Influence of environmental and genetic factors on obesity in young children and in adolescents from parents with a history of elevated BMI or obesity

• Evgenia O. Pekareva
• Natalia A. Pekareva

Abstract

The prevalence of childhood obesity has increased worldwide. The World Health Organization estimates that 39 million children under 5 years of age were overweight or obese in 2020, and 340 million children aged 5 to 19 years were overweight or obese in 2016. If the trend continues at the same rate as seen after the year 2000, it could have been expected that there would be more children with obesity than moderate or severe malnutrition in 2025. Identifying the incidence of obesity associated with anthropometric data of parents, their insulin resistance, overweight, obesity and other metabolic disorders, as well as with the peculiarities of the intrauterine period, is fundamentally important for understanding how to impact and prevent it in young and older children.

Keywords: metabolic disorders in children; insulin resistance; obesity in children; body mass index

References

1. Donnelly J.M., Walsh J.M., Horan M.K., Mehegan J., Molloy E.J., Byrne D.F. Parental height and weight influence offspring adiposity at 2 years; findings from the ROLO kids birth cohort study. Am J Perinatol. 2024; 41 (4).

2. Reynolds R.M., Osmond C., Phillips D.I.W., Godfrey K.M. Maternal BMI, parity, and pregnancy weight gain: influences on offspring adiposity in young adulthood. J Clin Endocrinol Metab. 2010; 95 (12): 5365–9.

3. Gillman M.W., Rich-Edwards J.W., Huh S., Majzoub J.A., Oken E., Taveras E.M., et al. Maternal corticotropin-releasing hormone levels during pregnancy and offspring adiposity. Obesity (Silver Spring). 2006; 14 (9): 647–53.

4. Windey K., De Preter V., Verbeke K. Relevance of protein fermentation to gut health. Mol Nutr Food Res. 2012; 56 (1): 184–96. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.201100542

5. Fleten C., Nystad W., Stigum H., Skjaerven R., Lawlor D.A., Davey Smith G., et al. Parent-offspring body mass index associations in the Norwegian Mother and Child Cohort Study: a family-based approach to studying the role of the intrauterine environment in childhood adiposity. Am J Epidemiol. 2012; 176 (2): 83–92.

6. Linabery A.M., Nahhas R.W., Johnson W., Choh A.C., Towne B., Odegaard A.O., et al. Stronger influence of maternal than paternal obesity on infant and early childhood body mass index: the Fels Longitudinal Study. Pediatr Obes. 2012; 8 (3): 159–69.

7. Silventoinen K., Rokholm B., Kaprio J., Sorensen T.I.A. The genetic and environmental influences on childhood obesity: a systematic review of twin and adoption studies. Int J Obes (Lond). 2010; 34 (1): 29–40. DOI: https://doi.org/10.1038/ijo.2009.177

8. Rogers I.; and the EURO-BLCS Study Group. The influence of birthweight and intrauterine environment on adiposity and fat distribution in later life. Int J Obes. 2003; 27 (7): 755–77. DOI: https://doi.org/10.1038/sj.ijo.0802316

Корреляцию между ростом и приростом массы тела с последующим подростковым ожирением искали и исследователи из экспертного центра Гронингена для детей с ожирением. Они выполнили поэтапную оценку прироста массы тела детей с учетом стадии полового созревания, массы тела при рождении, наличия грудного вскармливания до 3-месячного возраста, курения во время беременности и ИМТ матери. Только последние два фактора существенно коррелировали с ростом массы тела подростков. Ученые обнаружили, что более высокий относительный прирост массы тела в первый год жизни был связан с более высокими значениями массы тела в подростковом периоде. Однако эта связь между ростом ребенка и избыточной массой тела в более позднем возрасте оспаривается другими исследованиями, которые не обнаружили связи между увеличением массы тела в младенчестве с более поздним ожирением.

Данные, полученные авторами статьи "ИМТ матери, паритет и прибавка массы тела во время беременности: влияние на ожирение потомства в молодом возрасте" из отделения эндокринологии и Центра сердечно-сосудистых наук Эдинбургского университета, также свидетельствуют о том, что материнские факторы во время беременности (высокий ИМТ, больший прирост массы тела во время беременности и 1-я беременность) оказывают серьезное влияние на здоровье детей не только внутриутробно, но и на протяжении всей жизни, в том числе на развитие ожирения в раннем и взрослом возрасте [2]. Гипотеза чрезмерного питания в процессе развития утверждает, что высокие концентрации глюкозы, свободных жирных кислот и аминокислот в анализах матери приводят к необратимым изменениям в контроле аппетита, нейроэндокринным нарушениям и/или энергетического обмена у развивающегося плода, увеличивая риск ожирения в дальнейшей жизни. Авторы статьи призывают к поиску новой стратегии по повышению осведомленности общественности о вреде материнского ожирения и набора массы тела во время беременности для будущего здоровья потомства.

