Введение

Теория пренатального развития.
Фенотип экономного расхода ресурсов относится к взаимосвязи между низким весом новорожденных и повышенным риском развития метаболических синдромов в более позднем возрасте, включая диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания. Хотя считается, что недостаточное питание в раннем возрасте является ключевым фактором, лежащим в основе этой гипотезы, другие факторы окружающей среды также изучались на предмет их влияния на предрасположенность, такие как физическая неактивность. Гены также могут играть роль в предрасположенности к этим заболеваниям, поскольку они могут делать людей более уязвимыми к факторам, повышающим риск их развития.

Исторический обзор

Термин «сберегающий фенотип» впервые был предложен Чарльзом Николасом Хейлсом и Дэвидом Баркером в исследовании, опубликованном в 1992 году. В своей работе авторы проанализировали литературу и рассмотрели пять ключевых вопросов, касающихся роли различных факторов в развитии сахарного диабета 2 типа, на основе которых была сформулирована их гипотеза. Эти вопросы включали следующее:

Роль дефицита бета-клеток при сахарном диабете 2 типа. Степень, в которой дефицит бета-клеток способствует инсулинорезистентности. Роль основных питательных веществ в росте плода. Роль нарушения поступления аминокислот у новорожденных с задержкой роста. Роль недоедания в необратимом нарушении роста бета-клеток. На основе анализа существующей литературы они предположили, что недостаточное питание в период внутриутробного развития и раннего неонатального периода может препятствовать развитию и нормальному функционированию бета-клеток поджелудочной железы, влияя на структурные особенности анатомии островков, что, в свою очередь, может повысить восприимчивость человека к развитию сахарного диабета 2 типа в более позднем возрасте. Однако они не исключали и другие причинные факторы, такие как ожирение, старение и недостаточная физическая активность, как определяющие факторы развития сахарного диабета 2 типа. В последующем исследовании Barker и др. проанализировали данные о живых пациентах из Гертфордшира, Великобритания, и обнаружили, что у мужчин в возрасте около шестидесяти лет с низкой массой тела при рождении (2,95 кг или менее) риск развития синдрома X (сахарный диабет 2 типа, гипертония и гиперлипидемия) был в 10 раз выше, чем у мужчин того же возраста с массой тела при рождении 4,31 кг или более. Эта статистическая корреляция была независима от срока беременности и других возможных искажающих факторов, таких как текущий социальный класс или социальный класс при рождении, курение и употребление алкоголя. Более того, они предположили, что, вероятно, недооценивают эту связь, поскольку в выборку попали только выжившие пациенты, а пациенты с более выраженными проявлениями синдрома X реже доживают до этого возраста. В 1994 году Phillips и др. выявили статистически значимую связь между низкой массой тела при рождении (оцениваемой по показателю Ponderal index) и инсулинорезистентностью, которая была независима от срока беременности, индекса массы тела взрослого человека и искажающих факторов, таких как социальный класс на момент исследования или социальный класс при рождении. В 2001 году Hales и Barker уточнили гипотезу, предположив, что сберегающий фенотип может являться эволюционной адаптацией: сберегающий фенотип реагирует на недостаточное питание плода, избирательно сохраняя более важные органы и подготавливая плод к послеродовой среде с ограниченными ресурсами.

Потомство

Питание матери может повлиять на развитие нерожденного ребенка в условиях недостаточного питания, подготавливая его к выживанию в этой неблагоприятной среде. Это приводит к формированию "экономного фенотипа" (Hales & Barker, 1992). Данная концепция также известна как гипотеза Баркера, по имени профессора Дэвида Дж. П. Баркера, исследовавшего эту проблему в Университете Саутгемптона и опубликовавшего эту теорию в 1990 году.

