Бережливый фенотип

Фенотип бережливости относится к корреляции между низким весом новорожденных при рождении и повышенным риском развития метаболических синдромов в более позднем возрасте, включая диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания . ^{[ 1 ]} Хотя считается, что недостаточное питание в раннем возрасте является ключевым движущим фактором этой гипотезы, изучалась их роль в восприимчивости к другим факторам окружающей среды, таким как отсутствие физической активности. Гены также могут играть роль в предрасположенности к этим заболеваниям, поскольку они могут делать людей предрасположенными к факторам, которые приводят к повышенному риску заболевания. ^{[ 2 ]}

Исторический обзор

Термин «экономный фенотип» впервые был предложен Чарльзом Николасом Хейлсом и Дэвидом Баркером в исследовании, опубликованном в 1992 году. ^{[ 3 ]} В своем исследовании авторы проанализировали литературу и ответили на пять основных вопросов, касающихся роли различных факторов в диабете 2 типа, на которых они основывали свою гипотезу. Эти вопросы включали следующее:

Роль дефицита бета-клеток при диабете 2 типа .
Степень, в которой дефицит бета-клеток способствует непереносимости инсулина.
Роль основных элементов питания в развитии плода.
Роль аномального снабжения аминокислотами у новорожденных с ограничением роста.
Роль недоедания в необратимо дефектном росте бета-клеток.

Из обзора существующей литературы они предположили, что плохой статус питания на стадиях плода и раннего неонатального периода может препятствовать развитию и правильному функционированию бета-клеток поджелудочной железы , влияя на структурные особенности анатомии островков , что, следовательно, может сделать человека более восприимчивым к развитие диабета 2 типа в более позднем возрасте. Однако они не исключили другие причинные факторы, такие как ожирение, старение и отсутствие физической активности, как определяющие факторы диабета 2 типа. ^{[ 4 ]}

В более позднем исследовании Barker et al. ^{[ 5 ]} проанализировали данные живых пациентов из Хартфордшира, Великобритания, и обнаружили, что мужчины в возрасте шестидесяти лет, имеющие низкий вес при рождении (2,95 кг или меньше), в 10 раз чаще развивают синдром Х (диабет 2 типа, гипертония и гиперлипидемия ), чем мужчины того же возраста, у которых вес при рождении составлял 4,31 кг и более. Эта статистическая корреляция не зависела от периода беременности и других возможных искажающих факторов, таких как текущий социальный класс или социальный класс при рождении, курение и употребление алкоголя. Более того, они утверждали, что, вероятно, недооценивают эту связь, поскольку они могли отбирать образцы только у выживших пациентов, а пациенты с более тяжелыми проявлениями синдрома X с меньшей вероятностью доживали до этого возраста.

В 1994 году Филлипс и др. ^{[ 6 ]} обнаружили статистически значимую связь между худобой при рождении (измеренной как индекс Пондерала ) и резистентностью к инсулину , при этом связь не зависит от продолжительности периода беременности , индекса массы тела взрослого человека и искажающих факторов, таких как текущий социальный класс или социальный класс при рождении.

В 2001 году Хейлз и Баркер ^{[ 7 ]} обновили гипотезу, предположив, что бережливый фенотип может быть эволюционной адаптацией: бережливый фенотип реагирует на недостаточное питание плода, избирательно сохраняя более жизненно важные органы тела и подготавливая плод к постнатальной среде, где ресурсы будут ограничены.

