Insulina, leptina y hormona de crecimiento y su relación con índice de masa corporal e índice de obesidad en adolescentes

 

Emperatriz Molero-Conejo, Luz Marina Morales, Virginia Fernández, Xiomara Raleigh, Angel Casanova, Lissette Connell, Maria Esther Gómez, Elena Ryder, Gilberto Campos

 

Instituto de Investigaciones Clínicas Dr. Américo Negrette. Sección de Bioquímica. Facultad de Medicina. La Universidad del Zulia, Maracaibo-Venezuela.

Correspondencia: Emperatriz Molero de Conejo, Fax: 0261- 7597247,E-mail: emolco@cantv.net, emolco@yahoo.es.

Este estudio fue financiado por el Fondo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (FONACIT), Venezuela. Nº S1-000000798.

Resumen

La leptina, insulina y hormona de crecimiento influyen en la masa grasa, composición corporal y distribución grasa. El propósito de este estudio fue determinar la relación entre los niveles de insulina, leptina y hormona de crecimiento con parámetros antropométricos y lipídicos en adolescentes. Se estudiaron 95 adolescentes entre 13 y 18 años. Se realizó una historia clínico-nutricional donde se midió el índice de masa corporal (IMC) y los pliegues subcutáneos. Se determinaron los niveles basales de glicemia, triglicéridos, colesterol total, HDL-C, LDL-C y VLDL-C, insulina, leptina y hormona de crecimiento. Los niveles de leptina e insulina se relacionaron positivamente con el IMC y el Índice de Obesidad (IOB). La insulina, leptina e indicadores de obesidad se relacionaron en forma negativa con la hormona de crecimiento. El 52% de los adolescentes con IMC≥21,09 Kg/m² e IOB >42,02 mm se consideraron metabólicamente obesos, debido a que comparados con los adolescentes normales, presentaron niveles elevados de insulina (18,68± 1,52 vs 10,08± 0,38 m U/ml), HOMA IR (3,34± 0,24 vs 1,76± 0,07), leptina (16,30± 1,24 vs 8,11± 1,32 ng/dl) y triglicéridos (78,56± 4,38 vs 64,39± 5,48 mg/dl) y disminución de HDL-C (39,09± 1,27 vs 43,30± 2,38 mg/dl). Estas mismas alteraciones se observaron en adolescentes obesos en quienes se produjo además una disminución significativa de la hormona de crecimiento. Se concluye que en los adolescentes estudiados existió una serie de factores de riesgo como hiperinsulinemia, hiperleptinemia y hormona de crecimiento disminuida relacionada con marcadores de obesidad, alteraciones lipídicas e insulino resistencia, lo cual puede conducir a la aparición temprana de diabetes tipo 2 y enfermedad cardiovascular.

Palabras Claves: Adolescentes, hiperinsulinemia, hiperleptinemia, hormona de crecimiento, insulino resistencia

Serum Insulin, leptin and growth hormone levels are associated with body mass index and obesity index in adolescents

Summary

Leptin, insulin and growth hormone levels seem to regulate body composition, fat distribution and fat mass. The purpose of this study was to determine the relationship among insulin, leptin and growth hormone levels in a group of adolescents. Ninety five adolescents (31 boys and 64 girls) between 13 and 18 y. of age were studied. A medical and nutritional history was made which included body mass index (BMI) and subcutaneous skinfolds measurements. Basal levels of glucose, triglycerides, total cholesterol, HDL-C, LDL-C, VLDL-C, leptin, insulin and growth hormone were determined. The leptin and insulin levels were positively associated with body mass index (BMI) and obesity index (OBI). Insulin, leptin and obesity markers were negatively associated with growth hormone level. Fifty two percent of the adolescents with BMI ≥21.09 kg/m² were considered metabolically obese because they had elevated levels of insulin (18.68 ± 1.52 vs. 10.08 ± 0.38 m U/ml), HOMA IR (3.34± 0.24 vs. 1.76± 0.07), leptin (16.30± 1.24 vs. 8.11± 1.32 ng./dl) and triglycerides (78.56± 4.38 vs 64.39± 5.48 mg/dl) and lower levels of HDL-C (39.09± 1.27 vs 43.30± 2.38 mg/dl), compared with normal group. The same alterations were observed in the obese group, in which significative decrease in growth hormone level was added. We conclude that hyperinsulinemia, hyperleptinemia and low growth hormone levels, may be established as risk factors related to obesity markers, lipid alterations and insulin resistance that can lead to an early development of Type II diabetes and cardiovascular disease.

