Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology

Vol. 7/2008 Nr 2(23) Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology TNF alfa a wybrane parametry gospodarki węglowodanowej u dzieci z nadwagą i otyłością prostą TNF Alpha and Selected Carbohydrate Parameters in Overweight and Obese Children 1 Joanna Goral, 1 Barbara Garanty-Bogacka, 2 Wiesława Wieczorek, 1 Beata Krupa, 1 Małgorzata Syrenicz, 1 Aneta Gębala 1 Samodzielna Pracownia Propedeutyki Chorób Dzieci PAM w Szczecinie 2 Klinika Pediatrii, Endokrynologii, Diabetologii, Chorób Metabolicznych i Kardiologii Wieku Rozwojowego Adres do korespondencji: Joanna Goral, Samodzielna Pracownia Propedeutyki Chorób Dzieci PAM, ul. Unii Lubelskiej 1, 71-252 Szczecin; e-mail: propedeutyka1@wp.pl Słowa kluczowe: TNF alfa, otyłość, insulinooporność, dzieci Key words: TNF alpha, obesity, insuline resistance, children STRESZCZENIE/ABSTRACT Wstęp. Czynnikowi martwicy nowotworów alfa (TNF α) przypisuje się udział w powstawaniu zaburzeń gospodarki węglowodanowej towarzyszących otyłości. Cel. Celem pracy było oznaczenie stężenia TNF α w surowicy krwi dzieci z nadwagą i otyłością prostą oraz ocena zależności między TNF α a występowaniem w tej grupie insulinooporności. Materiał i metody. Badaniami objęto 160 dzieci w wieku od 6 do 18,5 lat: 127 dzieci z nadwagą lub otyłością prostą (grupa badana) i 33 zdrowych dzieci z prawidłową masą ciała (grupa kontrolna). U dzieci dokonywano pomiarów antropometrycznych, określano BMI, WHR oraz stadium pokwitania. Oznaczano stężenia w surowicy na czczo: TNF, glukozy i insuliny. W grupie badanej wykonywano test doustnego obciążenia glukozą (OGTT). Obliczano wartości wskaźników insulinooporności. Wyniki badań poddano analizie statystycznej. Wyniki. Stężenia TNF α w surowicy dzieci z grupy badanej i kontrolnej były porównywalne. W grupie badanej w wielowymiarowej analizie regresji nie stwierdzono istotnych zależności między TNF α a badanymi parametrami gospodarki węglowodanowej. Natomiast w II-III stadium pokwitania analiza przy uwzględnieniu płci, BMI i WHR ujawniła słabą tendencję (nieistotną statystycznie) do wzrostu insulinemii i wartości wskaźników insulinooporności w warunkach na czczo w zależności od wzrostu stężenia TNF α w surowicy. Nieco wyższe stężenia TNF α w surowicy obserwowano u dzieci z grupy badanej, u których wskaźnik Insulina/Glukoza w 30 minucie OGTT znajdował się w przedziale > 0,3 (korelacja na granicy istotności). Wnioski. Występowanie zaburzeń gospodarki węglowodanowej, w tym indukcja insulinooporności u dzieci z nadmierną masą ciała, prawdopodobnie nie zależy wyłącznie od czynnika martwicy nowotworów alfa. Endokrynol. Ped., 7/2008; 2(23):45-56. 45

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;2(23):45-56 Introduction. Tumor Necrosis Factor alpha (TNF α) is suspected to play a role in carbohydrate disturbances concomitant with obesity. The aim of the study was to determine fasting serum concentrations of TNF α in overweight and obese children and to analyse the relationships between TNF α and insulin resistance in these children. Material and methods. The study was performed in a group of 160 children aged 6-18,5 years: 127 overweight or obese (the studied group) and 33 healthy lean children (controls). The anthropometric measurements, BMI, WHR and Tanner pubertal stage were determined. The fasting serum concentrations of TNF α, glucose and insulin were analysed in children. In overweight and obese subjects, oral glucose tolerance test (OGTT) was done. The insuline resistance indexes were counted. Statistic analysis was done. Results. The serum TNF α concentrations were comparable in studied and control group. In multiple regression analysis we didn`t find significant relationships between TNF α and carbohydrate parameters. However, in II-III Tanner pubertal stage the analysis after adjustment for gender, BMI and WHR revealed a weak tendency (not significant) to increase the fasting insulinemia and fasting insuline resistance indexes. A little higher serum TNF α concentrations were detected in studied children, whose Insulin/Glucose indexes in 30 minute of OGTT were above 0,3 (correlation of borderline significance). Conclusions. The carbohydrate disturbanes in obese children, including induction of insulin resistance are probably not associated only with action of TNF α. Pediatr. Endocrinol., 7/2008; 2(23):45-56. Wstęp Wielokrotnie w piśmiennictwie podejmowano temat możliwego wpływu czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF α) na występowanie zaburzeń gospodarki węglowodanowej u osób otyłych. Czynnik martwicy nowotworów alfa był znany pierwotnie jako kachektyna, nasilająca procesy kataboliczne i powodująca wyniszczenie, odgrywająca pewną rolę w procesach zapalnych i nowotworowych [1]. W badaniach na izolowanych kulturach