Beeinflusst mütterliches Übergewicht die Entwicklung des fötalen Gehirns?
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in der Nährstoffe Zeitschrift untersuchten Forscher die Auswirkungen der mütterlichen Fettleibigkeit auf die Gehirnentwicklung des Fötus.
Lernen: Adipositas bei Müttern und Darmmikrobiota sind mit der Entwicklung des fötalen Gehirns verbunden. Bildnachweis: Blue Planet Studio/Shutterstock
Schwangerschaftsbedingte Fettleibigkeit ist ein globales Problem der öffentlichen Gesundheit, das zunehmend Anlass zur Sorge gibt. Eine übermäßige Gewichtszunahme der Mutter ist durchweg mit mehreren negativen Auswirkungen verbunden, einschließlich neurokognitiver Beeinträchtigungen bei den Nachkommen. Die Auswirkungen von schwangerschaftsbedingter Fettleibigkeit auf die Gesundheit von Mutter und Fötus wurden kürzlich untersucht, da es immer mehr Beweise für einen Zusammenhang zwischen mütterlicher Fettleibigkeit und schlechten neurologischen Entwicklungsergebnissen bei menschlichen Nachkommen gibt.
Die Studium
In der vorliegenden Studie bewerteten die Forscher die Auswirkungen von mütterlicher Fettleibigkeit und Mikrobiota im mütterlichen Darm auf die Ergebnisse der fötalen Neuroentwicklung.
Der mütterliche Stoffwechsel unterliegt während der gesamten Schwangerschaft erheblichen Veränderungen, um das Wachstum des Fötus zu erleichtern und den erhöhten Energiebedarf der Mutter zu decken. Fettleibigkeit der Mutter während der Schwangerschaft erhöht jedoch die Schwierigkeiten der Mutter und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Babys Fettleibigkeit entwickeln und an Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und kognitiven Beeinträchtigungen leiden. Schwangerschaftsbedingte Schwierigkeiten resultieren aus abweichenden Veränderungen, die durch Adipositas-induzierte Metaflammation auf zellulärer und humoraler Ebene verursacht werden. Allerdings werden Implantation, Plazentawachstum und Geburt durch den natürlichen Entzündungsprozess begünstigt.
Adipositas-bedingte negative Auswirkungen auf die Homöostase von entzündlichem, metabolischem und oxidativem Stress werden durch komplexe Wechselwirkungen vermittelt. Erhöhte Konzentrationen entzündungsfördernder Zytokine, einschließlich Interleukin 6 (IL-6), IL-1, IL-8 und Monozyten-chemotaktisches Protein-1 (MCP-1) im mütterlichen und plazentaren Plasma, werden mit Schwangerschaftsfettleibigkeit in Verbindung gebracht. Adipositas der Mutter verursacht eine Verschiebung zugunsten eines proinflammatorischen Zustands, der den neurometabolischen Status des Fötus beeinflussen kann.
Die Genexpression im Zusammenhang mit dem Wachstum und der Entwicklung des fötalen Gehirns kann durch Veränderungen des mütterlichen Hormonspiegels, die durch Fettleibigkeit verursacht werden, beeinflusst werden. Schilddrüsen- und Glukokortikoidhormone der Mutter beeinflussen auch die fötale Gehirnentwicklung. Die Auswirkungen von Hormonen auf das Gehirnwachstum hängen von der Zeit und der Konzentration des Hormons ab. Da Hypothyreose und Fettleibigkeit miteinander verbunden sind, beeinflussen beide Erkrankungen die Entwicklung des Gehirns.
Chronische Glukokortikoidrezeptoraktivierung verändert die Glukokortikoidspiegel in den Hypothalamus- und Hippocampusregionen, was zu Veränderungen in der Rückkopplungskontrolle der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) führt. Die Wirkung von Kortikosteroiden wird auch durch epigenetische Modifikationen in synaptischen Plastizitäts-bezogenen Genen vermittelt. Katecholamine, Oxytocin und Vasopressin sind Stresshormone, die die Entwicklung und Funktionalität des fötalen Gehirns beeinflussen.
Die Auswirkungen auf die Entwicklung des fötalen Gehirns
Das frühe Plazentawachstum, die genetische Expression und schließlich die Plazentastruktur und -funktion werden durch mütterliche Adipositas-induzierte Stoffwechselveränderungen beeinflusst, die sich in den späteren Stadien der Schwangerschaft klinisch bemerkbar machen. Schwangerschaftsfettleibigkeit hat vielfältige Auswirkungen auf die Anatomie und Funktion der Plazenta. Durch die Modifizierung von Signalwegen im Zusammenhang mit oxidativem Stress, Entzündungen und Stoffwechsel kann das zelluläre Signalsystem diese Effekte modulieren. Diese Plazentaveränderungen wirken sich sowohl unabhängig als auch zusammen mit zusätzlichen Risikofaktoren auf den Schwangerschaftsausgang aus.
