Hyperdynamisk cirkulation och kardiovaskulär Risk hos barn och ungdomar

insulinresistens/hyperinsulinemi har visat sig vara relaterad till risken för att utveckla hypertoni, fetma och dyslipidemi, vanliga kardiovaskulära riskfaktorer hos vuxna.1234 insulinresistens har föreslagits vara en potentiell metabolisk defekt som ligger till grund för en konstellation av dessa tillstånd som kallas syndrom X,5 deadly quartet,6 och insulinresistenssyndrom.7 nyligen visade Stern och kollegor8 att en hyperdynamisk cirkulation i den vuxna befolkningen är förknippad med ökade nivåer av fastande och postglukosinsulin, systoliskt blodtryck, triglycerider och kroppsfetthet. Följaktligen postulerade dessa författare att en insulininducerad hyperdynamisk cirkulation är ett tidigt inslag i ett insulinresistenssyndrom. Huruvida denna förening också förekommer i det tidiga livet är inte känt.

ett antal studier har visat att insulin inducerar ökad hjärtproduktion, hjärtkontraktilitet och hjärtfrekvens hos försöksdjur och människor.9101112 dessutom har ett oberoende samband mellan insulin och blodtryck påvisats hos barn1314 och vuxna.1516 således har det teoretiserats att en insulininducerad hyperdynamisk cirkulation manifesterad av ett utvidgat pulstryck och takykardi kan representera ett tidigt inslag i insulinresistenssyndromet.8

i tidigare tvärsnitts-och prospektiva studier har vi observerat samexistensen av kardiovaskulära riskfaktorvariabler relaterade till Syndrom X och deras uthållighet hos barn och unga vuxna.171819 den aktuella studien undersöker sambandet mellan hemodynamiska aspekter av cirkulationen och kardiovaskulär risk relaterad till insulinresistenssyndromet hos barn och ungdomar från en biracial gemenskap.

metoder

Populationsprov

Bogalusa Heart Study är en biracial (två tredjedelar vit och en tredjedel svart) samhällsbaserad undersökning av den tidiga naturhistorien för hjärt-kärlsjukdom. Studiepopulationen består av alla barn och unga vuxna som bor i avdelning 4, Med Bogalusa, La, som huvudgemenskap (totalbefolkning, 22 000 år gammal). Sedan 1973 har befolkningen undersökts genom upprepade tvärsnittsundersökningar med deltagande mellan 80% och 93%. Utformningen och metoderna för Bogalusa Heart Study har beskrivits i detalj någon annanstans.20

under skolåret 1984-1985 genomfördes en tvärsnittsundersökning av 2559 barn och ungdomar 8 till 17 år. Av dessa hade 2231 deltagare fastande insulinanalys. Tre individer som var gravida uteslöts från analyserna, vilket resulterade i en studiepopulation på 2229. Därefter, under året 1987-1988, genomfördes nästa tvärsnittsundersökning av skolbarn i Bogalusa. Totalt deltog 1074 individer i båda undersökningarna och deras data användes för prospektiva analyser.

allmänna undersökningar

i huvudsak genomfördes alla tvärsnittsundersökningar under samma protokoll.20 informerat samtycke erhölls före varje screening. Alla deltagare instruerades att fasta i 12 till 14 timmar före venipunktur. Det sista matintaget bedömdes genom intervju på morgonen av undersökningen. Antropometriska mätningar inkluderade höjd, som mättes till 0,1 cm och vikt till 0,1 kg. Subscapular och triceps skinfold tjocklekar mättes till 1 mm 1 mm med lange skinfold bromsok. Eftersom betydande åldersrelaterade variationer i nivån av kroppsfett vid en given skinfold percentilen noteras bland barn och ungdomar, procent kroppsfett beräknades med hjälp av summan av subscapular och triceps skinfolds i en ekvation som utvecklats speciellt för barn.21 Rohrer index (RI) (vikt dividerat med kuben av höjd) användes också som ett index för Total fetma.