Key words: Adolescents, hyperinsulinemia, hyperleptinemia, growth hormone, Insulin Resistance

Recibido: 20-04-2005      Aceptado: 27-01-2006

 

Introducción

En humanos, la expresión y secreción de la leptina está altamente correlacionada con la masa grasa corporal y el tamaño del adipocito (1)(2)(3). Se ha reportado (4)(5) que los individuos obesos tienen una concentración de leptina significativamente mayor que los delgados, y que las mujeres presentan niveles séricos más altos de leptina que los hombres. Así mismo, la hormona de crecimiento tiene un impacto importante sobre la composición corporal y la distribución de grasa, debido a su efecto sobre el metabolismo energético, lipolítico y ahorrador de energía. Se ha determinado que en la obesidad, la hormona de crecimiento está marcadamente bloqueada ya que existen niveles elevados de leptina (6)

Actualmente, existe el consenso de que la leptina y la insulina son reguladores importantes de la ingesta de comida y el balance energético. Los niveles de leptina e insulina plasmática están correlacionadas positivamente con el peso corporal y con el tejido adiposo en particular (7).

En adolescentes (8) y en niños (9) se han reportado una relación significativa entre leptina e insulino resistencia independiente de la grasa corporal.

Estudios recientes llevados a cabo en nuestro laboratorio en adolescentes (10) han revelado una alta incidencia de insulino resistencia, niveles elevados de insulina y triglicéridos y bajos niveles de HDL-C relacionados con un alto IMC.

En la búsqueda del mecanismo que pueda estar involucrado en este trastorno se decidió realizar un estudio con la finalidad de establecer la relación entre los niveles de insulina, hormona de crecimiento, niveles de leptina, lípidos y variables antropométricas en adolescentes.

Sujetos y Métodos

Se estudiaron 95 adolescentes (31 varones y 64 hembras) en edades comprendidas entre 13 y 18 años, que asistían a una Unidad Educativa de la ciudad de Maracaibo, Venezuela, en el año escolar 2003-2004. Los adolescentes recibieron información verbal y escrita del propósito del estudio y su participación fue voluntaria, con aprobación de su representante. El estudio fue aprobado por la Comisión Técnica del Instituto de Investigaciones Clínicas Dr. Américo Negrette de la Facultad de Medicina L.U.Z.

De cada individuo se obtuvo información sobre actividad física, hábito tabáquico y alcohólico, historia de enfermedad crónica, medicación, antecedentes personales de importancia, antecedentes familiares de enfermedad cardiovascular, diabetes mellitus tipo 2 y obesidad. Se excluyeron aquellos adolescentes con diagnóstico de diabetes, hipertensión, enfermedad tiroidea o que estuvieran bajo tratamiento que modificara los niveles de lípidos o cualquiera de las hormonas estudiadas.

El estadío puberal se evaluó de acuerdo a los criterios de Tanner clasificados por genitales en los varones y glándulas mamarias en las hembras y la evaluación del estado nutricional se realizó a través de las variables peso (en Kg con balanza Healt-o-meter) y talla (en cm), calculando el Indice de Masa Corporal (IMC) o índice de Quetelet (Kg/m²). Se consideraron a los adolescentes con un IMC entre 17,6 y 25 Kg/m² como delgados y a los de IMC mayor de 25 kg/m² como obesos. Estos puntos de corte se establecieron en base a los valores reportados por FUNDACREDESA – Proyecto Venezuela (1994) (11).

Los pliegues cutáneos bicipital (PB), tricipital (PT), subescapular (PSE) y suprailíaco (PSI) se midieron con un Lange Skinfold Caliper. En base a los pliegues se determinó el índice de centralidad (PSE/PT) y el índice de obesidad (IOB) a través de la sumatoria de los pliegues bicipital, tricipital y subescapular. Se calculó la relación cintura/cadera midiendo en centímetros la cintura a nivel del ombligo y la cadera en su porción más ancha.

La presión arterial sistólica y diastólica (5^ª fase de Korotkoff) se midió en el brazo derecho en posición sentada con un esfingomanómetro de mercurio estándar.

