Gewebepartitionierung in der frühen Kindheit

Die frühe Kindheit (ca. 4–6 Jahre) ist ein wichtiges Fenster zur Bestimmung der Körperzusammensetzung und kann eine kritische Phase für die Entwicklung von Gewebeverteilungsmustern sein, die das spätere Krankheitsrisiko, einschließlich Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes, beeinflussen. Da die Adipositas während dieser kritischen Phase zunimmt, kann die Ablagerung/Erhaltung von Fettreserven auf „Kosten“ anderer Gewebe aufrechterhalten werden; Das heißt, die Energiehomöostase kann von Natur aus auf eine Fettzunahme ausgerichtet sein. Die Art und Menge der in der frühen Kindheit angesammelten Gewebemasse hat Auswirkungen auf das Stoffwechselprofil, die Glukose-/Insulinhomöostase, das Hormonprofil und den Energieverbrauch im Ruhezustand.

Das Zusammenspiel zwischen Fett- und Knochenablagerung stellt eine physiologische Eigenschaft dar, die es dem Körper ermöglicht, zu entscheiden, ob er „Energie“ zum Aufbau eines bestimmten Gewebes transportieren möchte. Es ist plausibel, dass der dem Fettleibigkeits- und Diabetesrisiko zugrunde liegende Phänotyp durch die Differenzierung des Zelltyps (Adipozyten, Osteozyten usw.) in diesem frühen Stadium des Wachstums und der Entwicklung bestimmt wird. In-vitro-Studien zeigen eine Transdifferenzierung unter dem Einfluss spezifischer äußerer Reize, die den Phänotyp in Richtung anderer Zelllinien verändern kann. Darüber hinaus haben Nagetiermodelle gezeigt, dass die Einwirkung von Reizen (Bewegung) in einem frühen Lebensalter die Ansammlung von überschüssiger Fettmasse im Erwachsenenalter verhindern kann, selbst wenn der Reiz später entfernt wird (die Tiere trainieren nicht mehr). Frühe Erfahrungen von Kindern (körperliche Aktivität) können „umweltbedingt“ Veränderungen in der Körperzusammensetzung hervorrufen und Menschen im Laufe ihres Lebens für Diabetes prädisponieren (Abbildung 1).

Hypothesen und spezifische Ziele: Frühe Wachstumsmuster und Zelldifferenzierung können langfristige Auswirkungen auf die Körperzusammensetzung haben, indem sie biologische und hormonelle Achsen beeinflussen, die die Körperzusammensetzung im Kindesalter regulieren. Die Körperzusammensetzung umfasst nicht nur die absolute Masse, sondern auch Aspekte von Größe, Form und Lage. Zu diesem Zweck werden folgende konkrete Ziele evaluiert:

1. Quantifizieren Sie die Körperzusammensetzung, die Fettgewebeverteilung und die relativen Gewebeverhältnisse mithilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) und der Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (DXA).

   1. Hypothese: Eine frühzeitige Aufteilung der „Ressourcen“ für den Aufbau von Fettmasse führt zu einem geringeren Zuwachs an Knochenmasse, der langfristig anhalten kann.
   2. Hypothese: Die Aufteilung des Gewebes in Richtung Fett auf Kosten der Knochenmasse (und indirekt der Muskelmasse) führt zu negativen Auswirkungen auf den Glukose-/Insulinstoffwechsel, den Gesamtenergieverbrauch, die Stoffwechselrate im Ruhezustand und die Hormonsignalisierung.
   3. Hypothese: Kinder mit einem höheren Maß an körperlicher Aktivität (Energieverbrauch) haben eine stärkere Aufteilung in Richtung Knochenmasse (und Muskelmasse).

2. Quantifizieren Sie die Fettgewebeverteilung sowie die Größe und Anzahl der Adipozytenzellen mithilfe von MRT und histologischen Techniken.

   1. Hypothese: Bei Kindern mit geringer körperlicher Aktivität wird eine relativ größere Menge an Knochenmark-Fettgewebe sichtbar sein, was zu einer bevorzugten Differenzierung pluripotenter Stammzellen in Richtung Adipozyten gegenüber Osteozyten in der Knochenmarkhöhle führt.
   2. Bei Kindern mit geringer körperlicher Aktivität ist eine relativ höhere Adipozytenzahl zu erkennen, was auf eine stärkere Differenzierung der MSC in Richtung Adipozyten gegenüber Osteozyten hinweist.