komórek, zarówno zwierzęcych, jak i ludzkich, wykazano, że TNF α powoduje dysfunkcję receptora insulinowego w tkankach obwodowych, głównie tłuszczowej i mięśniowej oraz w mniejszym stopniu w wątrobie [2]. Zaburzeniu ulega przekazywanie sygnału po połączeniu insuliny z jej receptorem. TNF α hamuje stymulowaną insuliną autofosforylację receptora insulinowego i fosforylację tyrozyny białka IRS-1 (insulin receptor substrate 1) [3]. Wykazano również, że TNF α powoduje zmniejszenie ekspresji GLUT 4 (glucose transporter) przenośnika glukozy stymulowanego insuliną w komórkach tłuszczowych oraz mięśniach szkieletowych i mięśniu sercowym [1, 4]. W efekcie następuje znaczne zmniejszenie wychwytu glukozy przez insulinowrażliwe tkanki, co prowadzi do powstawania zjawiska insulinooporności u osób otyłych i stopniowego rozwoju cukrzycy typu 2. W badaniach ostatnich kilku lat podkreśla się, że TNF α jest wydzielany przez makrofagi obecne w tkance tłuszczowej osób otyłych, pod wpływem krążących w nadmiarze w surowicy niezestryfikowanych kwasów tłuszczowych (NEFAs) [5]. TNF α przyczynia się do upośledzenia oksydacji kwasów tłuszczowych, wpływając na dalszy wzrost ich stężenia w surowicy [5]. Natomiast NEFAs hamują wykorzystanie glukozy przez mięśnie, nasilają wątrobową glukoneogenezę i pogłębiają insulinooporność [1, 4, 6]. Badania na modelach zwierzęcych wydają się potwierdzać rolę TNF α w rozwoju insulinooporności [2, 6]. U ludzi związek TNF α z insulinoopornością jest zagadnieniem kontrowersyjnym. Celem pracy było oznaczenie stężeń czynnika martwicy nowotworów alfa w surowicy dzieci z nadwagą i otyłością prostą oraz analiza wpływu TNF α na wybrane parametry gospodarki węglowodanowej. Materiał i metody Badaniami objęto 160 dzieci w wieku od 6 do 18,5 lat. Grupę badaną stanowiło 127 dzieci (75 chłopców i 52 dziewczynki) z nadwagą lub otyłością prostą. Grupę kontrolną utworzyło 33 dzieci (19 chłopców i 14 dziewcząt) z prawidłową w stosunku do wzrostu masą ciała i prawidłowymi parametrami gospodarki węglowodanowo-lipidowej. Od rodziców oraz dzieci powyżej 13 roku życia uzyskiwano pisemną zgodę na przeprowadzane badania. (Zgoda Komisji Bioetycznej PAM w Szczecinie z dn. 23.04.2001; uchwała nr BN-001/82/01). Do badań kwalifikowano dzieci, u których w wywiadzie, badaniu przedmiotowym i badaniach laboratoryjnych nie stwierdzano obecności ostrych i przewlekłych procesów zapalnych. Wysokość ciała dzieci mierzono używając stadiometru Harpendera; masę ciała za pomocą wagi elektronicznej z dokładnością do 0,1 kg. Obliczano wskaźnik masy ciała BMI (Body Mass Index) wg wzoru: masa ciała/wysokość ciała 2 (kg/m 2 ). Za kryterium nadwagi przyjmowano BMI w przedzia- 46

le 90-97 centyl, a u dzieci z BMI powyżej 97 centyla w stosunku do wieku metrykalnego rozpoznawano otyłość. Posługiwano się siatkami centylowymi opracowanymi przez I. Palczewską i Z. Niedźwiecką [7]. Dokonywano pomiarów obwodu pasa i bioder za pomocą taśmy centymetrowej wg ogólnie przyjętych zasad oraz obliczano wskaźnik WHR [waist to hip ratio - obwód pasa (cm)/obwód bioder (cm)]. Określano stadium pokwitania posługując się 5-stopniową skalą Tannera. Wszystkie dzieci podzielono na grupy wg stadium pokwitania: I, II-III, IV-V. Do badań biochemicznych krew pobierano na czczo po ok. 10-12 godz. przerwie w jedzeniu, pomiędzy godziną 8.00 a 10.00 rano. W surowicy krwi wszystkich dzieci oznaczono stężenia TNF α, glukozy i insuliny. Krew na TNF α pobierano do probówek na skrzep, odwirowywano przez 15 min. przy przyspieszeniu 1000 x g, a odciągniętą surowicę przechowywano w temperaturze ok. 70 o C. Oznaczeń TNF α w przechowywanych próbkach dokonano metodą immunoenzymatyczną ELISA (zestawy Quantikine HS R&D Systems). Stężenie glukozy określano metodą kolorymetryczno-kinetyczną, a insuliny metodą radioimmunometryczną. W grupie badanej dodatkowo wykonywano test doustnego obciążenia glukozą OGTT (1,75g glukozy/kg masy należnej, max. 75g), z oznaczaniem stężeń glukozy i insuliny w surowicy krwi żylnej w 30, 60 i 120 minucie trwania testu. Wg kryteriów WHO prawidłowe stężenie glukozy w surowicy krwi żylnej na czczo powinno wynosić poniżej 6,1 mmol/l (110 mg/dl). Terminem nieprawidłowej glikemii na czczo określa się stężenia glukozy w surowicy od 6,1 mmol/l (110 mg/dl) do 6,94 mmol/l (125 mg/dl).w przypadku upośledzonej tolerancji glukozy (IGT) stężenie glukozy w surowicy na czczo może być prawidłowe, natomiast w 120 minucie OGTT wynosi 7,8 mmol/l (140 mg/dl) i powyżej tej wartości. Cukrzycę rozpoznaje się przy stężeniach glukozy w surowicy na czczo => 7 mmol/l (126 mg/dl) i przy stężeniach glukozy w surowicy w 120 minucie OGTT => 11,1 mmol/l (200 mg/dl) [8]. Po zakończeniu naszych badań i dokonaniu analizy statystycznej w 2005 r., Polskie Towarzystwo Diabetologiczne zmieniło kryteria rozpoznawania zaburzeń gospodarki