ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΔΙΑΙΤΩΝ ΑΠΩΛΕΙΑΣ ΒΑΡΟΥΣ ΣΤΟ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ & ΣΤΟΥΣ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥΣ ΠΑΧΥΣΑΡΚΩΝ ΠΑΙΔΙΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΔΙΑΙΤΩΝ ΑΠΩΛΕΙΑΣ ΒΑΡΟΥΣ ΣΤΟ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ & ΣΤΟΥΣ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥΣ ΠΑΧΥΣΑΡΚΩΝ ΠΑΙΔΙΩΝ ΠΑΡΤΣΑΛΑΚΗ ΙΩΑΝΝΑ Διαιτολόγος-Διατροφολόγος Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου Πατρών ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΑΤΡΑ 2018

2

3 ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Γκρέκα-Σπηλιώτη Βασιλική Επιβλέπουσα Σινωπίδης Ξενοφών Καραμάνος Νικόλαος Καθηγήτρια Παιδιατρικής-Παιδοενδοκρινολογίας Τμήμ. Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών Επίκ. Καθηγητής Παιδοχειρουργικής Τμήμ. Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών Αν. Πρυτάνεως, Καθηγητής Τμήμ. Χημείας Πανεπιστημίου Πατρών ΜΕΛΗ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ Λάμαρη Φωτεινή Αν. Καθηγήτρια Τμήμ. Φαρμακευτικής Πανεπιστημίου Πατρών Πέτρου-Παπαδάκη Ελενη Καθηγήτρια Τμήμ. Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών Κυπραίος Κυριάκος Καθηγητής Τμήμ. Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών Παπαχρήστου Διονύσιος Αν. Καθηγητής Τμήμ. Ιατρικής Πανεπιστημίου Πατρών i

4 ii

5 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΙΝΑΚΕΣ... vii ΕΙΚΟΝΕΣ... viii ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΙΣ... xi ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... xiii ΠΡΟΛΟΓΟΣ... xvii Γενικό Μέρος... xxi ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΠΑΙΔΙΚΗ ΠΑΧΥΣΑΡΚΙΑ Εισαγωγή Επιδημιολογικά στοιχεία παιδικής παχυσαρκίας Ορισμός παχυσαρκίας Ορισμός παιδικής παχυσαρκίας Άλλοι τρόποι εκτίμησης της παχυσαρκίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : ΑΙΤΙΑ ΚΑΙ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΠΑΙΔΙΚΗΣ ΠΑΧΥΣΑΡΚΙΑΣ Αιτιολογία της παχυσαρκίας Βιολογικά αίτια της παιδικής παχυσαρκίας Γενετικοί Παράγοντες Οι τρεις τύποι παιδικής παχυσαρκίας με βάση τα γενετικά και τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά Συνδρομική παιδική παχυσαρκία Μονογονιδιακή, Μη-συνδρομική παιδική παχυσαρκία Πολυγονιδιακή παιδική παχυσαρκία Ενδοκρινολογικά αίτια Eντερική μικροχλωρίδα Διαταραχή στην ισορροπία ενέργειας Βραχυπρόθεσμη (άμεση) ρύθμιση του ενεργειακού ισοζυγίου Μακροπρόθεσμη ρύθμιση του ενεργειακού ισοζυγίου Ανατροφή iii

6 Προγεννητικοί και παράγοντες κινδύνου στα πρώιμα στάδια ζωής Οικογενειακό περιβάλλον Τρόπος ζωής Επιπτώσεις παιδικής παχυσαρκίας Μεταβολικό Σύνδρομο Σακχαρώδης Διαβήτης Τύπου Καρδιαγγειακή νόσος Ειδικό Μέρος ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ Ελεύθερες Ρίζες Αντιοξειδωτικοί μηχανισμοί οργανισμού Οξειδωτικό στρες Εκτίμηση της οξειδοαναγωγικής κατάστασης Λιπιδική υπεροξείδωση Μηλονική διαλδεΰδη (MDA) Υπεργλυκαιμία και οξειδωτικό στρες Τελικά προϊόντα προχωρημένης γλυκοζυλίωσης Υποδοχέας RAGE για τα AGEs Αντιοξειδωτική ανισορροπία στην παχυσαρκία Οξειδωτικό στρες και παχυσαρκία Στρατηγικές μείωσης του οξειδωτικού στρες στην παχυσαρκία ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΑΠΩΛΕΙΑ ΒΑΡΟΥΣ ΣΤΑ ΠΑΙΔΙΑ Εισαγωγή Επίδραση των διαφόρων αναλογιών των διατροφικών μακροθρεπτικών συστατικών στο βάρος σε παχύσαρκα παιδιά και εφήβους ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο : ΚΕΤΟΓΟΝΙΚΕΣ ΔΙΑΙΤΕΣ Ορισμός Σχηματισμός κετονικών σωμάτων ή κετονών Θεραπευτικές δράσεις κετογονικής δίαιτας iv

7 5.3.1 Απώλεια Βάρους Καρδιαγγειακή νόσος Αντίσταση στην ινσουλίνη και Σακχαρώδης διαβήτης τύπου Επιληψία ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο : ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Πληθυσμός μελέτης Κετογονική δίαιτα Υποθερμιδική δίαιτα Ανθρωπομετρικά στοιχεία και σύνθεση σώματος Εκ τους στόματος δοκιμασία ανοχής της γλυκόζης (OGTT) Συλλογή και φύλαξη δειγμάτων αίματος Αναλυτικές βιοχημικές μέθοδοι Μέτρηση της ΗΜW-αντιπονεκτίνης Προσδιορισμός της MDA με χρήση φθορισμομέτρου Προσδιορισμός της αντιοξειδωτικής ικανότητας Ικανότητα Αναγωγής του Σιδηρο-Κατιόντος (Ferric-Reducing Antioxidant Power, FRAP) Μέτρηση του κυκλοφορούντος CML Μέτρηση του κυκλοφορούντος srage Στατιστικές μέθοδοι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Περιγραφικά χαρακτηριστικά δείγματος Απώλεια βάρους, BMI, σωματικού λίπους και περιμέτρου μέσης Λιπιδαιμικό προφίλ Μεταβλητές σχετιζόμενες με την Ινσουλιευαισθησία και την Ινσουλινό-αντίσταση Δείκτες Οξειδωτικού στρες και αντιοξειδωτικής προστασίας Λοιποί δείκτες Συσχετίσεις μεταξύ των μεταβλητών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ο : ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗ v

8 ABSTRACT ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1α Γενικές οδηγίες, που δόθηκαν στην κετογονική δίαιτα ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1β Σχεδιασμός Υποθερμιδικού διαιτολογίου ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1γ Επιστημονικές δημοσιεύσεις και ανακοινώσεις της τρέχουσας μελέτης vi

9 ΠΙΝΑΚΕΣ Σελίδα Πίνακας 1.1 Κατάταξη ενηλίκων σύμφωνα με το ΒΜΙ 5 Πίνακας 1.2 Όρια κατάταξης βάρους για τα παιδιά από τις ΗΠΑ 9 Πίνακας 1.3 Κατώτατα όρια για το ΒΜΙ για το υπέρβαρο παιδί και την παχυσαρκία κατά ηλικία και φύλο σε παιδιά κατά Cole και συν., και κατά Must και συν. 10 Πίνακας 2.1 Ενδοκρινολογικά αίτια παιδικής παχυσαρκίας 22 Πίνακας 3.1 Βιοδείκτες οξειδωτικού στρες, κυριότερα αντιοξειδωτικά και ιστικά αντιοξειδωτικά και οι κύριες λειτουργίες τους 54 Πίνακας 5.1 Κύριες πηγές ενέργειας σε μια κετογονική δίαιτα 82 Πίνακας 7.1. Χαρακτηριστικά των δυο ομάδων, της Κετογονικής δίαιτας και της Υποθερμιδικής δίαιτας για το σύνολο των παιδιών και εφήβων που αρχικά συμπεριελήφθησαν στη μελέτη, καθώς και τα χαρακτηριστικά έναρξης αυτών που ολοκλήρωσαν τη μελέτη 110 Πίνακας 7.2. Χαρακτηριστικά μετά από έξι μήνες (μέση τιμή ± SD) για τα παιδιά και εφήβους, που ολοκλήρωσαν την μελέτη και για τις δύο ομάδες 113 vii

10 ΕΙΚΟΝΕΣ Σελίδα Εικόνα CDC χάρτες ανάπτυξης για τις Ηνωμένες 8 Πολιτείες. Εκατοστημόρια ΒΜΙ ως προς την ηλικία για αγόρι 2 έως 20 ετών Εικόνα 1.2 Διάγραμμα για τον Δείκτη Μάζας Σώματος ανάλογα 11 με την ηλικία, ενδεικτικά για αγόρια 2-18 ετών Εικόνα 2.1 (a,b) Φωτογραφίες ενός αγοριού 6 8/12 ετών με 18 σύνδρομό Alström παρουσιάζοντας χαρακτηριστική παχυσαρκία (c) Χαρακτηριστικό πρόσωπο και προεξέχοντα αυτιά Εικόνα 2.2 Οδοί Πείνας και Κορεσμού 19 Εικόνα 2.3 Γονίδια και κλινικά σημεία στις μονογονιδιακές 20 μεταλλάξεις της παιδικής παχυσαρκίας Εικόνα 2.4 Μικροβίωμα εντέρου 23 Εικόνα 2.5 Βασικά σημεία σύνθεσης των κύριων 25 γαστροεντερικών πεπτιδίων, που εμπλέκονται στην ρύθμιση της πρόσληψης τροφής Εικόνα 2.6 Αλληλεπίδραση εγκεφάλου και σώματος για τη 28 ρύθμιση της πρόσληψης της τροφής Εικόνα 2.7 Σύνδεση υπερβολικής πρόσληψης βάρους στην 30 κύηση με την παιδική υπερβαρότητα/παχυσαρκία Εικόνα 2.8 Επιπλοκές που σχετίζονται με την παιδική 35 παχυσαρκία Εικόνα 2.9 Η μελανίζουσα ακάνθωση αποτελεί σημαντικό 40 κλινικό σύμπτωμα για την ανίχνευση της ινσουλινοαντίστασης Εικόνα 3.1 Η Παραγωγή και η εκκαθάριση των Δραστικών 48 Μορφών Οξυγόνου (ROS). Εικόνα 3.2 Ο Ιανός αντιπροσωπεύει τις δύο κατατομές, του 52 ρόλου του οξυγόνου στον αερόβιο μεταβολισμό: τον οξειδοαναγωγικό έλεγχο έναντι της καταστροφής και του κυτταρικού θανάτoυ Εικόνα 3.3 Αριθμός επιστημονικών άρθρων δημοσιευμένα στο 55 PubMed ( χρησιμοποιώντας (Α) τον όρο οξειδωτικό στρες και (Β) ΜDA + Οξειδωτικό στρες από το 1990 έως το Εικόνα 3.4 Λιπιδική υπεροξείδωση μέσω ελευθέρων ριζών 56 Εικόνα 3.5 Απλοποιημένη σχηματοποίηση της δράσης των ROS 57 στις πρωτεΐνες, το DNA και τα PUFAs. Εικόνα 3.6 Μηλονική διαλδεΰδη (MDA) 58 Εικόνα 3.7 Η ΜDA σχηματίζεται από την ενδοϋπεροξείδωση 59 των PUFAs των οποίων ο διπλός δεσμός διαχωρίζεται από μια μεθυλενική ομάδα (CH 2 ) Εικόνα 3.8 Αντίδραση της MDA με το TBA και ο σχηματισμός του συμπλόκου MDA-TBA 2 60 viii

11 Εικόνα 3.9 Σχηματική απεικόνιση του μηχανισμού κυτταρικής 61 βλάβης από την υπεργλυκαιμία Εικόνα 3.10 Τα τέσσερα πιθανά μονοπάτια εκτροπής του 62 μεταβολισμού της γλυκόζης από την αυξημένη παραγωγή ROS Εικόνα 3.11 Αντίδραση Maillard 64 Εικόνα 3.12 Απλοποιημένη απεικόνιση της του σχηματισμού των 65 κυριότερων AGEs in vivo Εικόνα 3.13 Απεικόνιση του υποδοχέα των AGEs (RAGE) 67 Εικόνα 3.14 Οι διάφορες μορφές RAGE 68 Εικόνα 3.15 Μηχανισμοί ρύθμισης της οξειδωτικήςαντιοξειδωτικής 71 ισορροπίας στην παχυσαρκία. Στην αριστερή πλευρά παρατίθενται οι μηχανισμοί που υποδαυλίζουν το οξειδωτικό στρες με τις σχετιζόμενες επιπλοκές. Στην δεξιά πλευρά φαίνονται οι στρατηγικές, που βελτιώνουν την αντιοξειδωτική μηχανή του οργανισμού Εικόνα 4.1 The Eatwell Guide. Ο εθνικός οδηγός διατροφής για 77 το Ην. Βασίλειο, όπως επικαιροποιήθηκε το 2016 Εικόνα 4.2 Αποτελέσματα της μετά-ανάλυσης των Gow και 79 συν. συγκρίνοντας δίαιτες πολύ χαμηλών υδατανθράκων με υποθερμιδικές χαμηλών λιπαρών Εικόνα 5.1 Παραγωγή κετονών και ενέργειας 84 Εικόνα 5.2 Πιθανής μηχανισμός μεταβολισμού των 87 λιποπρωτεϊνών στην κέτωση Εικόνα 5.3 Επιδράσεις κετογονικής δίαιτας σε ανθρώπους και 89 πειραματόζωα Εικόνα 5.4 Προτεινόμενοι μηχανισμοί θεραπευτικών δράσεων 93 της κετογονικής δίαιτας για τους οποίους υπάρχουν α) ισχυρές (έντονες γραμμές) ή β) αναδυόμενες ενδείξεις (στικτές γραμμές) Εικόνα 6.1 Μαθηματικός τύπος υπολογισμού WBISI 98 Εικόνα 6.2 Μαθηματικός τύπος ΗΟΜΑ-IR 98 Εικόνα 6.3 Εικόνα 6.4 Εικόνα 6.5 Εικόνα 6.6 Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη για τον προσδιορισμό της HMW-αντιπονεκτίνης Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη μεθόδου προσδιορισμού της ΜDA, ως δείκτης της λιπιδικής υπεροξείδωσης Αναγωγή της άχρωμης οξειδωμένης μορφής του [Fe(TPTZ) 2 ] 3+ από τα αντιοξειδωτικά για το σχηματισμό του μπλε χρώματος συμπλόκου [Fe(TPTZ) 2 ] 2+ Μικροπλάκα τύπου ELIZA (96-well plate) για την μελέτη της αντιοξειδωτικής ικανότητας των δειγμάτων. Η ένταση του χρώματος είναι ανάλογη της αντιοξειδωτικής ισχύς ix

12 Εικόνα 6.7 Εικόνα 6.8 Εικόνα 7.1 Εικόνα 7.2 Εικόνα 7.3 Εικόνα 7.4 Εικόνα 7.5 Εικόνα 7.6 Εικόνα 7.7 Εικόνα 7.8 Εικόνα 7.9 Εικόνα 7.10 Εικόνα 7.11 Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη προσδιορισμόυ αντιοξειδωτικής δράσης δειγμάτων με τη μέθοδο FRAP. Κατασκευάστηκε με τη βοήθεια πρότυπων διαλυμάτων FeSO 4. Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη για τον προσδιορισμό srage Σχηματική απεικόνιση της πορείας των ατόμων που συμμετείχαν στην κλινική μελέτη Η σύγκριση μεταξύ των δύο ομάδων δεν επέφερε στατιστικώς σημαντικές μεταβολές σε κάποια από τις μεταβλητές: βάρος, λίπος, περίμετρος μέσης. Σύγκριση στην απώλεια βάρους (α), στην μείωση του ΒΜΙ (β), στην μείωση του σωματικού λίπους (γ) και στην μείωση της περιμέτρου μέσης στις δύο ομάδες με απεικόνιση θηκογραμμάτων (box plots), για τα άτομα που ολοκλήρωσαν την παρέμβαση Συγκριτική αποτύπωση των μεταβλητών του λιπιδαιμικού προφίλ των παιδιών και εφήβων, τόσο για πριν και μετά την κάθε δίαιτα (within) όσο και μεταξύ των δύο ομάδων (between) Και στις δύο ομάδες επήλθε στατιστικώς σημαντική μείωση στην ινσουλίνη νηστείας, με την Κετογονική να προκαλεί σημαντικότερη αύξηση στην HMWαντιπονεκτίνη, (α) και οι δύο ομάδες αύξησαν σημαντικά την ινσουλινοευαισθησία (WBISI), ενώ ο δείκτης ινσουλινο-αντίστασης μειώθηκε σημαντικότερα στην Κετογονική Δίαιτα Box plots απεικονίσεις για τις διαφορές που παρατηρήθηκαν μεταξύ της Κετογονικής και της Υποθερμιδικής Δίαιτας για (α) την ινσουλίνη νηστείας, (β) τον δείκτη HOMA-IR, (γ) τον δείκτη WBISI και (δ) την HMW-αντιπονεκτίνη Μεταβολές (πριν κα μετά) στους δείκτες οξειδωτικού στρες και αντιοξειδωτικής προστασίας του οργανισμού στις δύο ομάδες, (α) MDA, (β) FRAP, (γ) CML και (δ) στον srage Box plots απεικονίσεις για τις διαφορές που παρατηρήθηκαν μεταξύ της Κετογονικής και της Υποθερμιδικής Δίαιτας για (α) την MDA, (β) την FRAP, (γ) το CML και (δ) τον SRAGE Μεταβολές στα επίπεδα του ουρικού οξέος πριν και μετά τη δίαιτα. Παρατηρείται σημαντικώς στατιστική μείωση στην Υποθερμιδική Δίαιτα Συσχέτιση λιπώδους μάζας (α) θετικά με το δείκτη ινσουλινο-αντίστασης HOMA-IR, και (β) αρνητικά με την ινσουλινοευαισθησία (WBISI) Συσχέτιση ινσουλινο-ευαισθησίας (α) θετικά με την HDL-χοληστερόλη και (β) αρνητικά με την LDL-χοληστερόλη x

13 ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΙΣ AGEs Anvanced Glycation Τελικά προϊόντα προχωρημένης Endprodusts γλυκοζυλίωσης AgRP Αgouti-related protein Σχετιζόμενη με το agouti πρωτεΐνη ARC Arcuate Nucleus Τοξοειδής πυρήνας BIA Bioelectrical Impedance Ανάλυση βιοηλεκτρικής Analysis εμπέδησης ΒΜΙ Body Mass Index Δείκτης μάζας σώματος CART Cocaine-and Amphetamine- Regulated Transcript Ρυθμιζόμενο από την κοκαΐνη και την αμφεταμίνη μετάγραφο CDC Centers for Disease Control Prevention Κέντρα ελέγχου πρόληψης της ασθένειας CML Carboxymethyllysine Kαρβοξυμεθυλολυσίνη DEXA Dual Energy X-Ray Απορροφησιομετρία ακτίνων Χ Absortiometry διπλής ενέργειας GI Gastrointestinal Γαστρεντερικού GBMC Global BMI Mortality Παγκόσμια συνεργασία για τη Collaboration θνησιμότητα του ΒΜΙ GWAS Genome-Wide Association Studies Ευρείες γονιδιωματικές μελέτες σύνδεσης HOMA-ΙR Homeostasis Model Ομοιοστατικό μοντέλο Assessment Insulin εκτίμησης της ινσουλινοαντίστασης Resistance FFAs Free fatty acids Ελεύθερα λιπαρά οξέα FRAP Ferric-reducing antioxidant power Ικανότητα αναγωγής του σιδήρικατιόντος FTO Fat mass and obesity Γονίδιο της παχυσαρκίας associated gene IDF International Diabetes Διεθνής oμοσπονδία για τον Federation διαβήτη ΙFG Impaired Fasting Glucose Διαταραγμένη Γλυκόζη Νηστείας IOFT International Obesity Task Force Διεθνής ομάδα αντιμετώπισης για την παχυσαρκία IR Insulin Resistance Ινσουλινο-αντίσταση IS Insulin Sensitivity Ινσουλινο-ευαισθησία KD Ketogenic Diet Κετογονική δίαιτα LDL Low Density Lipoprotein Λιποπρωτεΐνη χαμηλής πυκνότητας LHA Lateral Hypothalamic Area Πλάγια υποθαλαμική περιοχή MC4R Melanocortin Receptor 4 Υποδοχέας-4 της Μελανοκορτίνης MDA Malodialdehyde Mηλονική διαλδεϋδη MetS Metabolic Syndrome Μεταβολικό σύνδρομο NICE National Institute for Health Εθνικό ινστιτούτο αριστείας and Care Excellence υγείας και φροντίδας xi

14 NO Nitric Oxide Mονοξειδίου του αζώτου NPY Neuropeptide -Y Nευροπεπτίδιο-Υ OGTT Oral Glucose Tolerance Test Από του στόματος δοκιμασία ανοχής της γλυκόζης OS Oxidative Stress Οξειδωτικό στρες PI Phytochemical Index Φυτοχημικός δείκτης POMC Propiomelanocortin Προπιομελανοκορτίνη RNS Reactive Nitrogen Species Δραστικές μορφές αζώτου ROS Reactive oxygen species Δραστικές μορφές οξυγόνου SNPs Single-nucleotide polymorphismets Μονο-νουκλεοτιδικοί πολυμορφισμοί SFT Skinfold thickness Πάχος δερματικής πτυχής TAC Total Antioxidant Capacity Oλική αντιοξειδωτική ικανότητα TBΑ Thiobarbituric acid Θειοβαρβιτουρικό οξύ TBARS TBA Reactive Substances Ενώσεις αντιδρούσες με ΤΒΑ TMEM18 Transmembrane protein 18 Διαμεμβρανική πρωτεΐνη 18 TGs Triglycerides Τριγλυκεριδία VLCD Very Low Carbohydrate Δίαιτες πολύ χαμηλών Diets υδατανθράκων VLDL Very Low Density Πολύ χαμηλής πυκνότητας Lipoprotein λιποπρωτεΐνη VMN Ventromedial Nucleus Mέσω κοιλιακός πυρήνας WBISI Whole Body Insulin Δείκτης ολικής ινσουλινο- Sensitivity Index ευαισθησίας σώματος WC Waist Circumference Περίμετρος μέσης WHO World Health Organization Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας WHtR Waist to Height Ratio Λόγος περιφέρειας μέσης προς ύψος WHR Waist to Hip Ratio Λόγος περιφέρειας μέσης προς ισχύο xii

15 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με την ευκαιρία της παρούσας εργασίας θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες στην Καθηγήτρια Παιδιατρικής-Παιδοενδοκρινολογίας κυρία Βασιλική Γκρέκα-Σπηλιώτη, επιβλέπουσα αυτής της εργασίας και υπεύθυνη του Εργαστηρίου και της Μονάδας Παιδιατρικής Ενδοκρινολογίας και Διαβήτη της Παιδιατρικής Κλινικής του Πανεπιστημίου Πατρών στην οποία εκπονήθηκε η μελέτη. Ελάχιστο φόρο τιμής αποτελεί η αναφορά μου στο ότι η κύρια Σπηλιώτη από την αρχή της αγαστής κλινικής συνεργασίας μας με ενέπνευσε σε αυτό το θέμα και με καθοδήγησε όλο αυτό το διάστημα. Η εμπιστοσύνη και η αμέριστη συμπαράστασή της, όλα τα χρόνια της συνεργασίας μας, αλλά και κατά την εκπόνηση και συγγραφή αυτής της διατριβής, υπήρξαν το θεμέλιο και η κινητήριος δύναμη για την ολοκλήρωσή της. Βαθύτατες ευχαριστίες θεωρώ υποχρέωσή μου να εκφράσω προς την Αν. Καθηγήτρια του Τμήματος Φαρμακευτικής κυρία Φωτεινή Λάμαρη, για την άρτια καθοδήγηση και την αρμονική συνεργασία κατά την διάρκεια όλων αυτών των ετών. Την ευχαριστώ θερμά για τις πολύτιμες συμβουλές, την απλόχερη διάθεση του εργαστηρίου και των ερευνητικών της μεθόδων και τη βοήθεια με βιβλιογραφικά δεδομένα. Ένα ευχαριστώ από καρδιάς επίσης, χρωστάω και στον αείμνηστο Καθηγητή του Φαρμακευτικού Τμήματος Κορδοπάτη Παύλο για την ηθική του συμπαράσταση διότι συχνά στα μεσοδιαστήματα των πειραμάτων βρισκόμασταν στο γραφείο του γεγονός που μου προσέφερε ψυχική ανάπαυλα και τόνωση. Στον Αναπληρωτή Πρυτάνεως και Καθηγητή του Τμήματος Χημείας κύριο Νίκο Καραμάνο, θέλω να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες για την τιμή που μου έκανε να συμμετέχει στην τριμελή συμβουλευτική επιτροπή της διατριβής μου. Στον Αφυπηρετήσαντα Καθηγητή του Τμήματος Ιατρικής κύριο Φώτιο Καλφαρέντζο, θέλω να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες για την τιμή που μου έκανε να συμμετέχει εξ αρχής ως μέλος της τριμελούς επιτροπής της διατριβής μου, την οποία δεν πρόλαβε να δει ολοκληρωμένη λόγω συνταξιοδότησής του. xiii

16 Στον Επίκουρο Καθηγητή του Τμήματος Ιατρικής κύριο Ξενοφών Σινωπίδη, θέλω να εκφράσω τις θερμές μου ευχαριστίες για την τιμή που μου έκανε να αναπληρώσει με μεγάλη χαρά το κενό στην τριμελή επιτροπή μετά την αποχώρηση του κυρίου Καλφαρέντζου. Επίσης, θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στην Καθηγήτρια κυρία Πέτρου-Παπαδάκη Ελένη, στον Καθηγητή κύριο Κυπραίο Κυριάκο και στον Αναπληρωτή Καθηγητή κύριο Παπαχρήστου Διονύσιο του Τμήματος Ιατρικής για την ιδιαίτερη τιμή που μου κάνουν να αποτελούν τα υπόλοιπα μέλη της Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής. Για την εκπόνηση αυτής της διατριβής απαραίτητη ήταν η συνδρομή κάποιων εκ του ιατρικού και νοσηλευτικού προσωπικού της Παιδιατρικής Κλινικής και βεβαίως όλων εκείνων των παιδιών και των οικογενειών τους που πίστεψαν σε εμάς και συνέβαλαν στην εκπλήρωση της έρευνας. Θέλω να εκφράσω την βαθιά μου ευγνωμοσύνη για την εξαιρετική συνεργασία. Οι τελευταίες, αλλά εξίσου σημαντικές, ευχαριστίες ανήκουν στην οικογένειά μου, στον σύζυγό μου Αποστολάκη Εμμανουήλ, στα παιδιά μας Γιώργο και Στέφανο, στους γονείς μας και ιδιαιτέρως στην μητέρα μου για την αγάπη τους και την συμπαράστασή τους τις ατελείωτες εκείνες ώρες, που χρειάστηκε να αφιερώσω για την εκπόνηση αυτής της δοκιμασίας, το κέρδος της οποίας είναι για μένα ανεκτίμητο. Ιδιαίτερη μνεία ευχαριστιών θα ήθελα να εκφράσω και στον Πρύτανη και Καθηγητή του Τμήματος Ιατρικής, κύριο Παναγιωτάκη Γιώργο, για το προσωπικό του ενδιαφέρον, τις πολύτιμες συμβουλές και ενθάρρυνση για τον καιρό, που είχα περιέλθει σε αδράνεια ως προς την συγγραφή του συγκεκριμένου εκπονήματος, όπως και στους φίλους μου Αμαλία, Βιβή, Κατερίνα, Γιάννη, Λάμπρο και στον παππού Κώστα. Ελπίζω ότι η παρούσα μελέτη θα θεωρηθεί ως μια ειλικρινής προσπάθεια στον τομέα της έρευνας. xiv

17 Ευχαριστία, όμως ανήκει στο Θεό, για την ανεκδιήγητη δωρεά του Β Κορινθίους, κεφ.9, εδ.15. xv

18 xvi

19 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ι στορικά η ύπαρξη της παχυσαρκίας αποτυπώνεται ήδη από την Παλαιολιθική εποχή, όπως φανερώνει πληθώρα ειδωλίων κατασκευασμένα από τερακότα, ελεφαντόδοντο και ασβεστόλιθο. Ένα από τα πιο γνωστά αποτελεί η Αφροδίτη του Willendorf (εικόνα 1), το οποίο βρέθηκε στην Αυστρία και που παρουσιάζει έντονη κοιλιακή παχυσαρκία. Παρόμοια αγαλματίδια χρονολογούνται και στη Νεολιθική περίοδο. Ανθρωπολογικές μελέτες ωστόσο καταγράφουν τους κυνηγούς-συλλέκτες ως τυπικά αδύνατους καθιστώντας την εκσεσημασμένη παχυσαρκία ασυνήθιστη, παρόλο που η ικανότητα αποθήκευσης λίπους αποτελούσε καθαρό πλεονέκτημα επιβίωσης. Το γεγονός αυτό κάνει τις συγκεκριμένες απεικονίσεις σοβαρής παχυσαρκίας όλο και πιο ενδιαφέρουσες, δυσκολεύοντας την εξήγηση του σκοπού ή της σημασίας τους. Εικόνα 1. Η Αφροδίτη του Willendorf, ένα παλαιολιθικό Οι κίνδυνοι υγείας που συνδέονται με την αγαλματίδιο που βρέθηκε στην παχυσαρκία ήταν γνωστοί στην αρχαιότητα. Ο Αυστρία το 1908 και βρίσκεται στο Ιπποκράτης υποστήριζε ότι ο ξαφνικός θάνατος Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στη είναι πιο συχνός σε αυτούς που είναι φυσικά Βιέννη. παχύσαρκοι, από ότι στους λεπτόσωμους Επίσης, παρατήρησε ότι η παχυσαρκία στις γυναίκες ήταν αιτία άστατων εμμήνων ρύσεων και υπογονιμότητας. Κλινικές ενδείξεις παχυσαρκίας χρονολογούνται ήδη από την Ελληνορωμαϊκή εποχή, αλλά η επιστημονική πρόοδος για την κατανόησή της υπήρξε ελάχιστη μέχρι τον 20 ό αιώνα. Οι πρώτες μονογραφίες αφιερωμένες στην παχυσαρκία ήταν των Short (1727) και Flemyng (1760), όπου χαρακτηριστικά ο πρώτος θεωρούσε την άσκηση σημαντική και το ότι η δίαιτα θα έπρεπε να τηρούσε το μέτρο και να διαθέτει καθαρτικές ιδιότητες. Ο Flemyng κατέγραψε τέσσερις αιτίες για την παχυσαρκία, όπως τη μεγάλη κατανάλωση xvii

20 φαγητού, κυρίως πλούσιου και λιπαρού-παρόλο που παρατήρησε ότι δεν ήταν όλοι οι παχύσαρκοι μεγάλοι φαγάδες. Ως δεύτερη αιτία θεωρούσε την χαλαρότητα των κυτταρικών μεμβρανών, οι οποίες μπορούσαν εύκολα να διαταθούν. Ως τρίτη αιτία μια ανώμαλη κατάσταση του αίματος, το οποίο διευκόλυνε την αποθήκευση λίπους στα κύτταρα και τέλος, η τέταρτη αιτία ήταν η ελαττωματική κένωση, διότι πίστευε πως ο ιδρώτας, τα ούρα και τα κόπρανα περιείχαν λίπος και ως εκ τούτου η παχυσαρκία θα μπορούσε να θεραπευθεί περιορίζοντας αυτό το λίπος με καθαρτικά ή διουρητικά. Κατά τον 18 ο αιώνα οι εργασίες του Lavoisier και άλλων έδειξαν ότι ο μεταβολισμός ήταν παρόμοιος με τις μηχανές εσωτερικής καύσης και ότι τόσο τα παχύσαρκα, όσο και τα λιποβαρή άτομα υπακούουν στους νόμους της θερμοδυναμικής. Επίσης, η ανακάλυψη ότι το λίπος αποθηκεύεται σε κύτταρα, τη βασική μονάδα της Βιολογίας, οδήγησε στην ιδέα ότι η παχυσαρκία μπορεί να οφείλεται στην παρουσία πολλών τέτοιων κυττάρων. Είναι ενδιαφέρον ότι κατά τον 19 ο αιώνα επιχειρήθηκε η ποσοτικοποίηση του υπερβάλλοντος βάρους. Ο βέλγος Adolphe Quételet ( ) (εικόνα 2) ανέπτυξε και επικύρωσε μαθηματικές μετρήσεις για την Εικόνα 2. Adolphe παχυσαρκία. Δική του επινόηση αποτελεί ο Δείκτης Quételet ( ), Βέλγος Μάζας Σώματος (Body Mass Index), o οποίος είναι στατιστικολόγος ακόμα γνωστός ως Δείκτης Quetelet (QI) σε ορισμένες Ευρωπαϊκές χώρες, προκειμένου να μετρηθεί η παχυσαρκία διορθωμένη ως προς τις διαφορές ύψους. Τον ίδιο αιώνα κυκλοφόρησε μάλιστα το πρώτο βιβλίο δίαιτας, με τίτλο Letter on corpulence addressed to the public, από τον Άγγλο W. Banting (εικόνα 3). Όντας ο ίδιος πρώην παχύσαρκος κατέγραψε τις εμπειρίες του στο αδυνάτισμα προτείνοντας μία δίαιτα βασισμένη σε χαμηλά ποσά υδατανθράκων, πράγμα που του είχε συστήσει ο γιατρός του ως θεραπεία για τη βαρηκοΐα, παρατηρώντας ότι το υπερβολικό λίπος έφραζε τις ευσταχιανές σάλπιγγες. xviii

21 Στον εικοστό αιώνα επιχειρήθηκε η μέτρηση της σύνθεσης του σώματος (με τις πρώτες μεθόδους να βασίζονται στην αρχή του Αρχιμήδη), με τον υπολογισμό του σωματικού λίπους, την κατανομή αυτού και την συσχέτισή του με τον μεταβολισμό και άλλες μεταβολικές παραμέτρους του οργανισμού. Επίσης, στις αρχές του ίδιου αιώνα η ανάλυση των δεδομένων των ασφαλειών ζωής έδειξε ότι η παχυσαρκία σχετιζόταν με αυξημένο ποσοστό θνητότητας. Το 1920 Εικόνα 3. O Άγγλος William προτάθηκε μια οικογενειακή βάση για την Banting, Θεωρείται πατέρας των διαιτών χαμηλών σε υδατάνθρακες. παχυσαρκία, ενώ περιγράφηκαν η νόσος Cushing και η υποθαλαμική παχυσαρκία. Αργότερα άνοιξε ο δρόμος στη χρήση φαρμάκων και η Γενετική συνέβαλε στην κατανόηση διαφόρων μορφών παχυσαρκίας που οφείλονται σε γενετικές παθήσεις. Έκτοτε έχουν λάβει χώρα σημαντικές εξελίξεις στους τομείς της διατροφής, της σωματικής άσκησης και της συμπεριφοράς για την αντιμετώπιση της παχυσαρκίας, ενώ καινούργια φάρμακα με όσον το δυνατόν καλύτερη φαρμακολογική δράση και συμπεριφορά, συνεχίζουν να ανακαλύπτονται. Η βαριατρική χειρουργική επέδειξε τα πλέον επιτυχή μακροπρόθεσμα αποτελέσματα στην αντιμετώπιση της σοβαρής παχυσαρκίας. Όμως, παρόλη την πρόοδο, η εξάπλωση της παχυσαρκίας συνεχίζεται με έντονα αυξανόμενους ρυθμούς και η πρόκληση για την αντιμετώπισή της από τους επαγγελματίες υγείας δεν ήταν ποτέ μεγαλύτερη. Η ίδια ανησυχία αφορά και στους παιδιατρικούς και εφηβικούς πληθυσμούς, όπου ιδιαίτερα τις τελευταίες δεκαετίες η παχυσαρκία κατά τη διάρκεια της παιδικής και της εφηβικής ηλικίας έχει ανελιχθεί στα όρια επιδημίας και αποτελεί σημαντικό παγκόσμιο ζήτημα, ανεξαρτήτως φυλής. Πέραν των βιολογικών, κοινωνικο-οικονομικοι παράμετροι και άλλοι, που άπτονται στις διατροφικές συνήθειες και στον τρόπο ζωής, παράλληλα με τη μείωση της φυσικής δραστηριότητας αποτελούν τις βασικότερες αιτίες εξάπλωσης αυτού του φαινομένου, που έχει βλαβερές συνέπειες στον οργανισμό, κάποιες από τις οποίες συνεχίζονται και στην ενήλικο ζωή. xix

22 Από την εκτεταμένη κλινική εμπειρία μας στην Μονάδα Παιδιατρικής Ενδοκρινολογίας και Διαβήτη της Παιδιατρικής Κλινικής του Πανεπιστημίου Πατρών στο ζήτημα της παιδικής παχυσαρκίας και της αντιμετώπισής της, φαίνεται ότι η παραδοσιακή προσέγγιση με υποθερμιδικές δίαιτες, υπό το πλαίσιο της Μεσογειακής Διατροφής, ήταν αναποτελεσματική για κάποια από τα παιδιά μας και ως εκ τούτου προέκυψε επιτακτική η ανάγκη εφαρμογής κάποιου άλλου τύπου διαιτών προκειμένου να ανακουφισθούν με την μείωση του βάρους τους. Έτσι, παράλληλα με παρεμβάσεις υποθερμιδικών διαιτολογίων χρησιμοποιήθηκαν και διαιτολόγια πολύ χαμηλών υδατανθράκων (κετογονικών), τα οποία αποτέλεσαν και τους δυο πυλώνες σύγκρισης στην παρούσα έρευνα. Πιο συγκεκριμένα, ο βασικός σκοπός της μελέτης ήταν η διερεύνηση της επίδρασης της ποιότητας της δίαιτας (υποθερμιδική έναντι κετογονικής) στην απώλεια βάρους και λιπώδους ιστού, σε ορισμένους μεταβολικούς παράγοντες, που αφορούν στην αντίσταης στην ινσουλίνη και τα λιπίδια αίματος, αλλά και στην ισορροπία οξειδωτικώναντιοξειδωτικών μηχανισμών του οργανισμού σε παχύσαρκα παιδιά και εφήβους. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στην Μονάδα και στο Εργαστήριο της Παιδιατρικής Ενδοκρινολογίας και Διαβήτη της Παιδιατρικής Κλινικής του Πανεπιστημίου Πατρών σε συνεργασία με το Εργαστήριο Φαρμακογνωσίας και Χημείας Φυσικών Προϊόντων του Φαρμακευτικού Τμήματος του Πανεπιστημίου Πατρών. Στην παρούσα, λοιπόν, διατριβή, μετά από ένα γενικό μέρος, όπου αναλύεται η έννοια της παιδικής παχυσαρκίας, των αιτιολογικών παραγόντων και των επιπτώσεών της ακολουθεί το ειδικό μέρος, στο οποίο περιγράφονται τα ειδικά ζητούμενα που αφορούν στο οξειδωτικό στρες στην παχυσαρκία και στους τύπους των διατροφικών παρεμβάσεων με έμφαση στις ιδιαιτερότητες της κετογονικής δίαιτας. Επίσης, εκτίθεται αναλυτικά η μεθοδολογία της έρευνας, η εφαρμογή της και αναλύονται τα αποτελέσματα με την παράθεση της σχετικής συζήτησης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚH ΠΗΓH ΠΡΟΛΟΓΟΥ: BRAY, G. A. (2009). History of Obesity. Obesity: Science to Practice. eds G. Williams and G. Frühbeck, John Wiley & Sons, Ltd. xx

