Концентрація лептину в плазмі у дітей, що страждають ожирінням: змінюється протягом 4-місячних періодів з фізичною підготовкою та без неї

Бернард Гутін, Лі Рамзі, Пол Барбо, Вільям Каннаді, Майкл Фергюсон, Марк Літакер, Скотт Оуенс, плазмові концентрації лептину у дітей, що страждають ожирінням: зміни протягом 4-місячних періодів з фізичною підготовкою та без неї, Американський журнал клінічного харчування, том 69, Випуск 3, березень 1999 р., Сторінки 388–394, https://doi.org/10.1093/ajcn/69.3.388

АНОТАЦІЯ

Передумови: Мало відомо про вплив фізичних тренувань на концентрацію лептину в плазмі у дітей.

Завдання: Ми прагнули визначити вплив 4-місячного періоду з фізичним тренуванням та без нього на лептин у дітей, що страждають ожирінням, і дослідити детермінанти лептину на початковому рівні та у відповідь на фізичне тренування.

Дизайн: Учасниками були 34 дітей з ожирінням 7-11-річного віку, випадково призначених для занять фізичною культурою протягом першого або другого 4 місяців 8-місячного дослідження.

Результати: Загальний склад тіла, вісцеральне ожиріння та інсулін позитивно корелювали з лептином на початковому рівні (P ≤ 0,05); однак у кінцевій поетапній регресії зберігалася лише жирова маса (Р = 0,0001, R 2 = 0,57). Лептин знижувався протягом 4-місячних періодів фізичної підготовки та збільшувався протягом 4-х місяців після припинення фізичної підготовки (Р 2 = 0,53).

Висновки: У дітей, що страждають ожирінням, концентрація лептину знижувалась протягом 4 місяців фізичної підготовки та зростала протягом наступного 4-місячного періоду без фізичної підготовки, жирова маса сильно корелювала з базовим лептином, і більші зниження лептину протягом 4 місяців фізичної підготовки спостерігались у дітей при підвищеній попередній підготовці лептину та у тих, у кого загальна маса зросла найменше.

ВСТУП

Нещодавно виявлений білковий продукт гена ожиріння (ob) - лептин, який виділяється адипоцитами в загальний кровообіг (1), де він допомагає регулювати масу тіла, відіграючи роль у циклі зворотного зв'язку між адипоцитами та гіпоталамусом. Наприклад, у мишей ob/ob, які не продукують функціональний білок лептину, введення лептину зменшує споживання енергії та збільшує витрати енергії, що призводить до втрати ваги (2). Два дослідження виявили мутації, що впливають на ген лептину у дітей із ожирінням; ці відкриття підкреслюють важливу роль лептину в цій популяції. Одне дослідження показало, що мутація делеції гена лептину була пов’язана з низькими концентраціями лептину та важким ожирінням у 2 дітей, які були членами дуже спорідненої родини (3). Інше дослідження показало, що мутація гена рецептора лептину, що призводить до усіченого рецептора, була пов’язана з ожирінням, що почалося рано, та порушенням деяких ендокринних функцій (4).

У дорослих (5, 6) та дітей (7) концентрації лептину позитивно корелюють із загальним ожирінням організму. Більше того, обмеження енергії призводить до зниження концентрації лептину (8), імовірно стимулюючи апетит. Lahlou та співавт. (7) повідомили, що у дітей із ожирінням концентрація лептину була вищою, ніж у худих дітей. Можна очікувати, що ці високі концентрації лептину зменшать споживання енергії у цих дітей. Однак у повних дітей споживання енергії було вищим, ніж у худорлявих дітей, що припускає, що вони можуть мати певну форму стійкості до лептину. Щодо регіонального відкладення жиру, одне дослідження серед дітей та молодих людей виявило, що концентрації лептину тісніше корелювали з підшкірною жировою тканиною черевної порожнини (SAAT; r = 0,84), ніж з вісцеральною жировою тканиною (VAT; r = 0,59) (9).

Ці результати свідчать про те, що у дітей лептин є маркером ожиріння, але не пригнічує споживання енергії або зупиняє відкладення жиру. Це свідчить про певний тип резистентності до лептину, можливо, подібний до явища резистентності до інсуліну, яке спостерігається у людей із ожирінням. Ця стійкість до лептину може мати фізіологічний характер, або це може бути наслідком факторів навколишнього середовища, таких як готовність високоенергетичних продуктів харчування.

