Детското затлъстяване и рибата зебра като модел за изследване на диета, индуцирано затлъстяване и неговото въздействие върху сърдечно-съдовата система в зряла възраст - Общ преглед

Факултад де Медицина, Университет Антонио Нарино, Богота, Колумбия

детското

Резюме

Затлъстяването е сериозен актуален проблем за общественото здраве, който представлява рисков фактор за развитие на сърдечно-съдови, ендокринни, метаболитни и неопластични заболявания. Неадекватният хранителен прием се аргументира като един от най-важните фактори за развитието на затлъстяване, особено приемането на диети с високо съдържание на мазнини. Затлъстяването се увеличава през последните десетилетия и премина от проблем за възрастни в детска грижа, като детското затлъстяване понастоящем се счита за епидемия. Настоящият преглед показва мащаба на този проблем и полезността на модела на затлъстяване, предизвикан от диетата, при изясняване на въздействието на прекомерното хранене и диетите с високо съдържание на мазнини върху наднорменото тегло и затлъстяването. Представените доказателства показват, че зебрата е полезен модел за изследване на затлъстяването и неговия статус като рисков фактор за няколко често срещани хронични незаразни заболявания при хората, включително метаболитни синдроми, метаболитни кардиопатии и сърдечна недостатъчност.

Ключови думи

животински модели, детско затлъстяване, сърдечно-съдов риск, диета с високо съдържание на мазнини, прехранване, сърце от зебра

Въведение

Затлъстяването е сериозен проблем за общественото здраве и понастоящем се счита за един от най-важните рискови фактори за развитието на различни хронични здравословни проблеми, като сърдечно-съдови, стомашно-чревни, бъбречни, ендокринни, мускулно-скелетни и имунологични заболявания [1-4]. Според Световната здравна организация (СЗО), разпространението на затлъстяването се е утроило между 1975 и 2016 г. Приблизително 13% от световното население е представило затлъстяване през 2016 г., което представлява приблизително 650 милиона души: 11% мъже и 15% жени [5,6 ]. За настоящия преглед беше извършено библиографско търсене в базата данни PubMed, EMBASE, sciELO и търсачката на Google Scholar. Термините „прехранване“, „диета с високо съдържание на мазнини“, „детско затлъстяване“, „сърдечно-съдов риск“, „затлъстяване, предизвикано от диета“ и „сърце от зебра“ бяха комбинирани.

Въпреки че затлъстяването е хронично заболяване, което се среща предимно при възрастни, детското затлъстяване се е увеличило тревожно през последните десетилетия и сега се счита за глобална епидемия [7-9]. През 2016 г. приблизително 41 милиона деца на възраст под 5 години са с наднормено тегло или затлъстяване и приблизително половината от тези деца са живели в Азия. Имайки предвид възрастта между 5 и 19 години, разпространението на децата с наднормено тегло и затлъстяване нараства от 4% през 1975 г. на 18% през 2016 г .; повече от 124 милиона деца и юноши са със затлъстяване [5,6]. Излишното тегло и детското затлъстяване могат да представляват рисков фактор за развитие на хронични заболявания, които трудно се управляват при възрастни [10-12]. Преувеличеното увеличаване на мастната тъкан през детството може да бъде рисков фактор за развитие на здравословни проблеми като хипертония, сърдечна недостатъчност, непоносимост към глюкоза, дислипидемии, мастна чернодробна болест, метаболитен синдром, захарен диабет 2, остеоартрит и някои видове рак с различен произход: ендометриум, гърди, яйчници, простата, черен дроб, жлъчен мехур, бъбреци и дебело черво [13,14].

Диета, хранителен баланс и мастна тъкан

Затлъстяването е мултифакторно разстройство и един от факторите, благоприятстващи развитието му, е небалансирана диета, особено диети с високо съдържание на липиди, които водят до положителен енергиен дисбаланс между приема на калории и енергийните разходи [15]. Предлагат се промени в централното регулиране на приема на храна като произход от диета, индуцирано затлъстяване (DIO). В централната нервна система (ЦНС) са описани аноректични и орексигенни вериги, невропептиди, рецептори и сигнални пътища. В днешно време изследванията на DIO са насочени към изучаване на поведенчески и молекулярни адаптации при пристрастяване при преяждане [16-18].

При преяждане с излишък от приети калории води до съхраняване на този излишък като липиди в мастните тъкани адипоцити, където те се натрупват като триглицериди и неутрални липиди и това съхранение благоприятства развитието на наднормено тегло и затлъстяване [19,20].

