Amprenta metabolică a obezității; Nutriție personalizată
Persoanele mai bine adaptate mediului lor au oportunități mai mari de reproducere și de transmitere a genelor lor. Un factor critic care afectează supraviețuirea este tipul și disponibilitatea surselor de hrană. Supraviețuirea este optimizată dacă reglarea echilibrului energetic este programată pentru a utiliza combustibili metabolici disponibili cu cea mai mare eficiență. Imprimarea metabolică este procesul prin care un stimul sau o insultă care apare în timpul unei perioade critice de dezvoltare are un efect pe termen lung asupra răspunsurilor fiziologice și metabolice ale descendenților.
În timpul dezvoltării, mamiferele sunt expuse la două medii, mediul înconjurător in uter și mediul postnatal. Dieta mamei, compoziția corpului și rezervele de energie ale mamei au influențe mari în ambele medii. Nutriția perinatală are, de asemenea, efecte de lungă durată asupra reglării echilibrului energetic, include susceptibilitatea la dezvoltarea tulburărilor metabolice și joacă un rol în programarea greutății corporale. Stările de sănătate maternă și starea energetică implicate în predispoziția descendenților ei la obezitate includ supranutriția maternă, diabetul și subnutriția.
Malnutriția maternă
Dovezi din studiile epidemiologice
Consecințele malnutriției materne în reglarea echilibrului energetic al descendenților au fost examinate la oamenii care au experimentat marea foamete olandeză (Hongerwinter în olandeză, care a avut loc în Olanda în iarna lui 1944 în timpul ocupației naziste) în timpul gestației. Cercetând această populație s-a descoperit că foametea în diferite perioade de gestație a dus la riscuri diferite de diferite tulburări metabolice.
Ideea că malnutriția în timpul sarcinii afectează riscul ulterior de obezitate și tulburări metabolice este susținută de constatările privind asocierea dintre greutatea redusă la naștere, o măsură indirectă a mediului fetal și riscul crescut de a dezvolta boli cardiovasculare, infarct, hipertensiune și diabetul zaharat. Aceste constatări au condus la dezvoltarea ipotezei originilor fetale, care postulează că structura corpului, fiziologia și metabolismul sunt programate în timpul vieții embrionare și fetale, precum și ipoteza fenotipului economisitor, care sugerează că malnutriția în timpul dezvoltării provoacă un răspuns adaptativ care programează descendenți pentru a acorda prioritate creșterii organelor și crește eficiența metabolică în pregătirea pentru un mediu sărac în resurse. Programarea devine dăunătoare atunci când nutriția postnatală este mai abundentă decât nutriția prenatală, deoarece descendenții prezintă o creștere rapidă și obezitate.
Modele animale de malnutriție maternă
Malnutriția prenatală a fost modelată pe scară largă la rozătoare prin restricționarea cantității de calorii primite de mamă în timpul diferitelor etape ale gestației. Rezultatele variază în funcție de momentul, durata și amploarea restricției alimentare. Prin restrângerea alimentelor cu 50% în timpul primelor 2 trimestre de sarcină, s-a descoperit că descendenții masculi (dar nu și femeile) dezvoltă hiperfagie și obezitate cu debut tardiv atunci când sunt menținuți pe o dietă de control sau o dietă bogată în grăsimi (HFD, pentru acronimul său în limba engleză). Puii care se confruntă cu restricții dietetice severe (30% dintr-un consum ad libitum) pe tot parcursul gestației prezintă obezitate la debutul adulților, hiperinsulinemie și hiperleptinemie asociate cu hiperfagie și hipoactivitate. Cu toate acestea, chiar și o restricție dietetică ușoară de 30% în timpul sarcinii are ca rezultat reducerea greutății la naștere, recuperarea creșterii și hipersensibilitatea la obezitatea indusă de HFD.
În timp ce mecanismele care duc la reprogramarea pe termen lung nu sunt pe deplin înțelese, leptina a fost identificată ca un factor cheie. Descendenții subnutriți prezintă debutul prematur al creșterii neonatale a leptinei și atunci când această creștere este indusă artificial la descendenții de control, prezintă, de asemenea, hipersensibilitate la obezitate indusă de HFD. Prin urmare, atât amploarea, cât și momentul creșterii leptinei par a fi importante pentru dezvoltarea sistemelor metabolice.
Supranutriția maternă
Dovezi din studiile epidemiologice
Pe măsură ce omul modern se confruntă cu un mediu în care lipsa de alimente este rară și alimentele dense în energie sunt ușor disponibile, cea mai frecventă perturbare a stării nutriționale materne în țările dezvoltate este obezitatea maternă și supranutriția. În prezent, mai mult de o treime dintre femeile americane însărcinate sunt obeze și majoritatea consumă o cantitate excesivă de alimente, în special cele bogate în grăsimi.
Studiile epidemiologice arată că obezitatea maternă crește incidența obezității și a sindromului metabolic la copii. Efectul obezității materne asupra susceptibilității descendenților lor la obezitate este independent de diabetul gestațional, deoarece femeile obeze cu nivel normal de glucoză din sânge pot avea copii mai grei și cu adipozitate crescută. Este clar că greutatea mai mare la naștere și creșterea în greutate în timpul vieții postnatale timpurii cresc riscul de a deveni un adult obez.
Diferite modele animale sunt folosite pentru a studia efectele supranutriției în timpul gestației și a perioadei postnatale timpurii la dezvoltarea descendenților.
Modele animale de supraalimentare maternă
Promovarea obezității prin hrănirea animalelor cu HFD este un model comun de supranutriție maternă. Interpretarea acestor studii este complicată deoarece durata expunerii (acută contra cronice) și compoziția dietelor variază în funcție de studii. La înțărcare, puii de șobolan hrăniți cu HFD în timpul sarcinii și alăptării sunt mai grei, au mai multe grăsimi corporale, sunt hiperglicemici și au un conținut mai ridicat de lipide hepatice decât puii de la mamele martor. Într-un model de șoarece de supranutriție maternă cronică, descendenții sunt hiperfagi, au locomoție redusă și adipozitate crescută. Un alt grup a arătat că șobolanii hrăniți cu o dietă procesată extrem de gustabilă, în timpul gestației, alăptării și/sau post-înțărcare, au devenit mai grei și au arătat o preferință crescută pentru alimentele grase, zaharoase și sărate.
Deși majoritatea studiilor constată că descendenții mamelor hrănite cu HFD sunt supraponderali, mai multe studii raportează că consumul matern de HFD produce descendenți mai ușori, potențial din cauza lactației afectate la mamele obeze. Se crede că diferențele în durata consumului de HFD (cronic sau numai în timpul sarcinii și alăptării) și compoziția acizilor grași din diete, pot explica diferențele în fenotipul descendenților.