23 Γενικό Μέρος xxi

24 xxii

25 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΠΑΙΔΙΚΗ ΠΑΧΥΣΑΡΚΙΑ 1.1 Εισαγωγή Η παιδική παχυσαρκία αποτελεί ένα από τα πιο σοβαρά και ανησυχητικά προβλήματα της παγκόσμιας υγείας σήμερα, καθώς η αύξηση του επιπολασμού της, όπως και η αύξηση του επιπολασμού στο υπερβάλλον βάρος, είναι ξεκάθαρα καταγεγραμμένες στη διεθνή επιστημονική βιβλιογραφία (Lobstein et al., 2004, Wofford, 2008). Ως παχυσαρκία συνήθως ορίζεται η κατάσταση στην οποία υπάρχει μη φυσιολογική ή υπερβολική εναπόθεση λίπους στο λιπώδη ιστό, σε σημείο τέτοιο, ώστε να αποτελεί κίνδυνο για την υγεία. O Παγκόσμιος οργανισμός υγείας (WHO, World Health Organization) προβλέπει πως το υπερβάλλον βάρος σύντομα θα αντικαταστήσει τα παραδοσιακά ζητήματα δημόσιας υγείας, όπως ο υποσιτισμός και οι μολυσματικές ασθένειες, ως τη πιο σημαντική αιτία κακής υγείας (Haslam and James, 2005) η οποία ταυτόχρονα έχει μεγάλο κόστος (Colditz, 1999). Από το 1978, που με τη μεγάλη μελέτη σταθμό στη Bogalusa της Λουϊζιάνα η παχυσαρκία τεκμηριώθηκε ως κίνδυνος υγείας για τα παιδιά (Berenson et al., 1978), έως και σήμερα τα δημοσιευμένα στοιχεία αναδεικνύουν όχι μόνο αύξηση του πληθυσμού των παχυσάρκων παιδιών παγκοσμίως, αλλά και την ανησυχητική αύξηση της συχνότητας των συνοσηροτήτων και των ασθενειών που τυπικά εμφανίζονται στους ενήλικες σε ολοένα νεαρότερες ηλικιακές ομάδες (Tschannen- Moran et al., 2003). Οι παθολογικές καταστάσεις, που συνδέονται με την παχυσαρκία αφορούν σε όλα σχεδόν τα συστήματα του ανθρωπίνου οργανισμού και επιφέρουν κοινωνικά και ψυχολογικά προβλήματα. Επίσης το ζήτημα της παιδικής παχυσαρκίας καθίσταται σημαντικό εξαιτίας της μακροπρόθεσμης επίδρασής του στην υγεία του ατόμου. Καταρχήν το να είναι κάποιος υπέρβαρος ως παιδί αυξάνει σημαντικά την θνησιμότητα αργότερα στην ενήλικη ζωή. Σε μια μελέτη (Franks et al., 2010) αμερικανόπουλων ινδιάνων φάνηκε ότι ύστερα από μια μέση παρακολούθηση 24 ετών, τα παιδιά του υψηλοτέρου 1

26 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία τεταρτημορίου για το Δείκτη Μάζας Σώματος (BMI, Body Mass Index) είχαν περισσότερο από το διπλάσιο κλάσμα πραγματικών θανάτων σε σχέση με τους αναμενόμενους. Επιπροσθέτως, επιδημιολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι το υπέρβαρο παιδί είναι πολύ πιθανόν να παραμείνει υπέρβαρο ή παχύσαρκο κατά την ενηλικίωση (Serdula et al., 1993, Whitaker et al., 1997), αυξάνοντας έτσι τον κίνδυνο ανάπτυξης οξέων ή χρόνιων παθολογικών καταστάσεων, με πιο αξιοσημείωτες τον διαβήτη τύπου 2, την καρδιαγγειακή νόσο και κάποιους τύπους καρκίνου (Whitlock et al., 2009). Ιδιαιτέρως ενδιαφέρον είναι ακόμα το γεγονός ότι οι Wang και συνεργάτες (Wang et al., 2000), παρατήρησαν ότι τα μισά περίπου υπέρβαρα παιδιά ενός έτους θα είναι υπέρβαρα και μετά το 21 ο έτος ηλικίας τους, ενώ από τα παιδιά που είναι κανονικού βάρους ή αδύνατα σε αυτήν την ηλικία μόνο το 20% έχουν πιθανότητα να γίνουν παχύσαρκα κατά την ενηλικίωσή τους. Στην Ελλάδα οι Βέλτσιστα και συνεργάτες (Veltsista et al., 2010) έδειξαν ότι το 74% των παιδιών 7 ετών διατήρησαν την όποια κατάσταση βάρους στα 18 τους χρόνια. Μάλιστα το 25% των υπέρβαρων και το 15% των παχύσαρκων 7χρονων παιδιών παρέμειναν υπέρβαρα ή παχύσαρκα αντίστοιχα στα 18 τους χρόνια. Ωστόσο παρατηρήθηκε μια σημαντική διαφορά φύλου με το 35% των υπέρβαρων και το 25% των παχύσαρκων αγοριών να παραμένουν υπέρβαρα και παχύσαρκα, ενώ τα ποσοστά για τα κορίτσια ήταν 17% και 7% αντίστοιχα. Τα στοιχεία αυτά ανέδειξαν ότι το υπερβάλλον βάρος/παχυσαρκία παρέμεινε στο 48% των αγοριών και μόνο στο 22% στα κορίτσια. 2

27 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία 1.2 Επιδημιολογικά στοιχεία παιδικής παχυσαρκίας Η παιδική παχυσαρκία είναι παγκόσμιο πρόβλημα και επηρεάζει πολλές χώρες. Ο επιπολασμός της έχει φτάσει σε ανησυχητικά επίπεδα, δεδομένου ότι το 2016 περίπου 50 εκατομμύρια κοριτσιών και 71 εκατομμύρια αγοριών ήταν παχύσαρκα παγκοσμίως. Η επίπτωση της έχει αυξηθεί μέσα σε τέσσερις δεκαετίες από 0.7% το 1975 σε 5.6% το 2016 για τα κορίτσια και από 0.9% σε 7.8 στα αγόρια. Μάλιστα, η μεγαλύτερη αύξηση στο ΒΜΙ, κατά ηλικία τις τελευταίες δεκαετίες, αποτυπώνεται σε χώρες της νότιας και ανατολικής Ασίας, ενώ στις ανεπτυγμένες χώρες φαίνεται να εμφανίζει plateau, αν και διατηρείται σε υψηλά επίπεδα (NCD-RisC, 2017). Αναλυτικότερα, στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής (Ogden et al., 2016), όπου οι παιδιατρικοί πληθυσμοί εκτιμώνται τακτικά, ο επιπολασμός της παχυσαρκίας σε παιδιά και εφήβους 2-19 ετών αυξήθηκε από 5% στο διάστημα στο 17% κατά το , ενώ η σοβαρή παχυσαρκία ήταν 5.8%. Από το 1988 για τα παιδιά 2-5 ετών ο επιπολασμός αυξανόταν έως το και μετά μειώθηκε. Για τα παιδιά 6-11 ετών σταθεροποιήθηκε κατά το , ενώ αυξήθηκε στις ηλικίες ετών. Στον Καναδά ο επιπολασμός της παχυσαρκίας για τους έφηβους 14 έως 15 ετών αυξήθηκε σημαντικά μεταξύ του 2002 και του 2008 κατά +0.34%/έτος (McCrindle et al., 2010). Αντιθέτως μια ανασκόπηση 41 μελετών έδειξε ότι στην Αυστραλία σχεδόν δεν υπήρξε μεταβολή στον επιπολασμό της (αγόρια- κορίτσια, 2-18 ετών) μεταξύ του 1996 και του Συγκεκριμένα, ο επιπολασμός για υπέρβαρο/παχυσαρκία βρέθηκε να είναι γύρω στο 21-25%, ενώ για την παχυσαρκία στο 5-6% (Olds et al., 2010). Στην Αγγλία το 2012 η Health Survey αναφέρει ότι το 14% των κοριτσιών και αγοριών στις ηλικίες 2-15 ετών ήταν παχύσαρκα, ενώ το 28% αυτών υπέρβαρα ή παχύσαρκα (Craig et al., 2013). Στη Γαλλία ο επιπολασμός για το υπέρβαρο αυξήθηκε από 11.5% το 1996 σε 14.8% το 1998 για τις ηλικίες 6 έως 15 χρόνων και έκτοτε φαίνεται να σταθεροποιείται στο 15.2% έως και το 2006 (Peneau et al., 2009). Στην Ελβετία υπήρξε μείωση της παχυσαρκίας σε παιδιά ηλικίας 6 έως 13 ετών μεταξύ του 2002 και του Αναλυτικότερα, το 2002 το 20% των παιδιών του δημοτικού ήταν υπέρβαρα και από αυτά το 6% παχύσαρκά, ενώ το 2007 το 11.3% 3

28 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία των αγοριών ήταν υπέρβαρα και το 5.4% παχύσαρκα και για τα κορίτσια τα αντίστοιχα ποσοστά ήταν 9.9% και 3.2% αντίστοιχα (Aeberli et al., 2010). Τα ποσοστά, λοιπόν, της παχυσαρκίας που εμφανίζονται στην Ευρώπη φαίνεται να έχουν μεγάλες διακυμάνσεις ανάμεσα στις διάφορες χώρες και παρόλο, που σε ορισμένες χώρες παρατηρείται σταθεροποίηση ή και μείωση του αριθμού των υπέρβαρων και παχύσαρκων παιδιών, στην Ελλάδα τα ποσά φαίνεται να παραμένουν υψηλά. Χαρακτηριστικά στην μελέτη ΕNERGY, που συνέκρινε τη συχνότητα εμφάνισης παχυσαρκίας σε εφήβους σε 7 ευρωπαϊκές χώρες, η Ελλάδα κατατάσσεται στις πρώτες θέσεις με τα υψηλότερα ποσοστά παχυσαρκίας σε αγόρια και κορίτσια ετών (Brug et al., 2012). Οι Τζότζας και συνεργάτες (Tzotzas et al., 2008) έφεραν εις πέρας μια επιδημιολογική μελέτη στην οποία κατέγραψαν τα ποσοστά υπερβάλλοντος βάρους, παχυσαρκίας και κοιλιακής παχυσαρκίας σε έφηβους από όλη την Ελλάδα. Ύστερα από μετρήσεις σε 14,456 μαθητών ηλικίας ετών το 2003 προέκυψαν τα εξής: ο συνολικός επιπολασμός των υπέρβαρων και παχύσαρκων εφήβων ήταν 29.4% για τα αγόρια και 16.7% για τα κορίτσια, ενώ τα ποσοστά για την παχυσαρκία ήταν 6.1% και 2.7% αντίστοιχα. Ο επιπολασμός για την κοιλιακή παχυσαρκία ήταν υψηλότερος στα κορίτσια σε σχέση με τα αγόρια (21.7% και 13.5% αντίστοιχα). Οι Farajian και συνεργάτες (Farajian et al., 2013) στην προσπάθειά τους να προσδιορίσουν τις κοινωνικο-δημογραφικές επιδράσεις στην παχυσαρκία στην Ελλάδα μελέτησαν 2,315 παιδιά ηλικίας ετών από όλες τις ελληνικές περιφέρειες, στα πλαίσια της μελέτης GRECO (Greek Childhood Obesity). Στις ηλικίες, λοιπόν, αυτές το ποσοστό των υπέρβαρων και παχύσαρκων αγοριών ήταν 29.9% και 12.9%, ενώ για τα κορίτσια ήταν 29.2% και 10.6% αντίστοιχα. Οι Βελτσίστα και συνεργάτες, στη μελέτη που ήδη αναφέρθηκε (Veltsista et al., 2010), παρακολουθώντας ένα σύνολο 7,219 παιδιών από τη γέννησή τους έως 7 ετών και στη συνέχεια 2,842 από αυτά τα παιδιά έως τα 18 τους χρόνια, διαπίστωσαν ότι στην ηλικία των 7 ετών ο συνολικός επιπολασμός υπέρβαρου/παχυσαρκίας ήταν 24.3%, ενώ στην ηλικία των 18 ετών ήταν 15.1%. Τα υπέρβαρα αγόρια αυξήθηκαν με την πάροδο της ηλικίας, από το 16.1% στο 19.1%, ενώ τα υπέρβαρα κορίτσια μειώθηκαν από το 19.2% στο 8%. Τόσο τα παχύσαρκα αγόρια, όσο και τα κορίτσια 4

29 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία μειώθηκαν μεταξύ των ηλικιών 7 και 18 ετών (από 6.25 στο 3.6% για τα αγόρια και από 5.8% στο 1% για τα κορίτσια). Επίσης, οι Τάμπαλης και συνεργάτες (Tambalis et al., 2011) κατέγραψαν σε εθνικό επίπεδο, για τη 11ετία ένα σύνολο 725,163 παιδιών 8 έως 9 ετών, που ζούσαν σε αγροτικές και αστικές περιοχές. Βρήκαν ότι ο επιπολασμός της παχυσαρκίας για τα παιδιά των αστικών περιοχών αυξήθηκε από 7.2% το 1997 σε 11.3% το 2008 για τα κορίτσια και από 8.1% σε 12.4% για τα αγόρια. Στις αγροτικές περιοχές τα αντίστοιχα ποσοστά ήταν από 7% στο 13% για τα κορίτσια και από 8.2% στο 14.1% για τα αγόρια. Ο ετήσιος ρυθμός αύξησης της παχυσαρκίας ήταν 40%- 50% υψηλότερος για τα παιδιά των αγροτικών περιοχών. Τέλος, οι Γελαστοπούλου και συνεργάτες, εκτίμησαν τον επιπολασμό του υπέρβαρου και της παχυσαρκίας να είναι 32% και 10.5% αντίστοιχα σε παιδιά του δημοτικού της Πάτρας του νομού Αχαΐας στην Πελοπόννησο (Jelastopulu et al., 2012). 1.3 Ορισμός παχυσαρκίας Ο δείκτης μάζας σώματος (BMI), που υπολογίζεται από το λόγο του σωματικού βάρους (σε κιλά) προς το ύψος (σε μέτρα) στο τετράγωνο αποτελεί τον πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο τρόπο προσδιορισμού της παχυσαρκίας διότι είναι εύκολο να εκτιμηθεί. Για τους ενήλικες σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας τίθενται γενικώς τέσσερις κατηγορίες, (πίνακας 1.1), που όμως δεν έχουν παγκόσμια εφαρμογή δεδομένου ότι η ήπειρος/φυλή, το φύλο και η ηλικία θα πρέπει να ληφθούν υπόψη (WHO, 2017). Κατάταξη ΒΜΙ (Κg/m 2 ) Ελλιποβαρής <18.5 Φυσιολογικός Υπέρβαρος Παχύσαρκος 30 Πίνακας 1.1. Κατάταξη ενηλίκων σύμφωνα με το ΒΜΙ. 5

30 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία Παρόλο που τα επίπεδα του ΒΜΙ σχετίζονται με το σωματικό λίπος (Mei et al., 2002), είναι ακόμα αμφιλεγόμενο γεγονός το εάν αυτός ο δείκτης αποτελεί το πλέον ιδανικό μέτρο για την εκτίμηση της πρόκλησης ασθένειας από την παχυσαρκία. Το κάπνισμα και η χρόνια νόσος μπορεί να επηρεάσει την αιτιολογική του σχέση στη θνησιμότητα. Σε πολλές ομάδες πληθυσμών με χρόνιες ασθένειες προκύπτει το παράδοξο της παχυσαρκίας, δηλαδή παρατηρείται μια προστασία στα μεγαλύτερα σωματικά βάρη (πιθανόν λόγω μεγαλυτέρων επιπέδων μυϊκής μάζας) έναντι στη θνησιμότητα, καθώς η καμπύλη του ΒΜΙ με τη θνησιμότητα εμφανίζει U μορφή (Braun et al., 2015). Για αυτούς του λόγους και οι ερευνητές της Παγκόσμιας Συνεργασίας για τη θνησιμότητα του ΒΜΙ (Global BMI Mortality Collaboration, GBMC) προσεγγίζοντας αρχικά τα δεδομένα περισσοτέρων από 10.5 εκατομμυρίων ατόμων σε τέσσερις ηπείρους μέσω 239 προοπτικών μελετών και υποδιαιρώντας το εύρος του φυσιολογικού ΒΜΙ κατά WHO, που θεωρήθηκε αρκετά διευρυμένο, περιορίστηκαν τελικά σε περίπου 4 εκατομμύρια άτομα, που δεν είχαν ποτέ καπνίσει, χωρίς χρόνιες ασθένειες κατά την πρώτη εκτίμηση και επιβίωσαν τουλάχιστον για πέντε χρόνια (Global BMI Mortality Collaboration et al., 2016). Έτσι, φάνηκε πως η θνησιμότητα από οποιαδήποτε αιτία είναι μεγαλύτερη στο υπέρβαρο και παχύσαρκο με μια δοσοεξαρτώμενη σχέση με καμπύλη σχήματος J. Μάλιστα το ναδίρ της σημειωνόταν στο εύρος του ΒΜΙ σε υγιής, μη καπνιστές ενήλικες. Σε πιο μακροχρόνια βάση το ναδίρ της καμπύλης εντοπίστηκε στο εύρος του ΒΜΙ, θέτοντας έτσι υπό αμφισβήτηση σχετικά πρόσφατες προηγούμενες μετα-αναλύσεις και συστηματικές ανασκοπήσεις, όπως αυτήν της Flegal και συνεργατών, που είχαν δείξει ότι το φυσιολογικό βάρος, όπως ορίζεται από τον WHO, αλλά και το υπέρβαρό και η 1 ου βαθμού παχυσαρκία, (δηλαδή ΒΜΙ: 30 έως <35 Κg/m 2), δεν σχετίζονται με αυξημένη θνησιμότητα (Flegal et al., 2013) Ορισμός παιδικής παχυσαρκίας Σ τα παιδιά έχουν χρησιμοποιηθεί διάφοροι όροι, μέτρα και όρια τιμών για την αξιολόγηση του υπερβολικού βάρους και της παχυσαρκίας. Όπως και στους ενήλικες, έτσι και στα παιδιά, το υπέρβαρο αναφέρεται σε βάρος που υπερβαίνει ένα πρότυπο βάρους και η παχυσαρκία αναφέρεται σε υπερβολική 6

31 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία εναπόθεση λίπους στο σώμα. Ωστόσο, επειδή το λίπος συχνά είναι δύσκολο να μετρηθεί χρησιμοποιείται το σωματικό βάρος ως υποκατάστατο ή ως δείκτης της παχυσαρκίας. Όμως, στα παιδιά το βάρος ποικίλει ανάλογα με την ηλικία, το ύψος και το φύλο. Έτσι, ο ΒΜΙ αποτελεί το πιο κοινό και απλό τρόπο για τον προσδιορισμό της παχυσαρκίας επειδή εκφράζει το βάρος προσαρμοσμένο στο ύψος και επίσης για να ληφθεί υπόψη η μεταβλητότητα σχετικά με το φύλο και την ηλικία στα παιδιά ο ΒΜΙ συγκρίνεται με τις τιμές αναφοράς για το φύλο και την ηλικία (Dietz and Bellizzi, 1999). Ο ΒΜΙ αυξάνεται απότομα στην βρεφική ηλικία, με κορύφωση περίπου στους εννέα με δώδεκα μήνες και εν συνεχεία μειώνεται φτάνοντας στο ελάχιστο περίπου στα έξι χρόνια (Livingstone, 2000). Ο ΒΜΙ (προσαρμοσμένος στην ηλικία και το φύλο) προτείνεται από το Εθνικό Ινστιτούτο Αριστείας Υγείας και Φροντίδας (National Institute for Health and Care Excellence, NICE) ως ο πιο πρακτικός τρόπος εκτίμησης του υπέρβαρου και της παχυσαρκίας σε παιδιά και νέους (Clinical Guideline 43, CG43), όμως η ερμηνεία του χρειάζεται προσοχή επειδή όπως έχει ήδη προαναφερθεί δεν εκτιμά την λιπώδη μάζα του σώματος (Centre for Public Health Excellence at and National Collaborating Centre for Primary, 2006). Πράγματι, άτομα με ανεπτυγμένο μυϊκό σύστημα και/ή οστά θα μπορούσαν, χωρίς να είναι, να κατηγοριοποιηθούν ως παχύσαρκα (Sweeting, 2007). H αξιολόγηση, λοιπόν, της παιδικής παχυσαρκίας με τη χρήση του ΒΜΙ και των άλλων ανθρωπομετρικών μετρήσεων είναι πιο περίπλοκη από αυτή των ενηλίκων, με σημαντικότερο περιορισμό τις φυσιολογικές αλλαγές, που συμβαίνουν με την πάροδο της ηλικίας στη σύνθεση του σώματος (Dietz and Bellizzi, 1999). Έτσι, για να προσδιοριστεί το εάν ένα παιδί είναι υπέρβαρο ή παχύσαρκο οι πραγματικές μετρήσεις πρέπει να συγκριθούν με δεδομένα αναφοράς. Κάθε χώρα έχει τις δικές της καμπύλες ανάπτυξης για την παρακολούθηση και την αξιολόγηση του ρυθμού ανάπτυξης των βρεφών και των παιδιών και οι οποίες αντικατοπτρίζουν το ρυθμό ανάπτυξης συναρτήσει παραγόντων της συγκεκριμένης χώρας, όπως το κλίμα, οι συνθήκες διατροφής, η γενετική και η υγιεινή του περιβάλλοντος (Ζαμπέλας, 2003). Απόρροια τούτου είναι το ότι και για τον ΒΜΙ υπάρχουν διάφορα διαθέσιμα σύνολα δεδομένων αναφοράς, που οδηγούν σε διαφορετικά όρια για τον ορισμό του υπερβολικού βάρους και της παχυσαρκίας μεταξύ των διάφορων οργανισμών και χωρών, γεγονός που καθιστά τη συγκρισιμότητα του δύσκολη. Επομένως υπάρχει 7

32 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία ανάγκη να εξεταστούν τα ζητήματα που αφορούν στη δυνατότητα χρήσης ενός ενιαίου συνόλου ορίων. Έτσι, για παράδειγμα στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιούνται οι χάρτες ανάπτυξης (εικόνα 1.1) του CDC (Centers for Disease Control Prevention) (Ogden et al., 2002), και η κατάταξη σύμφωνα με πρόσφατη αναθεώρηση στην ορολογία φαίνεται στον παρακάτω πίνακα (πίνακας 1.2) (Ogden and Flegal, 2010). Επίσης, σοβαρά παχύσαρκα είναι τα παιδιά και οι έφηβοι με ΒΜΙ >35 Κg/m 2, το οποίο αντιστοιχεί περίπου στην 99η Ε.Θ. και άνω για την ηλικία και το φύλο (Kelly et al., 2013). Εικόνα CDC χάρτες ανάπτυξης για τις Ηνωμένες Πολιτείες. Εκατοστημόρια ΒΜΙ ως προς την ηλικία για αγόρι 2 έως 20 ετών (πηγή: Ogden et al., 2002). 8

33 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία Ελλιποβαρή ΒΜΙ ως προς την ηλικία < 5 η εκατοστιαία θέση (Ε.Θ.) Φυσιολογικά ΒΜΙ ως προς την ηλικία από την 5 η Ε.Θ. έως 84 η Ε.Θ. Υπέρβαρα Παχύσαρκα ΒΜΙ ως προς την ηλικία από την 85 η έως 94 η Ε.Θ. (παλαιότερα αναφερόταν ως παιδιά με κίνδυνο υπερβαρότητας) ΒΜΙ ως προς την ηλικία 95 η Ε.Θ. (παλαιότερα αναφερόταν ως υπέρβαρα) Πίνακας 1.2. Όρια κατάταξης για τα παιδιά από τις ΗΠΑ. Στην Ευρώπη και πιο συγκεκριμένα στο Ηνωμένο Βασίλειο στην κλινική πράξη το υπέρβαρο ορίζεται ως ΒΜΙ 91 η Ε.Θ. και η παχυσαρκία ως ΒΜΙ 98 η Ε.Θ., σύμφωνα με τους χάρτες ανάπτυξης UK1990. Ωστόσο, επειδή πολλά από τα διαθέσιμα δεδομένα έχουν συγκεντρωθεί υπό το ερευνητικό πλαίσιο πληθυσμών, συνιστώνται οι 85 η και 95 η εκατοστιαίες θέσεις για την ταξινόμηση του υπέρβαρου και της παχυσαρκίας αντίστοιχα για ερευνητικούς σκοπούς (Scientific Advisory Committee on Nutrition, 2012). Η Διεθνής Ομάδα Δράσης για την Παχυσαρκία (International Obesity Task Force, IOFT) δημιούργησε ένα κοινό σύστημα αναγνώρισης και ανίχνευσης των υπέρβαρων και παχύσαρκων παιδιών διεθνώς. Πιο συγκεκριμένα, ο Cole και συνεργάτες, συνέστησαν κατώτατα όρια (thresholds) για την ταξινόμηση των παιδιών ηλικίας 2 έως 18 ετών σε κατηγορίες υγιούς βάρους, υπέρβαρου και παχύσαρκου, βασιζόμενα στις μέσες τιμές ενός αριθμού διαφορετικών πληθυσμών αναφοράς από έξι μεγάλες χώρες, παρέχοντας έτσι ένα σύνολο ορίων ανά ηλικία και φύλο. Οι πίνακες αυτοί προέκυψαν από τις νόρμες των ενηλίκων, κατά WHO, όπου ένα ΒΜΙ Kg/m 2 αντιστοιχεί στο υπέρβαρο και ένα ΒΜΙ 30 Kg/m 2 αντιστοιχεί στο παχύσαρκο (Cole et al., 2000). 9

34 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία Νωρίτερα είχαν συστηθεί από τον WHO τα εκατοστημόρια αναφοράς του Must και των συνεργατών του (Must et al., 1991), τα οποία βασίστηκαν στην μελέτη NAHNES I. Στον πίνακα 1.3 απεικονίζονται οι δυο αυτές διαφορετικές κατηγοριοποιήσεις, για το υπέρβαρο και το παχύσαρκο κατά ηλικία και φύλο (κατά Cole και συν. και κατά Must και συν.). Παρόλο που οι τιμές αυτές εφαρμόζονται παρόμοια θα πρέπει να ενθαρρύνεται η χρησιμοποίηση των τιμών του Cole και των συνεργατών του, διότι περιλαμβάνουν και τις ηλικίες 2 έως 6 ετών, ορίζονται σε 6- μηνιαία διαστήματα, αφορούν ποικίλους πληθυσμούς και σχετίζονται με τον καθορισμό της παχυσαρκίας στους ενήλικες (Abrantes et al., 2003). Πίνακας 1.3. Κατώτατα όρια για το ΒΜΙ για το υπέρβαρο παιδί και την παχυσαρκία κατά ηλικία και φύλο σε παιδιά κατά Cole και συν., και κατά Must και συν. (πηγή: Cole et al., 2000 και Must et al., 1991). Στην χώρα μας το Ινστιτούτο Υγείας του Παιδιού ετοίμασε παρόμοιες καμπύλες για ελληνόπουλα 6-18 ετών. Σήμερα σε χρήση είναι οι νέες καμπύλες (εικόνα 1.2), που δημιουργήθηκαν το 2001 και που αντικατέστησαν τις παλαιότερες του 1978 (Χρούσος, 2003). Το ΒΜΙ ωστόσο δεν παρέχει κάποια ένδειξη που να αφορά στην κατανομή του λίπους στο σώμα. Ως εκ τούτου, στους ενήλικες δεδομένου ότι η κεντρική παχυσαρκία συνδέεται περισσότερο με τους κινδύνους υγείας και τη θνησιμότητα σε σχέση με τη γενικότερη εναπόθεση λίπους (Coutinho et al., 2013) συστήνεται ο 10

35 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία συνδυασμός του ΒΜΙ με την περίμετρο μέσης (Waist Circumference, WC) για την εκτίμηση της παχυσαρκίας. Εικόνα 1.2. Διάγραμμα για τον Δείκτη Μάζας Σώματος ανάλογα με την ηλικία, ενδεικτικά για αγόρια 2-18 ετών (πηγή: Χρούσος, 2003). 11

36 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία Άλλοι τρόποι εκτίμησης της παχυσαρκίας. Ε κτός, λοιπόν, από το ΒΜΙ χρησιμοποιούνται και άλλοι τρόποι και μέθοδοι για την εκτίμηση της παχυσαρκίας στα παιδιά και στους εφήβους, κάποιοι από τους οποίους είναι: - Περιφέρεια μέσης (WC). Η WC αποτελεί μια απλή μέτρηση (μέσος όρος δυο ή τριών μετρήσεων) με έναν απλό, φθηνό εξοπλισμό, πολύ εύκολο στην κλινική πρακτική, η οποία δίνει μια ένδειξη της κατανομής του λίπους, όμως μεμονωμένα δεν παρέχει επαρκείς πληροφορίες για την παχυσαρκία γενικότερα. Με βάση την ανάπτυξη των εκατοστημορίων των καμπυλών της WC στο Ηνωμένο Βασίλειο τα κατώτατα όρια της 95 ης Ε.Θ. κυμαίνονται για τα αγόρια από 57.0 cm στην ηλικία των 5 ετών έως 85.2cm στην ηλικία των 16 ετών και από 57.2 cm έως 75.1 cm αντιστοίχως για τα κορίτσια (McCarthy et al., 2001). - Λόγος περιφέρειας μέσης προς ύψος (Waist to Height Ratio, WHtR). Ο WHtR αποτελεί δείκτη κατανομής του σωματικού λίπους και ανιχνεύει άτομα με ενδοκοιλιακή παχυσαρκία. Ένα άτομο θεωρείται τυπικά παχύσαρκο εφόσον η περιφέρεια μέσης είναι πάνω από το μισό του ύψους του (McCarthy and Ashwell, 2006). Τα όρια του ΒΜΙ στα παιδιά ενδέχεται να υποτιμούν τον καρδιομεταβολικό κίνδυνο σε όσα έχουν φυσιολογικό βάρος (δεδομένου ότι μπορεί να έχουν ήδη αναπτύξει κεντρική παχυσαρκία) και να τον υπερεκτιμούν στα υπέρβαρα/παχύσαρκα άτομα. Ο WHtR, όμως, φαίνεται να είναι πιο ευαίσθητος στην ταυτοποίηση των παιδιών που βρίσκονται σε κίνδυνο ανάπτυξης μεταβολικού συνδρόμου (Mokha et al., 2010, Ochoa Sangrador and Ochoa-Brezmes, 2018). O Χρούσος και οι συνεργάτες του (Bacopoulou et al., 2015) σε μια ελληνική μελέτη εφήβων ηλικίας ετών έδειξαν ότι ο WHtR αποτέλεσε τον καλύτερο προγνωστικό δείκτη παχυσαρκίας και για τα δυο φύλα και προτείνουν αυτόν ως εναλλακτικό ή συμπληρωματικό εργαλείο ανίχνευσης της παχυσαρκίας σε αυτήν την ηλικιακή ομάδα. - Λόγος περιφέρειας μέσης προς ισχύο (Waist to Hip Ratio, WHR). Ο WHR αποτελεί κυρίως μέτρο της περιφερικής κατανομής λίπους και χρησιμοποιείται ως δείκτης ενδο-κοιλιακού λίπους σε ενήλικες. Ένα WHR των 0,80 σε γυναίκες και 1,0 σε άνδρες θεωρείται ότι αποτελεί ένδειξη υψηλού κινδύνου για προβλήματα 12

37 Κεφάλαιο 1 ο : Παιδική Παχυσαρκία υγείας. Ένας από τους περιορισμούς με τους λόγους που χρησιμοποιούν την μέτρηση μέσης είναι η πιθανότητα για σφάλμα μέτρησης καθώς υπάρχει ανακολουθία στην ακριβή περιοχή της μέτρησης. Γενικότερα, όμως για τα παιδιά υπάρχουν λίγες μελέτες με ασθενείς συσχετίσεις μεταξύ του WHR και του ΒΜΙ (Bacopoulou et al., 2015, Fredriks et al., 2005). - Πάχος δερματικής πτυχής (Skinfold thickness, SFT). Η SFT επίσης αποτελεί έναν άμεσο τρόπο εκτίμησης της παχυσαρκίας, όμως, οι μετρήσεις εξαρτώνται από την περιοχή μέτρησης και το φύλο. Συνήθως οι μετρήσεις γίνονται στο δικέφαλο, στον τρικέφαλο και στη θωρακική / μεσομασχαλιαία / υποπλάτια / κοιλιακή και υπερλαγώνια χώρα και στην περιοχή του μηριαίου / γαστοκνημίου και μπορούν να δώσουν σημαντικά στοιχεία όσον αφορά στη σύσταση του σώματος σε υποδόριο λίπος και μυϊκή μάζα μέσω μεγάλου αριθμού διαθέσιμων εξισώσεων, αν και αυτές μπορεί να εμπεριέχουν σφάλματα και δεν έχουν ελεγχθεί για παιδιά. Επίσης, κάποιοι από τους περιορισμούς αυτής της μεθόδου είναι το ότι δεν μπορεί να προσδιοριστεί το σπλαγχνικό λίπος και το ότι απαιτεί εκπαιδευμένο προσωπικό (Cornier et al., 2011). - Βιοηλεκτρική Εμπέδηση (Bioelectrical Impedance Analysis, BIA). Με αυτήν την μέθοδο μετράται η εμπέδηση (σύνθετη αντίσταση) ενός εναλλασσόμενου ηλεκτρικού ρεύματος που εφαρμόζεται στα άκρα του σώματος μέσω ηλεκτροδίων. Χρησιμοποιείται ένα ηλεκτρικό ρεύμα πολύ χαμηλής συχνότητας (κάτω του ορίου της ανθρώπινης αντίληψης) που διέρχεται μέσα από το σώμα. Έτσι εκτιμάται το συνολικό νερό του σώματος και επειδή ο λιπώδης ιστός περιέχει πολύ λίγο νερό σε σύγκριση με τους άλλους σωματικούς ιστούς εμφανίζει μεγάλη εμπέδηση. Συνεπώς το μέγεθος αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέτρο της καθαρής σωματικής μάζας. Εν συνεχεία, το σωματικό λίπος υπολογίζεται έμμεσα από τη διαφορά μεταξύ καθαρής σωματικής μάζας και συνολικού βάρους. Κάποιοι από τους βασικούς περιορισμούς της BIA είναι ότι παράγοντες όπως η αφυδάτωση, η άσκηση και η λήψη διουρητικών, αλλά και το φύλο, η εθνικότητα και η ιατρική κατάσταση μπορεί να επηρεάσουν τα αποτελέσματα. Επιπλέον, οι εξισώσεις που χρησιμοποιούνται συχνά διαφέρουν μεταξύ των κατασκευαστών. Όμως, δεν παύει να αποτελεί ένα εύχρηστο εργαλείο εκτίμησης της σύστασης του σώματος (Cornier et al., 2011, Sweeting, 2007). 13

38 14

39 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : ΑΙΤΙΑ ΚΑΙ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΠΑΙΔΙΚΗΣ ΠΑΧΥΣΑΡΚΙΑΣ 2.1 Αιτιολογία της παχυσαρκίας Ο ι παράγοντες που προδιαθέτουν ένα νεαρό άτομο στην υπερβολική αύξηση βάρους είναι πολλοί και σύνθετοι, καθώς κάτι τέτοιο διαφαίνεται από την έλλειψη τελικά επιτυχών στρατηγικών πρόληψης παρά το μεγάλο ενδιαφέρον γύρω από το ζήτημα της παιδικής παχυσαρκίας. Μπορεί απλώς να λεχθεί ότι η παχυσαρκία είναι αποτέλεσμα διαταραχής της ενεργειακής ισορροπίας, όπου η ενεργειακή πρόσληψη υπερβαίνει την ενεργειακή κατανάλωση για μια σημαντική χρονική περίοδο. Αυτό έχει ως συνέπεια την αύξηση των ενεργειακών αποθηκών του σώματος, δηλαδή του σωματικού λίπους και επομένως την αύξηση του βάρους και τη δημιουργία παχυσαρκίας. Σε ένα πιο σύνθετο επίπεδο η παχυσαρκία αντικατοπτρίζει την αδυναμία του οργανισμού για αυτό-ρύθμιση της προσλαμβανόμενης με την καταναλισκόμενη ενέργεια. Ως εκ τούτου, προκύπτει το ερώτημα: τι προκαλεί την αποτυχία αυτής της εσωτερικής ρυθμιστικής ισορροπίας και ιδιαιτέρως στα παιδιά; Η αιτιοπαθογένεια, λοιπόν, της παχυσαρκίας φαίνεται ότι δεν είναι απλώς το αποτέλεσμα κατάχρησης συγκεκριμένων ελκυστικών τροφίμων ή της έλλειψης σωματικής άσκησης, αλλά ένας συνδυασμός πολυπαραγοντικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ του βιολογικού υπόβαθρου (Nature) και του περιβάλλοντος που το άτομο αναθρέφεται (Nurture). Οι γενετικοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την ατομική προδιάθεση για παχυσαρκία ωστόσο, όμως, τα γονίδια από μόνα τους δεν εξηγούν την επιδημία που παρατηρείται τις τέσσερις τελευταίες δεκαετίες. Από την άλλη πλευρά, φαίνεται ότι δεν αναπτύσσουν παχυσαρκία όλα τα άτομα που εκτίθενται σε περιβάλλοντα που ευνοούν την εμφάνιση παχυσαρκίας (obesogenic environments), υποδηλώνοντας έτσι ότι ο αυξημένος επιπολασμός της παχυσαρκίας αντανακλά την έκθεση γενετικά ευαίσθητων ατόμων σε περιβαλλοντικούς και συμπεριφορικούς παράγοντες (Manco and Dallapiccola, 2012). 15

