Influența nutriției pre- și peri-natale asupra achiziției și întreținerii scheletului
MJ Devlin
1 Centrul pentru Studii Ortopedice Avansate, Centrul Medical Beth Israel Deaconess și Școala Medicală Harvard, Boston, MA 02215
ML Bouxsein
1 Centrul pentru Studii Ortopedice Avansate, Centrul Medical Beth Israel Deaconess și Școala Medicală Harvard, Boston, MA 02215
Abstract
INTRODUCERE
Începând cu observația că indivizii născuți cu greutate mică la naștere prezintă un risc crescut de boli cardiovasculare [1], există dovezi în creștere că nutriția timpurie influențează sănătatea postnatală. Atât greutatea scăzută la naștere [2-10], cât și greutatea ridicată la naștere [11-14] sunt asociate cu funcția reproductivă și imună redusă și cu o probabilitate semnificativ mai mare de obezitate, ateroscleroză, diabet de tip II și sindromul metabolic la vârsta adultă [15], sugerând că o nutriție slabă intrauterină ar putea fi un factor de risc pentru boala metabolică a adulților [16-17] (Figura 1). De exemplu, copiii femeilor însărcinate în timpul iernii olandeze a foamei din 1944-1945 au avut o incidență crescută a obezității, hiperlipidemiei și aterosclerozei dacă mamele lor au fost afectate de foamete în primul trimestru; rate mai mari de boli pulmonare și renale dacă în timpul celui de-al doilea trimestru; și toleranță redusă la glucoză dacă în timpul celui de-al treilea trimestru de sarcină [18-20]. În comparație, copiii mamelor obeze sau cei născuți mari pentru vârsta gestațională prezintă, de asemenea, un risc crescut de a dezvolta sindromul metabolic în comparație cu copiii născuți la greutatea normală la naștere din mame cu greutate normală, mai ales dacă mamele lor au avut și diabet zaharat gestațional [13]. .
Relația dintre nutriția perinatală și boala metabolică postnatală poate fi în formă de U, cu un risc mai mare de dereglare metabolică atât în subnutriția, cât și în supranutriția perinatală (adaptat din Figura 1 în Grattan, D. R. Endocrinology 2008; 149: 5345-5347).
Deși există un anumit sprijin pentru fiecare dintre aceste ipoteze, ideea că modificările metabolice induse de programarea de dezvoltare perinatală sunt adaptative este ea însăși o ipoteză. După cum subliniază Ellison și Jasienska [31], astfel de răspunsuri de dezvoltare pot fi adaptări, dar pot rezulta și din constrângeri sau modificări patologice ale fiziologiei normale. Astfel, noțiunea că o trăsătură dată este o adaptare este o ipoteză care trebuie testată împotriva ipotezelor alternative că trăsătura a apărut prin patologie sau constrângere. Cea mai riguroasă abordare pentru discriminarea dintre aceste alternative este de a dezvolta predicții falsificabile pentru fiecare ipoteză - adaptare, patologie sau constrângere - care poate fi evaluată în raport cu datele [31]. De exemplu, ne-am putea aștepta la diferite modele de modificări ale dimensiunii corpului descendenților, masei osoase și compoziției corpului ca răspuns la restricția calorică maternă, în funcție de faptul dacă acest răspuns este o adaptare la restricția de energie postnatală, rezultatul unei constrângeri asupra energiei intrauterine. care este eliberat după naștere sau produsul întreruperii patologice permanente a proceselor de creștere (Tabelul 1).
Restricția calorică maternă și dieta maternă bogată în grăsimi pot induce modificări similare în masa osoasă a descendenților prin programarea modificată a circuitelor de hrănire hipotalamică ventromedială, adipozitatea postnatală și activitatea potențial crescută a sistemului nervos simpatic care induce pierderea osoasă. Modificările leptinei periferice pot, de asemenea, să deturneze celulele stem mezenchimale endostale de la osteoblast la linia de adipocite, crescând grăsimea măduvei și scăzând masa osoasă.
