background image

© The Author(s) 2024. Published by Oxford University Press  on beha lf of the Endocrine Society. All rights 
reserved. For commercia l re-use, plea se conta ct reprints@oup.com for reprints a nd tra nsla tion rights for 
reprints. All  other permissions ca n be obta ined through our RightsLink service via  the Permissions link on the 
a rticle pa ge on our site—for further informa tion plea se conta ct journa ls.permissions@oup.com. This a rticle is 
published a nd distributed under the terms of the Oxford University Press, Sta nda rd Journa ls Publica tion 
Model (https://a cademic.oup.com/pa ges/sta nda rd-publica tion-reuse-rights)

 

1

 

Prepubertal  children with obesity have high free IGF-1 levels and accelerated growth 

despite reduced pappalysin levels 

Authors: 

Álvaro  Martín-Rivada

1,2*

,  Gabriel  Á  Martos-Moreno

1,2,3*

,  Santiago  Guerra-

Cantera

1,2,3

,  Ana  Campillo-Calatayud

1

,  Claus  Oxvig

4

,  Jan  Frystyk

5

  Julie  A  Chowen

1,3,6

Vicente Barrios

1,3

, Jesús Argente

1,2,3,6#

Institutions: 

1

Hospital  Infantil  Universitario  Niño  Jesús.  Departments  of  Endocrinology.  Research 

Institute “La Princesa”, E-28009, Madrid, Spain 

Department of Pediatrics. Universidad Autónoma de Madrid, E-28029, Madrid, Spain. 

3

 Centro de Investigación Biomédica en Red de Fisiopatología de la Obesidad y Nutriciόn 

10 

(CIBEROBN). Instituto de Salud Carlos III, E-28009, Madrid, Spain. 

11 

4

Department  of  Molecular  Biology  and  Genetics,  Aarhus  University,  8000  Aarhus, 

12 

Denmark. 

13 

5

Department  of  Clinical  Research,  University  of  Southern  Denmark,  5230  Odense, 

14 

Denmark.  Endocrine  Research  Unit,  Department  of  Endocrinology,  Odense  University 

15 

Hospital, 5000 Odense, Denmark. 

16 

6

IMDEA. Food Institute, CEIUAM+CSI. Cantoblanco, E-28049, Madrid, Spain. 

17 

 

18 

* Both authors contributed equally to the development of this study. 

19 

 

20 

Short tittle: 

Pappalysins and stanniocalcins in obesity.

 

21 

 

22 

Keywords: 

Children obesity; growth; IGF-I; IGFBP; pappalysin; stanniocalcin. 

23 

 

24 

#

Corresponding author:  

25 

Jesús Argente, M.D., Ph.D. 

26 

Hospital Infantil Universitario Niño Jesús 

27 

Department of Pediatrics & Pediatric Endocrinology 

28 

Avenida Menéndez Pelayo, 65 

29 

28009 Madrid, Spain 

30 

Phone #: +34 915035912 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

FAX #: +34 915035939 

E-mail:  jesus.argente@uam.es 

ORCID # http://orcid.org/0000-0001-5826-0276

 

Disclose summary: 

The authors have nothing to disclose. 

 

Abstract: 

Background: 

Prepubertal  children  with  obesity  frequently  have  enhanced  growth, 

accelerated skeletal maturation and changes in the GH-IGF axis. However, the involvement 

of pappalysins (PAPP-A, PAPP-A2) and stanniocalcins (STC1, STC2) as regulators of IGF 

bioavailability  has not been studied in obesity.  

10 

Objective: 

We  aimed  to  determine the effects of childhood obesity and weight reduction 

11 

on  serum  levels  of  PAPP-A,  PAPP-A2,  STC1  and  STC2  and  their  relationship with IGF 

12 

bioavailability,  growth, and other components of the GH-IGF system.

 

13 

Patients  and  methods: 

Prepubertal children with severe obesity (150, 50% males/females, 

14 

age: 7.72 ± 2.05 years, BMI z-score: 4.95 ± 1.70, height z-score: 1.28 ± 1.04) were studied 

15 

at  diagnosis  and  after  a  minimum  of  0.5  BMI  z-score  reduction.  Two  hundred  and  six 

16 

healthy age- and sex-matched children were used as controls. 

17 

Results: 

Children with obesity had decreased serum concentrations of PAPP-A, PAPP-A2 

18 

and  STC2, but increased total and free IGF-I (fIGF-I), intact IGFBP-3, ALS, IGF-II and 

19 

insulin levels, with no difference in the free/total IGF-I ratio. Neither the standardized BMI 

20 

nor  height  correlated  with  any  biochemical  parameter  analyzed.  A  decrease  in  IGF-II, 

21 

insulin,  and  ALS  with  an increase in IGFBP-2 and -5, STC2 and PAPP-A were observed 

22 

after weight loss.  

23 

Conclusion: 

Increased  circulating  total  and  free  IGF-I,  insulin  and  IGF-II  may  all 

24 

contribute  to  the  increased  rate  of  prepubertal  growth  and  bone  maturation  observed  in 

25 

children with obesity, with STC2 possibly being involved. 

26 

 

27 

Introduction

  

28 

 

Over the past decades, obesity in children and adolescents has increased worldwide 

29 

(1)  and  is  currently  the  most  prevalent  chronic  disease  during  infancy  in  occidental 

30 

countries  (2).  It  is  well  known  that  obesity  during  the  first  years  of  life  can  influence  a 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

child’s  growth  pattern,  as  growth  is  closely  regulated  by  nutritional  status  (3).  Several 

studies have shown that, prior to pubertal development, children of both sexes with obesity 

are  frequently  taller  than  expected  according  to  their  age  and  genetic  background  (4-7), 

displaying  an  accelerated  skeletal  maturation  and  an  earlier  onset  of  puberty  in  females 

(8,9). However, this acceleration in linear growth during the prepubertal period is followed 

by  a  reduction  in  the  pubertal  growth  spurt  (10),  which  is  reported  to  be  negatively 

correlated  with  the excess in body mass index (BMI) (11). Thus, in some studies of obese 

adolescents,  adult  height  is  reported  to  be  similar  to  (12)  or  slightly  greater  than  the 

genetically determined target height (13). Consequently, the rate of prepubertal growth and 

skeletal  maturation  is  suggested  to  correlate  positively  with  the  severity  of  obesity  in 

10 

childhood.  However,  the  pathophysiological  basis  and  the  underlying  mechanisms  and 

11 

effectors determining the influence of chronic overnutrition on growth in childhood remain 

12 

far from being fully understood (14-17). 

13 

Accelerated  linear  growth  associated  with  singularities  in  the  growth  hormone 

14 

(GH)/insulin-like  growth  factor  (IGF)-I  axis  have  been  described  in  prepubertal  children 

15 

with  obesity.  Both  spontaneous  (18)  and  stimulated  GH  (19)  release  are  reported  to  be 

16 

decreased,  together  with  higher  GH-binding  protein  (GHBP)  levels  (20,21). On the other 

17 

hand, total IGF-I levels are usually within the normal range (22,23) or even elevated (24) in 

18 

young  children  with  obesity.  Several  studies  have also demonstrated increased circulating 

19 

levels of free IGF-I, total IGF-II, IGF-binding protein (IGFBP)-3 and IGFBP-4 (22,25,26), 

20 

whereas  serum  IGFBP-2  levels  have  consistently  been  found  to  be  reduced.  These 

21 

observations  support  the  hypothesis  that  elevated  free  IGF-I  levels  downregulate  GH 

22 

secretion  via  feedback  at  the  level  of  the  pituitary  while  promoting  growth  in  young 

23 

children with obesity.  

