肥胖兒童青少年血清脂肪因子與其代謝特征的相關(guān)性研究

杜蘇蘇 彭璐婷 武 蘇 蔣志穎 凌 茹 郁 珽 劉倩琦 李曉南

近年來，一種特殊的肥胖表型受到廣泛關(guān)注，代謝健康型肥胖(MHO)，即滿足臨床肥胖定義，但不存在心血管代謝風(fēng)險(xiǎn)因素，往往表現(xiàn)為正常范圍的血壓、血脂、血糖、胰島素、肝酶及激素水平等[1]；反之，代謝不健康型肥胖(MUO)具有較高發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)[2]。目前，MHO和MUO個(gè)體代謝譜不同的潛在機(jī)制仍知之甚少。初步證據(jù)表明脂肪組織本身可能是決定肥胖代謝命運(yùn)的重要因素[3-4]。脂肪組織通過分泌細(xì)胞因子，與肝臟、腦、胰腺等對話(cross talk)，影響全身或局部多個(gè)代謝途徑，調(diào)控能量代謝、胰島素敏感性、脂代謝及炎癥等，參與肥胖及其相關(guān)代謝疾病的病理生理進(jìn)程[6-8]。兒童青少年期是脂肪組織發(fā)育和編程的關(guān)鍵期[9]。瘦素和脂聯(lián)素是經(jīng)典脂源性細(xì)胞因子，近年來亦發(fā)現(xiàn)神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白4(Nrg4)及鋅α-2糖蛋白(ZAG)在肥胖發(fā)生發(fā)展中具有一定調(diào)控作用，本文為“兒童青少年肥胖及代謝綜合征多學(xué)科規(guī)范化診療策略的臨床研究”課題的一部分，主要研究上述4種脂肪因子在不同代謝狀態(tài)的肥胖兒童青少年血清中表達(dá)水平，并分析其與體格及代謝之間相關(guān)性，為肥胖早期代謝風(fēng)險(xiǎn)評估因子提供依據(jù)。

1 方法

1.1 診斷標(biāo)準(zhǔn) 肥胖診斷標(biāo)準(zhǔn)[10]： BMI≥同年齡同性別P95。高血壓診斷標(biāo)準(zhǔn)[11]： SBP和(或)DBP≥同年齡同性別P95。糖代謝異常[12]：滿足以下任一項(xiàng)，①空腹血糖(FBG)≥5.6 mmol·L-1；②餐后2 h糖耐量(PBG)7.8 ～11.1 mmol·L-1；③2型糖尿??；④空腹胰島素(FINS)>15 mU·L-1，餐后FINS >75 mU·L-1[13]；⑤胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)[14]： FBG×FINS/22.5≥3.0。脂代謝異常[12]：滿足以下任一指標(biāo)，①總甘油三酯(TG)≥1.47 mmol·L-1；②高密度脂蛋白膽固醇(HDL-c)<1.03 mmol·L-1；③非高密度脂蛋白膽固醇(non-HDL-c)≥3.76 mmol·L-1。 MUO標(biāo)準(zhǔn)：滿足兒童青少年肥胖診斷標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，同時(shí)滿足高血壓、糖代謝異?；蛑x異常中任意一項(xiàng)。MHO標(biāo)準(zhǔn)：滿足兒童青少年肥胖診斷標(biāo)準(zhǔn)，未達(dá)到高血壓、糖代謝異?；蛑x異常中任意一項(xiàng)。

1.2 倫理和知情同意 本研究經(jīng)南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院(我院)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)通過(BE2015607)。入組前告知研究對象及監(jiān)護(hù)人檢查目的，并簽署書面知情同意書。

1.3 納入和排除標(biāo)準(zhǔn) 2015年9月至2018年3月在我院兒童保健科就診的符合本文肥胖診斷標(biāo)準(zhǔn)的兒童青少年的連續(xù)病例。排除患有內(nèi)分泌疾病、遺傳代謝性疾病以及慢性疾病需長期服藥治療的兒童。