Эволюционное обоснование

Потомство

Питание матери может повлиять на развитие будущего ребенка в условиях плохого питания, так что он будет подготовлен к выживанию в этой плохой среде. Это приводит к бережливому фенотипу (Hales & Barker, 1992). ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}). Ее иногда называют гипотезой Баркера в честь профессора Дэвида Дж. П. Баркера, исследователя в Университете Саутгемптона , который опубликовал эту теорию в 1990 году. ^{[ 10 ]}

Метаболический

Гипотеза бережливого фенотипа гласит, что метаболические адаптации в раннем возрасте помогают выживанию организма путем выбора подходящей траектории роста в ответ на сигналы окружающей среды. Примером этого является диабет 2 типа. В своем обзоре Баркер и Хейлз обсуждают доказательства того, что бета-клетки аномально развиваются из-за недостаточного питания во время развития плода, вызывая нарушения инсулина в более позднем возрасте. В обзоре также отмечается, что сама по себе низкая масса тела при рождении не обязательно означает, что она является проявлением бережливого фенотипа. Поскольку низкий вес при рождении не вызван исключительно недостаточным питанием матери, это означает, что на связь низкого веса при рождении и заболевания могут влиять и другие факторы. ^{[ 8 ]}

До того, как был придуман термин «экономный фенотип» , Баркер заметил этот феномен при сердечно-сосудистых заболеваниях. В своей лекционной работе он обсуждает роль недостаточного питания во время развития плода при обструктивном заболевании легких (теперь известном как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ)), ишемической болезни сердца и артериальном давлении. При каждом из этих заболеваний наблюдалась связь с социальным классом и распространенностью заболевания. Было установлено, что это связано с проблемами недостаточного питания на ключевых этапах развития органов внутриутробно. ^{[ 11 ]}

Пособие для матери

Однако изменения окружающей среды на ранних этапах развития могут привести к тому, что выбранная траектория станет неподходящей, что приведет к неблагоприятным последствиям для здоровья. Этот парадокс порождает сомнения в том, является ли бережливый фенотип адаптивным для человеческого потомства. Таким образом, бережливый фенотип следует рассматривать как способность всего потомства реагировать на сигналы окружающей среды во время раннего онтогенетического развития. Было высказано предположение, что бережливый фенотип является следствием трех непохожих друг на друга адаптивных процессов: материнского эффекта, построения ниш и пластичности развития, на которые влияет мозг. Хотя пластичность развития демонстрирует адаптацию потомства, построение ниши и влияние родителей являются результатом родительского выбора, а не приспособленности потомства. Таким образом, бережливый фенотип можно охарактеризовать как манипуляцию фенотипом потомства в пользу материнской приспособленности. Информация, которая поступает в фенотип потомства на ранних этапах развития, отражает собственный опыт развития матери и качество окружающей среды во время ее собственного взросления, а не предсказывает возможное будущее окружение потомства. ^{[ 12 ]}

Другие последствия

Не все исследования по этой теме проводились на заболеваниях. Другое исследование изучало гипотезу бережливого фенотипа как причинный фактор различий в развитии в период полового созревания и взрослой жизни. В обзоре литературы до 2013 года обсуждались не только иерархические сохранения тканей в клетках поджелудочной железы, но и исследования по укорочению конечностей для сохранения развития более жизненно важных органов и костей. ^{[ 13 ]} Примером этого явления является исследование, опубликованное в 2018 году Королевским обществом, которое показало, что гипоксический стресс, вызванный разной высотой, влияет на длину конечностей потомства. ^{[ 14 ]} Избыточное питание плода также может играть ключевую роль в его развитии, увеличивая вероятность раннего полового созревания и ожирения. ^{[ 15 ]}

Побочные эффекты

Многие заболевания человека во взрослом возрасте связаны с особенностями роста в раннем возрасте, что определяет питание в раннем возрасте как основной механизм. Лица с бережливым фенотипом будут иметь «меньший размер тела, пониженную скорость метаболизма и пониженный уровень поведенческой активности… адаптацию к окружающей среде, в которой хронически не хватает еды» (Bateson & Martin, 1999). ^{[ 16 ]}). Лица с бережливым фенотипом, которые фактически развиваются в богатой среде, могут быть более склонны к метаболическим нарушениям, таким как ожирение и диабет II типа , тогда как те, кто получил положительный материнский прогноз, будут адаптированы к хорошим условиям и, следовательно, смогут лучше справляться с богатые диеты. Эта идея (Баркер, 1992 г.) ^{[ 17 ]}) в настоящее время широко (если не повсеместно) признано и является источником беспокойства для обществ, переживающих переход от скудного питания к лучшему (Robinson, 2001). ^{[ 18 ]}).

