Faktory vzniku obezity v rané fázi ontogeneze

Výzkumná sledování z posledních desetiletí v průmyslově rozvinutých i rozvojových zemích ukazují na významnou úlohu vlivů působících v rané ontogenezi včetně fetálního období na patogenezi řady onemocnění v pozdějším věku…

Doc. MUDr. Jana Pařízková, DrSc.

Univerzita Karlova v Praze, 1. LF a VFN, III. interní klinika, Centrum pro diagnostiku a léčbu obezity

Klíčová slova

fetální – rané období ontogeneze • hmotnost • index tělesné hmotnosti • složení těla matky • pozdní důsledky • obezita

Souhrn

Výzkumná sledování z posledních desetiletí v průmyslově rozvinutých i rozvojových zemích ukazují na významnou úlohu vlivů působících v rané ontogenezi včetně fetálního období na patogenezi řady onemocnění v pozdějším věku. Týká se to především kardiovaskulárních a alergických onemocnění, rakoviny, diabetu a také obezity. Index tělesné hmotnosti, složení těla matky, množství a typ rozložení tuku, stav výživy a dietní režim před otěhotněním i v jeho průběhu – především v jeho určitých fázích, i příjem potravy na začátku života dítěte mohou mít významný vliv na pozdější rozvoj organismu a eventuální vznik obezity. Z tohoto hlediska se uplatňuje výrazně např. podvýživa v průběhu těhotenství s následným zvýšeným příjmem potravy v období raného růstu dítěte. Toto bylo pozorováno především v  zemích třetího světa, jako je např. Indie, kde se výskyt obezity zvyšuje s postupným zlepšováním ekonomické úrovně a změnou příjmu potravy ve vyšších sociálních vrstvách. Průkazy o těchto vlivech byly získány nejen v klinických a epidemiologických studiích, ale také byly podpořeny pokusy s použitím experimentálních modelů na laboratorních zvířatech.

Obezita je závažným zdravotním problémem dospělé populace nejen v průmyslově rozvinutých zemích, ale v posledních letech se její výskyt zvyšuje také v zemích třetího světa. Bylo to prokázáno např. na Nové Guinei nebo u Inuitů v Kanadě, kde spolu s obezitou narůstá i výskyt diabetu. Se zlepšováním životních podmínek se zvýšil počet obézních všech věkových kategorií např. v Číně. S tímto problémem se potýká rovněž Indie, kde se i ve známých poutních místech vyskytují typy obezity, které vídáme v průmyslově rozvinutých zemích. V této situaci vznikají ve velkých městech, jako např. v Mumbai nebo New Delhi, léčebná střediska pro redukci hmotnosti.

Stejně jako jinde je nárůst obezity spojován především se změnami způsobu života, zahrnujícími příjem potravy, úbytek fyzické zátěže a pohybu vůbec. Nejdůležitější dietní změnou je zvyšující se konzumace tuků (jejichž cena klesla i v zemích třetího světa), a dále jednoduchých cukrů. Zvýšený příjem energie je spíše relativní a vyplývá především ze sníženého výdeje energie (změny charakteru práce, transportu atd.)(1).

Vzhledem k tomu, že se obezita také stále častěji objevuje již v dětství, uvažuje se o faktorech, které podporují dispozice pro zvýšené ukládání tuku od samého začátku života, a to jak v průmyslově rozvinutých, tak i v rozvojových zemích. Barker(2,3) rozpracoval hypotézu „fetálních začátků“ nemocí v dospělosti. O úloze faktorů podmiňujících rozvoj kardiovaskulárních, metabolických, alergických a nádorových onemocnění v dospělém věku se začalo uvažovat již i v období před narozením.

Počet těchto onemocnění se zvyšuje nejen ve vyšších sociálních vrstvách, ale i v chudší populaci vzhledem k tomu, že zmíněné změny ve způsobu života – výživy i fyzické zátěže – se neprojevují jen u skupin s nadprůměrnými příjmy. Netýká se to pochopitelně jedinců s trvalou extrémní podvýživou, ale dojde-li i v takových podmínkách k určitému zvýšení životní úrovně, jako např. v Indii nebo i v dalších zemích, výskyt obezity se též zvyšuje.

