在过去20年中，全球肥胖率翻了三倍。根据世界卫生组织(WHO)在2019年的一项研究中，约有3800万5岁以下儿童超重或肥胖。此外，巴西的一项研究报告称，相当一部分儿童和青少年超重和肥胖，20.5%的10~19岁青少年被认为超重，4.9%肥胖。儿童和青少年时期体重增加会增加患心血管疾病(CVD)的风险，包括糖尿病、血脂异常、动脉粥样硬化、肾病和高血压。
许多因素导致高血压疾病，包括肥胖、胰岛素抵抗以及肾素-血管紧张素(Renin- Angiotensin System， RAS)和激肽释放酶-激肽系统(Kallikrein-Kinin System， KKS)的变化。尽管最近的研究已经确定了几种基于肽的肥胖生物标志物，但尚未描述肥胖青少年中来自RAS和KKS肽的循环水平。
近期，巴西圣保罗联邦大学的Fernanda Barrinha Fernandes及其研究团队发表在Hypertension Research上的一项研究分析了肥胖青少年的RAS和KKS肽的循环水平，是否可以作为青春期潜在的肥胖生物标志物。
研究背景和目的
RAS在调节血压(BP)和电解质稳态方面起着至关重要的作用。主要效应物血管紧张素II(Ang II)促进血管收缩，其由血管紧张素I转化酶(ACE)产生，ACE负责使缓激肽(BK)失活。因此，ACE是RAS和KKS缩血管和扩血管肽的重要调节因子(图1)。
图1. RAS和KKS系统间的相互串扰(crosstalk)
Ang-(1-7)通过血管紧张素II转换酶(ACE2)作用，由Ang I、Ang II和Ang-(1-9)产生，起平衡Ang II，增强BK的作用，并可在正常血压和自发性高血压(spontaneously hypertensive)大鼠中诱导血管舒张，而非在糖尿病大鼠。因此，RAS的血管收缩/增殖或血管扩张/抗增殖作用主要由ACE-ACE2平衡驱动。在有心血管疾病风险的内脏肥胖患者中，RAS被解除管制(deregulated)。此外，脂肪组织含有局部合成Ang II的分子成分，以及肾素原/肾素受体(prorenin/renin receptor)，它可能在高ACE水平下增加局部血管紧张素原(AGT)和Ang II合成Ang I。
在KKS中，des-Arg9BK与疼痛和炎症相关。Des-Arg9BK也是ACE和ACE2的底物，产生非活性肽。此外，给予肥胖动物des-Arg9BK与瘦素增加有关。
高血压患者Ang-(1–7)增加与肾脏疾病相关。Ang-(1-7)对代谢、增加葡萄糖摄取和脂肪分解也有积极作用，同时降低胰岛素抵抗和血脂异常。在一项研究中，进食量正常且血浆Ang-(1-7)水平升高的小鼠显示脂肪量减少，甘油三酯和胆固醇水平降低。遗传易感性是肥胖和高血压的重要危险因素。例如有高血压家族史(FHH)的儿童更容易患高血压。此外，该项研究表明FHH与高血压生物标志物——N域ACE(N-domain ACE)的存在有关。
总的来说，Ang-(1–7)和des-Arg9BK在肥胖中的代谢功能和相互作用仍不清楚。在这项研究中，研究者测量了肥胖青少年的RAS和KKS肽的循环水平。
研究方法
研究从巴西圣保罗联邦大学的青少年门诊部招募了950名受试者。有846名受试者因高血压、糖尿病、甲状腺问题、睡眠呼吸暂停、服用药物或吸烟而被排除在外。104名11~17岁的健康志愿者(女性和男性)被纳入横向观察临床研究。受试者(n=104)被分为正常体重(NW)、超重(OW)、肥胖(OB)和病态肥胖(MO)组。通过测量身高、体重、血压和皮褶创建人体测量轮廓。采用高效液相色谱法对血浆Ang I、Ang II、Ang-(1–7)、BK和des-Arg9BK水平进行定量。
研究主要结果
青少年按性别划分，其中女性占54.81%(n=57)，男性占45.19%(n=47)。根据巴西人口普查，受试者也被分为自称的“种族/肤色”亚组，如白人、中级(Intermediate)(葡萄牙语中指棕色、Pardo)或黑人。根据种族分析，53.85%的受试者为白人，32.69%为棕色，12.5%为黑人，0.96%为其他；42.11%为棕色女性，23.40%为黑色男性。女性的腹围、所有皮褶和皮褶总和的值高于男性(数据未显示)。