40 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Βιολογικά αίτια της παιδικής παχυσαρκίας Ο ι γενετικοί και οι βιολογικοί παράγοντες που επιδρούν στο σωματικό βάρος και στην παχυσαρκία συμπλέκονται σημαντικά. Από την ανακάλυψη της λεπτίνης το 1994 (Triantafyllou et al., 2016) μέχρι και σήμερα έχουν εκτιναχθεί στα ύψη οι έρευνες για την κατανόηση της ενεργειακής ρύθμισης, της όρεξης και της λιπογένεσης του οργανισμού με αποτέλεσμα να έχουν φωτισθεί σημαντικά κάποιες πτυχές, ενώ ακόμα κάποιες βρίσκονται υπό διερεύνηση Γενετικοί Παράγοντες Η γενετική συνεισφορά στο σωματικό βάρος έχει αποδειχθεί με έρευνες σε οικογένειες, στις σχέσεις μεταξύ γονέων-τέκνων και μέσω μελετών μονοζυγωτικών, διζυγωτικών, αλλά και υιοθετημένων διδύμων. Γενικά έχει δειχθεί ότι το γενετικό υπόβαθρο συμβάλλει από 50% έως 90% στην μεταξύ των ατόμων φαινοτυπική ποικιλότητα (interindividual variation) στην παχυσαρκία καθιστώντας το σωματικό βάρος κληρονομούμενο χαρακτηριστικό (Maes et al., 1997). Ωστόσο, η πλειονότητα των αιτιολογικών γονιδίων παραμένει άγνωστη. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθεί ότι η γενετική της παιδικής παχυσαρκίας είναι ιδιαίτερη σε σχέση με αυτή των ενηλίκων και υπόκειται σε αλλαγές και αλληλεπιδράσεις με το περιβάλλον, που μεταβάλλονται από τη γέννηση μέχρι την ενηλικίωση, καθώς και το ότι και υφίσταται φυλο-εξαρτώμενες επιρροές (Manco and Dallapiccola, 2012). Οι μελέτες μεταξύ διδύμων παρέχουν ακριβέστερες εκτιμήσεις για την κληρονομικότητα και τις επιδράσεις του περιβάλλοντος σε διάφορους φαινοτύπους συγκριτικά με τις μελέτες οικογενειών και υιοθετημένων τέκνων. Στην δημοσιευμένη μεγάλη μελέτη των Dubois και συνεργατών (Dubois et al., 2012), όπου εκτιμήθηκαν πάνω από 12,000 ζεύγη διδύμων σε τρεις ηπείρους, εξετάσθηκαν οι γενετικές και περιβαλλοντικές επιρροές ως προς το σωματικό βάρος, το ύψος και το ΒΜΙ για κάθε έτος από τη γέννηση έως και τα 19 χρόνια ζωής. Τα ευρήματα έδειξαν ότι η κληρονομικότητα και για τις τρεις παραμέτρους ήταν μικρή στη γέννηση (6.4 έως 8.7% για τα αγόρια και 4.8 έως 7.9% για τα κορίτσια) έως τους 5 πρώτους μήνες αλλά αυξανόταν, φτάνοντας έως και πάνω από 50% για το βάρος και το ΒΜΙ μετά τους 5 μήνες ζωής και για τα δυο φύλα. Ιδιαίτερα για τα αγόρια οι επιδράσεις 16

41 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας έφτασαν έως και το τέλος της εφηβείας. Αντιθέτως, οι κοινές μεταξύ των διδύμων περιβαλλοντικές επιδράσεις ήταν υψηλές κατά τη γέννηση, όμως μειώθηκαν με την αύξηση της ηλικίας, με την πιο ανεξάρτητή τους επίδραση κυρίως στα προ-εφηβικά έτη και ιδιαιτέρως στα κορίτσια Οι τρεις τύποι παιδικής παχυσαρκίας με βάση τα γενετικά και τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά Τ α γονίδια που εμπλέκονται στην παιδική παχυσαρκία ομαδοποιούνται σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με τα γενετικά και φαινοτυπικά χαρακτηριστικά, που αποδίδουν. Πιο συγκεκριμένα διακρίνονται στις σπάνιες μονογονιδιακές μορφές συνδρομικής ή μη-συνδρομικής παχυσαρκίας και στην πολυγονιδιακή παχυσαρκία. Γενικά οι ασθενείς με μονογονιδιακή παχυσαρκία (δηλαδή στην παχυσαρκία που οφείλεται σε μια μόνο μετάλλαξη ενός γονιδίου) εκδηλώνουν συνήθως ακραίους φαινότυπους, με έναρξη της παχυσαρκίας από νωρίς. Αντίθετα, η πολυγονιδιακή παχυσαρκία, που είναι και η πιο συνηθισμένη (κοινή), εκδηλώνεται όταν το γενετικό υπόβαθρο ενός είναι επιρρεπές σε ένα περιβάλλον ενθαρρυντικό στην υπερκατανάλωση ενέργειας έναντι στη δαπάνη αυτής (obesogenic environment) Συνδρομική παιδική παχυσαρκία Π ερίπου 30 γονίδια εμπλέκονται στις μονογονιδιακές μορφές της συνδρομικής παχυσαρκίας. Τα περισσότερο γνωστά παραδείγματα αυτής εμφανίζονται στα σύνδρομα: Prader-Willi, Bardet-Bield, Alström, Carpenter, Rubinstein-Taybi και Cohen (εικόνα 2.1). Γενικά, τα παιδιά αυτά παρουσιάζουν σοβαρή παχυσαρκία, φυσικές δυσμορφίες, διανοητική καθυστέρηση και ίσως ασαφής νευροενδοκρινικές διαταραχές, που ενδεχομένως ευθύνονται για τη δυσμενή λειτουργία του υποθαλάμου, ο οποίος λειτουργεί ως κέντρο της όρεξης και ρυθμίζει την ενεργειακή ισορροπία μέσω της πρόσληψης τροφής και της δαπάνης ενέργειας. 17

42 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Ως αποτέλεσμα, τα παιδιά με συνδρομική παχυσαρκία χαρακτηρίζονται συνήθως από σοβαρή υπερφαγία και μειωμένο κορεσμό προάγοντας έτσι την αύξηση του σωματικού βάρους. Το πιο συχνό από αυτά τα σύνδρομα είναι το Prader-Willi, που χαρακτηρίζεται από παχυσαρκία, υπερφαγία, μυϊκή υποτονία, νοητική καθυστέρηση, μικρό ύψος, υπογοναδιτροπικό υπογοναδισμό και μειωμένη εμβρυική δραστηριότητα (Goldstone and Beales, 2008, Marshall et al., 2011) Μονογονιδιακή, Μη-συνδρομική παιδική παχυσαρκία Ο δεύτερος τύπος παιδικής παχυσαρκίας αντιπροσωπεύεται από οκτώ μεταλλάξεις γονίδιων, που ευθύνονται για σπάνιες μονογονιδιακές μορφές μη-συνδρομικής παχυσαρκίας, που εμφανίζουν αύξηση Εικόνα 2.1. (a,b) Φωτογραφίες ενός αγοριού 6 8/12 ετών με σύνδρομό Alström παρουσιάζοντας βάρους απουσία άλλων κλινικών χαρακτηριστική παχυσαρκία (c) συμπτωμάτων και εξηγούν περίπου το 10% των περιπτώσεων σοβαρής παχυσαρκίας από νωρίς στην ηλικία. Χαρακτηριστικό πρόσωπο και προεξέχοντα αυτιά (πηγή: Marshall et al., 2011). Τα γονίδια αυτά παίζουν μεγάλο ρόλο στο ερέθισμα της πείνας και στο ερέθισμα του κορεσμού (εικόνα 2.2). Τα οκτώ αυτά γονίδια αφορούν στη λεπτίνη (LEP) και στον υποδοχέα της (LEPR), στον υποδοχέα της μελανοκορτίνης-4 (MC4R), στην προπιομελανοκορτίνη (POMC), στον παράγοντα brain-derived neurotrophic factor (BDNF), στον υποδοχέα τύπου 2 της ουδετοροφιλικής 18

43 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας τυροσινικής κινάσης (NTRK2), στην προορμονική κονβερτάση 1 (PCSK1) και στο single-minded ομόλογο 1 (SIM1) (Choquet and Meyre, 2010). Εικόνα 2.2. Οδοί Πείνας και Κορεσμού (πηγή: Dailey and Moran, 2013). Οι μεταλλάξεις αυτές είναι ικανές από μόνες τους να προκαλέσουν ισχυρή επίδραση στον φαινότυπο. Τα άτομα που τις φέρουν διακατέχονται από σοβαρή υπερφαγία και παχυσαρκία, όπως και κάποια άλλα ειδικά χαρακτηριστικά και κλινικά σημεία (εικόνα 2.3). Ως παράδειγμα αναφέρεται το χαμηλό επίπεδο κυκλοφορούσας λεπτίνης παρά την σοβαρή παχυσαρκία, η ευαισθησία στις λοιμώξεις, η εντερική δυσλειτουργία, η αντιδραστική υπογλυκαιμία, τα κόκκινα μαλλιά και το χλωμό δέρμα και η επινεφριδιακή ανεπάρκεια (Choquet and Meyre, 2010). Η έγκαιρη διάγνωση είναι θεμελιώδης για την προσωπική πρόληψη και την αποτελεσματική θεραπευτική αντιμετώπιση. Η πιο αποτελεσματική προληπτική στρατηγική για αυτούς τους οργανισμούς μπορεί να είναι αυστηρός περιορισμός στην πρόσβαση στα τρόφιμα. Αυτό, όμως, απαιτεί την ενημέρωση και ενεργό συμμετοχή των γονέων. 19

44 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Εικόνα 2.3. Γονίδια και κλινικά σημεία στις μονογονιδιακές μεταλλάξεις της παιδικής παχυσαρκίας (πηγή: Choquet and Meyre, 2010) Πολυγονιδιακή (κοινή) παιδική παχυσαρκία Η πολυγονιδιακή παχυσαρκία αντιπροσωπεύεται από πολλά μη ταυτοποιημένα γονίδια και σχετίζονται τόσο με την παιδική όσο και με την παχυσαρκία ενηλίκων. Τα ευρήματα από τις ευρείες γονιδιωματικές μελέτες σύνδεσης (Genome-Wide Association Studies, GWAS), οι οποίες αποτελούν την πιο αποτελεσματική προσέγγιση στην μελέτη της γενετικής των ανθρωπίνων ασθενειών, εξηγούν λιγοστά όσον αφορά στην κληρονομικότητα της παχυσαρκίας. Από την μετα-ανάλυση σταδίου-1 (Speliotes et al., 2010) των δεδομένων τους ταυτοποιήθηκαν 18 νέοι τόποι γονιδίων που συνδέονται με το ΒΜΙ, φτάνοντας έτσι τον αριθμό αυτών που πιθανόν εμπλέκονται στην παχυσαρκία στα 42. Παρά ωστόσο τα μειονεκτήματα τους οι έρευνες GWAS έχουν προσδώσει ισχυρές ενδείξεις για τον ρόλο κάποιων πολυμορφισμών και συγκεκριμένα αυτών που αφορούν στο γονίδιο της παχυσαρκίας 20

45 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας (Fat mass and obesity associated gene, FTO), στο γονίδιο του υποδοχέα 4 της Μελανοκορτίνης (Melanocortin Receptor 4, MC4R) και στο γονίδιο της διαμεμβρανικής πρωτεΐνης 18 (Transmembrane protein 18, TMEM18) για την ανάπτυξη της παχυσαρκίας (Speliotes et al., 2010). Είναι ωστόσο απογοητευτικό το ότι το κάθε ένα από αυτά τα αλληλόμορφα ερμηνεύει μόνο ένα πολύ μικρό μέρος της μεταξύ των ατόμων παραλλακτικότητας στο ΒΜΙ, συμβάλλοντας στην αύξησή του κατά ~0.17 Kg/m 2. Η αδυναμία των GWAS στην εξήγηση αυτής της κληρονομικότητας συχνά αναφέρεται ως χαμένη κληρονομικότητα (missing heritability). Η γενετική συνιστώσα της παχυσαρκίας περιλαμβάνει τη μικρή συμβολή πολλών μονο-νουκλεοτιδικών πολυμορφισμών. (SNPs, Single-nucleotide polymorphisms). Εκτός από τα κοινά αλληλόμορφα, σπάνια αλληλόμορφα (<1% στον πληθυσμό) και αλληλόμορφα που περιορίζονται σε οικογένειες, καθορίζουν από κοινού την ανθρώπινη γενετική ποικιλότητα του ΒΜΙ, αλλά δεν μπορούν ακόμα να εντοπιστούν από τις τρέχουσες GWAS. Οι ενδείξεις επίσης είναι ελλιπείς για τις αλληλεπιδράσεις γονίδιου με γονίδιο, ή πιο συγκεκριμένα αλληλομόρφου με αλληλόμορφο (ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως επίσταση ) στην ποικιλότητα του ΒΜΙ, και αναφέρεται στο ότι η επίδραση ενός γονιδίου σε ένα χαρακτηριστικό δεν είναι ανεξάρτητη από την επίδραση στο χαρακτηριστικό αυτό ενός άλλου γονιδίου (Manco and Dallapiccola, 2012) Ενδοκρινολογικά αίτια Τ α ενδοκρινολογικά αίτια της παιδικής παχυσαρκίας αφορούν μόνο στο 2-3% των περιπτώσεων. Στον πίνακα 2.1 περιγράφονται τα πιο κοινά από αυτά. Το σύνδρομο Cushing έχει μια επίπτωση της τάξεως του 1 στο 1, , ενώ τα ινσουλινώματα είναι ακόμα πιο σπάνια. Η υποθαλαμική παχυσαρκία προέρχεται από βλάβη στον υποθάλαμο, συχνά συνδεόμενη με τραύμα κεφαλής, όγκους, χειρουργείο ή ακτινοθεραπεία, όπως στις περιπτώσεις παιδιών, που υπέστησαν θεραπεία κρανοφαρρυγιώματος (Skelton et al., 2011). 21

46 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Νόσος Υποθυρεοειδισμός Ανεπάρκεια Αυξητικής Ορμόνης Σύνδρομο Cushing Ινσουλίνωμα Υποθαλαμική παχυσαρκία Ψευδουποπαραθυρεοειδισμός τύπου 1Α Σημαντικά σημεία και συμπτώματα Κοντό ανάστημα και παχυσαρκία, όμως βάρος <95 η Ε.Θ. για την ηλικία και το φύλο Μειωμένη γραμμική ταχύτητα ανάπτυξης, αύξηση βάρους και κεντρική εναπόθεση λίπους Μειωμένη γραμμική ταχύτητα ανάπτυξης, αυξημένη κεντρική εναπόθεση λίπους, ραβδώσεις στην κοιλιά, ινσουλινο-αντίσταση Αυξημένη πρόσληψη τροφής ως αντιστάθμισμα των χαμηλών επιπέδων σακχάρου αίματος Υπερφαγία και άλλες ενδοκρινικές διαταραχές Πολλαπλές άλλες ενδοκρινικές ανεπάρκειες al., 2011). Πίνακας 2.1. Ενδοκρινολογικά αίτια παιδικής παχυσαρκίας (πηγή: Skelton et Eντερική μικροχλωρίδα Η εντερική μικροχλωρίδα (gut microbiota) συμπεριλαμβάνει όλους τους μικροργανισμούς που ζουν στο γαστρεντερικό σωλήνα ( τρισεκατομμύρια και πάνω από χίλια διαφορετικά είδη), με την πλειοψηφία αυτών να βρίσκεται στο παχύ έντερο. Οι μικροοργανισμοί αυτοί, όπως φαίνεται στην εικόνα 2.4, όχι μόνο διαδραματίζουν σημαντικό φυσιολογικό ρόλο σε ζωτικές λειτουργίες όπως είναι η πέψη, η σύνθεση βιταμινών και ο μεταβολισμός, αλλά εμπλέκονται και στην εξέλιξη κάποιων μεταβολικών ασθενειών αποσπώντας τα τελευταία χρόνια το ιδιαίτερο ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας (Laukens et al., 2016). Παρόλο που ο ακριβής μηχανισμός που συνδέει την εντερική μικροχλωρίδα με την παχυσαρκία δεν είναι απολύτως κατανοητός, είναι διακριβωμένο ότι ο κάθε μικροοργανισμός μετατρέπει το μερικώς ή πλήρως άπεπτο μέρος της τροφής σε μεταβολίτες επηρεάζοντας τον οργανισμό. Συνεπώς μια διαταραχή στην ισορροπία των ειδών μπορεί να επιφέρει ανεπιθύμητα αποτελέσματα, όσον αφορά στην 22

47 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας παραγωγή ενέργειας από τη διατροφή, στην φλεγμονή και στην ιστική σύνθεση λιπαρών οξέων (Baothman et al., 2016, Riva et al., 2017, Levy et al., 2017). Ωστόσο, η ποιότητα της εντερικής μικροχλωρίδας εξαρτάται από τη διατροφή, με αποτέλεσμα να μεταβάλλεται διαρκώς, επηρεάζοντας την υγεία και την ευημερία του ξενιστή. Πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι τα παχύσαρκα ποντίκια, όπως και οι άνθρωποι είχαν διαφορετική σύνθεση μικροβίων στο έντερο σε σύγκριση με τους αδύνατους και φαίνεται ότι το μικροβίωμα της παχυσαρκίας βοηθάει στην εξοικονόμηση ενέργειας από την τροφή (Maukonen and Saarela, 2015). Έτσι, σε μεταγενέστερες μελέτες αποδείχθηκε ότι η μεταμόσχευση σε στείρα μικροβιακής εντεροχλωρίδας ποντίκια του μικροβιώματος εκείνου, που ευνοεί την παχυσαρκία συνέβαλλε στην αύξηση του σωματικού λίπους συγκριτικά με την μεταμόσχευση του αδύνατου μικροβιώματος (Turnbaugh et al., 2006). Εικόνα 2.4. Μικροβίωμα εντέρου (πηγή:laukebs et al., 2016). 23

48 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Διαταραχή στην ισορροπία ενέργειας Ο νευροενδοκρινικός έλεγχος του βάρους αντικατοπτρίζεται από την ισορροπία μεταξύ της ενεργειακής πρόσληψης και της ενεργειακής δαπάνης τόσο βραχυπρόθεσμα, όσο και μακροπρόθεσμα. Η ισορροπία αυτή μπορεί επίσης να γίνει πιο εύκολα κατανοητή αν διαχωριστεί μεταξύ του κεντρικού νευρικού συστήματος (και κυρίως του εγκέφαλου) και του σώματος (βασικά της γαστρεντερικής οδού και του λιπώδους ιστού) Βραχυπρόθεσμη (άμεση) ρύθμιση του ενεργειακού ισοζυγίου Η έναρξη ενός γεύματος επηρεάζεται κυρίως από περιβαλλοντικά ερεθίσματα όπως το φαγητό, τα συναισθήματα, την ώρα της ημέρας και κοινωνική συναναστροφή. Ωστόσο, μόλις ξεκινήσει ένα γεύμα, νευροενδοκρινικοί παράγοντες ασκούν σημαντική επίδραση επηρεάζοντας το μέγεθος του, την ποσότητα ενέργειας που καταναλώνεται και το πότε αυτό τερματίζεται. Ορισμένα σήματα απελευθερώνονται ως απάντηση στην κατανάλωση της τροφής ή των κυκλοφορούντων θρεπτικών συστατικών συντονίζοντας την πέψη, την απορρόφηση τους, αλλά και την εκπλήρωση της αίσθησης του κορεσμού. Τα πεπτίδια εκκρίνονται από διάφορες θέσεις του γαστρεντερικού (Gastrointestinal, GI) συστήματος (εικόνα 2.5) συμπεριλαμβανομένου του στομάχου, του εγγύς λεπτού εντέρου, του άπω λεπτού εντέρου, του παχέος εντέρου και του παγκρέατος και δρουν είτε τοπικά, μειώνοντας την γαστρική κένωση και γενικότερα επηρεάζοντας την κινητικότητα του γαστρεντερικού σωλήνα ή κεντρικά (άμεσα ή έμμεσα μέσω του πνευμονογαστρικού νεύρου) (Cummings and Overduin, 2007). Άλλα πάλι σήματα, όπως αυτά που πυροδοτούνται από την γκρελίνη (Ghrelin), η οποία είναι μια πεπτιδική ορμόνη, δρουν για να ενεργοποιήσουν την όρεξη. Μάλιστα στους ενήλικες η γκρελίνη διπλασιάζεται πριν από ένα γεύμα και μειώνεται στη βασική συγκέντρωση περίπου μία ώρα μετά την πρόσληψη αυτού. Επίσης, στα παχύσαρκα άτομα τα επίπεδα γκρελίνης στον ορό μειώνονται (Horvath et al., 2001). Ωστόσο, τείνει να αυξάνεται κατά τη διάρκεια της απώλειας βάρους που προκαλείται από υποθερμιδικές διατροφές εξηγώντας τα αυξημένα επίπεδα πείνας στην φάση αυτή (Korner and Aronne, 2004). 24

49 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Εικόνα 2.5. Βασικά σημεία σύνθεσης των κύριων γαστροεντερικών πεπτιδίων, που εμπλέκονται στην ρύθμιση της πρόσληψης τροφής (πηγή:cummings and Overduin, 2007). ισοζυγίου Μακροπρόθεσμη ρύθμιση του ενεργειακού Ο τύπος αυτής της ρύθμισης διαμοιράζεται μεταξύ του εγκεφάλου και του σώματος μέσω των επιπέδων τους λιπώδους ιστού. Τα "σήματα" του λιπώδους ιστού στην πραγματικότητα "επικοινωνούν" τα επίπεδα της αποθηκευμένης ενέργειας κεντρικά (στον εγκέφαλο), ώστε εν συνεχεία να γίνει προσαρμογή στην πρόσληψη και στην δαπάνη ενέργειας. Στον εγκέφαλο ο κύριος ρυθμιστής την ενεργειακής ισορροπίας είναι ο υποθάλαμος, που βρίσκεται στο κέντρο του εγκεφάλου, στο διάμεσο εγκέφαλο και συνδέεται με πολλές περιοχές του εγκεφάλου, στέλνοντας νευροενδοκρινικά μηνύματα διεγείροντας κάποιους από τους πυρήνες του (Korner et al., 2009). 25

50 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Οι πυρήνες του υποθαλάμου παράγουν κάποιες νευροπεπτιδικές ορμόνες και μέσω της ορεξιογόνου ή της ανορεξιογόνου δράσης τους συμβάλλουν στη ρύθμιση της πρόσληψης τροφής. Ειδικότερα, έχει βρεθεί ότι η διέγερση του μέσω κοιλιακού πυρήνα (Ventromedial Nucleus, VMN) του υποθαλάμου αναστέλλει τη πρόσληψη τροφής, ενώ η καταστροφή του προκαλεί υπερφαγία και αύξηση του σωματικού βάρους. Αντίθετα, η διέγερση της πλάγιας υποθαλαμικής περιοχής (Lateral Hypothalamic Area, LHA) αυξάνει την πρόσληψη τροφής, ενώ η καταστροφή της την αναστέλλει. Έτσι, λοιπόν, ο έσω κοιλιακός πυρήνας θεωρείται το "κέντρο του κορεσμού", ενώ η πλάγια υποθαλαμική μοίρα το "κέντρο της πείνας". Επίσης, ο τοξοειδής πυρήνας (Arcuate Nucleus, ARC) είναι πολύ σημαντικός διότι λαμβάνοντας σήματα από την περιφέρεια εκφράζει διάφορους υποδοχείς συμβάλλοντας στον μακροπρόθεσμο έλεγχο του βάρους (Wilding, 2002). Πιο συγκεκριμένα ο ΑRC περιέχει πλούσιο δίκτυο δυο σετ νευρώνων. Αυτών που συνθέτουν ορεξιογόνα πεπτίδια, όπως το νευροπεπτίδιο Υ (Neuropeptide Y, NPY) και Αgouti-related protein (AgRP) και των νευρώνων της Προπιομελανοκορτίνης (Propiomelanocortin, POMC) και του Cocaine-and Amphetamine-Regulated Transcript (CART), που συνθέτουν ανορεξιογόνα πεπτίδια. Οι νευρώνες AgRP/NPY δρουν αναβολικά, αυξάνοντας την όρεξη και μειώνοντας τον μεταβολισμό, ενώ οι POMC/CART δρουν αντίθετα. Επίσης, στην LHA παρόλο που θεωρείται το κέντρο της πείνας, παράγονται ορεξιογόνα πεπτίδια, όπως είναι το πεπτίδιο της Melanin Concentrating Hormone (MCH) (Korner et al., 2009). Τα τελευταία χρόνια η σημαντική ανακάλυψη ενός μεγάλου αριθμού μορίων που εκκρίνονται από τον λιπώδη ιστό, των λιποκυτταροκινών (adipocytokines) έχει συμβάλλει στην κατανόηση του ελέγχου του σωματικού βάρους, καθιστώντας τον ιστό αυτόν βασικό συντελεστή για τη ρύθμιση του ενεργειακού ισοζυγίου του ανθρώπου. Η λεπτίνη (Leptin), το προϊόν του γονιδίου ob, παράγεται κυρίως από τον λιπώδη ιστό συναρτήσει του ποσού της αποθηκευμένης ενέργειας και της θερμιδικής πρόσληψης. Ως εκ τούτου τα αυξημένα επίπεδα λιπώδους μάζας και η υπερφαγία σχετίζονται με αυξημένα επίπεδα λεπτίνης ορού. Στις δράσεις της υπάγεται η αναστολή των ορεξιογόνων NPY και AGRP, ενώ αυξάνει τα επίπεδα των ανορεξιογόνων πεπτιδίων α-metsh (που προέρχεται από την POMC) και CART. Ακόμα, η αντίσταση στην λεπτίνη φαίνεται να αποτελεί κρίσιμο παράγοντα στην κοινή παχυσαρκία οδηγώντας επίσης σε ινσουλινοαντίσταση και σακχαρώδη διαβήτη 26

51 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας τύπου-2 (Type 2 Diabetes Mellitus, T2DM) σε παχύσαρκα άτομα (Ahima et al., 2006). Η αντιπονεκτίνη (Adiponectin) μια ακόμα λιποκυτταροκίνη, που ασκεί σημαντικές αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις στον οργανισμό και θεωρείται προστατευτικό αντιστάθμισμα στην τοξική ενδοκρινική δράση του λιπώδους ιστού. Είναι μια ορμόνη μοριακού βάρους 30 kda, που εκφράζεται αποκλειστικά σε αυτόν. Τρεις διαφορετικού μοριακού βάρους ισομορφές της βρίσκονται στην κυκλοφορία: η τριμερής (LMW), η εξαμερής (MMW) και η 12-18μερής (ΗΜW), η οποία φαίνεται να είναι η πιο δραστική. Στην παχυσαρκία και ειδικά σε άτομα με ινσουλινοαντίσταση τα επίπεδα της είναι χαμηλά και έχει εντοπιστεί αρνητική σχέση ανάμεσα στην αντιπονεκτίνη και το ΒΜΙ (Nicholson et al., 2018, Guerre-Millo, 2008). Οι υποδοχείς της αντιπονεκτίνης AdipoR1 και AdipoR2 εκφράζονται εκτός από τους περιφερικούς ιστούς και στον εγκέφαλο και έχουν ανευρεθεί σε υψηλές συγκεντρώσεις στον υποθάλαμο, ενώ εντοπίζονται διάσπαρτα στις περικοιλιακές περιοχές και τον εγκεφαλικό φλοιό. Σε αντίθεση με τη λεπτίνη, η αντιπονεκτίνη δεν επηρεάζει την έκκριση των πεπτιδίων NPY, AGRP, POMC και CART που ελέγχουν την όρεξη (Qi et al., 2004). Η σπλαχνική παχυσαρκία, που από καιρό έχει διαπιστωθεί ότι συνδέεται με το μεταβολικό σύνδρομο και την καρδιαγγειακή νόσο, διαδραματίζει σημαντικό ρόλο μέσω φλεγμονωδών μηχανισμών που πυροδοτούν οι λιποκυτταροκίνες. Μεταξύ των άλλων η Ιντερλευκίνη 6 (IL-6), ο παράγοντας νέκρωσης όγκων (TNF-a), ο αναστολέας 1 του πλασμινογόνου (ΡΑΙ-1) και η βισφατίνη αποτελούν βασικούς παράγοντες στη ρύθμιση του βάρους, την ινσουλινο-αντίσταση και τη φλεγμονή (Nicholson et al., 2018, Korner et al., 2009). Επίσης, το ενδοκαναβινοειδές σύστημα (Endocannabinoid System), το οποίο εντοπίζεται στο κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα, στο ήπαρ, στους μύες, στο γαστρεντερικό και στο λιπώδη ιστό εμπλέκεται στον έλεγχο της όρεξης. Κατά την έκθεση του ατόμου σε εύγευστα τρόφιμα, το σύστημα απελευθερώνει ενδοκανναβηνοειδή που δρουν στον υποδοχέα του κανναβινοειδούς-1 (Cannabinoid- 27

52 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας 1 receptor), o οποίος επηρεάζει αρνητικά τoν κορεσμό με αποτέλεσμα τη συνεχή πρόσληψη τροφής (Andre and Gonthier, 2010). Τέλος, στην εικόνα 2.6 (Kadouh and Acosta, 2017) περιγράφεται σχηματικά το πως ο βραχυχρόνιος (άμεσος) και η μακροχρόνιος έλεγχος του βάρους συμπλέκονται μεταξύ εγκεφάλου και σώματος. Εικόνα 2.6. Αλληλεπίδραση εγκεφάλου και σώματος για τη ρύθμιση της πρόσληψης της τροφής. Η διαδικασία ξεκινά με την λήψη τροφής από το στόμα. Η πέψη αρχίζει όταν η τροφή βρεθεί στο στομάχι προκαλώντας τη διάτασή του και παράλληλα την μείωση της ακυλιωμένης γκρελίνης (acyl-ghrelin), την αύξηση της μηακυλιωμένης γκρελίνης (desacyl-ghrelin) (Delhanty et al., 2012) και της γαστρικής λεπτίνης. Το στομάχι επίσης στέλνει σήματα μέσω του πνευμονογαστρικού νεύρου και του περιφερικού νευρικού συστήματος στον εγκέφαλο και τον υποθάλαμο. Ο πολτός της τροφής εν συνεχεία περνάει στο έντερο και εκτός από την μηχανική διάταση εκκρίνονται GI ορμόνες, χολικά οξέα και παγκρεατικά υγρά. Αυτές οι ορμόνες δρουν τοπικά (παρακρινικά) ή περιφερικά μέσω της κυκλοφορίας και του ήπατος επηρεάζοντας τους μύες, το λιπώδη ιστό, την κινητικότητα του γαστρεντερικού σωλήνα, 28

53 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας τον υποθάλαμο και το εγκεφαλικό στέλεχος και εν τέλει την όρεξη και τον κορεσμό. Οι μύες και ο λιπώδης ιστός εκκρίνουν με τη σειρά τους ουσίες που δρουν στους ίδιους πυρήνες του εγκεφάλου. Στον υποθάλαμο και ξεκινώντας από τους νευρώνες του τοξοειδούς πυρήνα ρυθμίζεται η όρεξη και ο κορεσμός μέσω του NPY/AGRP και του POMC/CART μονοπατιού. Οι νευρώνες αυτοί αλληλεπιδρούν με νευρώνες του PVN και της LHA και στέλνουν μηνύματα στο εγκεφαλικό στέλεχος και σε ανώτερες εγκεφαλικές περιοχές, που με τη σειρά τους αλληλεπιδρούν με την περιφέρεια και το γαστρεντερικό σύστημα. Συντομεύσεις: 5-HT, serotonin; ACTH, adrenocorticotropic hormone; AGRP, agouti related peptide; ARC, arcuate nucleus; AVP, arginine vasopressin; BA, bile acids; CART, cocaine-and amphetamine-regulated transcript; CCK, cholecystokinin; CRH, corticotropin-releasing hormone; D, dopamine; DMNV, dorsal vagal complex; FGF, fibroblast growthfactor-19; GABA, gamma-aminobutyric acid; GLP-1, glucagon-like peptide-1; IL-6, interleukin-6; LHA, lateral hypothalamic; METSH, melanocortin stimulating hormone; NA, noradrenaline; NPY, neuropeptidey; NST, nucleus of the tractus solitaries; NT, neurotensin; OT, oxytocin; Orex, orexin; OXM, oxyntomodulin; PP, pancreaticpolypeptide; PVN, paraventricular nucleus; PYY3-36, peptide tyrosine-tyrosine3-36; POMC, proopiomelanocortin; TNF, tumor necrosis factor; TRH, thyroid-releasing hormone; and TSH, thyroid stimulating hormone (πηγή: Kadouh and Acosta, 2017) Ανατροφή Π αρά, λοιπόν, τις σημαντικές ανακαλύψεις και την εξήγηση των βιολογικών παραγόντων, που συμβάλλουν στην παιδική παχυσαρκία η ταχεία αύξησή της τα τελευταία χρόνια υποδηλώνει ότι την μεγαλύτερη επίδραση την έχει δεχθεί από περιβαλλοντικές και συμπεριφορικές αλλαγές (Kmietowicz, 2015) Προγεννητικοί και παράγοντες κινδύνου στα πρώιμα στάδια ζωής Τ ις τελευταίες δεκαετίες ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχει προσελκύσει η διερεύνηση των παραγόντων εκείνων, που εμφανίζονται στα πρώιμα στάδια της ζωής στον κίνδυνο της παιδικής παχυσαρκίας. Έτσι, μελετήθηκαν τόσο 29

54 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας κάποιοι προγεννητικοί παράγοντες, όπως είναι η αύξηση του βάρους κυήσεως, όσο και μετά τη γέννηση παράγοντες όπως είναι οι διατροφικές πρακτικές κατά τη βρεφική ηλικία. Γενικότερα οι μελέτες δείχνουν ότι τα παιδιά των υπέρβαρων ή παχύσαρκων γυναικών ή αυτών που αναπτύσσουν διαβήτη κυήσεως τείνουν να έχουν υψηλότερα βάρη γέννησης και περισσότερο σωματικό λίπος, αυξάνοντας τον κίνδυνο ανάπτυξης παχυσαρκίας αργότερα (Symonds et al., 2013, Huang et al., 2007). Σε μια πρόσφατη μετα-ανάλυση 12 μελετών κοόρτης o Tie και οι συνεργάτες του (Tie et al., 2014) έδειξαν ότι ο κίνδυνος για παιδική υπερβαρότητα ή παχυσαρκία σχετιζόταν σημαντικά με την υπερβολική αύξηση του βάρους στην κύηση (εικόνα 2.7). Στην άλλη όψη του ίδιου νομίσματος, όμως, βρίσκεται ο υποσιτισμός και η κακή θρέψη (malnutrition) της κυοφορούσας σε επίπεδο μάκρο- και μικροθρεπτικών συστατικών και ενέργειας, διότι ο θρεπτικός περιορισμός κυρίως στα δυο πρώτα τρίμηνα συνδέεται ισχυρά με το βάρος γέννησης και τον αυξημένο κίνδυνο παχυσαρκίας αργότερα (Adair, 2014). Εικόνα 2.7. Σύνδεση υπερβολικής πρόσληψης βάρους στην κύηση με την παιδική υπερβαρότητα/παχυσαρκία (πηγή: Tie et al., 2014). 30

55 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Παράγοντες όπως το αυξημένο βάρος της μητέρας πριν την εγκυμοσύνη, το μεγάλο βάρος γέννησης (>4000 γρ.) και η ταχεία αύξηση βάρους κατά το πρώτο έτος ζωής, σχετίζονται ισχυρά και ανεξάρτητα με την ανάπτυξη της παιδικής παχυσαρκίας όπως έδειξαν οι Weng και οι συνεργάτες (Weng et al., 2012) με μια συστηματική ανασκόπηση και μετα-ανάλυση του 2012, μέσα από 30 προοπτικές μελέτες παρατήρησης, που παρακολούθησαν τα παιδιά από τη γέννηση τους έως το ελάχιστο όριο της ηλικίας των δυο ετών. Η σύγκριση της μετα-ανάλυσης θηλαζόντων βρεφών με μη θηλάζοντα φανέρωσε μείωση κατά 15% για τα βρέφη που θηλάζουν στην πιθανότητα του παιδικού υπέρβαρου (adjusted odds ratio,0.85; 95% CI, ; I 2 =73.3%; n=10), με αμφιλεγόμενη τη διάρκεια του θηλασμό (έως 3 μήνες ή περισσότερο από 6 μήνες). Επιπλέον, το κάπνισμα στη διάρκεια της εγκυμοσύνης αύξανε κατά 47% την πιθανότητα για παιδικό υπέρβαρο (adjusted odds ratio, 1.47; 95% CI, ; I 2 = 47.5%; n = 7). Επίσης, μια συστηματική ανασκόπηση δέκα μελετών διερεύνησε τη σχέση μεταξύ των ειδών τροφής που καταναλώνονται από τα βρέφη (2 έως 12 μηνών) στην διάρκεια ένταξης των τροφών στο διαιτολόγιό τους με τον κίνδυνο υπερβαρότητας και παχυσαρκίας στην παιδική ηλικία. Φάνηκε, λοιπόν, ότι η υψηλή πρόσληψη πρωτεϊνών σε όλη τη διάρκεια της βρεφικής ηλικίας και στο δεύτερο έτος ζωής, και ιδιαιτέρως γαλακτοκομικής προέλευσης (στους δώδεκα μήνες ζωής) σχετίζεται με αυξημένο ΒΜΙ και σωματικό λίπος στην παιδική ηλικία (Pearce and Langley-Evans, 2013) Οικογενειακό περιβάλλον Γ ενικά, το σπίτι και το κοινωνικό περιβάλλον, το μοντέλο της διαπαιδαγώγησης και ο τρόπος διατροφής της οικογένειας αποτελούν τους σημαντικότερους προσδιοριστικούς παράγοντες των συμπεριφορών και της υγείας των παιδιών. Η σχέση της κοινωνικο-οικονομικής κατάστασης της οικογένειας με την παχυσαρκία είναι περίπλοκη, έχει αλλάξει με την πάροδο των χρόνων και ποικίλει μεταξύ των χωρών, αλλά και των διάφορων πληθυσμιακών και κοινωνικών ομάδων στις ίδιες χώρες. Στα αναπτυγμένα κράτη τα παιδιά οικογενειών χαμηλού κοινωνικο-οικονομικού status είναι πιθανότερο να εμφανίζουν παχυσαρκία (Weedn et al., 2014), ενώ στις υποανάπτυκτες χώρες συμβαίνει το αντίθετο (Mistry and Puthussery, 2015). 31

