Фетальное программирование
Фетальное программирование , также известное как пренатальное программирование , представляет собой теорию, согласно которой сигналы окружающей среды, возникающие во время развития плода, играют основополагающую роль в определении траекторий здоровья на протяжении всей жизни.
Тремя основными формами программирования, возникающими вследствие изменений в материнской среде, являются:
- Изменения в развитии, которые приводят к увеличению риска заболеваний;
- Генетические изменения, которые изменяют риск заболевания;
- Эпигенетические изменения, которые изменяют риск заболевания не только ребенка, но и следующего поколения - т.е. после голода внуки женщин, которые были беременны во время голода, рождаются меньше нормального размера, несмотря на восполнение дефицита питательных веществ.
Эти изменения в окружающей среде матери могут быть связаны с изменением питания, [ 1 ] гормональные колебания [ 2 ] или воздействие токсинов.
История
[ редактировать ]Голландский голод 1944–45 гг.
[ редактировать ]В 1944–45 немецкая блокада Нидерландов привела к нехватке продовольствия, вызвав голландский голод 1944–45 . Голод вызвал серьезное недоедание среди населения, в том числе женщин на различных стадиях беременности. Голландское когортное исследование голодающего населения изучило влияние недостатка питания на детей, рожденных во время или после этого голода. Оно показало, что в течение жизни эти дети подвергались большему риску развития диабета , сердечно-сосудистых заболеваний , ожирения и других неинфекционных заболеваний . [ нужна ссылка ]
Гипотеза Баркера
[ редактировать ]В 1980-х годах Дэвид Баркер начал исследование по этой теме. Гипотеза Баркера, или фенотип Бережливости , лежит в основе многих исследований, проводимых в области фетального программирования. Эта гипотеза утверждает, что если плод подвергается недостаточному питанию, он адаптируется к этой конкретной среде. Питательные вещества направляются на развитие сердца, мозга и других важных органов плода. В организме также происходят метаболические изменения, которые обеспечивают выживание, несмотря на недостаточное питание, но могут вызвать проблемы в ситуациях с нормальным или обильным питанием. [ 3 ] Это приводит к увеличению риска метаболического синдрома .
Статус питания
[ редактировать ]Развивающийся плод формирует впечатление о мире, в котором он родится, через состояние питания матери. Таким образом, его развитие модулируется, чтобы создать наилучшие шансы на выживание. Однако избыточное или недостаточное питание матери может спровоцировать дезадаптивные реакции развития плода, которые, в свою очередь, проявляются в виде послеродовых заболеваний. Вполне возможно, что это оказывает настолько глубокое влияние на взрослую жизнь плода, что может даже перевесить факторы образа жизни. [ 1 ]
Чрезмерное питание
[ редактировать ]Индекс массы тела до беременности и увеличение веса во время беременности связаны с высоким кровяным давлением у потомства во взрослом возрасте. Модели на мышах предполагают, что это связано с высоким уровнем гормона плода лептина , который присутствует в крови людей с избыточным весом или ожирением. Существует теория, что этот гормон оказывает негативное влияние на регуляторные системы плода и делает невозможным поддержание нормального уровня артериального давления. [ 4 ]
Недостаточное питание
[ редактировать ]Преэклампсия , включающая кислородное голодание и гибель трофобластических клеток , составляющих большую часть плаценты, представляет собой заболевание, которое часто связано с неадаптивными долгосрочными последствиями неправильного программирования плода. В этом случае недостаточно развитая и плохо функционирующая плацента не может удовлетворить потребности плода в питании во время беременности либо из-за изменения отбора питательных веществ, которые могут попасть в кровь плода, либо из-за ограничения их общего объема. Последствия этого для плода во взрослой жизни включают сердечно-сосудистые и метаболические нарушения. [ 5 ]
Гормональное влияние
[ редактировать ]Считается, что хрупкий баланс гормонов во время беременности имеет большое значение для программирования плода и может существенно повлиять на исход беременности. [ 6 ] Плацентарная эндокринная передача от матери к развивающемуся плоду может быть изменена психическим состоянием матери из-за нарушения переноса глюкокортикоидов , который происходит через плаценту. [ 6 ]
Щитовидная железа
[ редактировать ]Гормоны щитовидной железы играют важную роль на ранних этапах развития мозга плода. Таким образом, матери, страдающие проблемами щитовидной железы и измененным уровнем гормонов щитовидной железы, могут непреднамеренно вызвать структурные и функциональные изменения в мозге плода. Плод способен вырабатывать собственные гормоны щитовидной железы с наступлением второго триместра; однако гормоны щитовидной железы матери важны для развития мозга до и после того, как ребенок сможет синтезировать гормоны, еще находясь в матке. [ 7 ] Из-за этого у ребенка в более позднем возрасте может возникнуть повышенный риск неврологических или психиатрических заболеваний. [ 7 ]
Кортизол
[ редактировать ]Кортизол (и глюкокортикоиды в целом) — наиболее хорошо изученный гормональный механизм, который может иметь эффекты пренатального программирования. [ 8 ] Хотя кортизол оказывает нормативное влияние на развитие во время внутриутробного развития, избыточное воздействие кортизола оказывает вредное воздействие на рост плода. [ 9 ] постнатальная функция физиологических систем, таких как гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось [ 10 ] и структура мозга или его связность (например, миндалевидное тело). [ 11 ] [ 12 ]
