Hiperdynamiczne krążenie i ryzyko sercowo-naczyniowe u dzieci i młodzieży

insulinooporność/hiperinsulinemia wykazano, że jest związane z ryzykiem rozwoju nadciśnienia, otyłości i dyslipidemii, częstych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego u dorosłych.1234 insulinooporność została zaproponowana jako potencjalny defekt metaboliczny leżący u podstaw konstelacji tych schorzeń znanych jako syndrom X, 5, 6 i zespół insulinooporności.Ostatnio, Stern i kolegi8 wykazały, że hiperdynamiczne krążenie w dorosłej populacji jest związane ze zwiększonym poziomem insuliny postglukozowej i postglukozowej, skurczowym ciśnieniem krwi, trójglicerydami i tłuszczowością ciała. W związku z tym autorzy Ci postulowali, że indukowane insuliną krążenie hiperdynamiczne jest wczesną cechą zespołu insulinooporności. Nie wiadomo, czy to skojarzenie występuje również we wczesnym okresie życia.

w wielu badaniach wykazano, że insulina indukuje zwiększenie pojemności minutowej serca, kurczliwości serca i częstości akcji serca u zwierząt doświadczalnych i ludzi.9101112 ponadto wykazano niezależny związek pomiędzy insuliną a ciśnieniem krwi u dzieci1314 i dorosłych.1516 tak więc teoretyzowano, że indukowane insuliną krążenie hiperdynamiczne objawiające się zwiększonym ciśnieniem tętna i tachykardią może stanowić wczesną cechę zespołu insulinooporności.8

w poprzednich badaniach przekrojowych i prospektywnych zaobserwowaliśmy współistnienie zmiennych czynników ryzyka sercowo-naczyniowego związanych z zespołem X i ich utrzymywanie się u dzieci i młodych dorosłych.171819 niniejsze badanie analizuje związek między hemodynamicznymi aspektami krążenia a ryzykiem sercowo-naczyniowym związanym z zespołem insulinooporności u dzieci i młodzieży ze społeczności biracialnej.

metody

próba populacji

badanie serca Bogalusa jest biracjalnym (dwie trzecie białych i jedna trzecia czarnych) badaniem opartym na społeczności wczesnej historii naturalnej chorób układu krążenia. Badana populacja składa się z wszystkich dzieci i młodych dorosłych mieszkających w oddziale 4, z Bogalusa, La, jako głównej społeczności (całkowita populacja, ≈22 000). Od 1973 roku populacja była badana poprzez wielokrotne badania przekrojowe z udziałem od 80% do 93%. Konstrukcja i metody badania serca Bogalusa zostały szczegółowo opisane w innym miejscu.20

w roku szkolnym 1984-1985 przeprowadzono przekrojowe badanie 2559 dzieci i młodzieży w wieku od 8 do 17 lat. Spośród nich 2231 uczestników przeprowadziło analizę insuliny na czczo. Trzy osoby, które były w ciąży, zostały wykluczone z analiz, w wyniku czego populacja badana wynosiła 2229 osób. Następnie, w latach 1987-1988, przeprowadzono kolejne przekrojowe badanie dzieci szkolnych w Bogalusa. W sumie w obu badaniach wzięło udział 1074 osób, a ich dane zostały wykorzystane do analiz prospektywnych.

Badania ogólne

zasadniczo wszystkie badania przekrojowe przeprowadzono zgodnie z tymi samymi protokołami.Przed każdym seansem uzyskano 20 świadomej zgody. Wszyscy uczestnicy zostali poinstruowani, aby pościć przez 12 do 14 godzin przed wkłuciem dożylnym. Ostatnie spożycie żywności zostało ocenione przez wywiad w dniu porannego badania. Pomiary antropometryczne obejmowały wysokość, którą zmierzono do ±0,1 cm, oraz wagę, do ±0,1 kg. Grubość fałdu skórnego podokapka i tricepsa mierzono do ±1 mm za pomocą zacisków Lange. Ponieważ u dzieci i młodzieży obserwuje się znaczne różnice w poziomie tkanki tłuszczowej w danym percentylu fałdu skórnego związane z wiekiem, procent tkanki tłuszczowej obliczono na podstawie sumy fałdów skórnych podokapularnych i tricepsowych w równaniu opracowanym specjalnie dla dzieci.21 wskaźnik Rohrera (ri) (waga dzielona przez sześcian wysokości) był również używany jako wskaźnik ogólnej otyłości.