Дослідження впливу регулярних фізичних вправ у дорослих показали, що фізична підготовка призводила до зниження концентрації лептину (10–12), хоча в одному дослідженні це відбувалося у чоловіків, але не у жінок (10), а в іншому дослідженні фізичне тренування знижувало концентрацію лептину у жінок але не у чоловіків (11). У дітей (13) концентрації лептину позитивно корелювали з рівнем фізичної активності після корекції рівня жиру в організмі (r = 0,26, P 14). Дітей 7-11 років, що страждають ожирінням, вербували за допомогою флаєрів та газетних оголошень. Зацікавленим дітям та батькам було запропоновано переглянути відеокасету, яка ілюструє весь протокол, та підписати документи з поінформованою згодою відповідно до процедур Комітету з питань забезпечення прав людини Медичного коледжу Грузії. Щоб бути включеним, дитина мала мати товщину шкірної складки трицепса, що перевищує 85-й процентиль (15), і вона не могла брати участь у будь-якій іншій програмі контролю ваги або фізичних вправ; випробовувані також не могли мати обмежень щодо своєї фізичної активності.

Діти проходили базове тестування і були випадковим чином розподілені за категоріями статі та етнічної приналежності до групи 1 або групи 2. Тестування проводились на початковому рівні та через 4 та 8 місяців експериментального періоду. Група 1 займалася фізичною підготовкою протягом першого 4-місячного періоду, а потім припинила офіційну фізичну підготовку на наступні 4 місяці, тоді як група 2 не займалася фізичною підготовкою протягом перших 4 місяців, а потім займалася фізичною підготовкою протягом наступних 4 місяців . Дані про вихід лептину були доступні для 34 дітей, 31 з яких пройшов 4 місяці фізичної підготовки.

Вимірювання

Загальний склад тіла вимірювали за допомогою подвійної енергії рентгенівської абсорбціометрії (DXA) (QDR-1000; Hologic Inc, Waltham, MA). Обгрунтованість цієї методики підтверджується даними, які показують хорошу узгодженість між значеннями DXA та значеннями, отриманими в результаті аналізу туші свиней (18), а її надійність ілюструється нашим висновком, що внутрішньокласова кореляція для повторних вимірювань процентного вмісту жиру становила 0,998 (19).

Виміри ПДВ та SAAT докладно описані в іншому місці (14). Коротко, ПДВ та SAAT визначали за допомогою 1,5-Т системи магнітно-резонансної томографії (General Electric Medical Systems, Мілуокі). Серія з 5 поперечних зображень була отримана з поперекової області, починаючи з нижньої межі п'ятого поперекового хребця і рухаючись до голови; для запобігання перехресним перешкодам використовувався 2-міліметровий зазор між зображеннями. Для розрахунку обсягів для ПДВ та SAAT площу поверхні (см 2) від кожного окремого зрізу множили на ширину зрізу (1 см), а потім підсумовували окремі обсяги (см 3). Всі зображення аналізував той самий досвідчений спостерігач. Коефіцієнти кореляції внутрішнього класу для повторного аналізу одних і тих самих сканувань в окремі дні перевищили 0,99 (дані не наведені) як для ПДВ, так і для SAAT.

Серцево-судинна придатність виражалася як частота серцевих скорочень під час субмаксимального циклу при швидкості роботи 49 Вт (300 км/хв) на ергометрі на спині (486T; Квінтон, Сіетл). Швидкість роботи ергометра збільшували поступово, поки вона не досягла 49 Вт, після чого дитина підтримувала цю вихідну потужність протягом 8 хв. Субмаксимальним частотою серцевих скорочень була середня частота серцевих скорочень протягом останніх 5 хв, виміряна електрокардіографом, вбудованим в ехокардіограф (Sonos 100; Hewlett-Packard, Andover, MA).

Загальна добова фізична активність оцінювалася за 7-денними відкликаннями (20). Дитині було запропоновано згадати час, проведений під час сну та фізичних навантажень за 7 днів до співбесіди. Співбесіди проводились перед початковим тестуванням та протягом останнього тижня кожного 4-місячного періоду. Таким чином, 7-денне відкликання включало фізичну підготовку для суб'єктів, які брали участь у тренінгу протягом цього періоду часу. Години, проведені під час важких [5–6,9 метаболічних еквівалентів у стані спокою (METS)] та дуже важких (≥7 METS) активностей, були підсумовані для отримання індексу енергійної фізичної активності. Для аналізу використовували години, проведені на помірну активність (3–4,9 METS) та енергійну активність. Хоча точність даних про відкликання діяльності обмежена, зміни в діяльності, про яку повідомляли самі, мали тенденцію узгоджуватися з тим, що можна було очікувати, виходячи з того, брали участь чи не брали участь діти у фізичному тренуванні протягом періоду відкликання; Значення активності були значно вищими протягом періоду фізичної підготовки.

