Витоки ожиріння, запрограмовані адипогенезом

Міна Десай

1 Перинатальні дослідницькі лабораторії, кафедра акушерства та гінекології, Медична школа Девіда Геффена, Каліфорнійський університет, Лос-Анджелес, 200 Medical Plaza, Suites 430 і 200, Лос-Анджелес, Каліфорнія, 90095, США;

2 Лос-Анджелеський біомедичний науково-дослідний інститут при Медичному центрі Харбор-UCLA, 1000 W. Карсон-стріт, Торранс, Каліфорнія 90509, США.

Марі Білл

3 Перинатальна асоціація Лос-Анджелеса, Лос-Анджелес, Каліфорнія, США

Майкл Г. Росс

Анотація

Епідемія метаболічного синдрому, включаючи помітне збільшення поширеності ожиріння та гестаційного цукрового діабету (GDM) серед вагітних жінок, представляє значну проблему громадського здоров'я. Зростає визнання того, що на ризик ожиріння дорослих явно впливає пренатальне та дитяче вплив навколишнього середовища, особливо харчування. Цей принцип є фундаментальною основою програмування розвитку. Низька вага при народженні, разом із зростаючим ріст немовлят, асоціюється із значним ризиком ожиріння дорослих. Вплив ожиріння матері, із ГДМ або без нього, або з високою вагою при народженні також представляє підвищений ризик ожиріння серед дітей та дорослих. Моделі на тваринах повторили епідеміологічні висновки людини та висвітлили потенційні механізми програмування, які включають змінений розвиток органів, відповіді клітинних сигналів та епігенетичні модифікації. Пренатальна допомога досягла значних успіхів в оптимізації здоров’я матері, плода та новонароджених, і тепер вона має можливість розпочати втручання, що попереджають або зменшують ожиріння у дітей/дорослих. Рекомендації, що поєднують оптимальне харчування для вагітних та збільшення ваги, управління GDM та стратегії годування новонароджених, що мають довгострокові наслідки для ожиріння дорослих, залишаються незрозумілими.

Вступ

Важко переоцінити значення постійно розвивається епідемії глобального ожиріння, наслідки патологій, що розвиваються, та їх колективний вплив на здоров'я, добробут та якість життя. Ожиріння та пов'язані з ним захворювання є основною причиною смерті в західному суспільстві. В даний час 65% дорослих у Сполучених Штатах мають надлишкову вагу і більше третини страждають ожирінням [1], що є сучасною кризою в галузі охорони здоров'я. Гірше того, епідеміологічні дані вказують на те, що ожиріння продовжує невпинно зростати, особливо серед негрів та латиноамериканців. Паралельно зростає рівень цукрового діабету 2 типу (СД) у США та у всьому світі [2]. Що викликає занепокоєння акушерів, спостерігається помітне і постійне зростання поширеності ожиріння та гестаційного СД серед вагітних (

30%) [3,4], фактор, пов’язаний як з новонародженими з високою вагою, так і з відомим фактором ризику ожиріння у дітей [5,6]. Оскільки дитяче ожиріння є основним фактором ризику ожиріння у дорослих [7], 20% випадків ожиріння серед дітей [8] віщує подальше збільшення поширеності ожиріння серед дорослих та СД.

Ожиріння часто відносять до дієти із високим вмістом жиру в західному стилі в поєднанні зі зниженням рівня активності. Хоча мало сумнівів, що ці фактори є сильними чинниками, що визначають ожиріння, довготривала стійкість до дієти в поєднанні з фізичними вправами в основному виявилася невдалою. Останніми роками є переконливі дані нашої лабораторії та інших, які підтверджують ідею, що походження ожиріння починається ще внутрішньоутробно. Оскільки плід, що розвивається, залежить від харчової, гормональної та метаболічної середовищ матері, будь-яке збурення, яке «програмує» структуру органу, клітинний склад, експресію генів та/або епігеном, може в кінцевому рахунку змінити метаболізм та функції. Що важливо, взаємодія з постнатальним середовищем та ріст новонароджених додатково модулюють сприйнятливість до ожиріння. Цей огляд фокусується на впливі на пренатальний/неонатальний ріст та адипогенез на розвиток ожиріння.

