1 Институтът за изследване на укрепването на здравето на UKK, Група за изследване на костите, Тампере, П.О. Box 30, 33501 Тампере, Финландия

свързано

2 Изследователски отдел, Университетска болница, Тампере, П.О. Box 2000, 33521 Тампере, Финландия

3 Медицинско училище, Университет в Тампере, 33014 Университет в Тампере, Финландия

4 Отделение по ортопедия и травматология, Отделение по травма, мускулно-скелетна хирургия и рехабилитация, Университетска болница в Тампере, П.О. Box 2000, 33521 Тампере, Финландия

Резюме

Асоциациите между детското затлъстяване и костните характеристики на възрастните са оценени сред 62 жени със затлъстяване в пременопауза, от които 12 са били със затлъстяване от детството (ObC), а 50 са натрупали наднормено тегло в зряла възраст (ObA). Съставът на тялото и минералното съдържание на костите (BMC) на цялото тяло, гръбначния стълб и проксималната бедрена кост бяха оценени с DXA. Общата площ на напречното сечение и костната (диафизарна CoD) и трабекуларната (epiphyseal TrD) костна плътност на радиуса и пищяла бяха измерени с pQCT. В сравнение с ObA-групата, ObC-групата е била с 5,2 см по-висока и съответно с 2,5 и 3,5 кг по-слаба и мастна маса. В зависимост от статистическата корекция, ObC-групата има 5–10% по-голяма TrD както в пищяла, така и в радиуса. Останалите костни черти не се различават значително между групите. Настоящите предварителни наблюдения поставят интересен въпрос дали детското затлъстяване може да доведе до по-плътна трабекуларна кост в зряла възраст. При статистическата корекция обаче трябва да се прояви предпазливост.

1. Въведение

В сравнение с възрастните с нормално тегло, хората с наднормено тегло и затлъстяване имат не само по-голяма костна минерална плътност (КМП), но те губят костите с по-бавни темпове и дори могат да имат намален риск от фрактури на крехкост [1, 2]. Що се отнася до ефекта на детското затлъстяване върху костната маса, констатациите са противоречиви [3–5]. Някои проучвания приписват по-голяма костна маса на излишното телесно тегло през годините на растеж [5–8], но също така се предполага, че затлъстелите деца имат по-ниска костна маса за дадено тегло [9–11].

По принцип по-голямата костна маса при затлъстели лица може просто да е следствие от увеличената телесна маса. Докато тежестното натоварване само по себе си може да стимулира образуването на кост, затлъстелите лица също имат умерено увеличение на мускулната маса [12, 13], което е важен фактор, определящ костната маса и сила [14]. В абсолютни стойности е доказано, че костната маса и сила са по-големи при затлъстелите жени, но намаляват спрямо телесното тегло, вариращо пропорционално на чистата маса, а не до телесното тегло или мастната маса [15]. Интересното е, че някои проучвания предполагат, че мастната маса, другият основен компонент на телесното тегло, може също да стимулира нарастването на костите при растящите деца, но тези резултати остават непоследователни, показвайки както положителни [16, 17], така и отрицателни асоциации [11, 13, 18 ].

Въпреки очевидната простота, връзката между телесното тегло и костната маса и сила не е ясна. Докато затлъстяването е представено от повишено телесно тегло и по този начин масата, необходима за движение по време на обичайните дейности, инцидентните мускулни контракции, особено големината на силата, скоростта на производство на сила и общото количество контракции играят по-важна роля от тялото тегло. Самото телесно тегло налага относително малко и статично натоварване на костите (съответстващо на земната гравитация, G), докато натоварването може значително да се увеличи при различни дейности чрез мускулни действия [19]. Теоретично, физически активен индивид със затлъстяване има по-силни мускули от заседнал човек с подобно затлъстяване. Следователно, по-голямата мускулна сила би позволила повече костно ремоделиране и по този начин ще доведе до повишена костна маса и сила в първата. От друга страна, ако затлъстелият индивид е заседнал или стане неактивен и загуби мускулна маса, инцидентните мускулни сили, наложени върху костите, намаляват и остеопенията може да настъпи, независимо колко затлъстява индивидът [12]. Все още обаче не е известно дали влиянието на повишеното телесно тегло върху костите ще бъде по-силно в детството и ще продължи до зряла възраст.

