Programovanie obezity a cukrovky v tehotenstve Spoločnosť Max Planck
Neuronálna kontrola metabolizmu
úvod
Nadváha a obezita (tiež známa ako obezita) sa stali rozšírenými chorobami s epidemickým rozmerom po celom svete. Okrem zhoršenia zdravia a pohody má obezita aj významné dôsledky na dlhodobú finančnú životaschopnosť zdravotnej starostlivosti. Posledné údaje o zdravotných trendoch ukazujú nárast obezity vo všetkých oblastiach života, ktorý prevyšuje strach. Posledné epidemiologické prieskumy predpokladajú, že asi 1,4 miliardy ľudí má nadváhu a asi tretina z nich je už klasifikovaná ako obézna (Svetová zdravotnícka organizácia). Okrem toho bolo v roku 2013 na celom svete klasifikovaných ako nadváha alebo obezita 42 miliónov detí do 5 rokov.
Obezita je kľúčovým faktorom pri vývoji mnohých komorbidít ako napr B. Diabetes mellitus typu 2, choroby srdca a dýchacích ciest, choroby vysokého krvného tlaku, mŕtvica a poruchy metabolizmu lipidov. Je to tiež spojené so zvýšením niektorých druhov rakoviny a zvýšeným výskytom neurodegeneratívnych chorôb, ako je Alzheimerova choroba [1].
Konkrétne, nárast incidencie diabetes mellitus 2. typu spojený s obezitou dosahuje v súčasnosti asi desať percent populácie západnej populácie [2]. Okrem toho v detstve pribúdajú predtým neznáme prípady diabetes mellitus 2. typu v dôsledku rýchlo sa šíriacej epidémie obezity [3]. To má obzvlášť ďalekosiahle následky, pretože neskoré komplikácie diabetes mellitus 2. typu sa vyskytujú v mladom veku, ako napr B. Poškodenie očí a obličiek a poškodenie nervov.
Z hľadiska tohto vývoja rastie dopyt po nových, terapeutických alebo preventívnych liečebných metódach, ktoré vedú k poklesu tejto epidémie a tým aj k súvisiacim sekundárnym chorobám. Ak sa to nepodarí, možno v nasledujúcom desaťročí po prvýkrát očakávať pokles štatistickej dĺžky života v dôsledku obezity a chorôb spojených s obezitou.
Obezita a cukrovka počas tehotenstva: Koncept „metabolického programovania“
S objavom, že deti obéznych a/alebo diabetických matiek majú výrazne zvýšené riziko vzniku jedného z týchto metabolických ochorení neskôr, vzrástol aj vedecký záujem o vysvetlenie základných faktorov, ktoré tvoria takúto genetickú predispozíciu. V priebehu posledných niekoľkých desaťročí sa ukázalo, že zmena výživových a hormonálnych rovnováh v dôsledku obezity, zvýšeného cukru v krvi alebo nesprávnej výživy počas tehotenstva má okrem iného priamy vplyv na vývoj rôznych orgánov u dieťaťa. mozgu, pečene a tukového tkaniva, interferuje a tým znižuje ich celoživotnú účinnosť pri regulácii energetickej a glukózovej rovnováhy (homeostáza) [4]. Napriek veľkému počtu štúdií, ktoré potvrdzujú tento kauzálny vzťah medzi zmeneným metabolizmom (metabolizmom) matky počas tehotenstva a zvýšeným rizikom ochorenia u dieťaťa, nie sú známe ani presné príčiny, ani bunkové a molekulárne mechanizmy zodpovedné za toto takzvané „metabolické programovanie“. osoby zodpovedné za dieťa boli doteraz úplne identifikované a pochopené [5; 6].
Hypotalamus: regulačné stredisko energetickej homeostázy
Konkrétna oblasť mozgu, hypotalamus centrálneho nervového systému (CNS), bola predmetom osobitného vedeckého záujmu v oblasti metabolického programovania, pretože má mimoriadny význam pri regulácii energetickej homeostázy.
Ako sa vyvíjajú hypotalamické siete?
Nervové siete hypotalamických POMC a AgRP/NPY nervových buniek sa tvoria v dvoch po sebe nasledujúcich fázach: Počas prvej fázy sa určuje celkový počet nervových buniek proliferáciou neurónových progenitorových buniek a následnou diferenciáciou. Novo vytvorené nervové bunky potom migrujú do zamýšľanej hypotalamickej oblasti mozgu. V druhej fáze sa vytvárajú funkčné siete, v ktorých nervové bunky POMC a AgRP/NPY tvoria axóny, s ktorými inervujú cieľové oblasti intra- aj extra-hypotalamu. Tam potom vytvárajú kontakty (synaptické spojenia) so svojimi následnými nervovými bunkami.