56 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Ένας συνεχώς αυξανόμενος αριθμός μελετών προσπαθεί να εξετάσει τις επιδράσεις του οικογενειακού περιβάλλοντος στην παιδική παχυσαρκία με περιορισμένα, όμως, αποτελέσματα. Καταρχήν, το μεγαλύτερο μέρος των γευμάτων των παιδιών παρέχεται ακόμα από το σπίτι τους (Adair and Popkin, 2005), οπότε το περιβάλλον του και οι γονικές συμπεριφορές είναι κρίσιμες παράμετροι στην ανάπτυξη των παιδικών διατροφικών συνηθειών έχοντας αδιαμφισβήτητη επιρροή στο βάρος τους, όχι μόνο από τα τρόφιμα που οι γονείς προμηθεύουν το νοικοκυριό τους, αλλά και μέσω των δικών τους διατροφικών συμπεριφορών, της φυσικής τους δραστηριότητας και των πρακτικών της γονικής ανατροφής (parenting patterns), που υιοθετούν. Πιο πιεστικά ή περιοριστικού τύπου πρότυπα ανατροφής συνδέονται με αύξηση βάρους. Εκτός από τον υπερ-έλεγχο, η επιβράβευση με φαγητό και η παροχή πληθώρας διατροφικών πληροφοριών στα παιδιά φαίνεται να έχει αρνητικές επιδράσεις στη διατροφική τους συμπεριφορά (Scaglioni et al., 2008). Επίσης, η ανεκτική ανατροφή χωρίς όρια συνδέεται αντιστρόφως ανάλογο με την κατανάλωση φρούτων και λαχανικών, ενώ η γονική παρακολούθηση συνδέεται αντιστρόφως ανάλογα με την πρόσληψη ζαχαρούχων αναψυκτικών και γενικότερα ευνοεί μια υγιεινότερη διατροφή (Langer et al., 2017). Αυτά και άλλα πολλά δεδομένα ενισχύουν την άποψη ότι η οικογένεια αποτελεί βασικό στόχο παρέμβασης για την πρόληψη και τη θεραπεία της παιδικής παχυσαρκίας Τρόπος ζωής Διατροφή Μ εταξύ των διατροφικών παραγόντων που συνδέονται με την παχυσαρκία, τα τρόφιμα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά και ζάχαρη είναι περισσότερο μελετημένα. Από την άλλη πλευρά εξετάζονται και άλλα διατροφικά πρότυπα (π.χ. πλούσια σε φρούτα και λαχανικά) για την προστασία από αυτήν. Οι μετα-αναλύσεις υποδεικνύουν ότι η κατανάλωση ζαχαρούχων ποτών και φρουκτόζης αυξάνουν τον κίνδυνο για παχυσαρκία, μεταβολικό σύνδρομο, διαβήτη και καρδιαγγειακές παθήσεις σε παιδιά και ενήλικες (Bray and Popkin, 2013, Bray, 2013). 32

57 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Τις τελευταίες δεκαετίες τα διατροφικά πρότυπα στην Αμερική, και σε πολλές ακόμα χώρες, έχουν μεταβληθεί δραστικά. Σε παιδιά ηλικιών 2-18 ετών η ενεργειακή πυκνότητα και το μέγεθος της μερίδας βασικών τροφίμων, συμπεριλαμβανομένων αλμυρών γευματιδίων, φρουτοποτών και γρήγορου φαγητού έχουν αυξηθεί σημαντικά (Piernas and Popkin, 2011). Μάλιστα το αυξημένο μέγεθος των μερίδων φαίνεται να αποτελεί τον κύριο ρυθμιστή της ενεργειακής πρόσληψης και θα πρέπει και αυτό να τεθεί ως στόχος στρατηγικών πολιτικών για την πρόληψη της παχυσαρκίας (Looney and Raynor, 2011). Στην Ελλάδα το μεσογειακό μοντέλο διατροφής, που θεωρείται ότι συμβάλλει στην μακροζωία και την μειωμένη συνολική θνητότητα εγκαταλείπεται σταδιακά τα τελευταία χρόνια και ιδιαίτερα από τις νεώτερες γενιές. Οι παραδοσιακές επιλογές διατροφής επίσης μεταβάλλονται λόγω της ευημερίας και της προοδευτικής παγκοσμιοποίησης στην προσφορά τροφίμων. Η μελέτη της Κοντογιάννη και των συνεργατών της επιβεβαίωσε αυτό που είχε δειχθεί και σε άλλες μεσογειακές χώρες, όπως στην Ισπανία, ότι δηλαδή υπάρχει χαλάρωση στην πιστότητα της τήρηση των αρχών της μεσογειακής διατροφής από παιδιά και εφήβους (Kontogianni et al., 2008). Δραστηριότητα Υ φίσταται γενικώς ομοφωνία ως προς το ότι η επιδημία της παχυσαρκίας, που σημειώνεται τις τελευταίες δεκαετίες οφείλεται σημαντικά στην μειωμένη φυσική δραστηριότητα και μάλιστα όχι μόνο στο ότι οι ημερήσιες καταναλώσεις ενέργειας έχουν μειωθεί, αλλά και στο ότι οι καθιστικές ασχολίες έχουν αυξηθεί. Από παλιά είχε καλά τεκμηριωθεί η σύνδεση του χρόνου παρακολούθησης τηλεόρασης με την παιδική παχυσαρκία, ως μια σημαντική πηγή αδράνειας των παιδιών (Robinson, 1999), αλλά και ως χρόνος συνεχούς τσιμπολογήματος και κατανάλωσης χειρότερης ποιότητας τροφίμων, επηρεαζόμενα και από τις διαφημίσεις αυτών. Πρόσφατα, η προσκόλληση στη οθόνη έχει μετατοπιστεί από την τηλεοπτική προβολή στη χρήση άλλων συσκευών, όπως κινητών τηλεφώνων και άλλων φορητών ηλεκτρονικών συσκευών (Robinson et al., 2017). Σε μια πολύ πρόσφατη διεθνή διασταυρούμενη μελέτη των Mitchell και συνεργατών (Mitchell et al., 2018) σε περισσότερα από παιδιά και έφηβους ανά τον κόσμο έδειξε ότι η παρακολούθηση τηλεόρασης πάνω από 5 ώρες την ημέρα αυξάνει το ΒΜΙ για τα παιδιά κατά 0.33 Kg/m 2 ( 5+ hours/day Kg/m 2 vs. <1 33

58 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας hour/day, p<0.001) και 0.23 Kg/m 2 (5+ hours/day Kg/m 2 vs. <1 hour/day, p<0.001) για τους εφήβους αντίστοιχα. Επίσης, στην ίδια μελέτη φάνηκε ότι η έντονη άσκηση προκάλεσε πολύ μικρή αύξηση στο ΒΜΙ (ίσως λόγω τόνωσης της μυϊκής μάζας από την άσκηση ή της αντίστροφης αιτιότητας, δηλαδή του ότι πιθανόν τα παιδιά με αυξημένο ΒΜΙ αθλούνταν περισσότερο) γεγονός, που ήρθε σε αντίθεση με τα ευρήματα μια άλλης προγενέστερης διεθνούς μελέτης 136,000 νέων (Janssen et al., 2005). 2.2 Επιπτώσεις παιδικής παχυσαρκίας Η παιδική παχυσαρκία, όπως φαίνεται στην εικόνα 2.8 μπορεί να επηρεάσει αρνητικά σχεδόν κάθε σύστημα του οργανισμού ενός παιδιού ή εφήβου (Han et al., 2010), προκαλώντας συχνά σοβαρές επιπλοκές στην υγεία του και την κοινωνική και ψυχική ευεξία του. Στις ιατρικές επιπλοκές συμπεριλαμβάνονται, χωρίς να περιορίζονται μόνο σε αυτές, η υπέρταση, η δυσλιπιδαιμία, το μεταβολικό συνδρόμο, η ινσουλινο-αντίσταση και ο διαβήτης, η μη-αλκοολική λιπώδης νόσος του ήπατος, η υπνική άπνοια και το άσθμα, η πρώιμη εμμηναρχή στα κορίτσια, ορθοπεδικά προβλήματα και κάποιες ψυχολογικές επιβαρύνσεις. Μέχρι πρόσφατα οι περισσότερες από αυτές ανιχνευόταν μόνο στους ενήλικες, όμως σήμερα εμφανίζονται και μάλιστα με υψηλή επίπτωση και στα παχύσαρκα παιδιά (Sahoo et al., 2015). Εκτός από τις πολυάριθμες ιατρικές επιπλοκές, η παιδική παχυσαρκία μπορεί να επηρεάσει την κοινωνική και συναισθηματική υγεία των παιδιών και των εφήβων. Έχει περιγραφεί ως μία από τις πιο στιγματιστικές και λιγότερο κοινωνικά αποδεκτές καταστάσεις στην παιδική ηλικία, όπου τα παιδιά συχνά γίνονται στόχοι πειραγμάτων ή/και εκφοβίζονται για το βάρος τους. Επίσης δέχονται διακρίσεις και κοινωνική περιθωριοποίηση, η οποία παρατηρείται ακόμα και σε παιδιά ηλικίας μικρότερης των 2 ετών. Συχνά τα παχύσαρκα παιδιά αποκλείονται από δραστηριότητες, ιδιαίτερα από αυτές που απαιτούν καλή φυσική κατάσταση, καθώς τείνουν να είναι πιο αργά από τους συνομηλίκους τους και να δυσκολεύονται αναπνευστικά (Sahoo et al., 2015). Όλες αυτές οι αρνητικές καταστάσεις συμβάλλουν στη χαμηλή αυτοεκτίμηση και αυτοπεποίθηση και στη χαμηλή ποιότητα της ζωής τους. Η αρνητική εικόνα σώματος μπορεί επίσης να επηρεάσει και τις σχολικές τους επιδόσεις (Buttitta et al., 2014). 34

59 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Εικόνα 2.8. Επιπλοκές που σχετίζονται με την παιδική παχυσαρκία. Εικόνα ανακτημένη με απορροφησιομετρία ακτίνων-χ διπλής ενέργειας (Dual Energy X-Ray Absorptiometry, DEXA), από ένα έφηβο κορίτσι με ΒΜΙ: 38 Kg/m 2. Οι διαταραχές, που τεκμηριωμένα έχουν συσχετισθεί με την παιδική παχυσαρκία τονίζονται με την μεγαλύτερη γραμματοσειρά (πηγή:han et al., 2010). Επιπροσθέτως, οι κοινωνικές συνέπειες της παχυσαρκίας φαίνεται να συντελούν στη διαιώνιση της δυσκολίας της διαχείρισης του βάρους. Τα υπέρβαρα παιδιά τείνουν να προφυλάσσονται από τα αρνητικά σχόλια και τις επικριτικές στάσεις υποχωρώντας σε ασφαλή μέρη, όπως τα σπίτια τους, όπου εκεί μπορούν να αναζητούν τρόφιμα με άνεση. Επιπλέον, τείνουν να έχουν λιγότερους φίλους από τα παιδιά με κανονικό βάρος, με αποτέλεσμα λιγότερες κοινωνικές συναναστροφές και προτιμούν να περνούν τον ελεύθερό τους χρόνο με καθιστικές δραστηριότητες (Sahoo et al., 2015). 35

60 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Παρακάτω θα αναπτυχθούν κάποια από τα σημαντικότερα προβλήματα υγείας, που σχετίζονται με την παιδική παχυσαρκία, όπως το μεταβολικό σύνδρομο, ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2 και η καρδιαγγειακή νόσος Μεταβολικό Σύνδρομο Τ ο μεταβολικό σύνδρομο (Metabolic Syndrome, MetS) είναι μακράν η πιο μελετημένη κατάσταση που σχετίζεται με την παιδική και εφηβική παχυσαρκία και περιγράφεται από μια συστάδα φυσιολογικών, κλινικών, βιοχημικών και μεταβολικών στοιχείων αποτελώντας παραδοσιακά έναν παράγοντα κινδύνου για την καρδιαγγειακή νόσο (Cardiovascular Disease, CVD) και τον T2DM (Al-Hamad and Raman, 2017). Σε αντίθεση με τους ενήλικες δεν υπάρχει ακόμα αποδεκτός ορισμός για το MetS στους παιδιατρικούς πληθυσμούς. Η ανασκόπηση των Ford και Li ανέδειξε πάνω από 46 διαφορετικούς ορισμούς του στα παιδιά (Ford and Li, 2008). Η Διεθνής Ομοσπονδία για τον Διαβήτη (International Diabetes Federation, IDF), έθεσε κάποια κριτήρια για τον ορισμό του σε παιδιά και εφήβους 6-16 ετών (πίνακας 2.2), υποδιαιρώντας τον σε τρεις ηλιακές ομάδες λόγω των διαφορών που συνδέονται με την ηλικία τους (Zimmet et al., 2007). Όπως και στους ενήλικες το MetS στα παιδιά καθορίζεται από την σύνδεση της παχυσαρκίας ή της κεντρικής παχυσαρκίας με τουλάχιστον δύο ακόμα καρδιαγγειακούς παράγοντες κινδύνου, που αφορούν είτε στην διαταραγμένη ομοιοστασία της γλυκόζης ή/και στην υψηλή συστολική ή/και διαστολική αρτηριακή πίεση, ή/και στα υψηλά επίπεδα τριγλυκεριδίων (Triglycerides, TG) ή/και στα χαμηλά επίπεδα της υψηλής πυκνότητας λιποπρωτεϊνικής χοληστερόλης (High-density lipoprotein cholesterol, ΗDL-C) (Poyrazoglu et al., 2014). 36

61 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Ηλικιακή ομάδα (έτη) 6-<10 10-< (κριτήρια ενηλίκων) Παχυσαρκία Τριγλυκερίδια HDL-C Αρτηριακή Πίεση (ΑΠ) 90 η Ε.Θ. 90 η Ε.Θ. ή όρια ενηλίκων αν είναι μικρότερη WC 94 cm, στους άνδρες και WC 80 cm στις γυναίκες για Καυκάσια φυλή (με εθνικές διαφοροποιήσεις* για άλλες ομάδες) 1.7 mmol/l ( 150 mg/dl) 1.7 mmol/l ( 150 mg/dl) ή ειδική θεραπεία για υψηλά τριγλυκερίδια <1.03 mmol/l (<40 mg/dl) <1.03 mmol/l (<40 mg/dl) στους άνδρες και <1.29 mmol/l (<50 mg/dl) στις γυναίκες ή ειδική θεραπεία για χαμηλή HDL Συστολική 130 ή Διαστολική 85 mmhg Συστολική 130 ή Διαστολική 85 mmhg Γλυκόζη Γλυκόζη Πλάσματος Νηστείας** 5.6 mmol/l(ή100 mg/dl) ή διαγνωσμένος Τ2DM Γλυκόζη Πλάσματος Νηστείας** 5.6 mmol/l(ή100 mg/dl) ή διαγνωσμένος Τ2DM Μεταβολικό Σύνδρομο: Τρία ή περισσότερα κριτήρια Πίνακας 2.2. Ο ορισμός για το Μεταβολικό Σύνδρομο σύμφωνα με τον IDF. Το MetS δεν δύναται να διαγνωστεί, όμως, πρέπει να εκτελεστούν περισσότερες μετρήσεις εφόσον υπάρχει οικογενειακό ιστορικό MetS, Τ2DM, δυσλιπιδαιμία, καρδιαγγειακή νόσος, υπέρταση και/ή παχυσαρκία. *Για άτομα από τη νότια και νοτιοανατολική Ασία, την Ιαπωνία και εθνότητες με καταγωγή από τη νότια και κεντρική Αμερική τα όρια είναι: WC 90 cm στους άνδρες και WC 80 cm στις γυναίκες. Ο IDF αναγνωρίζει ότι υπάρχουν διαφορές λόγω φύλου, έθνους και ηλικίας και για αυτό απαιτείται περαιτέρω διερεύνηση. ** Αν Γλυκόζη Πλάσματος Νηστείας: mmol/l (ή mg/dl) τότε θα πρέπει να εφαρμοστεί OGTT (πηγή: Zimmet et al., 2007). Από τα ανωτέρω επίσης γίνεται αντιληπτό ότι ο επιπολασμός του MetS στα παιδιά και στους εφήβους, παρόλο που αυξάνεται εκ παραλλήλου με την αύξηση της παχυσαρκίας, ποικίλλει ανάλογα με τον διαγνωστικό ορισμό που χρησιμοποιείται, καθώς και με τον πληθυσμό που μελετάται. Στην συστηματική ανασκόπηση 85 μελετών από τους Friend και συνεργάτες φάνηκε ότι η μέση επίπτωση του MetS ήταν 3,3% (έυρος:0-19.2%) σε όλο τον πληθυσμό, 11,9% (εύρος: 2,8-29,3%) στα 37

62 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας υπέρβαρα και 29,2 % (εύρος: 10-66%) στα παχύσαρκα παιδιά. Για τα μηπαχύσαρκα/υπέρβαρα το εύρος ήταν 0-1% (Friend et al., 2013). Ανεξάρτητα, όμως, από τον ορισμό που έχει ή θα υιοθετηθεί, εξακολουθεί να υφίσταται αντιπαράθεση ως προς την χρησιμότητα του MetS ως βασικού κλινικού εργαλείου για τον εντοπισμό παιδιών και εφήβων με τον υψηλότερο μεταβολικό και καρδιαγγειακό κίνδυνο. Δεδομένα από τις επιδημιολογικές μελέτες Bogalusa Heart Study και Cardiovascular Risk in Young Finn Study, στις οποίες μελετήθηκαν συμμετέχοντες, 9 έως 18 ετών, για 14 και 27 χρόνια αντίστοιχα και στην Tehran Lipid and Glucose Study, που συμμετείχαν έφηβοι για 10,4 χρόνια, δεν απέδειξαν ότι το MetS στην παιδική και εφηβική αποτελεί χρησιμότερο εργαλείο από το απλούστερο ΒΜΙ ή την παχυσαρκία για την πρόβλεψη υποκλινικής αθηροσκλήρωσης, T2DM ή MetS στην ενήλικη ζωή (Magnussen et al., 2010, Hosseinpanah et al., 2013). Επίσης, μέσα από αυτές τις μελέτες αναδείχθηκε ότι τα παχύσαρκα παιδιά και οι έφηβοι που διορθώνουν την παχυσαρκία τους έχουν τον ίδιο κίνδυνο εμφάνισης T2DM, υπέρτασης, δυσλιπιδαιμίας ή αυξημένο πάχος του έσωμέσου χιτώνα των καρωτιδικών αρτηριών (intima-media thickness of the carotid artery, cimt) ως ενήλικες, όπως και οι συνομήλικοι τους που δεν ήταν ποτέ παχύσαρκοι (Juonala et al., 2011). H μόνη προοπτική παιδιατρική μελέτη (Princeton Lipid Research Clinics Follow-up Study), στην οποία αξιολογήθηκαν τα πραγματικά καρδιαγγειακά συμβάματα και όχι απλά κάποιοι καρδιαγγειακοί δείκτες, έδειξε ότι όχι μόνο τα άτομα με επιμένουσα υψηλή αρτηριακή πίεση ή υψηλά TGs από την παιδική ηλικία και έκτοτε είχαν περίπου τριπλάσιο κίνδυνο ανάπτυξης T2DM ως ενήλικες συγκριτικά με εκείνα, που ως ενήλικες εμφάνισαν αυτούς τους παράγοντες κινδύνου, αλλά και ότι τα παιδιά με υψηλά επίπεδα TGs από την παιδική ηλικία και πέρα είχαν περίπου πέντε φορές υψηλότερο κίνδυνο για ανάπτυξη CVD ως ενήλικες σε σχέση με εκείνα που εμφάνισαν ως ενήλικες υπερτριγλυκεριδαιμία, υπογραμμίζοντας την επικινδυνότητα των στοιχείων του MetS στην ανάπτυξη CVD και T2DM των ενηλίκων (Morrison et al., 2012). Αν και η παθογένεση του μεταβολικού συνδρόμου δεν είναι πλήρως κατανοητή, πρόσφατα στοιχεία υποδηλώνουν ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ παχυσαρκίας, ινσουλινοαντίστασης (insulin resistance, IR) και φλεγμονής διαδραματίζει βασικό ρόλο στην ανάπτυξή της. Έχει προταθεί ότι στην παχυσαρκία η συσσώρευση ελεύθερων λιπαρών οξέων (Free Fatty Acids, FFAs) στο ήπαρ, στα 38

63 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας λιποκύτταρα, στους σκελετικούς μύες και στο πάγκρεας οδηγεί σε διαταραγμένη σηματοδότηση της ινσουλίνης με επακόλουθη την αντίσταση σε αυτήν. Η αντίσταση στην ινσουλίνη στο ήπαρ οδηγεί στην μειωμένη επίδρασής της στην καταστολή της παραγωγής γλυκόζης από αυτό (Wittcopp and Conroy, 2016), άρα επάγεται η γλυκονεογένεση. Η υπερινσουλιναιμία επίσης, προκαλεί αύξηση της μεταγραφής των γονιδίων για τα λιπογενή ένζυμα του ήπατος, γεγονός που οδηγεί σε αυξημένη ηπατική παραγωγή TGs. Η αύξηση της παροχής των FFAs στο ήπαρ θεωρείται ότι προκαλεί απευαισθητοποίηση των ανασταλτικών δράσεων της ινσουλίνης στην έκκριση λιποπρωτεϊνών πολύ χαμηλής πυκνότητας (Very Low Density Lipoprotein, VLDL) με αποτέλεσμα την υπερπαραγωγή αυτών (Meshkani and Adeli, 2009). Η αυξημένη αρτηριακή πίεση στο μεταβολικό σύνδρομο θεωρείται δευτερογενής της υπερινσουλιναιμίας μέσω μηχανισμών όπως είναι η δραστηριότητα του συμπαθητικού νευρικού συστήματος, η κατακράτηση νεφρικού νατρίου και ο πολλαπλασιασμός των λείων μυϊκών ινών (Wittcopp and Conroy, 2016). Επίσης, οι φλεγμονώδεις ουσίες που εκκρίνονται από τα δυσλειτουργούντα λιποκύτταρα (IL-6, TNF-a, C-reactive Protein, κ.α) προάγουν την μετανάστευση των μακροφάγων στον λιπώδη ιστό, με επιπλέον αύξηση στην παραγωγή των κυτταροκινών και σε συνδυασμό με τα ελαττωμένα επίπεδα της αντιπονεκτίνης και άλλων προστατευτικών λιποκυτταροκινών στην παχυσαρκία οδηγούν περαιτέρω στην επιδείνωση της ινσουλινοευαισθησίας και στην ενδοθηλειακή δυσλειτουργία (Weiss et al., 2013). Αντίσταση στην Ινσουλίνη Αν και η IR αναφέρεται ως ο κοινός παρανομαστής των ανωμαλιών που παρατηρούνται στο MetS (Weiss et al., 2013) στους περισσότερους ορισμούς χρησιμοποιείται ως κριτήριο η διαταραγμένη γλυκόζη νηστείας (Impaired Fasting Glucose, IFG). Ωστόσο, στην IR, το σάκχαρο αίματος νηστείας συχνά παραμένει φυσιολογικό λόγω της αντισταθμιστικής υπερινσουλιναιμίας και του επαρκούς αποθεματικού των β-κυττάρων του παγκρέατος, έτσι η χρήση του IFG μπορεί να αποτυγχάνει τελικά στην ταυτοποίηση ατόμων με σημαντική ινσουλινοαντίσταση και υπερινσουλιναιμία (Nelson and Bremer, 2010), οπότε και προτείνεται η ενσωμάτωση της αντίστασης στην ινσουλίνη στα κριτήρια προσδιορισμού του MetS στα παιδιά (Poyrazoglu et al., 2014). Γενικότερα, ως αντίσταση στην ινσουλίνη ορίζεται η μειωμένη ανταπόκριση των κυττάρων στις δράσεις της ινσουλίνης με επακόλουθες επιδράσεις στον μεταβολισμό της γλυκόζης και της ινσουλίνης και είναι φαινόμενο αντίθετο της 39

64 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας ινσουλινο-ευαισθησίας (insulin sensitivity, IS). Καθώς δεν υπάρχει παγκοσμίως αποδεκτός βιοχημικός ορισμός για την IR στα παιδιά και τους εφήβους, ο εντοπισμός της στηρίζεται κυρίως σε κλινικά σημεία, όπως η μελανίζουσα ακάνθωση (εικόνα 2.9), που η σοβαρότητάς της συνδέεται ισχυρά με τον βαθμό IR, το σύνδρομο πολυκυστικών ωοθηκών, η υπέρτσαση, η μη-αλκοολική λιπώδης διήθηση του ήπατος και η δυσλιπιδαιμία (Ho et al., 2014). Εικόνα 2.9. Η μελανίζουσα ακάνθωση αποτελεί σημαντικό κλινικό σύμπτωμα για την ανίχνευση της ινσουλινοαντίστασης. Από τις μεθόδους, που έχουν χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της IR, άλλες πιο παρεμβατικές και άλλες πιο απλές, οι πιο σημαντικές είναι οι παρακάτω (Gutch et al., 2015): H ευγλυκαιμική-υπερινσουλιναιμική καθήλωση (Hyperinsulinemiceuglycemic clamp) θεωρείται ως η μέθοδος αναφοράς για τον άμεσο προσδιορισμό της μεταβολικής ευαισθησίας στην ινσουλίνη στους ανθρώπους και έχει μελετηθεί εκτενώς και στα παιδιά. Μετά από νηστεία στη διάρκεια της νύχτας, χορηγείται ινσουλίνη ενδοφλέβια ώστε να ανέλθουν τα επίπεδά της σε μια σταθερή υπερινσουλιναιμική κατάσταση (συνήθως 40 mu/m 2 /min). Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να αυξάνεται η διαθεσιμότητα της γλυκόζης στους μυς και το λιπώδη ιστό, ενώ καταστέλλεται η ηπατική παραγωγή γλυκόζης. Παράλληλα χορηγείται ενδοφλεβίως ορός δεξτρόζης 20% σε διάφορους ρυθμούς ώστε να καθηλωθούν τα επίπεδα γλυκόζης στα βασικά επίπεδα (ευγλυκαιμία). Υπό αυτές τις συνθήκες, γίνεται προσδιορισμός των επιπέδων γλυκόζης κάθε 5-10 λεπτά με τη βοήθεια ενός μετρητή γλυκόζης. Μετά από αρκετές ώρες συνεχούς χορήγησης ινσουλίνης μπορεί να επιτευχθεί τυπικά μια σταθερή κατάσταση στα επίπεδα ινσουλίνης, γλυκόζης αίματος και στο ρυθμό έγχυσης της γλυκόζης, οπότε τότε η IR είναι αντιστρόφως ανάλογη της 40

65 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας γλυκόζης, που απαιτείται για την σταθεροποίηση των επιπέδων της στο αίμα (Lee, 2006, Chiarelli and Marcovecchio, 2008). Η ενδοφλέβια δοκιμασία ανοχής της γλυκόζης με συχνές αιμοληψίες (Frequently Sampled Intravenous Glucose Tolerance Test, FSIVGTT) αποτελεί μια ακόμα μέθοδο για την εκτίμηση της IR. Οι ασθενείς λαμβάνουν ένα bolus γλυκόζης ενδοφλεβίως και είκοσι λεπτά αργότερα ένα bolus ινσουλίνης και σε διάρκεια 3ώρου με τουλάχιστον 25 δείγματα αίματος μετράται η γλυκόζη και η ινσουλίνη και μέσω προγράμματος υπολογίζεται ένα δείκτης ευαισθησίας στην ινσουλίνη (S I ) (Lee, 2006, Chiarelli and Marcovecchio, 2008). Πάντως και οι δύο προαναφερθείσες τεχνικές, παρόλο που είναι πολύ αποδεκτές στον προσδιορισμό της IR είναι δύσκολο να εφαρμοστούν στην κλινική πράξη διότι είναι παρεμβατικές, χρονοβόρες και ακριβές. Για αυτό το σκοπό προτιμώνται απλούστεροι δείκτες προερχόμενοι από μετρήσεις ινσουλίνης ή γλυκόζης νηστείας ή από του στόματος δοκιμασίες ανοχής της γλυκόζης (Oral Glucose Tolerance Test, OGTT). Από την OGTT μπορεί να υπολογιστεί ο Ολικός Δείκτης Ινσουλινοευαισθησίας Σώματος (Whole Body Insulin Sensitivity Index, WBISI) ή δείκτης Matsuda (Matsuda and DeFronzo, 1999), που φαίνεται να έχει στα παιδιά 0.78 συσχέτιση με την ινσουλινοευαισθησία προσδιοριζόμενη από την ευγλυκαιμική-υπερινσουλιναιμική καθήλωση (Lee, 2006, Chiarelli and Marcovecchio, 2008). Δεδομένου, επίσης ότι η IR οδηγεί σε αντισταθμιστική υπερινσουλιναιμία, η ινσουλίνη νηστείας (Ι f ) αποτελεί έναν επικυρωμένο δείκτη ινσουλινοαντίστασης κυρίως για επιδημιολογικές μελέτες. Υψηλότερα επίπεδα Ι f υποδηλώνουν μεγαλύτερη IR, με συσχέτιση από 0.58 έως 0.92 σε σχέση με την ευγλυκαιμικήυπερινσουλιναιμική «καθήλωση» και το FSIVGTT αντίστοιχα. Παρομοίως, το ομοιοστατικό μοντέλο εκτίμησης της ινσουλινοαντίστασης (Homeostasis Model Assessment Insulin Resistance, HOMA-IR), που υπολογίζεται από το πηλίκο [ινσουλίνης νηστείας (μu/ml) Χ γλυκόζης νηστείας (mmol/l)]/22,5, εμφανίζει σε παιδιατρικούς πληθυσμούς συσχέτιση 0.51 έως 0.90 με την IR σε σχέση με την ευγλυκαιμική-υπερινσουλιναιμική καθήλωση και το FSIVGTT (Lee, 2006, Chiarelli and Marcovecchio, 2008). 41

66 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Σακχαρώδης Διαβήτης Τύπου 2 Π αραδοσιακά, ο Τ2DΜ αποτελούσε μια ασθένεια των ενηλίκων, όμως τα πρόσφατα στοιχεία υποδηλώνουν την παγκόσμια διάδοση του από την παιδική ηλικία με χαρακτηριστικό γνώρισμα την παχυσαρκία. Στις ΗΠΑ η επίπτωση ανέρχεται στις 5,000 νέες περιπτώσεις το χρόνο, με ετήσια αύξηση περίπου 2.3% (ADA, 2018). Πιο συγκεκριμένα τα περισσότερα παιδιά με Τ2DM είναι παχύσαρκα ή σοβαρά παχύσαρκα κατά τη διάγνωση και εμφανίζουν γλυκοζουρία χωρίς κετονουρία, απουσία ή ήπια πολυουρία και πολυδιψία και μικρή ή καθόλου απώλεια βάρους (ISPAD, 2015). Επί του παρόντος, τα παιδιά με Τ2DM διαγιγνώσκονται συνήθως πάνω από την ηλικία των 10 ετών και έχουν συχνά οικογενειακό ιστορικό σακχαρώδη διαβήτη. Η μελανίζουσα ακάνθωση και το σύνδρομο των πολυκυστικών ωοθηκών, διαταραχές που σχετίζονται με την αντίσταση στην ινσουλίνη και την παχυσαρκία, είναι κοινές σε νέους με Τ2DM. Επίσης, οι διαταραχές των λιπιδίων, η υπέρταση και η μηαλκοολική λιπώδης διήθηση του ήπατος εμφανίζονται συχνότερα σε παιδιά με σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 (ΙSPAD, 2015). Ο Αμερικάνικος Διαβητολογικός Σύνδεσμος (American Diabetes Association) συνιστά την έναρξη του ελέγχου για T2DM στα υπέρβαρα και παχύσαρκα παιδιά και εφήβους στην ηλικία από 10 ετών και άνω ή κατά την έναρξη της εφηβείας (ή ότι συμβεί νωρίτερα) και την επανάληψη κάθε τρία χρόνια ή νωρίτερα αν το ΒΜΙ αυξάνεται. Συνιστάται έλεγχος εφόσον συντρέχουν ένας ή περισσότεροι από ακόλουθους παράγοντες κινδύνου: (I) οικογενειακό ιστορικό T2DM σε συγγενείς πρώτου ή δευτέρου βαθμού, (II) αν ανήκουν σε φυλή ή εθνικότητα υψηλού κινδύνου (Γηγενείς Αμερικάνοι, Αφρο-αμερικάνοι, Λατίνοι, Ασιάτες-Αμερικανοί και Νησιώτες του Ειρηνικού), (III) αν υπάρχουν σημεία ΙR ή σχετιζόμενων καταστάσεων, όπως είναι η μελανίζουσα ακάνθωση, η υπέρταση, η δυσλιπιδαιμία, οι πολυκυστικές ωοθήκες ή ιστορικό μικρόσωμου νεογνού ως προς την ηλικία κύησης και (IV) αν η μητέρα έχει διαβήτη ή αναπτύξει διαβήτη κυήσεως στη διάρκεια της κύησης αυτού του παιδιού. 42

67 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας Η OGTT είναι το προτεινόμενο εργαλείο για τη διάγνωση του διαβήτη. Επίσης, η γλυκόζη νηστείας και/ή γλυκοζυλιωμένη αιμοσφαιρίνη μπορεί να είναι χρήσιμα στοιχεία για τον εντοπισμό των ατόμων σε υψηλότερο κίνδυνο (ADA, 2018) Καρδιαγγειακή νόσος Η διαδικασία της αθηροσκλήρωσης αρχίζει από την παιδική ηλικία και εξελίσσεται προοδευτικά. Με την μελέτη Bogalusa φάνηκε μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του υπερβολικού βάρους και της αυξημένης παρουσίας αθηροσκληρωτικών βλαβών τόσο στην αορτή, όσο και στις στεφανιαίες αρτηρίες σε παιδιά και νεαρά άτομα. Επίσης, η συγκέντρωση ινσουλίνης νηστείας, τα επίπεδα τριγλυκεριδίων και διαστολική αρτηριακή πίεση εντοπίστηκαν σε υψηλότερα επίπεδα (Berenson et al., 1998). Η παχυσαρκία και η IR προάγουν την απελευθέρωση FFAs και διαφόρων λιποκυτταροκινών, τα οποία οδηγούν σε οξεία μεταβολή της αγγειακής λειτουργίας και χρόνια ενδοθηλιακή βλάβη μέσω φλεγμονωδών αποκρίσεων και οξειδωτικού στρες (Ayer et al., 2015). Επιπλέον, η IR συσχετίζεται με διαταραχή της ενδοθηλιακής ενεργοποίησης του μονοξειδίου του αζώτου (Nitric Oxide, NO) (Chandrasekhar et al., 2017). Το νιτρικό οξείδιο παίζει σημαντικό ρόλο στην αγγειοδιασταλτική σηματοδότηση και την απενεργοποίηση των ROS, εμποδίζοντας έτσι την ενδοθηλιακή βλάβη και τη συσσωμάτωση των αιμοπεταλίων. Ωστόσο, σε άτομα με IR, η δραστηριότητα της συνθετάσης του ΝΟ μπορεί να διαταραχθεί, με αποτέλεσμα την διαταραχή της αγγειοδιαστολής και της θρομβόλυσης και τη μη ελεγχόμενη παραγωγή ROS επηρεάζοντας αρνητικά την ενδοθηλιακή λειτουργία και δομή (Ayer et al., 2015). Επιπροσθέτως, τόσο η παιδική παχυσαρκία όσο και η IR σχετίζονται με τους παραδοσιακούς παράγοντες καρδιαγγειακού κινδύνου, όπως είναι η υπέρταση και η δυσλιπιδαιμία και οι κίνδυνοι αυτοί αυξάνονται με τη σοβαρότητα της παχυσαρκίας. Σε μια πληθυσμιακή μελέτη με τους συμμετέχοντες της Bogalusa Heart Study διαπιστώθηκε ότι το 70% των παχύσαρκων παιδιών και εφήβων από 5 έως 17 ετών εμφάνιζαν τουλάχιστον έναν παράγοντα κινδύνου για CVD (Freedman et al., 2007). Ωστόσο, τα στοιχεία, που συνδέουν την παιδική και εφηβική παχυσαρκία με την θνητότητα και θνησιμότητα της καρδιαγγειακή νόσο σε παχύσαρκους ενήλικες, ή με 43

68 Κεφάλαιο 2 ο : Αίτια και Συνέπειες Παιδικής Παχυσαρκίας μεμονωμένους παράγοντες κινδύνου αυτής, είναι ασθενή και κάποιες φορές αντικρουόμενα, με συνέπεια να απαιτούνται καλύτερα σχεδιασμένες μελέτες (Lloyd et al., 2010, Umer et al., 2017). 44

69 Ειδικό Μέρος 45

70 46

71 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ 3.1 Ελεύθερες Ρίζες Ε λεύθερη ρίζα (Free Radical) είναι κάθε είδος ατόμου ή μορίου που μπορεί να είναι αυθύπαρκτο και περιέχει ένα ή περισσότερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Ασύζευκτο ηλεκτρόνιο καλείται αυτό που καταλαμβάνει μόνο του ένα ατομικό ή μοριακό τροχιακό. Οι ελεύθερες ρίζες παριστάνονται με μία τελεία πάνω και δεξιά από το χημικό τύπο του ατόμου ή μορίου. Μερικά παραδείγματα των πιο γνωστών ελευθέρων ριζών αποτελούν: το άτομο του υδρογόνου (H ), η ρίζα υδροξυλίου (OH ), η ρίζα του σουπεροξειδίου (O 2 - ), οι υπεροξυλικές ρίζες (RO 2 ), οι αλκοξυλικές ρίζες (RO ) και τα οξείδια του αζώτου (NO και NO 2 ). Ο σχηματισμός των ελευθέρων ριζών μπορεί να γίνει με τους εξής τρόπους (Parsons, 2000): 1. Με απώλεια ενός ηλεκτρονίου από ένα μόριο ή άτομο: Χ e - + X + 2. Με προσθήκη ενός ηλεκτρονίου από ένα μόριο ή άτομο: Y + e - Y - 3. Με ομολυτική σχάση ομοιοπολικού δεσμού: Α:Β Α + Β Με τον όρο Δραστικές Μορφές Οξυγόνου (Reactive Oxygen Species, ROS) και Δραστικές Μορφές Αζώτου (Reactive Nitrogen Species, RNS) εννοούμε τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και αζώτου, με κυριότερες εκ των οποίων που σχετίζονται με το οξειδωτικό στρες και τη λιπιδική υπεροξείδωση, τις Ο.- 2, το Η 2 Ο 2, το ΟΗ., το NO και NO 2, το ONOO - (υπεροξυνιτρώδης ρίζα) και ενώσεις όπως το ΗΟCl (υποχλωριώδες οξύ) και το Ο 3 (όζον), που δεν είναι ελεύθερες ρίζες. Σε φυσιολογικές συνθήκες, τα μιτοχόνδρια αποτελούν την κύρια θέση της ενδοκυτταρικής παραγωγής ROS λόγω της διαρροής ηλεκτρονίων κατά μήκος της αναπνευστικής αλυσίδας 47

