EFEK BMI, MASSA LEMAK DAN LEAN MASS TERHADAP ASMA PADA

MASA KANAK-KANAK: PENELITIAN ACAK MENDELIANRaquel Granell, A. John Henderson, David M. Ecans, George Davey Smith, Andrew R. Ness, Sarah

Lewis, Tom M. Palmer, Jonathan A. C. Sterne

ABSTRAKLatar Belakang. Penelitian observasional telah melaporkan hubungan antara indeks massa tubuh, massa lemak dan massa tubuh tanpa lemak (lean mass) terhadap asma, namun faktor bias dan kausalitas terbalik masih menjadi penjelasan yang memungkinkan. Kami bertujuan untuk meneliti bukti efek sebab akibat IMT terhadap asma menggunakan pendekatan Mendelian Randomization. Metode dan Temuan. Kami menggunakan Mendelian randomization untuk meneliti efek sebab akibat dari IMT, massa lemak dan lean mass terhadap serangan asma pada usia 7½ tahun di Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC). Sebuah weighted-allele score berdasarkan dari 32 SPN (single nucleotide polymorphismes) independen yang diambil dari data eksternal dan hubungan dengan IMT, massa lemak dan leam mass terhadap asma, diukur. Kami membagi variabel instrumen (IV) untuk menmperkirakan rasio resiko (RR – risk ratio) penyebab. Sebanyak 4.835 anak-anak memiliki data yang mencakup SNP-terkait IMT, asma dan IMT. Weighted-allele score berhubungan kuat dengan IMT, massa lemak dan lean mass (niila p < 0,001) dan pada asma saat masa kanak-kanak (RR 2,56; KI 96%, 1,38 – 4,76 per unit skor, p = 0,003). Perkiraan kausal RR untuk efek IMT terhadap asma adalah sebesar 1,55 (95% KI 1,16 – 2,07) per kg/m2, p=0,003. Efek ini tampah lebih kuat pada asma non atopi (1,90; 95% KI 1,19 – 3,03) dibandingkan dengan asma atopi (1,37; 95% KI 0,89-2,11) namun terdapat sedikit bukti atas heterogenitas (p=0,31). Perkiraan kausal RR untuk efek massa lemak dan lean mass terhadap asma adalah masing-masing sebesar 1.41 (95% CI 1.11–1.79) per 0.5 kg and 2.25 (95% CI 1.23–4.11) per kg. Kemungkinan pleiotropic genetik tidak dapat diabaikan sepenuhnya; namun, analisis IV tambahan menggunakan FTO variant rs1558902 dan SNP-terkait IMT lainnya secara terpisah menyediakan efek kausal yang serupa dengan interval kepercayaan yang lebih luas. Hilangnya follow-up tidak begitu menyebabkan bias terhadap efek yang diperkirakan. Kesimpulan. IMT yang lebih tinggi meningkatkan resiko asma pada pertengahan massa kanak-kanak. IMT yang lebih tinggi dapat berkontribusi pada peningkatan resiko asma pada akhir abad ke 20.

Pendahuluan

Prevalensi obesitas dan asma telah meningkat pada anak-anak, menyebabkan

timbulnya spekulasi bahwa adipositas dan asma memiliki hubungan sebab akibat.

Penelitian observasional pada anak-anak telah melaporkan bahwa obesitas

berhubungan dengan asma, dan penelitian longitudinal menunjukkan bahwa obesitas

mendahului kejadian asma. Kebanyakan penelitian didasarkan pada indeks massa

tubuh (IMT; Berat badan [kg] dibagi tinggi badan kuadrat [m2]), sebuah pengukuran

tubuh yang dapat diukur dengan mudah yang independen terhadap tinggi. Namun,

IMT relatif kurang sensitif sebagai indikator adipositas dibandingkan dengan

pengukuran lainnya, seperti persentase lemak tubuh yang diestimasi dengan ketebalan

lipat kulit. IMT, yang merupakan komposisi massa lemak dan massa tubuh tanpa

lemak (lean body mass), berubah secara substansial seiring pertambahan umur saat

masa kanak-kanak, dan prorporsi serta distribusi lemak tubuh berbeda antara laki-laki

dan perempuan dengan IMT yang sama. Penjelasan yang masuk akal mengenai

hubungan adipositas dengan asma termasuk mediasi melalui jalur mekanis,

imunologis atau endokrin; peningkatan persepsi gejala; plietrofi genetik; dan

komorbiditas karena mekanisme inflamatorik kronis.

Apakah hubungan yang diamati muncul dari efek kausal dari IMT terhadap

asma masih belum jelas, dan kemungkinan bias oleh keadaan sosio-ekonomi, gaya

hidup, dan faktor makanan, atau kausalitas terbalik (misalnya, pada anak dengan asma

menjadi lebih mungkin menetap), masih ada. Identifikasi varian genetik terkait

dengan IMT baru-baru ini dilaporkan pada penelitian hubungan genome memberikan

kesempatan untuk memeriksa bukti adanya hubungan sebab akibat, dengan

menggunakan pendekatan “Mendelian Randomization'', di mana bukti hubungan

sebab akibat antara fenotipe dan penyakit seperti asma disimpulkan dari hubungan

varian genetik dengan fenotip dan dengan hasil penyakit. Pendekatan ini tidak

terpengaruh oleh bias atau kausalitas terbalik karena varian genetik umumnya tidak

berhubungan dengan faktor bias dan tidak berubah setelah pembuahan.