1.4 體格測量 ①身高、體重測量并計(jì)算BMI[體重(kg)/身高(m2)]，依照WHO兒童生長標(biāo)準(zhǔn)(2006年)，計(jì)算BMI標(biāo)準(zhǔn)差分?jǐn)?shù)(BMISDS)；軟尺測量腰圍(WC)并計(jì)算腰圍身高比(WHtR)[腰圍(cm)/身高(cm)]；③應(yīng)用生物電阻抗法(InBody J20，Biospace公司，韓國)測定體脂質(zhì)量(FM)及其百分比(FM%)等體成分指標(biāo)；④血壓測量：研究對象安靜休息10 min后歐姆龍自動(dòng)血壓計(jì)(HBP-1300,大連)測量血壓3次，取平均值。

1.5 血指標(biāo)測量 所有受試者均禁食12 h，于次日清晨抽取靜脈血。①自動(dòng)生化分析儀測定FBG、餐后2h-PBG、ALT、AST、TG、總膽固醇(TC)、HDL-c；放射免疫分析法測定FINS和餐后FINS。

1.6 血清脂肪因子的測定 抽取靜脈血，離心后分裝血清，于-80℃冰箱儲存待檢測；采用酶聯(lián)免疫吸附法測定血清脂肪因子水平瘦素和脂聯(lián)素(R&D Systems，美國)，Nrg4(LifeSpan Biosciences，美國)及ZAG(RayBiotech，美國)。

2 結(jié)果

2.1 研究對象的臨床特征 符合本文納入和排除標(biāo)準(zhǔn)的192名肥胖兒童青少年進(jìn)入分析，其中男童138例(71.9%)，女童54例，平均年齡(10.6 ±1.9)歲。表1顯示，MUO組平均年齡高于MHO組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，性別構(gòu)成比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；校正年齡因素后，MUO組BMISDS、FM%、SBP、DBP、TG、Non-HDL-c和HOMA-IR仍顯著高于MHO組，血清HDL-C水平低于MHO組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 不同代謝狀態(tài)肥胖兒童青少年血清脂肪因子水平 表2顯示，MUO組血清脂聯(lián)素及Nrg4水平明顯低于MHO組，且在校正年齡后，差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；兩組間血清瘦素和ZAG水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.3 肥胖兒童青少年血清脂肪因子與體格生長、代謝指標(biāo)的相關(guān)性 表3顯示，兩組分別進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，MHO組肥胖兒童血清Nrg4水平與BMISDS及FM%呈負(fù)相關(guān)，與HDL-c呈正相關(guān)；血清瘦素、脂聯(lián)素、Nrg4及ZAG與代謝指標(biāo)未見相關(guān)性。MUO組肥胖兒童血清脂聯(lián)素水平與年齡存在負(fù)相關(guān)(P<0.05)，瘦素、Nrg4、ZAG水平與性別、年齡無明顯相關(guān)性(P>0.05)。偏相關(guān)分析顯示：MUO組肥胖兒童血清瘦素水平與BMISDS、FM%、WHtR呈正相關(guān)(P<0.05)；血清脂聯(lián)素水平與ALT、AST、HOMA-IR呈負(fù)相關(guān)(P<0.01)；血清Nrg4水平與BMISDS、WHtR、ALT、AST呈負(fù)相關(guān)；血清ZAG水平與FM%呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

表1 MHO與MUO組肥胖兒童青少年臨床特征分析

注P1為校正年齡后

表2 MHO與MUO組肥胖兒童青少年血清脂肪因子水平比較

注P1為校正年齡后

2.4 肥胖兒童青少年血清脂肪因子水平與代謝異常的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn) 表4顯示，在肥胖兒童青少年中，以是否存在代謝異常為因變量，以瘦素、脂聯(lián)素、Nrg4和ZAG為自變量，經(jīng)二分類logistic回歸分析顯示，血清脂聯(lián)素及Nrg4可降低肥胖兒童代謝異常的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，且在校正年齡、性別及體脂參數(shù)后仍存在(P<0.05)。