72 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες (εικόνα 3.1) (Bigarella et al., 2014). Οι ROS μπορούν επίσης να παραχθούν και από το ενδοπλασματικό δίκτυο, τα λυσοσώματα, τα υπεροξειδιοσώματα και τα κυτοσολικά ένζυμα. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, οι ROS/RNS ασκούν πλήθος βιολογικών δράσεων, συμπεριλαμβανομένης της ενδοκυτταρικής σηματοδότησης και της λειτουργίας του ανοσοποιητικού συστήματος. Αντίθετα, τα υψηλά επίπεδα αυτών μπορούν να προκαλέσουν οξειδωτικές βλάβες στο DNA, στο RNA, στα λιπίδια και στις πρωτεΐνες, οδηγώντας σε ιστική βλάβη και κυτταρικό θάνατο (Halliwell, 2012). Εικόνα 3.1. Η Παραγωγή και η εκκαθάριση των Δραστικών Μορφών Οξυγόνου (ROS). A) Οι ROS παράγονται κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση από τα μιτοχονδριακά συμπλέγματα Ι και ΙΙΙ ή από την οξείδωση του NADPH από την NADPH οξειδάση (Νοx). H επακόλουθη αναγωγή στο H 2 O 2 καταλύεται από την υπεροξειδική δισμουτάση SOD. Το Η 2 Ο 2 μπορεί περαιτέρω να αναχθεί σε Η 2 Ο από την καταλάση (CAT) ή οξειδώνοντας τον Fe 2+ να σχηματίσει την πολύ δραστική ρίζα του υδροξυλίου (ΟΗ ). Υπό συνθήκες οξειδωτικού στρες, όπου η παραγωγή υπερβαίνει την εκκαθάρισή τους οι ROS συσσωρεύονται οξειδώνοντας και βλάπτοντας πολλά κυτταρικά στοιχεία. B) Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για την παραγωγή ΑΤΡ λαμβάνει χώρα στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Υπό κανονικές συνθήκες το οξυγόνο (O 2 ) δρα ως τελικός αποδέκτης ηλεκτρονίων στο σύμπλεγμα IV προς 48

73 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες σχηματισμό Η 2 Ο, όμως η ανώμαλη αναγωγή του στα σύμπλοκα Ι και ΙΙ οδηγεί στη παραγωγή Ο 2.- (πηγή: Bigarella et al., 2014). Η δραστικότητα τους εξαρτάται τόσο από την ελεύθερη ρίζα όσο και από το μόριο με το οποίο αυτή αντιδρά. Γενικώς, μπορούν να αντιδράσουν με μόρια ή άτομα ανταλλάσοντας ασύζευκτα ηλεκτρόνια, είτε μέσω οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων, είτε με ομοιοπολική διάσπαση ενός δεσμού, όπου τα ηλεκτρόνια του αρχικού δεσμού διαμοιράζονται από ένα στα μόρια. Αποτέλεσμα αυτών των αντιδράσεων είναι η δημιουργία ολοένα και περισσότερων ριζών, με συνακόλουθη την πρόκληση αλυσιδωτών αντιδράσεων και τη δημιουργία νέων ατόμων ή ενώσεων με ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Η αλυσιδωτή αυτή αντίδραση τελειώνει όταν όλες οι ελεύθερες ρίζες αντιδράσουν προς προϊόντα που δεν μπορούν να παράγουν νέες. Σχηματικά αυτή η διαδικασία, που αποτελείται από τρία στάδια, αποδίδεται ως εξής (Parsons, 2000): Έναρξη: R (ελεύθερη ρίζα) Διάδοση: R + O 2 ROO (ρίζα υπεροξειδίου) Τερματισμός: R + R R-R ROO + R ROOR ROO + ROO ROOR + O 2 (αδρανή προϊόντα) 49

74 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες 3.2 Αντιοξειδωτικοί μηχανισμοί οργανισμού Γ ια να διατηρήσουν οι ιστοί τα σωστά επίπεδα ROS/RNS, διαθέτουν μηχανισμούς αντιοξειδωτικής άμυνας, οι οποίοι μπορούν να διακριθούν γενικά σε τέσσερις κατηγορίες: 1) Ένζυμα που απομακρύνουν τις ROS/RNS, όπως η δισμουτάση του O 2 - (Superoxide Dismutase, SOD), η καταλάση (Catalase, CAT), οι υπεροξειδάσες και ένζυμα που ρυθμίζουν τη θειολική οξειδοαναγωγική κατάσταση του κυττάρου, όπως η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (Glutathione Peroxidase, GPx) και η αναγωγάση της οξειδωμένης γλουταθειόνης (Glutathione Reductase, GR). 2) Πρωτεΐνες που περιορίζουν τη διαθεσιμότητα των ιόντων σιδήρου και χαλκού τα οποία είναι προ-οξειδωτές. Οι προ-οξειδωτές είναι μόρια που μπορούν να οδηγήσουν σε σχηματισμό ελευθέρων ριζών, όπως είναι η τρανσφερίνη (transferin) για τη δέσμευση ιόντων σιδήρου και η σερουλοπλασμίνη (caeruloplasmin) για τη δέσμευση ιόντων χαλκού. 3) Πρωτεΐνες, όπως είναι οι θερμοεπαγόμενες πρωτεΐνες (heat shock proteins), που προστατεύουν τα βιομόρια από οξειδωτικές βλάβες με άλλους μηχανισμούς. 4) Μόρια χαμηλού μοριακού βάρους που αντιδρούν με ROS, και σχηματίζουν προϊόντα που δεν είναι επιβλαβή για τα κύτταρα, όπως είναι η γλουταθειόνη, η α-τοκοφερόλη (βιταμίνη Ε), το ουρικό οξύ, το λιποϊκό οξύ κ.α. Τα αντιοξειδωτικά μπορεί να παράγονται ενδογενώς ή να προσλαμβάνονται εξωγενώς και η διαθεσιμότητά τους διαφέρει μεταξύ των διαφόρων τύπων κυττάρων. Επίσης, δεν εξασφαλίζουν απόλυτη άμυνα εναντίον του οξειδωτικού στρες, άρα και ενάντια της οξειδωτικής βλάβης του DNA, των λιπιδίων και των πρωτεϊνών. Όμως, οι οργανισμοί διαθέτουν μια επιπλέον γραμμή άμυνας στο επίπεδο της επιδιόρθωσης των οξειδωτικά τροποποιημένων αυτών μακρομορίων, που εάν δεν υπήρχε θα ετίθεντο σε σοβαρό κίνδυνο επιβίωσης και διαιώνισης. Ωστόσο, στους υγιείς ιστούς αυτά τα αντιοξειδωτικά συνεργάζονται μεταξύ τους ώστε να διατηρούν την προοξειδωτική - αντιοξειδωτική ισορροπία και να προστατεύουν από την ιστική βλάβη και την ασθένεια (Valko et al., 2007, Gutteridge, 1994, Vincent et al., 2007). Παρόλο που υπάρχει τις τελευταίες δεκαετίες αυξανόμενο επιστημονικό ενδιαφέρον στο πεδίο που αφορά στην ολική αντιοξειδωτική ικανότητα (Total Antioxidant Capacity, TAC) βιολογικών δειγμάτων (ή και τροφίμων), η εκτίμηση της 50

75 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες είναι αρκετά δύσκολη και δεν υπάρχει συναίνεση, ως προς το ποια μέθοδος είναι η καταλληλότερη. Οι μέθοδοι γενικά διαφέρουν ως προς τις συνθήκες αντίδρασης, την τεχνική ανίχνευσης, στα χρησιμοποιούμενα συστήματα και τις μεθόδους ποσοτικοποίησης. Γενικά διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: 1) στις μεθόδους, που βασίζονται στις αντιδράσεις μεταφοράς ηλεκτρονίου, και 2) στις μεθόδους, που βασίζονται στις αντιδράσεις μεταφοράς ατόμου υδρογόνου. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει τις πιο διαδεδομένες μεθόδους για την εκτίμηση της ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας και χρειάζονται δυο συστατικά στο μίγμα της αντίδρασης, το οξειδωτικό και το αντιοξειδωτικό. Οξειδωτικό + e (αντιοξειδωτικού) ανηγμένη μορφή οξειδωτικού + οξειδωμένη μορφή αντιοξειδωτικού. Έτσι, το οξειδωτικό προσλαμβάνοντας ένα ηλεκτρόνιο από το αντιοξειδωτικό προκαλεί αλλαγή χρώματος στο πρώτο, η οποία είναι ανάλογη της συγκέντρωσης του αντιοξειδωτικού. Το τελικό σημείο της αντίδρασης, που προσδιορίζεται φωτομετρικά, είναι το σημείο που το χρώμα παύει να αλλάζει και φτάνει σε πλατό. Η μεταβολή της απορρόφησης ΔΑ συναρτήσει της συγκέντρωσης του αντιοξειδωτικού δίνει μια γραμμική καμπύλη ως ένα σημείο που στο τέλος εμφανίζει πλατό. H κλίση της καμπύλης αντανακλά την αναγωγική ικανότητα του αντιοξειδωτικού, η οποία εκφράζεται ως ισοδύναμη αυτής του αντιοξειδωτικού Trolox (Trolox Equivalent, TE) (Benzie and Strain, 1999, Μηνιώτη, 2009). Η Ικανότητα Αναγωγής του Σιδήρι-Κατιόντος (Ferric-reducing antioxidant power, FRAP) αποτελεί μέθοδο αυτής της κατηγορίας, όπου το άλας του τρισθενούς σιδήρου [Fe(TPTZ) 2 ] 3+, όπου ΤΡΤΖ = 2,4,6-τριπυριδυλο-s-τριαζίνη) χρησιμοποιείται ως αντιοξειδωτικό. 51

76 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες 3.3 Οξειδωτικό στρες Η έννοια του οξειδωτικού στρες (Oxidative Stress, OS) ήρθε στο προσκήνιο πριν από τριάντα χρόνια και δεδομένης της τεράστιας ποικιλομορφίας των προοξειδωτικών και αντιοξειδωτικών ενζύμων και ενώσεων, έγιναν προσπάθειες για την Εικόνα 3.2. Ο Ιανός αντιπροσωπεύει τις δύο κατατομές, ταξινόμηση των διάφορων μορφών του και για την εισαγωγή εννοιολογικών κλιμάκων του ρόλου του οξυγόνου στον αερόβιο που κυμαίνονται από το φυσιολογικό μεταβολισμό: τον οξειδοαναγωγικό έλεγχο έναντι της καταστροφής και του κυτταρικού θανάτoυ (πηγή: Sies, 2015). οξειδωτικό στρες έως το υπερβολικό και τοξικό οξειδωτικό φορτίο. Έτσι, σύμφωνα με τον παραδοσιακό ορισμό ως οξειδωτικό στρες αναφέρεται η διαταραχή της προ-οξειδωτικής και αντιοξειδωτικής ισορροπίας προς όφελος της πρώτης, ενώ σύμφωνα με τον επικαιροποιημένο ορισμό το οξειδωτικό στρες θεωρείται ως η ανισορροπία μεταξύ των οξειδωτικών και αντιοξειδωτικών υπέρ των πρώτων, που οδηγεί σε διαταραχή της οξειδοαναγωγικής σηματοδότησης και ελέγχου και/ή την μοριακή καταστροφή (Sies, 2015). Η 3.4 Εκτίμηση της οξειδοαναγωγικής κατάστασης οξειδοαναγωγική ισορροπία μπορεί να υπολογιστεί είτε με την άμεση εκτίμηση της παραγωγής ελεύθερων ριζών με παραμαγνητικό συντονισμό (Electron Spin Resonance, ESR) ή με τη χρήση ανοσοϊστοχημικών μεθόδων ηλεκτρονικής ιδιοστροφομορφής (Lee, 2013, Khoo et al., 2012), είτε έμμεσα με την μέτρηση τελικών προϊόντων οξειδωτικής βλάβης λιπιδίων, αμινοξέων, πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων ή/και της αντιοξειδωτικής άμυνας του οργανισμού (πίνακας 3.1) (Vincent et al., 2007). 52

77 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Βιοδείκτες οξειδωτικού στρες και ισορροπίας Λιπιδικά Υδρο-υπεροξείδια (PEROX) Μηλονική Διαλδεϋδη (MDA) Ενώσεις αντιδρούσες με Θειοβαρβιτουρικό (TBARS) Συζευγμένα διένια (CD) 4-υδροξυ-2-ενενάλη (4-ΗΝΕ) F 2 -ισοπροστάνια (8-epiPGF 2 α) Αιθάνιο αναπνοής Περιγραφή Προϊόντα που σχηματίζονται από την αφαίρεση ελεύθερης ρίζας ενός H + σε μια πολυακόρεστη λιπιδική αλυσίδα. Αποτελεί ένα πρώιμο και πολλαπλασιαστικό προϊόν της λιπιδικής υπεροξείδωσης Μικρό δραστικό τελικό προϊόν αλδεΰδης της λιπιδικής υπεροξείδωσης Μια μέθοδος εκτίμησης σχηματισμού της MDA Τελικό προϊόν αποσύνθεσης ριζών αλκοξυλίου που περιέχουν διπλούς δεσμούς Τελικό προϊόν αποσύνθεσης ριζών υπεροξυλίου στο τέλος της οδού της λιπιδικής υπεροξείδωσης Σταθερά προϊόντα οξειδωμένου αραχιδονικού οξέος που υποβλήθηκαν σε μη ενζυματική οξείδωση Τελικό προϊόν της οξείδωσης ω-3 πολυακόρεστων λιπαρών οξέων, που αντανακλά την υπεροξείδωση λιπιδίων in νίvο Πρωτεϊνικά καρβονύλια (PC) Τροποποιημένες πρωτεΐνες από ελεύθερες ρίζες με καρβονυλικά υπολείμματα 8-υδροξυ-2 -δεοξυγουανοσίνη (8-ΟhdG) Ολική αντιοξειδωτική κατάσταση (Total Antioxidant Status, TAS) Ικανότητα Απορρόφησης Ριζών Οξυγόνου (Oxygen Radical Absorbance Capacity, ORAC) Οξειδωμένο νουκλεϊκό οξύ-γουανίνη, ως εκτίμηση της οξείδωσης του DNA Μια μέθοδες εκτίμησης της αναστολής των ελεύθερων ριζών από το σύνολο των αντιοξειδωτικών σε δείγμα ιστού (ορό ή πλάσμα) in vitro Η αναστολή της βλάβης των ελεύθερων ριζών από ένα αντιοξειδωτικό, η οποία αντανακλάται στην προστασία έναντι της αλλαγής του φθορισμού στην δοκιμασία ORAC. Είναι ένα μέτρο της αντιοξειδωτικής του ικανότητας έναντι των ελευθέρων ρίζών in vitro Ισοδύναμη Αντιοξειδωτική Ικανότητα, Trolox (Trolox, Equivalent Antioxidant Capacity, TEAC) Ικανότητα Αναγωγής του Σιδήρικατιόντος (Ferric-reducing antioxidant power, FRAP) Κύρια Διατροφικά Αντιοξειδωτικά Μέθοδος εκτίμησης της συνολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας ενός δείγματος ιστού in vitro Μια δοκιμασία που χρησιμοποιεί την αναγωγή του σιδήρου για την ανίχνευση της αντιοξειδωτικής ικανότητας των αντιοξειδωτικών, που δεν περιέχουν δεσμούς S-H in vitro Κύριες φυσιολογικές δράσεις Βιταμίνη C Άμεση σάρωση των ROS, αποκαθιστά τη βιταμίνη Ε, εξοικονομεί το σελήνιο, μειώνει τη βλάβη από την ox-ldl Βιταμίνη Α (α-, β-, γ-καροτένια) Παγιδεύει ελεύθερες ρίζες, προστατεύει την οξείδωση των λιπιδίων και του DNA Βιταμίνη Ε (8 διαφορετικά Τερματίζει τις διαδικασίες υπεροξείδωσης λιπιδίων, 53

78 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες ισομερή) μετατρέπει το O 2 - και το H 2 O 2 σε λιγότερο δραστικές μορφές Φυτοχημικά (π.χ. φλαβονοειδή, φαινόλες, κλπ) Σελήνιο (Se) Χαλκός (Cu) Ψευδάργυρος (Zn) Μαγγάνιο (Mn) Σάρωση ROS, αποτροπή οξειδωτικής βλάβης λιπιδίων και DNA Βελτίωση δραστικότητας GPx Βασικό για τη δράση της Cu-Zn SOD Βασικό για τη δράση της Cu-Zn SOD, προστασία δεσμών S-H από τη δράση των ελεύθερων ριζών Βασικό για τη δράση της Mn-Zn SOD Κυτταρικά ενζυματικά και μη-ενζυματικά αντιοξειδωτικά Υπεροξειδική Δισμουτάση (SOD) Μετατρέπει το O 2 - Κύριες φυσιολογικές δράσεις σε H 2 O 2 Cu-Zn SOD μορφή Μετατρέπει το O 2 σε H 2 O 2 (κυτταρόπλασμα) Mn SOD μορφή (μιτοχόνδρια) Μετατρέπει το O 2 σε H 2 O 2 EC-SOD μορφή (εξωκυττάρια SOD) Υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (GPx) Αναγωγάση της γλουταθειόνης (GR) Καταλάση (CAT) Παραοξονάση -1 (ΡΟΝ-1) Γλουταθειόνη (GSH) Μετατρέπει το O 2 σε H 2 O 2 Ανάγει το H 2 O 2 και τα υπεροξείδια λιπιδίων Ανακυκλώνει την οξειδωμένη γλουταθειόνη στη γλουταθειόνη χρησιμοποιώντας ηλεκτρόνια από το NADPH Ανάγει το H 2 O 2 σε νερό και μειώνει τα υπεροξείδια λιπιδίων Καταπολεμά την υπεροξείδωση των λιπιδίων εντός των λιποπρωτεϊνικών σωματιδίων Ένα μόριο θιόλης που ανακυκλώνει τις οξειδωμένες βιταμίνες Ε και C, ανάγει οξειδωμένα μόρια όπως τα λιπιδικά υπεροξείδια Συντομεύσεις: S-H: δεσμός θείου-υδρογόνου Πίνακα 3.1. Βιοδείκτες οξειδωτικού στρες, κυριότερα αντιοξειδωτικά και ιστικά αντιοξειδωτικά και οι κύριες λειτουργίες τους. Ο αριθμός των επιστημονικών δημοσιεύσεων που πραγματεύονται το οξειδωτικό στρες και ιδιαίτερα την λιπιδική υπεροξείδωση με κύριο δείκτη την MDA παρουσιάζει αυξητική άνοδο τις δυο τελευταίες δεκαετίες (εικόνα 3.3) (Tsikas, 2017). 54

79 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Εικόνα 3.3. Αριθμός επιστημονικών άρθρων δημοσιευμένα στο PubMed ( χρησιμοποιώντας (Α) τον όρο οξειδωτικό στρες και (Β) ΜDA + Οξειδωτικό στρες από το 1990 έως το Παρατηρείται η αύξηση του αριθμού, που αφορούν στην MDA και το οξειδωτικό στρες (πηγή: Tsikas, 2017) Λιπιδική υπεροξείδωση Η ενζυματική ή μη-ενζυματική οξείδωση των πολυακορέστων λιπαρών οξέων (Polyunsaturated Fatty Acids, PUFAs) των βιολογικών συστημάτων είναι γνωστή ως λιπιδική υπεροξείδωση. Γενικά, στα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα η ύπαρξη του διπλού δεσμού χαλαρώνει τους δεσμούς C-H των γειτονικών ατόμων άνθρακα, διευκολύνοντας την αφαίρεση Η +. Έτσι, εξαιρετικά δραστικές ελεύθερες ρίζες όπως η υδροξυλική ΟΗ και η αλκοξυλική ρίζα RO συχνά προσβάλλουν τα PUFAs (φωσφολιπίδια, γλυκολιπίδια, χοληστερόλη) αποσπώντας υδρογόνο από μια τέτοια μεθυλενική ομάδα (-CH 2 -) και έτσι απομακρυνόμενο το άτομο του υδρογόνου, που φέρει ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, αφήνει πάνω στο άτομο στο οποίο ήταν αρχικά συνδεδεμένο ένα μη συζευγμένο ηλεκτρόνιο (Halliwell and Chirico, 1993). Πράγματι, αυτός είναι και ο μηχανισμός εκκίνησης (LH + OH H 2 O + L ) της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, o οποίος περιλαμβάνει τρία στάδια (Laguerre et al., 2007) και απεικονίζεται σχηματικά στην παρακάτω εικόνα (3.4): 55

80 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Εικόνα 3.4. Λιπιδική υπεροξείδωση μέσω ελευθέρων ριζών (Πηγή: Στο πρώτο στάδιο σχηματίζεται μια ρίζα λιπαρού οξέος (Lipid Radical, L ) με ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο. Στο επόμενο στάδιο η ρίζα αυτή αντιδρά με ένα μόριο οξυγόνου σχηματίζοντας τη ρίζα του λιπιδικού υπεροξείδιου (Lipid Peroxyl Radical, LOO ), που με τη σειρά του θα αντιδράσει αλυσιδωτά αποσπώντας ένα υδρογόνο από νέα παρακείμενα λιπίδια (ή πρωτεΐνες, ή από το DNA) σχηματίζοντας λιπιδικά υπεροξείδια (Lipid Peroxide, LOOH) (Laguerre et al., 2007). Η κύρια πηγή παραγωγής λιπιδικών υπεροξειδίων είναι ο αναπνευστικός κύκλος της εσωτερικής μεμβράνης των μιτοχονδρίων, που είναι πλούσιες σε PUFAs, μεταβάλλοντας έτσι τις ιδιότητές της καταστρέφοντας πρωτεΐνες της, απενεργοποιώντας ένζυμα, διαύλους ιόντων και υποδοχείς και επηρεάζοντας την ρευστότητά της διευκολύνοντας την ανταλλαγή των φωσφολιπιδίων μεταξύ της διπλοστοιβάδας και αυξάνοντας τη διαπερατότητα σε ουσίες μη διερχόμενες φυσιολογικά (Halliwell, 2012). Σημαντική επίσης, είναι η οξείδωση των 56

81 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες λιποπρωτεϊνών του πλάσματος, όπως των LDL (Λιποπρωτεϊνών χαμηλής πυκνότητας, Low Density Lipoprotein,), που εμπλέκονται στην παθογένεση της αθηροσκλήρωσης (Vincent et al., 2007). Στο τελικό στάδιο της οξείδωσης των PUFAs, εκτός από τα λιπιδικά υπεροξείδια σχηματίζονται και μικρά μόρια (δευτερογενή προϊόντα), όπως είναι η Μηλονική διαλδεϋδη (MDA), η 4-υδροξυ-2-ενενάλη (4-ΗΝΕ) και τα F2- ισοπροστάνια (8-epiPGF2α) (εικόνα 3.5), τα οποία μπορούν να μετρηθούν ως δείκτες οξειδωτικού στρες (Tsikas, 2017). Εκτός, όμως, από τις ελεύθερες ρίζες και ένζυμα, όπως οι λιποξυγενάσες (Lipoxygenases) και οι κυκλοξυγενάσες (Cycloxygenases, COX) καταλύουν τις αντιδράσεις μεταξύ του μοριακού οξυγόνου και των πολυακορέστων λιπαρών οξέων, τα οποία μετατρέπονται σε βιολογικώς ενεργά μόρια τα ενδοϋπεροξίδια, που εν συνεχεία μετατρέπονται σε προσταγλανδίνες συμβάλλοντας, έτσι και στην παραγωγή των δευτερογενών προϊόντων της υπεροξείδωσης των PUFAs (Tsikas, 2017). Εικόνα 3.5. Απλοποιημένη σχηματοποίηση της δράσης των ROS στις πρωτεΐνες, το DNA και τα PUFAs. Κατά την λιπιδική υπεροξείδωση σχηματίζονται Μηλονική διαλδεΰδη και 4-υδροξυ-2-ενενάλη. Το αραχιδονικό οξύ επιπλέον σχηματίζει και F2-ισοπροστάνια (πηγή: Tsikas, 2017). 57

82 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Μηλονική διαλδεΰδη (MDA) Η Μηλονική διαλδεΰδη ή 1,3-προπανεδιάλη (ΟΗC-CH 2 -CHO, C 3 H 4 O 2, MB:72.06) (εικόνα 3.6) αποτελεί τον πιο μελετημένο δείκτη για τον έλεγχο της υπεροξείδωσης των PUFAs. Σε θερμοκρασία δωματίου είναι στερεή (σημείο τήξεως: ) είναι διαλυτή στο νερό, στην μεθανόλη, στην αιθανόλη και αδιάλυτη στον διεθυλεθέρα (Esterbauer et al., 1991). Λόγω των καρβονυλίων (C=O) της η MDA είναι χημικώς δραστική. Πολυμερίζεται εύκολα και αντιδρά με πυρηνόφιλα κέντρα διαφόρων βιολογικών μορίων, όπως πρωτεΐνες, ελεύθερα αμινοξέα, νουκλεϊκά οξέα και λιποπρωτεΐνες. Εικόνα 3.6. Μηλονική διαλδεΰδη (MDA). Όπως έχει ήδη λεχθεί η MDA σχηματίζεται από την υπεροξείδωση των PUFAs με δυο ή περισσότερους διπλούς δεσμούς και όπου ανάμεσα στους διπλούς δεσμούς υπάρχει μια μεθυλενική ομάδα (CH 2 ), οπότε ο αριθμός των μορίων MDA που προκύπτουν είναι συνάρτηση του αριθμού αυτών των μεθυλενικών ομάδων. Το μονοακόρεστο ολεϊκό οξύ και το κορεσμένο στεαρικό οξύ, δεν σχηματίζουν μόρια MDA. Παρομοίως, το α-λινολενικό οξύ μπορεί να δώσει δύο μόρια MDA ανάλογα από ποια θέση αυτή παράγεται (εικόνα 3.7). Με αυτόν τον μηχανισμό θα μπορούσε να εξηγηθεί η αύξηση της MDA πλάσματος μετά την χορήγηση ω-3 ιχθυελαίων, (εικοσοπεντανοϊκό και δοκοσαεξανοϊκό οξύ), έναντι του μονοακορέστου ολεϊκού οξέος, που βρίσκεται στο ελαιόλαδο (Allard et al., 1997). 58

83 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Εικόνα 3.7.Η ΜDA σχηματίζεται από την ενδοϋπεροξείδωση των PUFAs των οποίων ο διπλός δεσμός διαχωρίζεται από μια μεθυλενική ομάδα (CH 2 ). O αριθμός των πιθανών μορίων MDA αντιστοιχεί στον αριθμό αυτών των ομάδων (πηγή: Tsikas, 2017). Υπάρχουν πολλές διαφορετικές αναλυτικές μέθοδοι για τη μέτρηση της MDA σε βιολογικά δείγματα, που είναι πλούσια σε λίπος όπως το πλάσμα και ο ορός ή σε απομονωμένα κύτταρα. Χωρίς εξαίρεση, όλες οι μέθοδοι που έχουν αναφερθεί μέχρι στιγμής για τον προσδιορισμό της απαιτούν τη χημική μετατροπή τους σε παράγωγα με βελτιωμένες φυσικοχημικές ιδιότητες για το διαχωρισμό και την ανίχνευση τους. Από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους είναι αυτή μέσω της αντίδρασης ενός μορίου MDA με δύο μόρια θειοβαρβιτουρικού οξέος (Thiobarbituric Acid, TBA), η οποία οδηγεί στο σχηματισμό συμπλόκου MDA-TBA 2 (εικόνα 3.8). Το σύμπλοκο αυτό έχει κόκκινο χρώμα, που απορροφά ισχυρά στα 532 nm και φθορίζει 59

84 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες σε μήκη κύματος 553 nm (εκπομπή) και 515 nm (διέγερση), οπότε ποσοτικοποιείται με φασματοφωτόμετρο ή φθορισμόμετρο αντίστοιχα (Del Rio et al., 2005, Papandreou et al., 2009). Επίσης, η MDA μπορεί να μετρηθεί άμεσα, μέσω της υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (High-performance liquid chromatography, HPLC), που φαίνεται να αποτελεί μια ακριβέστερη μέθοδο, όμως δεν επιτρέπει την ποσοτικοποίηση της στο πλάσμα υγιών ανθρώπων σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις στο εύρος μμ και επίσης δεν διασφαλίζεται ότι η ποσότητα της MDA, που υπολογίζεται προκύπτει αποκλειστικά από διαδικασίες οξείδωσης (Largilliere and Melancon, 1988). Εικόνα 3.8. Αντίδραση της MDA με το TBA και ο σχηματισμός του συμπλόκου MDA-TBA 2. Παρά την απλότητα της μεθόδου χρειάζεται προσοχή σε διάφορες παραμέτρους ώστε να διερμηνευθούν τα αποτελέσματα σωστά. Καταρχήν, όπως έχει ήδη λεχθεί κάποια ποσότητα MDA σχηματίζεται ενζυματικά, μέσω του μονοπατιού της σύνθεσης των προσταγλανδινών, συνεπώς η ποιότητα και ποσότητα των λιπαρών της τροφής επηρεάζει τον προσδιορισμό της. Επίσης, θα πρέπει να τηρούνται ιδανικές πειραματικές συνθήκες, όπως η απόρριψη αιμολυμένων δειγμάτων αίματος, η χρήση αντιοξειδωτικού (Butylated Hydroxytoluene, BHT) για την αποτροπή του ex vivo 60

85 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες σχηματισμού MDA, η κατάλληλη φύλαξή των δειγμάτων σε βαθιά κατάψυξη και η όσο το δυνατόν γρηγορότερη επεξεργασία τους (Tsikas, 2017) Υπεργλυκαιμία και οξειδωτικό στρες Η υπεργλυκαιμία αυξάνει την γλυκόλυση (µία μεταβολική πορεία κατά την οποία ένα µόριο γλυκόζης καταβολίζεται προς δύο µόρια πυροσταφυλικού µε την ταυτόχρονη καθαρή παραγωγή δύο µορίων ATP) και τον κύκλο του Krebs, οδηγώντας σε υπερπαραγωγή NADH και FADH 2. Συνακόλουθο αυτού είναι η διαρροή ηλεκτρονίων από την μιτοχονδριακή αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και η υπερπαραγωγή ριζών υπεροξειδίου. Εικόνα 3.9. Σχηματική απεικόνιση του μηχανισμού κυτταρικής βλάβης από την υπεργλυκαιμία (πηγή: Giacco and Brownlee, 2010). Oι μιτοχονδριακές αυτές ROS αναστέλλουν με τη σειρά τους το γλυκολιτικό ένζυμο της αφυδρογονάσης 3-φωσφορικής γλυκεραλδεϋδης (GAPDA), όπως φαίνεται στην εικόνα 3.9 (Giacco and Brownlee, 2010) με αποτέλεσμα την αύξηση τόσο της γλυκόζης, αλλά και των ενδιάμεσων γλυκολυτικών μεταβολιτών 6- φωσφορικής φρουκτόζης και 3-φωσφορικής γλυκεραλδεϋδης (φωσφορική τριόζη) (Εικόνα 3.10) και την εκτροπή τους σε τέσσερα διαφορετικά μονοπάτια: 1) αυξάνεται η ροή της γλυκόζης διαμέσου του συστήματος των πολυολών, 2) η 6-φωσφορική 61

86 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες φρουκτόζη μεταπίπτει στο μονοπάτι της εξοζαμίνης, 3) οι φωσφορικές τριόζες αυξάνουν την παραγωγή της διακυλογλυκερόλης (DAG) επάγοντας το μονοπάτι της Πρωτεϊνικής Κινάσης C (ΡΚC) και 4) οι φωσφορικές τριόζες αυξάνουν το σχηματισμό της μεθυλογλυοξάλης, μιας πρόδρομης ουσίας των τελικών προϊόντων προχωρημένης γλυκοζυλίωσης (Advanced Glycation Endproducts, AGEs) (Brownlee, 2005). Εικόνα Τα τέσσερα πιθανά μονοπάτια εκτροπής του μεταβολισμού της γλυκόζης από την αυξημένη παραγωγή ROS (πηγή:brownlee, 2005) Τελικά προϊόντα προχωρημένης γλυκοζυλίωσης Ό λα τα προαναφερθέντα παράπλευρα μονοπάτια αυξάνουν το οξειδωτικό στρες είτε αυξάνοντας την παραγωγή ROS, ή βλάπτοντας τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς του οργανισμού. Πιο συγκεκριμένα, όσον αφορά στα AGEs φαίνεται να συμβάλλουν στην αύξηση των ROS με την ενεργοποίηση της NADPH οξειδάσης (Nox) και του μεταγραφικού παράγοντα NF-kB, ο οποίος γενικά αποτελεί πλειοτροπικό ρυθμιστή πολλών γονιδίων που ενεργοποιούνται σε περιπτώσεις κυτταρικής βλάβης και συμμετέχουν στη διαδικασία φλεγμονής και αθηρωμάτωσης. H Nox καταλύει την μονο-ηλεκτρονιακή αναγωγή του οξυγόνου χρησιμοποιώντας ως δότη ηλεκτρονίου το NADPH παράγοντας τη ρίζα του υπεροξειδιού (Ο.- 2 ) και ο NF-kB προάγει την μεταγραφή των μορίων προσκόλλησης (συμπεριλαμβανομένων της E-σελεκτίνης, του διακυτταρικού μόριου προσκόλλησης 62

87 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες 1, ICAM-1 και της ενδοθηλίνης-1), προ-φλεγμονώδεις κυτταροκίνες (TNF-α και IL- 6) και micrornas (mir), που εμπλέκονται στην λιπογένεση, την φλεγμονή και το οξειδωτικό στρες. Πράγματι, η ανώμαλη έκφραση συγκεκριμένων mirs (mir-103, mir-143, mir-27a και mir-27b) σε παχύσαρκα άτομα πιθανόν συμβάλλουν στην υπερτροφία και υπερπλασία του λιπώδους ιστού, ή στην αύξηση του οξειδωτικού στρες, της φλεγμονής και της απόπτωσης (mir-155, mir-183, mir-221, mir-222 και mir-872) (Williams and Mitchell, 2012, Hulsmans et al., 2011). Τα AGEs σχηματίζονται από τη μη ενζυματικά καταλυόμενη χημική αντίδραση ανηγμένων σακχάρων ή λιπιδίων και αμινοξέων ή λιπιδίων ή νουκλεϊκών οξέων, γνωστή και ως αντίδραση Maillard ή browning, διότι πρώτος ο Maillard το 1912 παρατήρησε το σχηματισμό καφέ στιγμάτων κατά την θέρμανση υδατικών διαλυμάτων σακχάρου και γλυκίνης. Αρχικά αυτές οι αντιδράσεις προσέλκυσαν το ενδιαφέρον της βιομηχανίας των τροφίμων και ποτών. Εν συνεχεία, η ανακάλυψη της γλυκοζυλιωμένης αιμοσφαιρίνης (HbA 1c ) αποτέλεσε την πρώτη απόδειξη πως η γλυκοζυλίωση πραγματοποιείται και in vivo (Younessi and Yoonessi, 2011). H αντίδραση Maillard αποτελεί μια σειρά μη ενζυμικών αντιδράσεων και μπορεί να διαχωριστεί σε δύο μέρη (εικόνα 3.11): το πρώτο μισό περιλαμβάνει την αντίδραση των καρβονυλικών ομάδων ανηγμένων σακχάρων με την αμινομάδα πρωτεϊνών, σχηματίζοντας μη σταθερές βάσεις Schiff (μέσα σε περίοδο ωρών), ακολουθούμενες από αναδιευθετήσεις Amadori (μέσα σε περίοδο ημερών) και το δεύτερο μισό εμπεριέχει το σχηματισμό των AGEs, που είναι τελικά μη αναστρέψιμα προϊόντα μέσω αντιδράσεων οξείδωσης, αφυδάτωσης και συμπύκνωσης των προϊόντων Amadori, μέσα σε διάστημα εβδομάδων (Younessi and Yoonessi, 2011). 63

88 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Εικόνα Αντίδραση Maillard (πηγή: Ο όρος AGEs αποδίδεται σε ένα ευρύ φάσμα τελικών προϊόντων της αντίδρασης Maillard, όπως έχουν εντοπιστεί σε πρωτεΐνες ιστών (εικόνα 3.12). Από τα πρώτα που διευκρινίστηκαν χημικά ήταν η πεντοσιδίνη, ένα φθορίζον προϊόν, που σχηματίζει διασταυρούμενες συνδέσεις ανάμεσα στη λυσίνη και την αργινίνη και τα επίπεδά της αυξάνουν στο διαβήτη. Η καρβοξυμεθυλολυσίνη (Carboxymethyllysine, CML) και η πυρραλίνη, ενώσεις που δεν παρουσιάζουν χρώμα ή φθορισμό και δε σχηματίζουν διασταυρούμενες ενώσεις συσσωρεύονται με το χρόνο στο διαβήτη. Ορισμένα από προϊόντα της αντίδρασης Maillard, όπως είναι η γλυοξάλη, που είναι πρόδρομη ένωση του CML, μπορούν επίσης να σχηματιστούν από την υπεροξείδωση των ακόρεστων λιπαρών οξέων (Meerwaldt et al., 2008). 64

89 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Εικόνα Απλοποιημένη απεικόνιση της του σχηματισμού των κυριότερων AGEs in vivo. Συντομεύσεις: CEL=carboxyethyllysine; MOLD= methylglyoxal lysine dimer; DOLD, 3-deoxyglucosone lysine dimer; CML, carboxymethyllysine; GOLD, glyoxal lysine dimer (πηγή: Meerwaldt et al., 2008). O σχηματισμός των AGEs αυξάνεται προοδευτικά κατά τη διαδικασία της γήρανσης ακόμα και απουσία κάποιας νόσου. Ακόμα, η παραγωγή τους και η σύνδεσή τους, είτε μέσω διασταυρούμενων συνδέσεων, είτε με τους υποδοχείς τους, παρατηρείται ιδιαίτερα αυξημένη σε νευροεκφυλιστικές νόσους και στον διαβήτη και σχετίζεται με πλήθος παθολογικών του καταστάσεων, όπως ο καταρράκτης, η αρτηριοσκλήρυνση και οι νεφροπάθειες (Pinkas and Aschner, 2016). Για τον προσδιορισμό τους στους ιστούς χρησιμοποιείται το χαρακτηριστικό φάσμα φθορισμού τους στα 440 nm, κατά την εκπομπή στα 370 nm (Monnier et al., 1986). Επίσης, με βιοχημικές και ανοσοχημικές αναλύσεις μπορούν να μετρηθούν τα φθορίζοντα ΑGEs, όπως η πεντοσιδίνη, και τα μη φθορίζοντα, όπως ή καρβοξυμεθυλολυσίνη (Onorato et al., 1998). Ωστόσο, η πολυπλοκότητα, το κόστος και η έλλειψη επαναληψιμότητας συνέβαλε στον περιορισμό της χρήσης αυτών των δοκιμασιών. Τα τελευταία χρόνια, παράλληλα η φασματομετρία μάζας έχει 65