Penelitian ini memiliki tiga tujuan: (1) untuk menyelidiki hubungan antara

IMT, massa lemak, dan lean body mass terhadap asma pada anak berdasarkan

populasi kelompok kelahiran dalam jumlah besar, (2) menggunakan pendekatan

randomisasi Mendel berdasarkan polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) terkait

dengan adipositas untuk menyelidiki bukti adanya efek kausal fenotipe ini pada asma,

dan (3) untuk menyelidiki apakah besarnya efek bervariasi dengan jenis kelamin atau

bila asma diklasifikasikan sebagai atopik dan non-atopik.

Metode

Deskripsi Kohort

Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC) merupakan

penelitian kohort longitudinal berbasis populasi kelahiran, yang telah merekrut 14.531

ibu hamil yang tinggal di Avon, UK dengan hari perkiraan lahir dari tanggal 1 April

1991 hingga 31 Desember 1992. Terdapat 14.541 kehamilan dimana ibu mendaftar

pada penelitian ALSPAC dan mengembalikan setidaknya satu kuesioner atau

menghadiri klinik “Children in Focus” pada tanggal 19 Juli 1999. Pada kehamilan

tersebut, tercatat total 14.676 fetus, menghasilkan 14.062 bayi lahir dan 13.988 anak-

anak yang hidup pada usia 1 tahun.

Pada saat anak tertua berusia kira-kira 7 tahun, sebuah usaha dilakukan untuk

menyokong sampel awal dengan kasus yang memenuhi syarat yang gagal bergabung

dengan penelitian pada awalnya. Jumlah total sampel untuk analisis menggunakan

data yang dikumpulkan setelah usia 7 tahun adalah menjadi 15.274 kehamilan,

menghasilkan 15.458 fetus. Dari total 15.458 fetus, 14.775 bayi lahir hidup dan

14.701 hidup hingga usia 1 tahun. Fase pendaftaran dijelaskan lebih detail dalam

proposal profil kohort. Website penelitian kami mengandung data yang dapat dicari

dengan detailnya.

Persetujuan etik didapatkan dari ALSPAC Ethics and Law Committee dan

komite etik penelitian lokal dan informed consent tertulis didapatkan pada setiap

pengukuran.

Indeks Massa Tubuh, Massa Lemak, Lean Mass, dan Asma

Berat dan panjang bayi lahir diukur oleh staff penelitian yang sudah terlatih

atau diambil dari rekam medis pasien. Pada umur 7 hingga 9 tahun, anak-anak

diundang untuk menghadiri klinik penelitian tahunan, dan dilakukan pengukuran

antropometri termasuk tinggi dan berat badan. Tinggi badan diukur menggunakan

stadiometer Harpenden (Holtain) dan berat badan diukur menggunakan timbangan

Tanita TBF 305 (Tanita). IMT dihitung dengan rumus berat badan (kg) dibagi tinggi

badan kuadrat (m2). Pada umur 9 tahun, sebagai tambahan pada antopometri standar,

komposisi tubuh (massa lemak dan lean mass) diukur menggunakan Lunar Prodigy

dual X-ray Emission Absorptiometry (DXA) scanner (GE Medical Systems Lunar).

DXA menggunakan dua sinar x-ray yang energinya berbeda yang dilemahkan

menjadi beberapa derajat saat sinar menembus tubuh (tergantung kuantitias dan sifat

dari jaringan) untuk memperkirakan massa lemak, lean mass, dan kandungan mineral

tulang. Untuk mengatur perbedaan massa lemak antara perempuan dan laki-laki, dan

untuk mengatur tinggi badan, pengukuran massa lemak dan lean mass dimasukkan

dalam analisis dihitung sebagai residu dari regresi linear tiap jenis kelamin, tinggi

badan dan tinggi badan kuadrat. Standar deviasi residual massa lemak adalah 4,35 kg,

kira-kira dua kali IMT (2,01 kg/m2) dan residual lean mass (1,71 kg). Kami membagi

residu massa lemak menjadi dua dalam analisis subsekuensial sehingga koefisien

regresi IMT, massa lemak dan lean mass yang sama tampak hubungannya dengan

kekuatan yang sama. Kriteria oleh International Obesity Task Force digunakan untuk

mengklasifikasikan anak-anak menjadi normal, overweight atau obesitas pada usia 7

½ tahun.

Serangan asma saat usia 7 ½ tahun, 11 dan 14 tahun ditentukan berdasarkan

laporan orang tua atau diagnosis asma oleh dokter dari kuesioner yang dikirimkan

pada ibu saat anak usia 91, 128 dan 166 bulan, masing-masing, dengan salah satu dari

(1) serangan asma atau gejala mengi 12 bulan sebelumnya, (2) pengobatan asma pada

12 bulan sebelumnya. Serangan asma saat usia 9 tahun ditentukan berdasarkan

laporan orang tua atau gejala mengi atau pengobatan asma pada 12 bulan sebelumnya.

Serangan asma saat usia 13 tahun ditentukan oleh laporan orang tua atau gejala mengi

pada 12 bulan sebelumnya. Laporan orang tua atas diagnosis asma oleh dokter saat 15

tahun juga tersedia. Status atopi ditentukan pada usia 7 ½ tahun dengan respon skin

prick test 12 panel yang mencakup 12 alergen lazim yaitu, tungau rumah, serbuk sari,

bulu kucing, telur, kacang tanah dan kacang-kacangan lainnya. Respon dikatakan

positif bila rerata diameter indurasi > 2 mm tanpa respon terhadap larutan kontrol

negatif, dan atopi didefinisikan sebagai respon positif terhadap satu atau lebih tungau

rumah, serbuk sari dan bulu kucing. Asma atopi dan non-atopi didefinisikan masing-

masing sebagai serangan asma dengan atau tanpa atopi pada umur 7 ½ tahun.