24 

 

The

 

pappalysin  metalloproteinases  (PAPP-A,  PAPP-A2)  were  originally  identified 

25 

pre-clinically  as  novel  regulators  of  the  GH-IGF  axis,  modulating  IGF  bioavailability  by 

26 

proteolytic  cleavage  of  IGFBPs,  thus  releasing  IGF  from  the  binary  complexes  (27,28). 

27 

Later  studies  in  families  with  short  stature  due  to  homozygous  loss  of  function  of  the 

28 

PAPP-A2

 gene confirmed the importance of this protease as a physiological regulator of the 

29 

GH-IGF  axis  and  linear  growth  (29,30).  Moreover,  the  two  stanniocalcins  (STC1  and 

30 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

STC2)  were  shown  to  inhibit  the  proteolytic  activity  of  PAPP-A  and  PAPP-A2, 

consequently reducing the release of IGFs from the IGFBPs (31-33).  

We  have  previously  reported changes in IGFBP cleavage and IGF-I bioavailability 

throughout  childhood  and  during  physiological  pubertal  development  (34),  as  well  as  in 

situations  of  undernutrition  (35)  and  in  Prader-Willi  associated  obesity  compared  to non-

syndromic obesity during adolescence (36). The observed changes could reflect underlying 

modifications  in  PAPP-A  and  STC  activity  (37,38)  and  suggest that STCs and PAPP-As 

might  also  influence  the peripheral GH-IGF axis in childhood obesity. Therefore, here our 

goal was to extend our knowledge regarding the STC-PAPPA-axis in childhood obesity. 

  

 

10 

Patients and methods

  

11 

The  study  population  included  150  prepubertal  (Tanner  stage  I)  Spanish  children 

12 

(75  boys  and  75  girls)  with  obesity  [BMI  z-score  >  2,  (39)],  excluding  any subjects with 

13 

identifiable  underlying  obesity  causing  disease,  and  206  healthy  age-matched  prepubertal 

14 

controls  (104  boys  and  102  girls).  The  height  and  (BMI  z-score  for  all  controls  was 

15 

between  -1.5  and  1.5  for  Spanish  standards  (39).  The  clinical  and  auxological 

16 

characteristics  of the children at baseline are shown in Table 1.

 

17 

All patients and their parents or guardians gave informed consent as required by the 

18 

local ethics committee (

Comité Ético y de Investigación con Medicamentos

 [CEIM]), which 

19 

had  previously  approved  the  study  in accordance with the “Ethical Principles for Medical 

20 

Research Involving Human Subjects” adopted in the Declaration of Helsinki by the World 

21 

Medical  Association  (64th  WMA  General  Assembly,  Fortaleza,  Brazil,  October  2013). 

22 

Weight  status  was  evaluated  after  6  months  of  follow-up  in  an  outpatient  regimen  with 

23 

treatment  based  on  behavioral, activity and nutritional recommendations, defining BMI z-

24 

score reduction as significant when exceeding 0.5 SDS compared to the initial BMI

.

 

25 

Blood  samples  were  drawn  from  all  subjects  between  08:00  and  10:00  a.m.  after 

26 

overnight fasting. Serum concentrations of total and free IGF-I, total IGF-II, total and intact 

27 

IGFBP-3, total and intact IGFBP-4, total IGFBP-5, PAPP-A and STC2 were determined by 

28 

enzyme-linked  immunosorbent  assays  (ELISAs)  from  Ansh  Laboratories  (Webster,  TX, 

29 

USA).  Acid-labile  subunit  (ALS)  and  insulin  ELISAs  were  manufactured  by  BioVendor 

30 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

(Brno,  Czech  Republic)  and  STC1  ELISA  was  purchased  from  R&D  systems 

(Minneapolis,  Minnesota,  USA).  PAPP-A2  was  measured  by  a  chemiluminescent 

immunoassay from Cloud Clone (Katy, TX, USA). All assays were performed according to 

the manufacturers’ instructions and the intra- and inter-assay coefficients of variation were 

lower  than  10%  in  all cases, as previously reported (34-36). Research Resource Identifiers 

of the immunoassays used in the study are provided in Table 2. 

An  X‐ray  of  the  left  wrist/hand  was  used  to  evaluate  bone  age  in  patients  with 

obesity  using  the  Greulich  and  Pyle  comparative  method  and  their  target  height  was 

estimated as mid-parental height +6.5 / -6.5 cm for males and females, respectively. 

 

10 

Statistics 

11 

The  one-sample  Kolmogorov-Smirnov  test  was  used  to determine the normality of 

12 

the  distribution  for  each  variable.  Demographic  variables  are  reported  as  the  mean  ± 

13 

standard  deviation  whereas  serum  levels  of  IGF  system  components  are  shown  as  the 

14 

median  and  the  interquartile  range  due  to non-normal distribution of the latter. Inter- and 

15 

intragroup comparison of normal variables were performed using Student’s T and paired T 

16 

tests,  respectively.  The  Mann-Whitney  U  test  was  used  to  compare  serum  parameter 

17 

concentrations  between  patients  at  baseline  and  controls,  whereas  the  Wilcoxon  signed -

18 

rank  test  was  used  for  the  comparison  within  patients  before  and  after  weight  loss. 

19 

Statistical data were performed by using Statview (Statview 5.01, SAS Institute, Cary, NC, 

20 

USA) software. The significance level was set at 

p

 <0.05.

 

21 

 

22 

Results

  

23 

Baseline 

24 

 

25 

Median  and  interquartile  ranges  and  the  statistical  outcome  of  the  biochemical 

26 

parameters  in  controls  and  patients with obesity are represented in Table 3. Total and free 

27 

IGF-I levels were increased in children with obesity (Fig. 1A and 1B, respectively), with no 

28 

differences in the free/total IGF-I ratio (Fig. 1C). Total IGFBP-3 (i.e., the concentration of 

29 

intact plus fragmented IGFBP-3) values were not different, but intact IGFBP-3 levels were 

30 

increased  in  children with obesity (Fig. 1D and 1E, respectively). However, there were no 

31 

significant  differences  found  in  the  intact/total  IGFBP-3  ratio  (Fig.  1F).  Total  IGFBP-4 

32 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

concentrations  were  higher  in  children  with  obesity  (Fig.  1G),  but  no  changes  were 

observed in intact IGFBP-4 or the intact/total IGFBP-4 ratio (Fig. 1H and 1I, respectively). 

Circulating concentrations of STC1 showed no differences between groups, whereas STC2 

levels  were  reduced  in  children  with  obesity  (Fig. 2A and 2B, respectively). Serum levels 

of PAPP-A and PAPP-A2 were lower in children with obesity than in controls (Fig. 2C and 

2D, respectively).  

Serum  levels  of  IGF-II,  ALS  and  insulin  were  increased  in  children  with  obesity, 

whereas IGFBP-2 levels were reduced. Levels of IGFBP-5 were not different between the 

two groups. 

 

In children with obesity, the degree of acceleration in skeletal maturation (expressed 

10 

in  years  of  bone  age  over  chronological  age)  was  positively  correlated  with serum insulin 

11 

levels  (ρ=+0.22,  p<0.05).  In  contrast,  neither  standardized  (SDS)  BMI  nor  standardized 

12 

height correlated with any of the biochemical parameters studied.  

13 

 

14 

Weight loss  

15 

 

A  significant  BMI  z-score  reduction  (>0.5  SDS)  was  achieved  by  30%  of  the 

16 

patients  with  obesity  (n=45),  with  a  mean  standardized  BMI  z-score  after  weight loss of 

17 

2.81 ± 1.17 SDS, representing a mean BMI z-score reduction of 1.70 ± 0.98 SDS.  

18 

Compared to baseline, patients with weight loss showed an increase in PAPP-A and 

19 

STC2,  as  well  as  in  IGFBP-2  and  IGFBP-5  levels,  in  addition  to  a  decrease  in  serum 

20 

concentrations of IGF-II, insulin, and ALS (Table 4). 

