Developmental programming of the metabolic syndrome - critical windows for intervention

Abstract

Metabolic disease results from a complex interaction of many factors, including genetic, physiological, behavioral and environmental influences. The recent rate at which these diseases have increased suggests that environmental and behavioral influences, rather than genetic causes, are fuelling the present epidemic. In this context, the developmental origins of health and disease hypothesis has highlighted the link between the periconceptual, fetal and early infant phases of life and the subsequent development of adult obesity and the metabolic syndrome. Although the mechanisms are yet to be fully elucidated, this programming was generally considered an irreversible change in developmental trajectory. Recent work in animal models suggests that developmental programming of metabolic disorders is potentially reversible by nutritional or targeted therapeutic interventions during the period of developmental plasticity. This review will discuss critical windows of developmental plasticity and possible avenues to ameliorate the development of postnatal metabolic disorders following an adverse early life environment.

Influence of early-life nutrition on mortality and reproductive success during a subsequent famine in a preindustrial population

“…We urge that further consideration of the PAR hypothesis integrates the possibility of adaptation to the environment with the constraining effects that it appears to impose on survival and reproduction, the outcomes that are important in an evolutionary context. The details behind how humans and their ancestors have evolved to respond to environmental conditions are not trivial in the context of understanding the global epidemic of metabolic diseases, and even designing interventions (17,18). Improved resolution of these details may not only give rise to more testable predictions, but also improve strategies for prevention and management of metabolic disease and other emerging health concerns.…”

“…Understanding the evolutionary processes underlying such associations is deemed to increase our understanding of the health consequences of earlylife conditions and guides the development of interventions (18). However, although the PAR hypothesis is frequently alluded to, its novel predictions have rarely been empirically tested (19,20).…”

Fetal programming of adult Leydig cell function by androgenic effects on stem/progenitor cells

“…Such fetal programming applies to common disorders encapsulated in the metabolic syndrome (2), which are interlinked in adult men with low testosterone levels (3). Large studies from the United States (4) and Europe (5,6) also show that testosterone levels in men of all ages are declining with later year of birth.…”

Peculiarities of Cell Redox-State Integral Index Dynamics in Term Newborns After Hypoxia

“…Таке розвиткове програмування пов'язано з низькою масою тіла при народженні через вну-трішньоутробну компрометацію оточенням ди-тини, яка стає уразливою до розвитку хронічних захворювань у пізньому житті. Відповідно до кон-цепції фетального програмування, недостатність харчування плода та немовляти викликає перма-нентні структурні та функціональні зміни, які су-проводжуються високою частотою ендокринних і серцево-судинних розладів [6,46]. Негативні наслідки порушення харчування у ранньому он-тогенезі проявляються при формуванні інтелекту-альних та когнітивних здібностей, особливо при тривалому відставанні у рості [43].…”

“…Проведені експериментальні та клінічні до-слідження свідчать про вплив епігенетичних змін на регуляторні гени, які відіграють значну роль у проведені патофізіологічних фенотипів, що ви-никають під час програмування на ранніх термі-нах розвитку. Епігенетичні процеси призводять до спадкових змін у функціонуванні генів завдя-ки пошкодженню хімічно незалежних послідов-ностей ДНК та можуть бути чинниками експресії тканинно-специфічних генів під час диференціа-ції [25,46]. Сума таких маркерів геному, описана як епігеном, вміщує 3 різні, але тісно взаємодіючі механізми, включає: ДНК метиляцію, модифіка-цію гістонів, некодовану мікроРНК.…”