Direktor: Prof. Dr. med. MJ Müller - macau - Christian-Albrechts

Direktor: Prof. Dr. med. MJ Müller - macau - Christian-Albrechts

Aus dem Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde (Direktor: Prof. Dr. med. M.J. Müller) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel EINFLUSS...

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Aus dem Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde (Direktor: Prof. Dr. med. M.J. Müller) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

EINFLUSS EINER DIÄTETISCHEN GEWICHTSREDUKTION AUF DIE FETTVERTEILUNG UND DAS KARDIOMETABOLISCHE RISIKO BEI ÜBERGEWICHTIGEN UND ADIPÖSEN JUGENDLICHEN

Inauguraldissertation zur Erlangung der Doktorwürde der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

vorgelegt von

ULRIKE FINK

aus Crivitz

Kiel (2015)

1. Berichterstatter:

Prof. Dr. M.J. Müller

2. Berichterstatter:

Prof. Dr. C.-C. Glüer

Tag der mündlichen Prüfung:

09. September 2016

Zum Druck genehmigt, Kiel, den 30. Juni 2016

gez.: Prof. Dr. G. Rimbach

Meiner Tochter Jonna gewidmet

INHALTSVERZEICHNIS

TABELLENVERZEICHNIS ......................................................................................... I ABBILDUNGSVERZEICHNIS ................................................................................... III ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS ................................................................................. IV 1

EINLEITUNG ....................................................................................................... 1 1.1

2

Fragestellungen ........................................................................................... 5

MATERIAL UND METHODEN ............................................................................ 6 2.1

Studienpopulation ....................................................................................... 6

2.2

Studienprotokoll .......................................................................................... 7

2.3

Gewichtsreduktionsprogramm................................................................... 8

2.4

Erfassung der Körperzusammensetzung .................................................. 9

2.4.1

Anthropometrie ....................................................................................... 9

2.4.2

Air-Displacement-Plethysmographie ....................................................... 9

2.4.3

Magnetresonanztomographie (MRT) .................................................... 11

2.5

Erfassung der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Adiponektin- und Leptinspiegel ............................................................... 13

2.6

3

Statistik ...................................................................................................... 14

ERGEBNISSE ................................................................................................... 15 3.1

Veränderungen des Ernährungszustandes und der Körperfettverteilung .................................................................................. 15

3.2

Veränderungen der kardiometabolischen Risikofaktoren, der Leptinund Adiponektinspiegel ............................................................................ 19

3.3

Veränderung des viszeralen Fettgewebes .............................................. 21

3.4

Beziehung der Veränderungen der Fettmassen untereinander ............ 21

3.5

Beziehung zwischen der Körperzusammensetzung und den kardiometabolischen Risikofaktoren sowie den Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 ................................................... 23

3.6

Beziehung zwischen den Veränderungen von Körperzusammensetzung und kardiometabolischen Risikofaktoren sowie den Leptin- und Adiponektinspiegeln ................................................................................. 27

4

DISKUSSION ..................................................................................................... 32 4.1

Veränderung der Fettmasse und der Körperfettverteilung durch eine diätetische Gewichtsreduktion................................................................. 32

4.2

Veränderung der Muskelmasse durch eine diätetische Gewichtsreduktion .................................................................................... 34

4.3

Beziehungen zwischen der Veränderung der Fettmasse, Fettgewebsverteilung und kardiometabolischen Risikofaktoren.......... 36

4.4

Beziehungen zwischen der Veränderung der Fettmasse bzw. der Fettgewebsverteilung und der Adipokine ............................................... 37

4.5

Korrelationen zwischen Adipokinspiegeln und kardiometabolischen Risikofaktoren............................................................................................ 39

4.6 5

Schlussfolgerung und Ausblick ............................................................... 40

ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................... 42

LITERATUR ............................................................................................................. 44 ANHANG .................................................................................................................. 56 Anhang 1: Aushang zur Probandenrekrutierung .................................................. 57 Anhang 2: Einwilligungserklärung der Erziehungsberechtigten und Probanden ... 58 Anhang 3: Genehmigungsschreiben der Ethik-Kommission ................................. 59 Anhang 4: Lebenslauf ........................................................................................... 61 Anhang 5: Danksagung ......................................................................................... 62 Anhang 6: Eigene Publikationen ........................................................................... 63

TABELLENVERZEICHNIS

Tabelle 1: Charakterisierung der gesamten Studienpopulation (n=80) getrennt nach Geschlechtern vor (T0) und nach Gewichtsreduktion (T1)……………………………..7 Tabelle 2: Darstellung der anthropometrisch und mittels ADP erhobenen Daten zum Ernährungszustand der Studienpopulation (n=40) getrennt nach Geschlechtern vor (T0) und nach Gewichtsreduktion (T1)…………………………………………………...16 Tabelle 3: Darstellung der mittels MRT erhobenen Fettgewebsvolumina und der Muskelmasse getrennt nach Geschlechtern vor (T0) und nach Gewichtsreduktion (T1)…………………………………………………………………………………………...17 Tabelle 4: Darstellung der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Leptin- und Adiponektinspiegel

getrennt

nach

Geschlechtern

vor

(T0)

und

nach

Gewichtsreduktion (T1)…………………………………………………………………….20 Tabelle 5: Korrelationen der Veränderungen der Fettmassen nach Pearson für Mädchen und Jungen…………………………………………………………………..….22 Tabelle 6: Korrelationen zwischen den Fettgewebsvolumina, dem BMI-SDS und den kardiometabolischen Risikofaktoren sowie den Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 bei den Jungen…………………………………………………………..….24 Tabelle 7: Korrelationen zwischen den Fettgewebsvolumina, dem BMI-SDS und den kardiometabolischen Risikofaktoren sowie den Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 bei den Mädchen………………………………………………………..…..25 Tabelle 8: Korrelationen zwischen den kardiometabolischen Risikofaktoren und den Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 bei Jungen und Mädchen….…26 Tabelle 9: Korrelationen zwischen den Veränderungen der Fettgewebsvolumina, des BMI-SDS

und

der

kardiometabolischen

Risikofaktoren

sowie

Leptin-

und

Adiponektinspiegel durch die Gewichtsreduktion der Jungen...................…………...28

I

Tabelle 10: Korrelationen zwischen Veränderungen der Fettgewebsvolumina, des BMI-SDS

und

der

kardiometabolischen

Risikofaktoren

sowie

Leptin-

und

Adiponektinspiegel durch die Gewichtsreduktion der Mädchen…………….…………29 Tabelle 11: Korrelationen zwischen den Veränderungen der kardiometabolischen Risikofaktoren und der Leptin- und Adiponektinspiegel durch die Gewichtsreduktion bei Jungen und Mädchen…………………………………..……………………………..30

II

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abbildung 1: Darstellung des Studiendesigns…………………………………………..8 Abbildung 2: Air-Displacement-Plethysmograph (BOD POD®-Body Composition System; Life Measurement, Inc., Concord, Kalifornien, USA)……………………...…10 Abbildung 3: MRT-Aufnahmen von Unterschenkeln (1), Unterarmen (2) und einem Rumpf (3); a) unsegmentiert b) segmentiert………………………….…..……………..12 Abbildung

4:

Darstellung

der

Veränderung

der

Fettmasse

und

der

Fettgewebsvolumina in Prozent vom Ausgangswert bei Jungen und Mädchen ……18 Abbildung 5: Darstellung der Veränderung von fettfreier Masse und Muskelmasse in Prozent vom Ausgangswert bei Jungen und Mädchen……….…………………….….19 Abbildung 6: Veränderung des VAT in Abhängigkeit vom VAT zum Zeitpunkt T0...21

III

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

ADP

Air-Displacement-Plethysmographie

BCM

Body Cell Mass

BMI

Body Mass Index

BMI-SDS

Body Mass Index–Standard Deviation Score

CT

Computertomographie

DXA

dual-energy x-ray absormetry

EKG

Elektrokardiogramm

FFM

fettfreie Masse

FM

Fettmasse

HDL-Cholesterin

High-density-Lipoprotein-Cholesterin

HOMA

Homeostasis Model Assessment

LDL-Cholesterin

Low-density-Lipoprotein-Cholesterin

MM

Muskelmasse (muscle mass)

mRNA

Boten-Ribonukleinsäure (messenger ribonucleic acid)

MRT

Magnetresonanztomographie

RR

Blutdruck nach Riva Rocci

SAA

Surface area artifact

SAT

Subkutane Fettgewebsmasse (subcutaneous adipose tissue)

TG

Triglyzeride

TU

Taillenumfang

IV

VAT

viszerale Fettgewebsmasse (visceral adipose tissue)

WHO

World Health Organisation

V

1

EINLEITUNG

Übergewicht und Adipositas stellen speziell bei Kindern und Jugendlichen große Gesundheitsprobleme in unserer Gesellschaft dar. Wird ein bestimmtes Maß an Übergewicht überschritten, drohen physische und psychische Probleme sowie Begleit- oder Folgeerkrankungen. Mit Sorge ist eine weiterhin steigende Prävalenz von Übergewicht und Adipositas bei Kindern trotz vieler präventiver und interventioneller Maßnahmen zu beobachten (Kühne 2011). Etwa 15 Prozent aller Kinder zwischen drei und 17 Jahren sind in Deutschland von Übergewicht und circa sechs Prozent von Adipositas betroffen (Kurth und Schaffrath Rosario 2007). Eine Behandlung scheint dringend erforderlich, da das kindliche Übergewicht selten verschwindet, sondern häufig im jugendlichen und dann auch im erwachsenen Alter persistiert (Whitaker et al. 1997). Die WHO definiert Adipositas als den pathologisch erhöhten Körperfettanteil an der Gesamtkörpermasse (Report of a WHO consultation on obesity 1998). Zur Abschätzung des Körperfettanteils wird der BMI genutzt (BMI = Körpergewicht in kg / Körpergröße in m zum Quadrat). Dennoch erklärt der BMI nicht das gesundheitliche Risiko (Ohlson et al. 1985). Die Körperfettverteilung hingegen ist durch hormonelle und metabolische Faktoren eng zum kardiometabolischen Risiko assoziiert (Fox et al. 2007).

Entscheidend bei Übergewicht und Adipositas ist daher nicht nur die Akkumulation von Fettgewebe an sich, sondern darüber hinaus die Art der Fettverteilung (Ohlson et al. 1985; Fox et al. 2007). So hat bereits Vague (1947) zwischen zentralem, abdominellem (viszeralen) Fett und peripherem subkutanen Fett der Extremitäten unterschieden. Für das subkutane Fettgewebe (SAT), speziell das SAT an den Beinen, konnte ein protektiver Aspekt in Bezug auf kardiovaskuläre Erkrankungen nachgewiesen werden (Williams et al. 1997). Fox et al. (2007) hingegen beobachteten, dass das SAT nicht übersehen oder missachtet werden sollte. Auch diese Art des Fettgewebes weist Korrelationen zu metabolischen Risikofaktoren und kardiovaskulären Erkrankungen auf (Fox et al. 2007). Das viszerale Fettgewebe (VAT) ist ein wesentlicher Risikofaktor für Diabetes mellitus Typ II (Ohlson et al. 1985; Fox et al. 2007) und kardiovaskuläre Erkrankungen wie Hypertonie und Dyslipidämie (Desprès 1996). Dafür lassen sich verschiedene Charakteristika dieses 1

Gewebes verantwortlich machen. Das sind metabolische Faktoren, wie eine erhöhte lipolytische Aktivität mit einer erhöhten Freisetzung von freien Fettsäuren (Eckel 1989) und hormonelle Faktoren (Fried et al. 1998; van Harmelen et al. 1998).

Hormonelle Faktoren, die das gesundheitliche Risiko anteilig erklären, sind die sogenannten Adipokine. Leptin ist ein Adipokin, welches zur Kategorie der Proteohormone zählt. Leptin wird hauptsächlich von Adipozyten gebildet, vorwiegend von denen des SAT (van Harmelen et al. 1998). Es entsteht zum Teil aber auch in anderen Organen wie z.B. der Plazenta (Green et al. 1995) und dem Magen (Bado et al. 1998). Der Leptinspiegel korreliert mit dem Volumen des Fettgewebes (Minocci et al. 2000). Bei gesunden Probanden reguliert Leptin die Nahrungsaufnahme und möglicherweise auch den Energieverbrauch und damit das Körpergewicht (Zhang et al. 1994). Bei adipösen Patienten scheint dieser Zusammenhang nicht zu bestehen, da bei Übergewicht und Adipositas der Leptinspiegel in der Regel erhöht ist. Es wird daher von einigen Autoren eine Leptinresistenz postuliert (Shimizu et al. 2007). Leptin wird auch in Verbindung mit Insulinresitenz, Entzündung und Hämostase gebracht (Wannamethee et al. 2007). Adiponektin ist ebenfalls ein Adipokin aus der Gruppe der Proteohormone. Es wirkt anti-inflammatorisch und ist positiv mit der Insulinsensitivität assoziiert (Weyer et al. 2001). Adiponektin korreliert invers mit dem VAT (Koh et al. 2008). Weiterhin konnten Zusammenhänge zwischen niedrigen Adiponektinspiegeln und der Entstehung von Typ-II-Diabetes (Hotta et al. 2000; Weyer et al. 2001), koronarer Herzkrankheit (Kumada et al. 2003) und arterieller Hypertonie (Iwashima et al. 2004) nachgewiesen werden.

