Aspectos cronobiológicos de la obesidad infantil : relación con horarios de comida, actividad física y luz

Abstract

La evaluación de la salud circadiana se ha limitado hasta ahora a la población adulta, pero todavía son pocos los estudios que abordan la cronobiología en la población infantil. Por ello, nuestros objetivos fueron: 1) Desarrollar un índice o “score” circadiano que, mediante la combinación de herramientas no invasivas, sea capaz de detectar la salud circadiana de niños de edad escolar y explorar las diferencias entre niños y niñas y de éstos con una población adulta. 2) Valorar el uso de la saliva como herramienta no invasiva para la determinación de biomarcadores inflamatorios que nos permitan detectar los cambios metabólicos asociados con el grado de obesidad, las características dietéticas y la actividad física. 3) Evaluar el cronotipo del niño por medio de técnicas objetivas y estudiar su posible relación con el jet lag social, la exposición a luz nocturna, las alteraciones del sueño, el riesgo metabólico y las notas académicas. 4) Averiguar si la hora de la cena influye en la obesidad y en la salud cardiometabólica del niño. 5) Estudiar la posible asociación entre las características del ritmo de actividad/reposo, la obesidad, y diversos biomarcadores inflamatorios. 6) Averiguar si el “score” circadiano desarrollado en el objetivo 1, es capaz de detectar enfermedades tales como la obesidad. Este estudio se realizó en cuatrocientos treinta y dos niños sanos de 8 a 12 años que fueron reclutados en tres escuelas de la Región de Murcia. Se realizaron mediciones antropométricas y se evaluó la composición corporal. Se realizaron registros de alimentación y sueño durante 7 días y se determinó el cronotipo a través del cuestionario de Munich (MCTQ). Los niños usaron, durante los 7 días de estudio, un reloj de pulsera colocado en la mano no dominante que integraba dos sensores diferentes, un sensor de temperatura (temperatura corporal), y un actímetro, (actividad y posición). Con estas 3 variables se obtuvo la variable integradora TAP (Temperatura, Actividad y Posición). En una submuestra de la población (n=122), se analizaron los ritmos de luz, través de un luxómetro. Además, se obtuvieron muestras de saliva para la determinación de dos hormonas circadianas como son el cortisol (a las 09:00h, 14:00h y 23:00h) y la melatonina (a las 14:00h y 01:00h) y para analizar diferentes biomarcadores de inflamación tales como Interleuquinas (IL6 y 8), Factor de Necrosis Tumoral Alfa (TNFα), Proteína C Reactiva (PCR), etc. También se extrajeron muestras de suero en ayunas en una submuestra de 79 niños. Por otro lado, se recogieron las notas académicas de una subpoblación (n=92). Como resultado de esta tesis doctoral hemos desarrollado un nuevo score circadiano usando técnicas no invasivas, incluida la variable integradora TAP, que parece ser fiable para evaluar el sistema circadiano en niños. Nuestros datos muestran que los niños estudiados presentaban una mejor función circadiana que los adultos estudiados por el grupo en investigaciones anteriores. Además, las niñas presentaron una función circadiana mejor que los niños. Los biomarcadores analizados en la saliva captaron las condiciones de vida y de salud de los niños, ya que se relacionaron significativamente con el IMC, la ingesta de alimentos y la actividad física en niños. Concluimos que el análisis de biomarcadores en la saliva puede ser una posible herramienta útil no invasiva y libre de estrés para detectar hábitos de vida de los niños. También concluimos el interés de determinar el cronotipo del niño y su relación con la cronodisrupción con el fin de detectar y prevenir el riesgo metabólico en niños de edad escolar. Nuestros resultados muestran que aquellos niños evaluados objetivamente con estas técnicas que tenían cronotipo vespertinos o nocturno presentaron mayores alteraciones del sueño, un mayor jet lag social, mayor exposición a la luz nocturna, más obesidad, mayor riesgo metabólico y mejores calificaciones en arte que los niños matutinos. Por otra parte, esta tesis proporciona una visión circadiana y metabólica de la asociación de realizar habitualmente la cena en horario tardío con el riesgo metabólico y la obesidad en los niños. Según nuestros resultados, los niños que realizaron una cena tardía eran más obesos, tenían valores más elevados de ciertos biomarcadores inflamatorios tales como la PCR y la IL6 y presentaban mayores alteraciones circadianas que los niños que cenaban temprano. También, demostramos que las alteraciones en el ritmo de actividad/descanso se asocian con el IMC y con marcadores proinflamatorios en la población infantil, independientemente de la duración del sueño y/o el grado de actividad física. Por último, afirmamos que el score circadiano es capaz de detectar enfermedades tales como la obesidad.

