Background: Decreased insulin sensitivity and impaired pancreatic B-cell function have been identified as key components in the pathogenesis of type 2 diabetes mellitus. Understanding how to best measure insulin dynamics in epidemiologic studies in youth, and determining how lifestyle habits influence these measures are essential to the development of preventive strategies for at risk youth. Objectives: 1) To identify the best measures of insulin sensitivity and insulin secretion that can be used in large epidemiologic studies in children 2) To determine how physical activity, fitness, sedentary behavior, and macronutrient intake are associated with these measures of insulin sensitivity and insulin secretion in children 3) To determine if lifestyle habits predict insulin sensitivity over a 2 year period in childrenMethods: For the first objective, 20 healthy children with normal glucose metabolism (9 boys and 11 girls, mean (SD) age: 9(2) years) were studied. Each child underwent a 3-hour hyperinsulinemic-euglycemic clamp study (gold standard for measuring insulin sensitivity), an insulin modified minimal model FSIVGTT, and a 3-hour oral glucose tolerance test (OGTT). Various measures of both insulin sensitivity and insulin secretion were calculated, and correlations against the reference method were established using Spearman's rank correlations. For objectives 2 and 3, data were drawn from the baseline and first follow-up assessments of the QUALITY cohort, which includes 630 Caucasian youth (aged 8-10 years at recruitment) with at least one obese biological parent. Measures of insulin sensitivity and secretion were derived from fasting data and OGTT data. Fitness was measured by VO2 peak; percent fat mass (PFM) was measured by DXA; 7-day moderate-to-vigorous physical activity was measured using accelerometry. Screen time was determined by the average daily hours of self-reported television, video game or computer use. Multivariable linear regression models were adjusted for age, sex, season and puberty. Non-parametric smoothing splines were used to model non-linear associations between lifestyle habits and measures of insulin sensitivity or secretion. Results: Several measures of insulin sensitivity and insulin secretion derived from the OGTT, as well as from fasting-based data, performed well against the reference methods. Physical activity and screen time were associated with insulin sensitivity both cross-sectionally and longitudinally. This association was largely mediated by adiposity. Fitness was independently associated with insulin sensitivity. Finally, dietary composition was not associated with insulin sensitivity or secretion in children.Conclusions:The OGTT allows the estimation of insulin sensitivity and insulin secretion in youth and is the method that most closely mimics normal physiology. Lifestyle habits play an important role in insulin dynamics in youth, with adiposity however showing the greatest influence. / Contexte: Une diminution de la sensibilité à l'insuline et de la fonction des cellules bêta pancréatiques ont été identifiées comme les éléments centraux de la pathogénèse du diabète de type 2. Comprendre comment mieux mesurer la sensibilité et la sécrétion de l'insuline dans les études épidémiologiques chez les jeunes, et déterminer comment les habitudes de vie influencent ces mesures dans cette population est essentiel au développement de stratégies préventives efficaces pour les enfants à risque. Objectifs: 1)Identifier les meilleures mesures de la sensibilité à l'insuline et de la sécrétion d'insuline pouvant être utilisées dans de grandes études épidémiologiques chez l'enfant 2) Déterminer comment l'activité physique, la condition physique, la sédentarité et la composition alimentaire sont associées à ces mesures de sensibilité et de sécrétion d'insuline chez l'enfant 3) Déterminer si les habitudes de vie prédisent la sensibilité à l'insuline sur une période de suivi de 2 ans chez les enfants Méthodes: Les participants à l'étude de l'objectif 1 sont vingt enfants (9 garçons et 11 filles), âgés en moyenne de 9 ans (écart-type = 2), tous normo-tolérants au glucose. Un clamp hyperinsulinémique-euglycémique (étalon d'or pour la mesure de la sensibilité à l'insuline), une hyperglycémie provoquée par voie intra-veineuse modifiée à l'insuline et une hyperglycémie orale provoquée (HGOP), chacun d'une durée de 3 heures, ont été réalisés. Plusieurs mesures de sensibilité à l'insuline et de sécrétion d'insuline ont été calculées et corrélées contre l'étalon d'or utilisant le test de corrélation de Spearman. Pour les objectifs 2 et 3, les données utilisées proviennent de l'évaluation initiale et du premier suivi de la cohorte QUALITY, qui comprend 630 enfants caucasiens (âgés de 8-10 ans au recrutement) avec au moins un parent biologique obèse. Les mesures de sensibilité à l'insuline et de sécrétion d'insuline ont été dérivées des échantillons à jeun et de l'HGOP. La condition physique a été mesurée par le VO2 de pointe; le pourcentage de masse grasse a été mesuré par DXA; l'activité physique modérée à vigroureuse a été mesurée sur 7 jours avec un accéléromètre. Le temps d'écran a été déterminé par le temps moyen quotidien rapporté de télévision, jeux vidéo et d'ordinateur. Des modèles de régression linéaire ont été corrigés pour l'âge, le sex, la saison et le stade de puberté. Des fonctions splines à lissage non-paramétriques ont été utilisées pour modéliser les associations non-linéaires entre les habitudes de vie et la sensibilité ou la sécrétion d'insuline. Résultats: Nous avons identifié des mesures de sensibilité à l'insuline et de sécrétion d'insuline dérivées de l'HGOP, ainsi que des indices à jeun, qui performaient bien contre la méthode de référence. Par ailleurs, l'activité physique et le temps d'écran étaient associés avec la sensibilité à l'insuline de façon transversale et longitudinale, mais cette association était largement médiée par l'adiposité. La condition physique était indépendamment associée à une meilleure sensibilité à l'insuline de façon transversale. Enfin, la composition alimentaire ne semblait pas indépendamment associée à une meilleure sensibilité à l'insuline ou sécrétion d'insuline chez l'enfant. Conclusions: L'HGOP offre la possibilité d'estimer la sensibilité à l'insuline et la sécrétion d'insuline chez l'enfant et demeure la méthode qui reproduit le mieux la physiologie normale. Les habitudes de vie chez l'enfant jouent un rôle important dans la sensibilité/sécrétion d'insuline, l'adiposité démontrant toutefois la plus grande influence.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.121130 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Henderson, Melanie |
| Contributors | Katherine Gray-Donald (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Epidemiology and Biostatistics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses |
Page generated in 0.0021 seconds