Bias

Dari seluruh kuesioner yang dikirimkan kepada ibu hamil, kami mendapatkan

data tingkat pendidikan (dikategorisasikan menjadi dua tingkat, dengan tingkat rendah

didefinisikan sebagai pendidikan sekolah usia kurang dari sama dengan 16 tahun) dan

riwayat merokok. Jenis kelamin anak dan berat badan (dikategorisasikan sebagai berat

badan lahir rendah bila kurang dari 2,5 kg) didapatkan dari catatan medis. Sebuah

kuesioner ibu pasca kelahiran diberikan 8 bulan setelah persalinan, digunakan untuk

memastikan pajanan rokok di lingkungan.

Data Genetik

Total 9.913 anak dilakukan identifikasi genotif menggunakan Illumina

HumanHap550Quad genome-wide SNP genotyping platform dari the Welcome Trust

Sanger Institute (Cambridge, UK) dan LabCorp (Burlington, Carolina utara, Amerika

Serikat). Subjek dieksklusikan dari analisis berikutnya bila terjadi kesalahan

kategorisasi jenis kelamin, heterozigositas minimal atau berlebih (<0,320 atau >0,345

dari data Sanger dan <0,310 atau >0,330 data LabCorp), tingkat disproporsi hilangnya

individu (>3%) atau bukti dari hubungan tersamar (terhitung sebagai proporsi

indentitas dengan penurunan >0.1). Individual sisanya dinilai sebagai bukti stratifikasi

populasi dengan analisis multidimentional scaling dan dibandingkan menggunakan

referensi populasi HapMap II (release 22) European descent (CEU), Han Chinese,

Japanese dan Yoruba; Seluruh individu yang bukan keturunan Eropa dikeluarkan

untuk menghindari stratifikasi populasi; Namun, langkah ini hanya mengeluarkan

sedikit individu mengingat sifat penelitian dan menghasilkan hanya sedikit sekali

akibat pada temuan umum penelitian. SNP dengan frekuensi alel minor <0,1%, call

rate sebesar <95%, atau bukti adanya gangguan pada equilibrium Hardy-Weinberg

(p<5x10-7) dihilangkan dari penelitian. Data genotip autosomal dimasukkan

menggunakan software Markov Chain Haplotyping (MACH v.1.0.16) dan data phase

haplotype dari individual keturunan Eropa (HapMap release 22, Phase II NCBI B36,

dbSNP 126) berdasarkan set data bersih dari 8.365 individu dan 500.527 SNP

autosom. Setelah pemasukkan data, seluruh SNP dengan indikasi kualitas buruk

dihilangkan (r2<0,30).

Sebuah weighted-allele score dibentuk dari 32 SNP-terkait IMT dan adipositas

pada literatur sebelumnya. 21 dari 32 varian IMT yang sudah diketahui, dimasukkan

dalam penelitian kami, dan sisanya digenotifikasi. Genotip-genotip tersebut telah

sebelumnya digunakan pada ALSPAC sebagai variabel instrumental (IV). Dosis efek

alel pada tiap lokus dkalikan menggunakan SNP-specific weight (koefisien linear

dibagi dengan rerata 32 koefisien linear), lalu direratakan dengan SNP. SNP-specific

weights berdasarkan meta-analisis sebelumya yang mengeksklusikan data ALSPAC.

Sebuah weighted FTO dosage (menggunakan varian rs 1558902 dari FTO gene) dan

weighted-allele score diambil dari gabungan 31 varian lainnya juga digunakan pada

analisis tambahan.

Analisis Statistik

Analisis hubungan antara IMT, massa lemak dan lean mass terhadap asma

dilakukan menggunakan dataset terbatas pada anak dengan data yang lengkap,

mencakup IMT pada usia 7 tahun, kejadian asma saat usia 7 ½ tahun dan 32 SNP

terpilih, dengan kelahiran kembar dan individu non-kulit putih dieksklusikan.

Observasi hubungan lebih dibatasi pada anak dengan data lengkap mengenai faktor

bias penelitian (jenis kelamin, berat lahir, pajanan rokok ibu prenatal maupun

postnatal, tingkat pendidikan ibu) dan tinggi saat usia 9 tahun (untuk hubungan

dengan massa lemak dan lean mass).

Model regresi logistik digunakan untuk memperkirakan rasio peluang per alel

(160 hubungan) terhadap hubungan tiap 32 SNP individu dengan faktor bias (Tabel

S1). Perbedaan rerata hubungan antara seluruh faktor bias potensial terhadap

IMT/massa lemak/lean mass diperkirakan menggunakan model linear regresi.

Koefisien linear untuk hubungan antara faktor bias dan skor weighted-allele juga

diperkirakan (Tabel S2).

Model linear generalisata dengan famili binomial dan log link juga digunakan

untuk memperkirakan rasio resiko (risk ratio – RR) untuk hubungan IMT, massa

lemak dan lean mass sebelum dan setelah disesuaikan dengan faktor bias dan untuk

memperkirakan RR hubungan skor weighted allele terhadap asma. Kami juga

memperkirakan hubungan ini setelah membagi berdasarkan status atopi dan jenis

kelamin. Model regresi linear digunakan untuk memperkirakan hubungan antara

weighted-allele score terhadap IMT, massa lemak dan lean mass. Seluruh analisis

IMT dibagi berdasarkan jenis kelamin. Kemungkinan tes rasio diturunkan bagi

interaksi antara perkiraan efek dengan jenis kelamin dan heterogenitas p-value untuk

subtipe asma dibagi menggunakan tes Chi-square.