2.5 血清脂肪因子脂聯(lián)素、Nrg4對肥胖兒童青少年代謝風(fēng)險(xiǎn)的評估價(jià)值 血清脂聯(lián)素、Nrg4預(yù)測肥胖兒童代謝狀態(tài)的工作特征曲線下面積分別為0.701(95% CI：0.613～0.790)、0.626(95% CI ：0.500～0.752)；根據(jù)約登指數(shù)得出臨界值，肥胖兒童青少年血清脂聯(lián)素<5.56 μg·mL-1(敏感度40.13 %、特異度96.43 %)、Nrg4水平<5.5 ng·mL-1(敏感度83.11 %、特異度44 %)時(shí)，代謝紊亂發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加(圖1)。

3 討論

隨著生活方式改變，兒童青少年肥胖發(fā)病率日益增長，已呈全球流行趨勢。目前，肥胖代謝表型研究逐漸引起關(guān)注。成人研究發(fā)現(xiàn)，相比MHO，代謝異常狀態(tài)的肥胖患者更易發(fā)生糖尿病及心血管疾病[3]。然而，MHO診斷標(biāo)準(zhǔn)目前尚未統(tǒng)一，Meta分析顯示，由于診斷標(biāo)準(zhǔn)不同，肥胖兒童中MHO檢出率3%～80%[15]。與以往研究相近[16,17]，本研究將MHO嚴(yán)格定義為具有正常水平的胰島素敏感性、血壓、血脂及血糖的肥胖兒童，MHO檢出率為14.6%，MUO為85.4%。同時(shí)，MUO組為較大的年齡及較高的BMISDS值，說明隨著年齡的增長，肥胖程度加重，伴隨的代謝紊亂更加突出。

表3 MHO和MUO組肥胖兒童青少年血清脂肪因子與體格生長、代謝指標(biāo)相關(guān)性分析

續(xù)表3 MUO0.0160.842-0.2010.014-0.1800.033-0.1100.247空腹血糖/mmol·L-1 MHO-0.3090.1100.2380.2220.0390.8530.0020.835 MUO0.0020.984-0.0540.5070.0440.602-0.1230.185胰島素抵抗指數(shù) MHO-0.1110.572-0.0340.887-0.1760.4850.0960.723 MUO0.0080.917-0.1740.033-0.0240.778-0.0480.606

表4 肥胖兒童青少年血清脂肪因子與代謝異常發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的分析

注 模型1：未調(diào)整；模型2：調(diào)整了年齡、性別；模型3：調(diào)整了年齡、性別、BMISDS、FM%和WHtR

圖1脂聯(lián)素和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白4評估肥胖兒童青少年代謝異常的ROC曲線

本研究選取了5～14歲肥胖兒童青少年，主要涵蓋了學(xué)齡期和青春期兒童，肥胖程度從輕度到重度，可在一定程度上反映該階段肥胖兒童代謝狀況。肥胖是心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，肥胖兒童雖較少有明顯的心血管疾病的發(fā)生，但肥胖兒童青少年的代謝異常是成年后糖尿病、心血管疾病等慢性疾病等發(fā)生的病理基礎(chǔ)和早期階段[18-20]。因此，早期識別并干預(yù)兒童青少年期肥胖及代謝改變，對于預(yù)防和控制成年期慢性疾病的發(fā)生具有重要意義。大量研究證明，脂肪組織集聚并通過分泌一系列活性分子，影響血糖、血脂等調(diào)節(jié)信號通路，是代謝異常發(fā)生的上游細(xì)胞生物學(xué)改變[5]。本研究證明不同代謝水平肥胖兒童的血清脂肪因子存在差異，并且脂肪因子水平與體脂水平、腹型肥胖及糖脂代謝密切相關(guān)。

