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Chmitorz, Andrea (2013): Prenatal influences on childhood overweight: impact and prediction of gestational weight gain and potential benefits of early alteration. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät
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Abstract

Background: Childhood overweight has become a growing public health challenge. It has been suggested that inadequate or excessive gestational weight gain (GWG) may result in permanent metabolic and neuronal changes in the developing fetus. Although effects of GWG on birth weight are established, less is known about its effects on the long-term weight status of the child. In 2009, the Institute of Medicine (IOM) and the National Research Council (NRC) published recommendations for trimester-specific and total GWG depending on maternal pre-pregnancy body mass index (BMI). It is unknown, however, how well the trimester-specific IOM/NRC recommendations for GWG identify women at risk of total GWG outside those recommendations. It is also unknown, whether a reverse from excessive GWG in early or mid-pregnancy reduces the risk of childhood overweight. Aims: Contribute to the existing knowledge on the association between GWG and childhood overweight (study 1). Examine whether and to what extent inadequate or excessive total GWG can be predicted in the first, second and third trimester, based on trimester-specific GWG cut-off values (study 2). Investigate whether a reverse from excessive GWG before the third trimester is associated with a risk reduction of childhood overweight (study 3). Methods: A retrospective cohort study was conducted. The sample was recruited prior to the school entry health examinations in 2009 and 2010. Data on maternal weight was derived from medical records and child’s anthropometric data were measured. From 11,730 mother-child pairs available, 6,837 were included in study 1, 7,962 in study 2 and 6,767 in study 3. To investigate the effect of total GWG, overall and stratified by maternal pre-pregnancy BMI, and reverse from excessive GWG in early or mid-pregnancy, multivariate logistic regression analyses were conducted including a large number of potential confounders. Odds ratios (OR) and 95% confidence intervals (CI) were calculated. The prognostic values of lower and upper trimester-specific GWG cut-off values were examined by calculating sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV), negative predictive value (NPV) and positive diagnostic likelihood ratio (DLR+). Results: 1) Overall, the risk of childhood overweight increased by 4% per additional kg GWG (OR: 1.04, 95% CI: 1.02, 1.05). Excessive total GWG was associated with a 57 % higher risk of childhood overweight (OR: 1.57, 95% CI: 1.30, 1.91). Stratified by maternal pre-pregnancy BMI, significant associations between excessive GWG and childhood overweight found among normal weight mothers (OR: 1.29, 95% CI: 1.01, 1.66) and overweight mothers (OR: 1.64, 95% CI: 1.06, 2.63). 2) Prediction of total GWG within the IOM/NRC recommendations increased with gestational age and was related to the maternal BMI category and outcome. In trimester two, inadequate total GWG could be predicted with a sensitivity of 49% and 60.2% and a PPV of 72.1% and 68.3% in underweight and normal-weight mothers, respectively. Excessive GWG could be predicted with a sensitivity of 72.7% and 70.4% and a PPV of 94.3% and 93.3% in overweight and obese mothers, respectively. 3) Compared to mothers who always gained below the excessive GWG cut-off values (reference category), children of mothers with excessive GWG in the third and any previous trimester had a 42% higher risk of overweight at school entry (OR: 1.42, 95% CI: 1.17, 1.72). There was a 39% higher risk if mothers gained excessively in the third trimester only (OR: 1.39, 95% CI: 1.06, 1.82). No higher risk was observed for mothers who reversed from excessive GWG before the third trimester compared to reference category. Conclusions: Excessive total GWG appears to be a risk factor for childhood overweight. It can be well predicted from the second trimester on, in particular in overweight and obese women. Reverse from excessive GWG before the third trimester may reduce the risk of childhood overweight. More research is required to further establish the strength of association between GWG and childhood overweight. It appears possible to identify women at risk of gaining outside the recommendations as early as the second trimester. Those women should be allocated to appropriate weight modifying measures. The long-term benefit of GWG modifying measures on childhood overweight, especially a reverse from excessive GWG in the first or second trimester, should be investigated in randomised controlled studies.

