W jaki sposób warunki środowiskowe we wczesnym dzieciństwie rzutują na stan zdrowia w przyszłości?

Najnowsze wyniki uzyskane przez naukowców z Northwestern University pokazują w jaki sposób wczesne wpływy środowiskowe mogą przyczyniać się do rozwoju stanu zapalnego w wieku dorosłym. Odpowiedź zapalna jest jednym z istotnych czynników ryzyka wystąpienia różnych schorzeń, w tym chorób układu krążenia, cukrzycy, chorób autoimmunologicznych i demencji.

Czytaj dalej W jaki sposób warunki środowiskowe we wczesnym dzieciństwie rzutują na stan zdrowia w przyszłości?

Odpowiedź immunologiczna zależy od płci

Układ odpornościowy mężczyzny i kobiety reaguje odmiennie na zakażenie. Badania przedstawione w ubiegłym tygodniu na spotkaniu mikrobiologów w Bostonie sugerują, że różnice te mogą wpłynąć na opracowanie np. programów szczepień czy bardziej ukierunkowanych terapii. [1]

Przesłanki, że organizmy kobiet i mężczyzn odpowiadają inaczej w obliczu infekcji, nie są czymś nowym – istnieją już od jakiegoś czasu. W 1992 roku WHO pospiesznie wycofała nową szczepionkę przeciwko odrze, po tym jak odkryto znaczny wzrost liczby zgonów u niemowląt płci żeńskiej (badania kliniczne prowadzone w Senegalu i na Haiti). Nadal nie jest jasne dlaczego takie same skutki nie wystąpiły u chłopców, ale incydent ten był jednym z pierwszych tego typu, który przyciągnął uwagę naukowców.

W trakcie ewolucji, żeńskie organizmy mogły wykształcić wyjątkowo szybką i silną odpowiedź immunologiczną aby chronić rozwijający się w nich płód oraz noworodka. Ale miało to swoją cenę: układ odpornościowy może stać się nadaktywny i zaatakować własny organizm. Być może jest to wyjaśnieniem, dlaczego choroby autoimmunologiczne, takie jak stwardnienie rozsiane i toczeń, częściej rozwijają się u kobiet niż mężczyzn.

scientists_model_immune_variation_and_responses_to_flu_vaccination_14165434229
This image was originally posted to Flickr by NIAID. This file is licensed under the Creative Commons Attribution 2.0 Generic license.

Jednak istnieje bardzo niewiele badań oceniających oddzielnie mężczyzn i kobiety, stąd wszelkie reakcje charakterystyczne dla danej płci mogą być maskowane; z kolei wiele badań klinicznych obejmuje tylko mężczyzn, ponieważ cykl miesięczny i ciąża może zakłócać rzeczywiste wyniki.

Teraz naukowcy starają się wyłuskać i określić niektóre mechanizmy; na wspomnianym spotkaniu badaczka chorób zakaźnych Katie Flanagan z University of Tasmania w Australii, przedstawiła doniesienia na temat szczepionki przeciwko gruźlicy podawanej niemowlętom w Gambii. Jej zespół odkrył, że szczepionka tłumiła wytwarzanie białka przeciwzapalnego, ale tylko u dziewczynek; to z kolei nasilało reakcję immunologiczną i być może przyczyniało się do większej skuteczności szczepionki.

Również hormony odgrywają istotną rolę – estrogen może aktywować komórki biorące udział w odpowiedzi przeciwwirusowej, a testosteron hamować stan zapalny.

Potraktowanie komórek nabłonka nosa związkami estrogenowymi przed narażeniem ich na kontakt z wirusem grypy, dostarczyło dalszych wskazówek – jedynie komórki pobrane od kobiet zareagowały na hormony i zwalczyły wirusa (J. Peretz et al. Am. J. Physiol. http://doi.org/bj5w; 2016).