21 

 

22 

Discussion: 

23 

This study provides evidence that in addition to the known influence of early onset 

24 

obesity  on  GH  secretion  (18,19,24),  obesity  also  provokes  changes  in  the  peripheral 

25 

regulation  of  IGF-I  levels  and  its  bioavailability.  Thus,  chronic  overnutrition  is  likely  to 

26 

contribute  to  the  frequently  reported  coexistence  of  increased  height  and  acceleration  of 

27 

skeletal  maturation  in  childhood  obesity.  This  scenario  appears  to  be  mainly  driven  by  a 

28 

nutrition  induced  increase  in  IGF  and  insulin  production  (40,  41).  Here  we  confirm  the 

29 

reported  changes  in  some  of  the  classical  components  of  the  peripheral  GH -IGF  axis  in 

30 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

children  with  obesity,  such  as  increased  free  IGF-I  levels  (22,25)  and  include  the  novel 

observation of reductions in serum PAPP-A, PAPP-A2 and STC2 levels. 

 Previous studies indicate unchanged or slightly elevated total IGF-I, IGFBP-3 and 

ALS  levels  in  young  children  with  obesity  (22,23,26,42).  Our  patients  had  an increase in 

the circulating levels of the three main components of the ternary complex (IGF-I, IGFBP-

3,  and  ALS)  possibly  related  to  disease  severity.  They  also  had  increased  insulin  and 

decreased IGFBP-2 levels as reported in childhood obesity (23, 26, 42,43).  

The  observation  that  serum  PAPP-A,  PAPP-A2  and  STC2  levels  are  reduced  in 

patients with early onset obesity provides novel information that could help understand the 

interplay  between  nutritional  status  and  the  GH-IGF axis in the regulation of growth and 

10 

skeletal maturation in the presence of sustained overnutrition during the early stages of life. 

11 

Interestingly,  these  changes  in  the  peripheral  components  of  the  GH-IGF-I  axis  are 

12 

different  from  those  observed  in  adolescents  with  obesity  (36),  which  could  possibly  be 

13 

associated with the differential growth velocities and/or sexual maturation of these subjects.  

14 

Serum ALS (45), total IGF-I and IGFBP-3 levels, are nutritional markers and show 

15 

strong  correlation  with  nutritional  status  in  healthy  children  (44),  being  decreased  in 

16 

undernourishment (35) and increasing after refeeding (40) and in overnutrition and obesity 

17 

(22).  This  suggests  that  sustained  overnutrition  in  our  patients  is,  at  least  in  part, 

18 

influencing  the  high  circulating  levels  of  the  three  components  of  the  ternary  complex. 

19 

Likewise,  the  severity  of  obesity  is  an  important  factor  in  determining  the  increase  in 

20 

circulating  insulin  levels,  a  common  finding  preceding  hyperglycemia  (46,  47). 

21 

Hyperinsulinemia is suggested to play a major role in bone maturation in childhood obesity 

22 

(7)  and  this  is  supported  by  the  correlation  between  insulinemia  and  the  degree  of 

23 

acceleration  in  bone  maturation  in  our  patients.  The  precise  mechanism  underlying  the 

24 

effect  of  hyperinsulinemia  on  skeletal  growth  and  maturation  is  not  fully  elucidated, 

25 

although  there is evidence indicating that excess caloric intake mediates its effect on bone 

26 

growth through the insulin receptor (48).  

27 

Obesity  during  childhood  can  blunt  GH  secretion  (18,19).  Hyperinsulinemia  has 

28 

been  proposed  as  a  possible  mechanism  underlying  “

growth  without  growth  hormone 

29 

phenomenon

”,  probably  due  to  insulin  stimulating  GH  receptor  production  and  thus  GH 

30 

hypersensitivity,

 

observed  in  some  children  after  hypothalamic  tumor  surgery  or 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

radiotherapy  who  develop  hyperphagia  with  severe  obesity  and  have  an  increased  lineal 

growth  rate  despite  low  circulating  levels of total IGF-I and IGFBP-3 (49). This suggests 

that  in  these  patients,  as in those in our cohort of children with severe obesity, the role of 

overnutrition  and  increased  insulin  levels  could  play  a  major  role  in  their  lineal  growth, 

even  overcoming  the  influence  of  GH.  This  could  mimic  that  observed  during  the  fetal 

period  and  in  the  first  months  of  extrauterine  life,  when  total  IGF-I  and  IGFBP-3 

progressively  become  under  the  control  of  GH  stimulus  while  maintaining a an important 

influence of nutritional status (50,51,52).  

IGF-II  can  activate  IGF-I  and  insulin  receptors  and  circulating IGF-II levels have 

been reported to be higher in children and adults with obesity (22, 53) and to correlate with 

10 

the  BMI  z-score  in  young  prepubertal children (54). The high IGF-II levels observed here 

11 

and their reduction after weight loss confirm these observations and would also support the 

12 

role  of  nutrition  in  lineal  growth  in  these  patients  as  IGF-II  is  not  produced  under  GH 

13 

stimulus (55). Of note, adipose tissue secretes high amounts of IGF-II in vitro, which could 

14 

explain  the  association  between  adiposity  and  serum  IGF-II  (56).  IGF-II  is  essential  for 

15 

fetal  growth  and  development  (57,58).  However,  the  precise  physiological  role  of 

16 

circulating IGF-II in growth during the postnatal period remains to be elucidated. The fact 

17 

that  impaired  expression  and overexpression of IGF-II are associated with either impaired 

18 

growth  or  overgrowth  and  obesity  development  in  Silver  Russell  and  Beckwith-

19 

Wiedemann  and  other  overgrowth  syndromes,  respectively  (59-61),  supports  a  role  for 

20 

IGF-II in linear growth in postnatal life (62).  

21 

Changes  in  serum  levels  of  IGFBPs  have  been  partially  characterized  in  patients 

22 

with  nutritional  alterations,  with  IGFBP-2  being  the  subtype  most  closely  related  to 

23 

nutritional  status  and  insulin  levels  in  obesity  (42,63),  as  well  as in other eating disorders 

24 

(35).  Here  we  confirmed  low  IGFBP-2  levels  in  children  with  obesity  (22-23),  with  a 

25 

significant increase after weight loss (64-66). 

26 

Free  IGF-I  levels  were  increased  in  our  patients  with obesity, confirming previous 

27 

observations  (22,26).  To  date,  it  has  been  assumed  that  this  is  the  main  determinant  of 

28 

increased  linear  growth  rate  in  young  children  with  obesity.  A  novel  finding  here  is  that 

29 

these  patients  have  lower  serum  levels  of  pappalysins,  especially  PAPP-A2,  whereas  the 

30 

free  to  total  IGF-I  ratio  and  the  intact  to  total  IGFBP-3  and  IGFBP-4  ratio  were  not 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

 

different  from  control  levels,  with  these  ratios  suggested  to  be  indirect  estimations  of 

pappalysin  activity  (67).  Together  these  observations  suggest  that  it  is  not  an  increase  in 

pappalysin levels that underlies the rise in free IGF-I levels in childhood obesity and again 

emphasize  the relevance of the nutritionally driven changes in ternary complex abundance.  

Our  study  does  not  establish  the  mechanism  underlying  the  reduction  in  PAPP-A 

levels  in  young  patients  with  obesity.  However,  it  resembles  previous  observations  in 

newborns where both PAPP-A and PAPP-A2 levels in cord blood were inversely correlated 

with  the  offspring’s  birth  length  and  weight  z-scores,  with  the  latter  being  strongly 

correlated  with  cord  blood  total  IGF-I  levels  (68).  Both  observations  point  towards  the 

possibility  of  a  negative  feed-back  effect  of  growth  and  weight  gain  on  circulating 

10 

pappalysin levels  in early stages of life. 