Doch nicht nur die Fettmasse und Fettverteilung sind als Kenngrößen des Ernährungszustandes von gesundheitlicher Bedeutung. Betrachtet man die fettfreie Masse (FFM), so konnte beobachtet werden, dass sie positiv mit Immunkompetenz, funktionellem Status und Überleben (Roubenoff und Kehavias 1991) assoziiert ist. Die FFM sollte daher bei einer Gewichtsreduktion möglichst erhalten werden. Dies gelingt durch eine hypokalorische Diät mit einem Eiweißanteil von 1,5 – 2 g/kg/d bei intakter Nierenfunktion (Hamdy und Horton 2011) und sportlicher Betätigung während des Gewichtsreduktionsprogramms.

2

Studien an Erwachsenen zeigten, dass sich eine diätetische Gewichtsreduktion deutlich auf die kardiometabolischen Risikofaktoren auswirkte (Hassapidou et al. 2011; Metzner et al. 2011). Neben der Reduktion des Gewichtes, des BMI und des Taillenumfangs war eine Reduktion des Gesamtcholesterins, des Triglyzeridspiegels und des Nüchtern-Plasma-Glukose-Spiegels (Hassapidou et al. 2011) sowie des Blutdrucks (Metzner et al. 2011) zu beobachten. Smith und Zachwieja (1999) konnten in ihrer Übersichtsarbeit feststellen, dass bei einer Gewichtsreduktion das VAT im Vergleich zum peripheren SAT überproportional abnimmt. So

konnte

bei

übergewichtigen

Erwachsenen,

die

an

verschiedenen

Gewichtsreduktionsprogrammen teilnahmen, beobachtet werden, dass eine starke Abnahme des VAT mit einer Verbesserung der metabolischen Faktoren wie Gesamtcholesterin, Blutdruckwerte und auch der Triglyzerid-, Glukose- und Insulinspiegel einherging (Christiansen et al. 2009). Janiszewski et al. (2008) konnten ebenfalls zeigen, dass sich eine Reduktion des VAT und des abdominellen SAT positiv auf den Nüchtern-Plasma-Glukose-Spiegel, die Glukosetoleranz und den Lipidstatus auswirkte. Hingegen fanden Schautz et al. (2011) in ihrer Studie bei Frauen keine Korrelationen zwischen der Reduktion der Fettgewebsdepots und der Veränderung der kardiometabolischen Risikofaktoren. Bei Kindern und Jugendlichen hat eine Reduktion des Körpergewichtes ebenfalls einen großen Einfluss auf die Veränderung der kardiometabolischen Risikofaktoren. Kolsgaard et al. zeigten 2011, dass selbst eine geringe BMI-Reduktion (BMI-z-scoreVerbesserung von ≥0,00 - <0,10) erstrebenswert ist. Dadurch verbesserten sich die Spiegel des Gesamtcholesterins, des HDL- und LDL-Cholesterins signifikant (Kolsgaard et al. 2011 und 2012).

Es wurden bislang einige Studien durchgeführt, die das MRT als Goldstandard zur Beurteilung der Fettverteilung bei Kindern nutzen (beispielsweise Caprio et al. 1995; Maffeis et al. 2008; Staiano und Katzmarzyk 2012), die Tendenz ist steigend. Jedoch ist die Datenlage bezüglich der Veränderung der Fettverteilung durch Gewichtsreduktion und die damit verbundene Veränderung der kardiometabolischen Risikofaktoren bei Kindern und Jugendlichen bisher schlecht.

3

Weiterhin hatten Kinder und Jugendliche kaum Risikofettgewebe (Bosy-Westphal et al. 2010). Der VAT:SAT-Quotient ist bei präpubertären und pubertären Kindern geringer als bei Erwachsenen (Bosy-Westphal et al. 2010). Das wirft die Frage auf, ob bei Kindern und Jugendlichen überhaupt eine Beziehung zwischen der Veränderung der Körperfettverteilung und den kardiometabolischen Risikofaktoren besteht.

Die Körperfettverteilung ist jedoch aufwendig zu messen. Die Erfassung der Fettverteilung

mittels

Hautfaltendicke

ist

ungenau,

ebenso

die

Nutzung

anthropometrischer Methoden (Ludescher et al. 2009), die dual-energie x-ray absormetry (DXA) sowie die Computertomographie basieren auf Röntgenstrahlung, Ultraschalluntersuchungen eignen sich vorwiegend als ergänzende Messung zu Anthropometrie und DXA (De Lucia Rolfe et al. 2011). Vor allem bei der Erfassung des VAT, welches eine besonders hohe Korrelation zum kardiometabolischen Risiko aufweist (Ohlson et al. 1985; Desprès et al. 1996), stoßen die oben genannten Methoden an ihre Grenzen (Ludescher et al. 2009). In dieser Arbeit wurde dazu die Ganzkörpermagnetresonanztomographie (MRT) genutzt,

welche

heutzutage

als

Goldstandard

zur

Erfassung

der

Körperzusammensetzung gilt (Schlett und Hoffmann 2011). Das MRT bietet neben seiner Genauigkeit den Vorteil, dass es nicht invasiv ist und ohne Röntgenstrahlen auskommt. Hinzu kommt, dass sich mittels MRT auch die Muskelmasse sehr genau differenzieren lässt.

In

der

vorliegenden

Arbeit

soll

untersucht

werden,

wie

sich

die

Körperzusammensetzung und das gesundheitliche Risiko bei übergewichtigen Jugendlichen durch ein zehnwöchiges diätetisches Gewichtsreduktionsprogramm verändert. Die Veränderungen der Fett- und Muskelmassen wurden mittels MRT erfasst. Zur Kategorisierung des gesundheitlichen Risikos wurden der Blutdruck gemessen und im Blut die Cholesterin-, Triglyzerid-, Insulin-, Glukose- und Leptinsowie Adiponektinspiegel bestimmt.

4

1.1

Fragestellungen 1) Wie verändern sich die Körperfettverteilung und die Muskelmasse bei übergewichtigen und adipösen Jugendlichen im Alter von 12 bis 17 Jahren nach einer diätetischen Gewichtsreduktion?

2) Gibt es Beziehungen zwischen der Abnahme verschiedener Fettgewebe (VAT, abdominelles SAT, SAT des Rumpfes, SAT der Extremitäten) und -

der Veränderung der kardiometabolischen Risikofaktoren?

-

der Veränderung der Adipokinspiegel (Leptin und Adiponektin)?

3) Korrelieren die Leptin- und Adiponektinspiegel mit den kardiometabolischen Risikofaktoren?

5

2

MATERIAL UND METHODEN

2.1

Studienpopulation

Insgesamt 98 Kinder und Jugendliche nahmen an der Studie „Einfluss einer Gewichtsreduktion auf die Körperzusammensetzung, den Energieverbauch sowie auf das kardiometabolische Risiko bei Jugendlichen“ des Instituts für Humanernährung teil. Sie waren zwischen 10 und 18 Jahren alt, ihr Body Mass Index lag zwischen 22,11 und 52,47 kg/m². Die Probanden wurden mittels öffentlicher Aushänge (Anhang

1)

in

Apotheken,

Arztpraxen,

Supermärkten,

Jugendzentren

und

Sportvereinen rekrutiert. Ein Einschlusskriterium stellte ein unauffälliges Ruhe- und Belastungs-EKG dar. Ausgeschlossen wurden Schwangere, Stillende, chronisch Kranke und Raucher. Ebenfalls galt die Einnahme von den Stoffwechsel beeinflussenden

Medikamenten

magnetresonanztomographischen

als

Ausschlusskriterium.

Untersuchung

wurden

Aufgrund

auch

Kinder

der mit

Klaustrophobie und metallischen Implantaten nicht in die Studie eingeschlossen. Die gesamte Studienpopulation bestand aus 98 Kindern und Jugendlichen, wobei 18 Probanden so genannte „Drop outs“ darstellten. Diese Jugendlichen erschienen z.B. nicht zur Untersuchung zum Zeitpunkt T1 oder brachen die Studie bereits vorher ab. Die Charakterisierung der restlichen 80 Kinder ist in Tabelle 1 hinsichtlich Alter, Größe, Gewicht, BMI und BMI-SDS dargestellt. Aus der Studienpopulation wurden 20 Mädchen und 20 Jungen mit einer erfolgreichen Gewichtsreduktion von mindestens drei Kilogramm und vollständigem Datensatz für diese Arbeit ausgewählt. Die ausgewählten Kinder und Jugendlichen waren durchschnittlich etwas älter als die Gesamtpopulation der Studie, das Ausgangsgewicht der Mädchen etwas größer und das Ausgangsgewicht der Jungen etwas geringer. Die Gewichtsabnahmen und auch die Abnahme des BMI waren in der ausgewählten Gruppe deutlich höher als in der Gesamtgruppe. Zum Zeitpunkt T0 waren 34 Kinder adipös, fünf über- und eines normalgewichtig, nach der Gewichtsreduktion zum Zeitpunkt T1 waren noch 22 Kinder adipös, zwölf über- und sechs normalgewichtig.

6

Tabelle 1 Charakterisierung der gesamten Studienpopulation (n=80) getrennt nach Geschlechtern vor (T0) und nach Gewichtsreduktion (T1)

Mädchen

Jungen

(n = 45)

(n = 35)

T0

T1 – T0

T1

T0

T1

T1 – T0

Alter [a]

15,5 ± 1,2

14,9 ± 1,8

Größe [m]

1,67 ± 0,06

1,76 ± 0,11

Gewicht [kg]

88,6 ± 15,1

84,4 ± 15,4

-4,1 ± 3,6

98,0 ± 19,7

91,2 ± 18,5

-6,8 ± 5,5

BMI [kg/m²]

31,6 ± 5,0

30,1 ± 5,2

-1,5 ± 1,2

31,3 ± 3,9

28,9 ± 3,9

-2,4 ± 1,7

BMI-SDS

2,45 ± 0,59

2,19 ± 0,72

-0,27 ± 0,27

2,37 ± 0,45

2,01 ± 0,62

-0,36 ± 0,29

BMI – Body Mass Index; BMI-SDS – Body Mass Index-Standard Deviation Score

2.2

Studienprotokoll

Die rekrutierten Jugendlichen wurden zusammen mit ihren Erziehungsberechtigten zu

einem

Aufklärungsgespräch

eingeladen.

Dabei

wurden

die

Ein-

und

Ausschlusskriterien anamnestisch abgefragt und weitere Informationen über die Ziele, den Ablauf und die Untersuchungen der Studie erteilt. Willigten die Eltern und Kinder schriftlich in die Teilnahme ein (Anhang 2), wurde ein Untersuchungstermin vor Beginn der Diätphase (T0) vereinbart. Der Termin umfasste die Bestimmung von Körpergröße und -gewicht, die Messung von Taillenumfang (TU), Fettmasse (FM), fettfreier

Masse

(FFM)

und

Ruheenergieverbrauch

sowie

eine

Nüchtern-

Blutentnahme und eine MRT-Untersuchung. Anschließend begann die zehnwöchige Gewichtsreduktion. Nach erfolgreichem Gewichtsverlust erfolgte eine zweite Untersuchung, bei der die Untersuchungen, die vor der Diätphase stattfanden, wiederholt wurden (vgl. Abbildung 1, Seite 8).

7

zehnwöchige Diätphase



▼----------|----------|----------|----------|----------|----------|----------|----------|----------|----------▼

Auf-

T0

klärungsgespräch

Unter-

T1 wöchentliche Ernährungsberatung

suchung 1

Untersuchung 2

Abbildung 1 Darstellung des Studiendesigns

Das Studienprotokoll wurde von der zuständigen Ethikkommission der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel genehmigt (siehe Anhang 3).

2.3

Gewichtsreduktionsprogramm

Während der Diätphase wurde eine Niedrigkaloriendiät „Body Cell Mass“Formuladiät (PreCon GmbH & Co KG, Darmstadt) eingesetzt. Zusätzlich erfolgte 1 x wöchentlich eine einstündige Ernährungsberatung. Die

angestrebte tägliche

Kalorienaufnahme während der Gewichtsreduktion wurde speziell für jeden Studienteilnehmer berechnet. Dazu wurde zuerst mittels indirekter Kalorimetrie der Ruheenergieverbauch bestimmt, dieser Wert mit dem Aktivitätsfaktor von 1,3 multipliziert und davon wurden 600 kcal subtrahiert, um ein Energiedefizit und damit eine Gewichtsreduktion zu erzielen. Zu Beginn der Diätphase führten die Probanden über eine Woche ein Ernährungsprotokoll, um ihr bisheriges Essverhalten bei der Ernährungsberatung berücksichtigen zu können. Es wurden zwei von drei Mahlzeiten durch BCM-Produkte (Suppen und Shakes, die mit fettarmer Milch oder Jogurt zubereitet werden sowie drei verschiedene Riegel) ersetzt. Die Jugendlichen bekamen eine zusätzliche Frühstücksmahlzeit für die Schule. Empfohlen wurde den Jugendlichen, während der Diätphase ausreichend Wasser oder ungesüßten Tee zu trinken. So erreichten sie im Mittel eine tägliche Kalorienaufnahme von 1000 bis 1500 kcal.