Во время беременности концентрация кортизола в кровообращении матери в десять раз превышает концентрацию кортизола в кровообращении плода. [ 13 ] Градиент кортизола от матери к плоду поддерживается плацентой, которая образует структурный и ферментативный барьер для кортизола. [ 14 ] [ 15 ] В течение первых двух триместров беременности внутриутробный кортизол вырабатывается преимущественно надпочечниками матери. [ 16 ] Однако в третьем триместре надпочечники плода начинают эндогенно вырабатывать кортизол и становятся ответственными за большую часть внутриутробного кортизола к тому времени, когда плод достигает срока. [ 16 ]
Психологический стресс и психопатология
[ редактировать ]Психическое состояние матери во время беременности влияет на плод в матке преимущественно через гормоны и генетику. [ 17 ] Настроение матери, включая материнскую пренатальную тревогу, депрессию и стресс во время беременности, коррелирует с измененными результатами для ребенка. [ 17 ] При этом не каждый плод, подвергающийся воздействию этих факторов, подвергается воздействию одинаково и в одинаковой степени, и считается, что генетические факторы и факторы окружающей среды имеют значительную степень влияния. [ 17 ]
Депрессия
[ редактировать ]Материнская депрессия представляет собой один из самых больших рисков повышенной уязвимости к неблагоприятным последствиям для ребенка, развивающегося в матке, особенно с точки зрения восприимчивости к различным психологическим состояниям. [ 18 ] Механизмы, которые могут объяснить связь между материнской депрессией и будущим здоровьем потомства, по большей части неясны и в настоящее время представляют собой область активных исследований. [ 18 ] Генетическая наследственность, которая может сделать ребенка более восприимчивым, может сыграть свою роль, в том числе повлиять на внутриутробную среду ребенка, в то время как мать страдает от депрессии. [ 18 ]
Психологический стресс
[ редактировать ]Психологический стресс, переживаемый матерью до или во время беременности, может оказывать влияние на потомство из поколения в поколение. Стресс, испытываемый во время беременности, связан с преждевременными родами, низким весом при рождении и повышенным риском психопатологии. [ 6 ] Молодая мать также может страдать от последствий, таких как послеродовая депрессия, и впоследствии ей может оказаться труднее воспитывать детей по сравнению с теми, кто не испытывал такого большого стресса во время беременности. [ 6 ]
Токсины
[ редактировать ]Считается, что токсины, такие как алкоголь, табак и некоторые наркотики, воздействию которых подвергается ребенок во время его развития, способствуют программированию плода, особенно через изменения в оси HPA. [ 19 ] Если воздействие происходит во время критической фазы развития плода, это может иметь серьезные и ужасные последствия для плода. [ 19 ]
Алкоголь
[ редактировать ]Было обнаружено, что пренатальное и/или раннее послеродовое воздействие алкоголя (этанола) оказывает негативное влияние на нейроэндокринные и поведенческие факторы ребенка. [ 20 ] Алкоголь проходит через плаценту при приеме внутрь матерью во время беременности и попадает к ребенку внутриутробно . [ 20 ] Изменения, происходящие с плодом в результате воздействия этанола, могут существенно повлиять на рост и развитие; под общим названием они известны как расстройства алкогольного спектра плода (ФАСН). [ 20 ] Точное взаимодействие между этанолом и развивающимся плодом является сложным и во многом неопределенным, однако по мере взросления плода наблюдалось несколько прямых и косвенных эффектов. [ 20 ] Среди них преобладают нарушения эндокринных, метаболических и физиологических функций плода. [ 20 ]
Курение
[ редактировать ]Негативные последствия курения хорошо известны, и они могут быть еще более очевидными во время беременности. [ 17 ] Воздействие табачного дыма во время беременности, широко известное как внутриутробное воздействие табачного дыма на мать (MTSE), может способствовать возникновению различных проблем у детей курящих матерей. [ 17 ] Около 20% матерей курят во время беременности, и это связано с повышенным риском осложнений, таких как преждевременные роды, замедление роста плода, ведущее к снижению веса при рождении, и нарушение развития легких плода. [ 17 ]
Наркотики
[ редактировать ]Имеются данные, указывающие на фармакологическое программирование плода в первом триместре. [ 21 ] Одним из типов лекарств, применение которого во время беременности предположительно оказывает влияние на развивающегося ребенка, являются антигипертензивные препараты. [ 21 ] Преэклампсия (состояние гипертонии во время беременности) является серьезной проблемой для большинства беременных женщин и может предрасполагать мать к различным осложнениям, включая повышенный риск смертности и проблемы во время родов. [ 21 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Флеминг Т.П., Веласкес М.А., Эккерт Дж.Дж., Лукас Э.С., Уоткинс А.Дж. (февраль 2012 г.). «Питание самок в период перед зачатием и влияние на программирование плода и здоровье потомства». Наука о воспроизводстве животных . 130 (3–4): 193–7. doi : 10.1016/j.anireprosci.2012.01.015 . ПМИД 22341375 .