Abstract

Hintergrund: Kindliches Übergewicht stellt eine wachsende Herausforderung an das Gesundheitssystem dar. Es wird angenommen, dass eine inadäquate oder exzessive mütterliche gestationale Gewichtszunahme (GGZ) zu dauerhaften metabolischen und neuronalen Veränderungen im heranwachsenden Fötus führen kann. Zusammenhänge zwischen der GGZ und dem Geburtsgewicht des Kindes wurden umfassend belegt. Weniger erforscht ist der Einfluss der GGZ auf die langfristige Gewichtsentwicklung des Kindes. Im Jahre 2009 veröffentlichten das Institute of Medicine (IOM) und das National Research Council (NRC) Grenzwerte für die trimester-spezifische und totale GGZ in Abhängigkeit des mütterlichen Body Mass Index (BMI). Bisher unbekannt ist, in wie weit sich diese trimester-spezifischen Grenzwerte dazu eigenen, um eine Abweichung von den Grenzwerten am Ende der Schwangerschaft vorherzusagen und somit gefährdete Mütter frühzeitig zu identifizieren. Zudem ist ungeklärt, ob eine Umkehr von der exzessiven GGZ vor dem dritten Trimester mit einer Risikoreduktion für kindliches Übergewicht einhergeht. Ziele: Beitrag zur existierenden Literatur über den Zusammenhang zwischen GGZ und kindlichem Übergewicht (Studie 1). Analyse, ob und in welchem Ausmaß inadäquate oder exzessive GGZ am Ende der Schwangerschaft durch trimester-spezifische IOM/NRC GGZ Grenzwerte vorhergesagt werden kann (Studie 2). Analyse, ob eine Umkehr von exzessiver GGZ in der frühen oder mittleren Schwangerschaft das Risiko von späteren kindlichen Übergewichts reduziert (Studie 3). Methoden: In einer retrospektiven Kohortenstudie wurden Daten von 11.730 Mutter-Kind Paaren erhoben. Die Stichprobenrekrutierung erfolgte im Rahmen der Schuleingangsuntersuchungen in den Jahren 2009 und 2010. Angaben zum mütterlichen Gewicht wurden dem Mutterpass entnommen und die anthropometrischen Daten des Kindes gemessen. Von 11.730 verfügbaren Mutter-Kind Paaren, wurden 6.837 in Studie 1, 7.962 in Studie 2 und 6.767 in Studie 3 eingeschlossen. Multivariate logistische Regressionsanalysen wurden herangezogen, um den Effekt von totaler GGZ während der Schwangerschaft, über alle Mütter hinweg und stratifiziert nach präkonzeptionellen BMI, und der Umkehr von exzessiver GGZ vor dem dritten Trimester zu analysieren. Odds Ratios (OR) und 95% Konfidenzintervalle (CI) wurden berechnet und eine große Anzahl an potenziellen Störvariablen eingeschlossen. Die Vorhersagekraft der trimester-spezifischen Grenzwerte wurde mittels der Berechnung von Sensitivität, Spezifität, positiver prädiktiver Wert (PPV), negativer prädiktiver Wert (NPV) und der positive diagnostische Likelihood Ratio (DLR+) analysiert. Ergebnisse: 1) Insgesamt war jedes zusätzliche kg GGZ mit einer 4%igen Risikoerhöhung für kindliches Übergewicht assoziiert (OR: 1.04, 95% CI: 1.02, 1.05). Eine exzessive totale GGZ war mit einer 57%igen Risikosteigerung verbunden (OR: 1.57, 95% CI: 1.30, 1.91). Die stratifizierte Analyse ergab signifikante Effekte für exzessive totale GGZ innerhalb der normalgewichtigen (OR: 1.29, 95% CI: 1.01, 1.66) und übergewichtigen Mütter (OR: 1.64, 95% CI: 1.06, 2.63). 2) Die Vorhersage der totalen GGZ innerhalb der IOM/NRC Empfehlungen verbesserte sich mit fortschreitendem Gestationsalter und war abhängig von der mütterlichen BMI Kategorie und der Zielgröße. Bei den untergewichtigen bzw. normalgewichtigen Müttern konnte mit den trimester-spezifischen GGZ Grenzwerten des zweiten Trimesters eine inadäquate totale GGZ mit einer Sensitivität von 49% bzw. 60.2% und einem PPV von 72.1% bzw. 68.3% vorhergesagt werden. Bei den übergewichtigen und adipösen Müttern konnte mit den trimester-spezifschen GGZ Grenzwerten des zweiten Trimesters eine totale exzessive GGZ mit einer Sensitivität von 72.7% bzw. 70.4% und einem PPV von 94.3% bzw. 93.3% vorhergesagt werden. 3) Im Vergleich zu Müttern die während der gesamten Schwangerschaft unterhalb des Grenzwertes für exzessives GGZ lagen (Referenzkategorie), war eine exzessive Gewichtszunahme im dritten und mindestens einem vorhergehenden Trimester mit einer 42%igen Risikoerhöhung assoziiert (OR: 1.42, 95% CI: 1.17, 1.72). Nahmen die Mütter nur im letzten Trimester exzessiv zu, lag die Risikoerhöhung bei 39% (OR: 1.39, 95% CI: 1.06, 1.82). Kein erhöhtes Risiko für kindliches Übergewicht zeigte sich bei den Müttern die ausschließlich in den ersten zwei Trimestern exzessiv zugenommen hatten. Diskussion: Exzessive GGZ scheint ein Risikofaktor für kindliches Übergewicht zu sein. Insbesondere bei übergewichtigen und adipösen Müttern kann eine exzessive GGZ außerhalb der IOM/NRC Empfehlungen ab dem zweiten Trimester vorhergesagt werden. Die Umkehr einer exzessiven GGZ vor dem dritten Trimester scheint das Risiko für kindliches Übergewicht zu reduzieren. Weitere Forschung über Stärke des Zusammenhangs zwischen GGZ und kindlichem Übergewicht ist notwendig. Es scheint möglich, Frauen deren totale GGZ potenziell außerhalb der Empfehlungen liegt ab dem zweiten Trimester zu identifizieren. Diese Frauen sollten wirkungsvollen gewichtsmodifizierenden Maßnahmen zugeführt werden. Die langfristige positive Auswirkung dieser Maßnahmen, insbesondere eine Umkehr von exzessiver GGZ vor dem dritten Trimester, auf die Prävention von kindlichem Übergewicht, sollte in randomisiert-kontrollierten Studien untersucht werden.