Relationship between Birth Weight, Early Growth Rate, and Body Composition in 5- to 7-Year-Old Children

Background: Programing of body composition during intrauterine growth may contribute to the higher risk for cardio-metabolic disease in individuals born small or large for gestational age (SGA, LGA). Compensations of intrauterine growth by catch-up or catch-down postnatal growth may lead to adverse consequences like a thin-fat phenotype. Methods: The impact of (i) birth weight as well as (ii) the interaction between birth weight and catch-up or catch-down growth during the first 2 years of life on fat-free mass index (FFMI) and fat mass index (FMI) in 3,204 5–7-year-old children were investigated using Hattori’s body composition chart. Body composition results were compared to appropriate for gestational age (AGA) birth weight with the same body mass index (BMI). Results: In total, 299 children at age 5–7 years were categorized as SGA, 2,583 as AGA, and 322 as LGA. When compared to AGA-children, BMI at 5–7 years of age was higher in LGA-children (15.5 vs. 16.2 kg/m2; p < 0.001) but not different in SGA-children. Compared to AGA with the same BMI, LGA was associated with higher FMI and a lower FFMI in 5–7-year-old girls. This phenotype was also seen for both sexes with catch-down growth during the first 2 years of life whereas catch-up growth prevented the higher FMI and lower FFMI per BMI. By contrast, SGA was associated with a higher FFMI and lower FMI in 5–7-year-old boys compared to AGA boys with the same BMI. This phenotype was also seen with catch-down growth in both genders whereas catch-up growth in girls led to more gain in FMI per BMI. Conclusion: LGA with a compensatory catch-down postnatal growth may be a risk factor for the development of disproportionate gain in fat over lean mass whereas SGA with a catch-down postnatal growth seems to favor the subsequent accretion of lean over fat mass. A higher propensity of lean mass accretion during postnatal growth in boys compared to girls explains sex differences in these phenotypes

Impact of socioeconomic status and early growth patterns on overweight and obesity in children and adolescents of the Kiel Obesity Prevention Study (KOPS)