węglowodanowej. Aktualnie prawidłowa glikemia na czczo, oznaczana w surowicy krwi żylnej, zawiera się w następujących granicach: 3,4-5,5 mmol/l (60-99 mg/dl) [9]. Na podstawie uzyskanych wyników stężeń glukozy i insuliny w surowicy obliczano wartości wskaźników insulinooporności: Insulina/Glukoza, HOMA IR i FIRI. Wskaźnik Insulina (mu/l = μu/ml)/glukoza (mg/dl) określano w warunkach na czczo i dla wartości glukozy i insuliny uzyskanych w trakcie testu tolerancji glukozy. Wartość omawianego wskaźnika na czczo > 0,3, przy prawidłowej glikemii przemawia za insulinoopornością [10]. Drugi wskaźnik, HOMA IR (homeostasis model assessment of insulin resistance) liczono wg następującego wzoru: HOMA IR = {stężenie insuliny w surowicy na czczo (μu/ml) x stężenie glukozy w surowicy na czczo (mmol/l)}/ 22,5. Fasting insulin resistance index (FIRI) obliczano wg wzoru: FIRI = {stężenie glukozy w surowicy na czczo (mmol/l) x stężenie insuliny w surowicy na czczo (μu/ml)}/ 25. Analiza statystyczna Zmienne opisano przez mediany, wartości minimalne i maksymalne, średnie i odchylenia standardowe. Do sprawdzenia statystycznych zależności między zmienną ciągłą a równocześnie zmiennymi ciągłymi i dyskretnymi (nominalnymi lub porządkowymi, które zostały odpowiednio kodowane), zastosowano wielowymiarową analizę regresji. Wyniki przedstawiono przez podanie współczynnika korelacji cząstkowej, który opisuje wpływ danej zmiennej na zmienną zależną przy kontrolowaniu pozostałych oraz prawdopodobieństwa p. Zmienne nieciągłe opisano przez ilość i częstość występowania. Do badania statystycznych zależności pomiędzy zmiennymi nieciągłymi zastosowano test chi kwadrat. Do badania korelacji między zmiennymi stosowano korelację Pearson a. Wyniki przedstawiono przez podanie współczynnika korelacji r oraz prawdopodobieństwa p. Za istotne statystycznie różnice we wszystkich przeprowadzonych testach przyjęto te, dla których p<0,05. Natomiast jeżeli p=>0,05 i p<0,10 uznawano, że wyniki są na granicy istotności statystycznej. Wyniki Średnie stężenia TNF α w surowicy w grupach badanej i kontrolnej, przy uwzględnieniu płci i stadium pokwitania, były porównywalne (tab. I). 47

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;2(23):45-56 Tab. I. Wartości średnich stężeń, odchyleń standardowych (SD) i mediany TNF α w surowicy w grupie badanej i kontrolnej Tab. I. The mean serum concentrations, SD and medians for TNF α in overweight/obese subjects and controls Grupa N Srednia SD Minimum Maximum Mediana Q25% Q75% p* TNF α [pg/ml] Badana 127 3,43 2,2 1,4 13,8 2,8 2,3 3,5 Kontrolna 33 3,14 1,59 1,4 10,6 2,8 2,4 3,4 0,8592 * poziom istotności p obliczono przy uwzględnieniu płci i stadium pokwitania * p-value counted after adjustment for gender and pubertal stage Stężenia glukozy w surowicy krwi na czczo w obu grupach dzieci nie różniły się statystycznie. W grupie kontrolnej mieściły się w granicach przyjętej normy (<6,1 mmol/l). W grupie badanej u dwóch chłopców stwierdzono nieprawidłową gli- kemię na czczo wg kryteriów WHO. Stężenia insuliny w surowicy krwi na czczo okazały się znamiennie wyższe w grupie badanej w porównaniu z grupą kontrolną (tab. II). Tab. II. Średnie stężenia, odchylenia standardowe i mediany glukozy i insuliny w surowicy krwi w warunkach podstawowych (na czczo) w grupie badanej i kontrolnej Tab. II. The mean fasting serum concentrations, SD and medians for glucose and insulin in overweight/obese subjects and controls Grupa N Średnia SD Minimum Maximum Mediana Q25% Q75% p* Glukoza w surowicy na czczo (Glukoza 0`) [mmol/l] Badana 127 4,87 0,53 3,61 6,44 4,87 4,57 5,18 Kontrolna 33 4,87 0,45 3,76 5,81 4,88 4,66 5,11 0,8023 Insulina w surowicy na czczo (Insulina 0`) [μu/ml] Badana 127 15,08 12,07 0,8 114,6 12,0 8,5 19,7 Kontrolna 33 6,03 3,08 2,2 16,6 5,2 4,4 6,3 0,0000 * poziomy istotności obliczono przy uwzględnieniu płci i stadium pokwitania * p-value counted after adjustment for gender and pubertal stage Płeć dzieci nie wywierała istotnego wpływu na wartości stężeń insuliny w surowicy krwi na czczo. Stężenie insuliny w surowicy krwi na czczo wzrastało wraz z zaawansowaniem stadium pokwitania, zarówno w grupie badanej, jak i kontrolnej, przy czym znamienny wzrost insulinemii rejestrowano pomiędzy I a II-III stadium pokwitania (tab. III). W 120 minucie testu OGT w grupie badanej średnie stężenie glukozy w surowicy było o ok. 1,5 razy wyższe niż na czczo (tab. IV). Wartość mediany stężenia insuliny w surowicy w 30 minucie OGTT 6,6 razy przekraczała wartość mediany insulinemii na czczo. W 120 minucie testu mediana stężenia insuliny nadal była wysoka - 5-krotnie przewyższała wartość mediany insulinemii na czczo (tab. IV). 48