Tyto problémy a potřeba jejich řešení vyústily v uspořádání 1. mezinárodního kongresu s velmi perspektivní a originální tematikou – „Fetal origins of adult diseases“. Myšlenku rozpracoval především prof. David Barker na univerzitě v Southamptonu(2, 3) a k výzkumu se připojila řada univerzit a výzkumných středisek na celém světě.

V souvislosti s obezitou byl v rámci kongresu zvažován ve dvou vybraných sekcích jednak vliv složení těla matky v těhotenství – s ohledem nejen na hmotnost a její příbytky, ale také na obsah depotního tuku – na budoucí programování rozvoje dítěte včetně tělesného složení. Obezitou se pak přímo zabývala další sekce s ohledem na vznik možných předpokladů jak v průběhu těhotenství, tak v dalších velmi raných fázích ontogeneze. Další sekce kongresu byly věnovány ranému vzniku předpokladů pro rozvoj kardiovaskulárních, atopických, respiračních, metabolických, nádorových a dalších onemocnění.

Rané fáze vývoje rozhodující pozdější růst

V jedné z hlavních přednášek přednesené W. T. Jamesem(4) byla diskutována role složení těla matky v průběhu těhotenství na budoucí programování vývoje dítěte. V současné době je možno poměrně přesně zjišťovat složení těla i velikost různých orgánů i v těhotenství, např. pomocí magnetické rezonance. Autor definoval pět období, která mohou zásadně působit na budoucí vývoj potomka:

1. předchozí růst a somatický vývoj budoucí matky,

2. modulace metabolické reaktivnosti matky v době početí recentní dietou nebo např. i infekcí,

3. vliv diety matky v prvních 4–6 týdnech těhotenství,

4. a v jeho dalších fázích, a konečně

5. postnatálně, kdy může být vývojová kapacita dítěte ovlivněna současným nutričním stavem a dietním příjmem matky. Je však velmi obtížné rozlišit interakci mezi vlivem tělesného složení matky a jejího metabolického programu a vlivem diety a dalších vlivů prostředí v současném období.

Vliv morfologických charakteristik a diety

matky v těhotenství na porodní hmotnost

Řada studií ukázala, že porodní hmotnost je signifikantně ovlivněna především hmotností a indexem tělesné hmotnosti (BMI), stejně jako příjmem potravy matky v těhotenství. Vliv složení těla matky na programování dítěte je zřejmě dominantní ve fetálním období. Při pozitivní energetické bilanci v těhotenství byl však též zvažován výdej energie při různé pohybové aktivitě matek v Pacifiku(5). V mezinárodní studii matek a dětí v Číně, Srí Lance, Indii, Finsku, Kongu, Nigérii, Jamajce a Anglii byl potvrzen vliv nejen hmotnosti, ale také výšky a obvodu hlavy matky na stejné ukazatele u novorozenců(6).

V Indii postihuje problém obezity i děti a dospívající mládež, např. studie v N. Delhi ukázala 26% výskyt nadváhy a 3,9% výskyt obezity u dětí od 4 do 17 let(6). Dále byl prokázán vztah tloušťky kožních řas matky k pozdějšímu vývoji indických dětí. Forsum et al.(7) prokázali významný vztah mezi tukuprostou hmotou matky před těhotenstvím a porodní hmotností dítěte. Změny celkového tělesného draslíku v období raného těhotenství měly vztah k růstu dítěte ve věku dvou týdnů. Byl také zkoumán vztah oxidace aminokyselin matky k porodní hmotnosti dítěte(8).

U anglických dětí byl prokázán vztah mezi nízkou porodní hmotností, inzulínrezistentním diabetem a zvýšeným kardiovaskulárním rizikem, především hypertenzí v pozdějších životních obdobích(2, 3). U osmiletých indických dětí byl prokázán vztah mezi nízkou porodní hmotností a inzulínovou rezistencí a ostatními kardiovaskulárními riziky(9). Hladovění v Amsterdamu na konci II. svět. války vedlo ke snížení porodní hmotnosti u řady dětí, což bylo u nich provázeno větší hodnotou tloušťky kožních řas v dospělosti(10).

