От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

Кореспонденция на Хенър Хансен, Департамент по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Birsstrasse 320B, Базел CH-4052, Швейцария. електронна поща

От Департамента по спорт, упражнения и здраве, Университет в Базел, Швейцария.

Резюме

През последните десетилетия няколко проучвания изследват диаметъра на съдовете на ретината като микросъдов биомаркер за сърдечно-съдов риск. 12 Централните ретинални артериоларни еквиваленти (CRAE) и централните ретинарни еквиваленти (CRVE) могат да предскажат дългосрочни сърдечно-съдови резултати при възрастни и са свързани с повишен риск от инсулт, 13,14 хипертония, 15-17 и по-висока сърдечно-съдова смъртност и заболеваемост 15– 17 в зряла възраст. При децата детският индекс на телесна маса (ИТМ) и АН са свързани предимно с артериоларно стесняване на ретината. 18 Въпреки това, малко проучвания са изследвали връзката на физическата активност и фитнеса със здравето на ретината в микросъдовата система.

По отношение на макроваскуларното легло, оценката на артериалната скованост, често оценена чрез скоростта на аортната импулсна вълна (PWV), се превърна в валидиран и препоръчителен съдов биомаркер като сурогатна крайна точка за оценка на сърдечно-съдовия риск. Доказано е, че развитието на затлъстяване и хипертония увеличава сковаността на централната артерия при възрастни. 22,23 Благоприятните ефекти на физическата активност върху сковаността на артериите са показани при възрастни със затлъстяване и хипертония. 24–26 Съществуват малко проучвания при деца. Детското затлъстяване и повишеното АН изглежда са свързани с повишена PWV, 27–29, а ниската физическа активност е свързана с по-висока скованост на артериите. 30 Изглежда, че съществуват субклинични съдови промени много преди проявата на ССЗ да бъде диагностицирана. 31,32 Това е първото проучване, което изследва връзката между затлъстяването, хипертонията, физическата активност и фитнес с микросъдово и макросъдово здраве при малки деца.

Методи

Данните, които подкрепят констатациите от това проучване, са достъпни от съответния автор при разумно искане.

Дизайн на проучването и участници

Изследователският проект EXAMIN YOUTH (Упражнение и артериална модулация в младежта) е проектиран като мащабно проучване с напречно сечение. През 2016 и 2017 г. децата в началното училище в град Базел (Швейцария) бяха изследвани за телесен състав, АН, кардиореспираторна фитнес, физическа активност и съдово здраве. Оценяванията бяха извършени при 6- до 8-годишни деца, на място и по време на редовното учебно време. Медицинският скрининг се проведе сутринта и децата трябваше да останат приковани преди медицинския скрининг. Получено е информирано писмено съгласие от всички родители. Изследването е одобрено от Етичния комитет на Северозападна и Централна Швейцария (EKNZ No. 258/12) и е регистрирано априори в регистъра на клиничните изпитвания (URL: http://www.clinicaltrials.gov: NCT02853747). Докладването на проучването съответства на изявлението „Укрепване на отчитането на наблюдателни изследвания в епидемиологията“ и е в съответствие с Насоките за добра клинична практика. 33

Измервания

Диаметри на съдовете на ретината

Стандартното изображение на очното дъно на ретината позволява неинвазивен анализ на диаметрите на съдовете на ретината. Анализът на ретинални съдове е възпроизводима, полуавтоматизирана процедура за оценка на артериоларния и венуларния диаметър на ретината. Статичният анализ на съдовете на ретината включва камера на дъното и софтуер за обработка на изображения. Снимките са направени под ъгъл 45 ° с оптичния диск в центъра. Бяха направени две валидни изображения от ретината на лявото и дясното око за по-нататъшен анализ. Диаметрите на съдовете на ретината бяха открити от един опитен изследовател в пръстеновидна зона, покриваща площ от 0,5 до 1,0 диаметъра на диска от оптичния диск. Използвайки формулата на Parr-Hubbard, 34 диаметрите бяха усреднени по CRAE и CRVE, като се използват тези стойности за изчисляване на съотношението на артериоларен и венуларен диаметър (AVR). CRAE и CRVE са записани в микрометри, като се приема, че 1 мерна единица съответства на 1 μm в нормалното око на Gullstrand. Анализът на съдовете на ретината е силно възпроизводим във всички възрастови групи с вътрекласова корелация от около 0,90 до 0,95 и коефициент на вариация от около 2% при малки деца. 35 Наскоро в нашия систематичен преглед и мета-анализ при деца бяха събрани данни за валидността на използването на изображенията на ретинални съдове при деца. 18.

