Tissue sodium, obesity and arterial hypertension in adolescents

Ziele: Eine tägliche Überversorgung an Natrium (Na+) in Form von industriell verarbeiteten Lebensmitteln sowie eine hyperkalorische Ernährung kann schon frühzeitig den Grundstein legen für chronische Erkrankungen wie arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus. Angesichts der hohen Morbidität und Mortalität im Rahmen ihrer kardiovaskulären Folgeerkrankungen sollten in diesem Zusammenhang vor allem präventive Maßnahmen eine zentrale Rolle spielen. Auch wenn Na+ als pathogenetischer Faktor bereits diskutiert wird, ist eine genaue Kausalität bisher nicht belegt. Dennoch wurden bereits Zusammenhänge zwischen Na+-Akkumulation im Gewebe und arterieller Hypertonie bei Erwachsenen beschrieben. Ziel dieser Arbeit war der Vergleich des Gewebe-Na+ zwischen hypertensiven übergewichtigen, normotensiven übergewichtigen und normotensiven normalgewichtigen Jugendlichen. Methoden: Die vorliegende Studie wurde bei 32 Jugendlichen (13-17 Jahre) durchgeführt, darunter 20 adipöse Studienteilnehmende (Body-Mass-Index, BMI, 26,4-41,0), von denen 11 hypertensiv (HTN) und 9 normotensiv (NTN) waren, sowie 12 alters- und geschlechtsgleiche Kontrollpersonen (BMI 16,8-26,2). Alle Testpersonen wurden sowohl einer 1H- als auch einer 23Na-Magnetresonanztomografie an einem in der klinischen Routine genutzten 3 Tesla-Scanner unterzogen. Dabei wurde der Na+-Gehalt des linken Unterschenkels mittels 23Na-Spule im Musculus triceps surae, in der Haut, in der Tibia und im subkutanen Fettgewebe gemessen. Ergebnisse: Der mediane Na+-Gehalt des M. triceps surae war bei HTN (11,95 mmol/L [Interquartilsabstand 11,62-13,66]) signifikant niedriger als bei NTN (13,63 mmol/L [12.97-17.64]; p=0,043) oder Kontrollen (15,37 mmol/L [14,12-16,08]; p=0,012). Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen NTN und Kontrollen gefunden. Der Na+-Gehalt der Haut (13,33 mmol/L [11,53-14,22]) unterschied sich nicht zwischen HTN und NTN (14,12 mmol/L [13,15-15,83]) oder Kontrollen (11,48 mmol/L [10,48-12,80]), während NTN im Vergleich zu Kontrollen höhere Werte aufwiesen (p=0,004). Keine der Gruppen wies signifikante Unterschiede bezüglich des Na+-Gehalts der Tibia oder des subkutanen Fettgewebes auf. Auch der Wassergehalt der untersuchten Kompartimente zeigte keine signifikanten Unterschiede. Schlussfolgerungen: In der untersuchten Kohorte der adipösen Jugendlichen ging arterielle Hypertonie mit einem erniedrigten Na+-Gehalt des Muskels einher. Darüber hinaus wiesen NTN einen höheren Na+-Gehalt der Haut auf. Diese Befunde deuten auf eine frühe Fehlregulierung der Na+-Speicherung unabhängig von der lokalen Gewebewasserhomöostase hin. Longitudinalstudien mit einer zuverlässigen Na+-Bilanzierung zusätzlich zur 23Na-MRT sind erforderlich, um die Kausalität dieser Zusammenhänge zu überprüfen und die Veränderung der Na+-Speicherung am Übergang ins Erwachsenenalter genauer zu untersuchen.Aims: A daily overdose of sodium (Na+) through the consumption of processed foods in as well as a hypercaloric diet may lay the foundation for chronic diseases such as arterial hypertension and diabetes mellitus even at a young age. Considering the high morbidity and mortality of their cardiovascular secondary diseases, especially preventive measures should play a central role in this context. Even though Na+ has been discussed as a pathogenetic factor for some time, exact causality is still unknown. Nevertheless, associations between Na+ accumulation in tissue and arterial hypertension in adults have already been described. The aim of this study was the comparison of tissue Na+ between hypertensive obese, normotensive obese and normotensive normal weight adolescents. Methods: This study was performed in 32 adolescents (13-17 years), including 20 obese patients (body mass index, BMI, 26.4-41.0), 11 of whom were hypertensive (HTN) and 9 of whom were normotensive (NTN), and 12 age- and sex-matched controls (BMI 16.8-26.2). All subjects underwent 1H- as well as 23Na-magnetic resonance imaging on a 3 Tesla scanner used in clinical routine diagnostics. Na+ content of the left lower leg was measured in triceps surae muscle, skin, tibial bone and subcutaneous fat. Results: Median Na+ content of the triceps surae muscle was significantly lower in HTN (11.95 mmol/L [interquartile range 11.62-13.66]) than in NTN (13.63 mmol/L [12.97-17.64]; p=0.043) or controls (15.37 mmol/L [14.12-16.08]; p=0.012). No such differences were found between NTN and controls. Na+ content of the skin (13.33 mmol/L [11.53-14.22]) did not differ between HTN and NTN (14.12 mmol/L [13.15-15.83) or controls (11.48 mmol/L [10.48-12.80]), while in NTN higher values compared to controls were observed (p=0.004). None of the groups showed significant differences neither in Na+ content of tibial bone or subcutaneous fat nor in water content of any assessed tissue. Conclusions: In the assessed cohort of obese adolescents, arterial hypertension was associated with a reduced Na+ content of the muscle. In addition, NTN showed an elevated Na+ content of the skin. These outcomes indicate an early imbalance in the regulation of Na+ homeostasis independent from local water homeostasis. Longitudinal research concepts with a reliable assessment of Na+ ingestion and excretion in addition to 23Na-MRI are necessary to examine the causality of these associations and to investigate changes of tissue Na+ in the transition into adulthood in more detail