Микробно предаване от майки със затлъстяване или диабет на бебета: новаторска възможност за прекъсване на порочен кръг

Резюме

Въведение: гестационният диабет и затлъстяването засягат здравето както на майката, така и на бебето

Хипотезата за развитието на здравето и болестите (DoHAD), която сега е обоснована от обширни изследвания върху животни и хора, предполага, че както дефицитът на хранителни вещества при майките, така и излишъкът от хранителни вещества в утробата и в ранна детска възраст, са податливи на метаболитни заболявания по-късно в живота [1–3] ]. Важността на свеждането до минимум на рисковете, свързани с майчиното затлъстяване и/или диабет, вече не се ограничава до подобряване на непосредствените резултати от бременността за майката и кърмачето, а още по-голямо предизвикателство включва подобряване на дългосрочното метаболитно здраве на засегнатото потомство [4].

Развитие на детския микробиом и риск от затлъстяване при деца

Таксономия на микроорганизмите, посочена в тази прегледна статия

Бременност и майчиният микробиом

Чревният микробиом на всеки индивид се състои от уникален модел на микроби, който се определя както от разнообразието (различни щамове бактерии), така и от изобилието (количеството на всеки щам). Майките споделят своите микроби и метаболити на микробиома с плода вътреутробно, по време на раждането и по време на кърмене; съставът на микробиома се формира от околната среда, включително диета, здравословно състояние на майката и метаболизъм, начин на раждане, гестационно наддаване на тегло (GWG), генетика и употреба на антибиотици.

Начинът на раждане влияе върху микробиома на бебето и риска от затлъстяване

Въпреки че основополагащият състав на микробиотата при кърмачета до голяма степен отразява трансфера на майката по време на раждането, начинът на раждане влияе върху постнаталното сглобяване на микробиотата и по този начин променя устойчивостта към патогенна инвазия, имунна стимулация и други важни признаци за развитие в началото на живота [26]. Бебетата, родени чрез вагинално раждане, се колонизират от микроби, пребиваващи в родовия канал и стомашно-чревния тракт на майката, докато бебетата, родени чрез цезарово сечение, първоначално се колонизират от кожна флора [26, 27]. При кърмачетата, родени доносени без медицински интервенции, чревната микробиота на 4 дни е доминирана от Gammaproteobacteria и някои Стафилококи видове, последвани от последващи Bifidobacterium колонизация [18]. При бебета, родени чрез цезарово сечение, изпражненията на бебетата разкриват намаляване на Bacteroidetes phylum, Bifidobacterium и Лактобацилус видове и нарастване на Клостридий видове, както и цялостно намаляване на микробиомното разнообразие; тези разлики продължават, в някои случаи дори на 2-годишна възраст [26, 28].

Разликите в ранния микробиом могат да имат метаболитни последици, тъй като цезаровото сечение е свързано с 46% увеличение на риска от затлъстяване на 7-годишна възраст [29] и 20% повишен риск при развитие на диабет тип 1 в сравнение с деца, родени вагинално [30 ]. Едно проучване установи, че докато повечето бебета са придобили високи нива на рода Bifidobacterium до 6-месечна възраст това придобиване се забавя при бебета, родени чрез цезарово сечение [27]. Освен това, изобилието на тези микроби обратно корелира с бебешкото затлъстяване на възраст 18 месеца, което показва, че корелацията на начина на раждане с детското затлъстяване може да бъде обусловена от микробиомен състав [27]. Въпреки това, други объркващи променливи, свързани с риска от цезарово сечение, като антибиотици, майчино затлъстяване, непоносимост към глюкоза и инсулинова резистентност, могат независимо да повлияят на микробиома на бебето и риска от затлъстяване. Увеличеният детски индекс на телесна маса след цезарово сечение е по-изразен при потомството на майки със затлъстяване [29], което предполага, че гестационните рискови фактори, начинът на раждане и постнаталната среда могат да допринесат за формирането на бъдещия риск от затлъстяване през този силно податлив период от живота.

Докато майчините вагинални и чревни микроби са важни, тъй като те са местата на вертикално микробно предаване на новороденото по време на вагинално раждане, скорошна промяна на парадигмата предполага, че утробата не е стерилна и микробното излагане може да започне вътреутробно. Съобщава се, че плацентата и амниотичната течност служат като потенциални източници на вътрематочна микробна трансмисия от майката на развиващия се плод [31, 32]. Въпреки това, потенциалът за замърсяване и ниската биомаса на микробите в тези източници предполагат, че са необходими повече изследвания, за да се разбере как те влияят върху имунитета на бебето и развитието на червата.

Диетата на майката и кърменето на бебета оформят микробната общност: въздействие върху имунитета и метаболизма

При хората съставът на кърмата влияе върху развитието на чревна пропускливост, капацитет за задържане на енергия и автоимунитет и може да се различава в зависимост от състоянието на майчиното затлъстяване и майчината диета [33]. Натрупващите се данни показват, че изключителното кърмене е свързано с по-нисък риск от детско затлъстяване [34, 35] и че тази защита може да бъде дори по-голяма при жени със затлъстяване, които кърмят своите бебета в продължение на поне 6 месеца [36]. Въпреки това, предизвиканата от кърменето защита срещу затлъстяване при потомството не е универсална за всички кърмещи майки и остава слабо характеризирана [36].