Метаболический

Гипотеза экономного фенотипа утверждает, что метаболические адаптации в раннем возрасте способствуют выживанию организма, определяя оптимальную траекторию роста в ответ на сигналы окружающей среды. Примером этого является сахарный диабет 2 типа. В своей обзорной статье Баркер и Хейлс рассматривают данные, свидетельствующие о том, что бета-клетки развиваются аномально из-за недостаточности питания в период внутриутробного развития, что приводит к нарушениям инсулиновой функции в дальнейшем. В статье также отмечается, что низкий вес при рождении сам по себе не обязательно является проявлением экономного фенотипа, поскольку низкий вес при рождении не всегда обусловлен материнским недоеданием, а может зависеть и от других факторов, влияющих на связь между низким весом при рождении и заболеваемостью. Еще до введения термина "экономный фенотип", Баркер отметил данное явление в контексте сердечно-сосудистых заболеваний. В своей лекции он обсуждает роль недостаточности питания в период внутриутробного развития в развитии обструктивных заболеваний легких (в настоящее время известных как хроническая обструктивная болезнь легких [ХОБЛ]), ишемической болезни сердца и артериальной гипертензии. Во всех этих случаях наблюдалась связь между заболеваемостью, социальным статусом и распространенностью болезни, что было объяснено проблемами недостаточности питания в критические периоды развития органов в утробе матери.

Пособие по уходу за матерью

Однако изменения окружающей среды в период раннего развития могут привести к тому, что выбранная траектория окажется неподходящей, что вызовет негативные последствия для здоровья. Этот парадокс вызывает сомнения в адаптивности фенотипа экономного генотипа для человеческого потомства. Таким образом, фенотип экономного генотипа следует рассматривать как способность всего потомства реагировать на экологические сигналы в ходе раннего онтогенетического развития. Предполагается, что фенотип экономного генотипа является следствием трех различных адаптивных процессов: материнского эффекта, конструирования ниши и фенотипической пластичности, на которые влияет мозг. В то время как фенотипическая пластичность демонстрирует адаптацию потомства, конструирование ниши и родительский эффект являются результатом отбора, осуществляемого родителями, а не приспособленности потомства. Следовательно, фенотип экономного генотипа можно описать как манипулирование фенотипом потомства в интересах приспособленности матери. Информация, поступающая в фенотип потомства в период раннего развития, отражает собственный опыт развития матери и качество среды в период ее созревания, а не предсказывает возможную будущую среду обитания потомства.

Другие последствия

Не все исследования по этой теме проводились на заболеваниях. Другие исследования изучали гипотезу "экономного фенотипа" как причинный фактор различий в развитии в период полового созревания и взрослой жизни. Обзор литературы, охватывающий период до 2013 года, рассматривал не только иерархическое сохранение тканей в клетках поджелудочной железы, но и исследования укорочения конечностей с целью сохранения развития более жизненно важных органов и костей. Примером этого явления служит исследование, опубликованное в 2018 году Королевским обществом, в котором было установлено, что гипоксический стресс, вызванный различной высотой над уровнем моря, влияет на длину конечностей у потомства. Чрезмерное питание плода также может играть важную роль в развитии, повышая вероятность раннего полового созревания и ожирения.

Побочные эффекты

Многие заболевания человека во взрослой жизни связаны с особенностями роста в раннем возрасте, при этом питание в раннем возрасте рассматривается как основной механизм, определяющий эти особенности. У людей с "экономным фенотипом" наблюдаются "меньшие размеры тела, замедленный метаболизм и сниженный уровень поведенческой активности – адаптации к среде с хроническим дефицитом пищи" (Bateson & Martin, 1999). Те, кто обладает экономным фенотипом, но развивается в условиях достатка, могут быть более склонны к метаболическим нарушениям, таким как ожирение и диабет второго типа, в то время как те, кто получил благоприятный материнский прогноз, будут адаптированы к хорошим условиям и, следовательно, лучше справятся с обильным питанием. Эта идея (Barker, 1992) сейчас широко (хотя и не повсеместно) признана и вызывает обеспокоенность в обществах, переживающих переход от недостаточного к полноценному питанию (Robinson, 2001). Факторами риска развития экономного фенотипа являются поздний материнский возраст и плацентарная недостаточность. Считается также, что эти изменения могут передаваться по наследству из поколения в поколение.