Efecto de una intervención del estilo de vida en el perfil metabólico de sujetos prepuberales con obesidad

Abstract

INTRODUCCIÓN: La obesidad en uno de los mayores factores de riesgo para desordenes metabólicos y cardiovasculares. El exceso de peso ganado durante la infancia aumenta el riesgo de enfermedad en el adulto, sin embargo revirtiendo esta condición tempranamente se reduce el riesgo futuro mejorando la calidad de vida de los individuos. OBJETIVOS: Una intervención en el estilo de vida de individuos prepuberales con obesidad podría provocar cambios en signaturas metabólicas en paralelo con mejoras del IMC. Nuestro objetivo principal fue determinar los efectos de una intervención en el estilo de vida en el perfil metabolómico tanto del plasma como de la orina en individuos prepuberales con obesidad. MÉTODOS: Estudio longitudinal prospectivo en 40 individuos prepuberales con obesidad (IMC > 2 D.E.) entre las edades de 7 a 10 años. La intervención fue principalmente educacional, focalizada a los individuos y sus familias durante 6 meses. Se analizaron parámetros nutricionales, antropométricos y bioquímicos antes y después de la intervención. También se realizó metabolómica no dirigida para muestras de plasma mediante LC-MS y dirigida para muestras de orina mediante RMN, obteniendo así un perfil metabólico completo antes y después de la intervención. RESULTADOS: La intervención disminuyó el IMC de 3,55 D.E. (3,30 - 3,79) a 3,09 D.E. (2,86 - 3,32), la circunferencia de cintura de 83 cm (79,6 - 85,8) a 81 cm (77,8- 84,5) y los niveles de HbA1c de 5,4% (5,3 - 5,4) a 5,2% (5,2 - 5,3), las variables se analizaron mediante Test t-Student pareado. Se disminuyó la ingesta de calorías, carbohidratos, azúcares libres y grasas. No se logró modificar las horas de actividad física. En el perfil metabólico del plasma se identificaron 2581 picos y se aplicó el Análisis de Componentes Principales para consolidarlos en 8 componentes (PC). El PC1 fue el único factor que tuvo diferencia después de la intervención (p= 0,008) incluso ajustando por comparaciones múltiples. El PC1 está compuesto por metabolitos relacionados con el metabolismo de esfingolípidos observando una disminución de los niveles circulantes de las especies identificadas. En relación al perfil metabólico de las muestras de orina, se identificaron 32 metabolitos. Los niveles de TMAO fueron significativamente menores después de la intervención (FDR q < 0,05). El cambio en los niveles de TMAO se relacionaron inversamente con el cambio en la ingesta de fibra. CONCLUSIONES: Una intervención en el estilo de vida reduce el IMC D.E. y modifica el metaboloma del plasma y de la orina. En particular, la intervención disminuyó los niveles de ceramidas, asociadas estrechamente con enfermedades metabólicas. Además, se redujeron los niveles de TMAO, biomarcador de riesgo cardiovascular. Por lo tanto podemos sugerir que una intervención en el estilo de vida de individuos prepuberales con obesidad puede ser un importante mecanismo para reducir el riesgo de enfermedades metabólicas y cardiovasculares.

BACKGROUND: Obesity is one of the major risk factor for metabolic disorders, and its global prevalence has increased exponentially in the last decades. Excessive weight gained during early childhood increases long-term risk; however, reversing this condition during early-life reduces risk, improving children’s quality of life. OBJECTIVE: We hypothesized that a lifestyle intervention in obese prepubertal children would result in differential metabolic signatures, in parallel to improvements in BMI. Our aim was to determine the changes in the plasma and urine metabolomics profiles induced by the intervention. METHOD: Longitudinal prospective study of 40 obese (BMI >2 SDS) prepubertal children ages 7 to 10. The lifestyle intervention was primarily educational, focused on children and family for 6 months. We analyzed nutritional, anthropometrics and biochemical parameters before and after intervention program. Untargeted metabolomics was applied to analyze plasma samples by LC-MS and targeted metabolomics to urine samples by nuclear magnetic resonance and to obtain a comprehensive metabolic profile at baseline and after intervention. RESULTS: The intervention decreased BMI 3.55 SDS (3.30-3.79) vs 3.09 SDS (2.86-3.32), waist- circumference 83 cm (79.6-85.8) vs 81 cm (77.8-84.5), and HbA1c levels 5.4% (5.3-5.4) vs 5.2% (5.2-5.3) using 2-tails paired student t-test. After 6 month decreased calories, carbohydrates, sugars and fat intakes. Was not achieved modify the physical activity hours. In relation with plasma metabolic profile, identified 2581 features and principal component analysis was applied to consolidate them into 8 principal factors (PC). PC1 differed between pre- and post- intervention (p=0.008), and significance was maintained after adjusting for multiple comparisons; PC1 was characterized by metabolites related with sphingolipid metabolism decreasing its levels after intervention. Urine metabolomics identified 32 metabolites. Trimethylamineoxide (TMAO) levels were significantly lower after intervention (FDR q< 0.05). The change in TMAO was inversely relationated with changes in fiber intake CONCLUSION: A 6-month lifestyle intervention able to reduce BMI-SDS and change the plasma and urine metabolome. In particular, the intervention reduced ceramides levels related to metabolic diseases and TMAO levels, a major cardiovascular risk factor. Therefore, these data suggest that the lifestyle intervention improves the metabolic and cardiovascular risk profiles in prepubertal obese children.