Partycjonowanie tkanek we wczesnym dzieciństwie

Wczesne dzieciństwo (około 4-6 lat) jest ważnym oknem do określenia trajektorii składu ciała i może być krytycznym okresem dla rozwoju wzorców podziału tkanek, które wpływają na późniejsze ryzyko chorób, w tym otyłości i cukrzycy typu 2. Ponieważ otyłość przyspiesza w tym krytycznym okresie, odkładanie/zachowywanie zapasów tłuszczu może być podtrzymywane „kosztem” innych tkanek; tj. homeostaza energetyczna może być z natury ukierunkowana na przyrost tkanki tłuszczowej. Rodzaj i ilość masy tkanki nagromadzonej we wczesnym dzieciństwie ma wpływ na profil metaboliczny, homeostazę glukozy/insuliny, profil hormonalny i spoczynkowy wydatek energetyczny.

Wzajemna zależność między odkładaniem się tłuszczu i kości stanowi cechę fizjologiczną umożliwiającą organizmowi wybór między przekazywaniem „energii” w kierunku gromadzenia określonej tkanki. Prawdopodobnie fenotyp leżący u podstaw ryzyka otyłości i cukrzycy może być określony przez zróżnicowanie typu komórek (adipocyty, osteocyty itp.) na tym wczesnym etapie wzrostu i rozwoju. Badania in vitro wykazują transdyferencjację pod wpływem określonych bodźców zewnętrznych, które mogą zmieniać fenotypy w kierunku innych linii komórkowych. Ponadto modele gryzoni wykazały, że ekspozycja na bodźce (ćwiczenia) we wczesnym okresie życia może zapobiegać nadmiernemu gromadzeniu się tkanki tłuszczowej w wieku dorosłym, nawet jeśli bodziec zostanie później usunięty (zwierzęta już nie ćwiczą). Wczesne doświadczenia dzieci (zaangażowanie w aktywność fizyczną) mogą „wywoływać środowiskowe” zmiany w składzie ciała i predysponować osoby do cukrzycy przez całe życie (ryc. 1).

Hipotezy i cele szczegółowe: Wczesne wzorce wzrostu i różnicowanie komórek mogą wywoływać długotrwały wpływ na skład ciała poprzez wpływ na osie biologiczne i hormonalne, które regulują skład ciała w dzieciństwie. Skład ciała obejmuje nie tylko masę bezwzględną, ale także wymiary, kształt i lokalizację. W tym celu ocenie poddane zostaną następujące cele szczegółowe:

1. Oceń ilościowo skład ciała, rozmieszczenie tkanki tłuszczowej i względne proporcje tkanki za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI) i absorpcjometrii rentgenowskiej o podwójnej energii (DXA).

   1. Hipoteza: Wczesne dzielenie „zasobów” na gromadzenie masy tłuszczowej doprowadzi do zmniejszenia przyrostu masy kostnej, który może utrzymywać się przez długi czas.
   2. Hipoteza: Podział tkanki w kierunku tłuszczu kosztem masy kostnej (i pośrednio masy beztłuszczowej) będzie miał niekorzystny wpływ na metabolizm glukozy/insuliny, całkowity wydatek energetyczny, tempo metabolizmu spoczynkowego i sygnalizację hormonalną.
   3. Hipoteza: Dzieci o wyższym poziomie aktywności fizycznej (wydatku energetycznym) będą miały większy podział w kierunku masy kostnej (i beztłuszczowej).

2. Oceń ilościowo rozmieszczenie tkanki tłuszczowej oraz rozmiar i liczbę komórek adipocytów za pomocą MRI i technik histologicznych.

   1. Hipoteza: Stosunkowo większa ilość tkanki tłuszczowej szpiku kostnego będzie widoczna u dzieci o niskim poziomie aktywności fizycznej, co skutkuje preferencyjnym różnicowaniem pluripotencjalnych komórek macierzystych w kierunku adipocytów w stosunku do osteocytów w jamie szpiku kostnego.
   2. Względnie większa liczba komórek adipocytów będzie widoczna u dzieci o niskim poziomie aktywności fizycznej, co wskazuje na większe zróżnicowanie MSC w kierunku adipocytów w porównaniu z osteocytami.