Nezdravá strava pre matku vedie k narušeniu metabolizmu u potomkov
Vedcom sa pomocou pokusov na zvieratách podarilo preukázať, že zmena hormonálnej a výživovej rovnováhy v dôsledku nesprávnej výživy, obezity alebo cukrovky u matky počas týchto vývojových procesov má ďalekosiahle dôsledky pre vznik týchto dôležitých hypotalamických neurónových sietí [8]. Predpokladá sa, že tieto vývojové deficity sú čiastočne dôvodom, že túžba po vysokokalorickom jedle sa veľmi líši a že požité jedlo sa môže odlišne metabolizovať.
Na rozdiel od ľudí, v ktorých obe fázy vývoja hypotalamických sietí prebiehajú in utero, teda pred narodením, u hlodavcov prebieha iba prvá fáza prenatálne, zatiaľ čo druhá fáza, v ktorej sa vytvárajú axonálne výbežky, prebieha iba v prvých troch týždňoch končí po narodení [9]. Toto časové rozdelenie vývojových procesov u hlodavcov predstavuje v skutočnosti veľkú výhodu pre výskum týchto vývojových procesov za fyziologických a patofyziologických podmienok, pretože s obidvomi procesmi u hlodavcov je možné manipulovať a analyzovať ich nezávisle na sebe.
Obr: Obezita, cukrovka a vysoké hladiny cukru v krvi počas tehotenstva/dojčenia majú dlhodobý vplyv na zdravotnú prognózu potomstva. Diéta s vysokým obsahom tukov a súvisiace zvýšenie hormónu inzulínu počas tehotenstva a dojčenia ovplyvňuje tvorbu dôležitých neurónových sietí v hypotalame, oblasti v mozgu, ktorá má nesmierny význam pre kontrolu energie a metabolizmu glukózy v tele. Vďaka tomu okrem iného prichádza. k narušenej inervácii parasympatického nervového systému a tým k zníženému uvoľňovaniu inzulínu z pankreasu (pankreasu). To vedie k zhoršeniu metabolizmu glukózy v tele. Ak chýba inzulínový receptor špecificky na POMC nervových bunkách v hypotalame potomstva, môžu sa kontakty nervových buniek vytvoriť správne a uvoľnenie inzulínu z pankreasu sa zlepší. POMC: Nervové bunky exprimujúce pro-opiomelanokortín
Diéta s vysokým obsahom tukov a súvisiace zvýšenie hormónu inzulínu počas tehotenstva a dojčenia ovplyvňuje tvorbu dôležitých neurónových sietí v hypotalame, oblasti v mozgu, ktorá má nesmierny význam pre kontrolu energie a metabolizmu glukózy v tele. Vďaka tomu okrem iného prichádza. k narušenej inervácii parasympatického nervového systému a tým k zníženému uvoľňovaniu inzulínu z pankreasu (pankreasu). To vedie k zhoršeniu metabolizmu glukózy v tele. Ak chýba inzulínový receptor špecificky na nervových bunkách POMC v hypotalame potomstva, je možné správne vytvoriť kontakty nervových buniek a zlepšiť uvoľňovanie inzulínu z pankreasu.
POMC: Nervové bunky exprimujúce pro-opiomelanokortín
Na základe tohto časového rozdelenia by sa mohlo preukázať, že strava s vysokým obsahom tukov pre matku postačuje iba počas fázy dojčenia u myší, aby sa trvalo narušila energetická homeostáza potomka.Obr). Zvýšený obsah tuku v krmive počas dojčenia ovplyvňuje procesy postnatálneho vývoja v mozgu. Nie je možné úplne rozvinúť dôležité hypotalamické neurálne siete zapojené do regulácie energetickej homeostázy (napr. Tvorba synaptických spojení nervových buniek POMC a AgRP/NPY s cieľovými oblasťami hypotalamu) a to vedie k celoživotnej obezite, Vzhľad potomka s neznášanlivosťou glukózy [10].
Genetická inaktivácia inzulínového receptora na nervových bunkách POMC potomstva tiež ukázala, že zvýšená hladina inzulínu (spôsobená stravou s vysokým obsahom tukov matky) práve počas tejto fázy vedie k tvorbe neurónových axónov POMC do špecifickej hypotalamickej oblasti mozgu, ktorá vytvára autonómny nervový systém. reguluje, narúša a je tiež zodpovedný za zníženú sekréciu inzulínu stimulovanú glukózou (Obr). To tiež prispieva k zhoršeniu metabolizmu glukózy v tele. Ak potomkom chýba inzulínový receptor v dôsledku genetickej inaktivácie na nervových bunkách POMC, je možné správne vytvoriť hypotalamické neurónové výbežky do autonómneho nervového systému a zvieratá vykazujú zlepšený metabolizmus glukózy (Obr).