replikera blodtrycksmätningar erhölls på höger arm av försökspersoner i en avslappnad sittande position. Armmätningar (längd och omkrets) gjordes enligt protokoll för att säkerställa korrekt manschettstorlek för blodtrycksbestämning. Systoliskt och diastoliskt blodtryck registrerades som den första respektive fjärde Korotkoff-fasen. Medelvärdet av sex avläsningar tagna av två slumpmässigt tilldelade utbildade sjuksköterskor definierades som individens blodtryck. Pulstrycket representerar skillnaden mellan den första och fjärde fasen. Pulsfrekvensen räknades i 30 sekunder av utbildade examinatorer. Efter en 10 sekunders väntan upprepades pulsmätningar under ytterligare 30 sekunders period. Medelvärdet av två pulsavläsningar användes som individens pulsfrekvens. I den andra undersökningen, efter 3 år, räknades varje deltagares pulsfrekvens i 60 sekunder av ett Dinamap-instrument (modell 845xt, Critikon Inc) och avläsningen erhölls från den digitala displayen.

laboratorieanalyser

koncentrationer av serumkolesterol och triglycerider bestämdes i en Technicon Auto-Analyzer II (Technicon Corp) enligt laboratoriehandboken för Lipid Research Clinics-programmet.22 laboratoriet har standardiserats av Centers for Disease Control i Atlanta, Ga, och övervakas av ett övervakningsprogram. Serum VLDL-kolesterol, LDL-kolesterol och HDL-kolesterol analyserades genom en kombination av heparin-kalciumutfällning och agar-agarosgelelektroforesprocedurer.23

plasmaglukos mättes med en Beckman glukosanalysator med en glukosoxidasmetod. Plasmainsulinbestämningar utfördes genom en radioimmunoassay-procedur med Phadebas Insulinkit (Pharmacia Diagnostics AB).24

statistisk analys

alla analyser utfördes med sas-programmet.25 barn kategoriserades i tre grupper på grundval av deras puls och pulstryck som beskrivs av Stern et al8 : hyperdynamisk, mellanliggande och hypodynamisk. Alla individer delades in i kvartiler beroende på deras pulsfrekvens och pulstryck efter åldersgrupper (2 års intervall), ras och kön. Hyperdynamiska individer definierades som individer som hade de översta 25% av både pulsfrekvens och pulstryckfördelningar. Hypodynamiska individer definierades som individer som hade den lägsta 25% av både pulsfrekvens och pulstryckfördelning. Mellanliggande individer definierades som individer vars puls och pulstryck båda var inom 25% till 75% av respektive fördelningar. Individer som inte ingick i dessa tre kategorier uteslöts från den aktuella analysen.

eftersom ingen signifikant interaktion observerades mellan rasgrupper och hemodynamisk status samlades båda rasgrupperna för analys. Dessutom var rasfördelningen nästan lika i de tre hemodynamiska kategorierna. Genomsnittliga nivåer av studievariabler erhölls på varje kategorigrupp. På grund av deras skeva fördelningar transformerades fastande insulin och triglyceridvärden logaritmiskt i analyserna. Flera linjära regressionsanalyser utfördes för att undersöka trenden för utvalda variabler över tre hemodynamiska kategorier efter justering för ålder, ålder kvadrat, ålder kubad och ras eller procent kroppsfett. I analysen behandlades hemodynamisk status som en intervallnivåvariabel: (1) kodades för hypodynamisk, (2) för mellanliggande och (3) för hyperdynamisk. Effekten av hemodynamisk cirkulation undersöktes också efter att alla ämnen kategoriserades som mager (<25: e percentilen av procent kroppsfett) eller feta (>75: e percentilen av procent kroppsfett) individer enligt åldersspecifika (2-års intervall), ras-specifika och könsspecifika percentiler av procent kroppsfett. Ett test för att avgöra om de procentuella andelen patienter i den femte kvintilen för utvalda variabler (den första kvintilen användes för HDL-kolesterol) var signifikant olika från de som förväntas av en slump ensam vid varje nivå av hemodynamiskt tillstånd.

liknande analyser utfördes på en delmängd av den longitudinella kohorten för att bestämma huruvida de som förblev hyperdynamiska vid baslinjen fortsätter att visa negativ kardiovaskulär risk vid uppföljning (3 år).

resultat

fördelningen av individer som faller i hemodynamisk status efter ras och kön presenteras i Tabell 1. De rasfördelningar av hyperdynamiska individer var nästan lika. Förhållandet mellan kroppsfett och hyperdynamisk cirkulation presenteras i Tabell 2. Flera mått på fetma var alla signifikant större med hyperdynamisk cirkulation hos pojkar. Dessutom hade hyperdynamiska barn större central fetma.