Childhood overweight and obesity have been steadily increasing over the last 50 years and belong to the most important public health challenges of the early 21st century. The manifestation of overweight and obesity is associated with many chronic diseases in later life. Obesity is described as a complex, multifactorial disease determined by genetic, behavioral, socioeconomic and environmental factors. The knowledge about interacting factors and mechanism are still insufficient and of particular importance for future prevention strategies. The socioeconomic status (SES) has been identified as a major determinant for the development of overweight and obesity, with the highest prevalence rates observed in children and adolescents with low SES. Our mediation analyses aimed to gain further insight into the mechanistic pathways that link socioeconomic inequalities to increased rates of overweight and obesity in 5 to 16-year-old children and adolescents. Consistent for both sexes, the relationship between SES and fat mass (FM) was fully (5-7 and 9-11 years) or partly (13-16 years) mediated by parental body mass index (BMI), parental smoking habits, children’s and adolescents ́ media consumption and physical activity as well as shared meals within families. Overall, these variables resulted in a total mediating effect of 77.8% (5-7 years), 82.4% (9-11 years), and 70.6% (13-16 years). Our results may reveal targets for future obesity prevention in socially disadvantaged individuals and indicate that interventions require changes of an unfavorable lifestyle within the family environment as well as high levels of parental involvement. There is also compelling evidence that fetal life and infancy are critical periods that impact obesity and health risks during the later life-course. It can be assumed that early growth patterns resulting in extreme birth weights and postnatal disproportionate weight gain lead to long-term metabolic adaptations resulting in an unfavorable partitioning of fat and lean tissues. In our study, a disproportionately high or low FM or fat free mass (FFM) in 5 to 7-year-old children with small or large for gestational age birth weights (SGA, LGA) was therefore evaluated by comparison with children born appropriate for gestational age (AGA) of the same BMI using Hattori`s body composition charts. Our results revealed that SGA-children were associated with a higher FFM per BMI, whereas FM per BMI was normal. LGA-children had a low FFM per BMI and, thus, an early manifestation of sarcopenic obesity. The understanding of obesity as metabolic disease, that is programmed through epigenetic plasticity during early development can substantially extend the previous focus beyond the obvious areas of excess high-caloric intake and sedentary lifestyle and creates the potential for effective approaches to disease prevention and the optimization of maternal and child health.Übergewicht und Adipositas bei Kindern haben in den letzten 50 Jahren stetig zugenommen und werden als eine der größten Herausforderungen für die öffentliche Gesundheit zu Beginn des 21. Jahrhunderts eingestuft. Ihre Manifestation wird mit vielen chronischen Krankheiten im späteren Leben assoziiert. Adipositas wird allgemein als komplexe, multifaktorielle Erkrankung beschrieben, die durch genetische, verhaltensbedingte, sozioökonomische und umweltbedingte Determinanten charakterisiert ist. Erkenntnisse über interagierende Faktoren und Mechanismen sind unzulänglich und von besonderer Bedeutung für die Ausrichtung zukünftiger Präventionsbemühungen. Der sozioökonomische Status (SES) wurde vielfach als bedeutsame Determinante für die Entstehung von Übergewicht und Adipositas identifiziert, wobei die höchsten Prävalenzraten bei Kindern und Jugendlichen mit niedrigem SES beobachtet werden. Unsere Mediatoranalysen zielten darauf ab, weitere Einblicke in die mechanistischen Pfade zu gewinnen, die den SES mit Übergewicht und Adipositas bei Kindern und Jugendlichen verbinden. Die Beziehung zwischen dem SES und der Fettmasse (FM) bei Kindern und Jugendlichen im Alter von 5 bis 16 Jahren wurde vollständig (5-7 Jahre und 9-11 Jahre) oder anteilig (13-16 Jahre) durch ähnliche und altersspezifische Mediatoren erklärt, darunter der Body Mass Index (BMI) und das Rauchverhalten der Eltern, der Medienkonsum und die körperliche Aktivität von Kindern und Jugendlichen sowie die Häufigkeit gemeinsamer Mahlzeiten im Familienverband. Die Gesamtmediatoreffekte beliefen sich auf 77,8% (5-7 Jahre), 82,4% (9-11 Jahre) und 70,6% (13-16 Jahre). Unsere Ergebnisse geben weitere Anhaltspunkte für zukünftige Präventionsbemühungen bei sozial benachteiligten Personen und weisen darauf hin, dass geeignete Interventionen eine Veränderung eines ungünstigen Lebensstils im familiären Umfeld sowie ein hohes Maß an elterlichem Engagement erfordern. Es gibt ebenfalls Hinweise dafür, dass die prä- und postnatale Entwicklung als kritisches Zeitfenster für die Entstehung von Adipositas und anderer gesundheitlicher Risiken im späteren Lebensverlauf anzusehen ist. Es wird angenommen, dass fetale und postnatale Wachstumsverläufe, die zu extremen Geburtsgewichten und einer postnatal disproportionalen Gewichtszunahme führen, langfristige metabolischen Anpassungen zur Folge haben, die eine ungünstige Partitionierung von Fett- und Magermasse bedingen. In unserer Studie wurde daher untersucht, ob 5 bis 7-jährige Kinder mit zu kleinem oder zu großem Geburtsgewicht (SGA, small for gestational age; LGA, large for gestational age) im Vergleich zu Kindern, die normalgewichtig geboren wurden (AGA, appropriate for gestational age) zu einer unverhältnismäßig hohen oder niedrigen FM oder fettfreien Masse (FFM) neigen, wenn sie den gleichen BMI wie AGA-Kinder aufweisen. Mithilfe von sogenannten Hattori Charts konnte gezeigt werden, dass SGA-Kinder eine höhere FFM pro BMI aufwiesen, während die FM pro BMI normal war. LGA-Kinder zeigten eine niedrige FFM für ihren hohen BMI im Sinne einer frühen Manifestation von sarkopener Adipositas. Diese Ergebnisse liefern wichtige Hinweise auf die frühe Entwicklung eines Risikophänotyps mit einer hohen Fettmasse und einer geringen Magermasse, wenn Kinder während der prä- und postnatalen Entwicklung ungünstige Wachstumsraten aufweisen. Das Verständnis von Adipositas als Stoffwechselerkrankung, die durch epigenetische Plastizität während der frühen Entwicklung programmiert wird, kann den bisherigen Fokus über die offensichtlichen Ursachen einer übermäßigen hochkalorischen Nahrungsaufnahme und eines inaktiven Lebensstils erweitern und schafft das Potenzial für effektive Ansätze zur Krankheitsprävention und zur Optimierung der Gesundheit von Mutter und Kind