Εφαρμογή πρωτοκόλλου τροποποίησης του τρόπου ζωής σε παιδιά με αυξημένο σωματικό βάρος: συσχετίσεις με βιοδείκτες και παραμέτρους σχετιζόμενες με το στρες και εκτίμηση της κατάστασης υγείας μέσω του ευστασιομέτρου

Abstract

We examined the associations between multiple indices of stress, inflammation and metabolism vs. body composition parameters in 121 (43 boys, 78 girls) children and adolescents, aged 5-15 y. Participants were divided into 2 groups: normal weight (N=40, BMI z-score = -0.1923 ± 0.6), and overweight/obese (N=81, BMI z-score= 2.1947 ± 1.4). All subjects completed the State-Trait Anxiety Inventory for Children (STAIC) and Children’s Depression Inventory (CDI), and had cortisol measured in hair, diurnal series of saliva, and morning serum. Circulating concentrations of high sensitivity C-reactive protein (hsCRP) and other inflammation biomarkers, such as ferritin, and metabolic indices, such as lipids and insulin, were also obtained. Body composition analysis was performed with a clinically validated, advanced bioimpedance apparatus (BIA), while heart rate variability (HRV) was measured as an additional stress biomarker by photoplethysmography (PPG) (eustasiometer). The overweight/obese group had a higher STAIC-state score, BMI-z score, waist-to-hip ratio, skeletal muscle mass, and total and abdominal fat mass, and a lower percent fat-free mass and bone density than the normal weight subjects. HRV did not differ between the two groups. In the entire population, percent fat mass correlated strongly with circulating hsCRP (r=0.397, p=0.001), ferritin, and other inflammatory biomarkers, as well as with indices of insulin resistance. A strong correlation between hair cortisol and serum hsCRP was also observed (r=0.777, p<0.001), suggesting presence of interrelated chronic stress and inflammation. Thus, body fat accumulation in children and adolescents was associated with an elevation in clinical and laboratory biomarkers of stress, inflammation, and insulin resistance. However, unlike adults, neither HRV, nor skeletal muscle mass were influenced negatively by adiposity. -BIA-ACC and PPG can be used as a direct screening and monitoring tool for assessing overweight- and obesity -related health risks in children and adolescents. Moreover, we examined these associations in a smaller group including only 50 girls (tanner stage 1): 25 obese girls and 25 normalweighted, age-matched girls were enrolled. In this smaller part of the study both hair cortisol concentrations and salivary cortisol AUCs were higher in the obese than the normal-weight girls (p < 0.001 and p < 0.002, respectively). A positive correlation between hair cortisol and BMI Z-score was found (rho = 0.327, p< 0.025), while hair cortisol correlated positively with salivary cortisol AUCg (rho = 0.3, p < 0.048). We conclude that obese prepubertal girls have higher hair and salivary cortisol concentrations than their age-matched lean counterparts. Hair cortisol assessment seems to be a sensitive method of evaluating systemic cortisol exposure, which is supported by our finding that hair cortisol is associated with salivary concentrations of the hormone. Cortisol is the key hormone of the stress response. Childhood obesity has been associated with cortisol production dysregulation. Our findings suggest a positive association between obesity in prepubertal girls and elevated cortisol concentrations, measured in saliva and hair. Finally, in a group of 78 girls (50 girls with obesity or overweight and 28 normal-weight girls) from our sample we examined the associations between fibroblast growth factor 21 (FGF21) and the above mentioned stress, inflammation and body composition indices. In normal-weight girls we observed a correlation between hair cortisol concentration and FGF21 levels (r=0.54, p=0.006), as well as a correlation between salivary cortisol concentration and FGF21 levels (r=0.463, p=0.020). FGF 21 possibly plays an important role in the HPA axis activation.