8

2.4

Erfassung der Körperzusammensetzung

2.4.1 Anthropometrie Die Körpergröße wurde mit einem Stadiometer (Seca, Vogel & Halke, Hamburg, Deutschland) mit einer Messgenauigkeit von 0,5 cm erfasst. Dabei trugen die Probanden keine Schuhe und standen aufrecht. Es wurde auf die Einhaltung der sogenannten „Frankfurter Linie“ geachtet. Dabei halten die Kinder und Jugendlichen den Kopf gerade, so dass sich der untere Rand der Orbita und das Tragion auf einer horizontalen Linie befinden. Die Ermittlung des Körpergewichts erfolgte mit Hilfe einer elektronischen Waage (TANITA, Tokio, Japan) bis auf 0,01 kg genau. Die Studienteilnehmer waren hierzu mit Unterwäsche bekleidet. Aus diesen Werten wurde der BMI (kg/m²) berechnet. Die Einteilung in übergewichtig und adipös erfolgte nach den BMI-Perzentilen von Kromeyer-Hauschild et al. (2001). Zur Berechnung des

BMI-Standard

Deviation

Score

(BMI-SDS),

welcher

ein

alters-

und

geschlechtskorrigierter Wert ist, wurde folgende Formel genutzt (Formel 1). M(t), L(t) und S(t) sind alters- und geschlechtsabhängige Größen des jeweiligen Kindes (Kromeyer-Hauschild et al. 2001).

BMI-SDS = (( BMI / M(t) ) L(t) - 1) / (L(t) * S(t) (1)

Zur Bestimmung des Taillenumfangs standen die Probanden aufrecht mit geschlossenen Füßen, seitlich gehobenen Armen und entspannter Bauchdecke. Das nicht-elastische Maßband wurde senkrecht zur Körperlängsachse auf der Mitte zwischen dem untersten Rippenbogen und dem Beckenkamm nach normaler Ausatmung locker angelegt. Das abgelesene Ergebnis war bis auf 0,5 cm genau.

2.4.2 Air-Displacement-Plethysmographie Bei der Air-Displacement-Plethysmographie (ADP) handelt es sich um eine Methode zur Ermittlung der FM und der FFM. Dies geschieht über die Bestimmung der 9

Körperdichte aus Körpergewicht und Körpervolumen. Das verwendete System (BOD POD®-Body Composition System; Life Measurement, Inc., Concord, Kalifornien, USA; Abbildung 2, Seite 10) besteht aus zwei luftgefüllten Kammern (Messkammer 450l und Referenzkammer 300l). Diese sind durch eine flexible Membran getrennt. Das während der Messung oszillierende Diaphragma erzeugt Druck- und Volumenänderungen. Bedingungen

Da

herrschen,

während wird

das

des

Messvorgangs

gemessene

keine

isothermalen

Körpervolumen

für

die

Körperoberfläche und das thorakale Gasvolumen korrigiert (Fields et al. 2002). Die Jugendlichen trugen während der Messung nur Unterwäsche und eine Badekappe, um den Einfluss der isothermalen Luft möglichst gering zu halten. Über den surface area artefact (SAA) wurde der Effekt der isothermalen Luft nahe der Haut berechnet. Der SAA ist eine vom Hersteller empirisch ermittelte Konstante, welche mit der Körperoberfläche multipliziert wird. Mittels Atmung durch einen Einwegschlauch wurde das thorakale Gasvolumen ermittelt. Anschließend wurde das gemessene Körpervolumen um den SAA und das thorakale Gasvolumen korrigiert (Dempster und Altkens 1995).

Abbildung 2 Air-Displacement-Plethysmograph (BOD POD®-Body Composition System; Life Measurement, Inc., Concord, Kalifornien, USA) Die Messung dauert etwa fünf Minuten und erfolgt in vier Schritten. Zu Beginn wurde das Gerät kalibriert mittels eines 50 L-Zylinders, im Anschluss wurde das Körpervolumen zweimalig gemessen und der Durchschnitt errechnet. Der dritte Schritt umfasst die Bestimmung des thorakalen Gasvolumens. An das BOD POD10

System ist eine Körperwaage angeschlossen. So wurde mithilfe des Körpergewichts und dem korrigierten Körpervolumen die Körperdichte berechnet (Dempster und Aitkens 1995; Formel 2)

Körperdichte = Körpergewicht / korrigiertes Körpervolumen (2)

Mittels der Gleichung nach Siri (1961, Formel 3) wurde anschließend die prozentuale FM aus der Körperdichte bestimmt. Die FFM berechnet sich aus der Differenz von Körpergewicht und FM.

FM (%) = 495 / Dichte – 450 (3)

2.4.3 Magnetresonanztomographie (MRT) Die Magnetresonanztomographie ist ein Schnittbildverfahren, welches sich durch die hohe Weichteilauflösung zur differenzierten Analyse der Körperzusammensetzung zur Anwendung bei großen Kohorten eignet. Ross et al. (1993) bestätigten die Erkenntnisse aus Tierversuchen mit Ratten (Ross et al. 1991) beim Menschen. Die MRT-Aufnahmen wurden mit einem Siemens 1.5T Avanto Scanner (Siemens, Erlangen, Deutschland; Software: Numaris, Version VB 33 G) erstellt. Die Probanden lagen auf dem Rücken, die Arme über dem Kopf ausgestreckt, in leichter, metallfreier Kleidung auf dem beweglichen Tisch des Gerätes. Um Artefakte zu vermeiden, wurden die Jugendlichen gebeten, die Luft während der Messung für ca. 20 s anzuhalten. Erfasst wurden Schnittbilder von den Hand- zu den Sprunggelenken mit einer Schichtdicke von 8 mm, einem inter-slice-gap von 2 mm, einer Repetitionszeit von 175 ms und einer Echozeit von 4 ms. Die Segmentierung der MRT-Aufnahmen (siehe Abbildung 3, Seite 12) erfolgte manuell mithilfe einer semiautomatischen Segmentierungs-Software (SliceOmatic, Version 4.3, Tomo Vision Inc. Montreal, Kanada). Zunächst wurden mittels der sog. 11

„Morpho“-Technik Mosaike anhand eines Graustufenunterschieds über das MRT-Bild gelegt. In einem nächsten Schritt wurde diese Vorsegmentierung durch die „Edit“Technik optimiert. Durch die manuelle Nachbearbeitung wurden das subkutane Fett, das viszerale Fett und das Muskelgewebe farbig markiert. Für eine möglichst genaue Bestimmung der Flächen standen verschiedene Pinselgrößen (fein bis grob) zur Verfügung. Die Arme wurden im Bereich zwischen dem Humeruskopf und dem Handgelenk segmentiert, die Beine zwischen Femurkopf und Sprunggelenk. Der Rumpf wurde als Bereich zwischen Humerus- und Femurkopf definiert.

1 a)

1 b)

2 a)

2 b)

3 a)

3 b)

Abbildung 3 MRT-Aufnahmen von Unterschenkeln (1), Unterarmen (2) und einem Rumpf (3) a) unsegmentiert b) segmentiert

12

2.5 Erfassung der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Adiponektin- und Leptinspiegel Zur Erfassung der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Adiponektin- und Leptinspiegel wurde den nüchternen Probanden venöses Blut entnommen. Dabei wurden Serum- und Glukose-Monovetten (Serum Z / 7,5 ml, S-Monovette; Glukose FE / 2,6 ml, S-Monovette; Sarstedt, Nürnbrecht, Deutschland) verwendet. Anschließend wurden die Blutroben im Institut für Humanernährung zentrifugiert und bei -40°C bis zur Bestimmung der Blutwerte gelagert. Die Probenananlytik fand sowohl im Labor Dr. Krause und Partner in Kiel als auch im endokrinologischen Forschungslabor des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein in Lübeck unter Leitung von Prof. Dr. med. Achim Peters statt. Das Lipidprofil (Gesamtcholesterin, HDL-, LDL-Cholesterin, Triglyzeride) wurde mittels VITROS® 5,1 FS Analysesystem (Ortho-Clinical Diagnostics GmbH, Neckargemünd, Deutschland) und den jeweiligen Kits von der Ortho-Clinical Diagnostics GmbH ermittelt. Ebenso erfolgte die Analyse der Serumglukose. Die Insulinkonzentration im Serum wurde mit einem Electro Chemi Luminescence Immuno Assays (ECLIA, Insulin Elecsys, Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Deutschland) bestimmt. Um die Insulinresistenz einzuschätzen, wurde der HOMA-Index (Homeostasis Model Assessment - Index) verwendet. Dieser wurde unter Nutzung der NüchternGlukosekonzentration

sowie

der

Nüchtern-Insulinkonzentration

mithilfe

der

Matthews-Formel berechnet (Matthews et al. 1985). Die Leptinkonzentrationen im Serum wurden durch ein Radioimmunoassay-Kit (Human Leptin Kit, Linco Research, St. Charles, Missouri, USA) und die Adiponektinkonzentrationen

mittels

ELISA

E09

(Mediagnost,

Reutlingen,

Deutschland) bestimmt. Der arterielle Blutdruck wurde nach Riva Rocci gemessen. Dabei saßen die Patienten

ruhig,

mit

ausgestrecktem

Arm

und

einer

aufblasbaren

Blutdruckmanschette auf Herzhöhe um den Oberarm. Mittels Stethoskop wurde der systolische und diastolische Druck der Arteria brachialis erfasst.

13

2.6

Statistik

Die statistische Datenauswertung erfolgte mithilfe der Programme Microsoft Exel 2007® für Windows (Microsoft Deutschland, Unterschleißheim, Deutschland) und SPSS® 15,0 (SPSS, Inc. Chicago, Illinois, USA). Die Ergebnisse sind als Mittelwert und Standardabweichung dargestellt. Minimum- und Maximumangaben wurden in Klammern notiert. Mittels unabhängigem t-Test wurden Unterschiede zwischen zwei voneinander unabhängigen

Gruppen (z.B. Geschlecht) ermittelt. Unterschiede

zwischen zwei Zeitpunkten T0 und T1 wurden mit dem gepaarten t-Test auf Signifikanz geprüft. Das Signifikanzniveau wurde auf p<0,05, p<0,01 bzw. p<0,001 festgelegt. Zur Bestimmung der linearen Zusammenhänge zwischen verschiedenen Parametern wurden Pearson Korrelationskoeffizienten berechnet.

14

3

ERGEBNISSE

3.1

Veränderungen des Ernährungszustandes und der Körperfettverteilung

Die Charakterisierung der Studienpopulation hinsichtlich der anthropometerisch und mittels ADP erhobenen Daten ist in Tabelle 2 dargestellt. Die Jungen waren zum Studienbeginn (T0) signifikant größer, schwerer und hatten eine höhere FFM als die Mädchen. Die Unterschiede im Gewicht und der FFM blieben auch zu T1 bestehen. Die Mädchen hatten nach der Gewichtsreduktion eine signifikant höhere Fettmasse als die Jungen. Das Alter, der BMI und der BMI-SDS unterschieden sich nicht zwischen den Geschlechtern. Sowohl bei den Jungen als auch bei den Mädchen wurde eine signifikante Abnahme des Gewichts (Jungen -9,6 ±5,1 kg; Mädchen -6,0 ±3,8 kg) durch die Kalorienreduktion beobachtet. Ebenfalls nahmen der BMI, der BMI-SDS und die prozentuale FM ab. Dagegen veränderte sich die FFM nicht. Die Fettverteilung und die Verteilung der Muskelmasse zu den Zeitpunkten T0 und T1 ist in Tabelle 3 dargestellt. Zu Beginn der Studie hatten die Mädchen signifikant weniger VAT als die Jungen. Sowohl zu Studienbeginn als auch nach der Gewichtsreduktion wiesen die Mädchen im Vergleich zu den Jungen weniger Muskelmasse an Rumpf, Armen und Beinen auf. Hinsichtlich des abdominellen SAT sowie des SAT an Armen, Beinen und dem gesamten Rumpf ergaben sich dagegen keine Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Bei den Jungen nahmen alle Fettgewebsvolumina und Muskelmassenparameter durch die Intervention signifikant ab. Bei den Mädchen konnte lediglich bei der Muskelmasse der Arme kein signifikanter Unterschied zwischen T0 und T1 festgestellt werden.