90 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες διευκολύνει σημαντικά τη χρήση και βελτίωσε την επαναληψιμότητα της ανάλυσης για πολλά AGEs (Meerwaldt et al., 2008). Η μέτρηση των AGEs στο αίμα και τα ούρα δεν αντανακλούν απαραίτητα τα επίπεδα AGEs των ιστών. Μετά τη σύνδεσή τους με τις πρωτεΐνες η συγκέντρωσή τους εξαρτάται από την ημίσεια ζωή αυτών των πρωτεϊνών. Στις πρωτεΐνες με μεγάλο χρόνο ημίσειας ζωής, όπως το κολλαγόνο του δέρματος, οι κρυσταλλίνες των φακών και οι πρωτεΐνες των χόνδρων, συσσωρεύονται ακόμη και πάνω από τη διάρκεια ζωής των οργανισμών. Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι οι περιοχές όπου εμφανίζονται οι χρόνιες επιπλοκές στο διαβήτη είναι επίσης εκείνες όπου υπάρχουν πρωτεΐνες με μεγάλη διάρκεια ζωής (π.χ. σπειραματική βασική μεμβράνη, κρυσταλλίνη φακού). Φαίνεται συνεπώς να είναι καταλληλότερες οι μέθοδοι που μετράνε την συσσώρευση των AGEs στους ιστούς (Meerwaldt et al., 2008) Υποδοχέας RAGE για τα AGEs Τ α κυκλοφορούντα, λοιπόν, AGEs μπορεί να μην προσδεθούν σε υποδοχείς, ή να προσδεθούν σε διάφορους υποδοχείς της κυτταρικής μεμβράνης και να προκαλέσουν ενδοκυτταρικές βλάβες, είτε ακόμα, μπορεί να συνδεθούν με άλλους υποδοχείς και να απομακρυνθούν από την κυκλοφορία, μετριάζοντας τις οξειδωτικές τους δράσεις. Ο πιο καλά μελετημένος υποδοχέας για τα AGEs είναι ο RAGE (εικόνα 3.13), μια πρωτεΐνη (με μοριακό βάρος 55 kda) μέλος της υπεροικογένειας των ανοσοσφαιρινών και αποτελείται από ένα σύνολο ξεχωριστών περιοχών (domains) και στο σύνολο των υποστρωμάτων του περιλαμβάνει εκτός από τα AGEs, τα αμυλοειδή ινίδια, την αμφοτερίνη και μέλη της οικογένειας των S100/ασβεστιοσφαιρινών (calgranulins) (Basta, 2008). 66

91 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες 2008). Εικόνα Απεικόνιση του υποδοχέα των AGEs (RAGE) (πηγή: Basta, Ο RAGE εκφράζεται σε διάφορα κύτταρα (ενδοθηλιακά, αγγειακά λεία μυϊκά κύτταρα, μονοκύτταρα, λεμφοκύτταρα, νευρώνες, κ.α.) και προσδενόμενα τα AGEs σε αυτόν φαίνεται ότι ενεργοποιούν τον μεταγραφικό παράγοντα NF-kB, μέσω της παραγωγής των ROS, ή ρυθμίζονται άλλα βιοχημικά μονοπάτια ανάλογα τον τύπο τον κυττάρων (π.χ. στα ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα προάγεται η έκφραση των μορίων προσκόλλησης VCAM-1, ICAM-1 και Ε-σελεκτίνη). Πρόσφατα κατεγράφησαν 20 ισομορφές του RAGE mrna, που δεν δίνουν όμως όλες πρωτεΐνη (Basta, 2008). Στην πραγματικότητα ο RAGΕ μπορεί να υπάρχει ως τρία προϊόντα εναλλακτικού ματίσματος: 1) ο RAGE πλήρους μήκους, 2) ο RAGE με κομμένο αμινοτελικό άκρο, και 3) η ενδογενής εκκρινόμενη ισομορφή (endogenous secretor, esrage) (Wautier and Grossin, 2008) (εικόνα 3.14). Οπότε, η κυκλοφορούσα συγκέντρωση του RAGE, που θεωρείται προστατευτική, διότι εξουδετερώνει το κυκλοφορούντα AGEs, με αποτέλεσμα να μην συνδέονται με τον κυτταρικό υποδοχέα τους, περιλαμβάνει τόσο το esrage, όσο και τα προϊόντα πρωτεόλυσης του καρβοξυτελικού άκρου του RAGE (soluble RAGE, srage) (Wautier and Grossin, 2008). 67

92 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Εικόνα Οι διάφορες μορφές RAGE. Η πλήρης διαμεμβρανική μορφή, με κομμένο το αμινοτελικό άκρο, (DN-RAGE), η esrage εκκρινόμενη μορφή και το SRAGE των μεταλλοπρωτεινασών. Οι δυο τελευταίες μορφές αποτελούν το ολικό ssrage που κυκλοφορεί στο πλάσμα (πηγή: Oliveira et al., 2013) Αντιοξειδωτική ανισορροπία στην παχυσαρκία Η παχυσαρκία διαταράσσει τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς του οργανισμού, πιθανόν ξεκινώντας από μια πλημμελή πρόσληψη των διατροφικών αντιοξειδωτικών και φυτοχημικών, τα οποία διαθέτουν αντιοξειδωτικές ικανότητες. Τα παχύσαρκα άτομα καταναλώνουν μικρότερες ποσότητες τροφίμων πλουσίων σε φυτοχημικά, όπως είναι τα φρούτα, τα λαχανικά, τα ολικής άλεσης δημητριακά προϊόντα, το ελαιόλαδο, οι σπόροι και οι ξηροί καρποί. Η πρόσληψη των φυτοχημικών μπορεί να προσδιοριστεί απλά με τη χρήση του Φυτοχημικού δείκτη (Phytochemical Index, ΡΙ), ως το ποσοστό των προσλαμβανόμενων θερμίδων από τρόφιμα πλούσια σε αυτά (Carnauba et al., 2017) και σχετίζονται αντίστροφα με την περιφέρεια μέσης, το BMI, το σωματικό λίπος και δείκτες οξειδωτικού στρες και φλεγμονής (Yeon et al., 2012, Vincent et al., 2010). Ομοίως με τους ενήλικες και τα περισσότερα παιδιά και έφηβοι δεν καταναλώνουν πολλά φρούτα και ιδιαίτερα λαχανικά. Φαίνεται ότι μόνο το 12% των κοριτσιών και το 9% των αγοριών καταφέρνουν να έχουν τις πέντε συνιστώμενες μερίδες την ημέρα και η πρόσληψη αυτή σχετίζεται με την υψηλότερη κοινωνικοοικονομική κατάσταση, το υψηλότερο μορφωτικό επίπεδο των γονέων και την αυξημένη φυσική δραστηριότητα (Borrmann and Mensink, 2015). 68

93 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Αντιοξειδωτικά, όπως τα καροτενοειδή, οι βιταμίνες Ε και C και τα ιχνοστοιχεία Ζn, Se και Mg ανευρίσκονται σε χαμηλά επίπεδα σε παχύσαρκα παιδιά και ενήλικες (Sarni et al., 2005, Viroonudomphol et al., 2003) και μάλιστα όσο πιο σοβαρή είναι η παχυσαρκία τόσο χαμηλότερα είναι τα επίπεδα των βιταμινών C, α- τοκοφερόλη και β-καροτένιο, παρά την αυτό-αναφερόμενη παρόμοια πρόσληψη μερίδων σε λαχανικά και φρούτα μεταξύ παχυσάρκων και φυσιολογικού βάρους ατόμων (Moor de Burgos et al., 1992, Strauss, 1999). Επιπροσθέτως, οι ενζυματικοί προστατευτικοί αντιοξειδωτικοί μηχανισμοί (Cu-Zn SOD, GPx, GR, GSH, κλπ) φαίνεται να μην επαρκούν στην παχυσαρκία. Κατά την έναρξη της παχυσαρκίας, στα πρώιμα στάδια της, ο οργανισμός προσπαθώντας να αντιρροπήσει το αυξανόμενο οξειδωτικό στρες αυξάνει τα επίπεδα των αντιοξειδωτικών ενζύμων, που όμως κατά τη χρόνια επικράτηση της αυτά εξαντλούνται (Vincent et al., 2007) Οξειδωτικό στρες και παχυσαρκία Α πό την αρχή, λοιπόν, της ζωής του ανθρώπου οι παρατηρούμενες διατροφικές ανεπάρκειες σε αντιοξειδωτικά φυτικών κυρίως τροφίμων, ο υπερσιτισμός και μια διατροφή πλούσια σε υδατάνθρακες και λιπαρά (κορεσμένα και trans), διεγείρουν διάφορα ενδοκυτταρικά μονοπάτια (όπως ο σχηματισμός του υπεροξειδίου από τις οξειδάσες του NADPH, η οξειδωτική φωσφορυλίωση, η αυτόοξείδωση των γλυκεραλδεϋδών, η ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής κινάσης C και τα μονοπάτια των πολυολών και εξοζαμινών) οδηγώντας στην απαρχή του οξειδωτικού στρες, το οποίο συνεχίζεται καθ όλη τη διάρκεια της παιδικής και εφηβικής ηλικίας και ενισχύεται με τυχόν εγκατάσταση παχυσαρκίας (Dandona et al., 2010). Πληθώρα επιδημιολογικών και κλινικών ερευνών, καθώς και μελέτες σε πειραματόζωα δείχνουν ότι η παχυσαρκία συνυπάρχει με τη διαταραχή της οξειδοαναγωγικής κατάστασης του οργανισμού. Το οξειδωτικό στρες μπορεί να είναι συνέπεια, αλλά και πυροδότης της παχυσαρκίας. Από την μία πλευρά η αύξηση του λόγω της υπερτροφίας του λιπώδους ιστού αποτελεί ένα από τα πρώιμα συμβάντα για την ανάπτυξη του μεταβολικού συνδρόμου στην παχυσαρκία και μια απώλεια βάρους μπορεί να το βελτιώσει. Από την άλλη όμως, η αιτιολογική τους σχέση δεν είναι απολύτως κατανοητή. Επομένως, 69

94 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες το εάν το οξειδωτικό στρες per se οδηγεί σε αύξηση του σωματικού βάρους αποτελεί μέχρι αυτή τη στιγμή ένα σημαντικό κενό στην κατανόηση της παθοφυσιολογίας της παχυσαρκίας, προβάλλοντας έτσι στο προσκήνιο ένα σενάριο κότας-αυγού (Aroor and DeMarco, 2014). Το οξειδωτικό στρες, λοιπόν, θα μπορούσε να διαδραματίσει έναν αιτιολογικό ρόλο στην ανάπτυξη της παχυσαρκίας με την ενεργοποίηση της εναπόθεσης λευκού λιπώδους ιστού και μεταβάλλοντας την πρόσληψη τροφής. Κυτταροκαλλιέργειες και μελέτες σε πειραματόζωα έχουν δείξει ότι το οξειδωτικό στρες αυξάνει τον πολλαπλασιασμό των προ-λιποκυττάρων, τη διαφοροποίηση των λιποκυττάρων και το μέγεθος τους (Lee et al., 2009). Ακόμα, οι ROS φαίνεται ότι εμπλέκονται στον έλεγχο του σωματικού βάρους, ασκώντας διάφορες επιδράσεις στους ορεξιογόνους και ανορεξιογόνους νευρώνες του τοξοειδούς πυρήνα του υποθαλάμου (Horvath et al., 2009). Διάφοροι μηχανισμοί, όπως φαίνεται στην εικόνα 3.15, έχουν προταθεί για την επεξήγηση του αυξημένου οξειδωτικού στρες στην παχυσαρκία, συμπεριλαμβανομένων γενικότερα τις μεταβολές στον μεταβολισμό των λιπιδίων και της γλυκόζης, τη χρόνια φλεγμονή, την ιστική δυσλειτουργία, την υπερλεπτιναιμία και την μετα-γευματική μη φυσιολογική παραγωγή ROS (Savini et al., 2013). 70

95 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Εικόνα Μηχανισμοί ρύθμισης της οξειδωτικής-αντιοξειδωτικής ισορροπίας στην παχυσαρκία. Στην αριστερή πλευρά παρατίθενται οι μηχανισμοί που υποδαυλίζουν το οξειδωτικό στρες με τις σχετιζόμενες επιπλοκές. Στην δεξιά πλευρά φαίνονται οι στρατηγικές, που βελτιώνουν την αντιοξειδωτική μηχανή του οργανισμού. Η στικτή γραμμή υποδηλώνει ανασταλτική δράση, ενώ η συνεχόμενη ενισχυτική δράση. Συντομεύσεις:AGEs:advanced glycation end products; ATF:NF-κB, activating transcription factor; CPT2:carnitine palmitoyltransferase 2; CREB:cyclic AMP response element binding; ER:endoplasmic reticulum; FAS:fatty acid synthase; FoxO:forkhead box, sub-group O; HO-1:heme oxygenase-1; inos:inducible nitric oxide synthase; LPS:lipopolysaccharide MCP-1:monocyte chemotactic protein-1; mir:microrna; NF-κB:nuclear factor-κb; Nox:NADPH oxidase; PKC:protein kinase C; PPAR-α:peroxisome proliferator-activated receptor-α; SCD1:stearoyl-CoA desaturase-1; SIRT:sirtuin; SREBP1:sucrose responsive element binding protein1; STAT3:signal transducer and activator of transcription 3; TGF-β:transforming growth factor-β; TNF-α:tumor necrosis factor-α (πηγή: Savini et al., 2013). 71

96 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες Στρατηγικές μείωσης του οξειδωτικού στρες στην παχυσαρκία Ο ι στρατηγικές για τη μείωση του οξειδωτικού στρες στην παχυσαρκία περιλαμβάνουν την απώλεια βάρους, τη σωματική άσκηση και όπως έχει ήδη αναφερθεί την αύξηση της διατροφικής πρόσληψης αντιοξειδωτικών. Είναι γνωστό ότι η μείωση του βάρους μειώνει τους δείκτες οξειδωτικού στρες και ενισχύει την αντιοξειδωτική άμυνα του οργανισμού, βελτιώνοντας τους μεταβολικούς και καρδιαγγειακούς κινδύνους που σχετίζονται με αυτό (Bigornia et al., 2010). Μάλιστα, όταν η απώλεια του σωματικού βάρους συνδυάζεται με σωματική δραστηριότητα επιτυγχάνεται καλύτερη προσέγγιση για την μείωση του κινδύνου για δυσλιπιδαιμία, υπέρταση, σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2, καρδιαγγειακή νόσο, μηαλκοολική λιπώδη νόσο του ήπατος και διάφορους τύπους καρκίνου, παρόλο που δεν μπορεί να προσδιοριστεί ευκρινώς το εάν αυτό οφείλεται στο βάρος ή στην δίαιτα. Μεταξύ των θετικότερων επιδράσεων της μείωσης του βάρους στα παχύσαρκα άτομα είναι η μείωση της οξειδωτικής βλάβης και της φλεγμονής. Η απώλεια βάρους, που επιτυγχάνεται μέσω μιας υποθερμιδικής διατροφής επηρεάζει την παραγωγή ROS, όπως φαίνεται από συγκεκριμένους δείκτες οξειδωτικού στρες και πρωτεΐνες, που εμπλέκονται στις οξειδωτικές διεργασίες των μιτοχονδρίων. Διάφορες μελέτες δείχνουν ότι η καρβονυλίωση των πρωτεϊνών, η λιπιδική υπεροξείδωση, η oxldl και το 8-ισοπροστάνιο, καθώς και φλεγμονώδεις δείκτες (όπως η C-αντιδρώσα πρωτεΐνη, η IL-8 και γονίδια που εμπλέκονται στον καταρράκτη σήματος ΤΝΡ-α/ΝF-κΒ) ελαττώνονται με τη μείωση του βάρους (Dandona et al., 2001, Crujeiras et al., 2009). Ο συνδυασμός μιας υποθερμιδικής διατροφής με την τακτική άσκηση ενισχύει τις ευεργετικές επιδράσεις στην οξειδοαναγωγή ισορροπία. Οι Gutierrez- Lopez και οι συνεργάτες τους έδειξαν ότι μια υποθερμιδική δίαιτα με τακτική μέτρια αεροβική άσκηση ήταν πιο αποτελεσματική από την υποθερμιδική διατροφή μόνη της στη μείωση των δεικτών οξειδωτικού στρες (ΤΒΑRs). Οι Rector και συνεργάτες, ανέφεραν ότι η απώλεια βάρους που προκαλείται από την άσκηση βελτίωσε την οξειδοαναγωγική κατάσταση ολόκληρου του σώματος, ρυθμίζοντας και οξειδωτικούς (oxldl, λιπιδικά υδροϋπεροξείδια) αλλά και τους αντιοξειδωτικούς (PON1) βιοδείκτες (Rector et al., 2007). Σε παχύσαρκα παιδιά και εφήβους, μια πρώιμη παρέμβαση στον τρόπο ζωή τους, συμπεριλαμβανομένης της άσκησης και της 72

97 Κεφάλαιο 3 ο : Οξειδωτικό στρες διατροφής φαίνεται να αποτελεί τη βέλτιστη προσέγγιση για τη βελτίωση της ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας, της φλεγμονής και του οξειδωτικού στρες (Montero et al., 2012). 73

98 74

99 Κεφάλαιο 4 ο : Απώλεια Βάρους στα παιδιά ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΑΠΩΛΕΙΑ ΒΑΡΟΥΣ ΣΤΑ ΠΑΙΔΙΑ 4.1 Εισαγωγή Ό πως έχει ήδη αναφερθεί η αύξηση της παχυσαρκίας και ιδιαιτέρως της σοβαρής, σε όλες τις ηλικιακές ομάδες στους παιδικούς και εφηβικούς πληθυσμούς συνοδεύεται από αύξηση της αντίστασης στην ινσουλίνη, τον προδιαβήτη και τον T2DM, μαζί με άλλες συννοσηρότητες συμπεριλαμβανομένης της υπέρτασης, τη δυσλιπιδαιμία, την λιπώδη ηπατική νόσο, κάποιες μυοσκελετικές διαταραχές και καρδιαγγειακές παθήσεις (Sahoo et al., 2015), ζητήματα και επιπλοκές που αποτελούν σημαντική αιτία μακροχρόνιας αναπηρίας για το άτομα και πρόκληση για τους διαθέσιμους πόρους των συστημάτων υγειονομικής περίθαλψης των κρατών (Boyle et al., 2010). Εντούτοις, ελάχιστα στοιχεία υπάρχουν σε αυτούς τους πληθυσμούς σε σχέση με την αποτελεσματική πρόληψη αυτού του φαινομένου διότι φαίνεται ότι μόνο λίγα από τα παχύσαρκα παιδιά και εφήβους εμπλέκονται σε προγράμματα αντιμετώπισης της παχυσαρκίας. Γενικότερα, στις τρέχουσες θεραπευτικές δυνατότητες για την παχυσαρκία συμπεριλαμβάνονται οι αλλαγές στον τρόπο ζωής, οι φαρμακολογικές θεραπείες και οι ενδοσκοπικές και βαριατρικές επεμβάσεις (Selvendran et al., 2018). Γενικά, όμως, στις evidence-based κατευθυντήριες οδηγίες συνιστώνται συντηρητικές (μη φαρμακολογικές και μη επεμβατικές) θεραπείες απώλειας βάρους, με στόχο τη μακροχρόνια βελτίωση των διατροφικών συνηθειών και συνηθειών γύρω από την άσκηση. Βασικά, απαιτείται πολυδιάστατη παρέμβαση στον τρόπο ζωής ξεκινώντας από τη διατροφή, τη φυσική δραστηριότητα και καταλήγοντας στην συμπεριφορά. Επίσης, αναφέρεται ότι η φαρμακοθεραπεία ή η βαριατρική χειρουργική για σοβαρή παχυσαρκία θα πρέπει να παρέχεται μόνο στους εφήβους με προσοχή και μετά από την αποτυχία της συντηρητικής παρέμβασης (Muhlig et al., 2014). H συστηματική ανασκόπηση των Οude Luttikhuis και συνεργατών με σκοπό την αξιολόγηση μιας σειράς παρεμβάσεων στον τρόπο ζωής για την αντιμετώπιση της παχυσαρκίας στα παιδιά, έδειξε ότι επί του παρόντος υπάρχουν περιορισμένα ποιοτικά στοιχεία σχετικά με τις επιπτώσεις των προγραμμάτων αυτών και ως εκ 75

100 Κεφάλαιο 4 ο : Απώλεια Βάρους στα παιδιά τούτου δεν μπορούν να εξαχθούν γενικά συμπεράσματα. Ακόμα, παρέμεινε αναπάντητο το ερώτημα σχετικά με το εάν κάποιες παρεμβάσεις είναι αποτελεσματικότερες σε σχέση με άλλες για συγκεκριμένες ομάδες παιδιών και εφήβων. Ωστόσο, βασικό συμπέρασμα αποτελεί το ότι οι παρεμβάσεις πρέπει να απευθύνονται ως προτεραιότητα σε παιδιά των οποίων οι γονείς είναι υπέρβαροι ή παχύσαρκοι (Oude Luttikhuis et al., 2009). Εκτός από την προαναφερθείσα μετα-ανάλυση της Cochrane, που έδειξε ότι το μέγεθος του αποτελέσματος (effect size) ήταν μικρό με τις συντηρητικές παρεμβάσεις [η μέση απώλεια βάρους ήταν 0.04 και 0.14 BMI z-score (SD σκορ του ΒΜΙ)] στα παιδιά και τους εφήβους αντίστοιχα, και η συστηματική ανασκόπηση των Muhlig και συνεργατών αποδίδει μια παρόμοια εικόνα, της τάξεως της μείωσης του ΒΜΙ z-score από 0.05 έως 0.39 έναν χρόνο μετά την έναρξη. Αυτό σημαίνει ότι τα περισσότερα παχύσαρκα παιδιά και έφηβοι δεν μπορούν να αναμένουν ότι το βάρος τους θα εξομαλυνθεί προς το φυσιολογικό με τη συντηρητική θεραπεία (Muhlig et al., 2014). Έτσι, πιθανότατα η κυριότερη αξία της συντηρητικής παρέμβασης για την απώλεια βάρους έγκειται στη μείωση του καρδιαγγειακού κινδύνου και των συνοσηροτήτων (σημαντικές βελτιώσεις στην ευαισθησία στην ινσουλίνη, στην πίεση του αίματος και στο λιπιδαιμικό προφίλ), όπως έχει αποδειχθεί ότι συμβαίνει ακόμα και με μικρές ή ήπιες μειώσεις του σωματικού βάρους (Ho et al., 2013). Πάντως, ανεξαρτήτως από το αν τελικά χαθεί το βάρος ή όχι, η συμμετοχή ενός παιδιού ή εφήβου σε ένα πρόγραμμα παρέμβασης αποκαλύπτει την έντονη έννοια του για το πρόβλημα. Η έννοια αυτή μπορεί να το βαρύνει ακόμα περισσότερο στην καθημερινότητά του και να επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την αυτοεκτίμηση του από την επιτυχία ή την αποτυχία της έκβασης, και ακόμα περισσότερο αν η σχέση γονέα-παιδιού τείνει να επικεντρωθεί στην απώλεια βάρους αυτή καθεαυτή. Έτσι, στα ευάλωτα παιδιά και εφήβους, η υπερβολική ανησυχία με το βάρος μπορεί να οδηγήσει στη δυσλειτουργία των μηχανισμών ελέγχου του (διαταραχές στην πρόσληψη τροφής με πιθανό συνακόλουθο τη συνεχή αύξηση του βάρους) και στην απώλεια της αυτοεκτίμησης τους, που ενδεχομένως τα οδηγήσει σε καταθλιπτικά επεισόδια με κοινωνική απομόνωση (Crow et al., 2006). Για να αποφευχθεί η αποτυχία της παρέμβασης όσο το δυνατόν περισσότερο, θα πρέπει τα άτομα της θεραπευτικής ομάδας εξαρχής να ενημερώσουν τους γονείς και τα παιδιά ή τους εφήβους για τους ρεαλιστικούς στόχους και τις διαθέσιμες εναλλακτικές παρεμβάσεις, καθώς και πιθανές παρενέργειες, όπως έχουν 76

101 Κεφάλαιο 4 ο : Απώλεια Βάρους στα παιδιά προσδιορισθεί από τα ευρήματα των κλινικών ερευνών. Οι απεριόριστες συστάσεις με αποκλειστική εστίαση στην απώλεια βάρους, μπορεί όπως έχει προαναφερθεί, να φέρουν αρνητικές συνέπειες. Επιπλέον, μια απογοητευτική εμπειρία μπορεί να καταλήξει στην αποδυνάμωση της εμπιστοσύνης του παιδιού και της οικογένειας στην ιατρική περίθαλψη γενικότερα, προκαλώντας ενδεχομένως και την πλήρη απομάκρυνση του από το σύστημα της φροντίδας υγείας. Τέλος, είναι πολύ σημαντικό το παχύσαρκο παιδί ή ο έφηβος να παραμείνει σε τακτική επαφή με τον θεράποντα του μακροπρόθεσμα, λόγω του αυξημένου κινδύνου εμφάνισης ασθενειών που συνδέονται με την παχυσαρκία, έτσι ώστε να επιτραπεί η έγκαιρη διάγνωση κάποιου συναφούς προβλήματος υγείας. 4.2 Επίδραση των διαφόρων αναλογιών των διατροφικών μακροθρεπτικών συστατικών στο βάρος σε παχύσαρκα παιδιά και εφήβους Ο ι εθνικές κατευθυντήριες οδηγίες διατροφής στις Ηνωμένες Πολιτείες (Millen et al., 2016) και στο Ηνωμένο Βασίλειο (Levy and Tedstone, 2017) (εικόνα 4.1) προτείνουν, σε επίπεδο πληθυσμού και για τις ηλικίες 2 έως 18 ετών, υψηλά ποσοστά επί της ημερήσιας καταναλισκόμενης ενέργειας υδατανθράκων ( 50%) και σχετικά χαμηλά ποσοστά σε λιπαρά οξέα (<35%). Εικόνα 4.1. The Eatwell Guide. Ο εθνικός οδηγός διατροφής για το Ην. Βασίλειο, όπως επικαιροποιήθηκε το 2016 (πηγή: Levy and Tedstone, 2017). 77

102 Κεφάλαιο 4 ο : Απώλεια Βάρους στα παιδιά Ωστόσο, η ιδανική αναλογία θρεπτικών συστατικών για τη βελτίωση του σωματικού βάρους δεν είναι σαφώς προσδιορισμένη. Η συνηθέστερα αποδεκτή διατροφική στρατηγική βασίζεται σε δίαιτες περιορισμένων θερμίδων (υποθερμιδικές), με σχετικά υψηλά επίπεδα υδατανθράκων και χαμηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά. Στην πραγματικότητα, όμως, η συμμόρφωση των παχυσάρκων ατόμων σε τέτοιου είδους διατροφές αποτελεί συχνά πρόβλημα, διότι έχει δειχθεί ότι η πλειονότητα των ατόμων φέρει διατροφικές προτιμήσεις για τρόφιμα πλούσια σε λιπαρά. Ένα άλλο θέμα είναι το ότι, γενικά, τα παχύσαρκα άτομα προτιμούν τα επεξεργασμένα τρόφιμα, που περιέχουν απλά σάκχαρα έναντι των σύνθετων, ακατέργαστων υδατανθράκων. Έτσι, μια δίαιτα χαμηλών θερμίδων και χαμηλών λιπαρών θα μπορούσε πραγματικά να ενθαρρύνει την κατανάλωση απλών σακχάρων και επεξεργασμένων υδατανθράκων, οι οποίοι επιδεινώνουν τα προβλήματα βάρους, την αντίσταση στην ινσουλίνη, τη δυσλιπιδαιμία και τελικά την επίπτωση των καρδιαγγειακών παθήσεων (Paoli, 2014). Στους ενήλικες έχουν δοκιμαστεί διάφορες δίαιτες χαμηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες και αυξημένες σε πρωτεΐνες για την αποτελεσματικότητά τους στην επίτευξη απώλειας βάρους και στους καρδιομεταβολικούς παράγοντες κινδύνου (Foster et al., 2003, Hession et al., 2009, Kosinski and Jornayvaz, 2017, Foster et al., 2010, Mansoor et al., 2016). H συστηματική ανασκόπηση δεκατριών μελετών του Hession και συνεργατών, το 2009 έδειξε ότι οι ad libitum δίαιτες πολύ χαμηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες (Very Low Carbohydrate Diets, VLCD) (<40 g/ημέρα) ήταν πιο αποτελεσματικές από τις υποθερμιδικές χαμηλής περιεκτικότητας σε λίπος δίαιτες, τόσο στην απώλεια βάρους, στην HDL-χοληστερόλη, στα τριγλυκερίδια και στην αρτηριακή πίεση στους 6 μήνες, και τουλάχιστον το ίδιο ή περισσότερο αποτελεσματικές και μετά το πρώτο έτος. Επίσης, το ποσοστό των ατόμων που εγκατέλειψαν τις μελέτες πριν την ολοκλήρωσή τους ήταν σημαντικά μεγαλύτερο στης υποθερμιδικές χαμηλών λιπαρών δίαιτες, υποδηλώνοντας έτσι έμμεσα μια μεγαλύτερη προτίμηση των συμμετεχόντων στις δίαιτες των πολύ χαμηλών υδατανθράκων (Hession et al., 2009). Αποτελέσματα πρόσφατων μελετών σε ενήλικες, που εξέτασαν μακροπρόθεσμες επιπτώσεις (στη 2-ετία) έδειξαν ότι η απώλεια βάρους μπορεί να επιτευχθεί ανεξάρτητα από την κατανομή των μακροθρεπτικών συστατικών της 78

103 Κεφάλαιο 4 ο : Απώλεια Βάρους στα παιδιά διατροφής και ότι η εξατομικευμένη προσαρμογή, η οποία συμβάλλει στην επίτευξη της βέλτιστης συμμόρφωσης του ατόμου (Foster et al., 2010, Moller and Krogh- Madsen, 2008), αλλά και η άσκηση ίσως να αποτελούν το κλειδί της επιτυχίας στην προσπάθεια απώλειας βάρους, αλλά και στη θεραπεία των ειδικών καρδιομεταβολικών παραγόντων κινδύνου (Foster et al., 2010, Moller and Krogh- Madsen, 2008, Ho et al., 2013). Σε ανάλογα συμπεράσματα κατέληξαν και οι Gow και συνεργάτες σε μια πρόσφατη συστηματική ανασκόπηση και μετά-ανάλυση του 2014 σε παιδιά και εφήβους, (εικόνα 4.2) δίνοντας επίσης έμφαση στην εξατομικευμένη επιλογή της κατανομής των μακροθρεπτικών συστατικών ανάλογα με τις προτιμήσεις, αλλά και τα μεταβολικά ζητούμενα του κάθε ατόμου (Gow et al., 2014). Εικόνα 4.2. Αποτελέσματα της μετά-ανάλυσης των Gow και συν. συγκρίνοντας δίαιτες πολύ χαμηλών υδατανθράκων με υποθερμιδικές χαμηλών λιπαρών. Α. Μεταβολή στο ΒΜΙ στο τέλος της παρέμβασης, Β) μεταβολή στο BMI z- score στο τέλος της παρέμβασης και C)μεταβολή στο BMI z-score δύο χρόνια μετά (πηγή: Gow et al., 2014). Στην κλινική πρακτική, λοιπόν, οι ευεργετικές ιδιότητες της κάθε δίαιτας φαίνεται ότι εξαρτώνται ισχυρά από τον βαθμό συμμόρφωσης του ενδιαφερόμενου ατόμου και είναι κατάλληλες μόνο για αυτούς που έχουν κίνητρο να συμμορφωθούν. Στην φαρέτρα των επαγγελματιών υγείας υπάρχει σήμερα πάνω από ένας τύπος 79

104 Κεφάλαιο 4 ο : Απώλεια Βάρους στα παιδιά διαιτών για να διαλέξουν και συναποφασίσουν με τους γονείς και το παιδί ή τον έφηβο, ποια προσέγγιση θα ικανοποιούσε καλύτερα στο εκάστοτε κοινωνικοοικονομικό πλαίσιο της κάθε οικογένειας. 80

105 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο : ΚΕΤΟΓΟΝΙΚΕΣ ΔΙΑΙΤΕΣ Σ τη βιβλιογραφία, οι δίαιτες πλούσιες σε υδατάνθρακες και κυρίως πλούσιες σε επεξεργασμένους υδατάνθρακες και φρουκτόζη έχουν συσχετισθεί με τα χαρακτηριστικά και την ανάπτυξη του μεταβολικού συνδρόμου (Asrih and Jornayvaz, 2014). Έτσι, έχουν προταθεί και δοκιμαστεί διαφορετικού τύπου δίαιτες ανάμεσα στις οποίες κυρίαρχη θέση καταλαμβάνουν αυτές με περιορισμό στους υδατάνθρακες και μεταξύ αυτών ολοένα και πιο δημοφιλείς γίνονται οι δίαιτες πολύ χαμηλών υδατανθράκων (VLCD) ή αλλιώς κετογονικές ή κετογόνες δίαιτες (Ketogenic Diets, KD). 5.1 Ορισμός Ω ς KD χαρακτηρίζεται μια δίαιτα, που συνήθως περιέχει λιγότερα από 20 με 50 γρ. υδατανθράκων την ημέρα, με συνακόλουθη αύξηση των αναλογιών στις πρωτεΐνες και στα λιπαρά οξέα της διατροφής. Μετά από λίγα 24ώρα σε μια τέτοια διατροφή τα αποθέματα γλυκόζης του οργανισμού (δηλαδή το γλυκογόνο, που είναι αποθηκευμένο στο ήπαρ και στους σκελετικούς μύες) εξαντλούνται και δεν επαρκούν για την παροχή ενέργειας στο σώμα. Αυτό οδηγεί στην παραγωγή κετονικών σωμάτων ή κετονών από το ήπαρ, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτική πηγή ενέργειας. Παλαιότερα πιστευόταν ότι ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί μόνο γλυκόζη ως πηγή ενέργειας, ωστόσο πέντε δεκαετίες πριν από σήμερα αποδείχθηκε ότι ήταν λάθος μια τέτοια θεώρηση. Τα κετονικά σώματα στην πραγματικότητα μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στον ανθρώπινο μεταβολισμό και κυρίως στο κεντρικό νευρικό σύστημα (Owen et al., 1967, Paoli, 2014). Ελλείψει, λοιπόν, υδατανθράκων ο μεταβολισμός μεταστρέφεται από γλυκοκεντρικός σε λιποκεντρικό. Έτσι, οι κύριες πηγές ενέργειας γίνονται πλέον τα λιπαρά οξέα (από τη διατροφή και τις λιπο-αποθήκες του σώματος) και τα κετoνικά σώματα (από τα διατροφικά λιπαρά οξέα και πρωτεΐνες και τις λιπο- 81

106 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες αποθήκες του σώματος), ενώ η απαραίτητη ποσότητα γλυκόζης προσφέρεται στους γλυκοζο-εξαρτώμενους ιστούς, όπως είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια, ο νεφρικός μυελός, ο αμφιβληστροειδής χιτώνας και ο φακός, μέσω της διαδικασίας της γλυκονεογένεσης, (πίνακας 5.1). Έχει δειχθεί ότι ακόμα και καθόλου υδατάνθρακες να καταναλωθούν ο οργανισμός μέσω του ήπατος και των νεφρών μπορεί να παράξει περίπου 200 γρ. γλυκόζης την ημέρα (Westman et al., 2007). Λιπαρά Οξέα (καλύπτουν ~70% των θερμιδικών αναγκών του οργανισμού) Διατροφικό λίπος Λιπόλυση (λιπώδης ιστός) Κετονικά Σώματα (καλύπτουν ~ 20% των θερμιδικών αναγκών του οργανισμού) Διατροφικό λίπος και πρωτεΐνη Λιπόλυση (λιπώδης ιστός) Γλυκόζη (καλύπτει ~10% των θερμιδικών αναγκών του οργανισμού) Γλυκονεογένεση (διατροφικές πρωτεΐνες/γλυκογενετικα αμινοξέα και λίπος/ γλυκερόλη) Γλυκογονόλυση Πίνακας 5.1 Κύριες πηγές ενέργειας σε μια κετογονική δίαιτα. Η μεταβολική κατάσταση, που περιέρχεται ο οργανισμός όταν βρίσκεται υπό κετογονική δίαιτα μοιάζει με αυτή της παρατεταμένης ασιτίας, μόνο που στην πρώτη περίπτωση δεν καταβολίζεται η καθαρή σωματική πρωτεΐνη, διότι συνήθως παρέχεται εξωγενώς επαρκής ποσότητα πρωτεϊνών και επίσης διατηρούνται τα επίπεδα γλυκόζης αίματος σταθερά (Krieger et al., 2006). 82