- ^ Талге Н.М., Нил С., Гловер В. (март 2007 г.). «Антенатальный материнский стресс и долгосрочные последствия для развития нервной системы ребенка: как и почему?» . Журнал детской психологии, психиатрии и смежных дисциплин . 48 (3–4): 245–61. дои : 10.1111/j.1469-7610.2006.01714.x . ПМК 11016282 . ПМИД 17355398 .
- ^ Ремакл С., Бисвал Ф., Ройсенс Б. (ноябрь 2004 г.). «Программирование ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний» . Международный журнал ожирения и связанных с ним метаболических нарушений . 28 Приложение 3 (S3): S46-53. дои : 10.1038/sj.ijo.0802800 . ПМИД 15543219 .
- ^ Тейлор П.Д., Самуэльссон А.М., Постон Л. (март 2014 г.). «Материнское ожирение и программирование гипертонии: роль лептина» . Акта Физиологика . 210 (3): 508–23. дои : 10.1111/apha.12223 . ПМИД 24433239 . S2CID 22295003 .
- ^ Мятт Л. (апрель 2006 г.). «Плацентарные адаптивные реакции и программирование плода» . Журнал физиологии . 572 (Часть 1): 25–30. дои : 10.1113/jphysicalol.2006.104968 . ПМК 1779654 . ПМИД 16469781 .
- ^ Jump up to: а б с д Хоффман MC (июль 2016 г.). «Стресс, плацента и программирование поведения плода: первая встреча генов с окружающей средой» . Американский журнал психиатрии . 173 (7): 655–7. дои : 10.1176/appi.ajp.2016.16050502 . ПМИД 27363547 .
- ^ Jump up to: а б Андерсен С.Л., Олсен Дж., Лаурберг П. (декабрь 2015 г.). «Программирование плода при заболевании щитовидной железы матери» . Клиническая эндокринология . 83 (6): 751–8. дои : 10.1111/cen.12744 . ПМИД 25682985 . S2CID 32873121 .
- ^ Моисиадис В.Г., Мэтьюз С.Г. (июль 2014 г.). «Глюкокортикоиды и программирование плода, часть 2: Механизмы». Обзоры природы. Эндокринология . 10 (7): 403–11. дои : 10.1038/nrendo.2014.74 . ПМИД 24863383 . S2CID 11475810 .
- ^ О'Доннелл К.Дж., Мини М.Дж. (апрель 2017 г.). «Фетальные истоки психического здоровья: причины развития здоровья и гипотезы болезней» . Американский журнал психиатрии . 174 (4): 319–328. дои : 10.1176/appi.ajp.2016.16020138 . ПМИД 27838934 .
- ^ Капур А., Петропулос С., Мэтьюз С.Г. (март 2008 г.). «Программирование функции и поведения оси гипоталамо-гипофиз-надпочечники (HPA) плода с помощью синтетических глюкокортикоидов». Обзоры исследований мозга . 57 (2): 586–95. дои : 10.1016/j.brainresrev.2007.06.013 . ПМИД 17716742 . S2CID 30865698 .