[su_note note_color=”#ececec” radius=”1″]„Jak zilustrowali na podstawie literatury Klein i wsp., różnice w zakresie naturalnej oraz swoistej odporności u samic i samców opierają się na trzech zmiennych czynnikach: genach związanych z płcią, hormonach płciowych oraz genach odpowiedzi immunologicznej. Badania na ludziach i gryzoniach doświadczalnych wskazują, że liczba i aktywność komórek odpornościowych (np. komórek prezentujących antygen) oraz nasilenie reakcji zapalnych są większe u samic, co niestety prowadzi u nich do większej częstości chorób autoimmunizacyjnych, np. tocznia rumieniowatego układowego. Większa liczba komórek naturalnej odporności i ich wzmożona aktywność skutkuje wzrostem poziomu limfocytów T i B. Silnie rozwinięta odpowiedź z udziałem limfocytów pomocniczych Th2, wraz ze wzrostem syntezy typowych dla nich limfokin (IL -4, IL -5 i IL -13), zapoczątkowuje intensywną syntezę swoistych przeciwciał.“ [2], [3][/su_note]

[su_note note_color=”#ececec” radius=”1″]„Kobiety wykazują silniejsze reakcje niepożądane po szczepieniu przeciw różyczce, błonicy-tężcowi-krztuścowi i odrze, ale z kolei ostrzejsze zapalenie mózgu po szczepieniu przeciw żółtej gorączce obserwuje się u mężczyzn. Różnice płciowe w odpowiedzi humoralnej na szczepionki nie są jednak zależne tylko od hormonów płciowych, ponieważ są one także widoczne przed okresem dojrzewania i w okresie menopauzy u kobiet niepoddanych terapii hormonalnej.“ [2], [3][/su_note]

[su_note note_color=”#ececec” radius=”1″]„Zaobserwowane wielokrotnie różnice w odpowiedzi immunologicznej w zależności od płci wskazują na konieczność zbadania efektywności szczepionek na reprezentatywnych grupach kobiet i mężczyzn oraz wprowadzenia zróżnicowanego ich dawkowania, nie tylko odpowiednio do wieku, co funkcjonuje w przypadku niektórych szczepionek, ale również od płci oraz z uwzględnieniem genów odpowiedzi immunologicznej i aktualnego poziomu hormonów osoby poddawanej szczepieniu. W tym kontekście, wstępna ocena efektywności i efektów ubocznych szczepień, powinna uwzględniać m.in. podgrupę kobiet ciężarnych, u których tło hormonalne i immunologiczne różni się zasadniczo od kobiet niebędących w ciąży.“ [2], [3][/su_note]

Także czynniki genetyczne mogą wpływać na różnice między płciami. Immunolog Linde Meyaard z University Medical Center Utrecht w Holandii analizuje białko TLR7, które wykrywa wirusy i aktywuje komórki odpornościowe; białko to, kodowane przez gen zlokalizowany na chromosomie X, wywołuje silniejszą odpowiedź immunologiczną u kobiet, niż u mężczyzn (G. Karnam et al. PLoS Pathogens http://doi.org/bj5x; 2012). Meyaard podejrzewa, że dzieje się tak ponieważ w jakiś sposób dochodzi do ominięcia procesu inaktywacji w jednym z chromosomów X*.

Badania, które rozpoczną się pod koniec tego roku, mogą pomóc w rozróżnieniu wpływu ze strony czynników genetycznych oraz hormonalnych na przebieg infekcji. Zespół Marcusa Altfelda, immunologa z Heinrich Pette Institute w Hamburgu, przyjrzy się 40 dorosłym osobom po przebytej operacji zmiany płci. Jeśli żeńskie hormony faktycznie są odpowiedzialne za omawiane mechanizmy, kobiety transpłciowe powinny wykształcić silniejszą reakcję immunologiczną na infekcje i stać się bardziej podatne na rozwój schorzeń autoimmunologicznych, w porównaniu z transpłciowymi mężczyznami.

Czy te wyniki doprowadzą do zmian w sposobie podawania leków, pozostaje kwestią otwartą. W 2014 roku US National Institutes of Health (NIH) poinformowało o wymogu zgłaszania płci zwierząt wykorzystywanych w badaniach przedklinicznych; podobne działania toczą się w Europie. Ale w 2015 roku zauważono, że NIH niestety nie egzekwuje jak należy powyższych wymogów w badaniach klinicznych. Według US Government Accountability Office (GAO), nawet jeśli badania obejmują obie płcie, NIH powinien rutynowo kontrolować czy badacze właściwie oceniają ewentualne różnice.