15

Tabelle 2 Darstellung der anthropometrisch und mittels ADP erhobenen Daten zum Ernährungszustand der Studienpopulation (n=40) getrennt nach Geschlechtern vor (T0) und nach Gewichtsreduktion (T1)

Alter [Jahre]

T0 15,8 ± 1,1 (13,7 – 17,9)

Mädchen (n=20) T1

T1 – T0

T0 15,5 ± 1,5 (12,5 – 17,9)

Jungen (n=20) T1

T1 – T0

Größe [m]

1,67 ± 0,06 *** (1,56 – 1,81)

1,78 ± 0,10 (1,55 – 2,03)

Gewicht [kg]

84,6 ± 12,7 ** (63,8 – 112,8)

78,6 ± 13,3 * (60,1 – 109,1)

-6,0 ± 3,8 °°° (-16,7 – -1,8)

100,9 ± 18,0 (53,1 – 133,5)

91,4 ± 18,1 (45,1 – 124,4)

-9,6 ± 5,1 °°° (-24,1 – -3,1)

BMI [kg/m²]

30,1 ± 3,1 (26,1 – 38,1)

28,0 ± 3,6 (23,2 – 36,9)

-2,1 ± 1,2 °°° (-5,4 – -0,7)

31,7 ± 3,7 (22,1 – 37,2)

28,5 ± 3,8 (18,1 – 33,3)

-3,2 ± 1,9 °°° (-8,5 – -1,0)

BMI-SDS

2,28 ± 0,45 (1,59 – 3,39)

1,87 ± 0,63 (0,90 – 3,27)

-0,41 ± 0,28 °°° (-1,09 – -0,8)

2,38 ± 0,45 (1,16 – 2,90)

1,93 ± 0,65 (-0,09 – 2,57)

-0,45 ± 0,30 °°° (-1,25 – - 0,15)

TU [cm]

93,2 ± 8,5 (82,5 – 117,0)

86,6 ± 10,5 (73,5 – 111,0)

-6,6 ± 6,8 °°° (-22,6 – 0,5)

101,9 ± 11,2 (72,8 – 118,3)

90,5 ± 11,8 (62,3 – 110,9)

-11,4 ± 6,3 °°° (-25,5 – -2)

FM [%]

40,2 ± 6,1 (29,9 – 54,5)

35,2 ± 6,2 * (26,5 – 53,1)

-4,9 ± 3,6 °°° (-13,1 – -0,5)

37,0 ± 6,5 (26,2 – 50,3)

30,1 ± 8,2 (17,4 – 46,5)

-7,0 ± 4,5 °°° (-19,4 – 0,5)

FFM [kg]

50,1 ± 4,9 *** (42,5 – 58,2)

50,2 ± 4,7 *** (43,4 – 58,7)

0,2 ± 3,0 (-5,3 – 10,1)

63,3 ± 11,4 (33,6 – 78,9)

63,1 ± 11,0 (37,3 – 78,2)

-0,2 ± 2,4 (-4,0 – 3,9)

16

ADP – Air-Displacement-Plethysmographie, BMI – Body Mass Index, BMI-SDS – Body Mass Index-Standard Deviation Score, TU – Taillenumfang, FM – Fettmasse, FFM – fettfreie Masse, * p<0,05, ** p<0,01, ***p<0,001: signifikante Unterschiede zwischen den Geschlechtern innerhalb eines Zeitpunktes, ° p<0,05, °° p<0,01, °°° p<0,001: signifikante Unterschiede zwischen T0 und T1 innerhalb der Geschlechter

Tabelle 3 Darstellung der mittels MRT erhobenen Fettgewebsvolumina und der Muskelmasse getrennt nach Geschlechtern vor (T0) und nach Gewichtsreduktion (T1) T0 1,11 ± 0,40 * (0,67 – 1,95)

Mädchen (n=20) T1 0,98 ± 0,43 (0,32 – 1,84)

T1 – T0 -0,13 ± 0,16 °° (-0,41 – 0,16)

T0 1,63 ± 0,82 (0,66 – 3,59)

Jungen (n=20) T1 1,13 ± 0,66 (0,31 – 2,63)

T1 – T0 -0,50 ± 0,39 °°° (-1,50 – -,01)

abdom. SAT [l]

10,86 ± 3,63 (5,83 – 24,09)

8,98 ± 3,75 (4,73 – 21,34)

-1,88 ± 1,35 °°° (-4,31 – 0,47)

10,83 ± 2,95 (5,06 – 15,98)

7,94 ± 2,91 (1,85 – 12,69)

-2,88 ± 1,41 °°° (-6,90 – -1,37)

SAT Rumpf [l]

14,48 ± 4,48 (7,70 – 30,40)

12,03 ± 4,62 (6,13 – 27,65)

-2,45 ± 1,35 °°° (-4,93 – 0,12)

13,95 ± 3,91 (6,13 – 20,71)

10,30 ± 3,86 (2,35 – 16,63)

-3,66 ± 1,85 °°° (-9,49 – -1,80)

SAT Arme [l]

3,71 ± 1,07 (2,07 – 5,95) (n=19)

3,17 ± 0,93 (1,77 – 4,92) (n=19)

-0,54 ± 0,29 °°° (-1,14 – -0,04) (n=19)

3,97 ± 1,01 (2,1 – 5,70)

3,21 ± 0,96 (1,17 – 5,01)

-0,76 ± 0,59 °°° (-2,10 – 0,57)

SAT Beine [l]

14,57 ± 3,97 ( 9,62 – 23,90)

12,81 ± 4,16 (7,88 – 22,66)

-1,77 ± 0,59 °°° (-3,34– -1,01)

16,25 ± 4,25 (8,29 – 23,90)

13,03 ± 3,70 (4,42 – 21,15)

-3,23 ± 1,88 °°° (-8,21 – -1,10)

MM Rumpf [kg]

7,6 ± 0,9 *** (6,0 – 9,0)

7,1 ± 1,2 *** (4,3 – 9,3)

-0,5 ± 0,9 ° (-3,7 – 0,5)

10,1 ± 2,2 (4,8 – 14,1)

9,5 ± 2,1 (4,5 – 12,8)

-0,5 ± 0,5 °°° (-1,6 – 0,4)

MM Arme [kg]

3,1 ± 0,4 *** (2,4 – 3,8) (n=19)

3,1 ± 0,5 *** (2,36 – 4,61) (n=19)

0,0 ± 0,4 (-0,5 – 1,4) (n=19)

4,4 ± 1,0 (2,1 – 5,7)

4,3 ± 1,0 (2,1 – 5,5)

-0,1 ± 0,2 ° (-0,6 – 0,3)

MM Beine [kg]

12,6 ± 1,8 *** (10,0 – 16,4)

12,1 ± 1,5 *** (9,3 – 14,9)

-0,6 ± 0,9 ° (-3,4 – 1,4)

16,4 ± 3,6 (7,7 – 22,8)

15,8 ± 3,3 (7,8 – 21,5)

-0,6 ± 0,5 °°° (-1,5 – 0,3)

VAT [l]

17

abdom. SAT – abdominelles subkutanes Fettgewebe, VAT – viszerales Fettgewebe, SAT Arme – subkutanes Fettgewebe der Arme, SAT Beine – subkutanes Fettgewebe der Beine, SAT Rumpf – subkutanes Fettgewebe des Rumpfes, MM Arme – Muskelmasse der Arme, MM Beine – Muskelmasse der Beine, MM Rumpf – Muskelmasse des Rumpfes * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001: signifikante Unterschiede zwischen den Geschlechtern innerhalb eines Zeitpunktes ° p<0,05, °° p<0,01, °°° p<0,001: signifikante Unterschiede zwischen T0 und T1 innerhalb der Geschlechter

In Abbildung 4 ist die Veränderung der Fettmasse, des VAT, des abdominellen SAT sowie des SAT an Rumpf, Armen und Beinen jeweils in Prozent des Ausgangswerts getrennt für Jungen und Mädchen dargestellt.

FM

VAT

abd. SAT

SAT Rumpf

SAT Arme SAT Beine

0

(∆ T1 - T0) in % von T0

-5 -10 Jungen -15

Mädchen

-20 -25 -30 -35

Abbildung

4

Darstellung

der

Veränderung

der

Fettmasse

und

der

Fettgewebsvolumina in Prozent vom Ausgangswert für Jungen und Mädchen

Die Jungen wiesen im Vergleich zu den Mädchen eine größere Abnahme aller Fettgewebsvolumina auf. Die größte prozentuale Abnahme wiesen die Jungen beim VAT (-30,7%) auf, die geringste Veränderung hingegen bei der FM insgesamt (18,9%) und beim SAT der Arme (-19,1%). Bei den Mädchen nahm das abdominelle SAT am stärksten ab (-17,3%), während die prozentuale Abnahme des VAT (-11,7%) und des SAT der Beine (-12,2%) am geringsten war.

Die Veränderung der fettfreien Masse und der Muskelmasse an Rumpf, Armen und Beinen in Prozent ist in Abbildung 5 getrennt nach Geschlechtern dargestellt. Die FFM veränderte sich bei beiden Geschlechtern nicht signifikant (vgl. Tabelle 2), die Muskelmasse nahm hingegen ab (vgl. Tabelle 3). Jungen und Mädchen nahmen am Rumpf (Jungen: -5,0%, Mädchen: -6,6%) anteilig mehr Muskelmasse als an den Extremitäten ab (Jungen: -2,3% Arme, -3,7% Beine; Mädchen: -4,8% Beine). Da die Muskelmasse der Arme bei den Mädchen sowie die FFM bei beiden Geschlechtern durch die Intervention nicht signifikant abnahmen, wurde keine prozentuale Veränderung kalkuliert. 18

(∆ T1 - T0) in % von T0

MM Rumpf

MM Arme

MM Beine

0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7

Jungen

Mädchen

Abbildung 5 Darstellung der Veränderung von fettfreier Masse und Muskelmasse in Prozent des Ausgangswerts bei Jungen und Mädchen

3.2 Veränderungen der kardiometabolischen Risikofaktoren, der Leptin- und Adiponektinspiegel Die Ergebnisse bezüglich der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Leptinund Adiponektinspiegel sind in Tabelle 4 dargestellt.

Die Mädchen wiesen zu Studienbeginn geringere systolische Blutdruckwerte als die Jungen und zu Studienende ein höheres Gesamtcholesterin als die Jungen auf. Die Leptinspiegel der Mädchen waren im Vergleich zu denen der Jungen signifikant höher, sowohl zu Beginn der Studie als auch nach der Gewichtsreduktion. Die diastolischen Blutdruckwerte, die Triglyzeride, das HDL- und LDL-Cholesterin, Glukose, Insulin, der HOMA-Index und die Adiponektinspiegel unterschieden sich nicht zwischen den Geschlechtern. Bei Jungen und Mädchen verbesserten sich das Gesamtcholesterin sowie das LDLCholesterin und der Leptinspiegel. Das HDL-Cholesterin änderte sich nur bei den Mädchen. Bei den Jungen nahmen zusätzlich der systolische und diastolische Blutdruck, der Insulinspiegel und der HOMA-Index ab.

19

Tabelle 4 Darstellung der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Leptin- und Adiponektinspiegel getrennt nach Geschlechtern vor (T0) und nach Gewichtsreduktion (T1)

T0 130,6 ± 8,8 (n=19)

Jungen (n=20) T1 121 ± 11,5 (n=19)

T1 – T0 -9,6 ± 9,5 °°° (n=19)

-3,6 ± 10,7

85,7 ± 6,8 (n=19)

79,5 ± 9 (n=19)

-6,2 ± 9,4 ° (n=19)

114 ± 62,2

-12,9 ± 54,1

98,5 ± 44,2

83,2 ± 46,5

-15,4 ± 44

188,5 ± 41,5

163 ± 33,9*

-25,5 ± 31,7 °°

166 ± 56,9

135,4 ± 37,7

-30,7 ± 45,2 °°

51,3 ± 11,2

45,5 ± 9,5

-5,8 ± 10,6 °

44,3 ± 13,4

39,5 ± 11,8

-4,8 ± 13,3

111,6 ± 32,6

94,8 ± 25,5

-16,9 ± 23,3 °°

102 ± 48,7

79,3 ± 30,1

-22,7 ± 32,9 °°

90,1 ± 6,6

88,8 ± 8,8

-1,2 ± 9,1

93 ± 7,9

91,8 ± 7,2

-1,2 ± 6,9

14,6 ± 6,2

12,7 ± 7,1

-1,9 ± 9,4

19 ± 15,5

12,6 ± 8,6

-6,5 ± 10 °

3,2 ± 1,3

2,9 ± 2

-0,3 ± 2,3

4,4 ± 3,5

2,9 ± 2

-1,5 ± 2,3 °°

Leptin [ng/ml]

37,3 ± 11,5 *** (n=18)

23,5 ± 15,4 ** (n=18)

-13,8 ± 10,9 °°° (n=18)

20,3 ± 12,9 (n=19)

9,0 ± 6,4 (n=19)

-11,3 ± 10,2 °°° (n=19)

Leptinsekretion [ng/ml/kg]

1,12 ± 0,19 *** (n=18)

0,84 ±0,34 *** (n=18)

-0,29 ± 0,36 (n=18)

0,52 ± 0,26 (n=19)

0,33 ± 0,19 (n=19)

-0,2 ± 0,26 (n=19)

6,3 ± 2,6 (n=15)

6,8 ± 3,0 (n=15)

0,5 ± 2,6 (n=15)

5,1 ± 2 (n=15)

5,4 ± 2,1 (n=15)

0,3 ± 1,3 (n=15)

RR systolisch [mmHg] RR diastolisch [mmHg] Triglyzeride [mg/dl] Gesamtcholesterin [mg/dl] HDL-Cholesterin [mg/dl] LDL-Cholesterin [mg/dl] Glukose [mg/dl] Insulin [µU/ml] HOMA

Adiponektin [µg/ml]

T0 122,0 ± 9,7 **

Mädchen (n=19) T1 122,5 ± 8,6

T1 – T0 0,5 ± 9,7

83,5 ± 8,4

79,9 ± 9

126,8 ± 54,3

20

RR – Blutdruck nach Riva Rocci, HDL – High-density-Lipoprotein, LDL – Low-density-Lipoprotein, HOMA – Homeostasis Model Assessment * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001: signifikante Unterschiede zwischen den Geschlechtern innerhalb eines Zeitpunktes ° p<0,05, °° p<0,01, °°° p<0,001: signifikante Unterschiede zwischen T0 und T1 innerhalb der Geschlechter

20

3.3

Veränderung des viszeralen Fettgewebes

In Abbildung 6 ist die Veränderung des viszeralen Fettgewebes in Abhängigkeit von der Ausgangsmenge des viszeralen Fettgewebes zum Zeitpunkt T0 dargestellt.

Mädchen

0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 ∆ VAT [l] -0,6 -0,8 -1 -1,2 -1,4 -1,6

Jungen

y = -0,2878x - 0,0274 R² = 0,36

0

1

2 VAT T0 [l]

3

4

Abbildung 6 Veränderung des VAT (∆ T1 – T0) in Abhängigkeit vom VAT zum Zeitpunkt T0

Bei den Jungen lässt sich ein signifikanter inverser Zusammenhang zwischen dem Ausgangsvolumen und der Volumenabnahme des VAT erkennen. Damit besteht eine umgekehrte

Proportionalität

zwischen

VAT

T0

und



VAT.