脂聯(lián)素主要由白色脂肪組織分泌，具有增加胰島素敏感性、抗炎及預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等作用[21]。肥胖患者血清中脂聯(lián)素水平低于正常體重組，低水平的脂聯(lián)素往往與肥胖、胰島素抵抗、代謝綜合征相關(guān)[22-24]。研究表明，脂聯(lián)素可活化骨骼肌腺苷酸活化激酶(AMPK)，增加游離脂肪酸氧化，降低骨骼肌中脂質(zhì)堆積從而調(diào)節(jié)胰島素敏感性；同時(shí)，脂聯(lián)素可上調(diào)細(xì)胞膜GLUT4轉(zhuǎn)運(yùn)體水平，促進(jìn)組織對葡萄糖的吸收[25, 26]。本研究顯示，MHO組肥胖兒童血清脂聯(lián)素水平不僅高于MUO組，并與HOMA-IR呈負(fù)相關(guān)，與以往研究結(jié)果一致[16,27]，進(jìn)一步說明了脂聯(lián)素調(diào)節(jié)胰島素敏感性、改善糖代謝的作用。研究顯示，肝臟是脂聯(lián)素主要靶器官之一，脂聯(lián)素可活化肝組織中AMPK，調(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)聚積、胰島素抵抗、炎癥及纖維化[28]。兒童非酒精性脂肪肝病診斷與治療專家共識表明[29]，ALT是篩查NAFLD的首選生化指標(biāo)，同時(shí)反映肝細(xì)胞功能受損程度及非酒精性脂肪性肝病的病程進(jìn)展，對兒童NAFLD的臨床診斷具有重要意義。本研究發(fā)現(xiàn)，MUO組兒童青少年血清脂聯(lián)素水平與ALT、AST呈負(fù)相關(guān)，提示脂聯(lián)素可能參與非酒精性脂肪性肝病的形成。進(jìn)一步通過ROC曲線，推斷血清脂聯(lián)素<5.56 μg·mL-1的肥胖兒童代謝紊亂發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加。提示進(jìn)行脂聯(lián)素水平監(jiān)測對于臨床預(yù)測或評估肥胖兒童代謝狀態(tài)具有一定的意義。

作為脂肪組織中一種特殊類型，棕色脂肪組織也可以分泌脂肪因子，參與機(jī)體代謝調(diào)控。Nrg4主要由棕色脂肪細(xì)胞合成并釋放，與脂聯(lián)素類似，Nrg4具有降低體重、改善代謝的作用。腰圍和腰圍身高比被認(rèn)為是腹型肥胖的標(biāo)志，與肥胖相關(guān)代謝并發(fā)癥密切相關(guān)[30, 31]。與成人研究結(jié)果類似[32]，本研究對象血清Nrg4水平隨肥胖程度、腹圍及體脂含量增加而下降。有代謝異常的肥胖兒童血清Nrg4水平明顯低于代謝健康肥胖兒童；ROC曲線示血清Nrg4<5.5 ng·mL-1的肥胖兒童代謝風(fēng)險(xiǎn)明顯增加。已知Nrg4可通過抑制肝臟X受體(LXR)及固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c下調(diào)肝臟脂質(zhì)從頭合成，調(diào)控肥胖相關(guān)脂肪性肝病的進(jìn)程[33]。臨床非酒精性脂肪肝患者血清中Nrg4水平明顯降低[34]，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，過表達(dá)Nrg4小鼠可抵抗高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖，降低脂合成基因的表達(dá)，改善肝臟脂質(zhì)代謝[35]。本研究結(jié)果亦顯示MUO組兒童血清Nrg4水平與ALT呈負(fù)相關(guān)。提示Nrg4有可能成為肥胖兒童非酒精性脂肪肝發(fā)生發(fā)展監(jiān)測和干預(yù)的靶標(biāo)。