107 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες 5.2 Σχηματισμός κετονικών σωμάτων ή κετονών Μ ετά από 3-4 ημέρες σε μία διατροφή πολύ χαμηλών υδατανθράκων και επειδή το Κεντρικό Νευρικό Σύστημα (ΚΝΣ) δεν μπορεί να μεταβολίσει απευθείας τα λιπαρά οξέα (δεν περνάνε τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό) ο οργανισμός χρειάζεται μια εναλλακτική πηγή ενέργειας. Έτσι, χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα τα λιπαρά οξέα (διατροφικό λίπος ή μέσω της λιπόλυσης των λιποαποθηκών του), αυξάνει τη β-οξέιδωση των λιπαρών οξέων στο ήπαρ προς σχηματισμό ακετυλο-coa, το οποίο είναι τελικά περισσότερο από αυτό που μπορεί να οξειδωθεί στον κύκλο του Κιτρικού Οξέος (κύκλος Krebs). Εν συνεχεία, η περίσσεια του ακέτυλο-coa μετατρέπεται στη μήτρα των μιτοχονδρίων του ήπατος σε κετονικά σώματα κατά τη σχηματική απεικόνιση που παρουσιάζεται στην εικόνα 5.1. Τα κετονικά σώματα, που παράγονται είναι: το ακετοξικό, το D-β-υδροξυβουτυρικό (β-ηβ), που υπό την αυστηρή έννοια του όρου δεν είναι κετόνη, διότι η ομάδα της κετόνης έχει αναχθεί σε ομάδα υδροξυλίου, και η ακετόνη. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται κετογένεση (Paoli, 2014, Watanabe, 2016). Αναλυτικότερα, το πρωταρχικό κετονικό σώμα είναι το ακετοξικό, το οποίο παράγεται πάντα στον οργανισμό σε κάποια βασικά επίπεδα, όμως σε συνθήκες υπερπαραγωγής συσσωρεύεται πάνω από τα φυσιολογικά επίπεδα και ένα μέρος του ανάγεται σε β-ηβ ή με την αυθόρμητη αποκαρβοξυλίωσή μετατρέπεται σε ακετόνη, οδηγώντας σε κετοναιμία και κετονουρία. Η ακετόνη είναι πτητικό μόριο και αποβάλλεται κυρίως μέσω των πνευμόνων. Από κλινικής σκοπιάς θεωρείται σημαντική διότι σε αυτήν οφείλεται η χαρακτηριστική οσμή φρούτου της αναπνοής, η οποία υποδηλώνει την ύπαρξη κέτωσης στον οργανισμό (που στην προκειμένη περίπτωση της δίαιτας είναι φυσιολογική, ενώ στην διαβητική κετοξέωση παθολογική). Οι κετόνες δεν χρησιμοποιούνται από τα ηπατοκύτταρα αλλά διαχέονται στο αίμα, κυρίως το β-ηβ, όπου μεταφέρονται στους περιφερικούς ιστούς, ορισμένοι εκ των οποίων τις χρησιμοποιούν ως κύριο μεταβολικό καύσιμο (π.χ. καρδιακός μυς). Εκεί το β-ηβ ξαναμετατρέπεται σε ακετοοξικό, το ακετοξικό με τη βοήθεια μιας μεταφοράσης του CoA και μιας θειολάσης, μετατρέπεται σε δύο μόρια ακετυλο-coa, το οποίο μπορεί να εισέλθει στον κύκλο του Krebs ώστε να αποδώσει ενέργεια (Paoli, 2014, Watanabe, 2016). 83

108 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες Εικόνα 5.1. Παραγωγή κετονών και ενέργειας. Οι κετόνες (ακετοξικό, β- υδροξυ-βουτυρικό και ακετόνη) παράγονται σε περίσσεια κατά την αυξημένη οξείδωση των λιπαρών οξέων. Kατά την αποικοδόμησή τους στα μιτοχόνδρια των διάφορων ιστών μπορούν να εισέλθουν στον κύκλο του Krebs αποδίδοντας ενέργεια στο κύτταρο.(πηγή: Watanabe, 2016). Στους ενήλικες υπό κανονικές συνθήκες διατροφής, πλούσιας σε υδατάνθρακες, οι συγκεντρώσεις των κετονών στο αίμα κυμαίνονται μεταξύ 0.1 και 0.3 mmol/l. Στη διατροφική κέτωση, όμως, τα επίπεδα μπορεί να ανέλθουν πάνω από 1 mmol/l και έως 7-8 mmol/l, χωρίς οξέωση. Δεν χρειάζεται να ανέλθουν σε υψηλότερες συγκεντρώσεις διότι σε αυτά τα επίπεδα το ΚΝΣ τα χρησιμοποιεί ικανοποιητικότατα για την παραγωγή ενέργειας. Αντίθετα, στη διαβητική κετοξέωση, οι συγκεντρώσεις τους συνήθως υπερβαίνουν τα 20 mmol/l και συνακολούθως το ph του αίματος μειώνεται κάτω από 7.3 (Paoli et al., 2013). Οι υπάρχουσες ενδείξεις φανερώνουν ότι η διατροφική κέτωση, όχι μόνο δεν είναι επικίνδυνη, αλλά ευεργετική σε πολλές περιπτώσεις. 84

109 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες 5.3 Θεραπευτικές δράσεις κετογονικής δίαιτας Απώλεια Βάρους Δ εν υπάρχει πλέον καμία αμφιβολία για την ισχυρή απόδειξη της χρήσης των κετογονικών διαιτών στη θεραπεία της απώλειας βάρους. Ωστόσο, κάποιοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν μεταβολικά πλεονεκτήματα σε αυτές τις δίαιτες και ότι η απώλεια επέρχεται από την μειωμένη τελικά θερμιδική πρόσληψη, πιθανώς λόγω της αυξημένης επίδρασης της πρωτεΐνης στον κορεσμό (Westerterp-Plantenga et al., 2009). Σε αντίθεση με αυτές τις απόψεις, η πλειοψηφία των ad-libitum μελετών αποδεικνύουν ότι τα άτομα που ακολουθούν μια KD επιτυγχάνουν μεγαλύτερη απώλεια βάρους κατά τους πρώτους 3 με 6 μήνες σε σύγκριση με εκείνα που ακολουθούν υποθερμιδικές και πιο ισορροπημένες, ως προς τα μακροθρεπτικά συστατικά, διατροφές (Shai et al., 2008). Μία υπόθεση είναι ότι η χρήση ενέργειας από πρωτεΐνες στις KD είναι πιο δαπανηρή διαδικασία για τον οργανισμό και έτσι μπορεί να οδηγήσει σε σπατάλη θερμίδων και ως εκ τούτου αυξημένη απώλεια βάρους σε σύγκριση με άλλες λιγότερο δαπανηρές δίαιτες (Halton and Hu, 2004). Ένα μέσο ανθρώπινο σώμα απαιτεί γρ. γλυκόζης την ημέρα και κατά τη διάρκεια της KD δίαιτας και εν μέρει αυτή παράγεται μέσω της γλυκονεογένεσης από τη γλυκερόλη των λιπαρών οξέων ή από τα γλυκογενετικά αμινοξέα. Το ενεργειακό κόστος της γλυκονεογένεσης έχει υπολογιστεί περίπου στις 400 με 600 Kcals/ημέρα (Fine and Feinman, 2004). Παρόλα αυτά, δεν υπάρχει άμεση πειραματική τεκμηρίωση, ενώ αντιθέτως ο Paoli το 2012 ανέφερε ότι δεν υπήρξαν αλλαγές στην κατανάλωση ενέργειας εν ηρεμία μετά από μια KD (Paoli, 2012). Μια άλλη πιθανή εξήγηση για τη βελτίωση στην απώλεια βάρους αποτελεί η μείωση της όρεξης λόγω κέτωσης. Ο μηχανισμός για αυτό δεν έχει αποδειχθεί, όμως, υπάρχουν ενδείξεις για τροποποιήσεις στα επίπεδα ορμονών και ουσιών, που επηρεάζουν την όρεξη, όπως είναι η γκρελίνη, η λεπτίνη και άλλοι. Συνοπτικά, μπορούν να αναφερθούν με σειρά σημασίας και τεκμηρίωσης οι εξής παράγοντες: 1. Μείωση της όρεξης λόγω μεγαλύτερου κορεσμού από την πρωτεΐνη της τροφής (Westerterp-Plantenga et al., 2009, Leidy et al., 2015) ή τις επιδράσεις στις ορμόνες που ρυθμίζουν την όρεξη. H Sumithran και συνεργάτες έδειξαν ότι μια KD δεν επηρεάζει τα επίπεδα της ορεξιογόνου γκρελίνης, όπως μια υποθερμιδική 85

110 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες διατροφή, όπως και το ότι τα επίπεδα λεπτίνης ήταν χαμηλότερα στην κέτωση (Sumithran et al., 2013). Επίσης, η μείωση στην όρεξη μπορεί να οφείλεται στην άμεση κατασταλτική επίδραση των κετονικών σωμάτων σε αυτήν (Johnstone et al., 2008). 2. Μείωση της λιπογένεσης και αύξηση της λιπόλυσης (Cahill, 2006). 3. Μείωση του αναπνευστικού πηλίκου εν ηρεμία, το οποίο αποκαλύπτει μεγαλύτερη κατανάλωση λίπους για παραγωγή ενέργειας (Paoli, 2012). 4. Αυξημένο ενεργειακό κόστος λόγω γλυκονεογένεσης και θερμογένεσης από την τροφή (Fine and Feinman, 2004) Καρδιαγγειακή νόσος Α ρκετά στοιχεία φανερώνουν ορισμένα ευεργετικά αποτελέσματα των KD στους καρδιαγγειακούς παράγοντες κινδύνου. Στο παρελθόν, είχαν διατυπωθεί αμφιβολίες σχετικά με τη μακροπρόθεσμη ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα τους συγκριτικά με τις πιο ισορροπημένες δίαιτες (Nordmann et al., 2006). Ωστόσο, η πλειοψηφία των πρόσφατων κλινικών μελετών αποδεικνύει επαρκώς ότι η μείωση των υδατανθράκων σε επίπεδα που προκαλούν φυσιολογική κέτωση μπορεί στην πραγματικότητα να οδηγήσει σε σημαντικά οφέλη στο λιπιδαιμικό προφίλ του αίματος. Καταρχήν, οι KD φαίνεται να επιδρούν σημαντικά στην μείωση των τριγλυκεριδίων αίματος, όπως και στη μείωση της ολικήςχοληστερόλης καθώς και στην αύξηση της HDL-χοληστερόλης. Επιπλέον, οι KD έχει αναφερθεί ότι αυξάνουν το μέγεθος και τον όγκο των σωματιδίων της LDLχοληστερόλης, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του κινδύνου καρδιαγγειακών παθήσεων, καθώς τα μεγαλύτερα σωματίδια της LDL- χοληστερόλης είναι λιγότερο αθηρογόνα. Οι Volek και συνεργάτες έχουν προτείνει ένα πιθανό μηχανισμό του μεταβολισμού των λιποπρωτεϊνών στην κέτωση (εικόνα 5.2), ο οποίος εξηγεί την παρατηρούμενη μείωση των τριγλυκεριδίων, την αύξηση της HDL-χοληστερόλης και τη δημιουργία των μεγαλυτέρων LDL σωματιδίων (Volek et al., 2005, Dashti et al., 2006). Υπάρχουν επίσης και οι άμεσες επιδράσεις της διατροφής, που σχετίζονται με τη σύνθεση της ενδογενούς χοληστερόλης. Βασικό ένζυμο-κλειδί στη βιοσύνθεση 86

111 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες της χοληστερόλης είναι το 3-υδροξυ-3-μεθυλογλουταρυλο-CoA αναγωγάση (στόχος για τις στατίνες), το οποίο ενεργοποιείται από την ινσουλίνη. Αυτό σημαίνει ότι η αύξηση της γλυκόζης του αίματος, η οποία επιδρά στα επίπεδα της ινσουλίνης θα οδηγήσει σε αύξηση της ενδογενούς σύνθεσης της χοληστερόλης. Συνεπώς, ο περιορισμός των διατροφικών υδατανθράκων συντείνει στην μείωση της σύνθεσης της, βελτιώνοντας έτσι το λιπιδαιμικό προφίλ. Εικόνα 5.2. Πιθανής μηχανισμός μεταβολισμού των λιποπρωτεϊνών στην κέτωση. Με συνεχή γραμμή τα μεταβολικά μονοπάτια, που ενισχύονται κατά τη διάρκεια των KD, ενώ με στικτή αυτά που μειώνονται (πηγή: Volek et al., 2005). Ωστόσο υπάρχουν και μελέτες, που έδειξαν αύξηση στην LDL-χοληστερόλη και επιβάρυνση της ενδοθηλιακής λειτουργίας, όμως αφορούν κετογονικές δίαιτες πλούσιες σε κορεσμένα λιπαρά οξέα (Wycherley et al., 2010). Άρα, η ποιοτική σύνθεση των λιπαρών οξέων που χρησιμοποιούνται στη δίαιτα είναι σημαντικής σημασίας. Στα πειραματόζωα η επίδραση των KD στο λιπιδαιμικό προφίλ φαίνεται να είναι αντίθετη από αυτήν στους ανθρώπους. Οι διαφορές πιθανόν εξηγούνται από τη την ποιοτική, αλλά και ποσοτική διαφορά των διατροφών των πειραματοζώων σε 87

112 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες σχέση με τη συνηθισμένη κετογονική διατροφή των ανθρώπων. Για παράδειγμα η κετογονική διατροφή των ζώων αφορά σε υψηλότερα ποσοστά κορεσμένων λιπαρών οξέων, αλλά και συνολικού λίπους, το οποίο ξεπερνάει το 90% των θερμίδων με μόλις το 5-6% αυτών να προέρχονται από πρωτεΐνες (Kosinski and Jornayvaz, 2017), ενώ στους ανθρώπους εκτός από την ποσότητα των υδατανθράκων ( 5-10% της ενέργειας) δεν περιορίζεται η κατανάλωση θερμίδων, ούτε οι αναλογίες πρωτεΐνης και λίπους, οι οποίες μπορεί να φτάσουν στο 30-35% στην πρώτη περίπτωση και στο 60-75% στη δεύτερη (Paoli et al., 2013). τύπου Αντίσταση στην ινσουλίνη και Σακχαρώδης διαβήτης Η αντίσταση στην ινσουλίνη (IR) αποτελεί το βασικό χαρακτηριστικό του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2 (T2DΜ) και γενικά αναφέρεται στη διαταραγμένη ικανότητα των μυϊκών κυττάρων να απορροφήσουν τη κυκλοφορούσα γλυκόζη. Ένα άτομο με IR θα εκτρέψει ένα μεγάλο ποσοστό των διατροφικών υδατανθράκων προς το ήπαρ, όπου ένα μέρος από αυτούς θα μετατρέπει σε λίπος (με την de novo λιπογένεση) ώστε εν συνεχεία να οξειδωθεί στον σκελετικό μυ για ενέργεια. Αν και πρόσφατα ο Hellerstein ανέφερε ότι η de novo λιπογένεση συμβάλλει περίπου μόνο στο 20% των νέων τριγλυκερίδιων, αυτή η μετατροπή των υδατανθράκων σε λίπος, που εισέρχεται στην κυκλοφορία ως κορεσμένο λίπος, είναι μια μεταβολική ανωμαλία που αυξάνει σημαντικά τον κίνδυνο για διαβήτη και καρδιακές παθήσεις. Έτσι, η IR, λειτουργικά εκδηλώνεται ως δυσανεξία στους υδατάνθρακες, οπότε όταν αυτοί περιορίζονται σε ένα επίπεδο κάτω από το οποίο δεν μετατρέπονται σημαντικά σε τριγλυκερίδια λίπος (ένα κατώφλιο, που ποικίλλει από άτομο σε άτομο), τα σημεία και συμπτώματα της IR βελτιώνονται ή συχνά εξαφανίζονται εντελώς (Hellerstein, 1999). Σε ασθενείς με T2DΜ η KD θα μπορούσε να αποτελεί μια ενδιαφέρουσα προσέγγιση, καθώς οι περισσότεροι ασθενείς παρουσιάζουν γλυκαιμική μεταβλητότητα οφειλόμενη στην περιεκτικότητα των υδατανθράκων των τροφίμων ή των γευμάτων τους. Επίσης, δεν πρέπει να παραβλεφθεί ότι στην πραγματικότητα οι δίαιτες αυτές χρησιμοποιήθηκαν για τη θεραπεία του διαβήτη πριν από την ινσουλίνη ή τις άλλες φαρμακοθεραπείες. 88

113 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες Από πολλές κλινικές μελέτες έχει δειχθεί ότι οι δίαιτες πολύ χαμηλών υδατανθράκων συσχετίζονται συχνά με μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα (μέχρι και 0.5 mmol/l), μείωση στη γλυκοζυλιωμένη αιμοσφαιρίνη (HbA1c, έως και 0.3%), στη γλυκαιμική μεταβλητότητα και στη βελτίωση της ευαισθησίας στην ινσουλίνη ακόμα και χωρίς απώλεια βάρους (Hussain et al., 2012, Gannon and Nuttall, 2006, Boden et al., 2005). Ώς εκ τούτου, οι KD μπορούν να οδηγήσουν σε μείωση της φαρμακευτικής αγωγής σε ασθενείς με Τ2DM (Tay et al., 2018) Οι βελτιώσεις που παρατηρούνται στον γλυκαιμικό έλεγχο των διαβητικών ασθενών που ακολουθούν αυτόν τον τύπο δίαιτας δεν οφείλονται μόνο στο χαμηλό γλυκαιμικό φορτίο, αλλά και στην άμεση αλληλεπίδραση των μεταβολικών μονοπατιών της κέτωσης και της αντίστασης στην ινσουλίνη, πρώτον μέσω του λιπιδικού μεταβολισμού και στην επίδραση του στους κυτταρικούς μεταφορείς της γλυκόζης και δεύτερον, στην επίδραση των κετονών στις φλεγμονώδεις διεργασίες (Farres et al., 2010). Παρά τα ευεργετικά αποτελέσματα των κετογονικών διαιτών στους ασθενείς με Τ2DM στα πειραματόζωα οι μελέτες δείχνουν αντίθετα ευρήματα με αύξηση στην ΙR και δυσανεξία στη γλυκόζη (Kosinski and Jornayvaz, 2017). Στην εικόνα 5.3 συνοψίζονται περιγραφικά οι επιδράσεις των κετογονικών διαιτών, όπως μέχρι στιγμής η βιβλιογραφία έχει αποδώσει στους ανθρώπους και στα πειραματόζωα, με εμφανή πολλές αντίθετες δράσεις σε διάφορες καταστάσεις (Kosinski and Jornayvaz, 2017). Εικόνα 5.3. Επιδράσεις κετογονικής δίαιτας σε ανθρώπους και πειραματόζωα. 89

114 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες Επιληψία Τ α ευεργετικά αποτελέσματα της νηστείας στον έλεγχο των σπασμών είχαν περιγραφεί από τον Ιπποκράτη. Το 1921 ο Geyelin, αναγνώρισε ότι μια 3-εβδομάδων νηστεία, η δίαιτα του νερού ήταν ασυνήθιστα θεραπευτική στους επιληπτικούς ασθενείς και το θεραπευτικό αποτέλεσμα συνεχιζόταν και μετά την διακοπή της δίαιτας. Την ίδια χρονιά ο Wilder πρότεινε ότι η κέτωση, λόγω ασιτίας, πιθανόν εξηγούσε την μείωση των σπασμών και επινόησε μια δίαιτα αναλογικά αποτελούμενη από λίπος προς υδατάνθρακες και πρωτεΐνες τουλάχιστον 3 προς 1, ώστε να μιμηθεί την κέτωση της ασιτίας. Αυτός ο σχεδιασμός, γνωστός ως κετογονική δίαιτα χρησιμοποιείται με πολλές ομοιότητες μέχρι σήμερα από πολλά κλινικά κέντρα παγκοσμίως για τη θεραπεία της επιληψίας σε παιδιά και ενήλικες (Kim and Rho, 2008). Την τελευταία δεκαετία σημειώθηκε σταθερή αύξηση των γνώσεων σχετικά με τους βασικούς μηχανισμούς δράσης των κετογονικών διαιτών στους οποίους στηρίζεται και η κλινική αποτελεσματικότητα τους. Δεδομένου ότι η KD είναι κατά βάση μεταβολική θεραπεία επάγει ένα ευρύ φάσμα βιοχημικών, ορμονικών, κυτταρικών και φυσιολογικών επιδράσεων και δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι σχετικοί θεραπευτικοί μηχανισμοί είναι πιθανόν πολλαπλοί, παράλληλοι και δυνητικά συνεργατικοί (Rogawski et al., 2016). Επιπλέον, παρόλο που οι ερευνητές έχουν επικεντρωθεί κυρίως στις εγκεφαλικές επιδράσεις των μεταβολικών υποστρωμάτων και ενζύμων, έχει αυξηθεί τελευταίως η προσοχή για το ρόλο διαμεσολαβητών εκτός του ΚΝΣ, όπως είναι οι φλεγμονώδεις στόχοι. Πρόσφατα, οι Youm και συνεργάτες προσδιόρισαν την διαμεσολάβηση του β-οη στην αναστολή του NLRP3 φλεγμονοσώματος (Youm et al., 2015). Μεταξύ των πολλών υποθέσεων που αναπτύχθηκαν για την επεξήγηση των θεραπευτικών δράσεων των KD στην επιληψία, οι κυριότεροι αφορούν στις μεταβολές των νευροδιαβιβαστών (π.χ. γ-αμινοβουτυρικό οξύ [GABA], γλουταμινικό οξύ και αδενοσίνη), στο γλυκολυτικό περιορισμό, στην ανασταλτική δράση των λιπαρών οξέων (π.χ. δεκανοϊκό οξύ), στην ενίσχυση της λειτουργίας του κύκλου του Krebs και στην βελτίωση της λειτουργίας των μιτοχονδρίων (που οδηγεί σε μείωση του οξειδωτικού στρες) (Rogawski et al., 2016). 90

115 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες Εκτός από την κατανόηση της νευροβιολογίας των KD, ο απώτερος σκοπός μιας τέτοιας έρευνας είναι η ανακάλυψη νέων θεραπευτικών στόχων για την ανάπτυξη της αποτελεσματικότητας και της ανεκτικότητας αυτών των διαιτών. Ωστόσο, οι κλινικές συνέπειες των παραπάνω υποθέσεων είναι ακόμα αβέβαιες. Για παράδειγμα, μια ερώτηση, που δεν έχει ακόμα απαντηθεί επαρκώς είναι το εάν το β- ΟΗ σχετίζεται με τον έλεγχο σπασμών, άρα και το εάν αυτό αποτελεί έναν βιοδείκτη της αποτελεσματικότητας των KD. O Hartman και οι συνεργάτες του το 2008 απέδειξαν την αποτελεσματικότητα μιας κετογονικής δίαιτας στη δοκιμασία επιληπτικών κρίσεων 6-Ηz σε ποντίκια, αλλά επίσης ανέφεραν ότι η προστασία αυτή δεν σχετιζόταν με το επίπεδο των κετονών στο αίμα, υποδεικνύοντας ότι θα πρέπει να διερευνηθούν άλλοι πιθανοί μηχανισμοί δράσης πέραν εκείνων που συνδέονται άμεσα με τη συγκέντρωση των κετονών στο αίμα (Hartman et al., 2008). Επίσης, αναπάντητο είναι το ερώτημα, που αφορά στην αναλογία ή τους τύπους των λιπαρών οξέων της κετογονικής δίαιτας και στο εάν έχουν τελικά σημασία στην κλινική αποτελεσματικότητα. Μέχρι σήμερα, οι κλινικές μελέτες δεν αποδεικνύουν τις αναλογίες εκείνες των λιπαρών οξέων, που σχετίζονται με τον καλύτερο έλεγχο των σπασμών ή το εάν τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFAs) ή τα μέσης αλύσου τριγλυκερίδια (MCTs), έχουν καλύτερες αντι-επιληπτικές/αντιδιεγερτικές επιδράσεις (Neal et al., 2009). Mια ακόμα θεωρητική προσέγγιση αποτελεί o περιορισμός της γλυκόζης, που φαίνεται να μπλοκάρει την επιληπτική δραστηριότητα, άρα και την επιληπτογένεση στα πειραματόζωα (Garriga-Canut et al., 2006). Τα πιο ενθαρρυντικά στοιχεία αυτού του προτύπου είναι η ανάπτυξη ενός νέου φαρμάκου (βρίσκεται στη φάση Ι-ΙΙΙ των κλινικών δοκιμών) της 2-δεοξυγλυκόζης (2-DG), που είναι ένας γλυκολυτικός αναστολέας και προέκυψε από την κλασσική παρατήρηση των μειωμένων επιπέδων γλυκόζης στο αίμα στους ασθενείς που υπεβλήθηκαν σε επιτυχή θεραπεία με KD (Bialer et al., 2017). Συνεπώς γεννάται το ερώτημα, χωρίς να υπάρχει ακόμη σαφής απάντηση, για το εάν η αποτελεσματικότητα των KD μπορεί να ενισχυθεί με συμπληρωματική θεραπεία τέτοιων παραγόντων, όπως της 2-DG ή των αντιδιαβητικών φαρμάκων (π.χ. μετφορμίνη) (Rogawski et al., 2016). Παρά το ενδιαφέρον όλων αυτών των προσεγγίσεων απαιτείται η κλινική επικύρωση στον άνθρωπο και το μέλλον διαφαίνεται πολλά υποσχόμενο. Ωστόσο, μέχρι σήμερα η ΚD θεωρείται μέρος μιας ολοκληρωμένης προσέγγισης στην επιληψία στα μεγάλα κλινικά κέντρα παγκοσμίως, με σημαντικό όφελος στη μείωση 91

116 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες της χρήσης των φαρμάκων και ταυτόχρονα στη μείωση των σοβαρών παρενεργειών, που συχνά αυτά εμφανίζουν (Kossoff, 2011, Kossoff et al., 2018). Επίσης, σε ανασκόπηση στο Cochrane υποστηρίζεται ισχυρά η αποτελεσματικότητα της KD, με όλες οι μελέτες να δείχνουν μείωση των επιληπτικών κρίσεων κατά 30-40% σε σύγκριση τις ομάδες ελέγχου. Μάλιστα, οι συγγραφείς αναφέρουν ότι στα παιδιά τα αποτελέσματα ήταν συγκρίσιμα με αυτά των σύγχρονων αντιεπιληπτικών φάρμακων' (Kessler et al., 2011). Μάλιστα στην πολύ πρόσφατη ειδική έκθεση της Διεθνούς Ομάδας Μελέτης της Κετογονικής Δίαιτας, προτείνεται η εφαρμογή της στα παιδιά όταν έχουν αποτύχει οι δοκιμές δύο αντιεπηλιπτικών φαρμάκων ή νωρίτερα σε ορισμένα επιληπτικά σύνδρομα. Πιο συγκεκριμένα, στη θεραπεία της επιληψίας προτείνονται κυρίως τέσσερις τύποι κετογονικής δίαιτας, από όπου θα επιλεχθεί αυτός που ταιριάζει καλύτερα στο πλαίσιο του ασθενούς και της οικογένειας του. Οι πιο συνηθισμένες παρενέργειες αφορούν στο γαστρεντερικό σύστημα (δυσκοιλιότητα, έμεση και κοιλιακό άλγος) και παρατηρούνται στη διάρκεια των πρώτων εβδομάδων της διατροφικής θεραπείας. Τα συμπτώματα είναι συνήθως ήπια και διορθώνονται εύκολα με ελάχιστες παρεμβάσεις, οπότε όταν αντιμετωπίζονται επαρκώς δεν αποτελούν λόγο διακοπής της δίαιτας. Όμως, ένα από τα βασικά της μειονεκτήματα αποτελεί η δυσκολία στη συμμόρφωση και ως εκ τούτο τα υψηλά ποσοστά της εγκατάλειψης της συγκριτικά με την πολύ απλούστερη διαδικασία της λήψης των αντιεπηλιπτικών φαρμάκων (Kossoff et al., 2018). Τέλος, εκτός από την επιληψία η KD φαίνεται να βρίσκει εφαρμογή και να δοκιμάζεται πειραματικά και σε άλλες νευρολογικές καταστάσεις, όπως είναι η νόσος Alzheimer, η νόσος Parkinson, οι όγκοι εγκεφάλου, οι ημικρανίες και οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις (Stafstrom and Rho, 2012), αλλά και στην θεραπεία του καρκίνου, της ακμής, των πολυκυστικών ωοθηκών και για τη βελτίωση της αναπνευστικής λειτουργίας, όπως φαίνεται στην εικόνα 5.4 (Paoli et al., 2013). 92

117 Κεφάλαιο 5 ο : Κετογονικές Δίαιτες Εικόνα 5.4. Προτεινόμενοι μηχανισμοί θεραπευτικών δράσεων της κετογονικής δίαιτας για τους οποίους υπάρχουν α) ισχυρές (έντονες γραμμές) ή β) αναδυόμενες ενδείξεις (στικτές γραμμές) (πηγή: Paoli et al., 2013). 93

118 94

119 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο : ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ 6.1 Πληθυσμός μελέτης Ο πληθυσμός της μελέτης αποτελούνταν συνολικά από 58 παχύσαρκα παιδιά και έφηβους (>95% του ΒΜΙ για την ηλικία και το φύλο), ηλικίας 8-18 ετών (πίνακας 6.1), που παρακολουθούνταν για την παχυσαρκία τους από την Μονάδα Παιδιατρικής Ενδοκρινολογίας και Διαβήτη της Παιδιατρικής κλινικής του Π.Γ.Ν.Π. Μάλιστα κάποια από τα παιδιά αυτά, με σοβαρή παχυσαρκία, είχαν επιχειρήσει κατά το παρελθόν γνωστή προσπάθεια απώλειας βάρους με υποθερμιδική διατροφή χωρίς μόνιμο, ικανοποιητικό αποτέλεσμα. ως εκ τούτου, όπως προαναφέρθηκε, αναδύθηκε η ανάγκη για άλλους τρόπους παρέμβασης και επιχειρήθηκε η κετογονική δίαιτα, ως μια εναλλακτική διατροφή κυρίως για τα άτομα εκείνα, τα οποία αδυνατούσαν να κρατήσουν το μέτρο των ζητούμενων ποσοτήτων, που απαιτεί ένα υποθερμιδικό διαιτολόγιο. Πριν από όλα προηγήθηκε η λεπτομερής ενημέρωση των παιδιών και των γονέων για τη φύση της μελέτης και ελήφθη γραπτή συναίνεση σε όλες τις περιπτώσεις. Εν συνεχεία η έρευνα εγκρίθηκε από την επιτροπή Ηθικής του Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου Πατρών. Σε κάθε άτομο έγινε λήψη λεπτομερούς ατομικού και οικογενειακού ιστορικού και ο Παιδοενδοκρινολόγος επιβεβαίωσε την καταλληλότητα συμμετοχής του στην μελέτη. Τα κριτήρια επιλογής διευκρίνιζαν ότι τα άτομα δεν ακολουθούσαν κάποια άλλη ειδική δίαιτα και είχαν φυσιολογική ηπατική, αναπνευστική, νεφρική και γαστρεντερική λειτουργία. Όλα τα παιδιά με δυσλειτουργία του θυρεοειδούς ήταν σε θεραπεία με θυροξίνη και ήταν ευθυρεοειδικά στη διάρκεια ολόκληρης της μελέτης. Επιπροσθέτως, άτομα με διαβήτη ή γενετικά συσχετισμένα σύνδρομα παχυσαρκίας αποκλείστηκαν από τη μελέτη. Οι συμμετέχοντες τοποθετήθηκαν τυχαία, είτε σε κετογονική, είτε σε υποθερμιδική δίαιτα με στόχο να χάσουν τουλάχιστον το 10% του αρχικού σωματικού τους βάρους. Ένα μέσο χρονικό διάστημα που χρειάστηκε για να 95

120 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι επιτευχθεί αυτό ήταν οι έξι περίπου μήνες. Όλες οι μετρήσεις, με εξαίρεση τις ανθρωπομετρικές που γινόταν σε κάθε προγραμματισμένη επίσκεψη, αξιολογήθηκαν κατά την έναρξη και μετά από απώλεια βάρους 10% του αρχικού σωματικού βάρους. Έτσι, είκοσι εννέα παιδιά και έφηβοι μοιράστηκαν σε κάθε μία δίαιτα. Ο διαιτολόγος συναντήθηκε με αυτούς ατομικά κατά την έναρξη και εβδομαδιαία για τον πρώτο μήνα και στη συνέχεια κάθε δύο εβδομάδες, προκειμένου να λάβει χώρα η κατάλληλη εκπαίδευση και η συμβουλευτική για τις δίαιτες. Κάθε συμμετέχων λάμβανε γραπτές και προφορικές οδηγίες καθ 'όλη τη διάρκεια των συνεδριάσεων. Χρησιμοποιήθηκαν κοινά φλιτζάνια μέτρησης οικιακής χρήσης, κουτάλια και ζυγαριές τροφίμων για την εκτίμηση του μεγέθους της μερίδας, όποτε ήταν απαραίτητη μια τέτοια πρακτική. 6.2 Κετογονική δίαιτα Η ομάδα της κετογονικής δίαιτας στόχευε καθημερινά σε λιγότερο από 20 γραμμάρια υδατανθράκων, με σταδιακή αύξηση προς γραμ. ημερησίως, αν οι μετρήσεις των κετονών στα ούρα συνέχιζαν να δείχνουν ότι τα άτομα βρισκόταν σε κέτωση. Για να εξασφαλιστεί αυτό, οι συγκεντρώσεις κετονικής ουρίας ζητήθηκε να μετρώνται και να καταγράφονται καθημερινά με τις ράβδους μέτρησης (KETOSTIX 2880, Bayer, Portland). Σε αυτή τη βάση, όλα τα παιδιά και οι έφηβοι ήταν σε ήπια κέτωση για το μεγαλύτερο μέρος της παρέμβασης. Επίσης, δεν υπήρχαν περιορισμοί όσον αφορά στην πρόσληψη θερμίδων και στον τύπο του λίπους ή την ποσότητα της χοληστερόλης στα τρόφιμα. Τα τρόφιμα που προτιμήθηκαν ήταν τα πουλερικά, το βόειο κρέας, το χοιρινό, τα ψάρια, όλα τα είδη τυριών, τα αυγά, τα φυτικά έλαια (ειδικά το ελαιόλαδο), μια περιορισμένη ποσότητα διαφόρων ξηρών καρπών και σπόρων, μέτριες ποσότητες λαχανικών, νερό, τσάι ή περιστασιακά αναψυκτικά χαμηλής περιεκτικότητας σε υδατάνθρακες. Λόγω του γεγονότος ότι η κετογονική δίαιτα δεν περιλαμβάνει τρόφιμα από όλες τις ομάδες των τροφίμων, συνεστήθη η διατροφή των παιδιών να συμπληρώνεται καθημερινά με πολυβιταμίνες, χωρίς ζάχαρη, με μέταλλα και ιχνοστοιχεία, κατάλληλες για την ηλικία του συμμετέχοντα (Kossoff et al., 2018). Το υπόδειγμα των οδηγιών για αυτόν τον τύπο δίαιτας παρατίθεται στο Παράρτημα 1α. 96

121 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι 6.3 Υποθερμιδική δίαιτα Τ α παιδιά και οι έφηβοι στην υποθερμιδική δίαιτα έλαβαν οδηγίες να μειώσουν την καθημερινή τους θερμιδική πρόσληψη κατά περίπου 500 θερμίδες, με το 28-33% και το 50-55% αυτών των θερμίδων προερχόμενες από λιπαρά οξέα και υδατάνθρακες αντίστοιχα, ποσότητες που είναι σύμφωνες με τις διαιτητικές οδηγίες για παιδιά και εφήβους της American Heart Association (Gidding et al., 2005). Τα άτομα ενθαρρύνθηκαν να αποφύγουν την υπερβολική κατανάλωση τροφίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, να μειώσουν τα μεγέθη των μερίδων και να αυξήσουν την ημερήσια πρόσληψη σύνθετων υδατανθράκων, άπαχων κρεατικών, γαλακτοκομικών προϊόντων, φρούτων και λαχανικών. Ενδεικτικά ένα παράδειγμα τέτοιου υποθερμιδικού διαιτολογίου παρατίθεται στο Παράρτημα 1β. Όπως και στην πρώτη ομάδα η διατροφή συμπληρώθηκε επίσης με το ίδιο συμπλήρωμα πολυβιταμινών, μετάλλων και ιχνοστοιχείων σε καθημερινή βάση. Και οι δύο ομάδες ενθαρρύνθηκαν να έχουν τουλάχιστον 1 ώρα την ημέρα έντονη άσκηση. Δεν ελήφθησαν λεπτομερή ποσοτικά στοιχεία σχετικά με τη σωματική δραστηριότητα, αλλά όλα τα άτομα ανέφεραν τουλάχιστον μία ώρα καθημερινό παιχνίδι με άσκηση ή άθληση. Τέλος, οι συμμετέχοντες στη μελέτη ή οι φροντιστές τους κατέγραψαν ημερολόγια πρόσληψης τροφής τα οποία επέτρεψαν τον έλεγχο της διατροφής από άποψη ποιότητας και ποσότητας. 6.4 Ανθρωπομετρικά στοιχεία και σύνθεση σώματος Τ ο σωματικό βάρος μετριόταν σε κάθε επίσκεψη χρησιμοποιώντας μια βαθμονομημένη ηλεκτρονική ψηφιακή ζυγαριά (Tanita, TBF-300, Arlington Heights, IL, USA) με ακρίβεια 0.1 Kg, με τα άτομα να φορούν ελαφρύ ρουχισμό, χωρίς παπούτσια. Το ύψος μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα σταδιομέτρο (Seca, μοντέλο 222, Hamburg Germany) με ακρίβεια 0.5 cm. Αυτές οι μετρήσεις χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό του BMI και του %BMI. Η περιφέρεια μέσης προσδιορίστηκε στη μικρότερη περίμετρο μεταξύ του κατώτερου ορίου του πλευρικού τόξου και της λαγόνιας ακρολοφίας. Κάθε μήνα λαμβανόταν ανάλυση της σύνθεσης σώματος με την μέθοδο της Βιοηλεκτρικής εμπέδησης (Tanita, TBF-300 Arlington Heights, IL, USA) για την εκτίμηση της λιπώδους μάζας, του ολικού νερού 97

122 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι και της άλιπης μάζας σώματος. Η αρτηριακή πίεση παρακολουθήθηκε στην αρχή και σε κάθε επίσκεψη κατά τη διάρκεια της παρέμβασης. (OGTT) 6.5 Εκ τους στόματος δοκιμασία ανοχής της γλυκόζης Ό λα τα άτομα υποβλήθηκαν σε OGTT. Η δοκιμή αυτή περιελάμβανε τις ακόλουθες απαιτήσεις: α) ολονύκτια νηστεία και β) κατάποση διαλύματος δεξτρόζης που περιείχε 1.75 g/kg σωματικού βάρους δεξτρόζης (έως και 75 g) αμέσως μετά το χρονικό σημείο 0'. Δείγματα φλεβικού αίματος ελήφθησαν στα 0, 30, 60, 90, 120 και 180 λεπτά για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων γλυκόζης και ινσουλίνης στο πλάσμα. Η ευαισθησία στην ινσουλίνη υπολογίστηκε από τις τιμές γλυκόζης και ινσουλίνης κατά τη διάρκεια της OGGT χρησιμοποιώντας τον Ολικό Δείκτη Ινσουλινοευαισθησίας Σώματος (WBISI) (Matsuda and DeFronzo, 1999), κατά τον τύπο (εικόνα 6.1): Εικόνα 6.1. Μαθηματικός τύπος υπολογισμού WBISI. H αντίσταση στην ινσουλίνη υπολογίστηκε μέσω του ομοιοστατικού μοντέλου εκτίμησης, το HOMA-IR (Lee, 2006) κατά τον τύπο (εικόνα 6.2): Εικόνα 6.2. Μαθηματικός τύπος ΗΟΜΑ-IR. 98

