Програмирање на дебелина и дијабетес во бременоста Општество Макс Планк
Невронска контрола на метаболизмот
вовед
Прекумерната тежина и дебелината (исто така наречена дебелина) станаа широко распространети болести со епидемиски размери низ целиот свет. Покрај нарушувањето на здравјето и благосостојбата, дебелината има и значителни последици врз долгорочната финансиска одржливост на здравствената заштита. Најновите податоци за здравствените трендови покажуваат зголемување на дебелината во сите сфери на животот, надминувајќи ги сите стравови. Најновите епидемиолошки истражувања претпоставуваат дека околу 1,4 милијарди луѓе се со прекумерна тежина и околу една третина од нив веќе се класифицирани како дебели (Светска здравствена организација). Покрај тоа, 42 милиони деца на возраст под 5 години беа класифицирани како прекумерна тежина или дебели ширум светот во 2013 година.
Дебелината е клучен фактор во развојот на многу коморбидитети како што се Б. Дијабетес мелитус тип 2, срцеви и респираторни заболувања, болести на висок крвен притисок, мозочни удари и нарушувања на метаболизмот на липидите. Исто така е поврзано со зголемување на некои видови карциноми и зголемена инциденца на невродегенеративни болести како што е Алцхајмеровата болест [1].
Особено, зголемувањето на инциденцата со дијабетес мелитус тип 2 поврзано со дебелината во моментов достигнува околу десет проценти од популацијата на западно население [2]. Покрај тоа, претходно непознатите случаи на дијабетес мелитус тип 2 се зголемуваат во детството како резултат на брзо ширењето на епидемијата на дебелина [3]. Ова има особено далекусежни последици, бидејќи доцните компликации на дијабетес мелитус тип 2 се јавуваат на млада возраст, како на пр Б. Оштетување на очите и бубрезите и оштетување на нервите.
Со оглед на овие случувања, се зголемува побарувачката за нови, терапевтски или превентивни методи на лекување кои доведуваат до намалување на оваа епидемија, а со тоа и на придружните секундарни болести. Ако ова не успее, пад на статистичкиот животен век заради дебелина и болести поврзани со дебелината може да се очекува за прв пат во следната деценија.
Дебелина и дијабетес за време на бременоста: Концептот на „метаболичко програмирање“
Со откритието дека децата на дебели и/или дијабетични мајки имаат значително зголемен ризик за развој на една од овие метаболички болести подоцна, исто така, расте и научниот интерес за објаснување на основните фактори кои ја сочинуваат таквата генетска предиспозиција. Во текот на последните неколку децении се покажа дека променетата рамнотежа на хранливите материи и хормоните како резултат на дебелина, зголемен шеќер во крвта или неправилна исхрана за време на бременоста има директно влијание врз развојот на разни органи кај детето, вклучително: онаа на мозокот, црниот дроб и масното ткиво, се меша и со тоа се намалува нивната доживотна ефикасност при регулирање на енергијата и рамнотежата на глукозата (хомеостаза) [4]. И покрај големиот број на студии кои ја потврдуваат оваа каузална врска помеѓу променетиот мајчин метаболизам (метаболизам) за време на бременоста и зголемениот ризик од заболување кај детето, ниту точните причини ниту клеточните и молекуларните механизми одговорни за ова таканаречено „метаболичко програмирање“ одговорно за детето се целосно идентификувани и разбрани до денес [5; 6].
Хипоталамус: регулаторен центар за енергетска хомеостаза
Одредена област на мозокот, хипоталамусот на централниот нервен систем (ЦНС), беше од посебен научен интерес во областа на метаболичко програмирање, бидејќи е од особено значење во регулирањето на енергетската хомеостаза.
Како се развиваат хипоталамусните мрежи?
Нервните мрежи на хипоталамусните POMC и AgRP/NPY нервни клетки се формираат во две последователни фази: Во текот на првата фаза, вкупниот број на нервни клетки се одредува со размножување на невронските прогениторни клетки и последователната диференцијација. Новоформираните нервни клетки потоа мигрираат во нивниот наменет регион на хипоталамусот на мозокот. Во втората фаза се формираат функционални мрежи во кои нервните клетки POMC и AgRP/NPY формираат аксони со кои ги инервираат и интра- и екстра-хипоталамусот целните региони. Таму тие потоа формираат контакти (синаптички врски) со нивните низводно нервни клетки.