瘦素主要由白色脂肪組織分泌，通過血腦屏障作用于下丘腦的弓形核，調(diào)節(jié)食欲及能量平衡[36]。對于正常體重人群，循環(huán)中高瘦素水平可降低體重；然而肥胖患者往往存在“瘦素抵抗”狀態(tài)[37, 38]。瘦素抵抗可能與血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)缺陷或下游細(xì)胞內(nèi)信號機(jī)制的缺陷有關(guān)[39]。本研究發(fā)現(xiàn)肥胖兒童血清瘦素水平隨肥胖程度、腹圍及體脂含量增加而升高，肥胖兒童表現(xiàn)為瘦素抵抗?fàn)顟B(tài)。瘦素與代謝的關(guān)系尚存在爭議。趙申等[40]研究發(fā)現(xiàn)肥胖兒童血清中瘦素水平與FINS、C-P、TG、LDL-c水平呈正相關(guān)，與HDL-C呈負(fù)相關(guān)；而一項(xiàng)使用高胰島素-正常血糖鉗夾試驗(yàn)診斷胰島素抵抗的研究發(fā)現(xiàn)，胰島素抵抗組與胰島素敏感組青少年表現(xiàn)為相似的血清瘦素水平[41]；同時(shí)不同代謝狀態(tài)肥胖成人血清瘦素水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[42, 43]；本研究亦顯示血清瘦素水平與代謝未見相關(guān)性?？赡芘c肥胖兒童代謝狀態(tài)診斷標(biāo)準(zhǔn)、研究對象年齡、性別及樣本量有關(guān)[16, 44]，尚需擴(kuò)大樣本進(jìn)一步研究。

ZAG最初被認(rèn)為是腫瘤來源分子，在腫瘤惡病質(zhì)患者中，通過上調(diào)脂氧化降低體重[45]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)ZAG可由多種組織如脂肪、肝臟、乳腺、前列腺等分泌，在調(diào)節(jié)體重及糖脂代謝中扮演重要作用。與LiuM等人研究結(jié)果相一致[46]，本研究顯示，血清ZAG水平與體脂呈負(fù)相關(guān)。但未能確定ZAG與糖脂代謝相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性，有學(xué)者認(rèn)為這可能是由于脂肪組織來源的ZAG主要通過其自分泌/旁分泌方式在局部發(fā)揮作用，循環(huán)中ZAG水平與肥胖及相關(guān)代謝疾病關(guān)系尚無統(tǒng)一結(jié)論[47]。ZAG調(diào)控肥胖及相關(guān)代謝疾病的機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。

本研究的局限：MHO定義尚不統(tǒng)一，各項(xiàng)研究結(jié)果有一定差異；糖脂代謝的診斷標(biāo)準(zhǔn)各國亦不統(tǒng)一，本研究采用的中國標(biāo)準(zhǔn)。脂肪細(xì)胞因子受到內(nèi)分泌激素的調(diào)控，因研究人數(shù)有限，未能對研究對象行青春期分組分析，但對年齡進(jìn)行了偏相關(guān)分析。此外，對于代謝健康的肥胖兒童需要長期隨訪，監(jiān)測其代謝水平，以證明特異性的脂肪細(xì)胞因子對其遠(yuǎn)期健康預(yù)測的意義。

綜上所述，肥胖兒童青少年代謝紊亂檢出率較高，脂肪組織在其中發(fā)揮重要作用。脂源性細(xì)胞因子的變化與體脂含量、腹型肥胖及肥胖程度密切相關(guān)，血清脂聯(lián)素和Nrg4是肥胖兒童青少年糖脂代謝的保護(hù)因子，進(jìn)一步隨訪觀察其變化規(guī)律以及與代謝結(jié)局的關(guān)系，并深入探討其作用機(jī)制，對于肥胖及相關(guān)心血管代謝疾病的早期防治具有重要的臨床意義。

致謝：感謝參加調(diào)查研究的兒童及家長，感謝南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院檢驗(yàn)科技術(shù)人員給予的幫助。