tabell 3 jämför genomsnittliga nivåer av studievariabler med hemodynamisk status hos pojkar och flickor. I allmänhet visade de flesta studievariablerna en trend mot högre värden, förutom diastoliskt blodtryck och HDL-kolesterol (hos pojkar), vilket visade en motsatt trend över de tre kategorierna. Efter justering för ålder, ras och procent kroppsfett steg systoliskt blodtryck signifikant i båda könen med en hyperdynamisk cirkulation. En signifikant könsskillnad observerades i förhållande till lipoproteinvariabler och insulin. Fastande insulin och triglycerider ökade alla signifikant med en hyperdynamisk cirkulation hos pojkar. En minskande trend med HDL-kolesterol (P=.06) observerades också endast hos pojkar. Emellertid observerades ingen signifikant trend hos tjejer, med undantag för en positiv trend för totalt kolesterol. Fastande glukosnivåer visade ingen trend med hemodynamisk status.

Tabell 4 visar trender med hemodynamisk status hos magra pojkar (<25: e percentiler kroppsfett) jämfört med överviktiga pojkar (>75: e percentiler kroppsfett). Även om de signifikanta trenderna med blodtryck fortfarande var närvarande i både magra och feta grupper, var föreningen av hyperdynamisk cirkulation med lipoproteinvariabler och insulin inte statistiskt signifikant i lean-gruppen. Däremot kvarstod en signifikant trend med hyperdynamisk cirkulation i den överviktiga gruppen. Motsvarande analyser för flickor presenteras i Tabell 5. Pulsfrekvens, pulstryck och blodtryck visade signifikanta trender med hemodynamisk status i båda grupperna. Totala kolesterolnivåer tenderar att öka med en mer hyperdynamisk cirkulation i den överviktiga gruppen. En liknande observation hittades när denna analys upprepades med Rohrer-indexet (data visas inte).

i studier av de bivariata relationerna mellan hemodynamisk status och utvalda kardiovaskulära riskfaktorvariabler var andelen hyperdynamiska ämnen i den översta kvintilen för triglycerider, insulin och procent kroppsfett signifikant större än vad som förväntades av en slump ensam (20%) hos pojkar och för LDL-kolesterol och procent kroppsfett hos flickor (data visas inte).

effekten av hemodynamisk status vid baslinjen på kardiovaskulära riskfaktorvariabler som följdes under en 3-årsperiod i en delmängd presenteras i Tabell 6. Uppföljningsnivåer av procent kroppsfett, Rohrer-index, HDL-kolesterol, triglycerider och insulin fortsatte att visa Signifikanta trender med baslinje hemodynamisk status hos pojkar. I Flickor nådde dessa trender, även om de var i de förväntade riktningarna, inte betydelse, förutom triglycerider.

diskussion

den nuvarande samhällsbaserade studien gjord på fritt levande, förmodligen friska barn och ungdomar visar att individer med hyperdynamisk cirkulation tenderar att visa ökande nivåer av kroppsfett, insulin, systoliskt blodtryck och triglycerider och minskande HDL-kolesterol. Longitudinella analyser på en delmängd visade uthållighet av dessa trender under en 3-årsperiod. Dessa observationer bekräftar tidigare studier gjorda hos vuxna8 men utvidgar observationerna till barndom och ungdom.

Plasmainsulin har visats spela flera och viktiga roller i det kardiovaskulära systemet. Insulininfusioner har visat sig öka hjärtutgången, hjärtkontraktiliteten och hjärtfrekvensen hos försöksdjur och människor.9101112 möjliga fysiologiska mekanismer inkluderar stimulering av det sympatiska nervsystemet, vilket resulterar i ökad frisättning av noradrenalin26 och förbättrad renal tubulär natriumreabsorption,27 följt av en ökning av extracellulär volym och hjärtutgång28 och induktion av vaskulär glattmuskelcellhypertrofi.29

