Бережливый фенотип относится к корреляции между низкой массой тела новорожденных при рождении и повышенным риском развития метаболических синдромов в более позднем возрасте, включая диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания . [1] Хотя недоедание в раннем возрасте считается ключевым движущим фактором гипотезы, другие факторы окружающей среды были исследованы на предмет их роли в восприимчивости, такие как физическая неактивность. Гены также могут играть роль в восприимчивости к этим заболеваниям, поскольку они могут делать людей предрасположенными к факторам, которые приводят к повышенному риску заболеваний. [2]
Термин «бережливый фенотип» был впервые введен Чарльзом Николасом Хейлзом и Дэвидом Баркером в исследовании, опубликованном в 1992 году. [3] В своем исследовании авторы рассмотрели литературу и рассмотрели пять центральных вопросов относительно роли различных факторов при диабете 2 типа, на которых они основывали свою гипотезу. Эти вопросы включали следующее:
Из обзора существующей литературы они постулировали, что плохой статус питания на фетальной и ранней неонатальной стадиях может препятствовать развитию и правильному функционированию бета-клеток поджелудочной железы , влияя на структурные особенности анатомии островков , что может, следовательно, сделать человека более восприимчивым к развитию диабета 2 типа в более позднем возрасте. Однако они не исключили другие причинные факторы, такие как ожирение, старение и физическая неактивность, как определяющие факторы диабета 2 типа. [4]
В более позднем исследовании Баркер и др. [5] проанализировали данные живых пациентов из Хартфордшира, Великобритания, и обнаружили, что мужчины в возрасте шестидесяти лет с низкой массой тела при рождении (2,95 кг или меньше) имели в 10 раз больше шансов заболеть синдромом X (диабет 2 типа, гипертония и гиперлипидемия ), чем мужчины того же возраста, вес которых при рождении составлял 4,31 кг или больше. Эта статистическая корреляция не зависела от периода беременности и других возможных сопутствующих факторов, таких как текущий социальный класс или социальный класс при рождении, курение и употребление алкоголя. Кроме того, они утверждали, что, вероятно, недооценивали эту связь, поскольку могли выбирать только выживших пациентов, а пациенты с более тяжелыми проявлениями синдрома X имели меньше шансов дожить до этого возраста.
В 1994 году Филлипс и др. [6] обнаружили статистически значимую связь между худобой при рождении (измеренной как индекс веса ) и резистентностью к инсулину , причем эта связь не зависела от продолжительности периода беременности , индекса массы тела взрослого человека и сопутствующих факторов, таких как текущий социальный класс или социальный класс при рождении.
В 2001 году Хейлз и Баркер [7] обновили гипотезу, предположив, что фенотип бережливости может быть эволюционной адаптацией: фенотип бережливости реагирует на недоедание плода, избирательно сохраняя более жизненно важные органы тела и подготавливая плод к постнатальной среде, где ресурсы будут скудными.
Питание матери может повлиять на развитие будущего ребенка в условиях плохой пищевой среды, так что он будет подготовлен к выживанию в этой среде. Это приводит к бережливому фенотипу (Hales & Barker, 1992 [8] [9] ). Иногда это называют гипотезой Баркера , в честь профессора Дэвида Дж. П. Баркера, исследовавшего в Университете Саутгемптона , который опубликовал эту теорию в 1990 году. [10]
Гипотеза бережливого фенотипа гласит, что метаболические адаптации в раннем возрасте помогают организму выживать, выбирая подходящую траекторию 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 ненормально развиваются из-за недоедания во время внутриутробного развития, вызывая нарушения инсулина в более позднем возрасте. В обзоре также отмечается, что низкий вес при рождении сам по себе не обязательно означает, что это проявление бережливого фенотипа. Поскольку низкий вес при рождении вызван не только материнским недоеданием, это означает, что другие факторы могут влиять на связь между низким весом при рождении и болезнью. [8]
До того, как был введен термин «бережливый фенотип» , Баркер отметил этот феномен при сердечно-сосудистых заболеваниях. В своей лекционной статье он обсуждает роль недоедания во время внутриутробного развития при обструктивной болезни легких (теперь известной как хроническая обструктивная болезнь легких [ХОБЛ]), ишемической болезни сердца и артериальной гипертензии. В каждом из этих заболеваний наблюдалась связь с социальным классом и распространенностью развития заболевания. Было установлено, что это связано с проблемами недоедания в ключевые моменты развития органов в утробе матери. [11]
Однако изменения окружающей среды в раннем развитии могут привести к тому, что выбранная траектория станет неподходящей, что приведет к неблагоприятным последствиям для здоровья. Этот парадокс порождает сомнения относительно того, является ли фенотип бережливости адаптивным для человеческого потомства. Таким образом, фенотип бережливости следует рассматривать как способность всего потомства реагировать на сигналы окружающей среды в раннем онтогенетическом развитии. Было высказано предположение, что фенотип бережливости является следствием трех различных адаптивных процессов: материнских эффектов, построения ниши и пластичности развития, которые все находятся под влиянием мозга. В то время как пластичность развития демонстрирует адаптацию потомства, построение ниши и родительские эффекты являются результатом родительского отбора, а не приспособленности потомства. Поэтому фенотип бережливости можно описать как манипуляцию фенотипом потомства в пользу приспособленности матери. Информация, которая попадает в фенотип потомства в раннем развитии, отражает собственный опыт развития матери и качество окружающей среды во время ее собственного созревания, а не предсказывает возможную будущую среду потомства [12]
Не все исследования по этой теме проводились на болезнях. Другие исследования изучали гипотезу бережливого фенотипа как причинный фактор различного развития в период полового созревания и взрослой жизни. Обзор литературы до 2013 года обсуждал не только иерархическое сохранение тканей в клетках поджелудочной железы, но и исследования укорочения конечностей для сохранения развития более жизненно важных органов и костей. [13] Примером этого явления является исследование, опубликованное в 2018 году Королевским обществом, которое обнаружило, что гипоксический стресс от разных высот влияет на длину конечностей у потомства. [14] Переедание плода также может играть ключевую роль в развитии, увеличивая вероятность раннего полового созревания и ожирения. [15]
Многие заболевания человека во взрослом возрасте связаны с моделями роста в раннем возрасте, определяя питание в раннем возрасте как базовый механизм. Индивиды с бережливым фенотипом будут иметь «меньший размер тела, пониженную скорость метаболизма и сниженный уровень поведенческой активности… адаптации к среде, в которой хронически не хватает пищи» (Бейтсон и Мартин, 1999 [16] ). Те, у кого бережливый фенотип, которые на самом деле 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, лучше справятся с богатым рационом. Эта идея (Баркер, 1992 [17] ) в настоящее время широко (если не повсеместно) принята и является источником беспокойства для обществ, переживающих переход от скудного к лучшему питанию (Робинсон, 2001 [18] ).
Факторы риска бережливого фенотипа включают пожилой возраст матери и плацентарную недостаточность . [19]
Считается, что способность сохранять, приобретать и расходовать энергию является врожденной, древней чертой, которая заложена в геноме таким образом, что она достаточно защищена от мутаций . [20] Также считается, что эти изменения, возможно, наследуются из поколения в поколение. [20] Лептин был идентифицирован как возможный ген, отвечающий за приобретение этих бережливых черт. [20]
В более крупном анатомическом масштабе молекулярные механизмы в целом обусловлены неоптимальной средой в репродуктивном тракте или физиологической адаптацией матери к беременности . [19]