共有64.46%的青少年(n=51)出生时体重适宜；18.99%(n=15)为低体重，16.46%(n=13)为极低体重。MO组出生体重高于OW组(P<0.05)；然而，与NW受试者相比，未观察到这种差异。MO、OB和OW受试者的皮褶、臂围和腰围值高于NW受试者。肥胖家族史(FHO)在BMI较高的人群中更为普遍(数据未显示)。
与性别相关的生化和临床特征表明，男性的尿酸、钠和葡萄糖血浆水平高于女性。在HR、DBP、SBP及其百分位数(percentiles)方面，未发现性别之间存在显著差异。根据血压测量，89.42%的青少年属于正常分类，在第90百分位中，7.69%为高血压前期，2.8%为高血压。MO组的SBP和DBP百分位高于NW、OW和OB组，50%的受试者至少处于第90百分位。OB组的血压值高于NW组。两组之间的HR没有显著差异。
MO组的胆固醇和低密度脂蛋白(LDL)血浆水平高于NW组，而高密度脂蛋白(HDL)血浆水平低于NW组，但无显著差异。此外，MO组的血浆甘油三酯和尿酸水平高于NW组(P<0.05)。OB和MO组的CRP浓度高于OW和NW组(P <0.05)。
OW、OB和MO患者的血浆BK水平低于NW患者。OB和MO的des-Arg9BK水平高于NW和OW(图2A)。
此外，MO和OB组的血浆Ang-(1–7)水平低于NW组(图2B)。总的来说，BMI较高的组Ang I水平较高，OB组加压素(VP)水平高于NW组。
图2. RAS和激肽的血浆浓度。显著性(P<0.05)；组间比较： (*)vs. NW组、(§)vs. OW组、(#)vs.OB组；A Ang和VP；B BK和des-Arg9BK
Ang-(1-7)与BMI和BK呈负相关，但与Ang I和des-Arg9BK呈正相关(图3)。此外，BMI与DBP、SBP、甘油三酯、VP、ACE活性、CRP、des-Arg9BK、Ang I和HOMA(稳态模型评估)呈正相关，但与Ang-(1-7)和BK呈负相关。des-Arg9BK水平与VP、甘油三酯和CRP呈正相关。Ang-(1-7)水平与BK呈正相关，与SBP、甘油三酯、VP、CRP、des-Arg9BK和BK呈负相关。
图3. BMI的相关性分析；(A)Ang I，(B)ANG-(1-7)，(C)BK和(D)des-Arg9BK，所有水平均以血浆的pmol/mL表示(P<0.05)
研究结论及讨论
该项研究分析了NW、OW、OB和MO组青少年的循环RAS和KKS肽，以了解这些系统对与肥胖相关的代谢功能障碍以及导致高血压和CVD的影响。
高血压家族史(FHH)儿童肥胖和高血压的主要危险因素与遗传易感性和家庭生活方式有关。该项研究表明，FHH与高血压N-结构域(N-domain)的生物标志物的存在有关，血管系统的早期变化先于高血压的存在。
该项研究探讨了父母(FHO1+)和祖父母(FHO2+)人群中的FHO，这表明体重指数较高的组中FHO较高。MO组FHO1+阳性率为67%，NW组仅为12%(P<0.01)。对于MO组，66.67%有FHO1+，11.1%有FHO2+。这些观察结果与既往Coriga等人描述的结果相似，他们讨论了FHO与心血管和代谢疾病风险的关系。青春期出现FHO很重要，因为家庭肥胖程度和青春期超重史是成年期超重(以及伴随的CVD风险)的危险因素。
和预期的一样，与OW组和NW组相比，OB组和MO组的体重、BMI、腹部百分位周长(abdominal percentile circumference)、腰围、腰臀比(WHR)、手臂周长和总皮褶值均较高。这些差异主要是由于脂肪细胞中甘油三酯的积累，最终增加了体脂量(corporeal fat mass)。OB和MO组的WHR值高于OW和NW组。WHR与腹部肥胖和健康结果相关，这可能是因为它与内脏脂肪组织密切相关，是代谢、CVD和血脂异常的独立预测因子。然而，在性别和种族之间未观察到BP、SBP或DBP百分位数的差异。BP处于第95百分位的所有受试者均来自MO组，这一点得到了文献的支持。
