Вплив до- та перинатального харчування на придбання та підтримку скелета

М. Дж. Девлін

1 Центр удосконалених ортопедичних досліджень, Медичний центр Бет-Ізраїль з питань дияконіси та Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс 02215

М. Л. Буксен

Анотація

ВСТУП

Починаючи з спостереження, що особи, народжені з низькою вагою при народженні, мають підвищений ризик серцево-судинних захворювань [1], є все більше доказів того, що харчування на ранніх термінах впливає на здоров'я після пологів. Як низька вага при народженні [2–10], так і висока вага при народженні [11–14] пов’язані зі зниженням репродуктивної та імунної функцій, а також значно більшою ймовірністю ожиріння, атеросклерозу, діабету II типу та метаболічного синдрому у зрілому віці [15], що свідчить про те, що погане внутрішньоматкове харчування може бути фактором ризику метаболічних захворювань дорослих [16–17] (рис. 1). Наприклад, у дітей жінок, які були вагітними під час Голландської голодної зими 1944–1945 рр., Зростала частота ожиріння, гіперліпідемії та атеросклерозу, якщо голод протягом першого триместру постраждав від їхніх матерів; більш високі показники легеневих та ниркових захворювань, якщо протягом другого триместру; та порушення толерантності до глюкози, якщо протягом третього триместру вагітності [18–20]. Для порівняння, діти з ожирінням матерів або ті, хто народився великим для гестаційного віку, також мають підвищений ризик розвитку метаболічного синдрому порівняно з дітьми, які народилися з нормальною вагою від матерів із нормальною вагою, особливо якщо їх матері також мали гестаційний цукровий діабет [13].

Взаємозв'язок між перинатальним харчуванням та постнатальним метаболічним захворюванням може бути U-подібною, з вищим ризиком порушення метаболізму як при перинатальному недоїданні, так і при недостатньому харчуванні (адаптоване з малюнка 1 у Grattan, D. R. Endocrinology 2008; 149: 5345–5347).

Хоча існує певна підтримка кожної з цих гіпотез, ідея про те, що метаболічні зміни, викликані перинатальним програмуванням розвитку, є адаптивними, сама по собі є гіпотезою. Як зазначають Еллісон та Ясієнська [31], такі реакції розвитку можуть бути адаптацією, але також можуть бути результатом обмежень або патологічних змін нормальної фізіології. Таким чином, уявлення про те, що дана риса є адаптацією, є гіпотезою, яку необхідно перевірити на противагу альтернативним гіпотезам, що ознака виникла через патологію чи обмеження. Найбільш суворий підхід для розрізнення цих альтернатив полягає у розробці підроблених прогнозів для кожної гіпотези - адаптації, патології чи обмеження -, які можна оцінити на основі даних [31]. Як приклад, ми можемо очікувати різних моделей змін розміру тіла потомства, маси кісткової тканини та складу тіла у відповідь на обмеження калорій у матері залежно від того, чи є ця реакція пристосуванням до очікуваного постнатального обмеження енергії, результатом обмеження внутрішньоутробної енергії що виділяється після народження або продукт постійного патологічного порушення процесів росту (табл. 1).

Обмеження калорій у матері та дієта з високим вмістом жиру у матері можуть спричинити подібні зміни в кістковій масі нащадків через змінене програмування вентромедіальних ланцюгів живлення гіпоталамуса, постнатальне ожиріння та потенційно підвищену активність симпатичної нервової системи, що спричиняє втрату кісткової маси. Зміни периферичного лептину можуть також відвернути ендостальні мезенхімальні стовбурові клітини від остеобласта до лінії адипоцитів, збільшуючи жир кісткового мозку та зменшуючи кісткову масу.