Mehrere klinische Erkrankungen, darunter Frühgeburt, Präeklampsie und intrauterine Wachstumsrestriktion (IUGR), weisen abnormale Gefäßsysteme der Plazenta auf. Genetik, Ernährungsgewohnheiten und Lebensgewohnheiten tragen zu einer suboptimalen plazentaren Angiogenese bei. Angiopoietin-like (ANGPTL4), Docosahexaensäure (DHA), Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF), Plazenta-Wachstumsfaktor (PlGF) und vaskulärer endothelialer Wachstumsfaktor A (VEGFA) tragen alle zu einer optimalen Plazentation bei.
Fettreiche Ernährung und mütterliche Fettleibigkeit beeinflussen das Metabolom und frühe Transkriptomveränderungen der Plazenta, während die Vaskularität der Plazenta reduziert wird. Eine fettreiche Ernährung während der Schwangerschaft fördert die ektopische Lipidakkumulation, die zusammen mit einer chronischen Plazentaentzündung eine Lipotoxizität verursacht. Darüber hinaus macht es eine fettreiche Ernährung zwingend erforderlich, dass die Plazenta ihre metabolische Reaktion und Struktur durch Veränderung der Angiogenese anpasst. Darüber hinaus wurden in Föten von Muttertieren mit fettreicher Ernährung der insulinähnliche Wachstumsfaktor 2 (IGF2) und seine Rezeptorgene in höheren Konzentrationen exprimiert als Kontrollen.
Das mütterliche Darmmikrobiom und die Entwicklung des fötalen Gehirns
Jüngste Forschungsergebnisse unterstützen die Existenz der Oral-Darm-Mikrobiomachse, indem sie darauf hindeuten, dass die mikrobielle Übertragung von Darm zu Mund und von Mund zu Darm die Krankheitsentwicklung kontrollieren kann. Darüber hinaus beeinflussen klinische Erkrankungen wie Schwangerschaftsdiabetes (GDM) und Lungenembolie (PE) die orale Mikrobiota während der Schwangerschaft. Insbesondere die Veränderungen des oralen Mikrobioms während der Schwangerschaft, ihre Beziehung zur Gesundheit der Mutter und ihre Auswirkungen auf den Geburtsverlauf wurden noch nicht dokumentiert. Studien haben auch gezeigt, dass das Mikrobiom ein entscheidender Funktionsregulator des Gehirns und des Verhaltens ist.
Die mikrobielle Besiedelung des Gastrointestinaltrakts (GI) beginnt kurz nach der Geburt und entwickelt sich in ungefähr drei Jahren in Richtung der Zusammensetzung des Erwachsenen, was ungefähr dem Wachstum des Gehirns entspricht. Die grundlegende Zusammensetzung der Darmmikrobiota des Neugeborenen wird durch Lebensstilfaktoren wie die Entbindungsmethode (vaginal oder Kaiserschnitt) und die mikrobielle Kontamination beeinflusst.
Säuglinge können aufgrund von Antibiotika, Stillen oder Säuglingsnahrung unterschiedliche Darmmikrobiota haben. Die frühen postnatalen Jahre sind ein entscheidender Faktor für die zukünftige Entwicklung des Gehirns.
Tierversuche zeigten, dass die Antibiotikatherapie das Mikrobiom verringerte, was wiederum die Neurogenese bei erwachsenen Tieren reduzierte. Körperliche Aktivität der probiotischen Einnahme könnte der antibiotischen Wirkung entgegenwirken. Die Verwendung von Antibiotika reduziert die Vielfalt und Anzahl der Darmmikroben bei Neugeborenen, was sich nachteilig auf die Produktion des aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktors (BDNF) im Hippocampus und das Erkennungsgedächtnis der Maus auswirkt. Die Verringerung der von Bakterien stammenden Metaboliten im Dickdarm, die veränderte Lipidzusammensetzung und die veränderte Expression neuraler Signalrezeptoren, einschließlich des N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptors (NMDA)-2B und des Tight-Junction-Proteins, wurden mit kognitivem Verlust in Verbindung gebracht.
Insgesamt kam die Studie zu dem Schluss, dass das Mikrobiom der Mutter einen erheblichen Einfluss auf die neurologische Entwicklung ihres Nachwuchses hatte. Adipositas und das mütterliche Mikrobiom verändern fötale neurologische Entwicklungsprozesse, die sich auf das Verhalten im Erwachsenenalter auswirken können.
Referenz:
- Basak S, Das RK, Banerjee A, Paul S, Pathak S, Duttaroy AK. (2022). Adipositas bei Müttern und Darmmikrobiota sind mit der Entwicklung des fötalen Gehirns verbunden. Nährstoffe. doi: https://doi.org/10.3390/nu14214515 https://www.mdpi.com/2072-6643/14/21/4515
.
