Метаболитен отпечатък от затлъстяване; Персонализирано хранене
Хората, по-добре приспособени към заобикалящата ги среда, имат по-големи възможности за възпроизвеждане и предаване на гените си. Критичен фактор, който влияе върху оцеляването, е видът и наличността на източниците на храна. Оцеляването се оптимизира, ако регулирането на енергийния баланс е програмирано да използва наличните метаболитни горива с най-голяма ефективност. Метаболитният импринтинг е процесът, при който стимул или обида, настъпили по време на критичен период на развитие, имат дългосрочен ефект върху физиологичните и метаболитните реакции на потомството.
По време на развитието бозайниците са изложени на две среди, околната среда вътреутробно и следродилната среда. Диетата на майката, телесният състав и енергийните запаси на майката оказват голямо влияние и в двете среди. Перинаталното хранене също има дълготрайни ефекти върху регулирането на енергийния баланс, включва податливост към развитие на метаболитни нарушения и играе роля в програмирането на телесно тегло. Състоянията на майчиното здраве и енергиен статус, замесени в предразположението на нейното потомство към затлъстяване, включват майчино прехранване, диабет и недохранване.
Недохранване на майката
Доказателства от епидемиологични проучвания
Последиците от недохранването на майката върху регулирането на енергийния баланс на потомството са изследвани при хора, които са преживели големия холандски глад (хонгервинтер на холандски, който се е случил в Холандия през зимата на 1944 г. по време на нацистката окупация) по време на бременността. При разследването на тази популация беше открито, че гладът през различни гестационни периоди води до различни рискове от различни метаболитни нарушения.
Идеята, че недохранването по време на бременност засяга последващия риск от затлъстяване и метаболитни нарушения, се подкрепя от констатациите за връзката между ниското тегло при раждане, косвената мярка на феталната среда и повишения риск от развитие на сърдечно-съдови заболявания, инфаркт, хипертония и захарен диабет. Тези открития доведоха до разработването на хипотезата за феталния произход, която постулира, че структурата, физиологията и метаболизмът на тялото са програмирани по време на ембрионалния и феталния живот, както и пестеливата хипотеза за фенотип, която предполага, че недохранването по време на Развитието предизвиква адаптивна реакция, която програмира потомството, за да даде приоритет на растежа на органите и повишава метаболитната ефективност като подготовка за среда с бедни ресурси Планирането става вредно, когато храненето след раждането е по-обилно от пренаталното хранене, тъй като потомството показва бърз растеж и затлъстяване.
Животински модели на недохранване на майките
Пренаталното недохранване е широко моделирано при гризачи чрез ограничаване на количеството калории, получени от майката по време на различни етапи на бременността. Резултатите варират в зависимост от момента, продължителността и големината на ограничението на храната. Чрез ограничаване на храната с 50% през първите 2 тримесечия на бременността, е установено, че мъжките потомци (но не и женски) развиват хиперфагия и късно затлъстяване, когато се поддържат на контролна диета или диета с високо съдържание на мазнини (HFD, за нейното съкращение) на английски). Потомството, което изпитва сериозни диетични ограничения (30% от консумацията ad libitum) през цялата бременност проявява затлъстяване при възрастни, хиперинсулинемия и хиперлептинемия, свързани с хиперфагия и хипоактивност. Въпреки това, дори лекото ограничаване на храненето с 30% по време на бременност води до намалено тегло при раждане, възстановяване на растежа и свръхчувствителност към индуцирано от HFD затлъстяване.
Въпреки че механизмите, които водят до дългосрочно препрограмиране, не са напълно разбрани, лептинът е определен като ключов фактор. Недохраненото потомство показва преждевременно начало на новороденото увеличение на лептина и когато това увеличение е изкуствено предизвикано в контролното потомство, то също проявява свръхчувствителност към затлъстяване, индуцирано от HFD. Следователно, както големината, така и времето на скока на лептина изглеждат важни за развитието на метаболитните системи.
Прехранване на майката
Доказателства от епидемиологични проучвания
Тъй като съвременният човек изпитва среда, в която недостигът на храна е рядък и енергийно гъстите храни са лесно достъпни, най-честото нарушение на хранителния статус на майката в развитите страни е затлъстяването и прекомерното хранене на майките. В момента повече от една трета от бременните американки са със затлъстяване и повечето консумират прекомерно количество храни, особено тези с високо съдържание на мазнини.
Епидемиологичните проучвания показват, че затлъстяването при майките увеличава честотата на затлъстяване и метаболитен синдром при деца. Ефектът на майчиното затлъстяване върху податливостта на тяхното потомство към затлъстяване е независим от гестационния диабет, тъй като затлъстелите жени с нормални нива на глюкоза в кръвта могат да имат по-тежки бебета и с повишено затлъстяване. Ясно е, че по-високото тегло при раждане и наддаването на тегло през ранния постнатален живот значително увеличават риска да станете възрастни със затлъстяване.
Използват се различни животински модели за изследване на ефектите от прекомерното хранене по време на бременността и ранния постнатален период при развиване на потомство.
Животински модели на майчино преяждане
Насърчаването на затлъстяването чрез хранене с HFD на животните е често срещан модел на прехранване на майките. Тълкуването на тези проучвания е сложно, тъй като продължителността на експозицията (остра срещу хронична) и съставът на диетите варира в различните проучвания. При отбиването малките плъхове, хранени с HFD по време на бременност и кърмене, са по-тежки, имат повече телесни мазнини, хипергликемични и имат по-високо съдържание на липиди в черния дроб, отколкото малките от контролните майки. При миши модел на хронично майчино прехранване, потомството е хиперфагично, има намалено движение и повишено затлъстяване. Друга група показа, че плъховете, хранени с изключително вкусна диета с преработени нездравословни храни по време на бременността, лактацията и/или периода след отбиването, стават по-тежки и показват повишено предпочитание към мазни, сладки и солени храни.
Въпреки че повечето проучвания установяват, че потомството на майки, хранени с HFD, са с наднормено тегло, няколко проучвания съобщават, че консумацията на HFD от майката води до по-леко потомство, потенциално поради нарушена лактация при затлъстели майки. Смята се, че разликите в продължителността на консумацията на HFD (хронично или само по време на бременност и кърмене) и състава на мастните киселини на диетите могат да обяснят разликите във фенотипа на потомството.