Studie vývoje monozygotních dvojčat ukázala, že dvojče s vyšší porodní hmotností mělo v dospělosti vyšší tělesnou výšku a hmotnost než dvojče s nižší porodní hmotností, ale BMI nebyl rozdílný(11). Nebyla prokázána obezita v dospělosti u potomků matek s vyšším BMI, pokud se narodili s nižší porodní hmotností(12). V další studii byl prokázán vztah hmotnosti ve věku jednoho roku k množství depotního tuku a tukuprosté hmoty v dospělosti.

Sledování celkového výdeje energie a jejího ukládání za růstu u dětí v USA od narození do 2 let ukázalo podobně jako u druhých autorů, že doporučené dávky energie v raném dětství jsou zbytečně vysoké, a to až o 20 %. Proto je nyní doporučeno přepracování těchto dávek pro děti, tj. jejich snížení. Jedním z hlavních důvodů je také prevence obezity od raného dětství(13).

Vliv fetálních vlivů na množství

a rozložení depotního tuku

Zdá se, že vliv obezity rodičů se uplatňuje převážně v raném věku. Většina studií se opírá především o analýzu vztahu hmotnosti a BMI matky a dítěte, méně studií však sleduje přímo vztahy depotního tuku jak u matky, tak u potomků. Vztah tloušťky kožních řas matky k pozdějšímu vývoji indických dětí sledoval Kellngray et al.(6).

Ve fetálním programování pozdějších rizik obezity se uvažuje o procesech týkajících se působení inzulínu a metabolismu mastných kyselin v období těhotenství. Zatím však různé studie vedou ke konfliktním výsledkům(6) vzhledem k tomu, že mechanismy těchto vztahů nebyly doposud plně osvětleny. Dále se též zvažuje, zda může být porodní hmotnost spojena s různým, např. trunkálním ukládáním tuku jako rizikovým faktorem pro inzulínovou rezistenci a kardiovaskulární rizika. V tomto ohledu nebyla zatím vysvětlena interakce mezi hereditárními faktory a pozdějšími vlivy prostředí.

Matky, které porodily děti s vyšší porodní hmotností, byly více ohroženy obezitou, glukózovou intolerancí a inzulínovou rezistencí, což se týkalo také otců(9). V předchozí studii na italských dětech(14) byl prokázán signifikantní vztah mezi indexy vztahujícími tloušťku kožních řas na trupu a končetinách u matek v průběhu těhotenství a stejnými indexy u novorozenců: vyšší hodnoty znamenají vyšší riziko. Vztah byl prokázán jen u novorozených chlapců. Také byla prokázána korelace mezi příjmem proteinů a sacharidů v různých trimestrech a hladinou některých sérových lipidů v pupečníkové krvi(14).

V kontrastu s Rolland-Cacherovou(15) Hoppeová et al.(16) nepotvrdila vliv příjmu proteinů v rané ontogenezi na rozvoj obezity v 10 letech. Také obdobná studie českých dětí tento výsledek zatím nepotvrdila(17).

Studie na experimentálním

modelu laboratorních potkanů

Zatím existuje málo dlouhodobých údajů u lidí, proto byla řada studií prováděna na experimentálním modelu laboratorních zvířat, která umožňují sledování v průběhu delších vývojových období spolu s kontrolou dalších možných interferujících faktorů. Bylo např. zjištěno, že snížený příjem bílkovin v těhotenství postupně snižoval hmotnost novorozených pokusných zvířat (laboratorních potkanů). Po zvýšení příjmu bílkovin na doporučenou úroveň trvalo ale tři generace, než se hmotnost zvířat vrátila k normálním hodnotám.

