Ο ρόλος της ιρισίνης και του αυξητικού παράγοντα 21 των ινοβλαστών (fibroblast growth factor-21, FGF-21) στην παθογένεση της υπερβαρότητας και της παχυσαρκίας στην παιδική και εφηβική ηλικία

Abstract

Background: Overweight and obesity in childhood and adolescence represent a major public health problem of our century, and account for increased morbidity and mortality in adult life. Irisin and Fibroblast Growth Factor-21 (FGF-21) have been proposed as prognostic and/or diagnostic biomarkers in subjects with obesity and metabolic syndrome, because they increase earlier than other traditional biomarkers. Objective and Hypotheses: We determined the concentrations of irisin and FGF-21 in children and adolescents with overweight and obesity before and after one year of a life-style intervention program of diet and physical exercise and explored the impact of body mass index (BMI) reduction on the concentrations of irisin, FGF-21 and other cardiometabolic risk factors. Patients and Methods: Three hundred and ten (n = 310) children and adolescents (mean age ± SD: 10.5 ± 2.9 years; 162 males, 148 females; 152 prepubertal, 158 pubertal), attending our Out-patient Clinic for the Prevention and Management of Overweight and Obesity in Childhood and Adolescence, "Aghia Sophia" Children’s Hospital, Athens, Greece, were studied prospectively for 1 year. Subjects were classified as having obesity (n = 211, 68%), or overweight (n = 99, 32%), according to the International Obesity Task Force (IOTF) criteria. Inclusion criteria were age 2–18 years old and increased BMI for age and gender. All subjects were evaluated and entered an intervention program that provided personalized advice and guidance on diet and physical exercise to patients and their families, by a multidisciplinary team. Subjects with obesity were followed-up every month and subjects with overweight every two months. Αt the begging and the end of the study clinical evaluation, body fat measurements and hematologic, biochemical, and endocrinologic investigations were performed. Irisin and FGF-21 concentrations were determined using a commercially available enzyme-linked immunoassay (ELISA) kit. The study was approved by the Ethics Committee and written informed consent was obtained by all parents or guardians of the participants. Results: Following one year of the life-style intervention program, there was a significant decrease in BMI (p = 0.001), waist-to-hip ratio (WHR) (p = 0.024), waist-to-height ratio (p = 0.024), total cholesterol (p = 0.001), LDL (p = 0.001), Apolipoprotein-B concentrations (p = 0.001), fat mass (p = 0.001) and irisin concentrations (p = 0.001), and an increase in muscle mass (p = 0.001), free-fat mass (p = 0.001) and HDL (p = 0.001). FGF-21 concentrations correlated positively with BMI (p = 0.001), waist circumference (p = 0.001), triglycerides (p = 0.001), HOMA-IR (p = 0.001), fat mass percentage (p = 0.043), muscle mass (p = 0.002) and bone mass (p = 0.003). Multivariate linear regression analysis indicated that the change in WHR was the only independent variable affecting irisin change (β = -465.55 (95% CI: -918.40 to 12.70), p = 0.044). Conclusions: The above findings indicate that the decrease in BMI in children and adolescents with overweight or obesity following one year of implementation of a personalized, multi-disciplinary, life-style intervention program of diet and exercise resulted in a significant reduction in irisin concentrations, as well as an improvement in cardiometabolic risk factors. Further studies are required to determine the potential role of irisin as a biomarker for monitoring the response to lifestyle interventions and for predicting the development of cardiometabolic risk factors.

