The prevalence and magnitude of childhood obesity are increasing dramatically. We examined the effect of varying degrees of obesity on the prevalence of the metabolic syndrome and its relation to insulin resistance and to C-reactive protein and adiponectin levels in a large, multiethnic, multiracial cohort of children and adolescents.We administered a standard glucose-tolerance test to 439 obese, 31 overweight, and 20 nonobese children and adolescents. Baseline measurements included blood pressure and plasma lipid, C-reactive protein, and adiponectin levels. Levels of triglycerides, high-density lipoprotein cholesterol, and blood pressure were adjusted for age and sex. Because the body-mass index varies according to age, we standardized the value for age and sex with the use of conversion to a z score.The prevalence of the metabolic syndrome increased with the severity of obesity and reached 50 percent in severely obese youngsters. Each half-unit increase in the body-mass index, converted to a z score, was associated with an increase in the risk of the metabolic syndrome among overweight and obese subjects (odds ratio, 1.55; 95 percent confidence interval, 1.16 to 2.08), as was each unit of increase in insulin resistance as assessed with the homeostatic model (odds ratio, 1.12; 95 percent confidence interval, 1.07 to 1.18 for each additional unit of insulin resistance). The prevalence of the metabolic syndrome increased significantly with increasing insulin resistance (P for trend, <0.001) after adjustment for race or ethnic group and the degree of obesity. C-reactive protein levels increased and adiponectin levels decreased with increasing obesity.The prevalence of the metabolic syndrome is high among obese children and adolescents, and it increases with worsening obesity. Biomarkers of an increased risk of adverse cardiovascular outcomes are already present in these youngsters.