Endokrynolog Sabra Kleinz Johns Hopkins University w Baltimore, twierdzi, że gromadzenie takich danych mogłoby pomóc w opracowaniu bardziej skutecznych programów — np. zmniejszając dawkę szczepionki dla kobiet o połowę.

* Inaktywacja chromosomu X – proces ten zachodzi w trakcie embriogenezy w komórkach samic, w celu uniknięcia nadmiernej ekspresji białek.

[su_divider style=”dotted” size=”1″]

Źródło
  1. Sara Reardon. Infections reveal inequality between the sexes. Nature. 2016 Jun 21;534(7608):447.
  2. Długońska H. Szczepienia ochronne spersonalizowane? Wiad. Parazyt. 2010, 56(4), 315–318.
  3. Długońska H., Grzybowski M. Personalized vaccination? II. The role of natural microbiota in a vaccine-induced immunity. Wiad. Parazyt. 2011, 57: 71-76.

Dlaczego mamy duże głowy, wąskie miednice i trudne porody?

Wielkość czaszki noworodka jest dość duża w porównaniu do kanału rodnego matki. To jeden z powodów dlaczego poród u ludzi przebiega wolniej i trudniej niż u większości innych naczelnych. Naukowcom z uniwersytetów w Oslo oraz z Wiednia udało się określić zmiany adaptacyjne w budowie ludzkiego ciała, które do tej pory nie były znane. Swoje wyniki opublikowali w najnowszym wydaniu Proceedings of National Academy of Sciences.

pelvis
Źródło: Zina Deretsky, National Science Foundation | www.nsf.gov
Postawa wyprostowana a trudny poród

U hominidów, postawa wyprostowana wyewoluowała 4-5 mln lat temu. Te zmiany wpłynęły również na ludzką miednicę, która ulegała przekształceniom dla jeszcze większego usprawnienia ruchu. Później, gdy dwunożne poruszanie się było już dobrze wykształcone, mózg zaczął zwiększać swój rozmiar. Wraz z tymi zmianami, powiększeniu uległy również rozmiary głowy u noworodków. Jednak rosnąca głowa musiała przechodzić w czasie porodu przez miednicę, która wcześniej przystosowała się do poruszania na dwóch nogach. Oto przyczyna ograniczonej przestrzeni w kanale rodnym współczesnych ludzi, z którą musimy radzić sobie każdego dnia. Wiąże się to z poważnymi konsekwencjami. Kobiety w krajach rozwijających się, które nie mają dostępu do nowoczesnej opieki medycznej z możliwością wykonania cięcia cesarskiego w czasie porodu, nadal cierpią z powodu wysokiej umieralności w okresie okołoporodowym.

Analiza danych trójwymiarowych
miednica_porod
Punkty orientacyjne miednicy. Pełny zestaw 126 punktów orientacyjnych miednicy mierzony na każdej miednicy pokazano w postaci czerwonych kropek, w widoku od przodu (A), od góry (B), z boku (C). [1]

Barbara Fischer, biolog ewolucyjny z Uniwersytetów w Oslo i Wiedniu, wpadła na pomysł zbadania skutków uporczywej presji selekcyjnej w czasie porodu na ludzką morfologię. Wraz z Philippem Mitteroecker, antropologiem z Uniwersytetu Wiedeńskiego, przeanalizowała dane trójwymiarowe ludzkiej miednicy. Wykorzystane przez nią dane zostały pierwotnie zebrane w latach 80-tych do różnych celów. „W pierwszej kolejności te dane zgromadził przemysł motoryzacyjny dla crash testów samochodowych w celu usprawnienia technologii bezpieczeństwa w czasie wypadków samochodowych.” Z tego powodu zmierzono wiele ludzkich miednic.