Kami menggunakan metode IV dua tingkat, dengan skor genetik alel sebagai

IV, untuk memperkirakan RR kausal bagi efek IMT, massa lemak dan lean mass

terhadap outcome asma. Metode ini memanfaatkan asumsi IV (Gambar A) dimana

alel skor (1) berhubungan dengan fenotip IMT, (2) faktor bias yang tidak terukur

dilihat secara independen, dan (3) outcome dari fenotip dan faktor pembias yang tidak

terukur dilihat secara independen. Perkiraan (Gambar 1B) diambil berdasarkan

hubungan (1) antara skor alel dan IMT, dan (2) antara skor alel dan asma, masing-

masing tidak dipengaruhi faktor bias berdasarkan asumsi IV. Tahap pertama perkiraan

mencakup regresi linear fenotip pada weighted allele score. Tahap kedua adalah

regresi outcome asma pada nilai fenotip yang terprediksi pada regresi tahap pertama.

Untuk menyesuaikan standard error ( SE) untuk menggabungkan ketidakpastian pada

nilai fenotip yang telah diprediksi pada tahap pertama, perkiraan kedua tahap

digabung dengan generalized method of moments (GMM) framework. Kami

menambahkan perkiraan kausal RR menggunakan model rerata struktural

multiplikatif (MSMM) (setara dengan GMM multiplikatif) dengan bootstrap SE. Saat

melakukan perkiraan MSMM, bila algoritma perkiraan GMM tidak terpusat, kami

menggunakan algoritma Newton-Raphson. Pada beberapa situasi, pendekatan dengan

metode MGMM/MSMM tidak menghasilkan solusi unik: hal ini dindikasikan pada

tabel S4. Untuk memeriksa bukti pleitropi, kami membagi sebuah plot forest yang

menampilkan perkiraan IV (dan 95% KI) dibagi menggunakan SNP individual yang

berkontribusia terhadap skor alel, dan dilaksanakan indentifikasi tes terhadap

perbedaan antara perkiraan IV berdasarkan SNP. Seluruh analisis statistik dilakukan

menggunakan Stata v.13 (Stata Corp).

Hasil

Tercatat sebanyak 4,835 anak (594 [12,3%] dengan asma) dimana terdapat

atau tidak terdapat kejadian serangan asma saat usia 7 ½ tahun, IMT saat 7 tahun dan

data 32 SNP-terkait IMT. 4,086 dari anak-anak tersebut memiliki data lengkap atas

massa lemak dan lean mass saat usia 9 tahun. Tabel 1 menunjukkan karakteristik

anak-anak ini dan resiko serangan asma saat usia 7 ½ tahun. Rerata IMT (16,2 kg/m2,

SE – 2.0), massa lemak (8,4 kg, SE = 4,9) dan lean mass (24,5 kg, SE=3.1) tampak

serupa pada anak dengan atau tanpa asma, meskipun rerata IMT lebih tinggi pada

anak perempuan dengan asma (16,7 kg/m2) dibandingkan tanpa asma (16,2 kg/m2).

Prevalensi atopi lebih banyak pada anak-anak dengan asma (252 [50,3%])

dibandingkan tanpa asma (570 [15,8%]). Prevalensi ibu merokok sebelum melahirkan

lebih tinggi pada anak dengan asma (161 [27,3%]) dibandingkan dengan anak tanpa

asma (1.013 [24,2%]), dan serupa pada ibu merokok setelah melahirkan (105 [19,9%]

dibandingkan 686 [16,9%]). Resiko serangan asma saat usia 7 ½ tahun tampak lebih

tinggi pada anak dengan obesitas (resiko 0,21; 95% KI 0,14-0,31), atopi (0,31; 95%

KI 0,27–0,35), dan laki-laki (0,14; 95% CI 0,13–0,16). Anak-anak dieksklusikan dari

analisis karena data yang kurang lengkap cenderung memiliki berat lahir rendah, dan

ibu mereka cenderung memiliki tingkat pendidikan yang lebih rendah dan merokok

selama dan setelah kehamilan, dibandingkan dengan anak-anak yang dimasukkan

dalam analisis (Tabel 2)

Hubungan IMT, Massa Lemak dan Lean Mass terhadap serangan Asma

Data mengenai SNP-terkait IMT, serangan asma pada usia 7 ½ tahun dan

faktor bias lengkap pada 4.467 anak-anak dengan data mengenai IMT pada usia 7

tahun dan pada 3,812 anak dengan data mengenai massa lemak, lean mass dan tinggi

pada usia 9 tahun. Tabel 3 menunjukkan hubungan IMT, massa lemak dan lean mass

terhadap serangan asma pada usia 7 ½ dan 9 tahun sebelum dan sesudah pembagian

dengan jenis kelamin. IMT, massa lemak dan lean mass berhubungan dengan

serangan asma pada usia 71/2 tahun (disesuaikan dengan RR untuk IMT 1,04 [95%

CI 1.00–1.08] per kg/m2; massa lemak 1.06 [95% CI 1.02–1.10] per 0.5 kg; lean mass

1.06 [95% CI 1.00–1.11] per kg). Massa lemak juga berhubungan dengan serangan

asma pada usia 9 tahun (1.03 [95% CI 1.00–1.07] per 0.5 kg). Hubungan dengan IMT

dan lean masss tampak lebih kuat pada anak perempuan dibandingkan anak laki-laki

bila dihubungkan dengan serangan asma pada usia 71/2 tahun (1.08 [95% CI 1.03–

1.14] dibandingkan 0.99 [95% CI 0.94–1.05], interaksi p =0.02, untuk IMT; 1.11

[95% CI 1.03–1.20] dibandingkan 1.01 [95% CI 0.94–1.08], interaksi p = 0.04, untuk

lean mass) dan untuk IMT dan massa lemak terhadap serangan asma usia 9 tahun

(1.06 [95% CI 1.01–1.11] dibandingkan 0.96 [95% CI 0.91–1.01], interaksi p= 0.005,

for BMI; 1.07 [95% CI 1.02–1.13] dibandingkan 1.00 [95% CI 0.96–1.05], interaksi

p= 0.04, untuk massa lemak). Terdapat sedikit bukti yang menunjukkan hubungan

massa lemak dengan serangan asma saat usia 7 ½ tahun dan hubungan lean mass

terhadap serangan asma saat usia 9 tahun dibedakan anak laki-laki dan perempuan

(interaksi p = 0,37 dan 0,29, masing-masing).