Tab. III. Porównanie stężeń insuliny w surowicy krwi na czczo w różnych stadiach pokwitania w grupie badanej i kontrolnej w teście U Whitney- -Mann`a Tab. III. Comparison between fasting serum insulin concentrations in different Tanner pubertal stages in studied group and controls (U Whitney- -Mann test) Grupa Stadium pokwitania Zmienna Z p Grupa 1 Grupa 2 Badana I II-III Insulina 0` -3,22 0,0013 44 44 Badana I IV-V Insulina 0` -3,00 0,0026 44 39 Badana II-III IV-V Insulina 0` -0,01 0,9927 44 39 Kontrolna I II-III Insulina 0` -2,05 0,0404 10 7 Kontrolna I IV-V Insulina 0` -3,29 0,0009 10 16 Kontrolna II-III IV-V Insulina 0` -0,97 0,3326 7 16 Grupa Stadium pokwitania Insulina 0` [μu/ml] N Średnia SD Minim. Maxim. Mediana Q25% Q75% Badana I 44 10,96 5,78 3,10 26,20 9,50 7,85 13,00 Badana II-III 44 16,07 8,29 0,80 38,90 14,25 9,95 20,95 Badana IV-V 39 18,63 18,28 3,50 114,60 13,80 10,10 23,30 Kontrolna I 10 4,17 0,84 2,20 4,90 4,40 3,70 4,84 Kontrolna II-III 7 6,61 4,56 2,70 16,60 5,20 4,40 6,30 Kontrolna IV-V 16 6,93 2,85 3,00 13,10 6,00 5,25 8,75 Tab. IV. Stężenia glukozy i insuliny w surowicy krwi w OGTT w grupie badanej Tab. IV. The serum glucose and insulin concentrations in oral glucose tolerance test (OGTT) in overweight/obese children Grupa N Średnia SD Minim. Maxim. Mediana Q25% Q75% Glukoza w surowicy na czczo (Glukoza 0`) [mmol/l] Badana 127 4,87 0,53 3,61 6,44 4,87 4,57 5,18 Glukoza w surowicy w 30` testu OGT (Glukoza 30`) [mmol/l] Badana 97 7,56 1,46 5,04 12,32 7,54 6,42 8,53 Glukoza w surowicy w 60` testu OGT (Glukoza 60`)[mmol/l] Badana 123 7,03 1,64 3,84 13,89 6,99 5,78 8,05 Glukoza w surowicy w 120`(Glukoza 120`) testu OGT [mmol/l] Badana 126 6,45 1,36 3,83 13,66 6,35 5,50 7,12 Insulina na czczo (Insulina 0`) [μu/ml] Badana 127 15,08 12,07 0,8 114,6 12,0 8,5 19,7 Insulina w 30` testu OGT (Insulina 30`) [μu/ml] Badana 97 80,5 53,7 2,3 263,4 79,1 41,8 105,2 Insulina w 60` testu OGT (Insulina 60`) [μu/ml] Badana 122 80,2 64,3 5,9 350,0 69,9 36,5 99,8 Insulina w 120` testu OGT (Insulina 120`) [μu/ml] Badana 126 68,5 45,5 3,1 213,1 61,1 32,5 92,2 49

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;2(23):45-56 Upośledzoną tolerancję glukozy, wyrażoną podwyższonym stężeniem glukozy w surowicy w 120 minucie doustnego testu obciążenia glukozą (OGTT) wykazywało 14,29 % dzieci z nadmierną masą ciała. U jednego pacjenta stężenie glukozy w surowicy w 120 minucie OGTT wynosiło powyżej 11,1 mmol/l (200 mg/dl). Upośledzona tolerancja glukozy występowała niezamiennie częściej u dzieci z bardziej zaawansowanym stadium pokwitania. Wartości wskaźników insulinooporności w warunkach na czczo w grupie badanej były istotnie wyższe w porównaniu z grupą kontrolną (tab. V). Tab. V. Porównanie wartości wskaźników insulinooporności w warunkach na czczo w grupie badanej i kontrolnej Tab. V. The fasting insuline resistance indexes in the studied group and in controls Grupa N Średnia SD Minim. Maxim. Mediana Q25% Q75% p* Insulina/Glukoza [μu/ml / mg/dl] Badana 127 0,17 0,13 0,01 1,21 0,14 0,1 0,22 Kontrolna 33 0,07 0,04 0,03 0,19 0,06 0,05 0,07 HOMA IR [(μu/ml x mmol/l) / 22,5] Badana 127 3,29 2,83 0,17 26,8 2,62 1,8 4,08 Kontrolna 33 1,31 0,68 0,37 3,67 1,11 0,96 1,4 FIRI [(μu/ml x mmol/l) / 25] Badana 127 2,96 2,55 0,15 24,12 2,36 1,62 3,67 Kontrolna 33 1,18 0,62 0,33 3,31 1,0 0,86 1,26 * poziom istotności p obliczono przy uwzględnieniu płci i stadium pokwitania * p-value counted after adjustment for gender and pubertal stage 0,0000 0,0001 0,0001 W grupie badanej obserwowano istotny statystycznie wzrost wartości wskaźników insulinooporności pomiędzy I a II-III stadium pokwitania. Nie wykazano istotnych zmian pomiędzy II-III a IV-V stadium pokwitania. W grupie kontrolnej wartości wskaźników insulinooporności wzrastały stopniowo wraz z zaawansowaniem stadium dojrzewania, przy czym największy, choć nieznamienny, wzrost insulinooporności notowano także między I a II-III stadium pokwitania (dane niezobrazowane). Płeć dzieci nie wywierała istotnego wpływu na wartości wskaźników insulinooporności. Wskaźnik Insulina/Glukoza w warunkach na czczo powyżej wartości 0,3 występował u 12 dzieci z nadmiarem masy ciała (9,45 %), podczas gdy wartości tego wskaźnika u dzieci z grupy kontrolnej znajdowały się poniżej wymienionego umownego poziomu granicznego. W teście doustnego obciążenia glukozą (OGTT) znaczna większość dzieci z grupy badanej (> 74 %) miała podwyższone wartości wskaźnika Insulina/ Glukoza - powyżej 0,3 (tab. VI) Tab. VI. Częstość występowania wartości wskaźnika Insulina/Glukoza <= 0,3 i > 0,3 w 30`, 60` i 120` OGTT u dzieci z grupy badanej Tab. VI. The frequency of Insulin/Glucose Index <= 0,3 and > 0,3 in 30, 60 and 120 minute of OGTT in the studied group Insulina/Glukoza w 30` OGTT Grupa <= 0,3 > 0,3 Razem Badana 25 72 97 25,77% 74,23% Insulina/Glukoza w 60` OGTT Grupa <= 0,3 > 0,3 Razem Badana 29 93 122 23,77% 76,23% Insulina/Glukoza w 120` OGTT Grupa <= 0,3 > 0,3 Razem Badana 30 96 126 23,8% 76,2% 50

