Резюме

ВЪВЕДЕНИЕ

Въпреки че се очаква определено ниво на наддаване на тегло през юношеството, наднорменото тегло и затлъстяването се наблюдават през този преходен период с по-висока скорост в сравнение с всяко друго време по време на растеж и развитие [1-3]. Пролиферативният капацитет на мастните предшественици от подкожната мастна тъкан е много висок непосредствено преди пълното репродуктивно съзряване в подготовка за повишените енергийни нужди през репродуктивния растеж и развитие [4]. Взаимодействията на нервните, хормоналните, метаболитните и екологичните фактори по време на юношеството влияят на механизми, които регулират разделянето на тъканите, като по този начин дълбоко засягат настоящите и бъдещите фенотипи, свързани със затлъстяването.

детското

ВЪТРЕШНОМАТИЧНА СРЕДА

Значението на развитието на плода за по-късните здравни резултати е илюстрирано в концепцията за програмиране, т.е. идеята, че по време на ранното онтогенезиране развиващият се плод преминава през критични периоди на развитие, през които стимулът или обидата могат да имат траен или доживотен ефект върху фенотип [8]. Лошият растеж на плода, в резултат на недостатъчно хранене на майката, е кулминирал в повишен риск от развитие на затлъстяване и метаболитни заболявания в по-късен живот [9, 10]. Тези проучвания са послужили като основа за „пестеливата хипотеза за фенотип“, която предполага, че когато плодовете са изложени на среда, бедна на хранителни вещества, плодът прави метаболитни адаптации, за да увеличи шанса за оцеляване след раждането си в среда, обеднела с хранителни вещества, което го прави идеален адаптационен механизъм, ако плодът се роди в лишена среда. Ако обаче потомството е изложено на среда, в която става наличен излишък от храна, това ранно програмиране излага детето на риск от затлъстяване.

По този начин изглежда, че съществува U-образна връзка между теглото при раждане и свързаните със затлъстяването фенотипи, така че потомците от двете крайности на майчиния хранителен спектър са податливи на затлъстяване, централно затлъстяване и произтичащите от това дългосрочни рискове за здравето. Вътрематочната експозиция на майчин диабет също води до по-висок риск от развитие на затлъстяване при юноши. Това осигурява допълнителна подкрепа за „пестеливата генна хипотеза“, че по време на критични периоди на развитие в утробата, стимул или обида под формата на майчино прехранване или недохранване и диабет на майката, може да има трайни или доживотни ефекти върху фенотип.

ХОРМОНАЛНА СРЕДА

Началото на пубертета се характеризира с промени в оста на HPG, водещи до увеличаване на честотата и амплитудата на „импулсен генератор“ на гонадотропин освобождаващ хормон (GnRH) и произтичащ скок в секрецията на репродуктивен хормон. Отговорът на увеличеното производство на репродуктивен хормон е активиране на половите жлези. Въпреки че точният механизъм остава неясен, изглежда, че инсулинът има стимулиращ ефект върху клетките на половите жлези, увеличавайки производството на репродуктивни хормони, както и сигналите за разделяне на тъканите въз основа на енергийните резерви на тялото. Инсулинът може също да действа върху хипофизата, за да повиши чувствителността на гонадотропините към GnRH [26]. Заедно взаимодействията на репродуктивните и метаболитните хормони допринасят за контрола на телесното тегло и когато се отклоняват, играят роля в патогенезата на затлъстяването.