Факторами риска бережливого фенотипа являются пожилой возраст матери и плацентарная недостаточность . ^{[ 19 ]}

Молекулярные механизмы

Считается, что способность сохранять, приобретать и расходовать энергию является врожденной древней чертой, встроенной в геном таким образом, что она вполне защищена от мутаций . ^{[ 20 ]} Также считается, что эти изменения могут передаваться по наследству из поколения в поколение. ^{[ 20 ]} Лептин был идентифицирован как возможный ген, ответственный за приобретение этих бережливых качеств. ^{[ 20 ]}

В более широком анатомическом масштабе молекулярные механизмы в целом обусловлены неоптимальной средой в репродуктивном тракте или физиологической адаптацией матери к беременности . ^{[ 19 ]}

См. также

Ссылки

^ Вааг А.А., Груннет Л.Г., Арора Г.П., Бронс К. (август 2012 г.). «Возвращение к гипотезе бережливого фенотипа» . Диабетология . 55 (8): 2085–2088. дои : 10.1007/s00125-012-2589-y . ПМК 3390698 . ПМИД 22643933 .
^ Хейлз CN, Баркер DJ (01 ноября 2001 г.). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 (1): 5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .
^ Хейлз CN, DJ Barker (июль 1992 г.). «Сахарный диабет 2 типа (инсулиннезависимый): гипотеза бережливого фенотипа» . Диабетология . 35 (7): 595–601. дои : 10.1007/BF00400248 . ПМИД 1644236 . S2CID 35676219 .
^ Хейлз CN, DJ Barker (июль 1992 г.). «Сахарный диабет 2 типа (инсулиннезависимый): гипотеза бережливого фенотипа» . Диабетология . 35 (7): 595–601. дои : 10.1007/BF00400248 . ПМИД 1644236 . S2CID 35676219 .
^ Баркер DJ, Хейлз С.Н., Фолл CH, Осмонд С., Фиппс К., Кларк П.М. (январь 1993 г.). «Сахарный диабет 2 типа (инсулиннезависимый), гипертония и гиперлипидемия (синдром X): связь с замедлением роста плода» . Диабетология . 36 (1): 62–67. дои : 10.1007/BF00399095 . ПМИД 8436255 . S2CID 27195536 .
^ Филлипс Д.И., Баркер DJ, Хейлз С.Н., Херст С., Осмонд С. (февраль 1994 г.). «Тонкость при рождении и инсулинорезистентность во взрослой жизни» . Диабетология . 37 (2): 150–154. дои : 10.1007/s001250050086 . ПМИД 8163048 . S2CID 10064670 .
^ Хейлз CN, Баркер DJ (01 ноября 2001 г.). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 (1): 5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .
^ Jump up to: ^а ^б Хейлз CN, DJ Barker (ноябрь 2001 г.). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 (1): 5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .
^ Хейлз CN, Баркер DJ (2001). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 :5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .
^ Баркер DJ (сентябрь 1997 г.). «Питание матери, питание плода и болезни в дальнейшей жизни». Питание . 13 (9). Бербанк, округ Лос-Анджелес, Калифорния: 807–13. дои : 10.1016/s0899-9007(97)00193-7 . ПМИД 9290095 .
^ Баркер DJ (апрель 1991 г.). «Внутриутробное происхождение сердечно-сосудистых и обструктивных заболеваний легких во взрослой жизни. Лекция Марка Дэниэлса, 1990 г.» . Журнал Королевского колледжа врачей Лондона . 25 (2): 129–133. ПМК 5377211 . ПМИД 2066923 .
^ Уэллс Дж. К. (февраль 2007 г.). «Экономный фенотип как адаптивный материнский эффект». Биологические обзоры Кембриджского философского общества . 82 (1): 143–172. дои : 10.1111/j.1469-185X.2006.00007.x . ПМИД 17313527 . S2CID 35671934 .
^ Уэллс Дж. К. (октябрь 2013 г.). «Комментарий: бережливый фенотип и иерархическое сохранение тканей в условиях стресса» . Международный журнал эпидемиологии . 42 (5): 1223–1227. дои : 10.1093/ije/dyt130 . ПМИД 24159066 .
^ Пейн С., Кумар Б.К. Р., Помрой Э., Макинтош А., Сток Дж. (июнь 2018 г.). «Экономный фенотип против адаптации к холоду: компромиссы в пропорциях верхних конечностей гималайского населения Непала» . Королевское общество открытой науки . 5 (6): 172174. Бибкод : 2018RSOS....572174P . дои : 10.1098/rsos.172174 . ПМК 6030304 . ПМИД 30110416 .
^ Робертсон О.К., Марсо К., Модинг К.Дж., Кнопик В.С. (сентябрь 2022 г.). «Пути развития, связывающие риск ожирения и раннее половое созревание: бережливый фенотип и гипотезы переедания плода». Обзор развития . 66 : 101048. doi : 10.1016/j.dr.2022.101048 . S2CID 252374591 .
^ Мартин П., Бейтсон П. (1999). Дизайн для жизни: Как развивается поведение . Лондон: Джонатан Кейп. стр. 110–1. ISBN 0-224-05064-8 .
^ Баркер DJ, изд. (1992). Фетальное и младенческое происхождение заболеваний у взрослых . Лондон: Британский медицинский журнал. ISBN 0-7279-0743-3 .
^ Робинсон Р. (февраль 2001 г.). «Фетальное происхождение болезней у взрослых» . БМЖ . 322 (7283): 375–376. дои : 10.1136/bmj.322.7283.375 . ПМЦ 1119617 . ПМИД 11179140 . Редакционный
^ Jump up to: ^а ^б Айкен CE, Озанн SE (2013). «Программирование трансгенерационного развития» . Обновление репродукции человека . 20 (1): 63–75. дои : 10.1093/humupd/dmt043 . ПМИД 24082037 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Штегер Р. (февраль 2008 г.). «Эпигенотип бережливости: приобретенная и наследственная предрасположенность к ожирению и диабету?» . Биоэссе . 30 (2): 156–166. дои : 10.1002/bies.20700 . ПМИД 18197594 . S2CID 15432962 .

