肥胖儿童青少年血清脂肪因子与其代谢特征的相关性研究

杜苏苏 彭璐婷 武 苏 蒋志颖 凌 茹 郁 珽 刘倩琦 李晓南

近年来，一种特殊的肥胖表型受到广泛关注，代谢健康型肥胖(MHO)，即满足临床肥胖定义，但不存在心血管代谢风险因素，往往表现为正常范围的血压、血脂、血糖、胰岛素、肝酶及激素水平等[1]；反之，代谢不健康型肥胖(MUO)具有较高发生心血管疾病的风险[2]。目前，MHO和MUO个体代谢谱不同的潜在机制仍知之甚少。初步证据表明脂肪组织本身可能是决定肥胖代谢命运的重要因素[3-4]。脂肪组织通过分泌细胞因子，与肝脏、脑、胰腺等对话(cross talk)，影响全身或局部多个代谢途径，调控能量代谢、胰岛素敏感性、脂代谢及炎症等，参与肥胖及其相关代谢疾病的病理生理进程[6-8]。儿童青少年期是脂肪组织发育和编程的关键期[9]。瘦素和脂联素是经典脂源性细胞因子，近年来亦发现神经调节蛋白4(Nrg4)及锌α-2糖蛋白(ZAG)在肥胖发生发展中具有一定调控作用，本文为“儿童青少年肥胖及代谢综合征多学科规范化诊疗策略的临床研究”课题的一部分，主要研究上述4种脂肪因子在不同代谢状态的肥胖儿童青少年血清中表达水平，并分析其与体格及代谢之间相关性，为肥胖早期代谢风险评估因子提供依据。

1 方法

1.1 诊断标准 肥胖诊断标准[10]： BMI≥同年龄同性别P95。高血压诊断标准[11]： SBP和(或)DBP≥同年龄同性别P95。糖代谢异常[12]：满足以下任一项，①空腹血糖(FBG)≥5.6 mmol·L-1；②餐后2 h糖耐量(PBG)7.8 ～11.1 mmol·L-1；③2型糖尿病；④空腹胰岛素(FINS)>15 mU·L-1，餐后FINS >75 mU·L-1[13]；⑤胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)[14]： FBG×FINS/22.5≥3.0。脂代谢异常[12]：满足以下任一指标，①总甘油三酯(TG)≥1.47 mmol·L-1；②高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)<1.03 mmol·L-1；③非高密度脂蛋白胆固醇(non-HDL-c)≥3.76 mmol·L-1。 MUO标准：满足儿童青少年肥胖诊断标准基础上，同时满足高血压、糖代谢异常或脂代谢异常中任意一项。MHO标准：满足儿童青少年肥胖诊断标准，未达到高血压、糖代谢异常或脂代谢异常中任意一项。

1.2 伦理和知情同意 本研究经南京医科大学附属儿童医院(我院)伦理委员会批准通过(BE2015607)。入组前告知研究对象及监护人检查目的，并签署书面知情同意书。

1.3 纳入和排除标准 2015年9月至2018年3月在我院儿童保健科就诊的符合本文肥胖诊断标准的儿童青少年的连续病例。排除患有内分泌疾病、遗传代谢性疾病以及慢性疾病需长期服药治疗的儿童。

1.4 体格测量 ①身高、体重测量并计算BMI[体重(kg)/身高(m2)]，依照WHO儿童生长标准(2006年)，计算BMI标准差分数(BMISDS)；软尺测量腰围(WC)并计算腰围身高比(WHtR)[腰围(cm)/身高(cm)]；③应用生物电阻抗法(InBody J20，Biospace公司，韩国)测定体脂质量(FM)及其百分比(FM%)等体成分指标；④血压测量：研究对象安静休息10 min后欧姆龙自动血压计(HBP-1300,大连)测量血压3次，取平均值。

1.5 血指标测量 所有受试者均禁食12 h，于次日清晨抽取静脉血。①自动生化分析仪测定FBG、餐后2h-PBG、ALT、AST、TG、总胆固醇(TC)、HDL-c；放射免疫分析法测定FINS和餐后FINS。