Wskaźnik Insulina/Glukoza o wartości powyżej 0,3 występował nieznamiennie częściej u dziewcząt niż u chłopców z grupy badanej. Omawiana zależność zaznaczała się szczególnie w warunkach podstawowych na czczo. Stwierdzono, że wraz z zaawansowaniem stadium pokwitania w warunkach na czczo istotnie statystycznie wzrastała częstość występowania wartości wskaźnika Insulina/Glukoza > 0,3. Podobne tendencje, choć nieistotne statystycznie, zauważono dla wskaźnika Insulina/Glukoza w trakcie testu doustnego obciążenia glukozą. W grupie badanej w wielowymiarowej analizie regresji nie stwierdzono istotnych zależności między TNF α a badanymi parametrami gospodarki węglowodanowej (tab. VII). Tab. VII. Korelacje między TNF α a parametrami gospodarki węglowodanowej w grupie badanej przy uwzględnieniu płci i stadium pokwitania Tab. VII. The correlations between TNF α and carbohydrate parameters in the studied group after adjustment for gender and pubertal stage Podsumowanie regresji zmiennej zależnej TNF α dla grupy badanej przy uwzględnieniu: płci i stadium pokwitania Regression analysis with TNF α as dependent variable in studied group after adjustment for gender and pubertal stage Zmienna Korelacja cząstkowa TNF & Glukoza 0` -0,01 0,8726 TNF & Insulina 0` -0,04 0,6517 TNF & Insulina/Glukoza 0` -0,04 0,6598 TNF α & HOMA IR -0,04 0,6361 TNF α & FIRI -0,04 0,6361 TNF α & Glukoza 30` -0,13 0,2068 TNF & Insulina 30` -0,02 0,8500 TNF & Insulina/Glukoza 30` 0,01 0,9233 TNF & Glukoza 60` -0,01 0,9194 TNF & Insulina 60` -0,07 0,4429 TNF & Insulina/Glukoza 60` -0,06 0,5175 TNF & Glukoza 120` 0,08 0,4061 TNF & Insulina 120` -0,05 0,6068 TNF & Insulina/Glukoza 120` -0,05 0,5749 Analiza korelacji między TNF α a wybranymi parametrami gospodarki węglowodanowej w grupie badanej w różnych stadiach pokwitania przy uwzględnieniu płci, BMI i WHR również nie wy- p kazała żadnych znamiennych zależności. Na uwagę zasługuje fakt, że tylko w II-III stadium dojrzewania wraz ze wzrostem stężenia TNF α w surowicy zaznacza się niewielka tendencja do wzrostu stężenia insuliny w surowicy na czczo i wartości współczynników insulinooporności w warunkach podstawowych. Korelacje te jednak są bardzo słabe (tab. VIII). Tab. VIII. Korelacje między TNF α a wybranymi parametrami gospodarki węglowodanowej w grupie badanej w różnych stadiach pokwitania przy uwzględnieniu płci, BMI i WHR Tab. VIII. The correlations between TNF α and selected carbohydrate parameters in the studied group during Tanner pubertal stage after adjustment for gender, BMI and WHR TNF α stadium pokwitania I stadium pokwitania II-III stadium pokwitania IV-V Zmienna r p r p r p Insulina 0` -0,09 0,5724 0,13 0,4205-0,13 0,4456 Insulina/ Glukoza 0` -0,06 0,6985 0,11 0,4939-0,13 0,4374 HOMA IR -0,12 0,4684 0,15 0,3771-0,13 0,4532 FIRI -0,12 0,4684 0,15 0,3771-0,13 0,4532 Insulina/ Glukoza 120` -0,10 0,5399-0,05 0,7796-0,03 0,8669 Uwagę zwracało występowanie nieco wyższych stężeń TNF α w surowicy dzieci z nadmiarem masy ciała, u których wskaźnik Insulina/Glukoza w 30 minucie testu OGT znajdował się w przedziale > 0,3 (korelacja na granicy istotności) (tab. IX i X). TNF α nie wpływał na wzrost stężenia glukozy w surowicy powyżej uznanej normy w 120 minucie testu OGT (tab. IX). Dyskusja Nadwadze i otyłości u dzieci i dorosłych często towarzyszą zaburzenia gospodarki węglowodanowej, pod postacią insulinooporności, nieprawidłowej tolerancji glukozy i cukrzycy typu 2 [11, 12]. Uważa się, że na ich występowanie może mieć wpływ czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF α), o czym wydają się świadczyć wyniki badań in vitro oraz na modelach zwierzęcych [2, 3, 4, 6]. Kwestia związku TNF α z zaburzeniami gospodarki węglowodanowej u ludzi nie jest jednak do końca jasna. Hotamisligil i wsp. [13] wykazali istotną korelację między ekspresją TNF mrna w tkan- 51

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;2(23):45-56 Tab. IX. Korelacje między TNF α a wartościami wskaźników Insulina/Glukoza <=/> 0,3 wyliczonymi dla warunków na czczo oraz w teście OGT (Z Insulina/Glukoza 0`, 30`, 60`, 120`). Korelacja między TNF α a stężeniem glukozy w surowicy w 120` OGTT </>=7,8 mmol/l (Z Glukoza 120`) Tab. IX. The correlations between TNF α and Insulin/Glucose Index <=/> 0,3 counted for fasting glucose and insulin concentrations and for their concentrations during OGTT (Z Insulina/Glukoza 0`, 30`, 60`, 120`). The correlation between TNF α and fasting glucose concentration in 120 minute of OGTT </>=7,8 mmol/l (Z Glukoza 120`) Podsumowanie regresji zmiennej zależnej TNF α dla grupy badanej przy uwzględnieniu: płci i stadium pokwitania Regression analysis with TNF α as dependent variable in overweight/obese after adjustment for gender and pubertal stage Korelacja cząstkowa p-value TNF α & Z Insulina/Glukoza 0` -0,01 0,9478 TNF & Z Insulina/Glukoza 30` 0,18 0,0735 