11 

We are also unable to explain the mechanism underlying the coexistence of reduced 

12 

circulating  pappalysin  levels  with  normal  free/total  IGF-I  and  intact/total  IGFBP-3  and 

13 

IGFBP-4  ratios  in  our  patients.  However,  we  speculate  that  a  reduction  in  the  STC2 

14 

mediated  inhibition  of  pappalysin  enzymatic  activity  could  counteract  the  effects  of  low 

15 

endogenous  pappalysin  on  growth.  Indeed,  lower  STC2  levels  were  observed  in  our 

16 

patients,  with  correlations  of  this  factor  with  body  fat  content  being  previously  reported 

17 

(69).  The  fact  that  circulating  STC1  levels  were  not  altered  in  patients  and  remained 

18 

unchanged  after  weight  loss  reinforces the idea that STC1 acts mainly at the tissular level 

19 

and its influence on the ternary complex cleavage is less than that of STC2 (70). 

20 

The persistence of high circulating free and total IGF-I levels even after significant 

21 

weight  loss  is  most  probably  because these children remained within the range of obesity. 

22 

Additionally, the time to achieve this weight loss was limited and possibly insufficient for 

23 

the peripheral IGF-I axis to totally adapt, although changes in insulin, IGFBP-2 and IGF-II, 

24 

known to be rapidly modified in response to nutrient restriction, were observed. However, 

25 

the  increase  in  STC2  levels  after  weight  loss  could indicate an initial inhibitory change in 

26 

the peripheral IGF axis associated with caloric restriction. 

27 

Another relevant finding is that modifications of the peripheral GH-IGF axis differ 

28 

between young prepubertal children and adolescents with obesity. Here and previously (36) 

29 

we  found  that  in both age ranges increased serum levels of insulin, total IGF-I, IGFBP-3, 

30 

ALS and IGF-II, and lower IGFBP-2 serum levels are observed, most likely related to their 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

10 

 

sustained  overnutrition.  However,  in  contrast  to  what  was  seen  in  young  children, 

adolescents with obesity exhibited a ten-fold increase in free IGF-I levels and a decrease in 

the  intact  to  total  ratios  of  both  IGFBP-3  and  IGFBP-4,  congruent with their increase in 

serum  levels  of  PAPPA  and  PAPPA-2  and  decreased  STC2  (36).  The production of GH 

during  puberty  is  increased  largely  because  of  sex  steroids  (71).  Thus,  it  is  possible  that 

there is an influence of sex steroids on these components of the GH-IGF-I axis, although no 

information on the direct effects of sex steroids on pappalysin or STC levels is available. 

The  serum  levels  and  role  of  IGFBP-4  and  -5  in  patients  with  obesity  have  been 

poorly  studied.  A  previous  study  found  higher  total  serum  concentrations of IGFBP-4 in 

children  with  obesity,  as  found  here,  and  a  positive  correlation  between  IGFBP-4  and 

10 

insulin levels (26). This latter finding was not observed here possibly due to the difference 

11 

in  age  between  the  two  cohorts  with  those  studied  here  being  younger.  In  addition,  we 

12 

found  no  influence  of  overnutrition  on  IGFBP-5  levels.  As severe undernourishment was 

13 

also not found to modify this parameter (35), nutritional state does not appear to be a major 

14 

regulator of IGFBP-5 production. 

15 

 

In  summary,  this  study  furthers  our  understanding  regarding  regulation  of  the 

16 

peripheral  GH-IGF  axis in prepubertal children with obesity. We report a parallel decrease 

17 

in  circulating  levels  of  pappalysins  and  STC2  and  this  could indicate that the decrease in 

18 

STC2  allows  sufficient  pappalysin  proteolytic  activity  to  ensure  that  even  though  ternary 

19 

complexes are increased, free IGF-I levels are also increased. This increase in free IGF-I in 

20 

addition to increased insulin and IGF-II levels, would then be the main determinants of the 

21 

acceleration  in  skeletal  maturation  and  linear  growth  rate  in  these  patients.  However,  it 

22 

remains  necessary  to  delineate  the  molecular  mechanisms  involved  in  the  changes  in 

23 

pappalysin  levels,  as  well  as  its  proteolytic  activity  and  the  factors  that  modulate  this 

24 

enzymatic  activity,  not  only  in  obesity  but  in  general.  Likewise,  how  STCs  are  regulated 

25 

and the link between circulating levels of STCs and PAPP-As and their actions on specific 

26 

tissues  deserves  further  investigation.  It  is  plausible  that  as  our  understanding  of  the 

27 

interplay between these factors, as well as with growth, sexual development and nutrition, 

28 

advances specific clinical  applications will emerge. 

29 

 

30 

 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

11 

 

Acknowledgments 

The authors wish to thank the patients and their relatives for participating in this study. 

 

Funding  

This  research  was  funded  by  the  Spanish  Ministry  of  Health  (FIS-PI19/00166  to  JA and 

FIS  PI22/01820  to  VB  and  GÁ-MM),  and  by  “ERDF  A  way  of  making  Europe”,  the 

“European  Union”,  and  Centro  de  Investigación  Biomédica  en  Red  Fisiopatología  de 

Obesidad  y  Nutrición  (CIBEROBN),  Instituto  Carlos  III  (JA).  AM-R  received  a  Río 

Hortega contract from the Instituto de Salud Carlos III (No. CD19/00008), SGC received a 

PFIS contract from the Instituto de Salud Carlos III (No. FI17/00218), and A.C.C. received 

10 

a  contract  “Garantía  Juvenil”  from  the  Comunidad Autónoma de Madrid, Madrid, Spain. 

11 

The funder was not involved in the study design, collection, analysis, interpretation of data, 

12 

the writing of this article or the decision to submit it for publication. 

13 

 

14 

Abbreviations 

15 

ELISA,  enzyme-linked  immunosorbent  assay;  fIGF,  free  insulin-like  growth  factor;  GH, 

16 

growth  hormone;  IGF,  insulin-like  growth  factor;  IGFBP-2,  insulin-like  growth  factor 

17 

binding  protein-2;  IGFBP-3,  insulin-like  growth  factor  binding  protein-3;  IGFBP-4, 

18 

insulin-like  growth  factor  binding  protein-4;  IGFBP-5,  insulin-like  growth  factor  binding 

19 

protein-5;  PAPP-A,  pregnancy-associated  plasma  protein  A;  PAPP-A2,  pregnancy-

20 

associated plasma protein A2; STC1, stanniocalcin 1; STC2, stanniocalcin  2. 

21 

 

22 

Author Contributions 

23 

Substantial contributions to study conception and design: V.B., A.M.-R., G.Á.M.-M, J.A.; 

24 

substantial contributions to analysis and interpretation of the data: V.B., A.M.-R., G.Á.M.-

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

12 

 

M,  S.G.-C.,  A.C.-C,  C.O., J.F., J.A.C., J.A.; drafting the article or revising it critically for 

important  intellectual  content:  V.B.,  A.M.-R.,  G.Á.M.-M,  C.O.,  J.F.,  J.A.C.,  J.A.;  final 

approval of the version of the article to be published: A.M.-R., G.Á.M.-M, S.G.-C., A.C.-C, 

C.O., J.F., J.A.C., V.B., J.A. 

 

Disclosures 

The authors have nothing to disclose. 

 

Data Availability 

Some  or  all  data  sets  generated  during  and/or  analyzed  during  the  present  study  are  not 

10 

publicly available  but are available  from the corresponding author on reasonable  request. 

11 

 

12 

References: 

13 

1.