replikowane pomiary ciśnienia krwi wykonano na prawym ramieniu badanych w zrelaksowanej, siedzącej pozycji. Pomiary ramion (długość i obwód) zostały wykonane zgodnie z protokołami, aby zapewnić odpowiedni rozmiar mankietu do oznaczania ciśnienia krwi. Skurczowe i rozkurczowe ciśnienie krwi rejestrowano odpowiednio w pierwszej i czwartej fazie Korotkoffa. Średnia z sześciu odczytów wykonanych przez dwie losowo przydzielone przeszkolone pielęgniarki została zdefiniowana jako indywidualne ciśnienie krwi. Ciśnienie impulsowe stanowi różnicę między pierwszą a czwartą fazą. Puls był liczony przez 30 sekund przez przeszkolonych egzaminatorów. Po 10 sekundowym oczekiwaniu pomiary pulsu powtarzano przez kolejne 30 sekund. Średnia z dwóch odczytów pulsu była używana jako tętno jednostki. W drugiej ankiecie, po 3 latach, tętno każdego uczestnika było liczone przez 60 sekund przez przyrząd Dinamap (model 845xt, Critikon Inc), a odczyt był uzyskiwany z wyświetlacza cyfrowego.

analizy laboratoryjne

stężenia cholesterolu całkowitego i trójglicerydów w surowicy oznaczono w TECHNICON Auto-Analyzer II (Technicon Corp) zgodnie z podręcznikiem laboratoryjnym programu Klinik badań lipidowych.22 laboratorium zostało znormalizowane przez Centers for Disease Control w Atlancie, Ga, i jest monitorowane przez program nadzoru. Cholesterol VLDL w surowicy, cholesterol LDL i cholesterol HDL analizowano metodą skojarzonego wytrącania heparyny z wapniem i elektroforezy w żelu agarowo-agarozowym.

stężenie glukozy w osoczu mierzono za pomocą analizatora glukozy Beckman metodą oksydazy glukozowej. Oznaczanie insuliny w osoczu przeprowadzono metodą radioimmunologiczną za pomocą zestawu insulinowego Phadebas (Pharmacia Diagnostics AB).24

Analiza statystyczna

wszystkie analizy zostały wykonane za pomocą programu sas.25 dzieci podzielono na trzy grupy na podstawie częstości pulsu i ciśnienia pulsu opisanego przez Sterna i wsp. 8: hiperdynamiczny, pośredni i hipodynamiczny. Wszystkie osoby zostały podzielone na kwartyle według ich tętna i ciśnienia pulsu według grup wiekowych (odstępy 2-letnie), rasy i płci. Osoby hiperdynamiczne zostały zdefiniowane jako osoby, które miały najwyższe 25% zarówno częstości pulsu, jak i rozkładu ciśnienia pulsu. Osoby hipodynamiczne były definiowane jako osoby, które miały najniższe 25% zarówno częstości pulsu, jak i rozkładu ciśnienia pulsu. Osoby pośrednie były definiowane jako osoby, których tętno i ciśnienie tętna mieściły się w granicach 25-75% odpowiednich rozkładów. Osoby, które nie należały do tych trzech kategorii, zostały wyłączone z niniejszej analizy.