Je

mehr

Ausgangsvolumen des VAT vorhanden ist, desto stärker ist dessen Abnahme durch die Gewichtsreduktion. Die Korrelation zwischen VAT T0 und ∆ VAT für Jungen ist r=-0,60; p < 0,005.

3.4

Beziehung der Veränderungen der Fettmassen untereinander

Die Korrelation der Fettmassenveränderungen untereinander ist in Tabelle 5 getrennt nach Geschlechtern dargestellt. Die Veränderung des VAT korrelierte mit keiner weiteren Veränderung der anderen Fettgewebsvolumina. Dagegen wiesen die Abnahmen

der

verschiedenen

Kompartimente

an

subkutanem

Fettgewebe

untereinander besonders bei den Jungen hohe Korrelationen auf. Bei den Mädchen korrelierte die Veränderung des SAT am Rumpf mit der Abnahme der FM insgesamt

21

und des SAT der Arme, die Veränderung des abdominellen SAT korrelierte mit den Veränderungen des SAT an Rumpf, Armen und Beinen.

Tabelle 5 Pearson Korrelationskoeffizienten zwischen den Veränderungen der Fettmassen (∆ T1 – T0) für Mädchen und Jungen Mädchen

∆ FM [kg]

∆ VAT [cm³]

∆ abd. SAT [cm³]

∆ SAT Rumpf [cm³]

∆ SAT Arme [cm³]

∆ SAT Beine [cm³]

0,16

0,44

0,64 **

0,30

0,24

-0,05

0,25

-0,03

-0,19

0,69 **

0,59 **

0,48 *

0,62 **

0,42

Jungen ∆ FM [kg] ∆ VAT [cm³] ∆ abd. SAT [cm³] ∆ SAT Rumpf [cm³] ∆ SAT Arme [cm³] ∆ SAT Beine [cm³]

0,30

0,91 ***

0,44

0,90 ***

0,38

0,98 ***

0,89 ***

0,28

0,86 ***

0,87 ***

0,88 ***

0,32

0,93 ***

0,94 ***

0,15

0,92 ***

∆ abd. SAT – Differenz des abdominellen subkutanen Fettgewebes, ∆ VAT – Differenz des viszeralen Fettgewebes, ∆ SAT Arme – Differenz des subkutanen Fettgewebes der Arme, ∆ SAT Beine – Differenz des subkutanen Fettgewebes der Beine, ∆ SAT Rumpf – Differenz des subkutanen Fettgewebes des Rumpfes, ∆ FM – Differenz der Fettmasse * p<0,05; ** p< 0,01; *** p<0,001

22

3.5 Beziehung zwischen der Körperzusammensetzung und den kardiometabolischen Risikofaktoren sowie den Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 In Tabelle 6, 7 und 8 sind die Korrelationen zwischen den Fettgewebsvolumina, dem BMI-SDS,

den

kardiometabolischen

Risikofaktoren

sowie

den

Leptin-

und

Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 dargestellt. Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse der Jungen, Tabelle 7 die der Mädchen und Tabelle 8 die Korrelationen zwischen den Risikofaktoren und den Adipokinen für beide Geschlechter.

Fettgewebsvolumina und Risikofaktoren Bei den Jungen korrelierte das abdominelle SAT mit dem systolischen Blutdruck, dem LDL-Cholesterin, Insulin und dem HOMA-Index. Beim SAT des Rumpfes waren Korrelationen zu dem systolischen Blutdruck, den Triglyzeriden, dem Gesamt- und LDL-Cholesterin und zum HOMA-Index zu beobachten. Das SAT der Beine wies ebenfalls eine Korrelation zum systolischen Blutdruck sowie zum Insulinspiegel und HOMA-Index auf. Bei den Mädchen war nur eine Korrelation zwischen dem VAT und dem Glukosespiegel zu beobachten.

Fettgewebsvolumina und Adipokine Die Leptinspiegel der Jungen korrelierten mit allen Fettgewebsvolumina. Am stärksten war dieser Zusammenhang bei der Gesamt-FM zu beobachten. Die Adiponektinspiegel wiesen dagegen keine Korrelationen zu den Fettgewebsvolumina auf. Bei den Mädchen ließ sich ebenfalls eine Korrelation zwischen der FM und dem Leptinspiegel finden.

Des Weiteren

korrelierte

der Leptinspiegel

mit dem

abdominellen SAT, dem SAT des Rumpfes und der Arme. Der Adiponektinspiegel korrelierte mit der Gesamt-FM.

23

Tabelle 6 Pearson Korrelationskoeffizienten zwischen den Fettgewebsvolumina, dem BMI-SDS und den kardiometabolischen Risikofaktoren sowie Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 bei den Jungen

BMISDS BMI-SDS

RR RR dia. TG sys. [mmHg] [mg/dl] [mmHg]

Chol. [mg/dl]

HDLChol. [mg/dl]

LDLChol. [mg/dl]

Glukose [mg/dl]

Insulin [µU/ml]

HOMA

Leptin [ng/ml]

Adiponektin [µg/ml]

-

0,49 *

0,06

0,38

0,32

-0,03

0,32

0,47 *

0,34

0,37

0,47 *

-0,06

FM [%]

0,48 *

0,21

0,00

0,13

0,15

-0,31

0,24

0,38

0,34

0,37

0,76 ***

-0,20

VAT [cm³]

0,46 *

0,33

0,31

0,37

0,09

-0,23

0,11

0,32

0,25

0,28

0,68 **

0,06

Abd. SAT [cm³]

0,84 ***

0,57 **

0,05

0,35

0,41

-0,13

0,45 *

0,42

0,45 *

0,48 *

0,57 *

-0,03

SAT Rumpf [cm³]

0,81 ***

0,55 *

0,05

0,47 *

0,46 *

-0,11

0,48 *

0,38

0,43

0,46 *

0,54 *

-0,04

SAT Arme [cm³]

0,73 ***

0,36

0,00

0,40

0,36

-0,13

0,39

0,36

0,38

0,41

0,58 **

-0,15

SAT Beine [cm³]

0,84 ***

0,48 *

0,07

0,17

0,33

-0,11

0,38

0,43

0,51 *

0,54 *

0,56 *

-0,13

BMI-SDS – Body Mass Index-Standard Deviation Score, FM – Fettmasse, VAT – viszerales Fettgewebe, abd. SAT – abdominelles subkutanes Fettgewebe, SAT – subkutanes Fettgewebe, RR sys. – systolischer Blutdruck, RR dia. – diastolischer Blutdruck, TG – Triglyzeride, Chol. – Cholesterin, HDL – Highdensity-Lipoprotein, LDL –Low-density-Lipoprotein, HOMA – Homeostasis Model Assessment * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001

24

Tabelle 7 Pearson Korrelationskoeffizienten zwischen den Fettgewebsvolumina, dem BMI-SDS und den kardiometabolischen Risikofaktoren sowie Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 bei den Mädchen

BMISDS BMI-SDS

RR sys. [mmHg]

RR dia. [mmHg]

TG [mg/dl]

Chol. [mg/dl]

HDLChol. [mg/dl]

LDLGlukose Insulin Chol. [mg/dl] [µU/ml] [mg/dl]

AdipoHOMA

Leptin [ng/ml]

nektin [µg/ml]

-

0,49 *

0,22

0,01

0,22

0,00

0,28

0,45

-0,08

-0,01

0,53 *

-0,19

FM [%]

0,74 ***

0,36

0,28

-0,16

0,13

-0,05

0,23

0,31

0,04

0,09

0,81 ***

0,54 *

VAT [cm³]

0,78 ***

0,25

0,04

0,26

0,32

0,17

0,26

0,47 *

0,13

0,22

0,44

-0,33

Abd. SAT [cm³]

0,81 ***

0,34

0,12

-0,14

0,24

-0,03

0,35

0,30

0,04

0,09

0,76 ***

0,10

SAT Rumpf [cm³]

0,85 ***

0,37

0,18

-0,18

0,14

0,07

0,21

0,30

0,02

0,06

0,75 ***

-0,10

SAT Arme [cm³]

0,84 ***

0,28

0,05

0,18

0,22

-0,14

0,26

0,39

0,04

0,13

0,42

0,29

SAT Beine [cm³]

0,79 ***

0,26

0,21

-0,09

0,10

-0,04

0,17

0,33

-0,12

-0,07

0,61 **

0,43

BMI-SDS – Body Mass Index-Standard Deviation Score, FM – Fettmasse, VAT – viszerales Fettgewebe, abd. SAT – abdominelles subkutanes Fettgewebe, SAT – subkutanes Fettgewebe, RR sys. – systolischer Blutdruck, RR dia. – diastolischer Blutdruck, TG – Triglyzeride, Chol. – Cholesterin, HDL – Highdensity-Lipoprotein, LDL – Low-density-Lipoprotein, HOMA – Homeostasis Model Assessment * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001

25

Tabelle 8 Pearson Korrelationskoeffizienten zwischen den kardiometabolischen Risikofaktoren und den Leptin- und Adiponektinspiegeln zum Zeitpunkt T0 bei Jungen und Mädchen Jungen

RR systolisch [mmHg] RR diastolisch [mmHg] Triglyzeride [mg/dl] Gesamtcholesterin [mg/dl] HDL-Cholesterin [mg/dl] LDL-Cholesterin [mg/dl] Glukose [mg/dl] Insulin [µU/ml] HOMA Leptin [ng/ml]

Mädchen

Leptin [ng/ml]

Adiponektin [µg/ml]

Leptin [ng/ml]

Adiponektin [µg/ml]

0,27

0,26

0,41

-0,20

0,17

0,45

0,52 *

-0,17

0,11

0,10

-0,18

-0,04

0,21

-0,23

0,30

0,12

-0,13

0,09

0,22

0,05

0,27

-0,28

0,36

0,15

0,59 **

-0,21

0,18

0,10

0,52 *

-0,30

0,08

-0,15

0,57 *

-0,32

0,09

-0,13

-

-0,23

-

0,48

RR – Blutdruck, HDL – High-density-Lipoprotein, LDL – Low-density-Lipoprotein, HOMA – Homeostasis Model Assessment * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001

26

Adipokine und Risikofaktoren Die Leptinspiegel korrelierten bei den Jungen mit den Glukose- und Insulinspiegeln ebenso wie mit dem HOMA-Index. Die Leptinspiegel der Mädchen wiesen eine Beziehung zum diastolischen Blutdruck auf. Bei den Adiponektinspiegeln ließen sich für beide Geschlechter keine Korrelationen zu den Risikofaktoren beschreiben.

3.6 Beziehung zwischen den Veränderungen von Körperzusammensetzung und kardiometabolischen Risikofaktoren sowie den Leptin- und Adiponektinspiegeln In Tabelle 9, 10 und 11 sind die Korrelationen der Veränderungen der Fettgewebsvolumina, der kardiometabolischen Risikofaktoren, des BMI-SDS und der Leptin- und Adiponektinspiegel untereinander dargestellt. Tabelle 9 zeigt die männliche Studienpopulation, Tabelle 10 die weiblichen Probandinnen und Tabelle 11 die Korrelationen zwischen den Risikofaktoren und Adipokinen für beide Geschlechter.

Fettgewebsvolumina und Risikofaktoren Bei den Jungen korrelierte die Veränderung des SAT der Arme mit der Veränderung der Triglyzeridspiegel. Bei den Mädchen fanden sich Zusammenhänge zwischen der Abnahme der FM und des diastolischen Blutdrucks sowie zwischen den Veränderungen des VAT und der Triglyzeride.

Fettgwebsvolumina und Adipokine Bei den Jungen waren Korrelation zwischen der Abnahme des Leptinspiegels und der Abnahme des abdominellen SAT und des SAT des Rumpfes zu beobachten. Die Differenz im Adiponektinspielgel korrelierte invers mit der Abnahme der FM. Bei den Mädchen fanden sich Zusammenhänge zwischen der Veränderung des Leptinspiegels und den Veränderungen des abdominellen SAT, des SAT am Rumpf und an den Armen. Die Veränderungen der Adiponektinspiegel korrelierten nicht mit den Veränderungen der Fettgewebsvolumina.