Артериална скованост

PWV се получава, като се използва валидираният осцилометричен монитор Mobil-O-Graph (I.E.M. GmbH, Германия). 36–38 Измерванията на артериалната твърдост с помощта на осцилометричния метод са в добро съгласие с конвенционалния тонометричен метод. 36 Мониторингът на пулсовите вълни беше извършен в седнало положение, а на лявата горна част бяха поставени подходящи маншети с малък размер. Първото от 3 измервания беше проведено след 5 минути период на почивка, за да се позволи калибриране на базата на систоличния BP (SBP). След това бяха извършени поне 2 измервания на PWV на интервали от 2 минути, които незабавно бяха прегледани за качество и грешни стойности. В случай на лошо качество на данните бяха извършени допълнителни измервания, за да може да се изчисли средната стойност и SD на поне 2 валидни измервания. Данните за валидността за използване на Mobil-O-Graph при деца са публикувани по-рано. 39

Антропометрия

Височината и теглото на тялото бяха измерени в леки спортни дрехи, без да се носят обувки, за да се изчисли ИТМ. Процентът телесни мазнини се измерва с InBody (устройство InBody 170 Biospace; InBody, Co, Сеул, Корея). Антропометричните данни бяха анализирани в групи от телесен състав според граничните точки за ИТМ, включващи възраст и пол. 40 Деца с ИТМ над 85-ия процентил в техния пол и възрастова група бяха категоризирани като наднормено тегло, а над 95-ия процентил - като затлъстели. BMI SD резултатът се изчислява съгласно установения метод на алгоритъм за най-малко средни квадрати 41 въз основа на немски референтни данни за деца. 42

Кръвно налягане

BP се оценява с помощта на автоматизиран осцилограф (Oscillomate; CAS Medical Systems, Branford, CT) след минути почивка и въз основа на препоръките на Американската сърдечна асоциация. BP се измерва 5 пъти и средната стойност от трите измервания с най-малката вариация се взема за допълнителен анализ. SBP и диастоличният BP (DBP) бяха класифицирани според популационното германско проучване KiGGS (Kinder- und Jugendgesundheitssurvey [Изследване на здравето на децата и юношите]). 43 Децата с АН над 90-ия персентил са категоризирани като високо-нормални АН, а над 95-ия персентил са в хипертоничния диапазон. Тъй като не сме определили количествено диагнозата хипертония с амбулаторно измерване на АН при деца с високо АН, използваме термина АТ в хипертоничния диапазон за тези деца. В допълнение и за сравнение, децата също бяха категоризирани съгласно насоките на Американската академия по педиатрия. 44

Оценка на физическа активност, фитнес и време на екрана

Сърдечно-респираторната годност е оценена чрез валидирания 20-метров тест за совалка. 45,46 В този тест за сърдечно-съдова издръжливост децата трябваше да тичат напред-назад между 2 линии по 20 м с начална скорост на бягане 8,0 км/ч и нарастване с 0,5 км/ч всяка минута. Индивидуалният максимум беше достигнат, след като детето не успя да премине линията (в рамките на 2 м) за 2 последователни 20-метрови разстояния. Резултатът се оценява по броя на етапите (1 етап = 1 минута), постигнати с точност от 0,5 етапа. Освен 20-метровата писта беше извършен и 20-метров спринт. 47 Параметрите на физическата активност и времето на екрана бяха оценени чрез анкетно проучване, докладвано от родителите. Въпросниците бяха включени от предишните ни проучвания, 35,48 въз основа на валидирани въпросници. 49,50 Параметрите на физическата активност включват енергична активност, активност на закрито и на открито (мин/ден). Времето на екрана се оценява по въпроси, включително гледане на телевизия, игра на компютър или видео игри и игра на смартфон (мин./Ден).