ponieważ nie zaobserwowano istotnych interakcji między grupami rasowymi a stanem hemodynamicznym, obie grupy rasowe zostały połączone do analizy. Ponadto rozkład rasowy był prawie podobny w trzech kategoriach hemodynamicznych. Średnie poziomy zmiennych badanych uzyskano dla każdej grupy kategorii. Ze względu na ich przekrzywiony rozkład wartości insuliny i trójglicerydów na czczo ulegały logarytmicznej transformacji. Przeprowadzono wiele analiz regresji liniowej w celu zbadania trendu wybranych zmiennych w trzech kategoriach hemodynamicznych po dostosowaniu do wieku, wieku kwadratowego, wieku sześciennego i rasy lub procent tkanki tłuszczowej. W analizie stan hemodynamiczny traktowano jako zmienną interwałową: (1) kodowano dla hipodynamiki, (2) dla pośredniej i (3) dla hiperdynamicznej. Wpływ krążenia hemodynamicznego badano również po tym, jak wszystkie osoby zostały sklasyfikowane jako chude (<25 percentyl procent tkanki tłuszczowej) lub otyłe (>75 percentyl procent tkanki tłuszczowej) osoby według wieku (odstęp 2 lat), specyficznych dla rasy i specyficznych dla płci percentyli procent tkanki tłuszczowej. Test χ2 został użyty do określenia, czy odsetek osób w piątym kwintylu dla wybranych zmiennych (pierwszy kwintyl został użyty dla cholesterolu HDL) był znacząco różny od tych oczekiwanych przez przypadek na każdym poziomie stanu hemodynamicznego.

podobne analizy przeprowadzono na podgrupie kohorty podłużnej w celu ustalenia, czy u pacjentów, u których w momencie rozpoczęcia badania pozostawała hiperdynamiczna, nadal występuje niepożądane ryzyko sercowo-naczyniowe w okresie obserwacji (3 lata).

wyniki

w tabeli 1 przedstawiono rozmieszczenie osobników w stanie hemodynamicznym według rasy i płci. Rozmieszczenie rasowe jednostek hiperdynamicznych było prawie podobne. Związek między tłuszczem w organizmie a krążeniem hiperdynamicznym przedstawiono w tabeli 2. Wiele miar otyłości było znacznie większych w przypadku krążenia hiperdynamicznego u chłopców. Ponadto dzieci hiperdynamiczne miały większą otyłość centralną.

w tabeli 3 porównano średnie poziomy zmiennych badanych według stanu hemodynamicznego u chłopców i dziewcząt. Ogólnie rzecz biorąc, większość badanych zmiennych wykazywała tendencję do wyższych wartości, z wyjątkiem rozkurczowego ciśnienia krwi i cholesterolu HDL (u chłopców), które wykazywały przeciwną tendencję w trzech kategoriach. Po dostosowaniu do wieku, rasy i procent tkanki tłuszczowej skurczowe ciśnienie krwi znacznie wzrosło u obu płci z hiperdynamicznym krążeniem. Obserwowano istotną różnicę płci w stosunku do zmiennych dotyczących lipoprotein i insuliny. Insulina i triglicerydy na czczo znacznie wzrosły wraz z hiperdynamicznym krążeniem u chłopców. Tendencja spadkowa z cholesterolem HDL (P=.06) obserwowano również tylko u chłopców. Jednak nie zaobserwowano znaczącej tendencji u dziewcząt, z wyjątkiem pozytywnej tendencji do stężenia cholesterolu całkowitego. Poziom glukozy na czczo nie wykazywał tendencji do stanu hemodynamicznego.

Tabela 4 pokazuje trendy ze stanem hemodynamicznym u chudych chłopców (<25. percentyli tkanki tłuszczowej) w porównaniu z otyłymi chłopcami (>75.percentyli tkanki tłuszczowej). Chociaż istotne tendencje w zakresie ciśnienia krwi były nadal obecne zarówno w grupie chudej, jak i otyłej, związek krążenia hiperdynamicznego ze zmiennymi lipoproteinowymi i insuliną nie był statystycznie istotny w grupie chudej. Natomiast w grupie otyłych utrzymywała się znaczna tendencja z krążeniem hiperdynamicznym. Odpowiednie analizy dla dziewcząt przedstawiono w tabeli 5. Tętno, ciśnienie tętna i ciśnienie krwi wykazały znaczące trendy ze stanem hemodynamicznym w obu grupach. Całkowity poziom cholesterolu ma tendencję do zwiększania się wraz z bardziej hiperdynamicznym krążeniem w grupie otyłych. Podobną obserwację stwierdzono, gdy analiza ta została powtórzona z indeksem Rohrera (dane nie zostały pokazane).