Конвенционалната парадигма предполага, че затлъстяването води до по-голяма костна маса в резултат на по-голямо телесно тегло и по този начин може да предпази от остеопороза. В това проучване на напречното сечение ние предположихме, че онези жени, които са затлъстели от детството, ще покажат известна полза по отношение на костните характеристики в сравнение с жените, които са наддали на излишно тегло не по-рано от зряла възраст. Тази хипотеза се основава на наблюдения, че периодът на юношеския растеж предоставя възможност за ефективно натрупване на кости [20]. Освен това оценихме дали статистическата корекция за различни антропометрични променливи влияе върху резултатите и ако да, до каква степен.

2. Методи

2.1. Субекти

Шестдесет и две затлъстели (ИТМ

30) клинично здрави жени в пременопауза на възраст от 25 до 45 години са участвали в проучването [21]. Според самоотчетите 12 от тези жени са били със затлъстяване от детството, а 50 са натрупали наднормено тегло след зрялост. Нито един от субектите няма доказателства за някакво заболяване, предишни наранявания или употреба на наркотици (разрешени са хормонални контрацептиви), които биха засегнали скелета им. Протоколът за изследване е одобрен от Комитета по етика на болничния район Пирканмаа, Тампере, Финландия, и всеки участник е дал писмено информирано съгласие.

2.2. Въпросник за здравна история

Информация за самоотчитане на здравето, наранявания, лекарства, заболявания, диета, небременна тежест на възраст 25 години, история на колоездене с тегло, опити за отслабване, менструален статус и фактори за начина на живот като текуща физическа активност, пушене и консумация на алкохол е получена с въпросник. Въпросникът беше попълнен в интервю.

2.3. Измервания

Физическа дейност
Историята на физическата активност беше оценена в интервю и текущите стъпки за ежедневно ходене бяха измерени с крачкомер (Omron HL-112-E, Omron Healthcare Europe) в продължение на шест дни.

Мускулно представяне
Максималната изометрична сила на удължаване на крака (N/kg) се измерва с динамометър за деформация под ъгъл на коляното от 110 градуса (Tamtron, Tampere, Финландия). Максималната сила на излитане (N/kg) и мощност (W/kg) по време на вертикален скок на обратното движение бяха измерени на силова плоча (Kistler Ergojump 1.04, Kistler Instrumente AG, Winterthur, Швейцария). Функционалната (ите) гъвкавост (и) се оценява чрез тест за бягане от фигура 8 и силата на сцепление на двете предмишници (кг) със стандартен измервателен уред за сила на сцепление.

Антропометрия и състав на тялото
Височината на тялото беше измерена с точност до 0,1 см, а телесното тегло с точност до 0,1 кг с високо прецизна скала, като участниците носеха само бельото си. Обиколката на талията е измерена по средата между най-ниското ребро и илиачния гребен и обиколката на ханша на върха на по-големия трохантер. Съставът на тялото (мастна маса и чиста маса) и андроид (багажник) и гиноиден (тазобедрен)% мазнини бяха оценени с двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (DXA, Lunar Prodigy Advance, GE Lunar, Madison, WI, USA). В нашата лаборатория in vivo прецизност (вариране на коефициента, CV%) на базата на повторни сканирания на 27 субекта с репозиция е 1,3% за мастната маса и 0,8% за чистата маса (Sievänen, непубликувани данни).

Статистически анализи
Средните и стандартните отклонения (SD) бяха използвани като описателна статистика. Разликите между групите бяха оценени чрез анализ на ковариацията и като възможни объркващи фактори бяха използвани телесна височина, мазнини и чиста маса като ковариати. Тъй като индексът на телесна маса (ИТМ) е често използван променлив в съответната литература, анализите бяха коригирани за ИТМ за сравнение. Използвани са линейни регресионни анализи за намиране на предикторите за костни черти; телесната височина, чистата маса, мастната маса и детското затлъстяване са включени като дихотомична променлива (ObC = 0; ObA = 1) в моделите на регресия.