Na ich podstawie Fischer i Mitteroecker odkryli złożony związek między kształtem miednicy, wzrostem oraz rozmiarem głowy w ludzkim ciele. Związek ten może okazać się pomocny w rozwiązaniu problemów pojawiających się przy porodzie. Uzyskane przez nich wyniki wskazują, że wymiary głowy i wzrost są zależne od kształtu miednicy.

Głowa i postawa

Wielkość głowy człowieka w znacznym stopniu jest uwarunkowana genetycznie. Stąd też kobiety z dużymi głowami mają tendencje do rodzenia noworodków z dużymi głowami. „Porównując kobiety o dużych i małych głowach, okazuje się, że miednice tych pierwszych są lepiej przystosowane do rodzenia dzieci o większych głowach,” wyjaśnia Barbara Fischer. Kość krzyżowa jest krótsza u tych kobiet, dzięki czemu w kanale rodnym jest więcej przestrzeni, co z kolei przekłada się na wymierne korzyści w czasie porodu.

Na podstawie fachowej literatury wiemy, że u niższych kobiet istnieje większe ryzyko, że płód nie będzie tak dobrze dopasowany do wymiarów miednicy w momencie rodzenia, co wiąże się trudniejszym przebiegiem porodu. Fischer i Mitteroecker zwracają uwagę w swoim badaniu, że kobiety niskiego wzrostu posiadają okrągły kanał rodny, co jest prawdopodobnie przystosowaniem do silniejszej presji selekcyjnej w chwili urodzenia się tych kobiet. Pomimo odkrytych wzorców, autorzy wyjaśniają, że indywidualne ryzyko trudnego porodu zależy od szeregu różnych czynników, zarówno środowiskowych jak i genetycznych.

[su_divider style=”dotted” size=”1″]Źródło
  1. Barbara Fischer, Philipp Mitteroecker. Covariation between human pelvis shape, stature, and head size alleviates the obstetric dilemma. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015
  2. University of Vienna. „Large heads, narrow pelvises and difficult childbirth in humans: Adaptations in human morphology explain why.” ScienceDaily, 22 April 2015.
  3. Grafika tytułowa: Ilustracja z podręcznika Ernsta Bumma i Albrechta Mayera „Grundriss zum Studium der Geburtshülfe” wydanego w 1902 roku / Wikimedia

Nadmiar kwasu foliowego w czasie ciąży może zwiększać ryzyko rozwoju autyzmu

Dość powszechnie wiadomo, że niedobór folianów może być szkodliwy dla rozwoju płodu, ale nowe doniesienia wskazują, że ich nadmiar również pociąga za sobą negatywne skutki. Kobietom planującym ciążę zaleca się spożywanie odpowiedniej ilości kwasu foliowego aby zabezpieczyć prawidłowy rozwój układu nerwowego dziecka, jednak badania prowadzone na Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health sugerują, że nadmierna suplementacja może wiązać się z poważnym ryzykiem.

Naukowcy odnotowali, że czterokrotne przekroczenie zalecanej dawki kwasu foliowego u kobiet (poziom mierzony po urodzeniu), dwukrotnie zwiększa ryzyko rozwoju zaburzeń ze spektrum autyzmu u dziecka. Również bardzo wysokie dawki witaminy B12 mogą być potencjalnie szkodliwe, trzykrotnie podnosząc ryzyko rozwoju tych zaburzeń. W przypadku gdy obie substancję są na wysokim poziomie, prawdopodobieństwo wzrasta 17,6-krotnie. Foliany występują naturalnie w owocach i warzywach, natomiast kwas foliowy – syntetyczna forma witaminy B9 – jest stosowany w suplementach witaminowych oraz dodawany do żywności (produkty zbożowe, chleb).

“Właściwa suplementacja ma działanie ochronne,” mówi jeden z autorów badania M. Daniele Fallin, dyrektor Bloomberg School’s Wendy Klag Center for Autism and Developmental Disabilities. “Od dawna wiemy, że niedobory w czasie ciąży mogą być szkodliwe dla rozwoju dziecka, ale biorąc pod uwagę uzyskane wyniki, musimy dążyć do ustalenia jak najbardziej optymalnego poziomu tego składnika w diecie.”