w badaniach dwuwarstwowych zależności między stanem hemodynamicznym a wybranymi zmiennymi czynników ryzyka sercowo-naczyniowego, odsetek pacjentów hiperdynamicznych w najwyższym kwintylu dla trójglicerydów, insuliny i procent tkanki tłuszczowej był znacznie większy niż oczekiwany przez przypadek (20%) u chłopców i dla cholesterolu LDL i procent tkanki tłuszczowej u dziewcząt (DANE Nie pokazane).

wpływ wyjściowego stanu hemodynamicznego na zmienne czynników ryzyka sercowo-naczyniowego obserwowane przez okres 3 lat w podgrupie przedstawiono w tabeli 6. Kolejne poziomy procentowego stężenia tkanki tłuszczowej, wskaźnika Rohrera, cholesterolu HDL, trójglicerydów i insuliny nadal wykazywały znaczące trendy w wyjściowym stanie hemodynamicznym u chłopców. U dziewcząt tendencje te, choć w oczekiwanych kierunkach, nie osiągnęły znaczenia, z wyjątkiem trójglicerydów.

dyskusja

obecne badanie społeczności przeprowadzone na wolno żyjących, przypuszczalnie zdrowych, dzieci i młodzieży pokazuje, że osoby z hiperdynamicznym krążeniem mają tendencję do wykazywania zwiększającego się poziomu tkanki tłuszczowej, insuliny, skurczowego ciśnienia krwi i trójglicerydów oraz obniżającego poziom cholesterolu HDL. Analizy podłużne podgrupy wykazały utrzymywanie się tych tendencji w okresie 3 lat. Obserwacje te potwierdzają wcześniejsze badania przeprowadzone u dorosłych8, ale rozszerzają obserwacje na dzieciństwo i okres dojrzewania.

wykazano, że insulina w osoczu odgrywa wieloraką i ważną rolę w układzie sercowo-naczyniowym. Wykazano, że wlewy insuliny zwiększają pojemność minutową serca, kurczliwość serca i częstość akcji serca u zwierząt doświadczalnych i ludzi.9101112 możliwe mechanizmy fizjologiczne obejmują stymulację współczulnego układu nerwowego, co skutkuje zwiększeniem uwalniania noradrenaliny26 i zwiększeniem reabsorpcji sodu w kanalikach nerkowych27, a następnie zwiększeniem objętości zewnątrzkomórkowej i wydolności serca28 oraz indukcją przerostu komórek mięśni gładkich naczyń krwionośnych.

insulinooporność została zasugerowana jako podstawowy czynnik łączący hiperinsulinemię kompensacyjną, nietolerancję glukozy, dyslipidemię i nadciśnienie.5 obecne obserwacje sugerują, że stan hiperdynamiczny odzwierciedla wczesne objawy zespołu insulinooporności lub zespołu X. ponieważ otyłość jest ważnym składnikiem tego zespołu, przeprowadzono dalsze analizy, aby zauważyć związek między procentowym udziałem tkanki tłuszczowej a krążeniem hiperdynamicznym. Jak można się spodziewać, zmienne czynników ryzyka sercowo-naczyniowego związane z insulinoopornością są istotne w grupie otyłych, ale nie w grupie chudej. Ponieważ grupowanie otyłości, nadciśnienia, dyslipidemii i zaburzenia metabolizmu węglowodanów są często u tej samej osoby, insulinooporność lub hiperinsulinemia może wzmocnić te skojarzenia. Voors i wsp. 30 zaobserwowali u dzieci Bogalusa, że różne miary otyłości były również silnie związane z odpowiedzią insulinową po obciążeniu glukozą. Ponadto u dzieci z Bogalusa zaobserwowano silny związek tłuszczu ośrodkowego z odpowiedzią insulinową.Smoak i wsp. 17 badali związek otyłości, zwłaszcza podkapularowych fałdów skórnych w przeciwieństwie do fałdów skórnych tricepsów (obwodowych), z grupowaniem skurczowego ciśnienia krwi, insuliną na czczo i zmianami lipoproteinowymi u dzieci, co wskazuje, że osoby otyłe centralnie miały większe grupowanie niż oczekiwano w porównaniu z osobami chudymi. Niniejsze badanie wykazało również silny związek między krążeniem hiperdynamicznym a otyłością centralną. Wrażliwość na insulinę wykazuje silnie odwrotną korelację ze stopniem otyłości; również zmniejszona wrażliwość na insulinę występuje u osób otyłych, z nadciśnieniem tętniczym.Obserwacje te sugerują, że zmniejszona wrażliwość na insulinę, nawet u osób otyłych bezobjawowo, może leżeć u podstaw grupowania. Otyłość generowana z różnych przyczyn prawdopodobnie leży u podstaw tego klastrowania, jak również.