Статистически анализ

Дисперсионната хомогенност беше оценена с помощта на графики на Tukey-Anscombe и за оценка на нормалността използвахме нормални QQ графики на остатъците. За сравнение на разликите в диаметъра на съдовете на ретината и сковаността на артериите между групите е използвана едномерна ANOVA (CI, 95%; ниво на значимост, P 51

Резултати

Като цяло 3068 деца бяха поканени да участват в медицинския скрининг, а 1690 имаха писмено съгласие за участие. По време на прожекционния период 221 отпаднаха поради болест или липсваха по друг начин. След почистване на данните 298 деца бяха изключени от анализа поради недостатъчно качество на статичния анализ на съдовете на ретината и данни от PWV, оставяйки 1171 деца с пълни измервания. Общо 338 родители не са върнали въпросника. И накрая, 833 деца са имали пълни данни, включително въпросници (Фигура 1). Характеристиките на популацията са показани в Таблица 1. В нашата кохорта 88% са с нормално тегло (n = 1030), 9% са с наднормено тегло (n = 101) и 3% (n = 40) са със затлъстяване. Въз основа на SBP, 78% са категоризирани като деца с нормална хипертония (n = 910), 9% като високо-нормални (n = 109) и 13% като хипертонични (n = 152). Въз основа на DBP, 79% са класифицирани като нормотензивни деца (n = 920), 8% като високо-нормални (n = 97) и 13% като в хипертоничния диапазон (n = 154). Като цяло 6% (n = 71) от децата са класифицирани като систоличен и диастоличен хипертоничен диапазон. Установено е същото разпределение на категориите на АН при прилагане на последните насоки на Американската академия по педиатрия.

маса 1. Характеристики на популацията на изследването

AVR показва съотношението на артериоларен към венуларен диаметър; ИТМ, индекс на телесна маса; АН, кръвно налягане; CRAE, централен артериоларен еквивалент на ретината; CRVE, централен вентуларен еквивалент на ретината; DBP, диастолично кръвно налягане; PWV, скорост на импулсната вълна; SBP, систолично кръвно налягане; и SDS, SD резултат.

налягане

Фигура 1. Блок-схема.

Групови разлики

Резултатите за разликите в груповите категории са показани в Таблица 2. Децата с наднормено тегло и затлъстяване са имали по-тесен CRAE и по-висок PWV в сравнение с деца с нормално тегло (P

Таблица 2. Диаметри на съдовете на ретината и PWV във връзка с клиничните категории на ИТМ и АН

ParameternCRAE, µmPСтойност CRVE, µmPСтойност AVR, мюPValuePWV, m/sPСтойност Средна (95% ДИ) Средна (95% ДИ) Средна (95% ДИ) Средна (95% ДИ) ИТМ

Фигура 2. Съдови биомаркери по клинична категория на рисковите фактори. A, Взаимовръзка между централен ретинален артериоларен еквивалент (CRAE) и клиничен индекс на телесна маса (BMI) и кръвно налягане (BP). Б., Взаимовръзка между скоростта на пулсовата вълна (PWV) и клиничните категории BMI и BP.

Анализ на корелацията и регресията

Корелационният анализ на Пиърсън показа, че CRAE (r = −0,21; P 0,001). Кардиореспираторната годност е свързана с по-широк CRAE (0,51 µm, P= 0,06) и починал PWV (-0,02 m/s, P

Таблица 3. Регресионен анализ за връзката на ИТМ, АТ, физическа подготовка и активност с диаметри на ретиналните съдове и PWV

В нашата кохорта SBP и DBP са свързани с артериоларно стесняване на ретината и по-нисък AVR. Клиничната категоризация на BP показва, че SBP и DBP в хипертоничния диапазон са свързани с артериоларно стесняване на ретината, по-ниска AVR и повишена PWV.

Анализът на взаимовръзката между категориите BMI и BP с CRAE и PWV демонстрира адитивните вредни ефекти на детското затлъстяване и хипертония върху съдовия фенотип (Фигура 2). Деца с наднормено тегло в хипертонична област с най-тесните артериоли в микроциркулацията и най-високата артериална скованост в големите артерии. Децата със затлъстяване и нормотония не изглежда да имат неблагоприятни артериоларни диаметри. Тази група обаче прилича само на малък размер на извадката и следователно е по-податлива на неточност. Децата с по-висока PWV показват по-тесен CRAE в сравнение с деца с ниска PWV. CRAE и PWV са значително, но слабо корелирани помежду си. Важно е да се отбележи, че и двете съдови легла дават отделна, клинично значима информация за здравословното състояние и болестните състояния.