 

NCD  Risk  Factor  Collaboration  (NCD-RisC).  Worldwide  trends  in  body-mass index, 

14 

underweight,  overweight,  and  obesity  from  1975  to  2016:  a  pooled  analysis  of  2416 

15 

population  based  measurement  studies  in  128.9  million  children,  adolescents,  and 

16 

adults. Lancet. 2017;390(10113):2627–2642. 

17 

2.

 

Lobstein  T,  Jackson

Leach  R.  Planning  for  the  worst:  estimates  of  obesity  and 

18 

comorbidities in school

age  children in 2025. Pediatr Obes. 2016;11(5):321

325. 

19 

3.

 

Marcovecchio  ML,  Chiarelli  F.  Obesity  and  growth  during  childhood  and  puberty. 

20 

World Rev Nutr Diet. 2013;106:135-141. 

21 

4.

 

Vignolo M, Naselli A, Di Battista E, et al.  Growth and development in simple obesity. 

22 

Eur J Pediatr. 1988;147:242–244. 

23 

5.

 

Davison  KK,  Susman EJ, Birch LL. Percent body fat at age 5 predicts earlier pubertal 

24 

development among girls  at age 9. Pediatrics. 2003;111:815–821. 

25 

6.

 

He  Q,  Karlberg  J.  BMI  in  childhood  and  its  association  with  height  gain,  timing  of 

26 

puberty, and final height. Pediatr Res. 2001;49:244–251. 

27 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

13 

 

7.

 

Martos-Moreno  GA,  Martinez-Villanueva  J,  Gonzalez-Leal  R, Chowen JA, Argente J. 

Sex,  puberty,  and  ethnicity  have  a  strong  influence  on  growth  and  metabolic 

comorbidities  in  children  and  adolescents  with  obesity:  Report  on  1300  patients  (the 

Madrid Cohort). Pediatr Obes. 2019;14:e12565. 

8.

 

Shalitin S, Gat-Yablonski G. Associations of Obesity with Linear Growth and Puberty. 

Horm Res Paediatr. 2022;95(2):120-136.      

9.

 

Li  W,  Liu  Q,  Deng  X,  Chen  Y,  Liu  S,  Story  M.  Association  between  obesity  and 

puberty timing: a systematic review and meta-analysis. Int J Environ Res Public Health. 

2017;4(10). 

10.

 

Denzer  C,  Weibel  A,  Muche  R,  et  al.  Pubertal  development  in  obese  children  and 

10 

adolescents. Int J Obes (Lond). 2007;31:1509–1519. 

11 

11.

 

Holmgren  A,  Martos-Moreno  GÁ,  Niklasson  A,  Martínez-Villanueva  J,  Argente  J, 

12 

Albertsson-Wikland K. The pubertal growth spurt is diminished in children with severe 

13 

obesity. Pediatr Res. 2021;90(1):184-190. 

14 

12.

 

Stovitz  SD,  Demerath  EW,  Hannan  PJ,  Lytle  LA,  Himes  JH.  Growing  into  obesity: 

15 

patterns of height growth in those who become normal weight, overweight, or obese as 

16 

young adults. Am J Hum Biol. 2011;23(5):635–641.

 

17 

13.

 

Martos-Moreno  G.Á,  Martínez-Villanueva  Fernández  J,  Frías-Herrero  A,  Martín-

18 

Rivada  Á,  Argente  J. Conservative Treatment for Childhood and Adolescent Obesity: 

19 

Real  World  Follow-Up  Profiling  and  Clinical  Evolution  in  1300  Patients.  Nutrients. 

20 

2021;13: 3847. 

21 

14.

 

Wu S, Aguilar AL, Ostrow V, De Luca F. Insulin resistance secondary to a high-fat diet 

22 

stimulates  longitudinal  bone  growth  and  growth  plate  chondrogenesis  in  mice. 

23 

Endocrinology. 2011;152(2):468–475. 

24 

15.

 

Shalitin  S,  Phillip  M.  Role  of  obesity  and  leptin  in  the  pubertal  process  and  pubertal 

25 

growth–a review. Int J Obes Relat Metab Disord. 2003;27(8):869–874. 

26 

16.

 

Shtaif B, Dror N, Bar-Maisels M, Phillip M, Gat-Yablonski G. Growth without growth 

27 

hormone:  can  growth  and  differentiation  factor  5  be  the  mediator?.  Growth  Factors. 

28 

2015;33(4):309–318. 

29 

17.

 

Challa  TD,  Rais  Y,  Ornan  EM.  Effect  of  adiponectin  on  ATDC5  proliferation, 

30 

differentiation and signaling pathways. Mol Cell Endocrinol. 2010;323(2):282–291. 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

14 

 

18.

 

Kreitschmann-Andermahr  I,  Suarez  P,  Jennings  R,  Evers  N,  Brabant  G.  GH/IGF-I 

regulation  in  obesity–mechanisms  and  practical  consequences  in  children  and  adults. 

Horm Res Paediatr. 2010;73(3):153-160. 

19.

 

Qu  XD,  Gaw  Gonzalo  IT,  Al  Sayed  MY,  et  al.  Influence  of  body  mass  index  and 

gender on growth hormone (GH) responses to GH-releasing hormone plus arginine and 

insulin  tolerance tests. J Clin Endocrinol Metab. 2005;90(3):1563-1569. 

20.

 

Hochberg  Z,  Hertz  P,  Colin  V,  et  al.  The  distal  axis  of  growth  hormone  (GH)  in 

nutritional disorders: GH-binding protein, insulin-like  growth factor-I (IGF-I), and IGF-

I receptors in obesity and anorexia nervosa. Metabolism. 1992;41(1):106-112. 

21.

 

Scacchi  M,  Pincelli  AI,  Cavagnini  F.  Growth  hormone  in  obesity.  Int  J  Obes  Relat 

10 

Metab Disord. 1999;23(3):260-271. 

11 

22.

 

Argente  J,  Caballo  N,  Barrios  V,  Pozo  J,  Muñoz  MT,  Chowen  JA,  Hernández  M. 

12 

Multiple endocrine abnormalities of the growth hormone and insulin-like growth factor 

13 

axis  in  prepubertal  children  with  exogenous  obesity:  effect  of  short -  and  long-term 

14 

weight reduction. J Clin Endocrinol Metab. 1997;82(7):2076-2083. 

15 

23.

 

Ballerini  MG,  Ropelato  MG,  Domené  HM,  Pennisi  P,  Heinrich  JJ,  Jasper  HG. 

16 

Differential  impact  of  simple  childhood  obesity  on  the  components  of  the  growth 

17 

hormone-insulin-like  growth  factor  (IGF)-IGF  binding  proteins  axis.  J  Pediatr 

18 

Endocrinol Metab. 2004;17(5):749-757.   

19 

24.

 

Loche  S,  Cappa  M,  Borrelli  P,  et  al.  Reduced  growth  hormone  response  to  growth 

20 

hormone-releasing  hormone  in  children  with  simple  obesity:  evidence  with 

21 

somatomedin-C mediated inhibition. Clin Endocrinol (Oxf). 1987;27:145–153. 

22 

25.

 

Frystyk  J,  Vestbo  E, Skjaerbaek C, Mogensen CE, Ørskov H. Free insulin-like growth 

23 

factors in human obesity. Metabolism. 1995; 44:37– 44. 

24 

26.

 

Czogała W, Strojny W, Tomasik P, et al. The Insight into Insulin-Like Growth Factors 

25 

and  Insulin-Like  Growth-Factor-Binding  Proteins  and  Metabolic  Profile  in  Pediatric 

26 

Obesity. Nutrients. 2021;13(7):2432. 

 

27 

27.

 

Lawrence  JB,  Oxvig  C,  Overgaard  MT,  et  al.  The  insulin-like  growth  factor  (IGF)-

28 

dependent IGF binding protein-4 protease secreted by human fibroblasts is pregnancy-

29 

associated plasma protein-A. PNAS. 1999;96:3149–3153. 