chociaż związek między krążeniem hiperdynamicznym a wieloma cechami zespołu insulinooporności był w oczekiwanym kierunku zarówno u chłopców, jak i u dziewcząt, związek ten był znaczący tylko u chłopców. Różnica ta może odzwierciedlać interakcje fizjologiczne i hormonalne zachodzące w obrębie obu grup płciowych w okresie dojrzewania. Wcześniejsze badania u dorosłych wykazały znaczące stosunki zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet.

niektóre prospektywne badania populacyjne wykazały, że szybkie bicie serca jest czynnikiem ryzyka przyszłego nadciśnienia tętniczego. Osoby z nadciśnieniem tętniczym ze stanem hiperdynamicznym często wykazują wysoką pojemność minutową serca, niski opór obwodowy i szybkie tętno.3334 Lund-Johansen34 opisał przejście od dużej pojemności minutowej serca do zwiększonego oporu naczyniowego u wczesnych pacjentów z nadciśnieniem granicznym z krążeniem hiperdynamicznym. Young i al35 wykazali wydalanie katecholamin związane z wielkością ciała i otyłością, co implikuje dietę i wydzielanie insuliny jako wpływające na dynamikę układu sercowo-naczyniowego. Ponadto Stern i wsp. 8 stwierdzili, że krążenie hiperdynamiczne było silnym predyktorem cukrzycy typu II w 8-letnim badaniu kontrolnym. Nasze analizy podłużne osób hiperdynamicznych wykazały tendencję do wyższego poziomu skurczowego ciśnienia krwi, trójglicerydów, cholesterolu VLDL, insuliny, zwiększania procent tkanki tłuszczowej i zmniejszania poziomu cholesterolu HDL w okresie 3 lat. Obserwacje te wskazują, że dzieci hiperdynamiczne nie tylko wykazują wczesną postać insulinooporności, ale także mają tendencję do ciągłego utrzymywania wielu cech zespołu insulinooporności. Kontynuacja takiego grupowania z utrzymaniem cech hemodynamicznych może być markerem wysokiego ryzyka sercowo-naczyniowego i przedwczesnych zdarzeń sercowo-naczyniowych.

te obserwacje wzmacniają koncepcję, że krążenie hiperdynamiczne jest wczesną cechą zespołu insulinooporności. Interesujące jest to, że wysokie skurczowe ciśnienie krwi niosło wysokie ryzyko sercowo-naczyniowe w badaniu Framingham. W niniejszym badaniu z udziałem dzieci i młodzieży, jeśli wybrano szerokie ciśnienie tętnicze, następowało wysokie ciśnienie skurczowe połączone z niskim ciśnieniem rozkurczowym. Jest prawdopodobne, że tendencja ta utrzymuje się w wieku dorosłym, gdy zwiększona sztywność naczyń rozwija się wraz ze starzeniem i stanowi nadciśnienie skurczowe. Obserwowany związek między stanem hiperdynamicznym a innymi czynnikami ryzyka sercowo-naczyniowego w dzieciństwie i okresie dojrzewania ma wpływ na zapobieganie, w szczególności na stosowanie takich środków, jak kontrola masy ciała, ćwiczenia fizyczne i rozważna dieta.

prośby o przedruk do Geralda S. Berenson, MD, Tulane Center for Cardiovascular Health, Tulane University School of Public Health & Tropical Medicine, 1501 Canal St, 14th Floor, Nowy Orlean, LA 70112-2824.