27

Tabelle 9 Pearson Korrelationskoeffizienten zwischen den Veränderungen der Fettgewebsvolumina, des BMI-SDS und der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Leptin- und Adiponektinspiegel durch die Gewichtsreduktion der Jungen

∆ BMISDS ∆ BMI-SDS

∆ RR sys. [mmHg]

∆ RR dia. [mmHg]

∆ TG [mg/dl]

∆ Chol. [mg/dl]

∆ HDLChol. [mg/dl]

∆ ∆ LDL∆ Chol. Glukose Insulin [mg/dl] [mg/dl] [µU/ml]

∆ HOMA

∆ Leptin [ng/ml]

∆ Adiponektin [µg/ml]

-

0,10

0,31

0,09

-0,25

-0,35

-0,22

-0,15

-0,13

-0,15

0,03

-0,72 **

0,86 ***

0,00

0,32

0,14

-0,15

-0,24

-0,15

-0,21

0,07

0,04

-0,07

-0,80 ***

0,30

0,31

0,44

0,20

0,01

0,02

-0,04

0,02

0,13

0,15

0,37

-0,26

∆ Abd. SAT [cm³]

0,62 **

0,17

0,02

0,32

0,10

-0,06

0,08

0,22

0,28

0,29

0,48 *

-0,43

∆ SAT Rumpf [cm³]

0,57 **

0,14

-0,02

0,38

0,17

-0,04

0,15

0,27

0,27

0,28

0,47 *

-0,46

∆ SAT Arme [cm³]

0,53 *

0,17

0,13

0,45 *

0,11

-0,07

0,05

0,02

0,28

0,28

0,43

-0,47

∆ SAT Beine [cm³]

0,54 *

0,08

-0,02

0,30

0,05

-0,07

0,01

0,11

0,17

0,17

0,36

-0,38

∆ FM [%] ∆ VAT [cm³]

28

∆ - Differenz, BMI-SDS – Body Mass Index-Standard Deviation Score, FM – Fettmasse, VAT – viszerales Fettgewebe, abd. SAT – abdominelles subkutanes Fettgewebe, SAT – subkutanes Fettgewebe, RR sys. – systolischer Blutdruck, RR dia. – diastolischer Blutdruck, TG – Triglyzeride, Chol. – Cholesterin, HDL – High-density-Lipoprotein, LDL – Low-density-Lipoprotein, HOMA – Homeostasis Model Assessment * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001

Tabelle 10 Pearson Korrelationskoeffizienten zwischen den Veränderungen der Fettgewebsvolumina, des BMI-SDS und der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Leptin- und Adiponektinspiegel durch die Gewichtsreduktion der Mädchen

∆ BMISDS ∆ BMI-SDS

∆ RR sys. [mmHg]

∆ RR dia. [mmHg]

∆ TG [mg/dl]

∆ Chol. [mg/dl]

∆ HDLChol. [mg/dl]

∆ ∆ LDL∆ Chol. Glukose Insulin [mg/dl] [mg/dl] [µU/ml]

∆ HOMA

∆ Leptin [ng/ml]

∆ Adiponektin [µg/ml]

-

0,24

0,56 *

-0,08

-0,15

-0,29

-0,04

0,01

-0,03

-0,06

0,78 ***

0,04

0,46 *

0,10

0,54 *

-0,05

-0,35

-0,45

-0,26

-0,42

-0,37

-0,45

0,40

0,02

0,21

0,05

0,19

0,49 *

0,06

0,01

-0,15

0,15

0,09

0,11

0,10

0,00

∆ Abd. SAT [cm³]

0,63 **

0,14

0,24

0,20

-0,07

-0,26

-0,08

-0,22

0,04

-0,06

0,72 **

0,02

∆ SAT Rumpf [cm³]

0,76 ***

0,16

0,35

0,03

-0,33

-0,41

-0,29

-0,22

-0,19

-0,24

0,63 **

0,03

∆ SAT Arme [cm³]

0,41

0,00

-0,01

0,11

-0,07

-0,46

0,06

-0,24

-0,16

-0,23

0,55 *

0,10

∆ SAT Beine [cm³]

0,62 **

0,00

0,35

-0,08

-0,03

-0,05

0,01

-0,13

0,24

0,19

0,42

-0,07

∆ FM [%] ∆ VAT [cm³]

29

∆ - Differenz, BMI-SDS – Body Mass Index-Standard Deviation Score, FM – Fettmasse, VAT – viszerales Fettgewebe, abd. SAT – abdominelles subkutanes Fettgewebe, SAT – subkutanes Fettgewebe, RR sys. – systolischer Blutdruck, RR dia. – diastolischer Blutdruck, TG – Triglyzeride, Chol. – Cholesterin, HDL – High-density-Lipoprotein, LDL – Low-density-Lipoprotein, HOMA – Homeostasis Model Assessment * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001

Tabelle 11 Pearson Korrelationskoeffizienten zwischen den Veränderungen der kardiometabolischen Risikofaktoren und der Leptin- und Adiponektinspiegel durch die Gewichtsreduktion bei Jungen und Mädchen Jungen

∆ RR systolisch [mmHg] ∆ RR diastolisch [mmHg] ∆ Triglyzeride [mg/dl] ∆ Gesamtcholesterin [mg/dl] ∆ HDL-Cholesterin [mg/dl] ∆ LDL-Cholesterin [mg/dl] ∆ Glukose [mg/dl] ∆ Insulin [µU/ml] ∆ HOMA ∆ Leptin [ng/ml]

Mädchen

∆ Leptin [ng/ml]

∆ Adiponektin [µg/ml]

∆ Leptin [ng/ml]

∆ Adiponektin [µg/ml]

0,30

-0,05

0,41

-0,69 **

0,00

0,01

0,45

-0,27

0,28

-0,02

0,07

0,20

0,15

-0,08

0,00

0,04

0,01

0,13

-0,18

-0,01

0,12

-0,16

0,04

-0,01

0,32

0,05

-0,10

0,08

0,44

0,09

0,09

-0,34

0,49 *

0,10

0,00

-0,28

-

0,02

-

0,10

∆ - Differenz, RR – Blutdruck, HDL – High-density-Lipoprotein, LDL – Low-density-Lipoprotein, HOMA – Homeostasis Model Assessment * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001

30

Adipokine und Risikofaktoren Bei den Jungen ließ sich lediglich eine Korrelation zwischen der Veränderung des Leptinspiegels und des HOMA-Indexes feststellen. Bei den Mädchen korrelierten die Veränderungen

des

Adiponektinspiegels

invers

mit

der

Veränderung

des

systolischen Blutdrucks. Für die restlichen Veränderungen der Risikofaktoren ließ sich kein Zusammenhang zu den Veränderungen der Apidokinspiegel finden.

31

4

DISKUSSION

Im Folgenden werden die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, gegliedert nach den Fragestellungen, diskutiert. Eine kurze Zusammenfassung der Ergebnisse geht ihrer Einordnung in die aktuelle Literatur voraus.

4.1

Veränderung der Fettmasse und der Körperfettverteilung durch eine

diätetische Gewichtsreduktion

Eine erfolgreiche Gewichtsreduktion von im Mittel -7,8 kg (Jungen -9,6 kg, Mädchen 6,0 kg) bei übergewichtigen und adipösen Jugendlichen war mit einer deutlichen Verbesserung der Körperzusammensetzung verbunden. So verringerten sich alle Fettgewebskompartimente bei beiden Geschlechtern signifikant (vgl. Tabelle 2 und 3, Seite 16 und 17). Jungen verloren dabei anteilig am meisten VAT, während die Mädchen vorwiegend ihr abdominelles SAT reduzierten (vgl. Abbildung 4, Seite 18). Insgesamt verringerten sich die verschiedenen Kompartimente der Fettmasse bei den Jungen prozentual stärker als bei den Mädchen. Ein Ergebnis der vorliegenden Studie war, dass Jungen zum Zeitpunkt T0 signifikant mehr VAT aufwiesen als die Mädchen (vgl. Tabelle 3, Seite17). Bereits bei Neugeborenen und Säuglingen (Ay et al. 2008; Loomba-Albrecht und Styne 2009) sowie Kleinkindern (Taylor et al. 2010) konnten einige Studien Unterschiede im SAT, in der FM, der FFM und im Fettgewebe im Bereich der Taille finden. Diese geschlechtsspezifischen Unterschiede verstärkten sich in der Pubertät (Fox et al. 2000; Benfield et al. 2008; Loomba-Albrecht und Styne 2009; Shen et al. 2009; Taylor et al. 2010). Andere Studien zeigten hingegen bei Kindern vor der Pubertät keine Unterschiede in der Körperfettverteilung zwischen den Geschlechtern (Brambilla et al. 1994; Holzhauer et al. 2009; Shen et al. 2009). Diese

unterschiedlichen

Studienergebnisse

über

geschlechtsspezifische

Unterschiede in der Körperfettverteilung könnten teilweise durch unterschiedliche Erfassungsmethoden (MRT vs. Ultraschall, Hautfaltendicke oder DXA) erklärt werden. So unterscheiden sich die Erfassungsmethoden hinsichtlich ihrer Validität. Die bildgebenden Verfahren (MRT, CT) sind valider als die DXA, welche wiederrum eine höhere Genauigkeit aufweist als die anthropometrische Bestimmungsmethode 32

der Körperzusammensetzung (Bosy-Westphal et al. 2006). Die Ergebnisse von Brambilla et al. (1994) und Fox et al. (2000) sowie die von Shen et al. (2009) basieren auf MRT-Untersuchungen. Die Pubertätsentwicklung ist als entscheidender Faktor in der Ausbildung der geschlechtsspezifischen Verteilung von VAT und SAT anzusehen. Dies kann durch endokrine Ursachen begründet sein. Elbers et al. (1999) konnten bei transsexuellen Erwachsenen beobachten, dass Testosteron eine vermehrte Speicherung von VAT und Östrogen eine Speicherung von SAT begünstigt. Die Zusammenhänge zwischen Hormonen und Fettgewebe konnten von Björntorp (1997) und Pedersen et al. (1996) durch die unterschiedliche Expression von Rezeptoren für Testosteron im viszeralen und Östrogen im subkutanen Fettgewebe gestützt werden. Anteilig könnten die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Körperzusammensetzung auch auf einer erhöhten Aktivität der Lipoproteinlipase bei Frauen gegenüber Männern beruhen (Pedersen et al. 1996), die zu einer vermehrten Speicherung von Fettsäuren im weiblichen SAT führt. Die Jungen nahmen im Mittel in allen Kompartimenten der Fettmasse prozentual stärker ab als die Mädchen (vgl. Abbildung 4, Seite 18). Vermutlich liegt das darin begründet, dass die Jungen auch insgesamt mehr Gewicht verloren und größere Ausgangsvolumina der Fettmassen aufwiesen. Des Weiteren hatten Jungen gegenüber Mädchen eine höhere FFM (vgl. Tabelle 2, Seite 16), wodurch der Ruheenergieverbrauch größer ist als bei Mädchen (Bosy-Westphal et al. 2009; Silva et al. 2012). Dies bedingt ein größeres Energiedefizit durch eine Kalorienreduktion und somit eine stärkere Gewichtsabnahme. Einige

Studien

bestätigen

sowohl

bei

übergewichtigen

Kindern

als

auch

Erwachsenen, dass männliche Studienteilnehmer mit deutlicheren Reduktionen der Gesamt-FM und FM am Rumpf auf eine Diät reagieren als weibliche Probanden (Reiterer et al. 1999; Evans et al. 2012). Zugrunde liegende Mechanismen für geschlechtsspezifische Veränderungen der Fettverteilung und der Körperzusammensetzung bei Gewichtsabnahme sind möglicherweise wiederum in Unterschieden im Hormonstatus zwischen den Geschlechtern (Chin et al. 2012) sowie in der unterschiedlichen Aktivität und mRNAExpression der Hormonsensitiven Lipase begründet (Kolehmainen et al. 2002). Andere Studien konnten hingegen keine Unterschiede in der Abnahme des VAT, SAT, der Muskelmasse und der FM sowie der relativen Gewichtsabnahme zwischen 33

den Geschlechtern durch eine Gewichtsreduktion finden (Janssen und Ross 1999; Kolehmainen et al. 2002). Möglicherweise sind die unterschiedlichen Ergebnisse durch die Auswahl der Probanden begründet. So untersuchten Janssen und Ross (1999) u.a. Frauen mit einer stammbetonten und damit für Frauen untypischen Fettverteilung (Vague 1947) und die Probanden der Studie von Kolehmainen et al. (2002) waren sehr stark adipös. Jungen nahmen in der vorliegenden Arbeit mehr VAT als SAT ab. Die Mädchen der vorliegenden Arbeit verloren präferentiell abdominelles SAT (vgl. Tabelle 3, Seite 17 und Abbildung 4, Seite 18). Das wurde auch bei vielen anderen Studien an Erwachsenen gefunden (vgl. Wirth und Steinmetz 1998; Chaston und Dixon 2008). Die stärkere Abnahme des VAT der Jungen lässt sich vermutlich dadurch erklären, dass die Jungen ein signifikant größeres Volumen des VAT zu T0 besaßen als die Mädchen. Abbildung 6 (Seite 21) zeigt die umgekehrte Proportionalität zwischen VAT T0 und ∆VAT bei den Jungen. Die Reduktion der Fettmasse ist in der Regel dort am größten, wo am meisten Ausgangsvolumen vorhanden ist (vgl. Leenen et al. 1992). Möglicherweise liegt eine weitere Ursache der geschlechtsspezifischen Abnahme der Fettgewebsvolumina wiederum im unterschiedlichen Hormonspiegel von Männern und Frauen bzw. Jungen und Mädchen.

