Università degli Studi di Roma “Foro Italico”
Dottorato di Ricerca in Scienze del Movimento Umano e dello Sport - XXXIII° ciclo Anno Accademico 2019-2020
Anni 2017-2020
Candidata: Dr.ssa Chiara Marocco Tutor: Prof.ssa Silvia Migliaccio SSD: MED/50
Titolo della tesi: CARATTERIZZAZIONE DEGLI INDICI DI SARCOPENIA IN UN GRUPPO DI SOGGETTI ADULTI AFFETTI DA OBESITÀ: DATI CLINICI E FUNZIONALI
Abstract versione italiana
L'obesità e la sarcopenia sono diventate, negli ultimi decenni, tra le condizioni morbose a maggio impatto sulla salute globale e sono associate a un aumento della disabilità, della morbilità e della mortalità. Una condizione clinica definita obesità sarcopenica (SO), la combinazione di queste due patologie, è recentemente diventata un problema di salute pubblica. Mentre l'obesità è caratterizzata da un eccesso di tessuto adiposo, la sarcopenia è definita come la perdita di quantità e qualità muscolare, nonché di forza muscolare ed efficienza fisica. L'assorbimetria a raggi X a doppia energia (DXA) è considerata lo strumento di riferimento per la misurazione della composizione corporea (BC) ed è preferita alla bioimpedenziometria (BIA) che potrebbe essere meno affidabile, risentendo dello stato di idratazione. Tuttavia, la DXA ha alcune limitazioni: sicurezza delle misurazioni ripetute dovute ai raggi X (radiazioni ionizzanti), costi, competenza tecnica, peso corporeo e forma corporea del soggetto. Pertanto, gli obiettivi di questo studio sono stati quelli di caratterizzare differenze significative in termini di massa muscolare, forza e prestazione fisica prima e dopo un periodo di allenamento individualizzato e dieta ipocalorica tra un gruppo di donne obese (OB) e un gruppo di donne obese sarcopeniche (OBS) definite dai parametri BIA e di correlare le misurazioni DXA con le misurazioni BIA, al fine di valutare se la BIA possa essere un valido strumento diagnostico per la sarcopenia. Inoltre, di valutare, attraverso la somministrazione di questionari, l'aderenza e la motivazione alla dieta e all'attività fisica, al fine di evitare il drop out. Infine, di caratterizzare le potenziali differenze indotte dal siero di soggetti OBS, rispetto al siero di soggetti OB, sull'omeostasi delle cellule muscolari in vitro.
Cinquantanove soggetti sono stati inclusi: ventitré uomini (età media 51,3 ± 11,1 anni; indice di massa corporea medio (BMI) 38,4 ± 4,8 kg/m2) e trentasei donne (età media 49,7 ± 9,9 anni; indice di massa corporea medio 38,8 ± 4,9kg/m2). Al momento dell'arruolamento, tutti i soggetti sono stati sottoposti a valutazione clinica e la BC è stata valutata sia mediante DXA che mediante BIA. La massa magra (FFM) misurata con la BIA è stata considerata ridotta se <90% alla FFM ideale del singolo soggetto.
È stato eseguito l'Handgrip Strength Test (HGT) per valutare la forza muscolare degli arti superiori, il Chair Stand test (CST) e il 30 secondi CST (30sCST) per valutare la potenza muscolare degli arti inferiori (tempo richiesto per alzarsi e sedersi 5 volte, CSTsec ; potenza massima, rispettivamente, CSTWmax e 30sCSTWmax; potenza media, rispettivamente, CSTWmed e 30sCSTWmed) e resistenza (con il maggior numero di ripetizioni in 30 secondi, 30sCSTrip), e Six Minute Walking Test (6MWT) per valutare le l’efficienza fisica Il test Decisional Balance Inventory (DBIT) è stato somministrato al fine di valutare la motivazione a fare dieta e attività fisica.
Sono state riscontrate differenze di genere al basale in termini di forza muscolare, resistenza ed efficienza fisica. La sarcopenia è stata diagnosticata in 20 donne. Il T-test ha confermato una FFM%
significativamente più bassa nel gruppo OBS (55,9 ± 5,0 vs. 49,3 ± 3,8, p = <0,01) e una percentuale
di massa grassa (FM) significativamente più alta nel gruppo OBS (44,1 ± 5,1 vs. 0,01). Il T-test relativo a CSTWmed, CSTWmax, 30sCSTrip, 30sCSTWmed e 30sCSTWmax è risultato significativamente più basso nel gruppo OBS (377,7 ± 56,8 vs 430 ± 60,6, p = <0,05, 399,1 ± 60,5 vs 469,5 ± 49, p =
<0,01, 16,2 ± 1,67 vs 23,9 ± 4,7, p = <0,01, 381,9 ± 35,2 vs 448,4 ± 101,2, p = <0,05, 408,5 ± 38,7 vs 497,3 ± 78,0, p = <0,05, rispettivamente). Infine, le misurazioni della BC tramite DXA e BIA sono risultate significativamente correlate (FM%, r = .504, p = 0,33; FM kg, r = .867, p = <0.01; FFM%, r = .499, p = 0,035 e FFM kg, r = .702, p = <0.01, rispettivamente). Tra i soggetti, 55/56 (98%) hanno riportato tramite il DBIT una buona motivazione per seguire la dieta e fare attività fisica. Si è registrato un drop-out del 75% dopo sei mesi e del 93% dopo dodici mesi. Sono state trovate correlazioni tra mediatori dell'infiammazione e tessuto muscolare, scheletrico e adiposo. Sono state riscontrate alterazioni dei marker precoci del differenziamento cellulare (miogenina, MyoD e Slow MHC), in cellule muscolari murine esposte al siero di OB e OBS rispetto alle cellule esposte al siero di soggetti normopeso (NW).