Дієтична оцінка була покликана допомогти в інтерпретації змін у складі тіла та концентрації лептину; під час втручання суб’єктам не було надано жодної дієтичної інформації. Ми отримали 2-денні відкликання на початковому етапі, щоб ознайомити дітей з процедурою. Подальші 2-денні відкликання були отримані через 2, 4, 6 та 8 місяців, забезпечуючи 4 дні інформації про дієту для кожної дитини під час її фізичного тренування та 4 дні для періоду без фізичної підготовки. Ми використовували СИСТЕМУ ДАНИХ ПРО ХРАНЕННЯ (Координаційний центр з питань харчування, Університет Міннесоти, Міннеаполіс), щоб розрахувати загальне споживання енергії та відсоток енергії, отриманої від кожного макроелемента. Через труднощі з отриманням точних дієтичних даних (21) ці дані інтерпретувались обережно.

Фізичні тренування

Програма фізичної підготовки пропонувалася 5 разів на тиждень; 40-хвилинні заняття включали 20 хвилин вправ на тренажерах та 20 хвилин гри в ігри. Кожна дитина носила пульсометр (Polar Vantage, Порт Вашингтон, Нью-Йорк) під час кожного сеансу, і метою було підтримати частоту серцевих скорочень вище 150 ударів/хв. Після кожного сеансу щохвилинні дані про частоту серцевих скорочень завантажувались на комп’ютер і відображались дитині. Детальна інформація про фізичну підготовку наводиться в інших місцях (22).

Щоб ми могли оцінити витрати енергії під час занять фізичною культурою, кожна дитина пройшла 2 багатоступеневі цикли ергометрії протягом 4-місячного періоду фізичної підготовки, з яких витрати енергії можна було відкалібрувати до частоти серцевих скорочень шляхом регресії. Потім витрати енергії під час занять фізичною культурою оцінювали, використовуючи середній пульс дитини під час занять фізичною культурою. 3 змінними навчального процесу, дослідженими в цьому дослідженні, були відвідуваність, частота серцевих скорочень та витрати енергії на сеанс.

Статистичний аналіз

Рівень значущості для всіх тестів був встановлений на рівні P ≤ 0,05. Весь статистичний аналіз проводили за допомогою SAS (версія 6.12; SAS Institute Inc, Кері, штат Північна Кароліна). Оскільки ми не відібрали суб'єктів для репрезентації конкретних демографічних підгруп, а також через невелику кількість у нашій вибірці (10 хлопчиків, 24 дівчинки; 19 білих, 15 чорношкірих), ми не планували робити жодних висновків про різницю в популяції підгруп. . Тим не менше, ми дослідили такі потенційні відмінності у нашій вибірці, щоб ми могли контролювати їх, роблячи висновки про відношення інших змінних до концентрацій лептину. Істотних наслідків статі та етнічної приналежності виявлено не було. Тому описова статистика для підгруп не повідомляється.

Щоб вивчити, які фактори були пов’язані з концентрацією лептину (поперечний аналіз), ми розрахували коефіцієнти кореляції Пірсона для базових концентрацій лептину та змінних у таких областях: демографія, загальний склад тіла, ожиріння живота, інсулін, показники фізичної активності та серцево-судинна форма . Потім змінні, які суттєво корелювали з базовою концентрацією лептину, були введені в поетапні регресійні моделі з окремою моделлю для кожного домену. Всі змінні, які були збережені з кожного домену, були зібрані в остаточну поетапну модель. Оскільки дієтичні змінні не були отримані на початковому рівні, їх поперечний зв’язок із концентрацією лептину визначали шляхом аналізу кореляції між середньою концентрацією лептину (у 3 часові моменти: 0, 4 та 8 місяців) та середнім значенням для дієтичних змінних ( за 4 моменти часу: 2, 4, 6 та 8 місяців).