Nízkokalorická dieta způsobila sníženou porodní hmotnost také u pokusných zvířat. Následný přístup k vysokokalorické dietě v pubertě způsobil hyperfagii. Obezita následovala později, zřejmě kvůli narušení regulace chuti k jídlu(18). Další pokusy ukázaly, že překrmování krysích mláďat v neonatálním období predisponovalo u dospělých krys k rozvoji obezity spojené se symptomy podobnými syndromu X u lidí(19).

Jak bylo uvedeno výše, je též zvažována úloha výdeje energie, energetické rovnováhy s metabolickými a humorálními důsledky pohybu a zvýšené fyzické zátěže. V našich dřívějších pokusech(20) byly prokázány v experimentálním modelu významné změny vybraných ukazatelů lipidového metabolismu u dospělých potomků matek se zvýšenou fyzickou zátěží (denní běh na běhacím koberci po celé těhotenství) ve srovnání s potomky kontrolních inaktivních matek. Změny se týkaly např. koncentrace lipidů a mastných kyselin v játrech (nižší u potomků běhajících matek), a mastných kyselin v séru (vyšší u potomků běhajících matek). Změny byly patrnější v dospělém věku ve srovnání s obdobím růstu. O významném působení metabolických a dalších změn vyplývajících ze zvýšené fyzické zátěže těhotné matky svědčí jako příklad též významné zvýšení počtu kapilár a svalových vláken, zvýšení poměru kapiláry : vlákna a zkrácení difúzní distance v srdečním svalu potomků fyzicky zatěžovaných krysích matek. Účinky se dále zvyšovaly při další postnatální zátěží potomků. Tyto změny jsou znakem zlepšené funkční schopnosti srdečního svalu(20, 21). Srdeční sval potomků běhajících matek byl v dospělosti též rezistentnější k působení izoprenalinu, který vyvolává nekrózu srdečního svalu, tj. modelový infarkt myokardu. Také dieta se sníženým množstvím bílkovin v rané ontogenezi ovlivnila nejen růst, ale také rezistenci srdečního svalu k izoprenalinu dospělých zvířat. Tyto změny byly provázeny rovněž změnami tělesného složení(20, 21). Uvedené příklady ukazují na význam vlivů výživy, složení těla a energetické rovnováhy na vývoj různých onemocnění včetně obezity v pozdějších fázích ontogeneze(21).

Perspektivy výzkumu raných vlivů

na budoucí rozvoj organismu

O raném vzniku predispozic pro vznik různých patogenních situací včetně obezity se okrajově hovořilo též v sekci obezity v rámci 17. mezinárodního kongresu výživy (IUNS) ve Vídni v srpnu 2001. Přednesené referáty svědčí o zvýšeném zájmu o tuto oblast, které se v současné době věnuje řada pracovišť – především ve Velké Británii, dalších evropských, ale také asijských státech, jako je např. Indie.

Jak již bylo zmíněno, za jednu z nejrizikovějších situací z hlediska rozvoje obezity je považován snížený dietní příjem ve fetálním období, s následným zvýšeným příjmem potravy v období růstu(2, 3). Tato situace obvykle nastává v rozvojových zemích, kde se postupně zlepšují sociální a ekonomické podmínky. Nelze však vyloučit, že k podobným jevům může docházet i v průmyslově rozvinutých zemích, kdy budoucí matka omezuje z nejrůznějších důvodů příjem potravy a její složení a později své dítě překrmuje – eventuálně i podle doposud existujících doporučených dávek příjmu potravy.

Význam pozdních důsledků raných vlivů se ukazuje jak v experimentálních modelech, tak v humánních studiích. Při sledování lidí je však průkaznost podstatně nesnadnější vzhledem k možnosti působení řady dalších interferujících faktorů v průběhu celé následné ontogeneze. Tyto vlivy nelze při sledování u lidí vždy kontrolovat nebo ovlivňovat a také potřeba dlouholetých studií je zatím obtížně realizovatelná, především kvůli značným finančním nákladům a organizačním potížím. Nicméně prozatímní výsledky výzkumu v této oblasti vedou k závěru, že faktory působící v nejranějších fázích života je nezbytné zvažovat i z hlediska rozvoje obezity, a ovlivňovat jejich působení tak, aby byl zajištěn optimální vývoj organismu včetně prevence obezity. To je nutné uplatňovat mnohem dříve, než bylo doposud zvykem.