1.6 血清脂肪因子的测定 抽取静脉血，离心后分装血清，于-80℃冰箱储存待检测；采用酶联免疫吸附法测定血清脂肪因子水平瘦素和脂联素(R&D Systems，美国)，Nrg4(LifeSpan Biosciences，美国)及ZAG(RayBiotech，美国)。

2 结果

2.1 研究对象的临床特征 符合本文纳入和排除标准的192名肥胖儿童青少年进入分析，其中男童138例(71.9%)，女童54例，平均年龄(10.6 ±1.9)岁。表1显示，MUO组平均年龄高于MHO组，差异有统计学意义，性别构成比差异无统计学意义；校正年龄因素后，MUO组BMISDS、FM%、SBP、DBP、TG、Non-HDL-c和HOMA-IR仍显著高于MHO组，血清HDL-C水平低于MHO组，差异有统计学意义。

2.2 不同代谢状态肥胖儿童青少年血清脂肪因子水平 表2显示，MUO组血清脂联素及Nrg4水平明显低于MHO组，且在校正年龄后，差异仍有统计学意义(P<0.05)；两组间血清瘦素和ZAG水平差异无统计学意义(P>0.05)。

2.3 肥胖儿童青少年血清脂肪因子与体格生长、代谢指标的相关性 表3显示，两组分别进行Pearson相关分析，MHO组肥胖儿童血清Nrg4水平与BMISDS及FM%呈负相关，与HDL-c呈正相关；血清瘦素、脂联素、Nrg4及ZAG与代谢指标未见相关性。MUO组肥胖儿童血清脂联素水平与年龄存在负相关(P<0.05)，瘦素、Nrg4、ZAG水平与性别、年龄无明显相关性(P>0.05)。偏相关分析显示：MUO组肥胖儿童血清瘦素水平与BMISDS、FM%、WHtR呈正相关(P<0.05)；血清脂联素水平与ALT、AST、HOMA-IR呈负相关(P<0.01)；血清Nrg4水平与BMISDS、WHtR、ALT、AST呈负相关；血清ZAG水平与FM%呈负相关(P<0.05)。

表1 MHO与MUO组肥胖儿童青少年临床特征分析

注P1为校正年龄后

表2 MHO与MUO组肥胖儿童青少年血清脂肪因子水平比较

注P1为校正年龄后

2.4 肥胖儿童青少年血清脂肪因子水平与代谢异常的发生风险 表4显示，在肥胖儿童青少年中，以是否存在代谢异常为因变量，以瘦素、脂联素、Nrg4和ZAG为自变量，经二分类logistic回归分析显示，血清脂联素及Nrg4可降低肥胖儿童代谢异常的发生风险，且在校正年龄、性别及体脂参数后仍存在(P<0.05)。

2.5 血清脂肪因子脂联素、Nrg4对肥胖儿童青少年代谢风险的评估价值 血清脂联素、Nrg4预测肥胖儿童代谢状态的工作特征曲线下面积分别为0.701(95% CI：0.613～0.790)、0.626(95% CI ：0.500～0.752)；根据约登指数得出临界值，肥胖儿童青少年血清脂联素<5.56 μg·mL-1(敏感度40.13 %、特异度96.43 %)、Nrg4水平<5.5 ng·mL-1(敏感度83.11 %、特异度44 %)时，代谢紊乱发生风险增加(图1)。

3 讨论

随着生活方式改变，儿童青少年肥胖发病率日益增长，已呈全球流行趋势。目前，肥胖代谢表型研究逐渐引起关注。成人研究发现，相比MHO，代谢异常状态的肥胖患者更易发生糖尿病及心血管疾病[3]。然而，MHO诊断标准目前尚未统一，Meta分析显示，由于诊断标准不同，肥胖儿童中MHO检出率3%～80%[15]。与以往研究相近[16,17]，本研究将MHO严格定义为具有正常水平的胰岛素敏感性、血压、血脂及血糖的肥胖儿童，MHO检出率为14.6%，MUO为85.4%。同时，MUO组为较大的年龄及较高的BMISDS值，说明随着年龄的增长，肥胖程度加重，伴随的代谢紊乱更加突出。