Διερευνήσαμε τις σχέσεις μεταξύ πολλαπλών δεικτών στρες, φλεγμονής και μεταβολισμού και παραμέτρων σύστασης σώματος σε 121 (43 αγόρια, 78 κορίτσια) παιδιά και εφήβους , ηλικίας 5 έως 15 ετών. Οι συμμετέχοντες χωρίστηκαν σε 2 ομάδες: συμμετέχοντες με φυσιολογικό σωματικό βάρος (N=40, BMI z-score = -0.1923 ± 0.6), και συμμετέχοντες με υπερβάλλον βάρος και παχυσαρκία (N=81, BMI z-score= 2.1947 ± 1.4). Όλοι οι συμμετέχοντες συμπλήρωσαν το ερωτηματολόγιο εκτίμησης άγχους για παιδιά STAIC και το ερωτηματολόγιο CDI που εκτιμά τα συμπτώματα κατάθλιψης. Παράλληλα, σε όλα τα παιδιά έγινε εκτίμηση του κιρκάδιου ρυθμού έκκρισης κορτιζόλης σιέλου, μέτρηση της κορτιζόλης τρίχας, της κορτιζόλης ορού, της C-αντιδρώσας πρωτεΐνης υψηλής ευαισθησίας (HsCRP), της φερριτίνης, αλλά και δείκτες μεταβολισμού , όπως είναι τα λιπίδια και η ινσουλίνη. Η σύσταση σώματος εκτιμήθηκε με την μέθοδο της εξελιγμένης βιοηλεκτρικής εμπέδησης, ενώ η εκτίμηση της διακύμανσης καρδιακής συχνότητας έγινε με χρήση φωτοπληθυσμογράφου του ευστασιομέτρου. Οι συμμετέχοντες με υπερβάλλον σωματικό βάρος ή παχυσαρκία εμφάνισαν υψηλότερο σκορ στο ερωτηματολόγιο STAIC, υψηλότερο BMI z-score και υψηλότερο ποσοστό σωματικού λίπους συνολικά και ενδοσπλαχνικά. Η διακύμανση καρδιακής συχνότητας δεν διέφερε μεταξύ των ομάδων. Στο σύνολο του δείγματος παρατηρήθηκε σημαντική συσχέτιση των επιπέδων HsCRP, φερριτίνης, δεικτών φλεγμονής και δεικτών ινσουλινοαντίστασης. Παρατηρήθηκε επίσης μια ισχυρή συσχέτιση κορτιζόλης τρίχας και HsCRP, υποδεικνύοντας την σχέση χρόνιου στρες και φλεγμονής, ενώ η συσσώρευση σωματικού λίπους στα παιδιά και τους εφήβους φάνηκε να συσχετίζεται με κλινικούς και εργαστηριακούς δείκτες στρες, φλεγμονής και ινσουλινοαντίστασης. Επιπρόσθετα, μελετήθηκαν ξεχωριστά οι παραπάνω δείκτες σε 50 προεφηβικά κορίτσια, εκ των οποίων τα 24 είχαν φυσιολογικό σωματικό βάρος και τα 26 είχαν διάγνωση παχυσαρκίας. Σε αυτό το μικρότερο δείγμα της μελέτης παρατηρήθηκε ότι τα κορίτσια με παχυσαρκία είχαν υψηλότερα επίπεδα κορτιζόλης τρίχας και κορτιζόλης σιέλου όπως αυτή εκτιμάται με το εμβαδό κάτω από την καμπύλη (Area under the curve with respect to the ground- AUCg) (p < 0.001 and p < 0.002, αντίστοιχα) σε σχέση με τα κορίτσια με φυσιολογικό σωματικό βάρος. Παρατηρήθηκε επίσης θετική συσχέτιση μεταξύ κορτιζόλης τρίχας και BMI Z-score (rho = 0.327, p< 0.025), ενώ αναδείχθηκε μια θετική συσχέτιση κορτιζόλης τρίχας και κορτιζόλης σιέλου (rho=0.3, p<0.048). Συμπερασματικά η κορτιζόλη τρίχας είναι ένας ευαίσθητος δείκτης για την ανίχνευση του χρόνιου στρες, ενώ η παχυσαρκία στα παιδιά φαίνεται να σχετίζεται με την απορρύθμιση της έκκρισης κορτιζόλης. Τέλος, προχωρήσαμε στην ανάλυση του FGF21 σε ένα δείγμα 78 κοριτσιών από το αρχικό δείγμα σε όλα τα στάδια εφηβείας (50 κορίτσια με υπερβάλλον σωματικό βάρος ή παχυσαρκία και 28 κορίτσια με φυσιολογικό σωματικό βάρος). Στα κορίτσια με φυσιολογικό σωματικό βάρος παρατηρήθηκε μια σημαντική συσχέτιση των επιπέδων FGF21 και της κορτιζόλης τρίχας (r=0.54, p<0.006) αλλά και της κορτιζόλης σιέλου (r= 0.463, p< 0.020). Ο FGF21 φαίνεται να επιδρά στον άξονα του στρες και να διαμεσολαβεί την σχέση παχυσαρκίας και στρες.