MO组的甘油三酯浓度高于NW和OW组。这一发现与26 000名超重儿童的研究相似，其中32%的受试者的一种或多种脂质浓度异常，14.3%受试者的甘油三酯发生改变。根据Miller等人的研究，甘油三酯不直接致动脉粥样硬化，但由于与致动脉粥样硬化颗粒相关，甘油三酯是心血管疾病风险的重要生物标志物。
脂肪组织释放大量细胞因子和生物活性介质，如瘦素、脂联素、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α，影响体重动态平衡以及许多其他机制，包括调节BP。除了脂肪细胞积聚外，肥胖期间RAS的改变通过AGT和Ang II的形成促进肥胖相关高血压的发生。需要更多的研究来阐明肥胖与局部RAS上调之间的关系。
AGT是Ang I的前体，其水平与BMI呈正相关，该项研究观察到Ang I(血管活性Ang II的直接前体)与BMI呈正相关。此外，研究发现青少年体重增加与血浆Ang-(1-7)浓度显著降低有关；Ang-(1-7)的这种差异可能导致肥胖和超重青少年SBP和DBP血压升高，因为Ang-(1-7)本身是一种血管舒张剂。Ang-(1-7)也可提示高血压，因为其他肽如Ang-(1-7)是通过ACE2作用，由来自Ang I的neprilysin (NEP)、脯氨酰寡肽酶和thimet寡肽酶在组织中生成的，ACE2主要切割Ang II生成Ang-(1-7)，其次降解Ang I生成Ang 1-9。
这些Ang-(1–7)水平的降低可能是血浆NEP和/或ACE2活性和/或浓度降低的结果。在Becker等人的一项研究中，血管紧张素酶的增加导致Ang-(1–7)分裂，NEP缺陷小鼠在正常饮食下开始变得肥胖。在BMI较高的组中观察到的Ang-(1–7)降低可能是由于ACE2活性降低。虽然研究分析了OB组和MO组的血浆ACE2活性，但无法检测到这些值，这一点得到了文献的支持。文献表明，人体血浆中的ACE2催化活性被内源性抑制剂掩盖。
Ang-(1-7)增强BK是一种复杂的机制，涉及NO、前列腺素、ACE、BK和Ang-(1-7)受体，KKS和ACE抑制之间存在串扰(crosstalk)。研究者根据BK和des-Arg9BK的血浆水平评估KKS。MO组的血浆BK水平低于其他组。
在体外，ACE对BK和Ang-(1-7)的催化亲和力高于对血管紧张素I的催化亲和力。因此，观察到的血压变化可能是由于血管扩张剂[BK和Ang-(1-7)]的减少，而不是Ang II的增加，因为各组间Ang II水平没有差异。
在该项研究中，OB和MO组的des-Arg9BK水平较高。这一结果支持OB组ACE2活性降低的假设，因为des-Arg9BK由羧肽酶(carboxypeptidase)形成，然后在正常条件下被ACE2切割。Des-Arg9BK作用于B1R，由炎症刺激强烈诱导，可能导致肥胖青少年血管功能障碍。最近，Abe等人发现，在ob/ob小鼠的白色脂肪组织、肝脏和下丘脑中，B1R mRNA上调，这首次表明肥胖与B1R之间存在相关性。此外，一项涉及使用遗传和药理学策略在不同肥胖动物模型中消除B1R的研究表明，B1R通过一种可能涉及调节瘦素敏感性的机制参与能量平衡的调节。这些研究支持该项研究的结果，因为des-Arg9BK水平与BMI呈正相关。
该项研究的数据也支持炎症是肥胖导致的高血压和随后的CVD发病机制中的一个关键因素的观点。研究观察到肥胖青少年血浆CRP浓度显著升高。这个结果与一项针对354名肥胖儿童和对照组的研究相似，该研究显示CRP水平与不良BP变化之间存在强烈相关性，这表明氧化应激可导致肥胖儿童CVD的发生。
尿酸被描述为心血管风险的标志物。MO组的尿酸浓度高于NW组，是肥胖受试者心血管风险的另一个因素。脂联素，大量存在于脂肪细胞中，与脂肪氧化和胰岛素敏感性增加有关。在该项研究中，OB组的血浆脂联素水平低于NW组，脂联素与HOMA和BMI呈负相关，与文献类似。此外，研究观察到BK水平和脂联素之间存在直接相关性，这可能导致肥胖患者内皮保护受损。