The growing worldwide prevalence of type 2 diabetes mellitus in the young, as underlined by an earlier International Diabetes Federation (IDF) Consensus Statement 1, has highlighted a significant shortfall of data on the epidemiology of the disorder and the identification and treatment of children and adolescents at risk of progression to this disease. Urbanization, unhealthy diets, and increasingly sedentary lifestyles have contributed to increase the prevalence of childhood obesity, particularly in developing countries 2. Current treatment initiatives include school-based programs addressing physical activity and diet, which have been conducted with mixed success in reducing adiposity. There are limited safety data supporting the use of drugs for the treatment of obesity and related conditions such as type 2 diabetes in children and adolescents, and non-compliance in this population suggests that pharmacotherapy is unlikely to be effective long term 1. Although criteria have now been developed for bariatric surgery in teenagers 3, there are few evidence-based data available to support the increasing use of this modality in adolescents. Governments and society in general must be made more aware of the problems associated with obesity and the likelihood of progression to the metabolic syndrome in children and adolescents. Obesity, particularly in the central (abdominal) region, has been determined as a key factor in the etiology of type 2 diabetes 2. The prediction of health risks associated with obesity in youth is improved by the additional inclusion of waist circumference (WC) measure to the body mass index (BMI) percentile 4, 5. Such observations reinforce the importance of including WC in the assessment of childhood obesity to identify those at increased metabolic risk as a result of excess abdominal fat 5. The role of obesity can clearly be demonstrated in Japan, where a parallel increase in type 2 diabetes and obesity in children has occurred over the past few decades 6. Central (abdominal) obesity is also a key component in the IDF definition of metabolic syndrome in adults 2. The link between obesity, metabolic syndrome, and type 2 diabetes has already been characterized in adult populations 2. At present, 50–80% of almost 250 million adults worldwide with diabetes 7 are at risk of death from cardiovascular disease. Those with the metabolic syndrome are also at increased risk being twice as likely to die from, and three times as likely to have, cardiovascular complications as compared with those without the syndrome 8, 9. In addition, adults with the metabolic syndrome have a fivefold greater risk of developing type 2 diabetes 10. Already, one-quarter of the world’s adult population have metabolic syndrome 11, 12, and this condition is appearing with increasing frequency in children and adolescents, driven by the growing obesity epidemic in this young population 13-15. In 2004, the World Health Organization (WHO) reported that an estimated 22 million children younger than 5 yr of age and 10% of school-aged children, between 5 and 17 yr, were overweight or obese 16. WHO predicts that the prevalence of childhood obesity in developed and developing countries will continue to increase as has been seen in recent years. For example, from 1985 to 1997, in young Australians, the prevalence of overweight and obesity combined doubled and that of obesity trebled 17. In Thailand, the prevalence of obesity in those aged 5–12 yr increased from 12.2 to 15.6% in just 2 yr 18. In 2003–2004, 17.1% of children aged 2–19 yr in the USA were obese 19. Obesity is associated with an increase in cardiovascular risk factors (also indicators of metabolic syndrome) 20, and the persistence of these indicators from childhood and adolescence to young adulthood has been shown in several studies, including the Quebec Family Study 21, 22. Recently, the IDF released its guidelines for defining and diagnosing the metabolic syndrome in adults 2. The intention was to rationalize the existing multiple definitions of the syndrome and to avoid the confusion that arose as a result of conflicting opinions on the value of each set of criteria. The use of a single unified definition makes it possible to estimate the global prevalence of metabolic syndrome and make valid comparisons between nations. However, to date, there has not been a unified definition that can be used to assess risk in children and adolescents, and existing adult-based definitions of the metabolic syndrome may not be appropriate to address the problem in this age group. A study of adolescents using modified National Cholesterol Education Program (NCEP) [Adult Treatment Panel III (ATP III)] criteria 23 identified that 12% of the study group had the metabolic syndrome 24. When the ≥95th percentile of BMI was used as a cutoff point in the same study group, 31.3% were identified as having the syndrome, more than double of those previously found to be at risk. Duncan et al. 25 studied 991 adolescents (aged 12–19 yr) from National Health and Nutrition Examination Study (NHANES) 1999–2000 and used the ATP III definition modified for age. The overall prevalence of a metabolic syndrome phenotype among US adolescents increased from 4.2% in NHANES III (1988–1992) to 6.4% in NHANES 1999–2000. Based on population-weighted estimates, they estimated that more than 2 million US adolescents currently have a metabolic syndrome phenotype. In a population-based study of a Canadian Qji-Cree community involving 236 children aged 10–19 yr, Retnakaran et al. reported that 18.6% of the children met the criteria for the metabolic syndrome based on a pediatric metabolic syndrome definition based on the ATP III definition, and they used the ATP III definition modified for age and gender 26. Goodman et al. reported on a school-based, cross-sectional study of 1513 black, white, and Hispanic teenagers 27. Overall, the prevalence of ATP III-defined metabolic syndrome was 4.2% and that of the WHO-defined metabolic syndrome was 8.4%. The metabolic syndrome was found almost exclusively among obese teenagers in whom prevalence of the ATP III-defined metabolic syndrome was 19.5% and prevalence of WHO-defined metabolic syndrome 28 was 38.9%. No race or sex differences were present for ATP III definition. However, non-white teenagers were more likely to have metabolic syndrome by WHO criteria, and it was more common among girls if the WHO definition was used. Chi et al. have recently undertaken a literature review on definitions of the metabolic syndrome in children and adolescents published in the past decade 29. They noted that the prevalence of metabolic syndrome in pre-adolescent girls varies widely because of disagreement among proposed definitions of metabolic syndrome in pediatrics. They called for a consensus definition for the metabolic syndrome in children, which would allow researchers to make better temporal, biological, environmental, and social comparisons between data sets. The American College of Endocrinology definition 30 is not ideal in pediatric subjects as WC is rarely measured in children, and nomograms have only recently become available 31 for some ethnic groups but are not available for all. A recent paper has suggested yet another set of criteria with age- and gender-specific cutoff points 32. The variety of cutoff points used for the different components in this paper underlines the need for a single consistent definition with easily measurable components. Therefore, to date, no formal definition for the diagnosis of the metabolic syndrome in children and adolescents has been developed. The rapid increase in obesity highlights the urgency for a definition that could be used to further understand who is at high risk and to distinguish them from those with ‘simple’ uncomplicated obesity. The metabolic syndrome in adults is defined as a cluster of cardiovascular and diabetes risk factors including abdominal obesity, dyslipidemia, glucose intolerance, and hypertension 2. While the danger associated with clustering of components of the metabolic syndrome has been demonstrated in adults, where the presence of three or more components significantly increases the risk for coronary heart disease death/non-fatal myocardial infarction and the onset of new diabetes 33, few, if any, outcome data in children exist. While one definition, although with gender- and ethnicity-specific cutoff points, is suitable for use in the at-risk adult population 2, transposing a single definition to children and adolescents is problematic. Blood pressure, lipid levels, and anthropometric variables change with age and pubertal development. Puberty impacts on fat distribution and is known to cause a decrease both in insulin sensitivity, of approximately 30% with a complementary increase in insulin secretion 34, and in adiponectin levels 35. Therefore, single cutoff points cannot be used to define abnormalities in children. Instead, values above the 90th, 95th, or 97th percentile for gender and age are used. However, there has not been universal agreement as to which level to use for the criteria for the metabolic syndrome. The importance of the early identification of children at risk of developing the metabolic syndrome and subsequently progressing to type 2 diabetes and cardiovascular disease in later life must not be underestimated. From birth and before, circumstances can predispose a child to conditions such as obesity or dysglycemia. The presence of maternal gestational diabetes 36, low birth weight 37, infant feeding practices 38, early adiposity rebound 39, and genetic factors may all contribute to a child’s future level of risk. Being raised in an ‘obesogenic’ environment can also have a strong impact, as can the influence of socioeconomic factors 40, with weight gain often being observed as a positive correlate to affluence in developing countries. Longitudinal outcome studies and further research on the progression and etiology of the metabolic syndrome are urgently required to ascertain the long-term outcomes of abdominal obesity and clustering of the components of metabolic syndrome in at-risk children and to help improve future definitions