4.2

Veränderung der Muskelmasse durch eine diätetische

Gewichtsreduktion

Durch die zehnwöchige diätetische Gewichtsreduktion verloren die Jugendlichen nicht nur Körperfett, sondern auch Muskelmasse. Dieser Effekt war am Rumpf stärker als an den Extremitäten und bei den Mädchen deutlicher ausgeprägt als bei den Jungen (vgl. Tabelle 3, Seite 17 und Abbildung 5, Seite 19). Die mithilfe von Air-Displacement-Plethysmographie bestimmte FFM veränderte sich hingegen nicht signifikant (vgl. Tabelle 2, Seite 16). Eine reine Kalorienreduktion hat in der Mehrzahl der Fälle eine Reduktion der Muskelmasse und FFM zur Folge (z.B. Bosy-Westphal et al. 2009; Wycherley et al. 2012). Um diesen Effekt möglichst gering zu halten, wird eine proteinreiche Diät (Willi et al. 1998; Wycherley et al. 2012) in Verbindung mit regelmäßiger sportlicher Aktivität (Janssen und Ross 1999; Santarpia et al. 2012) empfohlen. 34

Mit den zwei BCM-Mahlzeiten pro Tag nahmen die Probanden bereits etwa 19 g Eiweiß auf. In der Ernährungsberatung wurde den Jugendlichen empfohlen, zur dritten Mahlzeit ebenfalls fettarm und eiweißreich zu essen (beispielsweise entsprechen 200g Rinderfilet circa 42 g Eiweiß). Somit hatten die Jugendlichen der Studie eine verhältnismäßig hohe Proteinzufuhr pro Tag. Die Empfehlungen der WHO für die Proteinaufnahme (für Proteine mit einer biologischen Wertigkeit von 1,0) von Kindern im Alter von 15 Jahren beträgt bei einer ausgeglichenen Energiebilanz 0,87 g/kg/d für Jungen und 0,84 g/kg/d für Mädchen (Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation on Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition 2002). Jüngere Kinder weisen durch das Wachstum einen noch höheren Bedarf auf. Ebenso steigt der Proteinbedarf bei einer Diät mit negativer Energiebilanz an (Forbes und Drenick 1979). Hier wird eine höhere Eiweißaufnahme benötigt, um eine ausgeglichene Stickstoffbilanz zu erhalten. Eine höhere Abnahme der Muskelmasse durch eine zu geringe Eiweißversorgung ist jedoch bei den Probanden der vorliegenden Studie nicht wahrscheinlich, da die Proteinzufuhr

in

der

Gewichtsreduktionsphase

deutlich

über

den

WHO-

Empfehlungen lag. Es stellt sich die Frage, warum sich die Muskelmasse signifikant verringerte, die FFM hingegen nicht. Eine methodische Limitation der vorliegenden Arbeit ist, dass Densitometrie (z.B. Air-Displacement-Plethysmographie) aufgrund der Annahme einer zu geringen Hydratation der FFM bei Adipositas die Abnahme der FM bei einer Diät über- und damit die Abnahme der FFM unterschätzt (Müller et al. 2012).

Die Mädchen verloren insgesamt -4,7% ihrer Muskelmasse, verglichen mit einem Verlust der FM von -18,5% vom Ausgangswert. Demzufolge zeigte sich eine etwa 4fach höhere Reduktion der FM verglichen mit der Reduktion der Muskelmasse. Bei den Jungen fiel das Verhältnis der Reduktion der FM zur Reduktion der Muskelmasse mit etwa 6,5 höher und somit günstiger aus. Sie verloren nur -3,9% der Muskelmasse und dabei sogar -26,3% der FM. Dass die Mädchen pro FM mehr Muskelmasse verloren, könnte vermutlich wiederum am weiblichen Hormonstatus liegen (Klein et al. 1994 und 1996). Mädchen weisen deutliche höhere Östrogen- und niedrigere Testosteronspiegel als Jungen auf und Testosteron ist ein anabol wirkendes Hormon (Tenover 1992). Möglicherweise trieben die Jungen während des Gewichtsreduktionsprogramms auch häufiger Sport 35

als die Mädchen, sodass sie dem Verlust an Muskelmasse entgegenwirken konnten (Santarpia et al. 2012). Eine Limitation der vorliegenden Arbeit war, dass die körperliche Arbeit der Kinder während der Gewichtsreduktionsphase nicht gemessen wurde. Es kann lediglich festgestellt werden, dass die Motivation zum Sport ein wichtiger Inhalt in der wöchentlichen Beratung der Probanden war.

Die größere Abnahme der Muskelmasse des Rumpfes im Vergleich zur Muskelmasse von Armen und Beinen (vgl. Abbildung 5, Seite 19) war möglicherweise dadurch bedingt, dass die Extremitäten im Alltag häufiger und stärker benutzt wurden und somit dort ein gewisser Trainingseffekt vorhanden gewesen

sein

könnte,

der

einer

Abnahme

der

Extremitätenmuskelmasse

entgegengewirkt hat. Bei erwachsenen Männern und Frauen verringerte sich die Muskelmasse am Rumpf durch eine Gewichtsreduktion nicht stärker als die Muskelmasse an den Extremitäten (Bosy-Westphal et al. 2013).

4.3

Beziehungen zwischen der Veränderung der Fettmasse,

Fettgewebsverteilung und kardiometabolischen Risikofaktoren

Die Blutwerte für die kardiometabolischen Risikofaktoren lagen sowohl bei den Jungen als auch bei den Mädchen im Mittel innerhalb der Norm. Die Jugendlichen zeigten also trotz ihres Übergewichtes ein eher günstiges kardiometabolisches Risikoprofil. Ausnahmen bildeten hierbei die Blutdruckwerte sowie der HOMA-Index: 82% der Jugendlichen wiesen zu Beginn der Studie einen Blutdruck über der 90. Perzentile (alters- und größenadaptiert, Robert-Koch-Institut 2011) auf und 67,5% der

Probanden

zeigten

einen

HOMA-Index

von

über

2,5.

Durch

die

Gewichtsreduktion veränderten sich die meisten bereits normwertigen Parameter nicht. Bei den Jungen kam es jedoch zu einer signifikanten Verbesserung von Blutdruck, Gesamt- und LDL-Cholesterin sowie Insulinresistenz (Insulin, HOMAIndex) während sich bei den Mädchen lediglich die Lipidparameter (Gesamt-, HDLund LDL-Cholesterin) verbesserten (vgl. Tabelle 4, Seite 20). Am häufigsten konnte eine Veränderung der Blutdruckwerte beobachtet werden. Bei elf Kindern verbesserte sich der systolische Wert, bei 15 Kindern der diastolische Wert. 36

Durch die geringen Veränderungen der Risikofaktoren zeigten diese auch kaum Beziehungen zur Abnahme der Fettgewebe (vgl. Tabelle 9, Seite 28 und Tabelle 10, Seite 29). Bisher gelang es einigen Autoren, Korrelationen zwischen der BMI-Reduktion und der Verbesserung des kardiometabolischer Risikoprofils bei Kindern aufzuzeigen (Kirk et al. 2005; Ford et al. 2010; Kolsgaard et al. 2011 und 2012). Jedoch gibt es bislang kaum Studien, die den Zusammenhang zwischen den Veränderungen verschiedener Fettgewebsvolumina und kardiovaskulären oder metabolischen Risikofaktoren bei Kindern untersuchen. Reinehr und Wunsch (2010) untersuchten 29 übergewichtige Kinder, die an einer einjährigen

Lifestyle-Intervention

zur

Gewichtsreduktion

teilnahmen

(sog.

„Obeldicks“-Programm, welches auf Sport, zucker- und fettreduzierter Ernährung, Verhaltenstherapie sowie individueller Psychotherapie der Kindern und Eltern basiert). Die Autoren beobachteten signifikante Korrelationen zwischen den Taillenumfangsveränderungen und der Verbesserung von HDL-Cholesterin, HOMAIndex, Blutdruck und der Glukosetoleranz. Die abweichenden Ergebnisse im Vergleich zur vorliegenden Studie könnten durch die Länge (1 Jahr vs. 10 Wochen) und Art des Gewichtsreduktionsprogramms (ganzheitliche Lifestyle-Intervention vs. lediglich kalorienreduzierter Ernährung) sowie durch die lediglich anthropometrische Bestimmung der abdominellen Fettmasse bedingt sein. Eine Limitation der vorliegenden Arbeit besteht darin, dass das Leberfett der Jugendlichen nicht bestimmt wurde, welches möglicherweise ein besserer Prädiktor für das kardiometabolische Risiko (insbesondere für die Insulinresistenz) der Jugendlichen gewesen wäre (Stefan et al. 2008).

4.4

Beziehungen zwischen der Veränderung der Fettmasse bzw. der

Fettgewebsverteilung und der Adipokine

Durch eine Gewichtsabnahme sank der Leptinspiegel und auch die Leptinsekretion (Leptin/FM[kg]-Quotient) bei beiden Geschlechtern signifikant, während sich die Adiponektinspiegel nicht veränderten (vgl. Tabelle 4, Seite 20). Bei Kindern und Jugendlichen beobachteten auch andere Autoren ein Sinken der Leptinspiegel (Lazzer et al. 2005; Rigamonti et al. 2010; Holm et al. 2011) und der Leptinsekretion (Lazzer et al. 2005) durch eine Gewichtsreduktion. Demgegenüber 37

konnte jedoch bei adipösen Erwachsenen von Schautz et al. (2011) und Rissanen et al. (1999) keine Abnahme der Leptinsekretion durch eine Gewichtsreduktion beobachtet werden. Zwischen den Veränderungen der Leptinspiegel und der Veränderung der Körperzusammensetzung konnten Korrelationen, insbesondere zum abdominellen SAT und SAT des Rumpfes bei Jungen sowie zusätzlich zum SAT der Arme bei Mädchen, beobachtet werden (vgl. Tabelle 9, Seite 28 und Tabelle 10, Seite 29). Da Leptin hauptsächlich in den Adipozyten des SAT gebildet wird (van Harmelen et al. 1998), war dieses Ergebnis zu erwarten. Rissanen et al. (1999) fanden in ihrer Studie an 38 adipösen Frauen ebenfalls Korrelationen

zwischen

den

Veränderungen

im

Leptinspiegel

und

den

Veränderungen des abdominell-subkutanen Fettgewebes (ermittelt mithilfe von Ultraschall), der FM (gemessen mit bioelektrischer Impedanz-Analyse) sowie des peripheren Fettgewebes (ermittelt über den Hüftumfang). Nebenbefundlich konnten in der vorliegenden Arbeit sowohl zu T0 als auch zu T1 höhere Leptinspiegel und auch eine höhere Leptinsekretion bei Mädchen im Vergleich zu Jungen beobachtet werden (vgl. Tabelle 4, Seite 20). Dies hat eine getrennte Betrachtung von Mädchen und Jungen für die Fragestellungen zu Adipokinen zur Folge. In der Literatur existieren bereits einige Studien, die ebenfalls Geschlechtsunterschiede

im

Leptinspiegel

bei

Kindern,

sogar

bereits

bei

Neugeborenen (Trevino-Garza et al. 2010), zeigen konnten (Blum et al. 1997; Gracia-Mayor et al. 1997). Einige Autoren konnten geschlechtsspezifische Unterschiede in der Körperzusammensetzung (Fettmasse, Fettverteilung) bei Kindern (Ay et al. 2008; Loomba-Albrecht und Styne 2009; Taylor et al. 2010) beobachten, was zum Befund der unterschiedlichen Leptinspiegel bei Jungen und Mädchen passt. In anderen Studien unterschied sich ebenfalls die Leptinsekretion zwischen den Geschlechtern bereits bei Kindern (Butte et al 2007; Cai et al. 2008).

Bei übergewichtigen Kindern konnte durch länger dauernde (6 und 12 Monate), intensive

Interventionsprogramme

zur

Gewichtsreduktion

ein

Anstieg

der

Adiponektinspiegel gefunden werden (Reinehr et al. 2004; Partsalaki et al. 2012). Die Literatur bei Erwachsenen ist hingegen uneinheitlich. So beobachteten Figueroa et al.

(2013)

keine

Veränderungen

der

Adiponektinspiegel,

während

die

38

Adiponektinspiegel nach einer 10%-igen Gewichtsreduktion bei adipösen Frauen sogar sanken (Schautz et al. 2011). Bei den Jungen konnte bei sinkender FM durch die Gewichtsabnahme ein Anstieg des Adiponektinspiegels gefunden werden (vgl. Tabelle 9, Seite 28 und Tabelle 10, Seite 29).

4.5

Korrelationen zwischen Adipokinspiegeln und kardiometabolischen

Risikofaktoren

Zu Studienbeginn wies Leptin bei den Jungen Korrelationen zum Glukose-, Insulinspiegel und HOMA-Index auf, bei den Mädchen gab es eine Beziehung zwischen Leptinspiegel und diastolischem Blutdruck (vgl. Tabelle 8, Seite 26). Adiponektin zeigte dagegen keine Beziehungen zum kardiometabolischen Risiko. Auch in der Studie von Schautz et al. (2012) wies Adiponektin bei Männern keine Korrelationen zu kardiometabolischen Risikofaktoren auf, bei Frauen war es invers mit den Parametern des Glukosestoffwechsels korreliert. Andere Studien an Erwachsenen zeigten, dass niedrige Adiponektinspiegel Zusammenhänge zu hohen Triglyzerid-, Insulin- und Glukosespiegeln aufwiesen (Hotta et al. 2000, Weyer at al. 2001). Ebenso konnten inverse Korrelationen zwischen Adiponektinspiegeln und Diabetes-mellitus-Typ-II, koronarer Herzkrankheit sowie arterieller Hypertonie gefunden werden (Hotta et al. 2000; Weyer et al. 2001; Kumada et al., 2003; Iwashima et al. 2004). Bei Kindern konnten Arnaiz et al. (2010) ebenfalls eine inverse Korrelation zwischen Adiponektin und HOMA-Index sowie eine positive Beziehung zum HDL-Cholesterin finden. Korrelationen zwischen den Leptinspiegeln und dem metabolischen Risiko (den Glukose- und Insulinspiegeln sowie dem HOMA-Index vgl. Martins et al. 2012; Schautz et al. 2012) konnten bei Erwachsenen beobachtet werden. Darüber hinaus bestanden auch signifikante Beziehungen zu den Triglyzeriden und Beziehungen zu kardiovaskulären Risikofaktoren (dem Blutdruck und dem HDL-Cholesterin (invers) vgl. Martins et al. 2012). Die Veränderungen im Leptinspiegel korrelierten bei den Jungen mit denen des HOMA-Indexes, bei den Mädchen zeigte die Veränderung des systolischen Blutdrucks einen inversen Zusammenhang zur Adiponektinspiegelveränderung.