30 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

15 

 

28.

 

Overgaard  MT,  Boldt  HB,  Laursen  LS,  Sottrup-Jensen  L,  Conover  CA,  Oxvig  C. 

Pregnancy-associated  plasma  protein-A2  (PAPP-A2),  a  novel  insulin-like  growth 

factor-binding protein-5 proteinase. J Biol Chem. 2001;276:21849–21853.  

29.

 

Dauber  A,  Muñoz-Calvo  MT,  Barrios  V,  et  al.  Mutations  in  pregnancy-associated 

plasma  protein A2 cause short stature due to low IGF-I availability. EMBO Mol Med. 

2016;8(4):363-374 

30.

 

Babiker  A,  Al Noaim K, Al Swaid A, et al.  Short stature with low insulin-like growth 

factor  1  availability  due  to  pregnancy-associated  plasma  protein  A2  deficiency  in  a 

Saudi family. Clin Genet. 2021;100(5):601-606. 

31.

 

Kløverpris  S,  Mikkelsen  JH,  Pedersen  JH,  et  al.  Stanniocalcin-1  Potently  Inhibits  the 

10 

Proteolytic Activity of the Metalloproteinase Pregnancy-associated Plasma Protein-A. J 

11 

Biol Chem. 2015;290:21915–21924.  

12 

32.

 

Jepsen  MR,  Kløverpris  S,  Mikkelsen  JH,  et  al.  Stanniocalcin-2  inhibits  mammalian 

13 

growth  by  proteolytic  inhibition  of  the  insulin-like  growth  factor  axis.  J  Biol  Chem. 

14 

2015;290: 3430–3439. 

15 

33.

 

Kobberø SD, Gajhede M, Mirza OA, et al. Structure of the proteolytic enzyme PAPP-A 

16 

with  the  endogenous  inhibitor  stanniocalcin-2  reveals  its  inhibitory  mechanism.  Nat 

17 

Commun. 2022;13(1):6084. 

18 

34.

 

Martín-Rivada  Á,  Guerra-Cantera  S,  Campillo-Calatayud  A,  et  al.

 

Pappalysins  and 

19 

stanniocalcins  and  their  relationship  with  the  peripheral  IGF  axis  in  newborns  and 

20 

during development. J Clin Endocrinol Metab. 2022;107(10):2912-2924.

 

 

21 

35.

 

Barrios  V,  Martín-Rivada  Á, Guerra-Cantera S, et al. Reduction in pappalysin-2 levels 

22 

and  lower  IGF-I  bioavailability  in  female  adolescents  with  anorexia  nervosa.  J  Clin 

23 

Endocrinol Metab. 2024;109(3):e920-e931. 

24 

36.

 

Barrios  V,  Martín-Rivada  Á,  Martos-Moreno  GÁ,  et al. Increased IGFBP proteolysis, 

25 

IGF-I  bioavailability  and  pappalysin  levels  in  children  with  Prader-Willi  syndrome.  J 

26 

Clin Endocrinol Metab. 2023 Dec 23:dgad754. doi: 10.1210/clinem/dgad754. 

27 

37.

 

Serlachius 

M, 

Andersson 

LC. 

Upregulated 

expression  of  stanniocalcin-1 

28 

during adipogenesis. Exp Cell Res. 2004;296(2):256-64.   

29 

38.

 

Davidge-Pitts C, Escande CJ, Conover CA. Referential expression of PAPPA in human 

30 

preadipocytes from omental fat. J Endocrinol. 2014;222(1):87-97. 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

16 

 

39.

 

Hernández  M,  Castellet  J, Narvaiza JL, et al. Curvas y tablas de crecimiento. Instituto 

de Investigación sobre Crecimiento y Desarrollo.  Garsi, Madrid, 1988. 

40.

 

Clemmons  DR,  Underwood  LE,  Dickerson  RN,  et  al.  Use  of  plasma  somatomedin-

C/insulin-like  growth  factor  I  measurements  to  monitor  the  response  to  nutritional 

repletion in malnourished patients. Am J Clin Nutr 1985; 41:191–198.  

41.

 

Isley  WL,  Underwood  LE,  Clemmons  DR.  Dietary  components  that  regulate  serum 

somatomedin-C concentrations in humans. J Clin Invest l983;71: 175-82. 

42.

 

Radetti  G,  Bozzola  M,  Pasquino  B,  et  al.  Growth  hormone  bioactivity,  insulin-like 

growth factors (IGF) and IGF binding proteins in obese children. Metabolism 1998; 47: 

1490-1493.  

10 

43.

 

Yasunaga  T,  Furukawa  S,  Katsumata  N,  et  al.  Nutrition  related  hormonal  changes  in 

11 

obese children. Endocr J 1998; 45: 221-227. 

12 

44.

 

Juul  A,  Dalgaard  P,  Blum WF, et al.  Serum levels of insulin-like growth factor (IGF)-

13 

binding  protein-3  (IGFBP-3)  in  healthy  infants, children, and adolescents: the relation 

14 

to  IGF-I,  IGF-II,  IGFBP-1,  IGFBP-2,  age,  sex,  body  mass  index,  and  pubertal 

15 

maturation. J Clin Endocrinol Metab. 1995;80(8):2534-2542. 

16 

45.

 

Barrios  V,  Argente  J,  Muñoz  MT,  Pozo  J,  Chowen  JA,  Hernández  M.  Diagnostic 

17 

interest  of acid-labile subunit measurement in relantionship to other components of the 

18 

IGF  system  in  pediatric  patients  with  growth  or  eating  disorders.  Eur  J  Endocrinol. 

19 

2001;144(3):245-250. 

20 

46.

 

Kahn ES, Hull RL, Utzschneider KM. Mechanisms linking obesity to insulin resistance 

21 

and type 2 diabetes. Nature 2006; 444: 840 – 846  

22 

47.

 

Tabák  AG,  JokelavvM,  Akbaralyv  TN,  et  al.  Trajectories  of  glycaemia,  insulin 

23 

sensitivity,  and  insulin  secretion  before  diagnosis  of  type  2  diabetes: an analysis from 

24 

the Whitehall II study. Lancet 2009; 373: 2215-21. 

25 

 

26 

48.

 

Wu  S,  Zhang  Y,  De  Luca  F.  The  effect  of  a  high-calorie  diet  on  bone  growth  is 

27 

mediated by the insulin receptor. Bone. 2019;122:166-175. 

28 

49.

 

Iwayama H, Kamijo T, Ueda N. Hyperinsulinemia may promote growth without GH in 

29 

children after resection of suprasellar brain tumors. Endocrine. 2011;40(1):130-133.  

30 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

17 

 

50.

 

Karlberg  J. A biologically-oriented mathematical model (ICP) for human growth. Acta 

Paediatr Scand Suppl. 1989;350:70-94. 

51.

 

Matonti  L,  Blasetti  A,  Chiarelli  F.  Nutrition  and  growth in children. Minerva Pediatr. 

2020;72(6):462-471. 

52.

 

Maciel-Diniz  LP,  Ferro-Cavalcante  TP,  Alves-  Marcelino  da  Silva  A.  Comparative 

Analysis  of  the  GH/IGF-1  Axis  during  the  First  Sixth  Months  in  Children  with Low 

Birth Weight. Children (Basel) 2023; 10: 1842. 

53.

 

Xuan  L,  Ma  J,  Yu  M,  et  al.  Insulin-like  growth  factor  2  promotes  adipocyte 

proliferation, differentiation and lipid deposition in obese type 2 diabetes. J Transl Sci. 

2019; 6:1–7.  

10 

54.