123 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι 6.6 Συλλογή και φύλαξη δειγμάτων αίματος Τ α δείγματα αίματος συλλέχθηκαν σε 2 χρονικά σημεία, στην αρχή και στο τέλος κάθε διαιτητικής παρέμβασης. Όλα τα δείγματα αίματος συλλέχθηκαν σε σωλήνες EDTA και σε φιαλίδια βιοχημικού ελέγχου, χωρίς αντιπηκτικό, τοποθετήθηκαν για λίγο σε πάγο και στη συνέχεια φυγοκεντρήθηκαν στους 4 o C για 10 λεπτά στις 4000 rpm. Ο διαχωρισμένος ορός και το πλάσμα αποθηκεύτηκαν σε eppendorfs (V=500 μl στο καθένα) και φυλάχθηκαν στους -80 o C μέχρις ότου χρησιμοποιηθούν περαιτέρω. 6.7 Αναλυτικές βιοχημικές μέθοδοι Η ολική χοληστερόλη ορού, η HDL-χοληστερόλη, τα τριγλυκερίδια, η LDL-χοληστερόλη και το ουρικό οξύ μετρήθηκαν με τις standards μεθόδους. Η ινσουλίνη προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας έναν αυτοματοποιημένο αναλυτή (Elescys 2010) με ένα εμπορικό Kit βασισμένο σε ανοσοδοκιμασία ηλεκτροχημειοφωταύγειας (Roche Diagnostics GmbH, Indianapolis, IN, USA). Η Μέτρηση της ΗΜW-αντιπονεκτίνης Υψηλού Μοριακού Βάρους (HMW) ισομορφή της αντιπονεκτίνης μετρήθηκε στον ορό του αίματος των παιδιών με την μέθοδο της ELISA (Chemicon International, Temecula, CA και Alpco diagnostics, Windham, USA respectively) με πακέτα που είχαν επίπεδα ευαισθησίας για την αντιπονεκτίνη 100 pg/ml και ng/ml, αντίστοιχα. Κατά την μέθοδο της ELISA τα δείγματα του ορού, εις διπλούν, τοποθετήθηκαν σε μικροπλάκα 96-θέσεων, που έφεραν προσδεδεμένο το ειδικό αντίσωμα ανίχνευσης. Παράλληλα, τοποθετήθηκαν και δείγματα αυξανόμενων συγκεντρώσεων της υπό μελέτη ουσίας για την δημιουργία της πρότυπης καμπύλης, όπως και δύο δείγματα γνωστής συγκέντρωσης ως ενδογενείς μάρτυρες σωστής λειτουργίας της τεχνικής. 99

124 A492 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι Τα δείγματα επωάστηκαν με μια σειρά αντιδραστηρίων εξασφαλίζοντας έτσι την πρόσδεση της HMW-αντιπονεκτίνης στο τρυβλίο και τη μετέπειτα πρόσδεση της με το ειδικό αντίσωμα. Το σύμπλοκο αυτό αντιδρά με το ένζυμο της στρεπταβιδίνης και η αντίδραση αυτή προσδίδει χρώμα στο διάλυμα. Η αντίδραση διακόπηκε με αντίστοιχο διάλυμα οξέος (π.χ. 7,7% H 2 SO 4 ή HCL) και στην συνέχεια η μικροπλάκα μετρήθηκε σε φωτόμετρο. Η συγκέντρωση της ορμόνης στον ορό υπολογίστηκε από την εξίσωση που αποδίδει η πρότυπη καμπύλη (εικόνα 6.3), αφού αφαιρέθηκε η οπτική απορρόφηση σκεδασμού. Στις μετρήσεις της HMW-αντιπονεκτίνης προηγήθηκε αντίδραση των δειγμάτων του ορού με ένζυμο (2 ώρες στους 37 o C) για την αφαίρεση των εξαμερών και τριμερών ισομορφών της αντιπονεκτίνης από το δείγμα. 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 y = -0,221x5 + 0,912x4-1,071x3 + 0,660x2 + 1,324x + 0,002 R² = 1 0 0,5 1 1,5 2 2,5 HMW Ad. (μg/ml) Εικόνα 6.3. Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη για τον προσδιορισμό της HMWαντιπονεκτίνης. 100

125 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι Προσδιορισμός της MDA με χρήση φθορισμομέτρου Ο προσδιορισμός της MDA πραγματοποιήθηκε μέσω της αντίδρασης της με το θειοβαρβιτουρικό οξύ (TBA), σύμφωνα με το πρωτόκολλο της Papandreou και συνεργατών (Papandreou et al., 2009) και της Δημακοπούλου (Δημακοπούλου, 2008). 1) Σε 0.25 ml πλάσματος προστίθενται 25 ml διαλύματος ΒΗΤ (2,6-διτετρ-βουτυλ-4-μεθυλ-φαινόλη) 90 mm σε αιθανόλη 95% και 12.5 μl διαλύματος ΝaOH 10N για την πραγματοποίηση της αντίδρασης σε αλκαλικές συνθήκες. 2) Τα δείγματα (όλα εις τριπλούν) τοποθετούνται σε υδατόλουτρο στους 60 για 30 υπό ανάδευση. 3) Στη συνέχεια προστίθενται 0.75 ml διαλύματος TCA 10% (Τριχλωροοξικό οξύ) για την κατακρήμνιση των πρωτεϊνών και τα δείγματα αφού αναδευτούν τοποθετούνται σε πάγο για 10. 4) Ακολουθεί φυγοκέντρηση για 10 σε g. 5) Μεταφορά υπερκειμένου σε (περίπου 0.9 ml) σε νέο eppendorf και προσθήκη 0.5 ml υδατικού διαλύματος ΤΒΑ 0.8%. Το ph μετά την προσθήκη πρέπει να βρίσκεται μεταξύ 4.5 και 4.5). 6) Εν συνεχεία τα δείγματα επωάζονται σε υδατόλουτρο στους 95 για 90. 7) Μετά το τέλος του βρασμού προστίθεται περίπου 1 ml n-βουτανόλης στα δείγματα, ακολουθεί ανάδευση. Η πάνω φάση μεταφέρεται σε νέο σωλήνα και προστίθεται n-βουτανόλη έως τον όγκο των 2 ml. 8) Ύστερα το δείγμα μεταφέρεται σε κυψελίδα φθορισμομέτρου και ακολουθεί μέτρηση φθορισμού σε μήκη κύματος 553 nm (εκπομπή) και 515 nm (διέγερση), excitation slit 15 και emission slit 10, σε φθορισμόμετρο (Perkin- Elmer LS 55 Fluoresence Spectrometer). Για την πρότυπη καμπύλη, χρησιμοποιήθηκαν πρότυπα υδατικά διαλύματα MDA γνωστής συγκέντρωσης (0.05 έως 10 μμ). Αρχικά παρασκευάζεται ένα διάλυμα MDA συγκέντρωσης 1000μΜ με την προσθήκη 8.334μL διαλύματος MDA (97%) σε 1mL αιθανόλης 95% και 49mL ddh2o (Agarwall et al., 2002). Στη συνέχεια, παρασκευάζεται ένα διάλυμα MDA συγκέντρωσης 100μΜ με αραίωση του 101

126 Φθορισμός Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι διαλύματος συγκέντρωσης 1000μΜ σε διάλυμα HCl 0.1N. Από το διάλυμα των 100μΜ παρασκευάζονται διαλύματα MDA συγκέντρωσης μμ με διαδοχικές αραιώσεις με ddh2o. Η μέτρηση του φθορισμού στα 553nm (εκπομπή) και 515nm (διέγερση) για τις διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλυμάτων MDA έδειξε ότι η μέθοδος παρουσιάζει καλή γραμμικότητα (συντελεστής προσδιορισμού R 2 =0,999) (εικόνα 6.4) στην περιοχή μμ MDA y = 4,666x + 2,409 R² = 0, Συγκέντρωση MDA (μμ) Εικόνα 6.4. Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη μεθόδου προσδιορισμού της ΜDA, ως δείκτης της λιπιδικής υπεροξείδωσης. 102

127 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι 6.7.3Προσδιορισμός της αντιοξειδωτικής ικανότητας Ικανότητα Αναγωγής του Σιδηρο-Κατιόντος (Ferric-Reducing Antioxidant Power, FRAP) Γ ια τον προσδιορισμό της ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας εφαρμόστηκε η μέθοδος FRAP, κατά το πρωτόκολλο των Benzie Strain, όπως τροποποιήθηκε από την Δημακοπούλου (Benzie and Strain, 1996, Δημακοπούλου, 2008). Η μέθοδος μετράει την αλλαγή της απορρόφησης στα 595 nm, που οφείλεται στην ικανότητα των αντιοξειδωτικών να ανάγουν την άχρωμη οξειδωμένη μορφή του [Fe(TPTZ) 2 ] 3+ για το σχηματισμό του μπλε χρώματος συμπλόκου [Fe(TPTZ) 2 ] 2+ (εικόνα 6.5). Εικόνα 6.5. Αναγωγή της άχρωμης οξειδωμένης μορφής του [Fe(TPTZ) 2 ] 3+ από τα αντιοξειδωτικά για το σχηματισμό του μπλε χρώματος συμπλόκου [Fe(TPTZ) 2 ] 2+ (πηγή: Benzie and Strain, 1996). Εν συντομία, η μέθοδος που ακολουθήθηκε ήταν η εξής: Το αντιδραστήριο της FRAP (FRAP Reagent) ετοιμάστηκε λίγο πριν τη χρήση με ανάμειξη (σε μια αναλογία 10:1:1) 5 ml ρυθμιστικού διαλύματος οξικού οξέος 300 mm, ph=3.6, με 0.5 ml ΤΡΤΖ 10 mm και 0.5 ml διαλύματος 20mM FeCl3x6H2Ο, σε θερμοκρασία δωματίου και απουσία φωτός, ώστε να σχηματιστεί το σύμπλοκο. 103

128 Α 595 nm Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα 6.6. Μικροπλάκα τύπου ELIZA (96-well plate) για την μελέτη της αντιοξειδωτικής ικανότητας των δειγμάτων. Η ένταση του χρώματος είναι ανάλογη της αντιοξειδωτικής ισχύς. Σε πιάτο μικροπλάκας ELISA (εικόνα 6.6) τοποθετήθηκαν 15μL ddh 2 O και το κάθε δείγμα εις τριπλούν σε ποσότητα 5 μl. Ακολούθως προσετέθη 150 μl από το αντιδραστήριο FRAP, το οποίο οδήγησε σε αύξηση της απορρόφησης στα 595 nm. Υπολογίζεται η μεταβολή της απορρόφησης και εκφράζεται σε ισοδύναμα Fe 2+. Η βαθμονόμηση έγινε με πρότυπα διαλύματα 20 μl ένυδρου θειικού σιδήρου (FeSO 4 X 7H 2 O) γνωστών συγκεντρώσεων (10-3 έως 10-5 Μ) με 150 μl αντιδραστηρίου FRAP. 1,6000 1,4000 1,2000 1,0000 0,8000 0,6000 0,4000 0,2000 0, Συγκέντρωση FeSO4x7 H2O (μμ) y = 0,001x - 0,005 R² = 0,999 Εικόνα 6.7. Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη προσδιορισμού αντιοξειδωτικής δράσης δειγμάτων με τη μέθοδο FRAP. Κατασκευάστηκε με τη βοήθεια πρότυπων διαλυμάτων FeSO

129 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι Μέτρηση του κυκλοφορούντος CML Τ α επίπεδα του τελικού προϊόντος προχωρημένης γλυκοζυλίωσης, καρβοξυμεθυλολυσίνης (CML) στο πλάσμα προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας ένα ειδικό ELISA Kit [Circulex CML/N ε -(carboxymethyl)lysine ΕΛΙΣΑ Κit (CycLex Co.,Ltd, Nagano, Japan)] με πακέτα που είχαν ακρίβεια εντός της ανάλυσης (intra assay, CV= %) και ακρίβεια μεταξύ των αναλύσεων (inter assays, CV= %). Η ELISA που εφαρμόστηκε είναι συναγωνιστικού τύπου (competitive), με προσδεδεμένο στα κελιά εξαρχής του αντιγόνου (CML-BSA), ίδιο με αυτό που πρέπει να ανιχνευθεί, ώστε να προκληθεί συναγωνισμός για τις θέσεις δέσμευσης του αντισώματος. Anti-CML-adduct μονοκλωνικό αντίσωμα ΜΚ-5Α10 τοποθετήθηκε στα κελιά μαζί με τα δείγματα. Παράλληλα, τοποθετήθηκαν και δείγματα αυξανόμενων συγκεντρώσεων της υπό μελέτη ουσίας για την δημιουργία της πρότυπης καμπύλης. Κάθε Anti-CML-adduct μονοκλωνικό αντίσωμα ΜΚ-5Α10 δεσμεύεται στο CML-BSA. Μετά από πλύσεις ώστε να απομακρυνθούν οι αδέσμευτες ενώσεις, ένα HRP σημασμένο πολυκλωνικό αντίσωμα προστίθεται στα κελιά. Ακολουθούν πλύσεις για την απομάκρυνση οποιουδήποτε αδέσμευτου σημασμένου HRP, ενώ αυτό που μένει αντιδρά με το υπόστρωμα H 2 O 2 - τετραμέθυλ-βενζιδίνη. Η αντίδραση σταματά με την προσθήκη διαλύματος οξέος και η απορρόφηση του κιτρινωπού προϊόντος μετράται στα 450 nm. H ένταση του χρώματος είναι αντιστρόφως ανάλογη της συγκέντρωσης του βιομορίου που προσδιορίζεται. 105

130 Οπτική Πυκνότητα Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι Μέτρηση του κυκλοφορούντος srage Τ α επίπεδα του κυκλοφορούντος υποδοχέα των AGEs στο πλάσμα (srage) προσδιορίστηκαν με την μέθοδο της ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay), με ένα ειδικό sandwich ELISA Kit (Human RAGE Immunoassay) της Quantikine, R&D System Minneapolis, MN, USA), με πακέτα που είχαν επίπεδα ευαισθησίας για το RAGE από pg/ml. Κατά την μέθοδο της ELISA τα δείγματα του πλάσματος, εις διπλούν, τοποθετήθηκαν σε κελιά μικροπλάκας 96-θέσεων, που έφεραν προσδεδεμένο ένα ειδικό μονόκλωνο αντίσωμα ανίχνευσης για το RAGE. Παράλληλα, τοποθετήθηκαν και δείγματα αυξανόμενων συγκεντρώσεων του RAGE για την δημιουργία της τυπικής καμπύλης, όπως και δύο δείγματα γνωστής συγκέντρωσης ως ενδογενείς μάρτυρες σωστής λειτουργίας της τεχνικής. Τα δείγματα επωάστηκαν για δύο ώρες σε κινούμενη τράπεζα, εκκενώθηκε το περιεχόμενο των τρυβλίων και έγιναν τέσσερις πλύσεις με wash buffer και εν συνεχεία προσετέθη το ανιχνεύον αντίσωμα, επωάστηκαν για δύο ώρες σε κινούμενη τράπεζα και έγιναν 4 πλύσεις. Προστέθηκε στη συνέχεια το διάλυμα υποστρώματος, και αναπτύχθηκε χρωματισμός ανάλογος της ποσότητα του RAGE, που δεσμεύτηκε στο πρώτο βήμα της διαδικασίας. Συνεχίστηκε η επώαση για 30 και η αντίδραση διακόπηκε με αντίστοιχο διάλυμα και η ένταση του χρώματος μετρήθηκε σε φωτόμετρο στα 450 nm. Η συγκέντρωση sragε στο πλάσμα υπολογίστηκε από την εξίσωση που αποδίδει η πρότυπη καμπύλη (εικόνα 6.8), αφού αφαιρέθηκε η οπτική απορρόφηση σκεδασμού y = 99,214x 3-63,388x ,4x - 7,6761 R² = Συγκέντρωση srage pg/ml Σειρά1 Πολυωνυμικ ή (Σειρά1) Εικόνα 6.8. Ενδεικτική πρότυπη καμπύλη για τον προσδιορισμό srage 106

131 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι 6.8 Στατιστικές μέθοδοι Ό λα τα δεδομένα αναφέρονται ως μέσος όρoς (mean) ± τυπική απόκλιση (Standard Deviation, SD) και ως μεταβολή D (μέση τιμή των διαφορών μεταξύ πρώτης και δεύτερης μέτρησης). Η σύγκριση των μέσων τιμών μεταξύ των δυο ομάδων για τα διάφορα χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν πραγματοποιήθηκαν με Mann-Whitney U-Test [Nonparametric Tests (2 independent samples)] για τις μεταβλητές που δεν ακολουθούσαν κανονική κατανομή και με το Independent- Samples t-test για όσες την ακολουθούσαν. H σύγκριση των μέσων τιμών της ίδιας ομάδας μεταξύ των δύο χρονικά διαφορετικών μετρήσεων (πριν και μετά την παρέμβαση), προκειμένου να εντοπιστούν οι όποιες διαφορές πραγματοποιήθηκε με το Wilcoxon signed rank test [Nonparametric Tests (2 related samples)] για όσες μεταβλητές δεν ακολουθούσαν κανονική κατανομή και με το paired t-test για όσες την ακολουθούσαν. Ο έλεγχος της κανονικότητας των τιμών έγινε με το κριτήριο Kolmogorov-Smirnov. Στις αναλύσεις ελήφθη υπόψη το σύνολο των παιδιών και εφήβων, για τα οποία υπάρχουν δεδομένα και από τις 2 μετρήσεις (στην ομάδα της κετογονικής n=21 και για την υποθερμιδική n=17). Επίσης, για να εκτιμηθεί εάν η μείωση του δείγματος επηρεάζει τις τιμές των χαρακτηριστικών της έναρξης ελέγχτηκαν οι μεταβλητές των χαρακτηριστικών έναρξης μεταξύ των ατόμων που ξεκίνησαν την μελέτη και αυτών που την ολοκλήρωσαν και για τις δύο ομάδες με το μη παραμετρικό τεστ (two-tailed Mann-Whitney U-Test for two independent unpaired data). Οι συσχετίσεις (correlations) μεταξύ των μεταβλητών εκτιμήθηκαν με την ανάλυση κατά Pearson για τις παραμετρικές μεταβλητές και με την ανάλυση κατά Spearman τις μη παραμετρικές. Στην παραπάνω ανάλυση ως μεταξύ-των-ομάδων παράγοντας (Betweengroup factor) χρησιμοποιήθηκαν οι υπό εξέταση ομάδες (κετογονική και υποθερμιδική), ενώ ως εντός-των-ομάδων παράγοντας (Within group factor) χρησιμοποιήθηκαν οι χρονικές στιγμές των μετρήσεων πριν και μετά (περίπου 6 μήνες) τις παρεμβάσεις. Όλοι οι έλεγχοι, που χρησιμοποιήθηκαν ήταν αμφίπλευροι και ως επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας (p) για τους αμφίπλευρους ελέγχους ορίστηκε το 5%. Η στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το πακέτο IBM SPSS Statistics software package (SPSS Release 19.0, SPSS,Inc., Chicago, IL, USA). 107

132 Κεφάλαιο 6 ο :Υλικά και Μέθοδοι 108

133 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο : ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 7.1 Περιγραφικά χαρακτηριστικά δείγματος Σ τον πίνακα 7.1 παρουσιάζονται τα ανθρωπομετρικά, κλινικά και μεταβολικά χαρακτηριστικά των συμμετεχόντων των δυο ομάδων, της κετογονικής και της υποθερμιδικής, που έλαβαν αρχικά μέρος στη μελέτη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι αρχικά οι δυο ομάδες δεν διέφεραν για καμιά από τις παραμέτρους που εξετάστηκαν. Ωστόσο από τα 58 παιδιά και εφήβους, που μοιράστηκαν στις δύο ομάδες, μόνο τα είκοσι ένα (75%) της κετογονικής και τα δεκαεπτά της υποθερμιδικής (~60%) ολοκλήρωσαν την παρέμβαση, οπότε και μόνο αυτά συμπεριελήφθησαν στις αναλύσεις. Συνεπώς, στις αναλύσεις λήφθηκε υπόψη το σύνολο των 38 παιδιών και εφήβων, που είχαν δεδομένα και από τις δυο μετρήσεις (εικόνα 7.1). Από τα αποτελέσματα του νέου ελέγχου βρέθηκε ότι οι δύο αυτές νέες ομάδες επίσης δεν διέφεραν στατιστικώς σημαντικά για καμία από τις μεταβλητές έναρξης, που εξετάστηκαν (πίνακας 7.1). Ως αποτέλεσμα, δεν υποδεικνύεται κάποια ανομοιογένεια μεταξύ των ατόμων αυτών των δύο ομάδων. 58 παιδιά και έφηβοι πληρούσαν τα κριτήρια συμμετοχής στη μελέτη Τυχαιοποίηση Ομάδα Κετογονικής Δίαιτας (n=29) Ομάδα Υποθερμιδικής Δίαιτας (n=29) Διέκοψαν (n=8) Διέκοψαν (n=12) Ολοκλήρωσαν- Ανάλυση (n=21) Ολοκλήρωσαν- Ανάλυση (n=17) Εικόνα 7.1. Σχηματική απεικόνιση της πορείας των ατόμων που συμμετείχαν στην κλινική μελέτη. 109

134 Όλα τα άτομα της μελέτης Μόνο τα άτομα που ολοκλήρωσαν την μελέτη Ομάδα Κετογονικής Ομάδα Ομάδα Ομάδα Χαρακτηριστικά δίαιτας Υποθερμιδικής Κετογονικής Υποθερμιδικής Δίαιτας έναρξης (n=29) Δίαιτας (n=29) P-value δίαιτας (n=21) (n=17) P-value Άρρεν/Θήλυ 14/15 13/16-10/11 7/10 - Ηλικία,έτη, (εύρος) ΣτάδιοTanner (I/II/III/IV/V) 13.6± ± ± ± /4/6/7/7 8/4/4/8/5-3/2/4/5/7 5/2/2/3/5 - Ύψος (cm) 157.1±11.1 Βάρος (Kg) 77.7±28.0 BMI (Kg/m 2 ) 30.8±8.1 Λίπος (Kg) 26.8± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Περίμετρος μέσης (cm) 94.6± ± ± ± Γλυκόζη νηστείας (mg/dl) 84.3± ± ± ± Ινσουλίνη νηστείας (μu/ml) 16.4± ± ± ±

135 Ολική χοληστερόλη (mg/dl) HDL-χοληστερόλη(mg/dl) LDL-χοληστερόλη (mg/dl) Τριγλυκερίδια (mg/dl) Συστολ. Αρτ. Πίεση (mmhg) Διαστ. Αρτ. Πίεση (mmhg) Ουρικό Οξύ (mg/ml) Ουρία (mg/dl) Κρεατινίνη (mg/dl ) WBISI 163.8± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±13 107± ±13 106± ±10 65± ±8 62± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± HOMA-IR 3.4± ± ± ± HMW - Αντιπονεκτίνη(μg/ml) 2.5± ± ± ±

136 FRAP (mm) 244± ± ± ± MDA (μμ) 1.68± ± ±0,6 1.7± srage (pg/ml) 1993± ± ± ± CML (ng/ml) 47.3± ± ± ± * Οι συν-πλήν τιμές είναι μέσες τιμές±sd. Συντομεύσεις: BMI=Body Mass Index, HDL=High Density Lipoprotein, LDL=Low Density Lipoprotein, HOMA-IR=Homeostasis Model Assessment of Insulin, WBIS=Whole Body Insulin Sensitivity Index, HMW=High Molecular Weight, FRAP=Ferric Reducing Antioxidant Power, MDA=Malonydialdehyde, CML=Νε-Carboxy-methyl-lysine, srage=soluble Receptor for Advanced Glycation End Products. Αρχικά δεν υπήρχαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων σε όλα τα χαρακτηριστικά. Μετά την μείωση του προς ανάλυσης δείγματος για κάθε ομάδα επίσης δεν προέκυψαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των αρχικών χαρακτηριστικών στις δύο ομάδες. Πίνακας 7.1. Χαρακτηριστικά των δυο ομάδων, της Κετογονικής δίαιτας και της Υποθερμιδικής δίαιτας για το σύνολο των παιδιών και εφήβων που αρχικά συμπεριελήφθησαν στη μελέτη, καθώς και τα χαρακτηριστικά έναρξης αυτών που ολοκλήρωσαν τη μελέτη. 112

137 Μετά από μια περίοδο, κατά την οποία ο κάθε συμμετέχοντας είχε χάσει 10% του αρχικού σωματικού βάρους (μέση διάρκεια περίπου έξι μήνες) επανεκτιμήθηκαν τα ανθρωπομετρικά χαρακτηριστικά και οι βιοχημικοί δείκτες, όσων ολοκλήρωσαν τη μελέτη, τα οποία παρουσιάζονται στον πίνακα 7.2. Με έντονο υποδεικνύονται οι στατιστικώς σημαντικές διαφορές πριν και μετά την παρέμβαση για κάθε ομάδα. Κετογονική Δίαιτα Υποθερμιδική Δίαιτα Χαρακτηριστικά Έξι μήνες P-value Έξι μήνες P-value Βάρος (kg) 65.7± ± BMI (kg/m 2 ) 26.3± ± Λίπος (kg) 19.0± ± Περίμετρος μέσης(cm) 83.8± ± Γλυκόζη νηστείας (mg/dl) 81.3± ± Ινσουλίνη νηστείας (μu/ml) 9.5± ± Ολική χοληστερόλη (mg/dl) 179.0± ± HDL-Χοληστερόλη (mg/dl) 53.5± ± LDL-Χοληστερόλη (mg/dl) 110.7± ± Τριγλυκερίδια (mg/dl) 71.8± ± Συστ. Αρτ. Πίεση (mmhg) 103± ± Διαστ. Αρτ. Πίεση (mmhg) 67± ± Ουρικό Οξύ (mg/ml) 4.8± ± Ουρία (mg/dl) 31.5± ± Κρεατινίνη (mg/dl ) 0.68± ± WBISI 8.7± ± HOMA-IR 1.8± ± HMW-Αντιπονεκτίνη(μg/mL) 2.7± ± FRAP (mm) 363.8± ± MDA (μμ) 0.87± ± srage (pg/ml) ± ± CML (ng/ml) 41.1± ± Συντομεύσεις: BMI=Body Mass Index, HDL=High Density Lipoprotein, LDL=Low Density Lipoprotein, WBISI=Whole Body Insulin Sensitivity Index, HOMA-IR =Homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance, HMW=High Molecular Weight. Πίνακας 7.2. Χαρακτηριστικά μετά από έξι μήνες (μέση τιμή ± SD) για τα παιδιά και εφήβους, που ολοκλήρωσαν την μελέτη και για τις δύο ομάδες. Με έντονο παρουσιάζονται οι στατιστικώς σημαντικές διαφορές πριν και μετά την παρέμβαση σε κάθε ομάδα. 113

138 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα 7.2 Απώλεια βάρους, BMI, σωματικού λίπους και περιμέτρου μέσης Τ α παιδιά και οι έφηβοι που ολοκλήρωσαν την παρέμβαση μείωσαν σημαντικά το σωματικό τους βάρος, το ΒΜΙ, το σωματικό τους λίπος και την περίμετρο μέσης και στις δύο ομάδες. Αναλυτικότερα: Ομάδα Κετογονικής Ομάδα Κετογονικής Δίαιτας Δίαιτας Μέση τιμή ± SD (p-value) Μέση τιμή ± SD (p-value) Μείωση βάρους (Κg) 8.9 ± 3.8 (p=0.001) 5.5 ± 2.4 (p=0.001) Μείωση BMI 3.9 ± 1.4 (p=0.001) 3.1 ± 1.3 (p=0.001) Μείωση λίπους (Kg) 6.7 ± 3.6 (p=0.001) 4.8 ± 3.5 (p=0.003) Μείωση περίμετρου μέσης (cm) 9.1 ± 4.6 (p=0.002) 7.2 ± 4 (p=0.003) H σύγκριση στις διαφορές των προαναφερθέντων χαρακτηριστικών έδειξε ότι δεν υπήρξαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων (εικόνα 7.2). Εικόνα 7.2. Η σύγκριση μεταξύ των δύο ομάδων δεν επέφερε στατιστικώς σημαντικές μεταβολές σε κάποια από τις μεταβλητές: βάρος, λίπος, περίμετρος μέσης. 114

139 Fat Mass Loss (kg) Waist Circumference Reduction (cm) Weight Loss (kg) BMI Reduction (kg/m2) Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα Επίσης, οι συγκρίσεις των διαφορών αυτών μεταξύ των δύο ομάδων απεικονίζονται και στα θηκογράμματα (box plots) της εικόνας 7.3, τα οποία αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για τη σύγκριση του εύρους και της κατανομής των μεταβλητών (η οριζόντια γραμμή στο πλαίσιο αντιστοιχεί στη διάμεση τιμή, median, του συνόλου των τιμών της μεταβλητής, που εξετάζεται) Ketogenic Hypocaloric 0.0 Ketogenic Hypocaloric (α) (β) a) 20.0 b) Ketogenic Hypocaloric Ketogenic Hypocaloric (γ) (δ) Εικόνα 7.3. Σύγκριση στην απώλεια βάρους (α), στη μείωση του ΒΜΙ (β), στη μείωση του σωματικού λίπους (γ) και στη μείωση της περιμέτρου μέσης στις δύο ομάδες με απεικόνιση θηκογραμμάτων (box plots), για τα άτομα που ολοκλήρωσαν την παρέμβαση (Κetogenic=Κετογονική και Hypocaloric=Υποθερμιδική). 115

140 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα 7.3 Λιπιδαιμικό προφίλ Ό σον αφορά στο λιπιδαιμικό προφίλ των συμμετεχόντων δεν παρατηρήθηκε κάποια στατιστικώς σημαντική μεταβολή για την ολική χοληστερόλη, την LDL-χοληστερόλη, την HDL-χοληστερόλη και τα τριγλυκερίδια πριν και μετά τη δίαιτα, ούτε εντός των δύο ομάδων (within), ούτε και μεταξύ (between) αυτών μετά την παρέμβαση. Ωστόσο, η HLD-χοληστερόλη έδειξε μια μεγαλύτερη συγκριτικά τάση αύξησης στην ομάδα της Κετογονικής Δίαιτας (εικόνα 7.4). (α) (β) 116

141 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα (γ) (δ) Εικόνα 7.4. Συγκριτική αποτύπωση των μεταβλητών του λιπιδαιμικού προφίλ των παιδιών και εφήβων, τόσο για πριν και μετά την κάθε δίαιτα (within) όσο και μεταξύ των δύο ομάδων (between). (α) Ολική Χοληστερόλη, (β) LDLχοληστερόλη, (γ) HDL-χοληστερόλη και (δ) Τριγλυκερίδια. 117

142 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα 7.4 Μεταβλητές σχετιζόμενες με την Ινσουλινοευαισθησία και την Ινσουλινό-αντίσταση Μ ετά την απώλεια βάρους η ινσουλίνη νηστείας μειώθηκε σημαντικά και για τις δύο ομάδες. Αντιστρόφως, η ινσουλινοευαισθησία, όπως εκτιμήθηκε με τον δείκτη WBISI, αυξήθηκε και στις δυο ομάδες μετά το πέρας της παρέμβασης, ενώ η ινσουλινο-αντίσταση, όπως εκτιμήθηκε από τον δείκτη HOMA- IR μειώθηκε μόνο μετά την Κετογονική Δίαιτα. Επίσης, η HMW-αντιπονεκτίνη φαίνεται να αυξήθηκε στατιστικώς σημαντικά μόνο στην ομάδα της Κετογονικής (εικόνα 6.5). Ομάδα Κετογονικής Ομάδα Υποθερμιδικής Δίαιτας Δίαιτας Μείωση Μέση τιμή ± SD (p-value) Μέση τιμή ± SD (p-value) Γλυκόζη νηστείας (mg/dl) 0.15 ± 12.4 (p=0.956) 4.8 ± 16 (p=0.395) Ινσουλίνη νηστείας (μu/ml) 7.2 ± 10.8 (p=0.017) 5.35 ± 3.93 (p=0.01) HOMA-IR 1.5 ± 2.4 (p=0.014) 0.97 ± 1.5 (p=0.12) WBISI 4.15 ± 5.1 (p=0.032) 4 ± 1.5 (p=0.009) HMW-αντιπονεκτίνη (μg/ml) 0.85 ± 1.3 (p=0.025) 0.2 ± 1.5 (p= 0.690) (α) 118

143 Fasting Insulin Decrease (mu/ml) Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα (β) Εικόνα 7.5. Και στις δύο ομάδες επήλθε στατιστικώς σημαντική μείωση στην ινσουλίνη νηστείας, με την Κετογονική να προκαλεί σημαντικότερη αύξηση στην HMW-αντιπονεκτίνη, (α) και οι δύο ομάδες αύξησαν σημαντικά την ινσουλινοευαισθησία (WBISI), ενώ ο δείκτης ινσουλινο-αντίστασης μειώθηκε σημαντικότερα στην Κετογονική Δίαιτα. Επίσης, μετά την παρέμβαση στην μεταξύ των δύο ομάδων σύγκριση δεν προέκυψε στατιστικώς σημαντική διαφορά μεταξύ αυτών, όπως φαίνεται στα θηκογράμματα, που ακολουθούν (εικόνα 7.6) Ketogenic Hypocaloric (α) 119

144 HMW Adiponectin Increase (mg/ml) WBISI Increase HOMA-IR Decrease Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα 3.0 a) Ketogenic Hypocaloric (β) Ketogenic Hypocaloric (γ) Ketogenic Hypocaloric (δ) Εικόνα 7.6. Box plots απεικονίσεις για τις διαφορές που παρατηρήθηκαν μεταξύ της Κετογονικής και της Υποθερμιδικής Δίαιτας για (α) την ινσουλίνη νηστείας, (β) τον δείκτη HOMA-IR, (γ) τον δείκτη WBISI και (δ) την HMW-αντιπονεκτίνη. Δεν παρατηρήθηκαν στατιστικώς σημαντική διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων. 120

145 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα 7.5 Δείκτες Οξειδωτικού στρες και αντιοξειδωτικής προστασίας Σ τη σύγκριση πριν και μετά την παρέμβαση για κάθε Δίαιτα, όσον αφορά στους δείκτες οξειδωτικού στρες (ΜDA και CML) και την αντιοξειδωτική ικανότητα και τους μηχανισμούς προστασίας του οργανισμού (FRAP και srage) φάνηκε μια σημαντική μείωση μόνο στο προϊόν της λιπιδικής υπεροξείδωσης (MDA) χωρίς ωστόσο να αναφέρονται στους υπόλοιπους δείκτες κάποιες σημαντικές μεταβολές. (εικόνα 7.7). (α) 121

146 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα (β) (γ) (δ) Εικόνα 7.7. Μεταβολές (πριν κα μετά) στους δείκτες οξειδωτικού στρες και αντιοξειδωτικής προστασίας του οργανισμού στις δύο ομάδες, (α) MDA, (β) FRAP, (γ) CML και (δ) στον srage. 122

147 FRAP REDUCTION MDA REDUCTION Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα Οι μεταξύ των ομάδων μεταβολές σε αυτούς τους δείκτες δεν έδειξε κάποια στατιστικώς σημαντική διαφορά, όπως φαίνεται στα θηκογράμματα, που ακολουθούν (εικόνα 7.8): Ketogenic (α) Hypocaloric Ketogenic (β) Hypocaloric 123

148 CML CHANGE srage CHANGE Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα Ketogenic (γ) Hypocaloric Ketogenic Hypocaloric (δ) Εικόνα 7.8. Box plots απεικονίσεις για τις διαφορές που παρατηρήθηκαν μεταξύ της Κετογονικής και της Υποθερμιδικής Δίαιτας για (α) την MDA, (β) την FRAP, (γ) το CML και (δ) τον SRAGE. Δεν παρατηρήθηκαν στατιστικώς σημαντική διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων. 124

149 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα 7.6 Λοιποί δείκτες Η συστολική και η διαστολική αρτηριακή πίεση και η νεφρική λειτουργία όπως εκτιμήθηκε με την ουρία και την κρεατινίνη, δεν μεταβλήθηκαν σημαντικά και για τις δύο ομάδες κατά τη διάρκεια της μελέτης, ούτε υπήρξε διαφορά στην μεταξύ τους σύγκριση. Επίσης, το ουρικό οξύ παρά την υψηλή πρόσληψη πρωτεϊνών στην Κετογονική Δίαιτα δεν μεταβλήθηκε σημαντικά, μετά στο τέλος της παρέμβασης για αυτήν την ομάδα. Ωστόσο, αξίζει να αναφερθεί ότι πριν και μετά τη δίαιτα στην ομάδα της Υποθερμιδικής υπήρξε μια στατιστικώς σημαντική μείωση (p=0.008) (εικόνα 7.9), χωρίς όμως να υπάρχει στατιστικώς σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων στο τέλος της μελέτης. Εικόνα 7.9. Μεταβολές στα επίπεδα του ουρικού οξέος πριν και μετά τη δίαιτα. Παρατηρείται σημαντικώς στατιστική μείωση στην Υποθερμιδική Δίαιτα. Τέλος, όλα τα παιδιά είχαν φυσιολογική ανάπτυξη για την ηλικία τους και το στάδιο της Εφηβικής τους Ανάπτυξης καθ' όλη τη διάρκεια της μελέτης. Η στατιστική επεξεργασία, επιπροσθέτως, δεν ανέδειξε καμία σημαντική διαφορά ανάμεσα στα προεφηβικά και εφηβικά παιδιά όταν πραγματοποιήθηκαν συγκρίσεις ανάλογα με το στάδιο της Εφηβικής τους Ανάπτυξης (Tanner scale). 125

150 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα 7.7 Συσχετίσεις μεταξύ των μεταβλητών Σ την έναρξη και στο σύνολο των παχύσαρκων παιδιών και εφήβων εντοπίστηκε μια προφανής συσχέτιση μεταξύ της λιπώδoυς μάζας και της ινσουλινο-αντίστασης (HOMA-IR) (r=0.369, p=0.026) και μια αντίστροφη συσχέτιση με την ινσουλινοευαισθησία WBISI (r=-0.541, p=0.001), (εικόνα 7.10). (α) (β) Εικόνα Συσχέτιση λιπώδους μάζας (α) θετικά με το δείκτη ινσουλινοαντίστασης HOMA-IR, και (β) αρνητικά με την ινσουλινοευαισθησία (WBISI). 126

151 Κεφάλαιο 7 ο : Αποτελέσματα Επίσης στο ίδιο στάδιο, δηλαδή στην έναρξη και στο σύνολο των παιδιών, παρουσιάστηκε θετική συσχέτιση μεταξύ της ινσουλινο-ευαισθησίας WBISI και της HDL-χοληστερόλης (r=0.421, p=0.0016), ενώ αρνητική συσχέτιση με την LDLχοληστερόλη (r=-0.490, p=0.005) (εικόνα 7.11). (α) (β) Εικόνα Συσχέτιση ινσουλινο-ευαισθησίας (α) θετικά με την HDLχοληστερόλη και (β) αρνητικά με την LDL-χοληστερόλη. 127