39

Weitere Korrelationen zwischen den Veränderungen der Risikofaktoren sowie der Adipokine konnten nicht gefunden werden (vgl. Tabelle 11, Seite 30). Verbesserte Adiponektinspiegel korrelierten sowohl bei Erwachsenen als auch bei Kindern

besonders

mit

der

Verbesserung

der

Insulinsensitivität

bzw.

der

Insulinspiegel (Olefsky 2000, Siegrist et al. 2013), aber auch schwach mit der Verbesserung der anderen kardiometabolischen Risikofaktoren (Siegrist et al. 2013). Auch eine Verbesserung des Leptinspiegels und somit eine Verringerung des Adiponektin/Leptin-Quotienten ist mit einem sinkenden kardiovaskulären Risiko verbunden (Appachi et al. 2011).

4.6

Schlussfolgerung und Ausblick

Eine erfolgreiche Gewichtsreduktion war bei übergewichtigen und adipösen Jugendlichen mit einer deutlichen Verbesserung der Körperzusammensetzung verbunden. Diese zeigte jedoch nur geringe Beziehungen zur Verbesserung der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Adipokine. Dies könnte sowohl durch eine benigne Körperfettverteilung bei Jugendlichen als auch durch ein günstiges kardiometabolisches Risikoprofil bedingt sein. In weiteren Studien sollte das langfristige Verhalten des Gewichts und der Körperzusammensetzung nach einer Gewichtsreduktion untersucht werden. Nehmen die Kinder nach der Gewichtsreduktion wieder zu? Verändert sich bei erneuter Zunahme die Körperzusammensetzung negativ? Ist möglicherweise eine gesündere Abnahme und eine leichtere Erhaltung des neuen Gewichtes durch eine Sportintervention zu erreichen? In diesem Fall könnte die Muskelmasse besser erhalten bleiben und sich somit der Ruheenergieverbrauch nicht verringern. In einer Studie an 103 übergewichtigen und adipösen Erwachsenen konnten BosyWestphal et al. (2013) zeigen, dass sich die Körperfettverteilung bei einer erneuten Gewichtszunahme nach vorheriger Gewichtsabnahme nicht verschlechtert. Der Ruheenergieverbrauch spielte für die Fähigkeit das Gewicht zu halten eine entscheidende Rolle: sank der Ruheenergieverbrauch durch eine Diät, nahmen die Studienteilnehmer weniger ab und neigten nach Beendigung der Intervention eher zur Gewichtszunahme.

40

In zukünftigen Studien wäre es sinnvoll, das Leberfett von Kindern und Jugendlichen mit zu bestimmen, da es beispielsweise eine engere Assoziation zur Insulinresistenz zeigte als der BMI, die FM und das VAT (Stefan et al. 2008).

41

5

ZUSAMMENFASSUNG

Die Körperzusammensetzung und die Art der Fettverteilung sind wesentliche Faktoren, die das gesundheitliche Risiko, das vom Übergewicht ausgeht, beeinflussen. Es stellte sich die Frage, wie sich Körperfettverteilung und die Muskelmasse

durch

eine

diätetische

Gewichtsreduktion

bei

Kindern

und

Jugendlichen verändern und ob diese Veränderungen eine Beziehung zur Verbesserung der kardiometabolischen Risikofaktoren sowie der Adipokine zeigen. Insgesamt 98 Kinder und Jugendliche im Alter zwischen 10 und 18 Jahren nahmen an einer zehnwöchigen diätetischen Gewichtsreduktion teil. Eine Untergruppe von 40 Mädchen und Jungen mit einer erfolgreichen Gewichtsabnahme von mehr als drei Kilogramm

wurde

vor

und

Ganzkörpermagnetresonanztomographie

nach und

der

Diät

Densitometrie

mittels auf

ihre

Körperzusammensetzung untersucht. Die mittlere Gewichtsreduktion betrug bei Mädchen 6,0 ±3,8 kg und bei Jungen 9,6 ±5,1 kg. Die relative Abnahme der einzelnen Fettdepots in Prozent des Ausgangsvolumens unterschied sich zwischen den Geschlechtern. Während bei Jungen die größte Abnahme im viszeralen Fettgewebe bestand, zeigten Mädchen die höchste Reduktion im abdominellen subkutanen Fettgewebe. Bei beiden Geschlechtern nahm das Fettgewebe der Extremitäten dagegen unterproportional ab. Die Abnahme des viszeralen Fettgewebes hing von dessen Ausgangswert vor der Diät ab. Sowohl bei Mädchen als auch bei Jungen nahmen der LDL-, der Gesamtcholesterinund der Leptinspiegel durch die Intervention signifikant ab, während der Adiponektinspiegel im Mittel unverändert blieb. Darüber hinaus war bei Jungen ein Abfall im systolischen und diastolischen Blutdruck, dem Insulinspiegel und dem HOMA-Index signifikant. Bei Mädchen gab es dagegen keine Verbesserung des kardiometabolischen Risikos und der HDL-Cholesterinspiegel sank ab. Bei beiden Geschlechtern korrelierte die Abnahme des Leptinspiegels mit der Abnahme des subkutanen Fettgewebes am Rumpf, bei den Mädchen zusätzlich mit der Abnahme des subkutanen Fettgwebes der Arme. Die Verbesserung der Triglyzeridspiegel korrelierte bei den Jungen mit der Abnahme des subkutanen Fettgewebes an den Armen und bei den Mädchen mit der Abnahme des viszeralen Fettgewebes. Bei den Jungen korrelierte die Abnahme der Fettmasse mit dem 42

Anstieg des Adiponektinspiegels, bei den Mädchen die Abnahme der Fettmasse mit der

Abnahme

des

Zusammenhänge

diastolischen

zwischen

der

Blutdrucks.

Veränderung

Bei des

den

Jungen

HOMA-Indexes

konnten und

der

Veränderung im Leptinspiegel, bei den Mädchen zwischen der Verbesserung des systolischen Blutdrucks und der Erhöhung des Adiponektinspiegels beobachtet werden. Eine erfolgreiche Gewichtsreduktion war bei übergewichtigen Jugendlichen mit einer deutlichen Verbesserung der Körperzusammensetzung verbunden. Diese zeigte jedoch

nur

geringe

Beziehungen

zur

Verbesserung

kardiometabolischer

Risikofaktoren. Dies könnte sowohl durch eine benigne Körperfettverteilung bei Jugendlichen als auch durch ein günstiges kardiometabolisches Risikoprofil bedingt sein.

43

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interventions

for

overweight

and

obesity.

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breast

adipose

tissue,

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distribution

and

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inflammatory

and

haemostatic

risk

factors

for

cardiovascular

disease.

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55

ANHANG

Anhang 1:

Aushang zur Probandenrekrutierung

Anhang 2:

Einwilligungserklärung der Erziehungsberechtigten und Probanden

Anhang 3:

Genehmigungsschreiben der Ethik- Kommission

Anhang 4:

Lebenslauf

Anhang 5:

Danksagung

Anhang 6:

Eigene Publikationen

56

Anhang 1:

Aushang zur Probandenrekrutierung

Das Institut für Humanernährung sucht stark übergewichtige Jugendliche im Alter von 14 – 17 Jahren für eine Studie zur Gewichtsreduktion Ziel:

- Erfassung der Veränderung in der Körperzusammensetzung (Körperfett- und Muskelmasse)

- Bestimmung der körperlichen Fitness und des Energieverbrauch Inhalt: -

10-wöchige Diät incl. 1x pro Woche Ernährungsberatung

Ausschlusskriterien: -

Rauchen

- chronische Erkrankungen

-

Schwangerschaft / Stillzeit

- metallhaltige Implantate

Aufwandsentschädigung: 80,- Euro

Bei Interesse zur Teilnahme und für ausführliche Informationen: Wissenschaftliche Studienleitung Institut für Humanernährung Düsternbrooker Weg 17 24105 Kiel Dr. Anja Bosy-Westphal Tel.: 0431 880 5674 [email protected]

Dr. Wiebke Later Tel.: 0431 880 5689 [email protected]

57

Anhang 2: Einwilligungserklärung der Erziehungsberechtigten und Probanden Einwilligungserklärung

Einfluss einer Gewichtsreduktion auf die Körperzusammensetzung, den Energieverbrauch sowie auf das kardiometabolische Risiko bei Jugendlichen Das Institut für Humanernährung und Lebensmittelkunde der Christian-Albrechts Universität zu Kiel führt

eine

wissenschaftliche

Untersuchung

zum

Einfluss

der

Körperzusammensetzung

(Körperfettanteil und Zusammensetzung der Magermasse) auf den Energieverbrauch und die Blutfettwerte bei Kindern durch. Die Untersuchung ist der Ethik-Kommission der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel vorgelegt und begutachtet worden.

Hiermit erkläre ich mich bereit, dass mein Kind

an

der

oben

genannten Untersuchung teilnimmt. In diesem Zusammenhang erlaube ich dem Institut, Daten zu seiner Person für 10 Jahre zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt als Vergleichswert zu verwenden. Das Institut verpflichtet

sich,

die

Daten

vertraulich

zu

behandeln

und

ist

verpflichtet,

die

Vorschriften

des

Landesdatenschutzgesetzes zu beachten. Der Beauftragte für Datenschutz ist berechtigt, die Einhaltung zu kontrollieren. Die Untersuchung und deren Auswertung ist ihm zur Kenntnis gebracht worden. Mein Kind und ich sind über Zweck, Ziele und Durchführung der Untersuchung informiert und aufgeklärt worden. Darüber hinaus hatten wir Gelegenheit, im Institut für Humanernährung Fragen zum Verständnis und zur Durchführung zu stellen. Diese Einwilligung ist freiwillig und kann von mir oder meinem Kind jederzeit widerrufen werden, ohne dass mir oder meinem Kind daraus Nachteile entstehen. Die bisher erhobenen Daten und Proben werden in diesem Fall vernichtet.

Name, Vorname Adresse _

, den Ort, Datum

Unterschriften der Erziehungsberechtigten und des Kindes

Unterschrift des aufklärenden Arztes

58

Anhang 3:

Genehmigungsschreiben der Ethik-Kommission

59

60

Anhang 4:

Lebenslauf PERSÖNLICHE DATEN

Name

Ulrike Fink, geb. Deutschkämer

Geburtsdatum

28. Februar 1988

Geburtsort

Crivitz, Mecklenburg-Vorpommern

Nationalität

deutsch

Familienstand

verheiratet, eine Tochter

SCHULBILDUNG

1994 – 1998

Grundschule Dabel

1998 – 06/2007

David-Franck-Gymnasium Sternberg

06/2007

Abschluss: Abitur

HOCHSCHULBILDUNG

10/2007 – 08/2009

Vorklinisches Studium der Humanmedizin an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

08/2009

Abschluss: 1. Staatsexamen/ 1. Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

08/2009 – 08/2013

Klinisches Studium der Humanmedizin an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

08/2013 – 11/2014

Fortsetzung des Studiums der Humanmedizin an der Universität Rostock

11/2014

Abschluss: 2. Staatsexamen/ 2. Abschnitt der Ärztlichen Prüfung und Approbation als Ärztin

61

Anhang 5:

Danksagung

Zuerst möchte ich meinem Doktorvater Prof. Dr. med. M.J. Müller für sein Vertrauen sowie für seine Geduld danken, die er mir entgegenbrachte. Meine Betreuerin Prof. Dr. Anja Bosy-Westphal hat mich mit viel Eifer und Elan auf dem Weg dieser Arbeit begleitet. Sie hat es geschafft, mich immer wieder zu motivieren, Korrekturen über Korrekturen zu lesen, ohne die Geduld zu verlieren und meine Gedanken und die Arbeit in die richtige Bahn zu lenken. Ich glaube, das war eine sehr anspruchsvolle Aufgabe. Vielen Dank dafür, liebe Anja! Mein Fels in der Brandung war in dieser Zeit Dr. Wiebke Braun. Sie hat mir bei allen Problemen und Problemchen weitergeholfen, mir immer wieder Mut gemacht, mir mit Rat und Tat zur Seite gestanden und maßgeblich zum Erfolg beigetragen. Ein großer Dank gilt natürlich den Jungen und Mädchen, die an der Studie teilgenommen haben sowie dem Team des Instituts für Humanernährung der CAU Kiel für die Durchführung der Studie! Ich möchte mich ganz besonders bei meinen tollen Eltern Bernd und Susanne Deutschkämer bedanken, die mich immer unterstützt und nie den Glauben an mich verloren haben. Sie motivierten mich bei jedem kleinen Rückschlag und sie hielten mir den Rücken frei, indem sie meine Tochter Jonna liebevoll umsorgt haben, während ich an der Arbeit schrieb. Zu guter Letzt, möchte ich meinem Mann Jens danken, dass er immer da ist und die richtigen Worte findet; egal, ob die Sonne scheint oder Wolken aufziehen!

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Anhang 6:

Eigene Publikationen

Orginalarbeit Fink, U., Johannsen, M., Later, W., Schautz, B., Heller, M., Müller, M.J., BosyWestphal, A. (2012): Einfluss einer diätetischen Gewichtsreduktion auf die Fettgewebsverteilung und das kardiometabolische Risiko bei übergewichtigen und adipösen Jugendlichen. Obes Facts., 5 (Suppl. 2):13-14

Posterbeitrag Fink, U., Johannsen, M., Later, W., Schautz, B., Heller, M., Müller, M.J., BosyWestphal, A. (2012): Einfluss einer diätetischen Gewichtsreduktion auf die Fettgewebsverteilung und das kardiometabolische Risiko bei übergewichtigen und adipösen Jugendlichen. 28. Jahrestagung der Deutschen Adipositas-Gesellschaft e.V., 4.-6. Oktober 2012, Stuttgart

63