- ^ Басс С., Дэвис Э.П., Шахбаба Б., Прюсснер Дж.К., Хед К., Сэндман Калифорния (май 2012 г.). «Материнский кортизол в течение беременности и последующие объемы миндалины и гиппокампа ребенка и аффективные проблемы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (20): Е1312-9. дои : 10.1073/pnas.1201295109 . ПМК 3356611 . ПМИД 22529357 .
- ^ Грэм А.М., Расмуссен Дж.М., Энтрингер С., Бен Уорд Э., Рудольф М.Д., Гилмор Дж.Х. и др. (январь 2019 г.). «Концентрация материнского кортизола во время беременности и половые связи с связью миндалевидного тела новорожденных и возникающими интернализирующими моделями поведения» . Биологическая психиатрия . 85 (2): 172–181. doi : 10.1016/j.biopsych.2018.06.023 . ПМК 6632079 . ПМИД 30122286 .
- ^ Трэверс С., Мартинери Л., Буало П., Сюэ К.Ю., Ломбес М., Пуссар Э. (апрель 2018 г.). «Сравнительное профилирование стероидов надпочечников в материнской и пуповинной крови». Журнал биохимии стероидов и молекулярной биологии . 178 : 127–134. дои : 10.1016/j.jsbmb.2017.11.012 . ПМИД 29191401 . S2CID 3705475 .
- ^ Чепмен К., Холмс М., Секл Дж. (июль 2013 г.). «11β-гидроксистероиддегидрогеназы: внутриклеточные стражи действия тканевых глюкокортикоидов» . Физиологические обзоры . 93 (3): 1139–206. doi : 10.1152/physrev.00020.2012 . ПМЦ 3962546 . ПМИД 23899562 .
- ^ Стиррат Л.И., Сенгерс Б.Г., Норман Дж.Э., Гомер Н.З., Эндрю Р., Льюис Р.М., Рейнольдс Р.М. (февраль 2018 г.). «Перенос и метаболизм кортизола изолированной перфузированной плацентой человека» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 103 (2): 640–648. дои : 10.1210/jc.2017-02140 . ПМК 5800837 . ПМИД 29161409 .
- ^ Jump up to: а б Ишимото Х., Джаффе Р.Б. (июнь 2011 г.). «Развитие и функция коры надпочечников плода человека: ключевой компонент фето-плацентарной единицы» . Эндокринные обзоры . 32 (3): 317–55. дои : 10.1210/er.2010-0001 . ПМЦ 3365797 . ПМИД 21051591 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Сутер М.А., Андерс А.М., Агаард К.М. (январь 2013 г.). «Курение матери как модель эпигенетических изменений окружающей среды, влияющих на массу тела при рождении и программирование плода» . Молекулярная репродукция человека . 19 (1): 1–6. doi : 10,1093/моль/газ050 . ПМК 3521486 . ПМИД 23139402 .
- ^ Jump up to: а б с Дэвис Э.П., Ханкин Б.Л., Суэйлс Д.А., Хоффман М.С. (август 2018 г.). «Экспериментальная проверка гипотезы фетального программирования: можем ли мы снизить онтогенетическую уязвимость ребенка к психопатологиям, уменьшив материнскую депрессию?» . Развитие и психопатология . 30 (3): 787–806. дои : 10.1017/S0954579418000470 . ПМК 7040571 . ПМИД 30068416 .
- ^ Jump up to: а б Бекдаш Р., Чжан С., Саркар Д. (сентябрь 2014 г.). «Фетальное алкогольное программирование гипоталамической проопиомеланокортиновой системы с помощью эпигенетических механизмов и уязвимость к стрессу в дальнейшей жизни» . Алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования . 38 (9): 2323–30. дои : 10.1111/acer.12497 . ПМЦ 4177357 . ПМИД 25069392 .
- ^ Jump up to: а б с д и Вайнберг Дж., Сливовска Дж. Х., Лан Н., Хеллеманс К. Г. (апрель 2008 г.). «Пренатальное воздействие алкоголя: программирование плода, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось и половые различия в результатах» . Журнал нейроэндокринологии . 20 (4): 470–88. дои : 10.1111/j.1365-2826.2008.01669.x . ПМЦ 8942074 . ПМИД 18266938 . S2CID 4574957 .
- ^ Jump up to: а б с Бэйлисс Х., Черчилль Д., Биверс М., Биверс Д.Г. (январь 2002 г.). «Антигипертензивные препараты при беременности и развитии плода: доказательства «фармакологического программирования» в первом триместре?». Гипертония во время беременности . 21 (2): 161–74. дои : 10.1081/prg-120013785 . ПМИД 12175444 . S2CID 30016072 .