3. Резултати

Характеристиките на групата (средно, SD) са дадени в Таблица 1. ObC-групата е била средно с 5.2 cm по-висока и в сравнение с ObA-групата те са имали съответно 2.5 kg и 3.5 kg по-чиста и мастна маса. Въпреки това, разликата в средната относителна телесна мазнина и чиста маса е малка, което показва сходен телесен състав и в двете групи за дадена телесна височина в зряла възраст. Както е показано в таблица 1, мускулната сила, функционалната гъвкавост и стъпките/ден са сходни между двете групи.

Базираната на DXA костна маса и сила са по-големи в ObC-групата, отколкото тези в ObA-групата (Таблица 2). Корекцията за ИТМ практически не е оказала ефект върху средните разлики, докато корекцията за височина, мазнини и чиста маса е повлияла на резултатите, които вече не са статистически значими.

Въпреки че ObC-групата има тенденция да има по-голям TrD както в дисталния радиус, така и в дисталния пищял, кортикалната плътност е сходна и в двете групи. Също така се наблюдава тенденция към по-голяма обща площ на напречното сечение на костите в ObC-групата, особено в носещата тежест пищяла. Тази разлика обаче изчезна след коригиране на телесната височина и мазнините и постната тъкан. В радиуса с неносещо тегло площта на напречното сечение на костите е сходна и в двете групи и коригирането на антропометричните променливи не повлиява резултатите.

Най-значимите предиктори за костни черти са височината и чистата маса (Таблици 3, 4 и 5). Височината беше положително свързана с костната маса и здравината на аксиалния скелет, докато чистата маса беше най-силният корелат за повечето костни черти в апендикулярния скелет.

4. Дискусия

Според нашите открития жените, които са били със затлъстяване от детството, са били по-високи от жените, които са наддали в зряла възраст. Дебелите деца са склонни да бъдат високи за възрастта си и да са напреднали в сексуалното и скелетното развитие, но не е задължително по отношение на ръста на възрастен, което е установено в настоящото проучване. Тъй като размерът на тялото е силно свързан с костната маса и сила, а по-високите хора имат по-масивен скелет от по-малките си колеги, телесната височина и тегло, или общата им ИТМ, често се използват в литературата като ковариати за статистически контрол на междугруповата група разлики в антропометричните променливи. Освен конвенционалните променливи, ние измервахме както мазнини, така и постна тъкан (основните компоненти на телесното тегло) в това проучване и двете променливи бяха използвани като ковариати вместо чисто телесно тегло. Според нашите констатации телесната височина е много по-силен предиктор за костна маса и сила от телесното тегло, докато чистата маса се оказва по-силен предиктор за оценяваните от pQCT апендикулярни костни черти от височината.

По-високите хора обикновено имат по-големи напречни сечения на костите и в съответствие с това схващане общият CSA на носещата пищял на пищяла е по-голям в групата ObC, отколкото в групата ObA. В това отношение трябва да се припомни, че ИТМ (по дефиниция = тегло/височина 2 в метри) не коригира напълно разликите в размера на тялото, което беше показано и от нашите резултати. По този начин ние твърдим, че ИТМ не е подходяща променлива при адаптиране за различни размери на тялото. Като цяло установихме, че коригираните с BMI DXA- и pQCT черти са подобни на некоригираните сурови разлики. След коригиране на телесната височина, слабата и мастната маса обаче средните разлики намаляват и не са статистически значими. По отношение на костните черти, които в основата си не зависят от размера, като корова плътност, корекцията не повлиява резултатите. За да обобщим, ако не е възможно да се отдели постната и мастната маса една от друга, използването на общото телесно тегло, в допълнение към височината, отчита по-добре разликите в размера на тялото, отколкото ИТМ, и се препоръчва предишният подход.