На основне питання дослідження було дано відповідь шляхом аналізу змін концентрації лептину за 3 часові моменти щодо фізичної підготовки (базовий рівень, 4 місяці та 8 місяців). Ми використовували дисперсійний аналіз із змішаною моделлю (ANOVA) із суб’єктом як випадковим фактором, а групу та час як фіксованими факторами. Ця процедура дозволяла неоднакові розміри вибірки в різні моменти часу, так що для аналізу можна було використовувати максимальну кількість спостережень. Відсутні дані в певний момент часу не призвели до того, що інші спостереження за цим суб’єктом були виключені з аналізу, оскільки відсутні спостереження оцінювались із підсумків рядків і стовпців за допомогою процедури найменших квадратів. Ця процедура надає оцінки очікуваних значень середніх значень групи, якщо розміри вибірки були однаковими у всі моменти часу. Значуща група за часом впливала на те, що дві групи відрізнялись між собою, як змінювались їх значення протягом 3 моментів часу.

Наступне питання дослідження стосувалось виявлення корелятів індивідуальних відмінностей у зміні концентрації лептину від до і після 4-місячного періоду фізичної підготовки. Для цього аналізу були отримані оцінки змін для 31 суб'єкта, який закінчив 4 місяці фізичної підготовки та провів вимірювання лептину, незалежно від того, були вони в групі 1 або групі 2. Значущість змін до тренувань оцінювали групи t тести. Потім, з оцінкою зміни лептину як залежною змінною, проводили кореляційний та регресійний аналізи, як описано для поперечного аналізу, додаючи базові змінні лептину та фізичного тренування як окремі домени.

РЕЗУЛЬТАТИ

Базова концентрація лептину в плазмі крові та незалежні змінні та кореляція Пірсона між базовими незалежними змінними та базовою концентрацією лептину у дітей із ожирінням 1

. Значення. р .

Лептин у плазмі (мкг/л)	28,6 ± 15,1	-
Демографія
Секс	- 2	0,14
Етнічна приналежність	- 3	0,26
Вік (y)	9,4 ± 1,0	0,07
Склад тіла
Маса жиру (кг)	22,9 ± 9,4	0,75 4
Маса без жиру (кг)	29,7 ± 6,2	0,48 4
Загальна маса (кг)	52,6 ± 14,6	0,70 4
Тілесний жир (%)	42,5 ± 6,0	0,73 4
ПДВ (см 3)	206 ± 57	0,38 5
SAAT (см 3)	1204 ± 477	0,74 4
Інсулін у плазмі та глюкоза
Інсулін (пмоль/л)	141,3 ± 101,2	0,46 6
Глюкоза (ммоль/л)	4,91 ± 0,38	0,43 7
Інсулін: глюкоза	0,01 ± 0,01	0,42 7
Фізична активність
Помірний (год/тиждень)	4,2 ± 4,0	−0,15
Енергійний (год/тиждень)	2,1 ± 2,3	−0.08
Фітнес серцево-судинної системи
Субмаксимальний пульс (уд/хв)	120 ± 14	0,19

. Значення. р .

Лептин у плазмі (мкг/л)	28,6 ± 15,1	-
Демографія
Секс	- 2	0,14
Етнічна приналежність	- 3	0,26
Вік (y)	9,4 ± 1,0	0,07
Склад тіла
Маса жиру (кг)	22,9 ± 9,4	0,75 4
Маса без жиру (кг)	29,7 ± 6,2	0,48 4
Загальна маса (кг)	52,6 ± 14,6	0,70 4
Тілесний жир (%)	42,5 ± 6,0	0,73 4
ПДВ (см 3)	206 ± 57	0,38 5
SAAT (см 3)	1204 ± 477	0,74 4
Інсулін у плазмі та глюкоза
Інсулін (пмоль/л)	141,3 ± 101,2	0,46 6
Глюкоза (ммоль/л)	4,91 ± 0,38	0,43 7
Інсулін: глюкоза	0,01 ± 0,01	0,42 7
Фізична активність
Помірний (год/тиждень)	4,2 ± 4,0	−0,15
Енергійний (год/тиждень)	2,1 ± 2,3	−0.08
Фітнес серцево-судинної системи
Субмаксимальний пульс (уд/хв)	120 ± 14	0,19

x̄ ± SD; n = 34, крім глюкози (n = 33), а для інсуліну та інсуліну: глюкоза (n = 31). ПДВ, вісцеральна жирова тканина; SAAT, підшкірна жирова тканина черевної порожнини.