Внешние ссылки

Сборники тем Британского медицинского журнала: гипотеза Баркера

[1] Вааг А.А., Груннет Л.Г., Арора Г.П., Бронс К. (август 2012 г.). «Возвращение к гипотезе бережливого фенотипа» . Диабетология . 55 (8): 2085–2088. дои : 10.1007/s00125-012-2589-y . ПМК 3390698 . ПМИД 22643933 .

[2] Хейлз CN, Баркер DJ (01 ноября 2001 г.). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 (1): 5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .

[3] Хейлз CN, DJ Barker (июль 1992 г.). «Сахарный диабет 2 типа (инсулиннезависимый): гипотеза бережливого фенотипа» . Диабетология . 35 (7): 595–601. дои : 10.1007/BF00400248 . ПМИД 1644236 . S2CID 35676219 .

[4] Хейлз CN, DJ Barker (июль 1992 г.). «Сахарный диабет 2 типа (инсулиннезависимый): гипотеза бережливого фенотипа» . Диабетология . 35 (7): 595–601. дои : 10.1007/BF00400248 . ПМИД 1644236 . S2CID 35676219 .

[5] Баркер DJ, Хейлз С.Н., Фолл CH, Осмонд С., Фиппс К., Кларк П.М. (январь 1993 г.). «Сахарный диабет 2 типа (инсулиннезависимый), гипертония и гиперлипидемия (синдром X): связь с замедлением роста плода» . Диабетология . 36 (1): 62–67. дои : 10.1007/BF00399095 . ПМИД 8436255 . S2CID 27195536 .

[6] Филлипс Д.И., Баркер DJ, Хейлз С.Н., Херст С., Осмонд С. (февраль 1994 г.). «Тонкость при рождении и инсулинорезистентность во взрослой жизни» . Диабетология . 37 (2): 150–154. дои : 10.1007/s001250050086 . ПМИД 8163048 . S2CID 10064670 .