Предполага се, че хранителният баланс в началните етапи на индивидуалното развитие определя неговия биотип в напредналите му възрасти [13,21,22]. Излишъкът от калории в диетата повишава вероятността от увеличаване на количеството на мастната тъкан чрез натрупване на липиди. Има два документирани механизма за това увеличение на мастната тъкан: хипертрофия или хиперплазия на адипоцитите. Приносът на един или друг механизъм за развитието на затлъстяване зависи от различни фактори, включително възраст, диета, невроендокринна регулация и генетични аспекти, наред с други [23-25]. При хората тези механизми могат да определят вероятността мастната тъкан да се разшири до между 2 и 70% от телесното тегло в отговор на положителен енергиен баланс [26].

Връзка между мастната тъкан и затлъстяването

Модели на гризачи и изследвания на затлъстяването

Предклиничните проучвания, използващи модели на затлъстяване с гризачи и епидемиологични клинични проучвания показват пряка връзка между приема на мазнини и затлъстяването [24,37,38]. Други изследвания върху гризачи показват, че наддаването на тегло не винаги е свързано с хиперфагия и че изокалоричните диети могат да предизвикат натрупване на висцерална мастна тъкан, пропорционално на съдържанието на мазнини в диетата [37,38]. Освен това е доказано, че диета, богата на липиди, предизвиква пролиферация на подкожната мастна тъкан и хипертрофия на висцералната мастна тъкан, а при мишки е потвърдено, че диетата с високо съдържание на мазнини предизвиква пролиферация на адипоцитни клетъчни предшественици в подкожната мастна тъкан [23, 25]. Парадоксално е, че при затлъстели мишки са описани някои интервенции за затлъстяване, като липектомия, които стимулират липогенезата и диференциацията на адипоцитите [39]. Въпреки че моделът на затлъстяването при плъхове се счита за златен стандарт, разходите са високи, затова са търсени алтернативни модели, които биха позволили развитието на изследвания по този въпрос, особено в развиващите се страни, където затлъстяването е сериозен проблем за общественото здраве. Една от алтернативите за изследване на животни е рибата зебра.

Използване на рибки зебра за изследване на затлъстяване, предизвикано от диета

Метаболизмът на липидите при зебрата е като бозайниците. Липидите се абсорбират от хранителните липиди и се доставят от червата до черния дроб и оттам до цялото тяло. В кръвта липидите се транспортират чрез липопротеинови носители (VLDL, LDL, HDL) по същия начин, както при бозайниците [50,51]. Също така, рибата зебра има регулаторен път на енергийна хомеостаза, който включва централна меланокортинова система, която реагира на лептин. При риба зебра са открити адипонектин и адипонектинови рецептори, свързан с аготи протеин, PPAR (активирани с пероксизом пролифератор рецептори) липиден сензор и регулатор на липидния метаболизъм, лептин и регулаторен път на липиден синтез SCAP/SREBP. Обезогенните и антиобезогенните лекарства са тествани успешно в този модел, който предполага запазването на ключови регулаторни пътища на адипогенеза при рибите зебра [52-57].

DIO при млади данио и сърдечно-съдови промени при възрастни зебра

Заключения

С пълното секвениране на генома на зебра, демонстрирайки, че той има 80% сходство с човешкия геном [65], доказателствата подкрепят хипотезата за връзка между диети с високо съдържание на липиди, дисрегулация на обезогенните пътища и затлъстяване; откритията потвърждават ролята на тези два фактора за развитието на сърдечно-съдови заболявания и биха могли да бъдат екстраполирани върху хората. Резултатите също така подчертават значението на включването на балансирана диета в ранните етапи от живота, за да се намали рискът от хронични, скъпи и неконтролируеми заболявания при възрастни. Предвид нарастващите доказателства, предоставени от модела DIO данио, този модел се счита за полезен, евтин модел за изследване на връзката между затлъстяването и незаразните хронични заболявания, изясняване на механизмите за задействане и предлагане на профилактични и терапевтични действия. Тази информация от своя страна може да се използва в подкрепа на програми за обществено здравеопазване, насочени към намаляване на глобалната тежест на болестите, свързани със затлъстяването.

Декларации

Финансиране: Това изследване не е получило конкретна субсидия от финансиращи агенции в публичния, търговския или нестопанския сектор.

Конфликт на интереси: Авторът декларира, че няма конфликт на интереси.

Етично одобрение: Тази статия не съдържа проучвания с човешки участници или животни, извършени от някой от авторите.

Препратки

Редакционна информация

Главен редактор

Йосуке Ямада
Национални институти по биомедицински иновации, здраве и хранене, Япония
Ин-Фу Чен
Медицински университет Каосюн, Тайван