Нездравата диета за мајката доведува до нарушен метаболизам кај потомството
Со помош на експерименти врз животни, научниците успеаја да докажат дека промената на рамнотежата на хормоните и хранливите материи како последица на лошата исхрана, дебелина или дијабетес кај мајката за време на овие развојни процеси има далекусежни последици за воспоставување на овие важни хипоталамусни невронски мрежи [8]. Се верува дека овие развојни дефицити делумно се причина за желбата за висококалорична храна многу варира и дека проголтаната храна може да се метаболизира поинаку.
За разлика од луѓето, во кои и двете фази на развој на хипоталамусните мрежи се одвиваат во матката, т.е. пред раѓањето, само првата фаза се одвива пренатално кај глодарите, додека втората фаза, во која се формираат аксонски проекции, се одвива само во првите три недели истекува по раѓањето [9]. Оваа временска поделба на развојните процеси кај глодарите всушност претставува голема предност за истражување на овие развојни процеси под физиолошки и патофизиолошки услови, бидејќи и двата процеса кај глодарите можат да се манипулираат и анализираат независно еден од друг.
Сл. 1: Дебелината, дијабетесот и високите нивоа на шеќер во крвта за време на бременост/доење имаат долгорочен ефект врз здравствената прогноза на потомството. Диета со многу маснотии и поврзаното зголемување на хормонот инсулин за време на бременоста и доењето влијае на формирање на важни нервни мрежи во хипоталамусот, регион во мозокот што е од огромно значење за контрола на енергијата и метаболизмот на гликозата во организмот. Како резултат на тоа, постои до нарушена инервација на парасимпатичкиот нервен систем и со тоа до намалено ослободување на инсулин од панкреасот (панкреас). Ова доведува до нарушен метаболизам на гликозата во телото. Ако рецепторот на инсулин специфично на POMC нервните клетки во хипоталамусот на потомството недостасува, контактите на нервните клетки може да се формираат правилно и да се подобри ослободувањето на инсулин од панкреасот. POMC: Нервни клетки кои изразуваат про-опиомеланокортин
Диета со многу маснотии и поврзаното зголемување на хормонот инсулин за време на бременоста и доењето влијае на формирање на важни нервни мрежи во хипоталамусот, регион во мозокот што е од огромно значење за контрола на енергијата и метаболизмот на гликозата во организмот. Како резултат на тоа, постои до нарушена инервација на парасимпатичкиот нервен систем и со тоа до намалено ослободување на инсулин од панкреасот (панкреас). Ова доведува до нарушен метаболизам на гликозата во телото. Ако рецепторот на инсулин специфично на POMC нервните клетки во хипоталамусот на потомството недостасува, контактите на нервните клетки може да се формираат правилно и да се подобри ослободувањето на инсулин од панкреасот.
POMC: Нервни клетки кои изразуваат про-опиомеланокортин
Врз основа на оваа временска поделба, може да се покаже дека исхраната богата со маснотии за мајката е доволна само за време на фазата на доење кај глувци, со цел трајно да се наруши енергетската хомеостаза на потомството (Сл. 1) Зголемената содржина на маснотии во добиточната храна за време на фазата на доење влијае на процесите на постнаталниот развој во мозокот. Важните хипоталамусни нервни мрежи вклучени во регулирањето на енергетската хомеостаза не можат да бидат целосно развиени (на пр., Формирање на синаптички врски на нервните клетки на POMC и AgRP/NPY со хипоталамичните целни региони) и ова доведува до доживотна дебелина, отпорна на инсулин и Глекоза-нетолерантен изглед на потомството [10].
Генетската инактивација на инсулинскиот рецептор на POMC нервните клетки на потомството, исто така, покажа дека зголеменото ниво на инсулин (предизвикано од високо-масна диета на мајката) за време на точно оваа фаза доведува до формирање на POMC невронски аксони во специфичен хипоталамичен мозочен регион што го формира автономниот нервен систем регулира, нарушува и исто така е одговорен за намалена лачење на инсулин стимулирана од гликоза (Сл. 1) Ова исто така придонесува за нарушен метаболизам на гликозата во организмот. Ако на потомството нема инсулински рецептор поради генетска инактивација на нервните клетки на POMC, хипоталамусните невронски проекции на автономниот нервен систем може правилно да се формираат и животните да покажат подобрен метаболизам на гликоза (Сл. 1).