При хората кърмата служи като основен източник на важни имунни и растежни фактори, необходими за първоначална микробна колонизация. Гликаните от човешко мляко са голяма и разнообразна група полизахариди, които включват свободни олигозахариди от човешко мляко (HMO), гликопротеини, гликопептиди и гликолипиди, способни да обогатят популациите на Бифидобактерии [39]. HMO са сложни захари, които се противопоставят на храносмилането от стомаха на бебето и се метаболизират от селективна чревна микробиота. Метаболизмът на HMO може да доведе до производството на късоверижни мастни киселини (SCFA), които могат да имат метаболитно влияние (обсъдено по-долу). Общоприето е, че HMO имат значителни пребиотични ефекти, служейки като източник на енергия и хранителни вещества, които дават възможност на желаните бактерии да колонизират детския чревен тракт [40]. Видът на олигозахаридите, които бебетата получават от майките си, зависи от генотипа и фенотипа на майката [33, 41], но количеството може да е променливо, особено като се има предвид, че майките със затлъстяване и диабет имат трудности при кърменето. По-задълбочен обхват на млечните гликани и микробиома на бебето в червата е извън обхвата на този преглед, но тази тема е широко обхваната от Боде [40].

Най-често срещаните микроби, открити в човешкото мляко, но с относително ниско количество, са от родовете Bifidobacterium и Лактобацилус [42], подобно на микробите, открити в червата на бебето. Това предполага, че микробиотата на кърмата, макар и в много ниски концентрации, може да бъде пренесена в червата на бебето, въпреки че тази констатация не е универсална [43]. Подобно на чревния микробиом, микробните общности на майчиното мляко от майки със затлъстяване или прекомерна GWG са по-малко разнообразни и имат по-голямо относително изобилие от групите Лактобацилус и Стафилококи и намалена Bifidobacterium на 6 месеца след доставката [44]. Освен това кърмата от жени със затлъстяване съдържа високи нива на метаболитни и възпалителни маркери, като лептин, инсулин, глюкоза, IL-6 и TNFα, в сравнение с млякото от жени с нормално тегло [45]. Тези промени, в допълнение към промените в антиоксидантния и микробния статус, могат да бъдат важни фактори за формирането на микробиома на червата в ранна детска възраст [46].

Ранното излагане на антибиотици увеличава риска от затлъстяване

Микробиомът и GDM

Механизми за индуцирани от микробиома метаболитни нарушения

SCFA

Епигенетика

Последните проучвания показват, че микробите влияят на разнообразен набор от епигенетични фактори, включително метилиране на ДНК, модификация на хистон, свързани с хроматин комплекси и некодиращи РНК, за да променят структурата на хроматина и генната експресия [76]. Съобщава се, че SCFA влияят върху епигенома; по-специално, бутиратът е признат като мощен инхибитор на хистон деацетилаза [66, 77]. Бутиратът упражнява противовъзпалителен ефект при мишки, като насърчава диференциацията на клетки Treg чрез увеличаване на ацетилирането на хистон Н3, което съответства на повишеното Foxp3 експресия на иРНК [78, 79]. Микробиотата при мишки също е необходима да модулира експресията на Toll-подобни рецептори 2 и 4 в дебелото черво чрез епигенетични механизми [80]. Интересното е, че скорошно пилотно проучване корелира бременни жени или с Firmicutes, или с Bacteroidetes като доминираща група с диференциални профили на метилиране на ДНК на генни промотори, участващи в липидния метаболизъм, затлъстяването и възпалението в пълна кръв, събрани от същите жени на 6 месеца след раждането [81], предполагащ връзка между микробите или техните продукти и епигенетичната регулация на гостоприемника.

Жлъчни киселини

Профилактика и интервенция с пре- и пробиотици при майки и кърмачета

В по-скорошен RCT на 175 бременни жени с ИТМ в ранна бременност е 30,0–39,9 kg/m 2 е назначено да получават или дневно Lactobacillus salivarius пробиотик или плацебо капсула от 24 до 28 гестационна седмица в допълнение към рутинната антенатална грижа [95]. От интервенцията до интервенцията, сравнявайки групите, няма промени в глюкозата на гладно, честотата на GDM или антропометричните мерки на новороденото [95]. Възможно е обаче разликите между проучванията да се дължат на разлики във времето, продължителността и вида на използваните пробиотични добавки, както и на липсата на анализ на потенциалното диетично влияние върху пробиотичните ефекти, а не на липсата на пробиотичен капацитет за ефект на майчиното затлъстяване и GDM.

Перспективи

Предложени пътища за трансгенерационния цикъл на затлъстяването. GWG, ИТМ преди бременността, развитие на GDM и/или HFD/WSD може да доведе до дисбиоза на червата на майката. Тази дисбиоза може да се предава директно на бебето и може да причини дисбиоза в червата на бебето, като причини промени в производството на метаболит на SCFA, провъзпалително състояние, епигенетични промени и повишено извличане на енергия от погълнатите хранителни вещества. Външни влияния като хранене в ранна възраст (кърмене срещу хранене с адаптирано мляко), начин на раждане и антибиотично лечение могат допълнително да повлияят върху състава на микробиома на бебето в червата. Тези промени във функцията на чревния микробиом могат да доведат до новородени, родени големи за гестационна възраст и с излишно затлъстяване, като и двете поставят детето в повишен риск от затлъстяване, имунна дисфункция и NAFLD по-късно в живота. Тогава затлъстяването в зряла възраст по време на детеродна възраст продължава цикъла на затлъстяване. DM, диабет тип 1 или 2

• Минимално инвазивна, иновативна терапия, използвана за лечение на диабет тип 2 и затлъстяване
• Защита на сърцето при затлъстяване Роля на ACE2 и неговите партньори Диабет
• Пушенето на шиша е свързано с диабет и затлъстяване, установява проучване
• Митохондрии при затлъстяване и диабет тип 2 ScienceDirect
• Инхибитор на натриев глюкозен ко-транспортер 2 Магическият куршум за затлъстяване при диабет