A cada individuo se le tomó muestra de sangre después de un ayuno de 12 horas. Se obtuvo el suero luego de la centrifugación a 3.000 rpm durante 15 minutos y se determinaron glicemia (glucose liquicolor, GOD-PAP Method Human), Colesterol total (CT) (Cholesterol liquicolor, CHOD-PAP Method Human), Triglicéridos (TG)(Triglycerides GPO liquicolor, GPO-PAP Method Human), colesterol de las HDL (HDL-C) (HDL-Cholesterol , Human Cholesterol liquicolor test kit) y colesterol de las LDL (LDL-C) (Cholesterol LDL, PVS method, Boehringer). El colesterol de las VLDL (VLDL-C) se estimó utilizando la ecuación: VLDL-C=colesterol total–HDL-C–LDL-C.

Los niveles basales de insulina se determinaron por el método de radioinmunoensayo en fase sólida (Coat-A.-Count Insulin, Diagnostic Products Corporation), Leptina por el método de radioinmunoensayo (Linco, St. Charles, MO), Hormona del Crecimiento por radioinmunoensayo (Diagnostic Products Corporation). HOMA IR y HOMA β-cel se calcularon empleando las fσrmulas del Modelo Homeostático (12).

Los resultados son reportados como media ± desviación estándar o error estándar. Se aplicaron las pruebas estadísticas t de Student, análisis de variancia, regresión lineal según se consideró conveniente, utilizando el paquete estadístico S.A.S.

El estudio fue aprobado por el Comité Ético del Instituto de Investigaciones Clínicas. Se informó a los padres de los adolescentes acerca del estudio y se obtuvo su consentimiento por escrito. Todos los adolescentes consintieron en el estudio voluntariamente.

Resultados

Las características tanto clínicas como bioquímicas de los adolescentes en estudio aparecen descritas en la Tabla 1. Los varones se caracterizaron por presentar una distribución central de grasa dado que la circunferencia de cintura, relación cintura/cadera y la estimación del índice de centralidad, calculado por PSE/PT, fueron significativamente superiores (p<0,02) cuando se compararon con las hembras. Los pliegues bicipital, tricipital y subescapular e índice de obesidad fueron significativamente superiores en las hembras (p<0,0001) que en los varones.

De acuerdo al criterio de Tanner, la media de maduración sexual de los adolescentes en estudio fue de 4. Al momento del estudio, todas las adolescentes eran postmenárquicas y menstruaban regularmente.

Los niveles de colesterol total fueron significativamente (p<0,004) mayores en las hembras. En los varones se observó que los niveles de HDL-C eran no sólo significativamente (p<0.03) inferiores al de las hembras, sino que su promedio era menor a 35 mg/dl (valor de referencia para este grupo etario (13).

La media de los niveles de leptina en las hembras fue, aproximadamente, 3 veces más alto que en los varones (21,92± 8,91 ng/dl vs 6,21± 6,29 ng/dl). Tanto las hembras como los varones presentaron niveles de insulina por encima del punto de corte establecido por nuestro laboratorio para adolescentes del mismo grupo etario (12μ U/ml) (10). Además, los niveles de insulina basal de las hembras fueron significativamente (p<0.05) más altos. No se observaron diferencias significativas en los niveles basales de hormona de crecimiento entre los varones y hembras.

La presión arterial tanto sistólica como diastólica, aún cuando dentro de los límites normales, fueron significativamente mayores en los varones (p<0,05) que en las hembras.

Se encontró una correlación positiva (p<0,0001) de los niveles de leptina con IMC e IOB tanto en los varones como en las hembras (datos no mostrados).

Al clasificar los adolescentes de acuerdo a los cuartiles de IMC (Tabla 2), se observó que tanto en los varones, como en las hembras, los niveles de leptina se hacen significativamente (p<0,05) superiores cuando el IMC >24,78 kg/m², comparado con los adolescentes con IMC £19 kg/m². Del mismo modo, a medida que el IOB se incrementó, se produjo un aumento significativo (p £0,05) de los niveles de leptina tanto en varones como en las hembras, pasando de 3,01± 2,09 ng/ml en los varones y 13,77± 3,65 ng/ml en las hembras del primer cuartil, a 20,77± 4,11 ng/ml y 24,98± 2,64 ng/ml en sus respectivos pares del último cuartil. La concentración de leptina siempre fue superior en las hembras que en los varones en cualquier nivel de IMC o de índice de obesidad.

