Oszczędny fenotyp. Hipoteza thrifty phenotype — dlaczego ważna jest odpowiednia dieta w ciąży?

Przyszłe mamy, czy wiecie, że macie realny wpływ na to, jak będzie się kształtował rozwój Waszego dziecka w okresie płodowym? Niedożywienie w ciąży związane z nieodpowiednią dietą — ubogą w składniki odżywcze takie jak:

• białka,
• węglowodany,
• tłuszcze,
• składniki mineralne,
• witaminy,

powoduje, że rozwijający się płód przyzwyczaja swój organizm do tych niekorzystnych warunków. Jego metabolizm dostosowuje się do niskiego poziomu składników pokarmowych. Oszczędny fenotyp pozwala na przetrwanie w okresach niedoborów, jednak nie sprawdzi się w warunkach, kiedy będzie nadmiar energii i składników odżywczych. Konsekwencją jest większa podatność na rozwój:

• nadwagi
• insulinooporności
• cukrzycy typu II, nietolerancji glukozy
• nadciśnienia tętniczego
• chorób układu sercowo-naczyniowego
• zespołu metabolicznego (otyłość, nadciśnienie, cukrzyca typu 2, zaburzenie gospodarki lipidowej) [18].

Czym jest oszczędny fenotyp?

Hipotezy na temat oszczędnego fenotypu

Oszczędny fenotyp to hipoteza, która próbuje wyjaśnić związek między niedostatecznym wzrostem płodu, potem dziecka, a zwiększonym ryzykiem rozwoju zespołu metabolicznego w dorosłym życiu [2].

Zespół metaboliczny związany jest z takimi objawami jak zwiększona zawartość tkanki tłuszczowej w jamie brzusznej, nieprawidłowy poziom cholesterolu lub trójglicerydów, wysokie wartości ciśnienia krwi i poziom glukozy we krwi. Objawy te w połączeniu z efektami otyłości i braku aktywności fizycznej mogą prowadzić do cukrzycy typu 2.

Naukowcy próbują ustalić, czy jest to związane z nieodpowiednim odżywianiem we wczesnym okresie życia. [2] Na podstawie badań nad dietą przyszłej matki postawiono „hipotezę oszczędnego fenotypu”. Sugerowała ona, że wczesne niedożywienie wywołuje dostosowanie się płodu do takich warunków żywieniowych, kosztem późniejszego zdrowia. Zgodnie z tą hipotezą, wykazano, że niedożywienie matki w czasie ciąży może wywoływać długotrwałe zmiany u potomstwa. [2]

Oszczędny fenotyp, a oszczędny genotyp

Otyłość od dawna jest uznawana za istotny czynnik ryzyka dla rozwoju cukrzycy typu 2 [16]. Badania nad tą chorobą doprowadziły do powstania różnych teorii, próbujących wyjaśnić jej przyczyny. Jednymi z tych teorii są:

Teoria oszczędnego genotypu

Teoria oszczędnego genotypu — zakłada, że podatność na otyłość jest uwarunkowana genetycznie. Według niej nasi przodkowie żyjący w warunkach przewlekłego niedoboru żywności mieli genotypy które, w okresach obfitości w pokarm powodowały magazynowanie tkanki tłuszczowej.

Miała ona za zadanie chronić organizm przed śmiercią z głodu w okresach niedoboru pożywienia. W czasach współczesnych, gdzie dostępność pokarmu nie stanowi problemu, wspomniany mechanizm powoduje nadmierne odkładanie tłuszczu, co prowadzi do otyłości, a także cukrzycy typu 2. [15] 

Hipoteza oszczędnego fenotypu

Hipoteza oszczędnego fenotypu — sugeruje, że w odpowiedzi na niedostateczne odżywianie zagrożony płód próbuje zmaksymalizować swoje szanse na przeżycie. [8] Organizm młodego człowieka musi przystosować się do niesprzyjających, ubogich warunków, w których funkcjonuje.

Priorytetowe w takich warunkach stają się: ochrona mózgu i dostarczenie mu niezbędnych do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania składników odżywczych, co często dzieje się kosztem innych organów wewnętrznych. W przyszłości organizm może nie funkcjonować prawidłowo lub „nadrabiać straty” z początkowego okresu życia, co łatwo może doprowadzić do nadwagi, otyłości i chorób im towarzyszących. [21,22]

Teoria ta została opisana po raz pierwszy w latach 80. XX wieku przez Davida Barkera. Zaobserwował on, że dzieci matek, które w okresie ciąży cierpiały na niedobory żywieniowe, rodzą się mniejsze, a ryzyko wystąpienia u nich chorób układu krążenia jest wyższe niż w przypadku dzieci urodzonych przez matki z właściwą dietą.

