хлопчиків, так і у дівчаток.

Хоча функціонально, не встановлено, чи вищі амінокислоти сироватки крові біологічно беруть участь у розвитку гіпертригліцеридемії у людей. Нещодавнє дослідження на гризунах припускає, що підвищення рівня амінокислот у сироватці крові може мати причинну роль 33. Це дослідження продемонструвало, що печінкова амінокислотна сигналізація регулює системний ліпідний обмін за допомогою нейронального шляху, зменшуючи тим самим експресію жирової ліпопротеїнової ліпази, пригнічуючи тим самим гідролізну активність плазмового ТГ і підвищуючи рівень ТГ в циркуляції. У цьому дослідженні відсутність асоціації амінокислотної сигнатури з сироваткою ApoB, основним аполіпопротеїном, що міститься в частинках ЛПНЩ, узгоджується зі зменшенням кліренсу ТГ із периферичних тканин, а не з більшим експортом ТГ із печінки. Хоча для повного з'ясування механізму цього ефекту необхідні подальші дослідження, ці амінокислоти можуть представляти нові цілі для профілактики дисліпідемії у дітей та, зрештою, серцево-судинних захворювань.

Циркулюючий рівень BCAA раніше був пов'язаний з майбутньою резистентністю до інсуліну у дітей 12, 32. Однак, хоча ми спостерігали асоціацію амінокислот (PC2-Z) з HOMA-IR у тематичних дослідженнях та дослідженнях поперечного перерізу, у лонгітюдному дослідженні асоціація з майбутнім HOMA-IR не досягла статистичної значущості. Цей висновок можна сплутати з наслідками пубертатного росту, класифікація Таннера у дітей віком від 9 до 11 років пов'язана зі зниженням чутливості до інсуліну 34. Дійсно, одне з обмежень нашого дослідження полягає в тому, що постановка Таннера не була оцінена. Тому цей результат слід інтерпретувати з обережністю.

Наше дослідження має інші обмеження, які слід визнати. Дієти більшості учасників не були оцінені, і тому не вдалося оцінити, чи сприяють певні поживні речовини зміні рівня амінокислот у сироватці крові. Крім того, припускають, що мікробіота кишечника може також впливати на рівень амінокислот у сироватці крові 35, і тому її слід включити до плану подальших досліджень. Нарешті, у нашому дослідженні використовувався підхід цілеспрямованої метаболоміки, і нецільові підходи все ще необхідні для виявлення нових метаболітів, пов’язаних із ожирінням та ускладненнями, пов’язаними з ожирінням.

Основна сила цього дослідження полягає в тому, що, наскільки нам відомо, воно першим включає велику вибірку дітей, що використовують різні схеми дослідження, включаючи перевірку в поздовжній когорті. Крім того, цей підхід виявив метаболомічну ознаку, пов'язану з ожирінням, що також показало прогностичне значення для гіпертригліцеридемії у мексиканських дітей. Важливо зазначити, що перед тим, як намагатися перевести ці результати в точну або персоналізовану медицину; потрібно вирішити деякі моменти. На додаток до досліджень реплікації, слід аналізувати преаналітичні методи та встановлювати нормальні рівні окремих метаболітів у різних біорідинах, включаючи цільну кров, плазму та сироватку.

На закінчення це дослідження показує, що амінокислотна ознака, що складається з аргініну, лейцину/ізолейцину, фенілаланіну, тирозину, валіну та проліну, пов’язана з ожирінням і є незалежним фактором ризику та провісником майбутньої гіпертригліцеридемії у дітей.

Дякую

Ми дякуємо Уго Товару за допомогу в цифрах та Лузу Е. Гілену за технічну допомогу. Ця робота фінансувалася грантами CONACYT № 248765 SM-R, 113861 SC-Q та Програмою проектів технічного розслідування (PAPIIT-UNAM IA202413) SC-Q.

Електронне додаткове обладнання

Додаткова інформація

коментарі

Надсилаючи коментар, ви погоджуєтесь дотримуватися наших Умов обслуговування та рекомендацій спільноти. Якщо ви виявите щось образливе або не відповідає нашим умовам чи інструкціям, повідомте про це як невідповідне.