Circadian health assessment has been limited to the adult population. Childhood chronobiology studies have begun to emerge, but there are still very few that address this field and investigations of school-age children are still scarce. Therefore, our objectives were: 1) To develop a circadian score that, by combining non-invasive tools, is capable to detect the circadian function in school-age children and to explore circadian differences between boys and girls and with a sample of adults. 2) To assess the use of saliva as a non-invasive tool for the determination of inflammatory biomarkers that allows us to detect the metabolic changes associated with BMI, dietary characteristics and physical activity. 3) To evaluate the child's chronotype using objective circadian-tools and to study its possible relationship with social jet lag, exposure to light at night, sleep disturbances, academic score and metabolic risk. 4) To find out if dinner timing influences obesity and child's cardiometabolic health. 5) To study the possible association between the characteristics of the activity/rest rhythm and obesity, as well as with various inflammatory biomarkers. 6) To examine if the circadian score developed in objective 1, is capable of capturing diseases such as obesity. This study was carried out on four hundred and thirty-two healthy children between 8 and 12 years, who were recruited in three schools from a Mediterranean area of Spain. Anthropometric and body composition measurements were determined. A 7-day food record and a sleep diary were performed for 7 days and the chronotype was determined using the Munich questionnaire (MCTQ). During the 7 days of study, children used a wristwatch placed on the non-dominant hand that integrated two different sensors, a temperature sensor to determine daily body temperature rhythms, and an actimeter, to determine of active/rest and body position rhythms. An integrating variable called TAP (Temperature, Activity and Position) was obtained. In a subsample of the population (n = 122), the daily rhythms of light exposure were analyzed through a pendant luxmeter. In addition, saliva samples were obtained for the determination of two circadian hormones such as cortisol (at 9:00 a.m., 2:00 p.m. and 11:00 p.m.) and melatonin (at 2:00 p.m. and 1:00 a.m.) and to analyze different inflammation biomarkers such as InterLeukins (IL 6 and 8), Tumor Necrosis Factor Alpha (TNFα), C-Reactive Protein (CRP), etc. Fasting serum samples were also drawn from a subsample of 79 children. On the other hand, the academic score of a subpopulation of children were collected (n = 92). The results obtained in this thesis show that we have been able to develop a novel circadian score using non-invasive circadian-tools, including the integrative variable TAP, which seems to be reliable in evaluating the circadian system in children. Children had better circadian function than adults. Also, girls appear to have better circadian function than boys. On the other hand, we confirm that several biomarkers in saliva are able to capture the life style and obesity degree of these children. Indeed, biomarkers such as CRP, TNFα and IL6 and 8 show changes related to BMI, food intake, and physical activity. These data indicate that the analysis of these pro-inflammatory biomarker in saliva may constitute a potential useful non-invasive and stress-free tool for future studies. Furthermore, we demonstrate the importance of the individual chronotype in school-age children and its relationship with chronodisruption and metabolic risk. Evening chronotype children, as objectively evaluated, presented more sleep disturbances, higher social jet lag, higher exposure to light at night, more obesity, higher metabolic risk and better academic scores in art than morning chronotypes. Moreover, this thesis provides a circadian and metabolic view of the detrimental association of habitual late eating in children. According to our results, those children who had a late dinner were more obese, had higher values of inflammatory biomarkers such as CRP and IL6, and had higher circadian alterations than children who had early dinner. Also, we demonstrate that alterations in the activity/rest rhythm are associated with BMI and proinflammatory markers in children, regardless of sleep duration and/or average daily physical activity. Finally, we have demonstrated that the circadian score is capable of detecting diseases such as obesity in school-age children. Good or poor circadian health will depend on factors such as sleep, timing food intake and physical activity, presence or absence of obesity, among others.