Considerando l'alto tasso di drop-out, il DBIT non si è rivelato un valido strumento di screening per prevenire e ridurre il drop-out nei soggetti obesi. L'eccesso tessuto adiposo e lo stato infiammatorio di basso grado potrebbero avere un potenziale effetto sul tessuto muscolare e osseo. Un milieu sierico alterato nei soggetti OBS rispetto ai NW potrebbe influenzare l'omeostasi del tessuto muscoloscheletrico. I risultati del nostro studio hanno dimostrato un'elevata correlazione tra le misurazioni della BC effettuate mediante BIA e DXA. Inoltre, è emersa una differenza significativa riguardo la forza e la resistenza muscolare degli arti inferiori tra i gruppi OBS e OB. In conclusione, i nostri dati indicano che la BIA potrebbe essere utilizzata come un valido strumento di misurazione per diagnosticare la sarcopenia nei soggetti obesi.
PhD Thesis: CHARACTERIZATION OF SARCOPENIA INDICES IN A GROUP OF ADULT SUBJECTS WITH OBESITY: CLINICAL AND FUNCTIONAL DATA
Abstract English version
Obesity and sarcopenia have become serious global health problems and are associated with increased disability, morbidity and mortality. A clinical condition defined sarcopenic obesity (SO), combination of these two pathological situations, has recently become a public health concern. Whereas obesity is characterized by an excess of adipose tissue, sarcopenia is defined as loss of muscle quantity and quality, as well muscle strength and physical performance. Dual energy X-ray absorptiometry (DXA) is recommended as reference measuring and diagnostic tool of body composition (BC) and is preferred to bioelectrical impedance (BIA) which could be less reliable, depending on hydration status. However, DXA has some limitations: safety of repeated measurements due to X-rays (ionizing radiation), costs, technical expertise, subject’s body weight and shape. Thus, aims of this study were to characterize significant differences in term of muscle mass, strength and physical performance before and after a period of individualized training and hypocaloric diet between a group of obese (OB) and a group of sarcopenic obese (OBS) women defined by BIA parameters and to further correlate DXA with BIA, in order to evaluate whether BIA might be a valid diagnostic tool for sarcopenia. Moreover, to evaluate, through the administration of questionnaires, the adherence and motivation to do diet and physical activity, in order to avoid the drop out. Finally, to characterize potential differences induced by the serum of OBS subjects, in comparison with the serum of OB subjects on homeostasis of muscle cells in vitro.
Fifty-nine subjects were included: twenty-three men (mean age 51.3 ± 11.1 years; mean body mass index (BMI) 38.4 ± 4.8 kg/m2) and thirty-six women (mean age 49.7 ± 9.9 years; mean BMI 38.8
± 4.9 kg/m2). Upon enrollment, all subjects underwent clinical evaluation and BC was assessed by both DXA and BIA. Fat free mass (FFM) measured by BIA, was considered depleted if <90% of
single subject ideal FFM. Handgrip Strength Test (HGT) was performed in order to evaluated upper body muscle strength, Chair Stand test (CST), and 30 seconds CST (30sCST) to evaluate lower body muscle power (time requested to stand up and sit down 5 times, CSTsec; maximum power, CSTWmax
and 30sCSTWmax, respectively; mean power, CSTWmed and 30sCSTWmed, respectively) and endurance (with higher number of repetitions, 30sCSTrip), and Six Minute Walking Test (6MWT) to evaluate muscle performance. Decisional Balance Inventory test (DBIT) was administered in order to evaluate motivation to do diet and physical activity.
Gender differences at baseline in terms of muscle strength, endurance and physical performance tests were found. Sarcopenia was diagnosed in 20 women. T-test confirmed significantly lower FFM%
resulted in OBS (55.9± 5.0 vs. 49.3 ± 3.8, p=<0.01) and significantly higher fat mass (FM)% in OBS (44.1 ± 5.1 vs. 50.7 ± 3.8, p=<0.01). T-test regarding CSTWmed, CSTWmax, 30sCSTrip, 30sCSTWmed
and 30sCSTWmax resulted significantly lower in OBS (377.7±56.8 vs 430±60.6, p=< 0.05, 399.1±60.5 vs 469.5±49, p=<0.01, 16.2±1.67 vs 23.9±4.7, p=<0.01, 381.9±35.2 vs 448.4±101.2, p=<0.05, 408.5±38.7 vs 497,3± 78,0, p=<0.05, respectively). Finally, DXA and BIA measurements were found significantly correlated (FM%, r=.504, p=0.33; FM kg, r=.867, p=<0.01; FFM%, r=.499, p=0.035 and FFM kg, r=.702, p=<0.01, respectively). Among subjects, 55/56 (98%) had a good motivation to do diet and physical activity with DBIT. It was registered a drop-out of 75% after six months and of 93% after twelve months. Correlations among inflammatory mediators and muscle, skeletal and adipose tissue were found. Alteration of early markers of cell differentiation (myogenin, MyoD and Slow MHC), in murine muscle cells exposed to OB and OBS serum compared to cells exposed to normal weight (NW) serum were found.
Considering the high drop-out rate, DBIT is not a valid screening tool for preventing and reducing drop out in obese subjects. Excess of adipose tissue and low-grade inflammation could have potential effect tissue on muscle and bone tissue. An altered serum milieu in OBS compared to NW, could affect the homeostasis of musculoskeletal tissue. The results of our study demonstrated high correlation between BIA and DXA parameters. Furthermore, OBS and OB groups showed significant different lower body muscle strength and endurance. In conclusion, our data indicate that BIA might be used as an alternative valid measuring tool to detect sarcopenia in obese subjects.