По време на пубертета друг ключов фактор, регулиращ разделянето на тъканите, е инсулиноподобен растежен фактор –I (IGF-I). IGF-I допринася за механизмите, участващи в освобождаването на репродуктивен хормон, засягащи половото съзряване и предизвикващи скок на растежа. Тъй като генераторът на импулси GnRH ускорява развитието на половите жлези, повишената секреция на репродуктивен хормон води до повишено освобождаване на растежен хормон (GH) и IGF-I. Поради забележимо повишаване на секрецията на растежен хормон (GH), както и секрецията на гонадотропини [36], нивата на IGF-I обикновено достигат връх през пубертета. GH, секретиран в общото кръвообращение, стимулира синтеза и секрецията на IGF-I в черния дроб и други органи, като медиира много от растежните ефекти на GH. IGF-I също действа като оперант в отрицателна обратна връзка чрез действия в хипоталамуса и хипофизата. Въпреки тази връзка с отрицателна обратна връзка, както GH, така и IGF-I са повишени през пубертета [36]. Повишената секреция на GH и репродуктивните хормони, временното намаляване на инсулиновата чувствителност и произтичащото повишаване на циркулиращия инсулин допринасят за пубертетното увеличение на IGF-I. Като такъв, пубертетът се предлага като чувствителен период за програмиране на нива на IGF-I за възрастни.

Циркулиращите концентрации на IGF-I по време на пубертета са приблизително два до три пъти по-високи от тези през зряла възраст и се увеличават с пубертетен статус, като най-значимото увеличение се случва в средата на пубертета [37]. Juul и сътр. [38] изследва връзката между IGF и техните свързващи протеини при деца, като открива значителни вариации през пубертета на IGF-I и IGFBP-3. Максималните нива и на двете са наблюдавани близо две години по-късно от пиковата скорост на височина, както и нарастващите нива на IGF-I в годините след пиковата скорост на височина, тъй като скоростта на растежа намалява, подкрепяйки връзката между системата IGF и височината. Констатациите също така показват, че IGFBP-3 се увеличава с препубертетно съзряване, но значително намалява през крайните етапи на пубертета [39-41]. Моларното съотношение IGF-1: IGFBP-3 (отражение на свободен, биологично активен IGF-I) също се увеличава в пубертета, което предполага диференциално регулиране през този период. IGFBP-1 намалява с най-ниските нива в пубертета, вероятно в резултат на промени в динамиката на инсулина и/или промени в репродуктивната хормонална среда. Заедно репродуктивните хормони, GH и IGF-1 потискат инсулиновата чувствителност, като същевременно увеличават секрецията на инсулин и влияят върху телесния състав [42].

Точно както репродуктивното съзряване се различава между мъжете и жените, така също се различават нивата на IGF; с момичета с по-висок IGF-I от мъжете [43]. Съответно, ускорението на растежа при мъжете се ускорява по-бавно, започва по-късно и продължава по-дълго. При жените значителните промени в хормоналната активност (най-вече хормоните на хипофизата и половите жлези) се дължат на драматичното стимулиране на оста HPG. Lofqvist и сътр. показа, че в средата на пубертета има разлика във връзката между възрастта и IGF-I между момчетата и момичетата, с положителен възрастов ефект при момчетата и доста постоянен възрастов ефект при момичетата [44]. Освен това стойностите на IGF-I са по-високи за момичетата в средата на пубертета, отколкото за момчетата. Тези резултати са в съгласие с наблюдението, че момичетата имат пикова скорост на височина, заедно с повишаване на серумния IGF-I, по-рано от момчетата. Интересното е, че момичетата имат значително по-високи нива на IGFBP-3 от момчетата през целия пубертет [45]. Изглежда има обрат на този сексуален диморфизъм след репродуктивно съзряване [46]. Независимо от това, очевиден е интерактивен ефект на оста IGF и репродуктивната зрялост; физиологичните последици от връзката обаче не са ясни.

Вариациите в оста на IGF, отбелязани преди пубертета, но не наблюдавани последователно след репродуктивно съзряване, могат да показват, че нивата на IGF-I в пубертета служат като „биологичен превключвател“, засягащ генната експресия, който трайно променя физиологията на реакцията на индивида към различни стимули по-късно в живота . Също така е правдоподобно, че пубертетните нива на IGF-I и вариациите в оста на IGF могат да бъдат един от физиологичните пътища, които увеличават риска от хронично заболяване по-късно в живота. Предполага се, че физиологичното и метаболитно програмиране, което се случва по време на пубертета, може да инициира събития, които водят до развитието на тези заболявания през целия жизнен цикъл.