Hubungan IMT, massa lemak dan lean mass yang disesuaikan, tampak lebih

kuat pada serangan asma non atopi dibandingkan dengan serangan asma atopi pada

usia 7 ½ tahun (1.08 [95% CI 1.02–1.14] dibandingkan 0.98 [95% CI 0.92–1.05],

heterogenitas p =0.03, untuk IMT; 1.09 [95% CI 1.03–1.15] dibandingkan 1.01 [95%

CI 0.95–1.07], heterogenitas p= 0.06, untuk massa lemak; 1.14 [95% CI 1.05–1.24]

dibandingkan 0.98 [95% CI 0.90–1.06], heterogenitas p= 0.01, untuk lean mass).

Bukti heterogenitas lebih kecil ditemukan pada perbandingan dengan serangan asma

saat usia 9 tahun (p = 0,06 untuk IMT, 0,10 untuk massa lemak dan 0,08 untuk lean

mass).

Tabel S1 menunjukkan frekuensi alel dan hubungan SNP seorang individu

terhadap IMT, massa lemak, lean mass dan serangan asma saat usia 7 ½ tahun.

Hubungan terkuat ditemukan pada rs571312 (dekat gen MC4R) (koefisien regresi

0,20 kg/m2 per alel [95% CI 0.10–0.29] untuk IMT; 0.25 0.5 kg per alel [95% CI

0.13–0.36] untuk massa lemak; 0.12 kg per alel [95% CI 0.04–0.21] untuk lean mass).

Tampak sedikit bukti mengenai hubungan SNP individual dengan asma.

Hubungan antara Weighted Allele Score terhadap IMT, Massa Lemak, Lean Mass dan

Serangan Asma

Tabel 4 menunjukkan bahwa weighted-allele score memiliki hubungan kuat

terhadap IMT (koefisien regresi 2.22 [95% CI 1.76–2.67] kg/m2 per skor unit,

p,0.001), massa lemak (2.88 [95% CI 2.35–3.42] 0.5 kg per unit, p,0.001), lean mass

(1.22 [95% CI 0.80–1.64] kg per unit, p,0.001), serangan asma saat usia 7 ½ tahun

(RR 2.56 [95% CI 1.38–4.76] per unit, p= 0.003), dan serangan asma pada usia 9

tahun (RR 1.98 [95% CI 1.13–3.46] per unit, p= 0.02). Weighted allele score tampak

memiliki hubungan lebih kuat terhadap asma non atopi dibandingkan asma atopik

(RR 3.92 [95% CI 1.45–10.59] per unit dibandingkan 1.93 [95% CI 0.72–5.21] pada

usia 7 ½ tahun; 2.26 [95% CI 0.89–5.69] dibandingkan 1.49 [95% CI 0.61–3.66] pada

usia 9 tahun), meskipun terdapat sedikit bukti heterogenitas (p=0,32 dan 0,52 masing-

masing). Kami menemukan sedikit bukti bahwa weighted allele score berhbungan

dengan atopi (RR 0.82 [95% CI 0.50–1.63] per unit,p =0.45).

Gambar 2 (panel kiri) menunjukkan bahwa jelas terdapat kecenderungan

linear rerata IMT yang tampak dari quintil IMT-terprediksi genotip. Panel kanan dari

Gambar 2 menunjukkan data yang sama, yang bertumpuk dengan distribusi IMT

secara keseluruhan; meskipun terdapat bukti hubungan yang sangat kuat, genotip

hanya mejelaskan 2,1% variabilitas IMT antar anak. Seperti yang sudah diduga

sebelumnya, kami menemukan sedikit bukti hubungan antara lima faktor bias dan 31

SNP terpilih (Tabel S2) atau weighted allele score (Tabel S3).

Variabel Instrumental Perkiraan Efek Sebab oleh IMT, Massa Lemak dan Lean Mass

terhadap Serangan Asma

Tabel 5 menunjukkan perkiraan RR terhadap efek IMT, massa lemak dan lean

mass terhadap serangan asma dan subtipe asma, dibagi berdasarkan weighted allele

score sebagai IV dan menggunakan perkiraan GMM dua tahap. Perkiraan RR

penyebab efek IMT terhadap serangan asma pada usia 7 ½ dan 9 tahun adalah

masing-masing 1.55 (95% CI 1.16–2.07) dan 1.38 (95% CI 1.06–1.80) per kg/m2.