[7] Хейлз CN, Баркер DJ (01 ноября 2001 г.). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 (1): 5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .

[Hales_2001-8] Jump up to: ^а ^б Хейлз CN, DJ Barker (ноябрь 2001 г.). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 (1): 5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .

[9] Хейлз CN, Баркер DJ (2001). «Гипотеза бережливого фенотипа» . Британский медицинский бюллетень . 60 :5–20. дои : 10.1093/bmb/60.1.5 . ПМИД 11809615 .

[Barker_1998-10] Баркер DJ (сентябрь 1997 г.). «Питание матери, питание плода и болезни в дальнейшей жизни». Питание . 13 (9). Бербанк, округ Лос-Анджелес, Калифорния: 807–13. дои : 10.1016/s0899-9007(97)00193-7 . ПМИД 9290095 .

[11] Баркер DJ (апрель 1991 г.). «Внутриутробное происхождение сердечно-сосудистых и обструктивных заболеваний легких во взрослой жизни. Лекция Марка Дэниэлса, 1990 г.» . Журнал Королевского колледжа врачей Лондона . 25 (2): 129–133. ПМК 5377211 . ПМИД 2066923 .

[12] Уэллс Дж. К. (февраль 2007 г.). «Экономный фенотип как адаптивный материнский эффект». Биологические обзоры Кембриджского философского общества . 82 (1): 143–172. дои : 10.1111/j.1469-185X.2006.00007.x . ПМИД 17313527 . S2CID 35671934 .

[13] Уэллс Дж. К. (октябрь 2013 г.). «Комментарий: бережливый фенотип и иерархическое сохранение тканей в условиях стресса» . Международный журнал эпидемиологии . 42 (5): 1223–1227. дои : 10.1093/ije/dyt130 . ПМИД 24159066 .

[14] Пейн С., Кумар Б.К. Р., Помрой Э., Макинтош А., Сток Дж. (июнь 2018 г.). «Экономный фенотип против адаптации к холоду: компромиссы в пропорциях верхних конечностей гималайского населения Непала» . Королевское общество открытой науки . 5 (6): 172174. Бибкод : 2018RSOS....572174P . дои : 10.1098/rsos.172174 . ПМК 6030304 . ПМИД 30110416 .

[15] Робертсон О.К., Марсо К., Модинг К.Дж., Кнопик В.С. (сентябрь 2022 г.). «Пути развития, связывающие риск ожирения и раннее половое созревание: бережливый фенотип и гипотезы переедания плода». Обзор развития . 66 : 101048. doi : 10.1016/j.dr.2022.101048 . S2CID 252374591 .

[16] Мартин П., Бейтсон П. (1999). Дизайн для жизни: Как развивается поведение . Лондон: Джонатан Кейп. стр. 110–1. ISBN 0-224-05064-8 .

[17] Баркер DJ, изд. (1992). Фетальное и младенческое происхождение заболеваний у взрослых . Лондон: Британский медицинский журнал. ISBN 0-7279-0743-3 .

[18] Робинсон Р. (февраль 2001 г.). «Фетальное происхождение болезней у взрослых» . БМЖ . 322 (7283): 375–376. дои : 10.1136/bmj.322.7283.375 . ПМЦ 1119617 . ПМИД 11179140 . Редакционный

[Aiken2013-19] Jump up to: ^а ^б Айкен CE, Озанн SE (2013). «Программирование трансгенерационного развития» . Обновление репродукции человека . 20 (1): 63–75. дои : 10.1093/humupd/dmt043 . ПМИД 24082037 .

[Stoger2008-20] Jump up to: ^а ^б ^с Штегер Р. (февраль 2008 г.). «Эпигенотип бережливости: приобретенная и наследственная предрасположенность к ожирению и диабету?» . Биоэссе . 30 (2): 156–166. дои : 10.1002/bies.20700 . ПМИД 18197594 . S2CID 15432962 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]