Стресът и мозъкът на юношата

В допълнение към влиянието на оста HPG, наскоро оста HPA също е замесена в патогенезата на затлъстяването поради влиянието му върху разпределението на телесните мазнини и поведението при хранене [47]. HPA участва в реакцията на стрес чрез секреция на кортизол и претърпява дълбоки промени през юношеството, които могат да допринесат за уязвимостта на индивида към наддаване на тегло. Оста HPA обаче влияе на енергийния баланс по различни начини и с различни подлежащи механизми. Например, в мастната тъкан, кортизолът насърчава диференциацията на преадипоцитите до зрели адипоцити и увеличава липопротеиновата липазна активност, което вероятно улеснява наддаването на тегло [48]. Кортизолът се свързва с намалена инсулинова чувствителност и компенсаторно повишаване на инсулина, което може да повлияе на приема на храна [49]. Оста HPA също пречи на освобождаването на лептин и може да намали ефикасността на лептин за потискане на приема на храна [47].

ЕНДОКРИННИ ДУППОРТИ

Всеки човек има уникална експозиция на различни познати и непознати EDC. Въпреки че все още е противоречиво, се съобщава, че максималният брой на мастните клетки се постига в края на юношеството и че младите възрастни със затлъстяване имат приблизително 30% повече мастни клетки в сравнение с техните слаби колеги [59]. Това откритие предполага, че моделите на натрупване на мазнини се определят относително рано в живота. Индивидуалните различия в метаболизма и телесния състав ще създадат значителна променливост в устойчивостта и разграждането на EDC. Освен това ефектите от EDC могат да бъдат открити едва години след първоначалното излагане на индивида и могат да имат ефекти върху потомството. Въпреки че латентността между експозицията и появата на свързани със затлъстяването фенотипове създава предизвикателство при опит за установяване на връзка, взети заедно, пубертетният преход създава уникална среда, в която излагането на EDC може да има последици през целия живот. Това е особено тревожно, тъй като ендокринните разрушители са се увеличили в храни и напитки [60].

Връзката между EDC и болестта (напр. Рак) е въведена преди няколко десетилетия и съвременни проучвания показват, че асоциацията се разпростира и върху затлъстяването. От създаването на връзката със затлъстяването се предлагат множество пътища в прогресията към прекомерно натрупване на мазнини. Най-често предлаганите механизми, чрез които EDCs действат, са: чрез директно свързване с естрогенния рецептор, хиреталамусна дисрегулация и/или активиране на активирани от пероксизома пролифератор рецептори (PPARs) [50]. Като се има предвид вездесъщият характер и потенциалният принос за здравето на такива експозиции, заслужават допълнителни изследвания.

ПРАКТИКИ ЗА ХРАНЕНЕ НА РОДИТЕЛИ

Хранителните практики са разработени при хора като преживявания като отговор на екологичните бариери и заплахи (предимно недостиг на храна и инфекциозни болести) и са предадени по поколение [61]. Заплахата от недостиг на храна кара родителите да хранят децата си често, много пъти, като използват принудително хранене и убеждаване, за да насърчат децата да ядат възможно най-много по време на наличност на храна. Това беше направено, за да се гарантира, че децата ще имат достатъчно запасена енергия, за да издържат на периоди на недостиг на храна. Въпреки това, в днешната среда излишъкът от енергийно плътни храни е лесно достъпен, удобен и достъпен, тези практики на родителско хранене могат да доведат до неблагоприятни метаболитни и физиологични ефекти, които медиират наддаването на тегло/мазнини при юношите.