表3 MHO和MUO组肥胖儿童青少年血清脂肪因子与体格生长、代谢指标相关性分析

续表3 MUO0.0160.842-0.2010.014-0.1800.033-0.1100.247空腹血糖/mmol·L-1 MHO-0.3090.1100.2380.2220.0390.8530.0020.835 MUO0.0020.984-0.0540.5070.0440.602-0.1230.185胰岛素抵抗指数 MHO-0.1110.572-0.0340.887-0.1760.4850.0960.723 MUO0.0080.917-0.1740.033-0.0240.778-0.0480.606

表4 肥胖儿童青少年血清脂肪因子与代谢异常发生风险的分析

注 模型1：未调整；模型2：调整了年龄、性别；模型3：调整了年龄、性别、BMISDS、FM%和WHtR

图1脂联素和神经调节蛋白4评估肥胖儿童青少年代谢异常的ROC曲线

本研究选取了5～14岁肥胖儿童青少年，主要涵盖了学龄期和青春期儿童，肥胖程度从轻度到重度，可在一定程度上反映该阶段肥胖儿童代谢状况。肥胖是心血管疾病的独立危险因素，肥胖儿童虽较少有明显的心血管疾病的发生，但肥胖儿童青少年的代谢异常是成年后糖尿病、心血管疾病等慢性疾病等发生的病理基础和早期阶段[18-20]。因此，早期识别并干预儿童青少年期肥胖及代谢改变，对于预防和控制成年期慢性疾病的发生具有重要意义。大量研究证明，脂肪组织集聚并通过分泌一系列活性分子，影响血糖、血脂等调节信号通路，是代谢异常发生的上游细胞生物学改变[5]。本研究证明不同代谢水平肥胖儿童的血清脂肪因子存在差异，并且脂肪因子水平与体脂水平、腹型肥胖及糖脂代谢密切相关。

脂联素主要由白色脂肪组织分泌，具有增加胰岛素敏感性、抗炎及预防动脉粥样硬化等作用[21]。肥胖患者血清中脂联素水平低于正常体重组，低水平的脂联素往往与肥胖、胰岛素抵抗、代谢综合征相关[22-24]。研究表明，脂联素可活化骨骼肌腺苷酸活化激酶(AMPK)，增加游离脂肪酸氧化，降低骨骼肌中脂质堆积从而调节胰岛素敏感性；同时，脂联素可上调细胞膜GLUT4转运体水平，促进组织对葡萄糖的吸收[25, 26]。本研究显示，MHO组肥胖儿童血清脂联素水平不仅高于MUO组，并与HOMA-IR呈负相关，与以往研究结果一致[16,27]，进一步说明了脂联素调节胰岛素敏感性、改善糖代谢的作用。研究显示，肝脏是脂联素主要靶器官之一，脂联素可活化肝组织中AMPK，调节肝脏脂质聚积、胰岛素抵抗、炎症及纤维化[28]。儿童非酒精性脂肪肝病诊断与治疗专家共识表明[29]，ALT是筛查NAFLD的首选生化指标，同时反映肝细胞功能受损程度及非酒精性脂肪性肝病的病程进展，对儿童NAFLD的临床诊断具有重要意义。本研究发现，MUO组儿童青少年血清脂联素水平与ALT、AST呈负相关，提示脂联素可能参与非酒精性脂肪性肝病的形成。进一步通过ROC曲线，推断血清脂联素<5.56 μg·mL-1的肥胖儿童代谢紊乱发生风险增加。提示进行脂联素水平监测对于临床预测或评估肥胖儿童代谢状态具有一定的意义。

