Een nieuwe studie heeft aangetoond dat lichaamsbeweging tijdens de zwangerschap de metabole gezondheid van het nageslacht verbetert, zelfs als de moeder zwaarlijvig is of een vetrijk dieet volgt. Lichaamsbeweging door de moeder zorgt ervoor dat de placenta het sleuteleiwit SOD3 afscheidt, wat resulteert in een verlaagd risico op diabetes voor het nageslacht. De bevindingen in de paper identificeerden de mechanismen achter dit proces.
De resultaten zijn op 15 maart 2022 gepubliceerd in het Journal Diabetes.
Obesitas bij moeders en diabetes type 2 nemen toe. Meer dan 30% van de vrouwen in de vruchtbare leeftijd in westerse en Aziatische landen wordt geclassificeerd als zwaarlijvig. Ondertussen zullen naar verwachting in 2045 630 miljoen mensen diabetes type 2 hebben. Kinderen van zwaarlijvige moeders of moeders met diabetes type 2 hebben een verhoogd risico op diabetes, zelfs nadat ze een gezond leven hebben geleid.
“Met de groei van maternale obesitas vormt zich een zorgwekkende cyclus waarin de risico’s van diabetes van generatie op generatie worden doorgegeven”, zegt assistent-professor Joji Kusuyama van het Interdisciplinair Instituut voor Grenswetenschappen (FRIS) van Tohoku University en hoofdauteur van de studie . “Het stoppen van deze cyclus is een kritiek en dringend medisch probleem.”
In de onderzoeksgroep met Kusuyama zaten Laurie Goodyear, Nathan Makarewicz, Brent Albertson, Ana Alves-Wagner, Royce Conlin, Noah Prince, Christiano Alves, Krithika Ramachandran en Michael Hirshman van het Joslin Diabetes Center; Chisayo Kozuka van het RIKEN-centrum voor integratieve medische wetenschappen ; Toshihisa Hatta van de medische universiteit van Kanazawa; Yang Xiudong en Yang Xia van de Universiteit van Texas in Houston; en Ryoichi Nagatomi van de Tohoku University’s Graduate School of Biomedical Engineering.
Eerder toonde de groep aan dat lichaamsbeweging tijdens de zwangerschap enorme voordelen heeft voor de metabole gezondheid van het nageslacht, wat aantoont dat van placenta afkomstig SOD3, wat staat voor supuroexide dismutase 3, een sleutelrol speelt bij het doorgeven van de voordelen van maternale lichaamsbeweging aan het nageslacht. Hierop voortbouwend, ging het team op zoek naar hoe SOD3 voorkomt dat de negatieve effecten van obesitas van moeder op kind worden overgedragen en ontdekte dat SOD3 door vetrijke voeding veroorzaakte afwijkingen in het glucosemetabolisme van de nakomelingen remde.
Histonmethylering speelt een fundamentele rol bij epigenetische modificatie – erfelijke veranderingen in DNA-strengen die de overgeërfde basenparen niet beïnvloeden. Methylgroep (-CH3) hecht zich aan een aminozuur in de staart van histon-eiwitten die DNA omhullen, waarbij soms genexpressie wordt geactiveerd en soms wordt geremd.
Wanneer een moeder een vetrijk dieet volgt, wordt de histon H3-trimethylering H3K4me3 in de foetale lever verlaagd en wordt de expressie van genen voor het glucosemetabolisme belemmerd.
Dit wordt veroorzaakt door twee dingen, ontdekten de onderzoekers. Reactieve zuurstofsoorten (ROS) – zuurstof in een gereactiveerde en geactiveerde toestand die het metabolisme en de cellulaire functies van het lichaam ondersteunt – wordt verhoogd. Ondertussen wordt WDR82, een sleuteleiwit dat histonmethyltransferase reguleert, oxidatief, waardoor de eiwitfuncties worden aangetast.
De schadelijke effecten van een vetrijk dieet van de moeder op de stofwisseling van het nageslacht worden ongedaan gemaakt door inspanning van de moeder. Genetische manipulatie toonde aan dat placentale SOD3 onmisbaar is voor de beschermende effecten van maternale inspanning op nakomelingen.
De studie benadrukte ook hoe cruciaal oefening is om dit teniet te doen. Toen de onderzoekers N-acetylcysteïne (NAC), een antioxidant die de prestaties in de lever verbetert, in de foetale lever injecteerden, reproduceerde het niet de resultaten van SOD3. Dit suggereert dat de natuurlijk geproduceerde SOD3 door inspanning tijdens de zwangerschap van cruciaal belang is voor het metabolische welzijn van het nageslacht.
Gezien de eenvoud en kosteneffectiviteit van lichaamsbeweging, kan het aanmoedigen van moeders om te oefenen helpen om de alarmerende cijfers van obesitas en diabetes type 2 om te buigen. De voordelen van SOD3 zijn mogelijk niet beperkt tot de stofwisselingsstress van Kusuyama. “Er kunnen bredere voordelen zijn van dit eiwit voor andere organen bij het kind. We onderzoeken momenteel de wijzigingen in placentaweefsel veroorzaakt door SOD3 die positieve levenslange gevolgen kunnen hebben voor kinderen.”
De auteurs waarschuwen dat de studie zich nog in het preklinische stadium bevindt en dat de toepasbaarheid op mensen verdere studies vereist. Bovendien vereisen bepaalde aspecten van de signaalroute nader onderzoek.
Persbericht Tohoku University