of the syndrome. This new IDF definition of metabolic syndrome in children and adolescents was developed during a consensus workshop that brought together experts in the field of the metabolic syndrome and pediatrics. The purpose of the new definition of metabolic syndrome in children and adolescents is to expand on the IDF recommendations for managing type 2 diabetes in the young 1 and to provide a useful and unified tool for identifying those at risk. A clinically accessible diagnostic tool, avoiding measurements that may only be available in research settings, is needed to identify the metabolic syndrome in children and adolescents globally. This need has prompted the IDF to develop a definition that has used the limited data available from existing studies in youth. As with the adult criteria, we look on these new criteria as a starting point. As new information emerges, they can be modified. Inspired, in part, by the IDF worldwide definition of metabolic syndrome in adults 2, this new definition builds on previous studies investigating the prevalence of metabolic syndrome in children and adolescents, which have used modified adult criteria with varying cutoff points 12-14, 41, 42 (Table 1). The wide variety of cutoff points used has emphasized the need for a single consistent set of criteria, which is easily measurable and can be used as the basis for future work 29. Because of the developmental challenges presented by the age-related differences in children and adolescents, the new IDF definition of metabolic syndrome has been divided according to the following age groups: 6 to <10, 10 to <16, and ≥16 yr (Table 2). In all the three age groups, abdominal obesity is the ‘sine qua non’. We suggest that below the age of 10 yr, the metabolic syndrome as an entity is not diagnosed, although a strong message for weight reduction will be made for these children. At the age of 10 yr and more, a diagnosis of metabolic syndrome can be made. It requires the presence of abdominal obesity plus the presence of two or more of the other components (elevated triglycerides, low high-density lipoprotein (HDL)-cholesterol, high blood pressure, and elevated plasma glucose). The IDF adult criteria 2 can be used for adolescents aged ≥16 yr, while a modified version of these criteria will be applied to those aged 10 to <16 yr (use 90th percentile cutoff point for waist and <40 mg/dL of HDL for both sexes). On the basis of emerging new data, these criteria may change in the future. In adults, insulin resistance and abdominal obesity are considered to be significant causative factors in the development of the metabolic syndrome 9, 43, 44. The link between obesity, insulin resistance, and the risk of developing the metabolic syndrome has also been described in children 22, 27. With measurement of insulin resistance considered to be impractical for clinical use, abdominal adiposity was positioned as the ‘sine qua non’ in the IDF definition of metabolic syndrome in adults 2 and is recognized to be an independent risk factor for the development of cardiovascular disease in adults 45. Abdominal obesity can be easily assessed using the simple measure of WC, which is known to correlate more strongly with visceral adipose tissue (VAT) than BMI in adults 46 and is a strong predictor of cardiovascular disease risk factors in children 47. The correlation between WC and VAT has also been more recently demonstrated in children 48, further strengthening the existing evidence that WC is an effective measure of abdominal obesity 49 in the youth population. In children and adolescents, a number of studies have demonstrated a similar link between childhood obesity and elevated cardiovascular risk in later life. The Bogalusa Heart study showed that childhood overweight is related to the development of adverse risk factors (BMI, lipids, insulin, diabetes mellitus, and blood pressure) in adulthood and is attributable to the strong persistence of weight status from childhood to adulthood 50. Of the overweight children in the Bogalusa Heart study (BMI ≥95th percentile), 77% remained obese in adulthood. Furthermore, the Muscatine study demonstrated that in young adults, excess weight was the earliest predictor of coronary artery calcification 51. The ATP III definition, applied to a cohort of individuals aged 12–19 yr (NHANES III), identified that 4% of those studied were found to have the metabolic syndrome, with 80% of those meeting the criteria of being overweight 13. Using a modified version of the ATP III definition, metabolic syndrome in adolescents has also been linked to high levels of C-reactive protein, a pro-inflammatory marker. Of the five components of metabolic syndrome, C-reactive protein was higher only among those with abdominal obesity 41. Waist circumference in children is an independent predictor of insulin resistance, lipid levels, and blood pressure 4, 52-54– all components of metabolic syndrome. Moreover, in obese youth with similar BMI, insulin sensitivity is lower in those with high VAT and high waist/hip ratio 53, 54. Furthermore, insulin sensitivity decreases and insulin levels increase with increasing WC percentiles 3. These data, combined with the unequivocal evidence of the dangers of abdominal obesity in adulthood, support the use of abdominal obesity as the ‘sine qua non’ for the diagnosis of metabolic syndrome in children and adolescents. Percentiles rather than absolute values of WC have been used in the new criteria to compensate for varying degrees of development and ethnicity in the youth population. WC percentile data are becoming increasingly available worldwide 31, 55-58. Children with a WC >90th percentile are more likely to have multiple risk factors than those with a WC below this level 59. Several studies attempting to estimate the prevalence of metabolic syndrome in children and adolescents have already used the 90th percentile as a cutoff point for WC 13, 14, 41. We have also chosen to use the 90th percentile as a cutoff point for WC based on this existing evidence and aim to reassess criteria and cutoff points in 5 yr and modify the guidelines, if necessary, based on the new outcome data. Previous studies investigating the metabolic syndrome in children and adolescents have used a range of cutoff points primarily based on ATP III criteria for categorizing additional components of the syndrome, i.e., triglycerides, HDL-cholesterol, blood pressure, and fasting glucose (Table 1) 12-14, 41, 42. Other definitive sources include the National High Blood Pressure Education Program, which recommends blood pressure cutoff points of >90th or >95th percentile adjusted for height, age, and gender to identify ‘high normal’ blood pressure or prehypertension and high blood pressure or hypertension in children and adolescents 60. Cutoff points for impaired fasting glucose have previously followed recommendations by the American Diabetes Association (ADA) [100–125 mg/dL (≥5.6–6.9 mmol/L)] 61 and the NCEP/ATP III in adults [≥110 mg/dL (6.1 mmol/L)] 23, although the latter has recently changed to the lower ADA recommended levels 62. Criteria for defining lipid (triglyceride and HDL-cholesterol) imbalances are even less consistent in the youth population, with recommendations by the NCEP/ATP III (age specific), NHANES III (age and gender specific), and the National Growth and Health Study (age, gender, and ethnic specific), employing either absolute value or percentile cutoff points. In view of this lack of consistency, we believe that use of the adult levels for the present is wise until further information is available. We recommend the following topics as priorities for future research: Develop a better understanding of the relationship between body fat and its distribution in children and adolescents, e.g., dual energy X-ray absorptiometry (DEXA), WC, BMI, and height and weight percentiles; a) Explore whether early growth patterns predict future adiposity and features of the metabolic syndrome, diabetes, and cardiovascular disease and b) explore whether low birth weight predicts future metabolic syndrome, diabetes, and cardiovascular disease; Perform factor analysis in children and adolescents to establish grouping of metabolic characteristics – adiposity, dyslipidemia, hyperinsulinemia, hypoadiponectinemia, and insulin resistance; Investigate how should obesity in children could be better defined, e.g., weight/height, WC etc.; Develop ethnic-specific normal ranges for WC, ideally based on healthy values; Perform ethnic-specific studies of WC etc. vs. abdominal (truncal) fat based on magnetic resonance imaging and DEXA; Support studies of adiponectin, leptin, etc. in children and adolescents to determine if they may be predictors of metabolic syndrome in adulthood; Initiate long-term studies of multi-ethnic cohorts followed into adulthood to determine the natural history and effectiveness of intervention strategies, particularly lifestyle. In conclusion, to combat any conflict that could arise from these multiple interpretations of the metabolic syndrome in children and adolescents, the IDF consensus group has aimed primarily at developing a simple, easy-to-apply definition to begin using in the clinical setting. In the absence of definitive research findings at this time, the proposed IDF definition of the metabolic syndrome in children and adolescents (Table 2) adheres to the absolute values presented in the adult definition 2, with the exception of WC. As described previously, until such time that outcome data from studies in children and adolescents indicate otherwise, WC percentiles are recommended for use. Early detection, followed by treatment in the form of lifestyle intervention and possibly pharmacotherapy, if its safety has been clearly demonstrated, is vital in halting the progression of this syndrome pathway in the adolescent population. It is likely that this will reduce morbidity and mortality in adulthood, as well as minimize the global socioeconomic burden of cardiovascular disease and type 2 diabetes. The workshop was sponsored by an unrestricted educational grant to the IDF Task Force on Epidemiology and Prevention from sanofi-aventis.