TNF & Z Insulina/Glukoza 60` 0,04 0,6987 TNF & Z Insulina/Glukoza 120` 0,04 0,6400 TNF & Z Glukoza 120` 0,07 0,4691 Tab. X. Stężenia TNF α w surowicy w zależności od wartości wskaźnika Insulina/Glukoza <=/> 0,3 w 30 min. OGTT (Z Insulina/Glukoza 30`). Tab. X. The serum TNF α concentrations according to Insulin/Glucose Index value <=/> 0,3 in 30 minute of OGTT (Z Insulina/Glukoza 30`). TNF α [pg/ml] Grupa N Średnia SD Minim. Maksim. Mediana Q25 Q75 Z Insulina/Glukoza 30` Badana <=0,3 25 2,65 0,81 1,40 4,70 2,50 2,20 2,90 >0,3 72 3,41 2,24 1,40 13,80 2,85 2,30 3,50 ce tłuszczowej otyłych kobiet, a stężeniem insuliny w surowicy krwi na czczo, jako pośrednim miernikiem insulinooporności. Saghizedek i wsp. [14] stwierdzili zwiększoną ekspresję TNF mrna w tkance mięśniowej osób z insulinoopornością lub cukrzycą. Wykazywano znamiennie wyższe stężenia TNF α w surowicy otyłych kobiet z upośledzoną tolerancją glukozy [15] lub cukrzycą [16] w porównaniu do otyłych kobiet o prawidłowych parametrach gospodarki węglowodanowej. W innej pracy, stężenie glukozy w surowicy na czczo i w teście OGT korelowało dodatnio na granicy istotności ze stężeniem TNF α w surowicy mężczyzn [17]. Badacze podejmowali próby dożylnej infuzji rekombinowanego TNF α zdrowym ochotnikom, uzyskując hiperglikemię [18] lub indukcję insulinooporności [19]. U osób dorosłych z otyłością stwierdzano dodatnie korelacje między TNF α a stężeniem insuliny w surowicy (na czczo i w teście OGT) oraz insulinoopornością [17, 20, 21, 22]. W badaniach własnych stężenia TNF α w surowicy dzieci z nadmierną masą ciała i szczupłych były porównywalne. Stężenia glukozy w surowicy na czczo w obu grupach były także porównywalne. Natomiast stężenia insuliny w surowicy oraz wartości wskaźników insulinooporności w warunkach na czczo w grupie badanej okazały się znamiennie wyższe niż w grupie kontrolnej. Upośledzoną tolerancję glukozy wykazywało ok. 14 % dzieci z nadmierną masą ciała, a u 1 pacjenta wykryto cukrzycę typu 2. Istotną dla rozpoznawania insulinooporności wartość wskaźnika Insulina/Glukoza > 0,3 w warunkach na czczo miało 12 dzieci z grupy badanej (ok. 9,5%), a w trakcie testu OGT ponad 74 % dzieci. Pomimo stwierdzanych nieprawidłowości, głównie pod postacią zwiększonej u dzieci z nadmierną masą ciała insulinooporności, nie wykazano istotnych zależności między TNF α a ocenianymi parametrami gospodarki węglowodanowej. Zwrócono natomiast uwagę, że w II-III stadium pokwitania w analizie przy uwzględnieniu płci, BMI i WHR przy wyższych stężeniach TNF α w surowicy zaznaczała się słaba tendencja do występowania większych wartości insulinemii i wskaźników insulinooporności w warunkach na czczo. Może się to wiązać z rosnącą w okresie pokwitania fizjologiczną insulinoopornością, której efektem jest nasilająca się sekrecja insuliny [12, 23]. W ba- 52

daniach dużych grup dzieci największy wzrost insulinooporności przypadał właśnie na II-III stadium pokwitania wg skali Tannera [24], co znalazło potwierdzenie także w naszych badaniach. W analizie przy uwzględnieniu płci i stadium pokwitania, dzieci z grupy badanej, u których wskaźnik Insulina/Glukoza w 30 minucie testu OGT znajdował się powyżej wartości 0,3, miały wyższe stężenia TNF α w surowicy (korelacja na granicy istotności). Piśmiennictwo dostarcza szeregu prac, w których czynnikowi martwicy nowotworów alfa nie przypisuje się kluczowej roli w stymulowaniu insulinooporności. W badaniach Berberoglu [25] stężenia TNF α w surowicy otyłych dzieci z hiperinsulinemią nie różniły się od stężeń TNF α u otyłych dzieci z prawidłową insulinemią. Także w pracach dotyczących osób dorosłych - otyłych lub szczupłych, z cukrzycą typu 2 lub bez zaburzeń węglowodanowych - nie znajdowano korelacji między TNF α a insulinoopornością [26, 27]. Dandona i wsp. [28] nie stwierdzali bezpośredniej zależności między czynnikiem martwicy nowotworów alfa a stężeniem insuliny w surowicy na czczo u otyłych kobiet. Wg autorów, obniżenie stężenia TNF w surowicy tych pacjentek po redukcji masy ciała mogło przyczynić się do obserwowanej w badaniach poprawy insulinowrażliwości. Jednak brak bezpośredniej zależności pomiędzy omawianymi parametrami sugerował udział także innych niż TNF α czynników, wpływających na wzrost insulinooporności u osób otyłych. Jednocześnie Kellerer i wsp. [29] uważali za mało prawdopodobne, aby krążący we krwi TNF α był głównym czynnikiem odpowiedzialnym za towarzyszącą otyłości insulinooporność. Podobne wnioski nasuwały się na podstawie badania Ofei i wsp. [30]. W podwójnie ślepej próbie po 6 tygodniach podaży rekombinowanych ludzkich przeciwciał neutralizujących TNF α, naukowcy nie stwierdzili poprawy insulinowrażliwości u osób z cukrzycą typu 2, chociaż wykazali znaczące obniżenie stężenia TNF α w surowicy tych chorych. Podobnie zakończyła się próba neutralizacji TNF α