Con respecto a la insulina, no se encontró que estaba asociada al sexo en el grupo etario estudiado cuando se clasificaron por IMC. Los adolescentes con un IMC £ 19 Kg/m² presentaron niveles de insulina de 11,9 m U/ml, los cuales estuvieron dentro de los valores de referencia de nuestro laboratorio para este grupo etario (12 m U/ml), cuando el IMC fue >21,8 Kg/m² la insulina basal fue de 16,39± 2,32 incrementándose aún más en los adolescentes con un IMC >24,78 kg/m²; de esta forma, el 77,8% de los adolescentes presentaron niveles elevados de insulina (Tabla 3). Al clasificar a los adolescentes de acuerdo a su índice de obesidad se observó que en todos los cuartiles los niveles de insulina fueron superiores a 12 m U/ml. Los adolescentes con un índice de obesidad entre 46 y 56 mm presentaron los niveles más altos (22,69± 2,59) de insulina, comparados con el resto de los adolescentes (Tabla 3). No se encontraron asociaciones entre los niveles de leptina e insulina.

La hormona de crecimiento, al igual que la leptina e insulina, se correlacionó con el IMC e índice de obesidad, observándose que el incremento del IMC produjo una disminución, aún cuando no significativa, de la hormona de crecimiento (Tabla 3), mientras que el incremento del índice de obesidad si afectó negativamente los niveles de esta hormona. Los adolescentes con un IOB superior a 45 mm, presentaron una disminución significativa (p £0,05) de los niveles de la hormona de crecimiento que se asoció con los niveles basales más altos de insulina.

Al analizar la asociación entre los niveles de leptina, insulina y hormona de crecimiento se encontró asociación negativa significativa (p 0,005) entre la leptina y la hormona de crecimiento y entre la insulina y la hormona de crecimiento. No se observó asociación entre los niveles basales de leptina e insulina.

Según se observa en la Tabla 4, los adolescentes con niveles de leptina >24,5 ng/ml presentaron una disminución significativa de la hormona de crecimiento (0,9± 1,03 ng/ml) comparado con los adolescentes con niveles de leptina £8,75 ng/ml.

Se encontró que los adolescentes con niveles basales de insulina > 19 m U/ml, presentaron un descenso significativo de la hormona de crecimiento (1,59± 0,95 ng/ml) al compararse con los adolescentes con niveles basales de insulina £ 12m U/ml (Tabla 5)

Las circunferencias de cintura, cadera, relación cintura/cadera, los pliegues (bicipital, tricipital, subescapular, suprailíacos) e índice de centralidad (PSE/PT), no se asociaron con los niveles basales de leptina, insulina u hormona de crecimiento.

Los niveles basales de insulina se asociaron positivamente con los niveles de triglicéridos, colesterol y negativamente con HDL-colesterol (Tabla 6). Esto no se observó en el caso de la leptina y la hormona de crecimiento. HDL-C fue la lipoproteína más afectada, encontrándose que en los adolescentes con insulina £ 12 m U/ml sus niveles de HDL-C fueron de 40,45± 2,44 mg/dl, pero a medida que se incrementaron los valores de insulina se observó un descenso de la HDL-C, que se hizo significativo e inferior a 35 mg/dl en los adolescentes con insulina >19 m U/ml, acompañado por niveles de triglicéridos significativamente superiores (p<0,05) al compararlos con los del primer cuartil.

 

 

Tomando los puntos de cortes para IMC e insulina establecidos (25 kg/m² para IMC y 12 m U/ml para insulina) se obtuvieron tres grupos: el Grupo A (Grupo Normal) delgados (IMC £ 25 kg/m²) con niveles basales de insulina £12 m U/ml; el Grupo B, (Metabólicamente Obesos) con IMC £ 25 kg/m² pero hiperinsulinémicos (>12 m U/ml), y el Grupo C: adolescentes obesos (IMC >25 kg/m²) e hiperinsulinémicos. Los adolescentes del Grupo B tuvieron IMC, cintura, pliegues, niveles de leptina, insulina, HOMA IR y triglicéridos significativamente (p<0,05) más elevados, con disminución del HDL-C comparado con el Grupo Normal. Este grupo de adolescentes normoglicémicos, no obesos fueron hiperleptinémicos, hiperinsulinémicos e insulino resistentes, lo cual indicó que estaban tan afectados metabólicamente como el grupo de adolescentes obesos (Grupo C).