总体而言，OW、OB和MO组的血浆瘦素水平高于NW组，与文献相似。此外，血浆瘦素水平与HOMA、DBP、SBP、TRI、CRP、des-Arg9BK和Ang I水平呈负相关，ACE活性与Ang-(1–7)水平呈负相关。
然而，在研究组中，AGT浓度和肾素活性之间没有观察到差异，并且在BMI较高的青少年中，AGT和ACE的血浆水平没有差异。因此，与NW相比，在OB和MO中观察到较高水平的Ang I，可能是由于ACE2对该肽的降解较低。这些结果支持以下假设：在该项研究中，OB和MO组中ACE2活性低于NW和OW组，并与OB和MO组中观察到的较低水平的Ang-(1–7)和较高水平的des-Arg9BK有关。
许多激素被认为在肥胖症的发展和维持中起着重要作用，如促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)、精氨酸加压素(VP)等。该项研究观察到OB组的血浆VP水平高于NW组，这与Enh?rning等人描述的数据相似，他们也观察到OB中的血浆copeptin升高。Copeptin预测腹部肥胖、糖尿病和微量白蛋白尿，提示VP在这些疾病的发展中起主要作用。该项研究的数据支持VP与代谢性疾病发展的相关性，因为在这项研究中，MO组青少年的VP更高，他们的空腹血糖和胰岛素水平也更高，表明存在一定程度的胰岛素抵抗。
该项研究结果表明，OB和BMI与Ang-(1–7)和BK(可促进血管舒张)呈负相关，提示心血管风险，以及呈现高水平的血浆甘油三酯、BP和CRP。des-Arg9BK增加可能由多种机制触发，包括炎症。研究首次描述了Ang-(1-7)与肥胖之间的关联，表明Ang-(1-7)和des-Arg9BK是肥胖的生物学标志物，可能在未来的治疗中成为靶点。
密西西比大学医学中心细胞与分子生物学系的Licy L. Yanes Cardozo等对该文作出了精彩评论，文章指出，儿童和青少年肥胖症是一个全球问题，而目前正在流行的COVID-19可能会加剧儿童和青少年肥胖危机。越来越多的证据表明，儿童和青少年肥胖也是一个重要的医疗和公共卫生问题，应引起关注。儿童期较高的BMI与成年期致命和非致命性冠心病事件的风险增加相关，需要立即采取行动防止其对成年的有害影响。临床上最常见的肥胖诊断工具是BMI，然而，BMI有很多严重的局限性，包括它不区分脂肪和瘦体重，不考虑脂肪分布模式，也不能根据年龄或种族进行调整等。人们一直都在积极寻找新的肥胖生物标志物，希望为这一疾病的诊断和治疗带来光明。
在最新一期的高血压研究中，Fernandes等人分析了肾素-血管紧张素系统（RAS）和激肽释放酶-激肽系统（KKS）的循环水平，作为青春期潜在的肥胖生物标志物。这是一项有趣的临床研究。在研究中，健康的青少年志愿者（11~17岁）根据体重指数分为正常体重、低体重、肥胖和病态肥胖（MO）受试者。通过高效液相色谱法对Ang I、Ang II、Ang（1-7）、BK和des-Arg9BK的循环水平进行定量。此外，还量化了AGT、肾素和ACE活性的循环水平。研究从所有受试者身上获得了一组令人印象深刻的人体测量和临床化学参数、代谢测定和血压，允许进行多重比较和关联。研究有很多令人兴奋的新发现，相信这些发现必将为未来的新研究打开大门。
此外，该项研究还有一些令人兴奋的问题有待回答：①当在包括其他共病受试者在内的人群中进行同样的研究时，当前的研究结果会受到影响吗？②目前的研究结果是否与性别有关？③体力活动和/或健康的生活方式干预是否能逆转肥胖引起的RAS和KKS的变化？
总之，这项研究表明，循环中的RAS和KKS肽是潜在的肥胖生物标志物，有助于识别肥胖相关并发症风险较高的青少年。我们赞扬研究者及其同事解决这一重大医疗和公共卫生问题的举措。我们的儿童和青少年应该享有更健康的生活。现在是采取行动的时候了。