Сотрудники Гарвардского фонда здравоохранения и Гарвардской медицинской школы опубликовали статью "Уровни кортикотропин-рилизинг-гормона у матери во время беременности и ожирение у потомства" после проведенного ими проспективного когортного исследования беременных одним плодом и их новорожденных для изучения пре- и перинатальных детерминант [3]. Предметом изучения был уровень кортикотропин-рилизинг-гормона, который определяли в сыворотке крови у беременной в сроке 26-28 нед.

В эксперименте на животных было показано, что воздействие глюкокортикоидов на плод может программировать ожирение, особенно абдоминальный тип, в более позднем возрасте. Авторы исследовали связь уровня кортикотропин-рилизинг-гормона у матери в конце II триместра беременности как предиктора последующего ожирения у детей в возрасте до 3 лет и нашли взаимосвязь между повышением уровня кортикотропин-рилизинг-гормона со снижением ИМТ.

Новозеландские ученые П. Глюкман и М. Хансон в середине ХХ в. предложили "гипотезу несоответствия", согласно которой у плода может происходить прогностическая адаптация к факторам внешней среды, которые его ожидают после рождения. Если женщина во время беременности недостаточно питается, к тому же находится в состоянии стресса, курит, сталкивается с инфекциями или беременность протекает на фоне сахарного диабета (СД), может развиться плацентарная недостаточность, что приведет к рождению маловесного плода. Вначале ребенок адекватно прибавляет массу тела, а затем перебирает до избыточной к году после рождения в рамках гипотезы ускоренного роста, что и определяет риск развития избыточной массы тела и сердечно-сосудистых заболеваний в последующей жизни [4]. Таким образом, малая масса тела при рождении (независимо от причины) - один из предрасполагающих факторов к развитию метаболических нарушений.

Поиск связи между ИМТ родителей и их детей был предметом изучения и норвежского когортного исследования "Семейный подход к изучению роли внутриутробной среды на детское ожирение". Результаты настоящего крупного популяционного исследования показали схожие показатели ИМТ родителей и детей в возрасте 3 лет [средняя разница в ИМТ составила 0,15 (95% доверительный интервал от 0,13 до 0,16)], что можно объяснить схожими экологическими и генетическими факторами риска [5].

Тем не менее большинство авторов склоняется к тому, что на ИМТ новорожденных и детей раннего возраста в большей степени влияет ожирение матери, нежели отца. Так, ученые из Университета в Миннесоте сравнили связь между ИМТ матери и отца и ростом потомства на протяжении всего периода младенчества и раннего детства [6]. В текущий анализ были включены 912 детей, родившихся в 1928-2008 гг. в возрасте от 0 до 3,5 года. Чтобы изучить влияние ИМТ матери и отца на кривые роста ИМТ младенцев, использовался двухэтапный подход к моделированию.

Согласно их данным, материнское ожирение являлось более важным фактором, определяющим ИМТ у потомства, чем отцовское ожирение при рождении и в возрасте от 2 до 3 лет, что позволяет предположить: профилактические меры, направленные на коррекцию образа жизни матери и снижение у нее ИМТ, могут иметь важное значение для снижения избыточного ИМТ у новорожденных.

Влияние генетических факторов и факторов окружающей среды на детское ожирение изучали коллеги из Хельсинки в рамках систематического обзора [7]. В нем они собрали и проанализировали предыдущие исследования детского и подросткового ожирения в возрасте до 18 лет среди близнецов и усыновленных детей. При метаанализе исследований ожирения у близнецов было обнаружено значительное влияние генетических факторов на изменение ИМТ у детей во всех возрастных группах. Общие факторы окружающей среды также оказывали существенное влияние на массу телу детей в средней возрастной группе, но это влияние исчезало в подростковом возрасте.