 

Street  ME,  Smerieri  A,  Montanini  L,  et  al.  Interactions  among  pro-inflammatory 

11 

cytokines, IGF system and thyroid function in pre-pubertal obese subjects. J Biol Regul 

12 

Homeost Agents. 2013; 27:259–266. 

13 

55.

 

Selénou  C,  Brioude  F,  Giabicani  E,  Sobrier  ML,  Netchine  I.  IGF2:  Development, 

14 

Genetic and Epigenetic Abnormalities. Cells. 2022;11(12):1886. 

15 

56.

 

Gude MF, Hjortebjerg R, Oxvig C, Thyø AA, Magnusson NE, Bjerre M, Pedersen SB, 

16 

Frystyk J. Eur J Endocrinol. 2016;175(6):509-519. 

17 

57.

 

Constância  M,  Hemberger  M,  Hughes  J,  et  al.  Placental-specific  IGF-II  is  a  major 

18 

modulator of placental and fetal growth. Nature 2002; 417:945-8. 

19 

58.

 

Murphy  LJ.  The  role  of  the  insulin-like  growth  factors  and  their  binding  proteins  in 

20 

glucose homeostasis. Exp Diabesity Res. 2003;4(4):213-224.   

21 

59.

 

Begemann M, Zirn B, Santen G, et al. Paternally Inherited IGF2 Mutation and Growth 

22 

Restriction. N Engl J Med. 2015;373(4):349-356. 

23 

60.

 

Fontana  L,  Tabano  S,  Maitz  S,  et  al.  Clinical  and  Molecular  Diagnosis  of  Beckwith-

24 

Wiedemann  Syndrome  with  Single-  or  Multi-Locus  Imprinting Disturbance. Int J Mol 

25 

Sci. 2021;22(7):3445. 

26 

61.

 

Liao  J,  Zeng  TB,  Pierce  N,  et  al.  Prenatal  correction  of  IGF2  to  rescue  the  growth 

27 

phenotypes  in  mouse  models  of  Beckwith-Wiedemann  and  Silver-Russell  syndromes. 

28 

Cell Rep. 2021;34(6):108729. 

29 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

18 

 

62.

 

Zhang Q, Qin S, Huai J, Yang H, Wei Y. Overexpression of IGF2 affects mouse weight 

and  glycolipid  metabolism  and  IGF2  is  positively  related  to  macrosomia.  Front 

Endocrinol (Lausanne). 2023; 14:1030453. 

63.

 

Argente  J,  Chowen  JA, Pérez-Jurado LA, Frystyk J, Oxvig C. One level up: abnormal 

proteolytic  regulation  of  IGF  activity  plays  a  role  in  human  pathophysiology.  EMBO 

Mol Med. 2017 Oct;9(10):1338-1345. 

64.

 

Boughanem H, Yubero-Serrano EM, López-Miranda J, Tinahones FJ, Macias-Gonzalez 

M. Potential Role of Insulin Growth-Factor-Binding Protein 2 as Therapeutic Target for 

Obesity-Related Insulin Resistance. Int J Mol Sci. 2021;22: 1133. 

65.

 

Ceccarini  G,  Pelosini  C,  Ferrari  F,  et  al.  Serum  IGF-binding  protein  2  (IGFBP-2) 

10 

concentrations  change  early  after  gastric  bypass  bariatric  surgery  revealing  a  posible 

11 

marker of leptin sensitivity in obese subjects. Endocrine. 2019;65:86–93. 

12 

66.

 

Al-Regaiey K, Alshubrami S, Al-Beeshi I, et al. Effects of gastric sleeve surgery on the 

13 

serum  levels of GH, IGF-1 and IGF-binding protein 2 in healthy obese patients. BMC 

14 

Gastroenterol. 2020;20: 199. 

15 

67.

 

Fujimoto  M, Khoury JC, Khoury PR, et al.  Anthropometric and biochemical correlates 

16 

of  PAPP-A2,  free  IGF-I,  and  IGFBP-3  in  childhood.  Eur  J  Endocrinol. 

17 

2020;182(3):363-374. 

18 

68.

 

DiPrisco  B,  Kumar  A,  Kalra  B,  et  al.  Placental proteases PAPP-A and PAPP-A2, the 

19 

binding  proteins  they  cleave  (IGFBP-4  and  -5),  and  IGF-I  and  IGF-II:  Levels  in 

20 

umbilical cord blood and associations with birth weight and length.  Metabolism. 2019; 

21 

100: 153959. 

22 

69.

 

Panagiotou  G,  Anastasilakis  AD,  Kynigopoulos  G,et  al.  Physiological  parameters 

23 

regulating  circulating  levels  of  the  IGFBP-4/Stanniocalcin-2/PAPP-A  axis.Metabolism 

24 

2017;75: 16-24. 

25 

70.

 

Oxvig  C,  Conover  CA.  The  Stanniocalcin-PAPP-A-IGFBP-IGF  Axis.  J  Clin 

26 

Endocrinol Metab. 2023;108(7):1624-1633. 

27 

71.

 

Mauras N. Growth hormone and sex steroids. Interactions in puberty. Endocrinol Metab 

28 

Clin North Am. 2001;30(3):529-544. 

29 

 

30 

 

31 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

19 

 

FIGURE LEGENDS 

 

Figure  1. 

Box  plot  showing  serum  concentrations  of  total  IGF-I  (A),  free  IGF-I  (B), 

free/total IGF-I ratio (C), total IGFBP-3 (D), intact IGFBP-3 (E), the intact/total IGFBP-3 

ratio (F), total IGFBP-4 (G), intact IGFBP-4 (H), and the intact/total IGFBP-4 ratio (I) in 

controls (C) and patients with obesity (OB). 

The  whiskers  of  the  plots  represent  the  5  to  95  percentiles.  The  lower,  middle and upper 

lines  of  box  represent  the  lower  quartile,  median  and the upper quartile, respectively. The 

points  represent outliers. **

P

<0.01, ***

P

<0.001 by Mann–Whitney 

U

 test. Abbreviations: 

IGFBP, IGF binding protein; NS, not significant. 

10 

 

11 

Figure  2. 

Box  plot  showing  serum  concentrations  of  STC1  (A),  STC2 (B), PAPP-A (C), 

12 

and PAPP-A2 (D) in controls (C) and patients with obesity (OB). 

13 

The  whiskers  of  the  plots  represent  the  5  to  95 percentiles. The lower, middle, and upper 

14 

lines  of  box  represent  the  lower  quartile,  median  and the upper quartile, respectively. The 

15 

points  represent  outliers.  *

P

<0.05,  ***

P

<0.001  by  Mann–Whitney 

U

  test.  Abbreviations: 

16 

NS, nonsignificant; PAPP, pappalysin; STC, stanniocalcin.

 

17 

 

 

18 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

20 

 

Table 1. 

Clinical features of controls and patients with obesity  included in the study. 

 

* In patients  with obesity: Patient´s height SDS: 1.15 ± 1,10 

vs.

 target height SDS -0.27 

±1.12; p< 0.001. 

** In patients with obesity: Bone age: 9.07 ± 2.65 years 

vs.

 chronological age 7.72 ± 2.05 

years; p< 0.001. 

Data expressed as mean ± standard  deviation.

  

Abbreviations:

 

BMI

: body mass index; 

na:

 not available; 

ns: 

not significant; 

p

: significance 

level; 

SDS

: standard deviation score (z-score). 

 

 

10 

 

Controls 

 Patients with obesity 

Age (years) 

7.46 ± 1.90  

7.72 ± 2.05  

       ns 

BMI-SDS 

-0.22 ± 0.85  

4.95 ± 1.70  

< 0.001 

Height-SDS 

0.24 ± 0.86 

 

1.28 ± 1.04  

< 0.001 

Height (SDS) - target 

height (SDS) 

na

 

1.52 ± 1.22 SDS 

Bone age 

– 

Chronological age 

na

 

1.00 ± 1.30 SDS 

** 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

21 

 

Table 2. 