作为脂肪组织中一种特殊类型，棕色脂肪组织也可以分泌脂肪因子，参与机体代谢调控。Nrg4主要由棕色脂肪细胞合成并释放，与脂联素类似，Nrg4具有降低体重、改善代谢的作用。腰围和腰围身高比被认为是腹型肥胖的标志，与肥胖相关代谢并发症密切相关[30, 31]。与成人研究结果类似[32]，本研究对象血清Nrg4水平随肥胖程度、腹围及体脂含量增加而下降。有代谢异常的肥胖儿童血清Nrg4水平明显低于代谢健康肥胖儿童；ROC曲线示血清Nrg4<5.5 ng·mL-1的肥胖儿童代谢风险明显增加。已知Nrg4可通过抑制肝脏X受体(LXR)及固醇调节元件结合蛋白1c下调肝脏脂质从头合成，调控肥胖相关脂肪性肝病的进程[33]。临床非酒精性脂肪肝患者血清中Nrg4水平明显降低[34]，动物实验证明，过表达Nrg4小鼠可抵抗高脂饮食诱导的肥胖，降低脂合成基因的表达，改善肝脏脂质代谢[35]。本研究结果亦显示MUO组儿童血清Nrg4水平与ALT呈负相关。提示Nrg4有可能成为肥胖儿童非酒精性脂肪肝发生发展监测和干预的靶标。

瘦素主要由白色脂肪组织分泌，通过血脑屏障作用于下丘脑的弓形核，调节食欲及能量平衡[36]。对于正常体重人群，循环中高瘦素水平可降低体重；然而肥胖患者往往存在“瘦素抵抗”状态[37, 38]。瘦素抵抗可能与血脑屏障转运缺陷或下游细胞内信号机制的缺陷有关[39]。本研究发现肥胖儿童血清瘦素水平随肥胖程度、腹围及体脂含量增加而升高，肥胖儿童表现为瘦素抵抗状态。瘦素与代谢的关系尚存在争议。赵申等[40]研究发现肥胖儿童血清中瘦素水平与FINS、C-P、TG、LDL-c水平呈正相关，与HDL-C呈负相关；而一项使用高胰岛素-正常血糖钳夹试验诊断胰岛素抵抗的研究发现，胰岛素抵抗组与胰岛素敏感组青少年表现为相似的血清瘦素水平[41]；同时不同代谢状态肥胖成人血清瘦素水平差异无统计学意义[42, 43]；本研究亦显示血清瘦素水平与代谢未见相关性。可能与肥胖儿童代谢状态诊断标准、研究对象年龄、性别及样本量有关[16, 44]，尚需扩大样本进一步研究。

ZAG最初被认为是肿瘤来源分子，在肿瘤恶病质患者中，通过上调脂氧化降低体重[45]。近年来，研究发现ZAG可由多种组织如脂肪、肝脏、乳腺、前列腺等分泌，在调节体重及糖脂代谢中扮演重要作用。与LiuM等人研究结果相一致[46]，本研究显示，血清ZAG水平与体脂呈负相关。但未能确定ZAG与糖脂代谢相关指标的相关性，有学者认为这可能是由于脂肪组织来源的ZAG主要通过其自分泌/旁分泌方式在局部发挥作用，循环中ZAG水平与肥胖及相关代谢疾病关系尚无统一结论[47]。ZAG调控肥胖及相关代谢疾病的机制仍需进一步探讨。

本研究的局限：MHO定义尚不统一，各项研究结果有一定差异；糖脂代谢的诊断标准各国亦不统一，本研究采用的中国标准。脂肪细胞因子受到内分泌激素的调控，因研究人数有限，未能对研究对象行青春期分组分析，但对年龄进行了偏相关分析。此外，对于代谢健康的肥胖儿童需要长期随访，监测其代谢水平，以证明特异性的脂肪细胞因子对其远期健康预测的意义。

综上所述，肥胖儿童青少年代谢紊乱检出率较高，脂肪组织在其中发挥重要作用。脂源性细胞因子的变化与体脂含量、腹型肥胖及肥胖程度密切相关，血清脂联素和Nrg4是肥胖儿童青少年糖脂代谢的保护因子，进一步随访观察其变化规律以及与代谢结局的关系，并深入探讨其作用机制，对于肥胖及相关心血管代谢疾病的早期防治具有重要的临床意义。

致谢：感谢参加调查研究的儿童及家长，感谢南京医科大学附属儿童医院检验科技术人员给予的帮助。