Повишено биомеханично натоварване на скелета поради увеличеното телесно тегло и увеличената чиста маса (

мускулни сили) може да допринесе за по-голяма костна маса и размер. Затлъстелите лица (както деца, така и възрастни) трябва да движат по-голяма телесна маса при обичайна физическа активност в сравнение с хората с нормално телесно тегло, което предполага по-голямо натоварване на костите, при условие че интензивността и количеството упражнения са сходни. Някои предишни проучвания, базирани на DXA, но не всички, показват, че децата със затлъстяване имат нормална или повишена костна маса спрямо връстниците със здравословно тегло [4, 6]. За разлика от тях, Goulding et al. установи намалена костна маса при затлъстели деца спрямо размера на костите и телесното тегло [9]. Също така канадска кохорта показа, че по-голямата костна сила при затлъстели деца е подходяща за тяхната слаба маса, а не за мастната маса [8]. В наскоро публикувано проучване на pQCT затлъстелите деца са имали подобна кортикална плътност, но по-голяма радиална и трабекуларна плътност, отколкото децата с нормално тегло [7], което подкрепя нашето откритие. Някои предишни проучвания също предполагат, че мастната маса може да модулира растежа на костната кост в детска възраст [16, 23], но не сме открили такива асоциации в зряла възраст, изключена е слабата корелация с индекса на костната сила в дисталния радиус.

Поради дизайна на изследването в напречно сечение, не можем категорично да кажем дали групите ObC и ObA се различават съществено в навиците си за физическа активност в детството (пътуване до училище, игра и свързани дейности). Към момента на проучването обаче участниците са били средно на 40 години, което означава, че когато са били деца в училище през 70-те години, десетилетие, когато децата във Финландия често са ходили пеша или са карали велосипед до училище, са играли игри на открито, са прекарвали по-малко време в гледане на телевизия, и нямаше интернет игри или компютри. Това е очевидният случай, костите им са получили гъвкаво динамично натоварване в детството и по този начин адекватен механичен стимул. За разлика от тях е напълно възможно, когато днешните деца са пораснали, ситуацията е различна. В днешно време децата все повече се транспортират до училище с кола или автобус и вместо да играят игри на открито, те се занимават с компютърни игри или интернет в развлекателните си дейности. Епидемията от затлъстяване е свързана със заседнал начин на живот, което означава значително по-малко динамично натоварване на костите и най-вероятно по-крехка кост в зряла възраст.

По същия начин можем само да предполагаме за хормонални ефекти върху развитието на костите в детска и юношеска възраст. Въпреки това, допълнителното тегло под формата на мастна маса, освен потенциалното му механично въздействие върху костите [12, 14], може да увеличи производството на много хормони, като естроген, лептин и инсулин [13, 24]. Известно е, че мастната тъкан експресира ароматазни ензими, които превръщат стероидните предшественици в естроген, за който се съобщава, че стимулира и потиска растежа на околокостната кост в детска възраст [25]. Децата с наднормено тегло могат да навлязат в пубертета по-рано от децата с нормално тегло, а също така те постигат сходни нива на естрадиол и костна възраст на значително по-ранна хронологична възраст, отколкото неносените деца [26, 27]. По този начин хормоналните действия могат потенциално да допринесат за увеличения линеен растеж и скелетна маса, наблюдавани при детско затлъстяване [28]. Необходими са обаче допълнителни проучвания, за да се изяснят ефектите на мастната тъкан и хормоните, модулирани с мастна тъкан върху костната маса и здравина на възрастните.

В заключение изглежда, че детското затлъстяване е леко свързано с по-плътна трабекуларна кост в зряла възраст както в носещи тегло, така и в неносещи кости сред жени със затлъстяване в пременопауза, но не и с корова плътност, нито детското затлъстяване е свързано с общата площ на напречното сечение на костите. Припомня се, че извадката от изследването е малка и средните различия между групите не достигат статистическа значимост. Независимо от това, резултатите повдигат интересен въпрос дали детското затлъстяване може да доведе до по-плътна трабекуларна кост в зряла възраст. И накрая, при този вид изследвания трябва да се обърне внимание на правилната корекция на данните.

Препратки