Pada usia 7 ½ tahun, efek ini tampak lebih kuat pada asma non atopi (1.90 [95% CI

1.19–3.03] dibandingkan asma atopi (1.37 [95% CI 0.89–2.11]), meskipun terdapat

sedikit bukti atas heterogenitas (p = 0,31). Efek IMT terhadap asma pada usia 7 ½

tahun tampak serupa pada perempuan (1.77 [95% CI 1.13–2.77]) dan laki-laki (1.40

[95% CI 0.96–2.04]) (interaksi p= 0.43). RR kausal yang diperkirakan untuk efek

massa lemak dan lean mass terhadap serangan asma pada usia 9 tahun adalah masing-

masing sebesar 1.28 (95% CI 1.03–1.59) per 0.5 kg and 1.74 (95% CI 1.04–2.90) per

kg, dengan adanya sedikit bukti perbedaan antara asma non atopi dan atopi (masing-

masing heterogenitas p =0,65 dan 0,58). RR yang diperkirakaan untuk efek IMT pada

asma pada usia 7 ½ tahun adalah sebesar 1.83 (95% CI 0.77–4.39) bila menggunakan

FTO variant sendiri sebagai IV dan sebesar 1.50 (95% CI 1.10–2.04) bila

menggunakan skor alel berdasarkan 32 SNP lainnya. Forest plot pada gambar 3

menunjukkan bahwa IV mengukur perkiraan menggunakan SNP-terkait BMI

individual konsisten satu sama lain. Tes overidentification untuk perbedaaan antara

perkiraan IV ini tidak memberikan bukti terhadap hipotesis null atas validitas

gabungan instrumen multiple (seluruh nilai p 0.44).

Dengan menggunakan pendekatan MSMM/MGMM, RR yang diperkirakan

adalah 2.34 (95% CI 1.30–4.24) per kg/m2 untuk efek IMT terhadap serangan asma

pada usia 7 ½ tahun, 1.75 (95% CI 1.19–2.55) per 0.5 kg untuk massa lemak, dan 1.55

(95% CI 0.99–2.44) per kg untuk lean mass (Tabel S4). Namun, kami mencatat

masalah-masalah dalam estimasi untuk beberapa efek, karena kurangnya konvergensi

atau solusi ganda.

Tabel 6 menunjukkan pengamatan dan estimasi IV pada efek IMT saat usia 7

tahun terhadap serangan asma pada usia 11 – 14 tahun dan asma yang didiagnosis

oleh dokter pada usia 7 ½ hingga 15 tahun, dan dibagi tingkatan berdasarkan jenis

kelamin dan asma atopi dan non atopi. Hasilnya konsisten dengan efek kausal positif

IMT terhadap asma yang tidak berkurang seiring bertambahnya usia, meskipun

kekuatan efek yang diestimasikan pada beberapa umur lebih kecil daripada outcome

primer saat usia 7 dan 9 tahun, dilaporkan pada tabel 5.

Diskusi

Temuan Utama

Berdasarkan penelitian kohort berbasis kelahiran populasi, kami

mengkonfirmasi hubungan positif antara IMT dan asma pada pertengahan masa

kanak-kanak dan dengan menggunakan analisis Mendelian Randomization

berdasarkan 32 SNP-terkait IMT, kami menemukan bukti kuat bahwa hubungan ini

timbul dari efek sebab akibat dari IMT terhadap asma. Efek IMT tampak lebih kuat

pada asma non atopi dibandingkan asma atopi, meskipun bukti interaksinya lemah.

Kami menemukan bukti bahwa massa lemak lebih tinggi dan lean mass meningkatkan

resiko asma pada masa kanak-kanak. Efek tersebut menetap hingga usia 15 tahun.

Sebagai ilustrasi akibat yang mungkin muncul dari penemuan ini pada

kesehatan masyarakat, prevalensi asma pada anak-anak di Inggris diperkirakan

meningkat dari 6% menjadi 20% dari tahun 1975 hingga 2000. Peningkatan serupa

pada IMT sampel anak-anak usia 11 hingga 12 tahun di Inggris adalah sebesar 1.54

kg/m2 pada laki-laki and 1.62 kg/m2 pada perempuan. Bila peningkatan ini juga

diaplikasikan pada anak-anak yang lebih muda, dapat terjad prevalensi asma ganda

(1.7 kali lipat pada anak laki-laki [1.401.54] dan 2.5 kali lipat pada anak perempuan

[1.771.62]) berdasarkan estimasi IV kami.

Temuan berdasarkan Literatur Sebelumnya

Temuan kami konsisten dengan laporan dari penelitian observasional

mengenai hubungan antara IMT dan asma pada anak-anak. Bukti terkuat tampak dari

penelitian kohort prospektif, yang melaporkan hubungan positif IMT pada masa

kanak-kanak terhadap insidensi asma, dirangkum dalam ulasan sistematik. Hubungan

yang sama antara IMT dan asma juga dilaporkan pada orang dewasa, dengan besar

efek serupa dengan perkiraan IV kami. Asal hubungan ini belum dipahami.

Penjelasan yang paling mungkin ada bahwa obesitas berhubungan dengan inflamasi

sistemik, yang dapat meningkatkan inflamasi jalan napas dan asma. Terdapat bukti

bahwa adipositosis merupakan sumber sitokin pro-inflamatori namun hanya sedikit

bukti menunjukkan bahwa inflamasi sistemik pada obesitas berhubungan langsung

dengan inflamasi jalan napas. Hubungan lain yang mungkin timbul adalah melalui

promosi inflamasi alergi oleh efek adipokin pada sistem imun, namun layaknya kami,

penelitian lain telah melaporkan hubungan lebih kuat pada obesitas terhadap asma

atopi, dan kami tidak menemukan bukti bahwa obesitas berhubungan dengan atopi

pada pertengahan masa kanak-kanak. Sebuah fenotip spesifik asma-obesitas telah

disugestikan pada anak-anak dan orang dewasa, yang mungkin berhubungan dengan

keparahan asma. Terdapat bukti bahwa obesitas pada asma yang menetap

berhubungan dengan kontrol asma yang buruk, peningkatan eksaserbasi dan respon

suboptimal terhadap glukokortikoid. Respon buruk terhadap steroid mungkin

berhubungan terhadap inflamasi jalan napas predominan-neutrofil, konsisten dengan

temuan kami yaitu hubungan yang lebih kuat pada asma non-atopi.