Childhood obesity, epidemic in the United States, has been accompanied by an increase in the prevalence of type 2 diabetes among children and adolescents. We determined the prevalence of impaired glucose tolerance in a multiethnic cohort of 167 obese children and adolescents.

The mission of the American Diabetes Association is “to prevent and cure diabetes and to improve the lives of all people affected by diabetes.” Increasingly, scientific and medical articles (1) and commentaries (2) about diabetes interventions use the terms “remission” and “cure” as possible outcomes. Several approved or experimental treatments for type 1 and type 2 diabetes (e.g., pancreas or islet transplants, immunomodulation, bariatric/metabolic surgery) are of curative intent or have been portrayed in the media as a possible cure. However, defining remission or cure of diabetes is not as straightforward as it may seem. Unlike “dichotomous” diseases such as many malignancies, diabetes is defined by hyperglycemia, which exists on a continuum and may be impacted over a short time frame by everyday treatment or events (medications, diet, activity, intercurrent illness). The distinction between successful treatment and cure is blurred in the case of diabetes. Presumably improved or normalized glycemia must be part of the definition of remission or cure. Glycemic measures below diagnostic cut points for diabetes can occur with ongoing medications (e.g., antihyperglycemic drugs, immunosuppressive medications after a transplant), major efforts at lifestyle change, a history of bariatric/metabolic surgery, or ongoing procedures (such as repeated replacements of endoluminal devices). Do we use the terms remission or cure for all patients with normal glycemic measures, regardless of how this is achieved? A consensus group comprised of experts in pediatric and adult endocrinology, diabetes education, transplantation, metabolism, bariatric/metabolic surgery, and (for another perspective) hematology-oncology met in June 2009 to discuss these issues. The group considered a wide variety of questions, including whether it is ever accurate to say that a chronic illness is cured; what the definitions of management, remission, or cure might be; whether goals of managing comorbid conditions revert to those of patients without diabetes if someone is …