Влиянието на физическата годност върху съдовия фенотип е очевидно при изследване на физическата годност с диаметри на съдовете на ретината и PWV. При линейния регресионен анализ връзката между кардиореспираторната годност и по-високата AVR, както и по-ниската PWV, остава, но те не са независими от BMI и BP. Едно предишно проучване с по-малък размер при деца сравнява обективно измерената физическа годност със здравето на ретината в микросъдовата система и установява връзка между физическата годност и с по-тесни венули на ретината и тенденция за по-нисък AVR. 35 Обучението за издръжливост при деца със затлъстяване преди пубертета намалява сковаността на сънните артерии. 61 В настоящото ни проучване ние измервахме ефективността на спринта в допълнение към кардиореспираторната фитнес. По-бавното представяне на спринта е свързано с неблагоприятно по-широки венули на ретината и по-висока PWV, независимо от BMI и BP.

Малко изследвания са изследвали връзката на физическата активност с диаметъра на съдовете на ретината. Доказано е, че физическата неактивност е свързана с по-широки венули и по-нисък AVR, докато физическата активност е свързана с по-широки артериоли. 52,54 В нашето проучване по-високата физическа неактивност (времето на екрана) е свързана независимо с по-ниска AVR. Нашите резултати показват, че и двете, повишавайки физическата годност и избягвайки бездействие, могат да помогнат за подобряване на здравето на микросъдовете и макросъдовете при малки деца. Енергичната физическа активност беше значително и независимо свързана с по-ниска и неблагоприятна AVR. Това не е в съответствие с утвърдените концепции за благоприятните ефекти на енергичната активност върху намаляването на сърдечно-съдовия риск при възрастни. 62 Данните се основават на субективното отчитане на родителите на децата. Енергичната активност трябва да бъде проверена в бъдещи проучвания чрез използване на обективни проследяващи дейности и носими устройства, като акселерометри.

Някои от потенциалните патофизиологични механизми трябва да бъдат обсъдени. Затлъстяването е придружено от метаболитни рискови фактори, като дислипидемия, инсулинова резистентност и възпаление, за които е доказано, че са свързани с диаметъра на съдовете на ретината при деца. 52,63 Тези параметри могат да повлияят на диаметъра на микроваскуларната система на ретината и сковаността на големи артерии в началото на живота. Хроничният повишен АН се характеризира с ниска бионаличност на NO и индуцирана миогенна вазоконстрикция. 64,65 NO е основният определящ фактор за вазодилатация. Следователно по-ниските нива на NO вероятно ще допринесат за артериоларното стесняване на деца с повишен АТ. Продължителното затлъстяване и повишеното АН могат да доведат до структурно преустройство на микроваскуларната и макроваскуларната стена, което може допълнително да предизвика артериоларно стесняване и повишена скованост на големите артерии.

Нашите резултати са от голямо клинично значение, тъй като детското затлъстяване и АН в хипертоничния диапазон вече са свързани с нарушен съдов фенотип на малки и големи артерии. Субклиничните изменения на съдовия фенотип могат да играят ключова роля за медииране на вредния сърдечно-съдов изход по-късно в живота.

Перспективи

Стратификацията на сърдечно-съдовия риск чрез използване на съдови биомаркери може да помогне за идентифициране на децата, изложени на риск от развитие на ССЗ по-късно в живота. Комбинацията от съдови биомаркери от различни съдови легла може да оптимизира вземането на клинични решения за първична профилактика на ССЗ в детска възраст. Програмите за упражнения, насочени към подобряване на физическата форма, намаляване на затлъстяването и високо кръвно налягане, могат да се окажат ефективно средство за противодействие на развитието на болести на малки и големи съдове. Бъдещите изследвания ще трябва да разгледат потенциала на използването на съдово фенотипиране като инструмент за наблюдение на стратегии за лечение при деца със сърдечно-съдов риск.

Благодарности

Благодарим на децата, както и на техните родители и учители и ръководителите на училища, които участваха в това проучване. Също така бихме искали да признаем подкрепата и сътрудничеството на Кантоналния спортен офис на Базел-Щат и Министерството на образованието на Базел-Щат.