Харчування та ріст

Зростання тканин і органів під час розвитку передбачає проліферацію, диференціацію та міграцію клітин в організовані структури. У людей, як і у інших видів ссавців, основна частина процесу розвитку, що стосується поділу клітин, відбувається протягом внутрішньоутробного життя, підкреслюючи необхідність оптимального внутрішньоутробного середовища. Безперечно, тому харчування є одним із наріжних каменів росту, розвитку та здоров’я. Заслуга харчових добавок, особливо під час вагітності, очевидна, як було продемонстровано при застосуванні йоду та фолієвої кислоти у профілактиці йоду, спричиненого дефіцитом йоду, кретинізму та спина біфіда відповідно. Сфера розвитку хвороб дорослих включає це явище і віщує, що неоптимальне материнське харчування впливає на ріст плоду, що веде до захворювань дорослих. На додаток до харчових впливів, фактори, включаючи GDM, стрес матері, передчасні пологи та терапію глюкокортикоїдами, серед інших, можуть суттєво впливати на здоров'я та захворювання дорослих. Докази концепції програмування здоров’я та хвороб дають як дослідження на людях, так і моделі на тваринах, які використовували вагу народження як приблизний показник внутрішньоутробного росту та розвитку.

Вплив матері на вагу при народженні

Крім генетичного потенціалу плода, харчування матері, оксигенація та перфузія плаценти мають переважний вплив на вагу при народженні. Моделі тварин, що використовують обмеження поживних речовин матері, плацентарну перев’язку маткових артерій або вплив глюкокортикоїдів, ефективно повторили результати, пов’язані з низькою вагою при народженні (LBW) [9-12]. І навпаки, надмірне харчування матері, спричинене ожирінням, дієтою з високим вмістом жиру або надмірною вагою під час вагітності, повідомляє про різний вплив на вагу при народженні. Однак у дорослих нащадків постійно спостерігається ожиріння та порушення обміну речовин [13-15], що свідчить про внутрішньоутробне програмування. Нащадки жінок із ГРМ постійно перевищують звичайний контроль, вага тіла при народженні пропорційна середньому рівню глюкози [16].

На сьогодні невідомо, чи ефекти програмної діяльності макросомії, пов’язаної з GDM, відрізняються від ефекту лише ожиріння матері.

Асоціація між вагою при народженні та ожирінням

Епідеміологічні дослідження та моделі на тваринах пов'язують вагу при народженні з ризиком ожиріння дорослих та метаболічним синдромом, включаючи резистентність до інсуліну. Особливо у людей як низька, так і висока вага при народженні призводять до підвищеного ризику ожиріння у дітей та дорослих, що свідчить про підвищений ризик ожиріння на обох кінцях спектру ваги при народженні [17,18].

Висока вага при народженні

Ожиріння під час вагітності має не тільки негативні наслідки для здоров'я матері та результатів вагітності, але й для плоду, що розвивається. Зокрема, ожиріння матері до і під час вагітності, включаючи збільшений приріст ваги під час вагітності, асоціюється з вищою масою тіла при народженні [16,19], а також з меншою вагою новонароджених, що пізніше призводить до частково збільшеного ризику передчасних пологів [ 20]. Збільшення ІМТ матері на 25–36% за останнє десятиліття призвело до приблизно 25% збільшення захворюваності на дітей з високою вагою при народженні [21]. Це особливо важливо, оскільки новонароджені з високою вагою при народженні демонструють збільшення маси жирової тканини та підвищений ризик ожиріння та ризику діабету в подальшому житті (огляд [22]). Однак дослідження як на людях, так і на тваринах вказують на те, що підвищений ІМТ перед вагітністю матері та надмірне збільшення ваги матері під час вагітності є більшими предикторами ожиріння потомства, ніж висока вага новонароджених [5,23,24]. Оскільки більшість жінок GDM страждають ожирінням, ефекти незалежного програмування GDM є невизначеними.