Research Resource Identifier (RRID) of the assays used. 

 

Abbreviations:

  ALS,  acid-labile  subunit;  IGF,  insulin-like  growth  factor;  IGFBP-2,  insulin-

like  growth  factor  binding  protein-2;  IGFBP-3,  insulin-like  growth  factor  binding  protein-3; 

IGFBP-4,  insulin-like  growth  factor  binding  protein-4;  IGFBP-5,  insulin-like  growth  factor 

binding protein-5; PAPP-A, pregnancy-associated plasma protein A; PAPP-A2, pregnancy-

associated plasma protein A2; STC-1, stanniocalcin 1; STC-2, stanniocalcin 2.

 

 

 

Parameters 

Commercial 

source 

Catalog # 

RRID 

Total IGF-I 

Ansh Labs 

AL-121 

AB_2783672  

Free IGF-I 

Ansh Labs 

AL-122 

AB_2783673 

IGF-II 

Ansh Labs  

AL-131 

AB_2783680 

IGFBP-2 

Ansh Labs  

AL-140 

AB_2783686 

Total IGFBP-3 

Ansh Labs  

AL-120 

AB_2783671 

Intact IGFBP-3 

Ansh Labs  

AL-149 

AB_2783688 

Total IGFBP-4 

Ansh Labs  

AL-126 

AB_2783676  

Intact IGFBP-4 

Ansh Labs  

AL-128 

AB_2783678  

IGFBP-5 

Ansh Labs  

AL-127 

AB_2783677 

ALS 

Mediagnost  

E35 

AB_2813809 

Insulin 

BioVendor  

RIS006R 

AB_2893123 

PAPP-A 

Ansh Labs  

AL-101 

AB_2783656 

PAPP-A2 

Cloud Clone 

SCD471Hu 

AB_2893124 

STC-1 

R&D Systems 

DY2958 

AB_2893122 

STC-2 

Ansh Labs  

AL-143 

AB_2783687 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

22 

 

Table 3.

 Serum levels of the insulin-like growth factor system components in controls and 

patients with obesity.  

 

Controls 

Patients with obesity 

Total IGF-I, ng/mL 

306.5 (221.6-416.9) 

341.0 (225.1-466.7)  

< 0.01 

Free IGF-I, ng/mL 

2.83 (1.67-3.98) 

3.42 (2.16-4.87) 

< 0.001 

IGF-II, ng/mL 

153.6 (112.7-187.3) 

172.1 (122.1-216) 

< 0.05 

IGFBP-2, ng/mL 

47.7 (21.7-110.8) 

31.1 (18.7-47.1) 

< 0.001 

Total IGFBP-3, ng/mL 

4197 (3210-5637) 

4081 (3063-5400) 

ns 

Intact IGFBP-3, ng/mL 

622 (368-909) 

830 (665-1033) 

< 0.001 

Total IGFBP-4, ng/mL 

20.7 (15.3-29.0) 

28.7 (19.3-40.5) 

< 0.001 

Intact IGFBP-4, ng/mL 

21.4 (13.0-33.9) 

22.7 (16.1-34.8) 

ns 

IGFBP-5, ng/mL 

345.4 (299.6-445.6) 

341.8 (273.2-428.3) 

ns 

Insulin, µU/mL 

4.83 (2.29-9.31) 

17.14 (13.49-26.18) 

< 0.001 

ALS, ng/mL 

8098 (6709-9181) 

9139 (7933-6766) 

< 0.001 

STC1, pg/mL 

481 (333-685) 

536 (337-715) 

ns 

STC2, ng/mL 

28.2 (23.5-33.4) 

24.9 (20.6-30.0) 

< 0.05 

PAPP-A, ng/mL 

0.63 (0.41-0.82) 

0.43 (0.31-0.62) 

< 0.001 

PAPP-A2, ng/mL 

5.41 (4.24-6.82) 

3.14 (2.22-4.40) 

< 0.001 

F/T IGF-I, % 

0.88 (0.52-1.30) 

0.95 (0.66-1.38) 

ns 

I/T IGFBP-3, % 

15.2 (7.9-24.6) 

20.4 (14.4-28.7) 

ns 

I/T IGFBP-4, % 

106.5 (52.3-157.1) 

86.4 (58.6-126.2) 

ns 

Values are expressed as median and interquartile  range.   

Abbreviations:

  ALS,  acid-labile  subunit;  F/T,  free/total;  IGF,  insulin-like  growth  factor; 

IGFBP, insulin-like growth factor binding protein; I/T intact/total ratio; ns, Not significant; p: 

significance level; PAPP, pregnancy-associated plasma protein; STC, stanniocalcin. 

 

 

 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

23 

 

Table 4.

 Effect of weight loss on the serum levels of the insulin-like growth factor system 

components in patients with obesity.  

 

Baseline 

Weight loss 

p  

Total IGF-I, ng/mL 

467.4 (349.1-588.8) 

487.1 (357.2-595.2)  

ns 

Free IGF-I, ng/mL 

3.74 (2.72-614) 

3.36 (2.25-5.15) 

ns 

IGF-II, ng/mL 

277.6 (158.8-487.0) 

182.4 (129.5-234.3) 

< 0.01 

IGFBP-2, ng/mL 

18.3 (10.2-27.5) 

26.2 (18.7-42.0) 

< 0.05 

Total IGFBP-3, ng/mL 

5167 (4062-6567) 

4700 (4033-5641) 

ns 

Intact IGFBP-3, ng/mL 

803 (718-976) 

902 (669-1030) 

      ns 

Total IGFBP-4, ng/mL 

23.7 (17.4-30.3) 

24.2 (17.9-31.3) 

ns 

Intact IGFBP-4, ng/mL 

15.2 (11.9-18.7) 

16.0 (14.2-18.7) 

ns 

IGFBP-5, ng/mL 

279.2 (239.7-331.6) 

359.8 (300.9-437.2) 

< 0.001 

Insulin, µU/mL 

16.5 (12.0-20.7) 

12.3 (7.2-16.2) 

< 0.001 

ALS, ng/mL 

12470 (8979-14423) 

8656 (7985-10137) 

< 0.001 

STC1, pg/mL 

319 (255-509) 

298 (157-428) 

ns 

STC2, ng/mL 

22.4 (18.8-25.3) 

26.0 (21.8-29.3) 

< 0.001 

PAPP-A, ng/mL 

0.43 (0.33-0.50) 

0.51 (0.39-0.76) 

< 0.001 

PAPP-A2, ng/mL 

3.85 (2.67-4.62) 

3.77 (3.23-4.60) 

ns 

F/T IGF-I, % 

0.75 (0.64-1.08) 

0.75 (0.55-1.10) 

ns 

I/T IGFBP-3, % 

15.2 (12.3-22.0) 

19.0 (14.2-22.1) 

ns 

I/T IGFBP-4, % 

67.7 (49.7-94.9) 

74.0 (50.4-97.2) 

ns 

Values are expressed as median and interquartile  range.   

Abbreviations:

  ALS,  acid-labile  subunit;  F/T,  free/total;  IGF,  insulin-like  growth  factor; 

IGFBP, insulin-like growth factor binding protein; I/T intact/total ratio; ns, Not significant; p: 

significance level; PAPP, pregnancy-associated plasma protein; STC, stanniocalcin. 

 

 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

24 

 

 

Figure 1 

275x190  mm ( x  DPI) 

 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024

dgae288-html.html
background image

25 

 

 

Figure 2 

275x190  mm ( x  DPI) 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae288/7658383 by UCSD-Philosophy user on 02 May 2024