COMPOZIȚIA CORPULUI MATERNAL, DIETA ȘI MASA DE OASE PENTRU CĂTRE
Subnutriție
Subnutriția fetală, rezultată din restricția calorică maternă sau din anomaliile placentare care restricționează aportul de sânge fetal, este legată de scăderea masei osoase. Depozitele scăzute de grăsime maternă și exercițiile materne viguroase sunt, de asemenea, asociate cu o masă osoasă neonatală mai mică la om [5], iar sugarii născuți mici pentru vârsta gestațională (SGA) au markeri de fluctuație osoasă mai mici vs. sugari mai mari [55]. Aceste diferențe persistă la vârsta adultă, deoarece indivizii care s-au născut la o greutate foarte mică la naștere au DMO mai mică la antebraț [56] și la coloana lombară și gâtul femural [57] comparativ cu adulții născuți cu greutăți mai mari la naștere. Cu toate acestea, ca și în cazul asocierii generale dintre greutatea la naștere și masa osoasă a adulților descrisă mai sus, efectul greutății scăzute la naștere asupra masei osoase poate reflecta condițiile postnatale și/sau masa corporală redusă a adulților. De exemplu, adulții născuți prematur au DMO mai scăzută vs. adulți născuți la termen complet, dar DMO este adecvată pentru statura lor mai scurtă [58]. În mod similar, greutatea scăzută la naștere este asociată cu pubertatea timpurie la om [59], care poate reduce dimensiunea și masa osoasă a adulților prin încheierea prematură a creșterii scheletice.
Supranutriția
La modelele animale, diabetul matern la șobolani este asociat cu un conținut redus de calciu și o mineralizare scheletică întârziată vs. comenzi [77]. Dieta maternă cu conținut ridicat de grăsimi este frecvent utilizată pentru a induce sindromul metabolic la descendenții rozătoarelor [78-79], deși există date contradictorii privind dacă obezitatea maternă trebuie să fie prezentă înainte de sarcină pentru a induce un fenotip metabolic [80] sau dacă efectele acestuia sunt similare indiferent dacă dieta este pe termen lung sau se limitează la sarcină și alăptare [47]. La șoareci, descendenții barajelor expuse la diete bogate în grăsimi sunt mai scurți, cu masa osoasă totală corporală mai mică în ziua 19 a fătului [81]. Descendenții mamelor hrănite cu o dietă bogată în grăsimi care sunt înțărcați în aceeași dietă bogată în grăsimi au o adipozitate mai mare a măduvei, o masă corporală mai mare și femurele mai scurte, cu dimensiuni ale secțiunii transversale mai mari la vârsta de 30 de săptămâni [82]. Cu toate acestea, nu este clar dacă aceste diferențe vor rămâne după ajustarea pentru greutatea corporală mai mare. În total, în timp ce studiile efectuate pe animale arată în mod constant că dieta maternă bogată în grăsimi duce la un risc crescut de tulburări metabolice la descendenți, efectele asupra sănătății scheletului sunt mai puțin clare.
Aportul de micronutrienți
Aportul matern de micronutrienți poate afecta, de asemenea, sănătatea oaselor descendenților, deși datele sunt dificil de interpretat din mai multe motive. În primul rând, definiția nivelurilor de vitamina D materne „adecvate” în timpul sarcinii rămâne controversată [83]. În al doilea rând, în timp ce unele studii raportează o asociere a nivelurilor de vitamina D la sugari și BMC [84-85], altele nu, chiar și în cazul deficitului de vitamina D extrem. De exemplu, în absența suplimentelor de vitamina D, BMC total al corpului este mai mare la născuții de vară decât la sugarii coreeni născuți în timpul iernii [86]; în SUA, unde suplimentarea cu vitamina D este mai frecventă, BMC este de fapt mai mare la naștere vs. sugari născuți în vară [87-89]. Pe de altă parte, sugarii cu deficit de 1-alfa-hidroxilază sau mutații ale receptorilor de vitamina D, care nu pot sintetiza sau lega vitamina D, au fenotipuri scheletice normale la naștere și pot fi tratați cu calciu, ocolind în totalitate vitamina D și sugerând că nu este esențială. pentru mineralizarea osoasă normală [90]. Astfel, deși s-a raportat că descendenții mamelor cu niveluri de 25-hidroxivitamină D 50 nM/L în timpul sarcinii [91], nu este clar că această asociere implică programarea dezvoltării.