Penelitian pada orang dewasa (diulas secara sistematis oleh Beuther dan

Sutherland) melaporkan hubungan positif antara overweight dengan kejadian asma,

dengan efek meningkat pada individu dengan obesitas dibandingkan dengan individu

overweight. Temuan konsisten dilaporkan dari penelitian masa kanak-kanak yang

meneliti IMT prospektif dan kejadian asma: dua ulasan sistematis telah membentuk

hasil ini. Chen dkk menganalisis enam penelitian kohort prospektif pada anak-anak

usia 5 – 18 tahun yang meneliti hubungan IMT terhadap insidensi asma, melaporkan

peningkatan potensi terjadinya asma pada anak-anak overweight dan obesitas dan efek

IMT tergantung dosis. Chen dkk membagi jenis kelamin dan melaporkan efek yang

lebih besar pada pria dibandingkan wanita. Egan dkk mengidentifikasi enam

penelitian yang memenuhi kriteria inklusi yaitu memiliki data IMT pada anak usia <

18 tahun dan kejadian asma setidaknya 12 bulan setelah IMT diukur. Terdapat bukti

hubungan positif antara overweight dan asma, namun tidak konsisten dengan bukti

dimorfisme jenis kelamin dalam hubungan ini, serupa dengan temuan dalam

penelitian prospektif pada orang dewasa. Penelitian kami tidak menghasilkan bukti

kuat untuk pembagian jenis kelamin pada hubungan antara IMT yang sudah

diprediksi secara genetik dan asma. Temuan yang tidak konsisten pada literatur dapat

merefleksikan perbedaan definisi dan kategorisasi pajanan dan hasil pada penelitian

berbeda namun dapat pula berhubungan dengan waktu penelitian dalam hubungannya

dengan hal-hal yang mempengaruhi komposisi tubuh, beberapa diantaranya yaitu,

umur saat menarche, atau pengaruh genetik itu sendiri. Sebagai contoh, pada tahun

1958 penelitian kohort kelahiran oleh British National Child Development Study,

perempuan dengan menarche lebih dini cenderung lebih overweight dan meskipun

usia saat menarche tidak menjelaskan hubungan obesitas dengan asma pada penelitian

ini, baik menarche dini dan obesitas berhubungan secara independen terhadap gejala

asma persisten pada penelitian oleh Tucson Children’s Respiratory, yang mengikuti

anak-anak hingga masa remaja. Sehingga, pengaruh komposisi tubuh yang tidak

berhubungan dengan prediksi genetik IMT, mungkin berhubungan antara perbedaan

jenis kelamin dalam hubungan tersebut.

Mayoritas penelitian massa tubuh dan asma telah difokuskan pada obesitas

dan mekanisme inflamatorik sehingga massa lemak dapat menginduksi perkembangan

asma. Kami menemukan bukti bahwa massa lemak dan lean mass yang lebih tinggi

dapat meningkatkan resiko asma. Masing-masing diukur dalam kilogram, namun

standar deviasi residual masa lemak lebih dari dua kali lipat residual lean mass

sehingga kami mengekspresikan hubungan antara massa lemak dan asma per 0,5 kg.

Sehingga, odds ratio untuk massa lemak dan lean mass tidak dapat dibandingkan

secara langsung; implikasinya terhadap kesehatan masyarakat yaitu resiko asma akan

tergantung kepada intervensi seperti perubahan diet atau peningkatan olahraga.

Intervensi untuk menurunkan IMT pada anak-anak dan remaja dengan obesitas sangat

beragam (diet dan aktivitas fisik) dan bertujuan untuk mempertahankan lean mass

saat menurunkan IMT dan massa lemak. Efek tersebut telah diteliti pada randomized

controlled trials. Sehingga, intervensi kesehatan masyarakat lebih memiliki efek yang

besar terhadap massa lemak dibandingkan lean mass, dengan perbedaan konsekuen

pada efek intervensi ini terhadap resiko asma absolut.

Sebagai contoh, Knopfli dkk mengkuantifikasikan efek intervensi

multidispliner pada pasien rawat inap terhadap komposisi tubuh di 130 anak-anak

obesitas berat dan tercatat penurunan 4.8 kg/m2 pada IMT, massa lemak sebesar 8,2

kg, dan lean mass sebesar 2,8 kg. Berdasarkan perkiraan IV pada tabel 5, RR untuk

asma adalah sebesar 1.55-4.8 = 0.12 untuk IMT (penurunan resiko 88%), 1.41-16.4 =

0.004 untuk massa lemak (penurunan resiko 99%), and 2.25-2.8 = 0.10 untuk lean mass

(penurunan resiko 90%). Hasil yang sama ditemukan oleh Parks dkk yang

mengkuantifikasi perubahan komposisi tubuh selama percobaan penuruan berat badan

pada 61 remaja obesitas dan RR untuk asma berdasarkan estimasi IV adalah 1.55 -3.2 =

0.24 untuk IMT (penurunan resiko 76%), 1.41-16.0 = 0.004 untuk massa lemak

(penurunan resiko 99%), dan 2.25-2.2 = 0.17 untuk lean mass pada anak perempuan

(penurunan resiko pada anak perempuan 83%).

Terdapat beberapa bukti bahwa komposisi tubuh mempengaruhi asma selain

dari mekanisme inflamasi terkait obesitas. Pada analisis lintang potong oleh Sood

dkk, lean mass, terutama lean mass pada batang tubuh (trunkus) merupakan prediktor

yang lebih baik terhadap asma daripada massa lemak di perempuan, mengisyaratkan

efek lemak ektopik pada otot dan visera, mungkin melalui mediator inflamasi yang

siap lepas dari sumber-sumber ini ke sirkulasi sistemik. Sebuah penelitian mengenai

asma pada orang dewasa melaporkan dimorfisme seks dan hubungan antara lean mass

dengan inflamasi jalan napas neutrofilik pada perempuan obesitas dengan asma.