ABSTRACT Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a highly prevalent chronic liver disease that occurs in the setting of insulin resistance and increased adiposity. It has rapidly evolved into the most common liver disease seen in the pediatric population and is a management challenge for general pediatric practitioners, subspecialists, and for health systems. In this guideline, the expert committee on NAFLD reviewed and summarized the available literature, formulating recommendations to guide screening and clinical care of children with NAFLD.

Impaired insulin-mediated suppression of hepatic glucose production (HGP) plays a major role in the pathogenesis of type 2 diabetes (T2D), yet the molecular mechanism by which this occurs remains unknown. Using a novel in vivo metabolomics approach, we show that the major mechanism by which insulin suppresses HGP is through reductions in hepatic acetyl CoA by suppression of lipolysis in white adipose tissue (WAT) leading to reductions in pyruvate carboxylase flux. This mechanism was confirmed in mice and rats with genetic ablation of insulin signaling and mice lacking adipose triglyceride lipase. Insulin’s ability to suppress hepatic acetyl CoA, PC activity, and lipolysis was lost in high-fat-fed rats, a phenomenon reversible by IL-6 neutralization and inducible by IL-6 infusion. Taken together, these data identify WAT-derived hepatic acetyl CoA as the main regulator of HGP by insulin and link it to inflammation-induced hepatic insulin resistance associated with obesity and T2D.