Kwas foliowy jest niezbędny dla wzrostu komórek, wspiera rozwój układu nerwowego. Niedobory we wczesnej ciąży związane są z większym ryzykiem wystąpienia wad wrodzonych i rozwoju zaburzeń ze spektrum autyzmu u dziecka. Ale pomimo tego, że kobiety dbają o prawidłową suplementację, u części z nich nadal występuje niedobór, co spowodowane jest zaburzonym wchłanianiem tej witaminy. Jak podaje CDC (ang. Centers for Disease Control and Prevention), 1 na 4 kobiety w wieku rozrodczym w USA ma niewystarczający poziom kwasu foliowego; przy czym nie wykonuje się rutynowego oznaczania stężenia kwasu foliowego w czasie ciąży.

Na potrzeby badania naukowcy przeanalizowali dane pochodzące z projektu Boston Birth Cohort, dotyczące 1 391 par matka-dziecko (w populacji badanej przeważały mniejszości narodowe o niskim statusie socjoekonomicznym).

Uczestniczki badania wybierano spośród kobiet rodzących w latach 1998-2013, poziom kwasu foliowego we krwi zmierzono tylko raz w okresie do 3 dni od porodu. Zaobserwowano, że 1 na 10 przebadanych kobiet ma nadmiar kwasu foliowego (powyżej 59 nM), a u 6% występuje podwyższony poziom witaminy B12 (powyżej 600 pM).

Wg WHO prawidłowy zakres kwasu foliowego u kobiet w pierwszym trymestrze ciąży powinien wahać się między 13,5 a 45,3 nM; w przeciwieństwie do tego, dla witaminy B12 nie określono jednoznacznych norm.

Zdecydowana większość matek biorących udział w badaniu zażywała preparaty wielowitaminowe (zawierające zarówno witaminę B12, jak i kwas foliowy) przez cały okres ciąży; badacze nie są do końca pewni dlaczego u niektórych kobiet poziomy tych witamin były tak wysokie, ale najprawdopodobniej przyczyniło się do tego spożywanie zbyt dużej ilości pokarmów i suplementów wzbogacanych kwasem foliowym. Innym wyjaśnieniem może być podłoże genetyczne – część kobiet może być bardziej predysponowana do wchłaniania większej ilości lub wolniejszego metabolizmu. Lub obecne są oba czynniki.

Badacze zaznaczają, że niezbędne są dalsze prace w celu ustalenia optymalnej dawki spożywanego kwasu foliowego tak aby z jednej strony uzyskać efekt ochronny dla dziecka, a z drugiej – zminimalizować ryzyka przedawkowania.

Przez długi czas panowało powszechne przekonanie o nieszkodliwości witamin i preparatów je zawierających, uważano że nadmiar zostaje po prostu usunięty z organizmu; jednak nie koniecznie musi to dotyczyć kwasu foliowego i witaminy B12. Niniejsze badanie jest częścią trwającego właśnie kohortowego prospektywnego badania dotyczącego wpływu różnych czynników na wczesnym etapie życia na rozwój autyzmu w ramach projektu Boston Birth Cohort.[1]

* W Polsce podawanie kwasu foliowego oraz jego formy czynnej zalecane jest kobietom planującym ciążę przez czas co najmniej 6 tygodni ją poprzedzających aż do drugiego trymestru ciąży (do czasu zakończenia procesu organogenezy). Aktualnie rekomendowana dawka dobowa kwasu foliowego stosowanego w celu prewencji rozwoju wad otwartych ośrodkowego układu nerwowego wynosi 400 µg = 0,4 mg na dobę.[2]

[su_divider style=”dotted” size=”1″]
Źródło
  1. Too Much Folate in Pregnant Women Increases Risk for Autism, Study Suggests. Johns Hopkins University Bloomberg School of Public Health.
  2. Rekomendacje PTG w zakresie stosowania witamin i mikroelementów u kobiet planujących ciążę, ciężarnych i karmiących. Gienkol. Pol., 2014, 85, 396−399.
  3. Grafika tytułowa: Getty Images/iStockphoto