СКЛАД МАТЕРІАЛЬНОГО ТІЛА, ДІЄТА ТА МАСА КІСТКІВ, ЩО НАВОДИТЬ

Недоїдання

Недоїдання плода, спричинене обмеженням калорій у матері або порушеннями плаценти, що обмежують кровопостачання плода, пов’язане зі зменшенням кісткової маси. Низькі запаси жиру у матері та енергійні фізичні вправи у матері також пов’язані з нижчою масою кісткової тканини новонароджених у людей [5], а немовлята, народжені малими для гестаційного віку (СГА), мають нижчі показники мінливості кісткової тканини порівняно з великими немовлятами [55]. Ці відмінності зберігаються і в зрілому віці, оскільки особи, які народилися з дуже низькою вагою при народженні, мають нижчу МЩКТ у передпліччі [56] та в поперековому відділі хребта та шиї стегна [57] порівняно з дорослими, народженими з більшою вагою при народженні. Однак, як і загальна зв'язок між масою тіла при народженні та кістковою масою дорослого, описана вище, вплив низької ваги при народженні на кісткову масу може відображати постнатальні умови та/або зменшену масу тіла дорослого. Наприклад, дорослі, народжені раніше терміну, мають менший показник МЩКТ порівняно з дорослими, народженими у доношені терміни, але їх МЩКТ відповідає їх нижчому зросту [58]. Подібним чином низька вага при народженні асоціюється з раннім статевим дозріванням у людей [59], що може зменшити розмір дорослої людини та кісткову масу, передчасно закінчуючи ріст скелета.

Надмірне харчування

На моделях на тваринах діабет матері у щурів асоціюється із зниженим вмістом кальцію та затримкою мінералізації скелета порівняно з контролем [77]. Дієта з високим вмістом жиру у матері часто використовується для індукування метаболічного синдрому у нащадків гризунів [78–79], хоча існують суперечливі дані про те, чи має ожиріння матері бути присутнім до вагітності, щоб викликати метаболічний фенотип [80], чи його наслідки подібні незалежно від того, чи дієта є довгостроковою, чи обмежується вагітністю та лактацією [47]. У мишей потомство дам, що піддаються дієті з високим вмістом жиру, коротше, із меншою загальною кістковою масою тіла на 19 день плоду [81]. Нащадки матерів, котрі харчуються дієтою з високим вмістом жиру і відлучені від тієї ж дієти з високим вмістом жиру, мають більш високе ожиріння кісткового мозку, більшу масу тіла та коротші стегна з більшими розмірами поперечного перерізу у віці 30 тижнів [82]. Однак незрозуміло, чи залишаться ці відмінності після корекції їхньої більшої маси тіла. В цілому, хоча дослідження на тваринах постійно показують, що дієта з високим вмістом жиру у матері призводить до підвищеного ризику метаболічних порушень у потомства, вплив на здоров’я скелета менш чіткий.

Вживання мікроелементів

Вживання мікроелементів матері також може вплинути на здоров’я кісток нащадків, хоча дані важко інтерпретувати з кількох причин. По-перше, визначення «достатнього» рівня вітаміну D у матері під час вагітності залишається спірним [83]. По-друге, хоча деякі дослідження повідомляють про асоціацію рівня немовляти вітаміну D та ВМС [84–85], інші - ні, навіть при крайньому дефіциті вітаміну D. Наприклад, за відсутності добавок вітаміну D загальний BMC в організмі вищий у літніх людей, ніж у корейських новонароджених [86]; в США, де добавки вітаміну D є більш поширеними, BMC насправді вищий у немовлят, народжених взимку, та влітку [87–89]. З іншого боку, немовлята з дефіцитом 1-альфа-гідроксилази або мутацією рецепторів вітаміну D, які не можуть синтезувати або зв’язати вітамін D, мають нормальні скелетні фенотипи при народженні і можуть лікуватися кальцієм, повністю обходячи вітамін D і вважаючи, що це не є важливим для нормальної мінералізації кісток [90]. Таким чином, хоча повідомляється, що потомство матерів з рівнем 25-гідроксивітаміну D 50 нМ/л під час вагітності [91], не ясно, що ця асоціація включає програмування розвитку.