На развитие ожирения у усыновленных детей оказало влияние не только семейное окружение, но и друзья, а также образ жизни, пищевое поведение и наличие физической нагрузки, поскольку была обнаружена корреляция по массе тела между усыновленными детьми и приемными родителями, однако корреляция по массе тела между родителями и их биологическим потомством была значительно сильнее, что еще раз подтверждает важность генетических факторов.

Этот вывод был подтвержден и финским продольным исследованием близнецов, которое показало, что влияние факторов окружающей среды на изменение ИМТ исчезает в возрасте от 14 до 17 лет, в то время как генетические факторы продолжают оказывать сильное влияние на ИМТ с раннего детства и до зрелого возраста. Отмечается, что ранее не проводилось ни одного семейного исследования, в котором бы измеряли ИМТ родителей, когда они были детьми, чтобы впоследствии соотнести этот показатель с ИМТ их детей в разных возрастных группах.

Влияние массы тела при рождении и особенностей внутриутробного периода на развитие впоследствии ожирения у детей изучали и на кафедре детской и перинатальной эпидемиологии Бристольского университета в Великобритании [8]. Для данного обзора было рассмотрено более 400 статей, опубликованных в Medline с 1966 г. и отобранных с помощью ключевых слов "ожирение", "жировые отложения", "талия", "конституция тела", "масса тела при рождении". Была выявлена нелинейная зависимость низкого социально-экономического статуса исследуемых как с низкой массой тела при рождении, так и с ожирением в раннем возрасте. Помимо взаимосвязи большой массы тела при рождении с ожирением в более позднем возрасте, была прослежена связь между высокой массой тела новорожденных с гипертензией, ишемической болезнью сердца, диабетом и другими патологиями в старшем возрасте. Исследования показывают, что масса тела при рождении положительно связана с ИМТ, уровнем липопротеинов высокой плотности и объемом жировой ткани у детей и взрослых и с развитием у них абдоминального или общего ожирения.

Заключение

Детское ожирение - одна из важнейших проблем здравоохранения в современном мире, поскольку дети с избыточной массой тела имеют высокий риск развития ожирения в старшем детском и взрослом возрасте. Поэтому крайне важно понять глубинные механизмы развития детского ожирения, чтобы найти эффективные меры по его предупреждению и предотвращению, прежде чем оно начнет наносить необратимый ущерб здоровью.

Литература/References

1. Donnelly J.M., Walsh J.M., Horan M.K., Mehegan J., Molloy E.J., Byrne D.F. Parental height and weight influence offspring adiposity at 2 years; findings from the ROLO kids birth cohort study. Am J Perinatol. 2024; 41 (4).

2. Reynolds R.M., Osmond C., Phillips D.I.W., Godfrey K.M. Maternal BMI, parity, and pregnancy weight gain: influences on offspring adiposity in young adulthood. J Clin Endocrinol Metab. 2010; 95 (12): 5365-9.

3. Gillman M.W., Rich-Edwards J.W., Huh S., Majzoub J.A., Oken E., Taveras E.M., et al. Maternal corticotropin-releasing hormone levels during pregnancy and offspring adiposity. Obesity (Silver Spring). 2006; 14 (9): 647-53.

4. Windey K., De Preter V., Verbeke K. Relevance of protein fermentation to gut health. Mol Nutr Food Res. 2012; 56 (1): 184-96. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.201100542

5. Fleten C., Nystad W., Stigum H., Skjaerven R., Lawlor D.A., Davey Smith G., et al. Parent-offspring body mass index associations in the Norwegian Mother and Child Cohort Study: a family-based approach to studying the role of the intrauterine environment in childhood adiposity. Am J Epidemiol. 2012; 176 (2): 83-92.

6. Linabery A.M., Nahhas R.W., Johnson W., Choh A.C., Towne B., Odegaard A.O., et al. Stronger influence of maternal than paternal obesity on infant and early childhood body mass index: the Fels Longitudinal Study. Pediatr Obes. 2012; 8 (3): 159-69.

7. Silventoinen K., Rokholm B., Kaprio J., Sorensen T.I.A. The genetic and environmental influences on childhood obesity: a systematic review of twin and adoption studies. Int J Obes (Lond). 2010; 34 (1): 29-40. DOI: https://doi.org/10.1038/ijo.2009.177

8. Rogers I.; and the EURO-BLCS Study Group. The influence of birthweight and intrauterine environment on adiposity and fat distribution in later life. Int J Obes. 2003; 27 (7): 755-77. DOI: https://doi.org/10.1038/sj.ijo.0802316

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)