u insulinoopornych pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów [31], a także 4-tygodniowa terapia inhibitorem TNF α - entanerceptem osób otyłych z cukrzycą typu 2 [32] i pacjentów z zespołem metabolicznym [33]. W ostatnim okresie czasu pojawiły się jednak doniesienia o wpływie przeciwciał monoklonalnych neutralizujących TNF α (infliximab) na poprawę isnulinowrażliwości. Badania dotyczyły pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów [34, 35, 36]. W pracy Kiortis i wsp. [37] wzrost insulinowrażliwości był obserwowany jedynie u tych pacjentów ze schorzeniami reumatoidalnymi, u których notowano największą insulinooporność przed leczeniem. Wyniki badań własnych nie potwierdzają sugerowanego kluczowego znaczenia czynnika martwicy nowotworów alfa w patogenezie zaburzeń gospodarki węglowodanowej w otyłości, ale go także nie negują. Możliwe, że generacja większej insulinooporności, dającej w efekcie poważne zaburzenia tolerancji glukozy, z cukrzycą włącznie, zachodzi przy wyższych stężeniach TNF α w surowicy, niż rejestrowane w niniejszej pracy. W naszych badaniach tylko u ok. 9,5 % dzieci wartość wskaźnika Insulina/Glukoza 0` znajdowała się powyżej granicznej wartości 0,3, a ok. 14 % dzieci prezentowało upośledzoną tolerancję glukozy. Możliwe także, że pomiar stężenia TNF α w surowicy nie jest wystarczająco miarodajny do określenia zależności między omawianymi parametrami. Zahorska-Markiewicz i wsp. [38] uważają, że TNF α wykazuje względną niestabilność w płynach fizjologicznych i zostaje szybko usunięty z krążenia, co powoduje, że jego stężenie w surowicy bywa niskie. Stężenie TNF α podlega modulacji przez różne czynniki, w tym inne cytokiny, hormony i rozpuszczalne formy receptorów, powodując jego neutralizację [1, 30]. Badania naukowe stale dostarczają informacji na temat kolejnych nowo odkrytych czynników, mogących odpowiadać za rozwój insulinooporności wraz z czynnikiem martwicy nowotworów. Wnioski 1. Stężenie TNF α w surowicy dzieci z nadwagą i otyłością prostą nie różni się istotnie od wartości stwierdzanych u dzieci z prawidłową masą ciała. 2. Indukcja insulinooporności u dzieci z nadmierną masą ciała oraz występowanie u nich innych zaburzeń gospodarki węglowodanowej wydaje się nie zależeć wyłącznie od czynnika martwicy nowotworów alfa. 53

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;2(23):45-56 PIŚMIENNICTWO/REFERENCES [1] Argiles J. M., Lopez-Soriano J., Busquets S. et al.: Journey from cachexia to obesity by TNF. FASEB. J., 1997: 11 (10), 743-751. [2] Lang C. H., Dobrescu C., Bagby G. J.: Tumor necrosis factor impairs insulin action on peripheral glucose disposal and hepatic glucose output. Endocrinology, 1992: 130 (1), 43-52. [3] Hotamisligil G. S., Murray D. L., Choy L. N. et al.: Tumor necrosis factor α inhibits signaling from the insulin receptor. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1994: 91, 4854-4858. [4] Kern P. A., Saghizadeh M., Ong J. M. et al.: The expression of tumor necrosis factor in human adipose tissue. Regulation by obesity, weight loss and relationship to lipoprotein lipase. J. Clin. Invest., 1995: 95 (5), 2111-2119. [5] Steinberg G. R.: Inflammation in obesity is the common link between defects in fatty metabolism and insulin resistance. Cell Cycle, 2007: 6 (8), 888-894. [6] Hotamisligil G. S., Shargill N. S., Spiegelman B. M.: Adipose expression of tumor necrosis factor-α: direct role in obesity-linked insulin resistance. Science, 1993: 259, 87-91. [7] Palczewska I., Niedźwiecka Z.: Wskaźniki rozwoju somatycznego dzieci i młodzieży warszawskiej. Med. Wieku Rozw., 2001: 2, supl.1. [8] Muchacka-Bianga M., Deja G., Jarosz-Chobot P.: Cukrzyca definicja, klasyfikacja, kryteria rozpoznania. Klin. Pediat., 2002: 10 (5), 551-553. [9] Czech A., Grzeszczak W., Gumprecht J. et al.: Zalecenia kliniczne dotyczące postępowania u chorych na cukrzycę 2005. Stanowisko Polskiego Towarzystwa Diabetologicznego. Med. Prakt., 2005: 170 (4), 30. [10] Majkowska L.: Testy oceniające wrażliwość tkanek na insulinę in vivo. Prz. Lek., 1999: 56 (5), 351-356. [11] Tatoń J.: Związki między otyłością i cukrzycą typu II. Pol. Tyg. Lek., 1995: 50, supl.1, 56-62. [12] Caprio S., Bronson M., Sherwin R.S. et al.: Co-existance of severe insulin resistance and hyperinsulinaemia in pre-adolescent obese children. Diabetologia, 1996: 39 (12), 1489-1497. [13] Hotamisligil G. S., Arner P., Caro J. F. et al.: Increased adipose tissue expression of tumor necrosis factor-α in human obesity and insulin resistance. J. Clin. Invest., 1995: 95 (5), 2409-2415. [14] Saghizadeh M., Ong J. M., Garvey W. T. et al.: The expression of TNF α by human muscle. Relationship to insulin resistance. J. Clin. Invest., 1996: 97 (4), 1111-1116. [15] Tsigos C., Kyrou I., Chala E. et al.: Circulating Tumor Necrosis Factor alpha concentrations are higher in abdominal versus peripheral obesity. Metabolism, 1999: 48 (10), 1332-1335. [16] Olszanecka-Glinianowicz M., Waluszek-Kołczakowska I., Zahorska- Markiewicz B. et al.: Serum concentrations of tumor necrosis factor TNF alpha and its soluble receptors in obese women with diabetes type 2 and without additional disease. Endokrynol. Pol., 2005: 56 (2), 174-178. [17] Zinman B., Hanley A. J. G., Harris S. B. et al.: Circulating Tumor Necrosis Factor-α concentrations in a native canadian population with high rates of type 2 diabetes mellitus. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1999: 84 (1), 272-278. [18] Van der Poll T., Romijn J. A., Endert E. et al.: Tumor necrosis factor mimics the metabolic response to acute infection in healthy humans. Am. J. Physiol., 1991: 261, E 457-E 465. [19] Krogh-Madsen R., Plomgaard P., Moller K. et al.: Influence of TNF-alpha and Il-6 infusions on insulin sensitivity and expression of Il-18 in humans. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2006: 291 (1), E 108-114. [20] Katsuki A., Sumida Y., Murashima S. et al.: Serum levels of tumor necrosis factor α are increased in obese patients with noninsulin dependent diabetes mellitus. J.Clin. Endocrinol. Metab., 1998: 83 (3), 859-862. [21] Ohmura E., Hosaka D., Yazawa M. et al.: Association of free fatty acids (FFA) and tumor necrosis factor-alpha (TNF alpha) and insulin resistant metabolic disorder. Horm. Metab. Res., 2007: 39 (3), 212-217. [22] Chen H., Ren A., Hu S. et al.: The significance of tumor necrosis factor-alpha in newly diagnosed type 2 diabetic patients by transcient intensive insulin treatment. Diabetes. Res. Clin. Pract., 2007: 75 (3), 327-332. [23] Zajadacz B.: Morfometryczne i hormonalno-biochemiczne aspekty dzieci otyłych. Nowiny Lek., 1998: 67 (2), 156-161. [24] Moran A., Jacobs D. R., Steinberger J. et al.: Insulin resistance during puberty. Results from clamp studies in 357 children. Diabetes, 1999: 48, 2039-2044. [25] Berberoglu M.: Evaluation of the correlation between serum tumor necrosis factor-α and relative body mass index (RBMI) in childhood. J. Ped. Endocrinol. Metab., 2001: 14 (5), 543-547. [26] Koistinen H. A., Bastard J. P., Dusserre E. et al.: Subcutaneous adipose tissue expression of tumor necrosis factor-alpha is not associated with whole body insulin resistance in obese nondiabetic or in type-2 diabetic subjects. Eur. J. Clin. Invest., 2000: 30 (4), 302-310. [27] Ohya M., Taniguchi A., Fukushima M. et al.: Three measures of tumor necrosis factor alpha activity and insulin resistance in nonobese Japanese type 2 diabetic patients. Metabolism, 2005: 54 (10), 1297-1301. [28] Dandona P., Weinstock R., Kuldip T. et al.: Tumor necrosis factor-α in sera of obese patients: fall with weight loss. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1998: 83 (8), 2907-2910. 54

[29] Kellerer M., Rett K., Renn W. et al.: Circulating TNF-alpha and leptin levels in offspring of NIDDM Patients do not correlate to individual insulin sensitivity. Horm. Metab. Res., 1996: 28 (12), 737-743. [30] Ofei F., Hurel S., Newkirk J. et al.: Effects of an engineered human anti-tnf-α antibody (CDP571) on insulin sensitivity and glycemic control in patients with NIDDM. Diabetes, 1996: 45 (7), 881-885. [31] osenvinge A., Krogh-Madsen R., Baslund B. et al.: Insulin resistance in patients with rheumatoid arthritis: effect of TNFalpha therapy. Scand. J. Rheumatol., 2007, 36 (2): 91-96. [32] Dominguez H., Storgaard H., Rask-Madsen C. et al.: Metabolic and vascular effects of tumor necrosis factor-alpha blockade with entanercept in obese patients with type 2 diabetes. J. Vasc. Res., 2005: 42 (6), 517-525. [33] Bernstein L. E., Berry J., Kim S. et al.: Effects of entanercept in patients with metabolic syndrome. Arch. Intern. Med., 2006: 166 (8), 902-908. [34] Tam L. S., Tomlinson B., Chu T. T. et al.: Impact of TNF inhibition on insulin resistance and lipids levels in patients with rheumatoid arthritis. Clin. Rheumatol., 2007: 26 (10), 1799-1800. [35] Gonzalez-Gay M.A., De Matias J.M., Gonzalez-Juanatey C. et al.: Anti-tumor necrosis factor-alpha blockade improves insulin resistance in patients with rheumatoid arthritis. Clin. Exp. Rheumatol., 2006: 24 (1), 83-86. [36] Oquz F.M., Oquz A., Uzunlulu M. et al.: The effect of infliximab treatment on insulin resistance in patients with rheumatoid arthritis. Acta Clin. Belq., 2007: 62 (4), 218-222. [37] Kiortsis D. N., Mavridis A. K., Vasakos S. et al.: Effects of infliximab treatment on insulin resistance in patients with rheumatoid arthritis and ankylosing spondylitis. Ann. Rheum. Dis., 2005, 64 (5): 765-766. [38] Zahorska-Markiewicz B., Janowska J., Olszanecka-Glinianowicz M. et al.: Serum concentrations of TNF-α and soluble TNF-α receptors in obesity. Int. J. Obes., 2000: 24 (11), 1392-1395. 55