Penjelasan lebih lanjut atas efek ini membutuhkan kuantifikasi massa lemak dan lean

mass dan distribusi relatifnya pada penelitian berikutnya – terutama penelitian

intervensional – mengenai massa tubuh dan asma.

Kelebihan dan Keterbatasan

Hubungan antara IMT dan asma dapat dilihat dari heritabilitas yang sama.

Analisis kami mengasumsikan bahwa efek SNP-terkait IMT terhadap asma adalah

disebabkan oleh efeknya pada IMT, namun kami tidak dapat mengabaikan

kemungkinan pleiotropi genetik. Penelitian pada anak kembar yang menyebutkan

bahwa sebuah proporsi kovariasi antara obesitas dan asma dijelaskan oleh faktor

genetik yang sama. Penelitian hubungan genome-luas telah mengidentifikasi daerah

yang tumpang tindih pada genome yang berhubungan dengan asma dan obesitas,

namun belum ada variasi genetik yang berhubungan dengan asma dan obesitas yang

telah diidentifikasi. Sangatlah masuk akal bahwa bagian heritabilitas tersebut

dijelaskan sebagai variasi DNA non-coding seperti methylation atau efek epigenetik

lainnya. Perkiraan efek sebab akibat mungkin dapat telah terinflasi oleh pleiotropi

namun kami hanya menemukan sedikit bukti atas hal tersebut.

Mendelian randomization merupakan pendekatan yang sangat menguntungkan

untuk memperkirakan efek sebab akibat pajanan yang dapat dimodifikasi terhadap

outcome penyakit pada penelitian observasional, karena varian genetik tidak berubah

sebagai respon terhadap suatu penyakit dan umumnya tidak berhubungan dengan

faktor bias. Analisis IV kami menggunakan skore alel berdasarkan 32 SNP yang mana

pengaruhnya terhadap IMT telah diperkirakan dalam penelitian independen mengenai

hubungan genome secara luas. Meskipun demikian, varian genetik yang telah

diketahui hanya menjelaskan proporsi kecil dari variasi populasi dalam IMT, sehingga

analisis IV yang menyokong penelitian menggunakan Mendelian randomization

membutuhkan jumlah sampel yang besar. Kami menemukan RR yang lebih besar

menggunakan IMT yang telah diprediksi secara genetik sebelumnya daripada

menggunakan IMT yang diobservasi sebelumnya, yaitu menggunakan pengukuran

tunggal. Perbedaan antara hubungan observasional dan efek sebab akibat dapat timbul

dari faktor bias, meskipun kami duga efek tersebut cenderung membiaskan hubungan

observasional upwards daripada downwards. Penjelasan yang paling masuk akal

bahwa hubungan observasional lebih lemah adalah bahwa variabel internal, IMT yang

telah diprediksi sebelumnya secara genetik mengukur pajanan seumur hidup;

perubahan pada IMT seiring waktu akan melemahkan hubungan yang telah diamati

sebelumnya.

Kekuatan penelitian ini termasuk di dalamnya ukuran sampel besar dalam

penelitian kohort, ketersediaan DNA untuk genotip, kemampuan untuk

mengklasifikasikan asma sebagai asma non atopi dan atopi berdasarkan tes skin prick,

dan ketersediaan massa lemak dan lean mass diukur menggunakan DXA: IMT

mungkin bukan sampel yang bagus atas kegemukan tubuh pada anak-anak. Kami

menggunakan laporan serangan asma yang didiagnosis oleh dokter dan laporan gejala

atau pengobatan asma dalam 12 bulan sebelum 7 ½ tahun sebagai outcome primer:

kami sebelumnya menemukan bahwa hal ini berkorelasi dengan pengukuran lain pada

fenotif asma. Penelitian kohort jangka panjang memungkinkan kami dapat mengulang

analisis asma hingga usia 15 tahun. Hilangnya banyak pasien untuk difollow-up tidka

dapat dihindarkan dalam penelitian kohort jangka panjang: set peserta yang dianalisis

dalam penelitian ini merepresentasikan kurang dari setengah peserta awal, dan lebih

banyak pasien yang kurang beruntung dalam segi sosial yang cenderung menghilang.

Kami tidak percaya bahwa hilangnya pasien untuk follow up dapat menyebabkan bias

pada efek IMT yang telah diprediksi pada penelitian ini, karena hilangnya pasien

terjadi pada variabel outcome dan tidak berhubungan dengan genotip.

Kesimpulan

Kesimpulannya, kemungkinan pengaruh lingkungan pada perkembangan

penyakit asma di masa kanak-kanak telah diselidiki secara luas di penelitian

epidemiologis, namun hanya sedikit dari penelitian ini yang memberikan bukti kuat

kausalitasnya. Kami menggunakan Mendelian randomization berdasarkan weighted

allele score untuk memperkirakan efek IMT tinggi pada pertengahan masa kanak-

kanan dalam meningkatkan resiko asma saat masa kanak-kanak. Efek ini dapat

menjelaskan peningkatan resiko asma pada akhir abad 20 ini, meskipun peningkatan

obesitas masih berlanjut, namun dengan perlambatan peningkatan prevalensi asma

pada beberapa negara menunjukkan bahwa beberapa faktor selain IMT juga berperan.

Penelitian kami menggambarkan potensi penggunaan instrumen genetik untuk

menyelidiki efek kausal pada penelitian observasional, yang dapat berperan sebagai

pemicu intervensi target.