Изследването на връзките между родителските практики на хранене, поведението на децата при хранене и състоянието на теглото на детето дава полезна информация относно факторите, които са важни модифицируеми предиктори на затлъстяването при юноши. Участието в нездравословни практики на родителско хранене, като родителски ограничения, може да доведе до наднормено тегло на юношите. „Ограничението“ се дефинира чрез ограничаване на приема на детето от „нездравословни“ или калорични храни, особено по време на лека закуска, води до прекомерно хранене и наддаване на тегло [62-66]. Например, проучвания показват, че наблюдението от майката на приема на храна на детето, ограничаването на храните и загрижеността за теглото на детето им всъщност може да има обратен ефект, произтичащ от прехранването, когато ограничените храни станат достъпни за детето [62]. При момичетата по-високите ограничения водят до хранене без глад до седемгодишна възраст при момичетата и по-строги ограничения, свързани с по-голяма мастна маса [64]. Храненето при липса на глад се наблюдава по-често при деца и юноши с наднормено тегло [67, 68]. Лабораторни проучвания показват, че подрастващите са наблюдавани в лабораторни условия, като ядат големи количества вкусна храна при липса на глад след хранене и този излишен енергиен прием е положително свързан с теглото на детето [68].

Тези практики на хранене се различават в зависимост от културата и могат да бъдат повлияни от възрастта, пола, състоянието на теглото и хранителното поведение на детето [62]. Тези прегледи обаче могат да бъдат ограничени поради по-голямата част от проучванията, провеждани при бели диади майка-дете от нива на доходи от средния и горния клас. Ние знаем малко за това как тези взаимоотношения са свързани с популации с ниски доходи или малцинства, за които е известно, че са изложени на по-висок риск от затлъстяване [77]. Необходимо е изследване, за да се проучи как социално-икономическият статус (SES) и етническата принадлежност могат да повлияят на резултатите от телесното затлъстяване във връзка с родителските практики на хранене с многоетническа извадка.

СТРОИТЕЛНАТА СРЕДА

Факторите за съседство, като изградената и социалната среда, са свързани с резултатите от затлъстяването сред подгрупите на младежката популация [78]. Механизмите за тези въздействия върху околната среда са двойни и включват 1) намален достъп до ресурси за насърчаване на здравето в квартали като качествени хранителни магазини, тротоари и съоръжения за отдих и 2) социални фактори в квартала като страх от престъпление, възприет риск от виктимизация, намален квартални социални връзки и психосоциални стресори. [79-81] Младежите, които живеят в градски квартали, квартали с ниски доходи и селски райони, са особено уязвими и може да имат повишен риск от затлъстяване и свързаните с това съпътстващи заболявания [82-87].

Докато изследванията сочат, че ниският квартален социално-икономически статус, социални и физически характеристики са свързани с по-висок ИТМ сред децата [105-108], други проучвания показват, че факторите на съседство може да не играят роля при прогнозирането на детското затлъстяване [109, 110]. Макар и информативни, тези проучвания използват ИТМ като заместител на статуса на затлъстяване, което може да ограничи силата на тези констатации, особено сред расовите/етническите малцинства. Новите насоки, които оценяват връзката на факторите на съседство и нивата на затлъстяване сред децата, трябва да включват по-стабилни методи за телесен състав.

ДИСКУСИЯ

Петте предполагаеми допринасящи за детското затлъстяване, които са представени в тази статия, съответстват на моделите на животни и хора и епидемиологичните проучвания. Ние обаче не твърдим, че предложените обяснения са несъмнено предсказващи фактори при детското затлъстяване, но че те са възможни участници, които заслужават по-нататъшно проучване и преглед. Важно е да се отбележи, че това не беше изчерпателен преглед на всички възможни сътрудници. Поради голяма част от литературата, посветена на консумацията на енергийно плътни храни, подсладени напитки и заседнало поведение и влиянието им върху теглото при децата, беше уместно да бъдат изведени на бял свят други изследвания, които също биха могли да идентифицират видни участници. Въпреки че вярваме, че „Големите двама“ са важни, те не са ни осигурили дългосрочни резултати за намаляване на наднорменото тегло и са засенчили други убедителни детерминанти на детското затлъстяване.