Se observó un incremento significativo de la leptina, insulina y una disminución significativa de hormona de crecimiento cuando se compararon el Grupo B y el Grupo C con el Grupo A, que pudiera asociarse con los incrementos significativos de cintura e índice de obesidad.

Los adolescentes ubicados en el Grupo C presentaron los niveles más altos de leptina, insulina, HOMA IR, TG, CT, VLDL-C y valores de PAS, PAD y los más bajos niveles de HDL-C, comparados con el grupo normal.

Se observó que el grupo B era tan insulino resistente como el Grupo C, determinado a través de sus valores de HOMA IR, cuando fueron comparados con el Grupo A, el cual debido a sus características metabólicas y valores hormonales es el que se considera como valor de referencia para los adolescentes estudiados (HOMA IR= 1,76± 0,07)

En ninguno de los grupos se encontró una alteración de la función de las células b medida por el HOMA b-cell. 

Discusión

Los varones, a diferencia de las hembras, presentaron una distribución central de la grasa estimada por la relación PSE/PT y por la relación cintura/cadera (Tabla 1). Se ha descrito que las concentraciones de leptina sérica pudieran depender de la localización del tejido adiposo. Similar a lo reportado por Caprio y col. (14), las adolescentes estudiadas presentaron una mayor concentración de leptina plasmática, asociado a un mayor IMC e IOB.

En forma similar a lo encontrado por nosotros, estudios previos (2)(4)(8)(9)(14)(15)(16)(17) han reportado que la concentración de leptina está directamente relacionada con indicadores de obesidad tanto en varones como en hembras, lo cual sugiere que la obesidad está asociada con una resistencia funcional a la leptina, que pudiera estar presente en los adolescentes estudiados.

Algunos estudios (15)(18)(19) han demostrado una relación positiva entre la insulina y la leptina tanto en varones como en hembras, mientras que otros estudios como el de Argente y col. (20), no encontraron esta asociación, similar a lo reportado en nuestro estudio. En los adolescentes estudiados encontramos que cuando el IMC >19 Kg/m², o el IOB >29 mm, el nivel de insulina fue mayor de 12 m U/ml. A medida que aumentaron los niveles de insulina, se encontró un aumento de triglicéridos y disminución significativa (p£ 0,05) de HDL-C, además de una elevación de los niveles de presión arterial tanto sistólica como diastólica, lo cual pudiera incrementar el riesgo cardiovascular y diabetes mellitus tipo 2 en la adultez (Tabla 6).

En nuestro estudio observamos que a medida que aumentan los niveles de IMC e IOB, los niveles de hormona de crecimiento disminuyeron significativamente (Tablas 2 y 3). Esto último estuvo asociado a los niveles basales de leptina e insulina (Tablas 4 y 5). Coutant y col. (21) observaron que los niveles de leptina en niños, estuvieron inversamente relacionados con hormona de crecimiento tanto en niños delgados como obesos. Ellos identificaron a la leptina y a la insulina como determinantes negativos de la respuesta de la hormona de crecimiento a la hormona liberadora de hormona de crecimiento (GHRH) en niños obesos, mientras que en niños delgados sólo se encontró a la leptina como determinante negativo.

De acuerdo a los resultados obtenidos en este estudio, los niveles basales de insulina, leptina y hormona de crecimiento se asociaron con el IMC e IOB. Se encontró que el 52%, aún con un índice de masa corporal de 21,09 Kg/m², pero un IOB de 42,02 mm, presentaron una alta incidencia de hiperinsulinismo, insulino resistencia marcada e incremento significativo de la leptina, que afectó negativamente los niveles de hormona de crecimiento, además de producir una elevación de TG y disminución de HDL-C al compararse con el Grupo Normal, todo ello se ha relacionado con el síndrome de insulino resistencia, incrementando el riesgo de esta población para la aparición temprana de diabetes tipo 2 y enfermedad cardiovascular en la edad adulta. 

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