We hypothesized that the administration of troglitazone, an insulin-sensitizing agent of the thiazolidinedione class, would improve the ovulatory dysfunction, hirsutism, hyperandrogenemia, and hyperinsulinemia of polycystic ovary syndrome (PCOS) patients. Four hundred and ten premenopausal women with PCOS in a multicenter, double blind trial were randomly assigned to 44 weeks of treatment with placebo (PBO) or troglitazone [150 mg/day (TGZ-150), 300 mg/day (TGZ-300), or 600 mg/day (TGZ-600)]. We compared changes in ovulatory function (by monitoring the urinary level of pregnanediol-3-glucuronide daily), hirsutism (by a modified Ferriman-Gallwey scoring method), hormonal levels (total and free testosterone, androstenedione, sex hormone-binding globulin, LH, FSH, and the LH/FSH ratio), and measures of glycemic parameters (fasting levels of glucose, insulin, hemoglobin A(1c), and the glucose and insulin areas under the curve during an oral glucose challenge) among study groups. Of the 410 patients recruited, 305 (74.4%) met evaluability criteria and were included in the analyses. The patients' baseline characteristics were similar across all treatment arms. Ovulatory rates were significantly greater for patients receiving TGZ-300 and TGZ-600 than for those receiving PBO (0.42 and 0.58 vs. 0.32; P < 0.05 and 0.0001, respectively). Of PCOS patients treated with TGZ-600, 57% ovulated over 50% of the time compared with 12% of placebo-treated patients. There was a significant decrease in the Ferriman-Gallwey score with TGZ-600 compared with PBO (0.22 +/- 0.53 vs. -2.21 +/- 0.49; P < 0.05, respectively). Free testosterone decreased and sex hormone-binding globulin increased in a dose-related fashion with troglitazone treatment, and all three troglitazone treatment groups were significantly different from placebo. Nearly all glycemic parameters showed dose-related decreases with troglitazone treatment. The total number and severity of adverse events (including elevations in liver enzymes) and the proportion of patients withdrawn from the study due to the development of adverse effects were similar between treatment groups. Troglitazone improves the ovulatory dysfunction, hirsutism, hyperandrogenemia, and insulin resistance of PCOS in a dose-related fashion, with a minimum of adverse effects.

Pediatric obesity has escalated to epidemic proportions, leading to an array of comorbidities, including type 2 diabetes in youth. Since most overweight children become overweight adults, this chronic condition results in serious metabolic complications by early adulthood. To curtail this major health issue, effective pediatric interventions are essential.To compare effects of a weight management program, Bright Bodies, on adiposity and metabolic complications of overweight children with a control group.One-year randomized controlled trial conducted May 2002-September 2005.Recruitment and follow-up conducted at Yale Pediatric Obesity Clinic in New Haven, Conn, and intervention at nearby school.Random sample of 209 overweight children (body mass index [BMI] >95th percentile for age and sex), ages 8 to 16 years of mixed ethnic groups were recruited. A total of 135 participants (60%) completed 6 months of study, 119 (53%) completed 12 months.Participants were randomly assigned to either a control or weight management group. The control group (n = 69) received traditional clinical weight management counseling every 6 months, and the weight management group (n = 105) received an intensive family-based program including exercise, nutrition, and behavior modification. Intervention occurred biweekly the first 6 months, bimonthly thereafter. The second randomization within the weight management group assigned participants (n = 35) to a structured meal plan approach (dieting), but this arm of the study was discontinued while enrollment was ongoing due to a high dropout rate.Change in weight, BMI, body fat, and homeostasis model assessment of insulin resistance (HOMA-IR) at 6 and 12 months.Six-month improvements were sustained at 12 months in weight management vs control, including changes in the following (mean [95% confidence interval]): weight (+0.3 kg [-1.4 to 2.0] vs +7.7 kg [5.3 to 10.0]); BMI (-1.7 [-2.3 to -1.1] vs +1.6 [0.8 to 2.3]); body fat (-3.7 kg [-5.4 to -2.1] vs +5.5 kg [3.2 to 7.8]); and HOMA-IR (-1.52 [-1.93 to -1.01] vs +0.90 [-0.07 to 2.05]).The Bright Bodies weight management program had beneficial effects on body composition and insulin resistance in overweight children that were sustained up to 12 months.clinicaltrials.gov Identifier: NCT00409422.