insulinresistens har föreslagits vara den underliggande faktorn som kopplar kompensatorisk hyperinsulinemi, glukosintolerans, dyslipidemi och hypertoni.5 de aktuella observationerna tyder på att ett hyperdynamiskt tillstånd återspeglar tidiga manifestationer av insulinresistenssyndromet eller syndromet X. eftersom fetma är en viktig del av detta syndrom utfördes ytterligare analyser för att notera sambandet mellan procent kroppsfett och en hyperdynamisk cirkulation. Som kan förväntas, kardiovaskulära riskfaktorvariabler relaterade till insulinresistens signifikant i den överviktiga gruppen men inte i den magra gruppen. Eftersom kluster av fetma, hypertoni, dyslipidemi och störningar i kolhydratmetabolism ofta finns hos samma individ, kan insulinresistens eller hyperinsulinemi förbättra dessa föreningar. Voors et al30 observerade hos Bogalusa-barn att olika mått på fetma också var mycket relaterade till ett insulinsvar efter en glukosbelastning. Dessutom noterades det starka förhållandet mellan centralt fett och insulinrespons hos Bogalusa-barn.31 Smoak et al17 undersökte förhållandet mellan fetma, särskilt abapulära hudveck i motsats till triceps (perifera) hudveck, till kluster av systoliskt blodtryck, fastande insulin och lipoproteinförändringar hos barn, vilket indikerar att centralt överviktiga personer hade större kluster än förväntat jämfört med magra personer. Den föreliggande studien fann också en stark koppling mellan en hyperdynamisk cirkulation och central fetma. Insulinkänslighet visar en starkt invers korrelation med graden av fetma; även minskad insulinkänslighet uppträder hos överviktiga, hypertensiva individer.32 dessa observationer tyder på att en minskad insulinkänslighet, även hos asymptomatiska överviktiga individer, kan ligga till grund för klustringen. Fetma som genereras av olika orsaker ligger troligen också till grund för denna kluster.

även om sambandet mellan hyperdynamisk cirkulation och många funktioner i insulinresistenssyndrom var i förväntad riktning hos både pojkar och flickor, var förhållandet signifikant endast bland pojkar. Skillnaden kan återspegla fysiologiska och hormonella interaktioner som förekommer inom de två könsgrupperna under pubertetsutveckling. Tidigare studier på vuxna har visat signifikanta relationer hos både män och kvinnor.8

vissa prospektiva befolkningsstudier har funnit att en snabb hjärtfrekvens är en riskfaktor för framtida hypertoni. Hypertensiva individer med hyperdynamisk status visar ofta hög hjärtutgång, lågt perifert motstånd och snabb hjärtfrekvens.3334 Lund-Johansen34 beskrev en övergång från hög hjärtminutvolym till förhöjd vaskulär resistens hos tidiga borderline hypertensiva patienter med hyperdynamisk cirkulation. Young et al35 visade utsöndring av katekolamin relaterad till kroppsstorlek och fetma, vilket innebar att kost och insulinsekretion påverkade kardiovaskulär dynamik. Stern et al8 fann också att hyperdynamisk cirkulation var en stark prediktor för typ II-diabetes i en 8-årig uppföljningsstudie. Våra longitudinella analyser av hyperdynamiska individer visade en tendens att ha högre nivåer av systoliskt blodtryck, triglycerid, VLDL-kolesterol, insulin, ökande procent kroppsfett och minskade HDL-kolesterolnivåer under en 3-årsperiod. Dessa observationer tyder på att hyperdynamiska barn inte bara uppvisar en tidig form av insulinresistens utan också tenderar att kontinuerligt upprätthålla många funktioner i insulinresistenssyndromet. Fortsättning av sådan kluster med persistens av hemodynamiska egenskaper kan vara en markör för hög kardiovaskulär risk och för tidiga kardiovaskulära händelser.

dessa observationer förstärker konceptet att hyperdynamisk cirkulation är ett tidigt inslag i insulinresistenssyndrom. Det är av intresse att högt systoliskt blodtryck medförde en hög kardiovaskulär risk i Framingham-studien. I den aktuella studien av barn och ungdomar, om ett brett pulstryck valdes, följde högt systoliskt tryck i kombination med lågt diastoliskt tryck. Det är troligt att denna trend fortsätter till vuxen ålder, när en ökad vaskulär styvhet utvecklas med åldrande och står för systolisk hypertoni. Den observerade sambandet mellan en hyperdynamisk status och andra kardiovaskulära riskfaktorer i barndomen och ungdomar har konsekvenser för förebyggande, särskilt för att vidta åtgärder som viktkontroll, motion och en försiktig diet.

nytryck förfrågningar till Gerald S. Berenson, MD, Tulane Center för kardiovaskulär hälsa, Tulane University School of Public Health & Tropisk Medicin, 1501 Canal St, 14: e våningen, New Orleans, LA 70112-2824.