Wpływ sposobu odżywienia i poszczególnych składników diety na rozwój w okresie płodowym i przyszłym zdrowiu człowieka jest obiektem badań do dzisiaj. Na podstawie dostępnej wiedzy wiadomo, że warunki wzrastania płodowego mogą prowadzić do programowania osi hormonalnych dziecka i wpływają na całą resztę życia. Dotyczy to w szczególności wpływu na ryzyko wystąpienia chorób zwanych cywilizacyjnymi, np. nadciśnienia tętniczego, insulinooporności, cukrzycy typu 2, zaburzenia gospodarki lipidowej, a nawet udaru mózgu. [25, 26, 27]

Jakie są skutki wystąpienia oszczędnego fenotypu?

Ograniczony dostęp do składników odżywczych przystosowuje płód do stałego magazynowania materiałów zapasowych (na przykład substancji tłuszczowych). Może to prowadzić do różnych zaburzeń metabolicznych, w tym otyłości i cukrzycy [8]. 

Ponadto, niedożywienie w czasie ciąży zakłóca wytwarzanie tlenku azotu i prowadzi do wykształcenia nieprawidłowej struktury śródbłonka naczyń krwionośnych. Zwiększa to zaś ryzyko wystąpienia nadciśnienia u dziecka [9]. Doświadczenia przeprowadzone na zwierzętach udowodniły zwiększoną grubość ściany lewej komory serca u potomstwa niedożywionych matek w porównaniu z młodymi matek o optymalnym odżywianiu w ciąży [10].

Może wpływać na to dieta niskobiałkowa. Prowadzi ona do ograniczenia ilość składników odżywczych niezbędnych dla prawidłowego rozmnażania komórek trzustki. Objawia się to zmniejszeniem wielkości komórek, ograniczoną aktywnością enzymatyczną, zaburzoną zdolnością wytwarzania insuliny i niewystarczającym unaczynieniem wysp trzustkowych [11,12]. Dieta niskobiałkowa może zakłócać równowagę lipidową i sprzyjać chorobom układu sercowo-naczyniowego, w tym nadciśnieniu w dorosłym życiu [13].

Oszczędny fenotyp, a predyspozycja do zespołu metabolicznego

Niedobór składników odżywczych podczas ciąży prowadzi do zahamowania wzrastania płodu. Niedożywienie wewnątrzmaciczne aktywuje procesy adaptacyjne, umożliwiające lepsze zarządzanie składnikami odżywczymi z selektywnym wyborem zaopatrywania najistotniejszych dla organizmu narządów, takich jak mózg czy serce. [17]

Szczególną uwagę przywiązuje się do tendencji „nadrobienia przyrostu”, polegającym na dynamicznym wzroście masy ciała niemowląt, których wzrastanie wewnątrzmaciczne było ograniczone. Rozwój tkanki tłuszczowej i insulinooporności jest najbardziej dynamiczny w pierwszym roku życia dziecka. Ekspozycja płodu na dietę niskobiałkową w czasie ciąży powoduje zmiany w cząsteczce DNA w obrębie genu leptyny, co prowadzi do zwiększonego spożycia pokarmu w przyszłości. Skutkuje to wzrostem ryzyka zaburzeń węglowodanowych i insulinooporności. [23,24]

Profilaktyka

Aby zapobiec wykształceniu się oszczędnego fenotypu, ważne jest zadbanie o odpowiednią dietę w czasie ciąży. Należy uwzględnić w niej wszystkie grupy produktów spożywczych:

• produkty zbożowe,
• warzywa i owoce,
• mleko i produkty mleczne,
• mięso, ryby, wędliny,
• jaja,
• tłuszcze roślinne.

Dieta powinna być pełnowartościowa. Dzięki temu płód nie będzie przyzwyczajał się do niedoboru składników, co mogłoby w późniejszych etapach życia mieć negatywny wpływ na zdrowie i prowadzić do wielu chorób takich jak cukrzyca, otyłość czy nadciśnienie. [14]

Podsumowanie

Do ukształtowania oszczędnego fenotypu u dziecka dochodzi już w okresie płodowym, gdy przyszła matka nieprawidłowo się odżywia lub je zbyt mało. Dlatego właśnie tak ważna jest prawidłowa dieta przyszłej matki. Wszystkie składniki jej diety i wartościowe, i te szkodliwe, trafiają przecież do dziecka. Bardzo ważne jest dbanie o pełnowartościową i zbilansowaną dietę kobiet w okresie ciąży. Jest to istotne dla prawidłowego rozwoju płodu.