1. WORLD HEALTH ORGANIZATION. Obesity: preventing and managing the global epidemic. Report of a WHO Consultation on Obesity. Geneva 3–5 June, 1997. Geneva : WHO,1998.

2. BARKER, DJP. The fetal and infant origin of adult disease. Br Med J, 1990, 301, p. 1111.

3. Barker, DJP. Mothers, babies and disease in later life. London : BMJ Publishing Group, 1994.

4. James, WPT. The role of mother,s body composition in programming. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease, 2nd– 4th February 2001, Mumbai, India, p. 28.

5. Hughes, RC., Hughes, MC. Birth weight, infant growth and female obesity in the Pacific Islands. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 129.

6. Kellingray, S., Hill, J., Yajnik, C., Newby, R., Lovel, H., Fall, C. Geographical variaiton in neonatal size and shape and their relationship to maternal body composition. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 29.

7. Forsum, E., Kabir, N., Sadurskis, A. Maternal body composition on fertal growth on Swedish women. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 28.

8. Duggleb, SL., Jackson, AA. Maternal amino acid oxidation and berth weight. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease, 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 29.

9. Yajnik, CS., Joglekar, CV., Bavdekar, A., et al. Parental risk of heavy birth weight child, 8 years after delivery. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 30.

10. Velde, SJ TE., TwIsk, JWR., Kemper, HCG., Delemarre-VanDeWaal, HA. Testing the fetal origin hypothesis in 33-year old Dutch male and females – the Amsterdam growth and health longitudinal study. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 128.

11. Loos, RJF., Beunen, G., Fagard, R., Derom, C., Vlietinck, R. Fetal origins of body composition in young adults: A prospective twin study. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 125.

12. Parsons, TJ., Power, C., Manor, O. Birth weight, fetal growth constraint and fatness : birth to adulthood in the 1958 British cohort. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease, 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p.125.

13. BUTTE, NF., WONG, WW., HOPKINSON, JM., et al. Energy requirements derived from total energy expenditure and energy deposition during first year of life. Am J Clin Nutr, 2000, 72, p. 1558–1569.

14. ALBERTI-FIDANZA, A., PAŘÍZKOVA, J., FRUTTINI, D. Relationships between mother’s and newbornęs nutritional and blood lipid variables. Eur J Clin Nutr, 1995, 49, p. 289–298.

15. Roland-Cachera, MF. Prediction of adult body composition from infant and childhood measurements.In DAVIES, PSW.,COLE TJ. (Eds.), Body composition techniques in health and disease. Cambridge : University Press, 1995, p. 100–165.

16. HOPPE, C., MOLGAARD, C., JUUL, A., MICHAELSEN, KF. Protein intake at 9 months ius associated with body size, but nor with adiposity in 10-year-old Danish children, Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease, 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 126.

17. HAINER,V., ČERNÁ, M., KUNEŠOVÁ, M., et al. Early postnatal nutrition in preterm infants and their anthropometric characteristics in later life. Int J Obes, 1999, 93, Suppl. 5, p. 45.

18. Breier, BH., Vickers, MH., Ikenasio, BA., et al. Programming of appetite and obesity. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, p. 127.

19. PLAGEMANN, A., HARDER, T., RAKE, A., ROHDE, W. Overfeeding during neonatal life oredisposes to the development of obesity and syndrom – like alterations in rats. Proceedings of the First World Congress on the fetal origins of adult disease , 2nd–4th February 2001, Mumbai, India, s 126.

20. PAŘÍZKOVÁ, J. Nutrition, physical activity and health in early life, Boca Raton-N.York-London-Tokyo : CRC Press, 1996, 295 p.

21. PAŘÍZKOVÁ, J., HILLS, AP. Childhood obesity: prevention and treatment. Boca raton – N.York-London-Tokyo : CRC Press, 422 p.

e-mail: parizek@mbox.cesnet.cz

Ohodnoťte tento článek!