Εισαγωγή: Η υπερβαρότητα και η παχυσαρκία στην παιδική και εφηβική ηλικία αποτελούν ένα από τα κυριότερα προβλήματα δημόσιας υγείας του 21ου αιώνα, και οδηγούν σε αυξημένη νοσηρότητα και θνησιμότητα στην ενήλικη ζωή. Η ιρισίνη και ο αυξητικός παράγοντας-21 των ινοβλαστών (FGF-21) έχουν μελετηθεί ως πιθανοί προγνωστικοί και διαγνωστικοί βιοδείκτες σε άτομα με παχυσαρκία και μεταβολική νόσο, γιατί οι συγκεντρώσεις τους επηρεάζονται νωρίτερα από αυτές των κλασικών βιοδεικτών. Σκοπός: Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η αξιολόγηση των συγκεντρώσεων της ιρισίνης και του FGF-21 σε παιδιά και εφήβους με υπερβαρότητα και παχυσαρκία, πριν και ένα χρόνο μετά την εφαρμογή ενός εξατομικευμένου μοντέλου παρέμβασης διατροφής και άσκησης, καθώς και η αξιολόγηση της επίπτωσης της ελάττωσης του Δείκτη Μάζας Σώματος (ΔΜΣ) στις συγκεντρώσεις της ιρισίνης, του FGF-21 και των καρδιομεταβολικών παραγόντων. Ασθενείς και Μέθοδοι: Μελετήσαμε 310 παιδιά και εφήβους (μέση ηλικία ± τυπική απόκλιση: 10.5 ± 2.9 έτη, 162 αγόρια και 148 κορίτσια, 152 προεφηβικά παιδιά και 158 έφηβοι), τα οποία συμμετείχαν στο πρόγραμμα του Ιατρείου Αντιμετώπισης Αυξημένου Βάρους Σώματος για την πρόληψη και την αντιμετώπιση της παιδικής και εφηβικής παχυσαρκίας, στο Γενικό Νοσοκομείο Παίδων «Η ΑΓΙΑ ΣΟΦΙΑ», για ένα χρόνο. Οι συμμετέχοντες κατηγοριοποιήθηκαν με βάση τον ΔΜΣ σε άτομα με παχυσαρκία (n = 211, 68%), και υπερβαρότητα (n = 99, 32%), σύμφωνα με τις καμπύλες σωματικών ανθρωπομετρικών δεδομένων του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας (ΠΟΥ). Κριτήρια εισαγωγής στην μελέτη ήταν η ηλικία (2–18 ετών) και ο αυξημένος ΔΜΣ για την ηλικία και το φύλο. Όλα τα άτομα και οι οικογένειές τους εκτιμήθηκαν από μία διεπιστημονική ομάδα και συμμετείχαν σε ένα εξατομικευμένο πρόγραμμα παρέμβασης διατροφής και άσκησης. Επίσης, προσέρχονταν για επανεκτίμηση κάθε μήνα εάν είχαν παχυσαρκία και κάθε δύο μήνες εάν είχαν υπερβαρότητα. Στην αρχή και στο τέλος της μελέτης πραγματοποιήθηκε καταγραφή και εκτίμηση σωματομετρικών δεδομένων, λιπομέτρηση και εκτενής αιματολογικός, βιοχημικός και ενδοκρινολογικός έλεγχος. Οι συγκεντρώσεις της ιρισίνης και του FGF-21 καθορίστηκαν χρησιμοποιώντας την μέθοδο της ενζυμικής ανοσοδοκιμασίας (enzyme-linked immunoassay, ELISA). Η μελέτη έλαβε έγκριση από την επιτροπή Ηθικής και Δεοντολογίας του Γενικού Νοσοκομείου Παίδων «Η ΑΓΙΑ ΣΟΦΙΑ» και λήφθηκε έγγραφη συγκατάθεση από όλους τους γονείς ή κηδεμόνες. Αποτελέσματα: Μετά από ένα έτος παρέμβασης, σημειώθηκε στατιστικά σημαντική μείωση του ΔΜΣ (p = 0,001), του λόγου περιμέτρου μέσης προς ισχίων (waist-to-hip ratio, WHR) (p = 0,024), του λόγου περιμέτρου μέσης προς ύψος (p = 0,024), της ολικής χοληστερόλης (p = 0,001), της LDL (p = 0,001), της Απολιποπρωτεΐνης-B (p = 0.001), του λιπώδους ιστού (p = 0,001) και των συγκεντρώσεων της ιρισίνης (p = 0,001), και στατιστικά σημαντική αύξηση της HDL (p = 0,001), του μυϊκού ιστού (p = 0,001) και της άλιπης μάζας (p = 0,001). Οι συγκεντρώσεις του FGF-21 είχαν στατιστικά σημαντική θετική συσχέτιση με τον ΔΜΣ (p = 0,001), την περίμετρο μέσης (p = 0,001), τα τριγλυκερίδια (p = 0,001), τον δείκτη HOMA-IR (p = 0,001), το ποσοστό του λιπώδους ιστού (p = 0,043), τον μυϊκό ιστό (p = 0.002) και τον οστίτη ιστό (p = 0,003). Η ανάλυση πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης ανέδειξε τον WHR ως τον ανεξάρτητο παράγοντα που επηρεάζει την μεταβολή των συγκεντρώσεων της ιρισίνης [β = -465,55 (95% CI: -918,40 ως 12,70), p = 0,044]. Συμπεράσματα: Τα παραπάνω αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η εφαρμογή ενός εξατομικευμένου προγράμματος παρέμβασης διατροφής και άσκησης είχε σημαντικά αποτελέσματα ως προς την ελάττωση του ΔΜΣ και των συγκεντρώσεων της ιρισίνης, και την βελτίωση καρδιομεταβολικών παραγόντων σε παιδιά και εφήβους με υπερβαρότητα και παχυσαρκία. Είναι επιβεβλημένη η ανάγκη για περαιτέρω μελέτες που θα διασαφηνίζουν τον ρόλο της ιρισίνης ως πιθανού βιοδείκτη για την παρακολούθηση της ανταπόκρισης σε προγράμματα παρέμβασης και την πρόβλεψη ανάπτυξης καρδιομεταβολικής νόσου.