Метаболічне відбиття ожиріння

Е. Л. Салліван

1 відділ неврології, Національний дослідницький центр приматів штату Орегон (ONPRC), Орегонський університет охорони здоров'я та науки, Бівертон, штат Орегон, США

KL Гай

Анотація

Все більше доказів вказує на те, що раннє програмування метаболізму сприяє зростанню рівня ожиріння у дітей та дорослих. Метаболічний імпринт бере участь у встановленні заданих значень для фізіологічних та метаболічних реакцій у зрілому віці. Дані епідеміологічних досліджень та моделей на тваринах вказують на те, що здоров’я матері та стан харчування під час гестації та лактації мають довгостроковий вплив на центральну та периферичну системи, що регулюють енергетичний баланс у нащадків, що розвиваються. Перинатальне харчування також впливає на сприйнятливість до розвитку метаболічних порушень і відіграє певну роль у програмуванні заданих значень маси тіла. Стани материнського енергетичного стану та здоров’я, які пов’язані зі схильністю потомства до підвищеного ризику розвитку ожиріння, включають перенапруження матері, діабет та недоїдання. У цій главі розглядаються дані епідеміологічних досліджень та моделей на тваринах, згідно з якими кожен із цих станів материнського енергетичного статусу призводить до метаболічного відбитку ожиріння у нащадків. Також будуть обговорені потенційні молекулярні медіатори метаболічного відбиття ожиріння за енергетичним статусом матері, включаючи глюкозу, інсулін, лептин, запальні цитокіни та епігенетичні механізми.

ВСТУП

Епідемія ожиріння

Збільшення поширеності ожиріння має значні наслідки для здоров'я людської популяції, оскільки ожиріння збільшує ризик розвитку низки серйозних захворювань (1). Ескалація захворюваності на ожиріння зумовлена не лише змінами навколишнього середовища, такими як збільшення доступності їжі високої щільності та зменшення потреби у фізичних навантаженнях, але все більші докази на моделях людей та тварин вказують на те, що події раннього програмування відіграють важливу роль. Здоров’я матері та стан харчування під час вагітності та лактації мають довгостроковий вплив на центральну та периферичну системи, які регулюють енергетичний баланс у потомства.

Метаболічний відбиток

МАТЕРАЛЬНЕ ПІДГОТРЕННЯ

Докази епідеміологічних досліджень

Тваринні моделі недоїдання матері

Моделі гризунів мають багато переваг, таких як коротка вагітність та можливість маніпулювати генетикою. Однак критичні періоди для розвитку систем регулювання енергетичного балансу різні між гризунами та людьми. У гризунів нервові шляхи, що регулюють енергетичний баланс, незрілі при народженні і до кінця не розвиваються до третього постнатального тижня (миші) (14). На відміну від цього, у людей нелюдські примати, свині та овечі гіпоталамічні ланцюги годівлі розвиваються переважно пренатально (15). Отже, особливо недоречні моделі недоїдання матері, в яких розвиток регуляції енергетичного балансу відбувається в пренатальному періоді. Натаніелс та його колеги розробили нелюдську модель недоїдання матерів, за якої вагітним жінкам годують 70% спожитого до рахування з раннього до середини гестації (16). У цій моделі недоїдаючі матері мають потомство плода з нормальною масою тіла, але зменшеною окружністю стегна та порушеннями розвитку нирок та печінки (16). Майбутні дослідження, що вивчають фенотип неповнолітніх та дорослих нащадків, мають вирішальне значення для розуміння впливу недоїдання матері на сприйнятливість до ожиріння у приматів.

МАТЕРАЛЬНЕ ПЕРЕХРАНЕННЯ

Докази епідеміологічних досліджень

Оскільки сучасна людина відчуває середовище, в якому дефіцит їжі є рідкісним, а енергетично щільна їжа є легкодоступною, найпоширенішим порушенням харчового статусу матері у розвинених країнах є ожиріння матері та надмірне харчування. В даний час більше третини вагітних американських жінок страждають ожирінням (17), і більшість споживає надмірну кількість їжі та жиру (18). Епідеміологічні дослідження показують, що ожиріння матері збільшує частоту ожиріння та метаболічного синдрому у дітей (19). Вплив ожиріння матері на сприйнятливість нащадків до ожиріння не залежить від гестаційного діабету, оскільки жінки з ожирінням з нормальним вмістом глюкози в крові мають важчих дітей з підвищеним ожирінням (20). Зрозуміло, що більша вага при народженні та збільшення ваги протягом раннього постнатального життя значно збільшує ризик стати дорослим ожирінням (19). Кілька моделей на тваринах використовуються для вивчення наслідків переїдання під час вагітності та раннього постнатального періоду на потомство, що розвивається.

Тваринні моделі переїдання матері

Сприяння ожирінню шляхом годівлі тварин HFD є загальноприйнятою моделлю переїдання матері. Інтерпретація цих досліджень ускладнюється, оскільки тривалість впливу (гостра проти хронічної) та склад дієт різняться залежно від досліджень. Під час відлучення щенята щурів, яким годували HFD під час вагітності та лактації, важчі, товстіші, гіперглікемічніші та мають підвищений вміст печінкових ліпідів, ніж щенята контрольних матерів (21). На мишачій моделі хронічного перенасичення матері нащадки гіперфагічні, мають знижений рух та посилене ожиріння (22). Інша група продемонструвала, що щури годують надзвичайно смачною обробленою нездоровою їжею під час гестації, лактації та/або після відлучення від грудей важче і виявляють підвищену перевагу до жирної, солодкої та солоної їжі (23). Хоча більшість досліджень виявляють, що потомство матерів, що харчуються HFD, має надлишкову вагу, кілька досліджень повідомляють, що споживання HFD у матері дає легше потомство, можливо, через порушення лактації у повних матерів (24). Для пояснення відмінностей у фенотипі потомства передбачається різниця у тривалості споживання HFD (тобто хронічно або лише під час вагітності та лактації) та складі жирних кислот у раціонах (24).