Разнообразие от сигнали, излъчвани от осите HPA и HPG, могат да действат като „ендогенни функционални тератогени“ чрез неправилно програмиране на невроендокринната система [111], което води до нарушения в развитието на инсулиновата сигнализация, ситост, телесен състав и енергиен баланс. Метаболитните сигнали в незрелия хипоталамус (чрез поведенчески, екологични или физиологични сигнали), последвани от колебания в репродуктивната хормонална среда и отклонения в разделянето на тъканите, могат да доведат до дисфункция на системите, регулиращи метаболизма и телесното тегло през целия живот. Степента, до която адаптациите през юношеството се дължат на постоянни промени във физиологията, остава правдоподобен път за разгадаване на етиологията на детското затлъстяване.

Последните проучвания показват, че ендокринните разрушаващи съединения могат да повлияят на хормоналната биосинтеза и хомеостатичните системи, свързани с растежа, развитието и размножаването, особено в детска и юношеска възраст [50]. Поради критичната роля, която хормоните играят за контролиране на развитието, нарушаването на ендокринната система може да има дълбоки ефекти през детството и юношеството и е много правдоподобно, че излагането на EDCs през този период допринася за промени в диференциацията на адипоцитите и съхранението на енергия. Това е особено тревожно, тъй като ендокринните разрушители са се увеличили в общите домакински продукти и на пазара на храни [60]. Като се има предвид вездесъщият характер и потенциалният принос за здравето на такива експозиции, заслужават допълнителни изследвания.

Факторите на съседство като изградената и социалната среда са свързани с фенотипите, свързани със затлъстяването при юноши [78]. Намаленият достъп до ресурси за насърчаване на здравето в кварталите (т.е. качествени хранителни магазини, тротоари и съоръжения за отдих) и социалните фактори в квартала (т.е. страх от престъпност, предполагаем риск от виктимизация, намалени социални връзки в квартала и психосоциални стресови фактори) са свързани с повишено разпространение на затлъстяване в педиатричната популация [80, 112, 113]. Младежите, които живеят в градски квартали, квартали с ниски доходи и селски райони, са особено податливи и може да имат увеличени рискове от затлъстяване.

Обикновено разследванията, разглеждащи фактори, влияещи върху затлъстяването при юношите, са съсредоточени върху „Големите двама“, физическото бездействие и излишната консумация на енергийно плътни храни, което води до голяма част от литературата на тема „Големите две“. Това засенчи изследването на други забележителни механизми, които могат да бъдат важни фактори, влияещи върху епидемията от затлъстяване, и ние представяме някои от тези възможни предиктори в този преглед. Въпреки че смятаме, че физическата активност и приема на храна са от основно значение за изясняване на затлъстяването, ние считаме, че основните фактори, посочени в този преглед, също могат да допринесат.

Благодарности

R01-DK067426, R25 CA47888, Програма за обучение за профилактика и контрол на рака, финансирана от Националния институт по рака, Национални здравни институти.

Бележки под линия

Този изследователски ръкопис и данните, представени в тази статия, не са били публикувани по-рано, нито изцяло, нито частично, и нито един подобен доклад не е в пресата или е на преглед другаде. Работата не е и няма да бъде изпратена в друго списание, докато се разглежда от The Open Obesity Journal. Освен това никой от авторите няма потенциални конфликти на интереси, които биха могли да повдигнат въпроси относно достоверността на дадена статия, ако бъдат разкрити по-късно. Освен това всеки автор, посочен в ръкописа, е видял и одобрил представянето на тази версия на ръкописа и поема пълната отговорност за ръкописа.