Summary

Background

 Impaired glucose tolerance is common among obese adolescents, but the changes in insulin sensitivity and secretion that lead to this prediabetic state are unknown. We investigated whether altered partitioning of myocellular and abdominal fat relates to abnormalities in glucose homoeostasis in obese adolescents with prediabetes. 

Methods

 We studied 14 obese children with impaired glucose tolerance and 14 with normal glucose tolerance, of similar ages, sex distribution, and degree of obesity. Insulin sensitivity and secretion were assessed by the euglycaemichyperinsulinaemic clamp and the hyperglycaemic clamp. Intramyocellular lipid was assessed by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy and abdominal fat distribution by magnetic resonance imaging. 

Findings

 Peripheral glucose disposal was significantly lower in individuals with impaired than in those with normal glucose tolerance (mean 35·4 [SE 4·0] vs 60·6 [7·2] moles per kg lean body mass per min; p=0·023) owing to a reduction in non-oxidative glucose disposal metabolism (storage). Individuals with impaired glucose tolerance had higher intramyocellular lipid content (3·04 [0·43] vs 1·99 [0·19]%, p=0·03), lower abdominal subcutaneous fat (460 [47] vs 626 [39] cm², p=0·04), and slightly higher visceral fat than the controls (70 [11] vs 47 [6] cm², p=0·065), resulting in a higher ratio of visceral to subcutaneous fat (0·15 [0·02] vs 0·07 [0·01], p=0·002). Intramyocellular and visceral lipid contents were inversely related to the glucose disposal and non-oxidative glucose metabolism and positively related to the 2 h plasma glucose concentration. 

Interpretation

 In obese children and adolescents with prediabetes, intramyocellular and intra-abdominal lipid accumulation is closely linked to the development of severe peripheral insulin resistance.

The metabolism and composition of skeletal muscle tissue is of special interest because it is a primary site of insulin action and plays a key role in the pathogenesis of insulin resistance. Intramyocellular (IMCL) triglyceride stores are an accessible form of energy that may decrease skeletal muscle glucose utilization, thereby contributing to impaired glucose metabolism. Because of the invasive nature of muscle biopsies, there is limited, if any, information about intramuscular lipid stores in children. The development of (1)H nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy provides a unique noninvasive alternative method that differentiates intracellular fat from intercellular fat in muscle tissue. The present study was performed to determine whether IMCL and extramyocellular (EMCL) lipid contents are increased early in the development of juvenile obesity and to explore the relationships between IMCL and EMCL to in vivo insulin sensitivity, independently of total body fat and central adiposity in obese and nonobese adolescents. Eight nonobese (BMI 21 kg/m(2), age 11-16 years) and 14 obese (BMI 35 +/- 1.5 kg/m(2), age 11-15 years) adolescents underwent 1) (1)H-NMR spectroscopy to noninvasively quantify IMCL and EMCL triglyceride content of the soleus muscle, 2) a 2-h euglycemic-hyperinsulinemic clamp (40 mU.m(-2).min(-1)) to assess insulin sensitivity, 3) a dual-energy X-ray absorptiometry scan to measure total percent body fat, and 4) magnetic resonance imaging to measure abdominal fat distribution. Both the IMCL and EMCL content of the soleus muscle were significantly greater in the obese adolescents than in the lean control subjects. A strong inverse correlation was found between IMCL and insulin sensitivity, which persisted and became even stronger after controlling for percent total body fat and abdominal subcutaneous fat mass (partial correlation r = -0.73, P < 0.01) but not when adjusting for visceral fat (r = - 0.54, P < 0.08). In obese adolescents, increase in total body fat and central adiposity were accompanied by higher IMCL and EMCL lipid stores. The striking relationships between both IMCL and EMCL with insulin sensitivity in childhood suggest that these findings are not a consequence of aging but occur early in the natural course of obesity.