Bibliografia:

1. C Nicholas Hales, David J P Barker, The thrifty phenotype hypothesis: Type 2 diabetes, British Medical Bulletin, Volume 60, Issue 1, November 2001, Pages 5–20
2. Wells, J.C.K. (2007), The thrifty phenotype as an adaptive maternal effect. Biological Reviews, 82: 143-172.
3. Wells, J.C. (2011), The thrifty phenotype: An adaptation in growth or metabolism?. Am. J. Hum. Biol., 23: 65-75.
4. Garcia-Rizo C, Fernandez-Egea E, Bernardo M, Kirkpatrick B. The thrifty psychiatric phenotype. Acta Psychiatrica Scandinavica. 2015 Jan;131(1):18-20.
5. Vaag AA, Grunnet LG, Arora GP, Brøns C. The thrifty phenotype hypothesis revisited. Diabetologia. 2012 Aug;55(8):2085-2088
6. Reinhardt M, Thearle MS, Ibrahim M, et al. A Human Thrifty Phenotype Associated With Less Weight Loss During Caloric Restriction. Diabetes. 2015 Aug;64(8):2859-2867.
7. Reddon, H., Patel, Y., Turcotte, M., Pigeyre, M., and Meyre, D. (2018) Revisiting the evolutionary origins of obesity: lazy versus peppy-thrifty genotype hypothesis. Obesity Reviews, 19: 1525– 1543.
8. Hales C, Barker D. The thrifty phenotype hypothesis. Br. Med. Bull. 2001; 60(1): 5–20
9. Ponzio BF, Carvalho MH, Fortes ZB, et al. Implications of maternal nutrient restriction in transgenerational programming of hypertension and endothelial dysfunction across F1-F3 offspring. Life Sci. 2012; 90(15-16): 571–577
10. Bertram C, Khan O, Ohri S, et al. Transgenerational effects of prenatal nutrient restriction on cardiovascular and hypothalamic-pituitary-adrenal function. J Physiol. 2008; 586(8): 2217–2229
11. Raychaudhuri N, Raychaudhuri S, Thamotharan M, et al. Histone code modifications repress glucose transporter 4 expression in the intrauterine growth-restricted offspring. J Biol Chem. 2008; 283(20): 13611–13626
12. Snoeck A, Remacle C, Reusens B, et al. Effect of a low protein diet during pregnancy on the fetal rat endocrine pancreas. Biol Neonate. 1990; 57(2): 107–118
13. Sedaghat K , Zahediasl S , Ghasemi A Intrauterine programming Iran J Basic Med Sci. 2015; 18: 212–220.
14. Danielewicz H, Myszczyszyn G, Dębińska A, et al. Diet in pregnancy-more than food. European Journal of Pediatrics. 2017 Dec; 176 (12): 1573-1579.
15. Neel J.V.; Diabetes mellitus: a „thrifty” genotype rendered detrimental by „progess?; Am. J. Hum. Genet. 1962:14, 353-362
16. Maggio CA, Pi-Sunyer FX. Obesity and type 2 diabetes. Endocrinol Metab Clin North Am. 2003 Dec;32(4):805-22
17. Salam RA, Das JK, Bhutta ZA. Impact of intrauterine growth restriction on long-term health. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2014; 17(3): 249–254
18. Agosti M. i wsp. Nutritional and metabolic programming during the first thousand days of life. La Pediatria Medica e Chirurgica 2017; volume 39:157
19. Keesey R.E., Hirvonen M.D.; Body weight set-points: determination and adjustment; J. Nutr. 1997:127, 1875-1883
20. Bouret S.G., Simerly R.B.; Developmental programming of hypothalamic feeding circuits; Clin. Genet. 2006 Oct:70(4), 295-301
21. Waterland R.A., Garza C.; Potential mechanisms of metabolic imprinting that lead to chronic disease; Am. J. Clin. Nutr. 1999:69, 179-197
22. Gardner D.S., Rhodes P.; Developmental origins of obesity: programming of food intake or physical activity?; Adv. Exp. Med. Biol. 2009:646, 83-93
23. Jousse C, Parry L, Lambert-Langlais S, et al. Perinatal undernutrition affects the methylation and expression of the leptin gene in adults: implication for the understanding of metabolic syndrome. FASEB J. 2011; 25(9): 3271–3278,
24. Cianfarani S, Germani D, Branca F. Low birthweight and adult insulin resistance: the. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 1999; 81(1): F71–F73
25. Block T. El-Osta A. 2017  Epigenetics and metabolic disease, Atherosclerosis 266 · September 2017, DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2017.09.003
26. Deepak Sharma, Pradeep Sharma & Sweta Shastri (2017) Genetic, metabolic and endocrine aspect of intrauterine growth restriction: an update. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine, 30:19, 2263-2275
27. Kwon E.J. Kim J.Y. 2017 What is fetal programming?: a lifetime health is under the control of in utero health Obstet Gynecol Sci. 2017 Nov;60(6):506-519.