發展健康與疾病的起源(DOHaD)是一種關注早期生活階段對人類疾病影響的醫學研究方法。這一理念探討了多種環境因素,包括孕前和孕期的營養不足、壓力和環境污染物等,可能如何導致後續的各種疾病。如今,DOHaD的研究日益強調表觀遺傳學因素對成人慢性非傳染疾病的影響。研究還表明,胎兒的心理病理學也會受到表觀遺傳因素的預測。
DOHaD從19世紀“母體印象”的概念逐漸演變而來。當時,人們普遍認為母親生產前的行為會對後代產生影響。
目前DOHaD的現代理論主要是基於大衛·巴克(David Barker)及其同事的多項研究。他們發現1921至1925年間的嬰兒死亡率與1968至1978年間心臟病率之間存在著強而有力的關聯,這一發現成為了成人疾病胎兒起源假說的基石。這一假說認為,早期的營養差異是造成成人疾病的原因之一,而出生體重則與慢性病的發展密切相關。
1944至1945年荷蘭饑荒期間,許多孕婦無法獲得足夠的營養來健康懷孕。而在這一時期出生的嬰兒,隨後發展出心臟病、精神分裂症和第二型糖尿病等病症的風險顯著上升。幾十年後,研究者發現這些嬰兒在某些基因中的甲基化增加,而在其他基因中的甲基化則顯著減少,這解釋了他們為何容易罹患某些特定疾病。
來自荷蘭饑荒的數據提供了可靠的證據,讓科學家們對DOHaD的研究產生了深刻的興趣,並促使他們探索早期環境因素對成人疾病的作用。
1944年至1945年間,由於鐵路罷工及德軍的控制,荷蘭西部和阿姆斯特丹地區發生了嚴重的饑荒,居民每日攝入的熱量不足400到800卡路里。孕婦在這樣的情況下,對她們及胎兒的健康造成了嚴重影響。研究者著手分析在這段期間懷孕的女性所生的中年人群體,結果證實了孕期的低熱量與營養攝取與子女肥胖率的相關性,這進一步支持了DOHaD的理論。
研究還探究了在早期發展階段,DOHaD的影響是否更為顯著,目前的觀點傾向於早期妊娠期間對胎兒的影響較大,不過這些理論仍在調查中。
節儉表型假說最早由C. Nicholas Hales和David Barker於1992年提出,該假說認為胎兒和嬰兒期的生長不良會導致之後發展成第二型糖尿病。他們指出,這種生長不良源於孕婦的營養不足,導致較低的出生體重。孕婦營養不良的結果是,該受胎兒在早期發展期間被「編程」成為能量儲存的模式,這可能導致成年後的代謝問題。
當成人期攝入過多食物時,這種「節儉表型」會促使身體將多餘的熱量以脂肪形式儲存,這可能會造成各種代謝疾病的風險上升。
環境不匹配假說也被稱作不匹配理論,主要指胎兒期的營養缺乏如果隨後伴隨著成人期的過量營養,會成為高風險的情況。這種情況在出生於貧困社會的個體中更為常見。當孕婦感受到低蛋白條件,胎兒會預測未來將面臨的食物困難,因此胎兒的代謝將會被調整為「節儉表型」,而這可能會在成年期造成過度肥胖及相關健康問題。
表觀遺傳的變化是與DOHaD理論密切相關的重要機制之一。DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA的變化,均受到子宮內環境的影響,且可能引起後來成人期疾病的發病率上升。
DNA甲基化是目前與發展健康和疾病起源有關的最受研究的表觀遺傳反應,這一過程會影響基因表達,從而導致多種代謝疾病的出現。
組蛋白的修飾是開發性編程中的關鍵過程,母親與父親的壓力狀況會影響後代的組蛋白修飾,這些變化進而改變了有機體的表型。
非編碼RNA在細胞分化和有機體發展中發揮著重要作用,這些RNA在心臟發展中也被認為是重要的調控因子。
巴克的研究發現,劣質的孕前環境與成人後心血管疾病的風險有著緊密的正相關。在高營養不良地區,存活下來的嬰兒在成年後遭遇心血管疾病的機率大幅上升。
UC Irvine的一項研究顯示,孕期母親的壓力與胎兒的整體健康息息相關,早期的孕期影響對人類後來的健康有重要作用。
比如在荷蘭饑荒期間,出生的小孩更容易發生肥胖、高血壓和心臟病等健康問題。
自閉症譜系障礙的發展可能與孕期壓力有關,因為孕期母親的情緒變化會增強胎兒未來的社交和溝通挑戰。
研究表明,出生於大規模饑荒時期的胎兒更可能在未來發展成精神分裂症,這一現象因缺乏特定微量元素引發。
DOHaD研究揭示了早期生命階段的環境與個體長期健康之間的深刻聯結。荷蘭饑荒為科學家提供了一個獨特的窗口,讓他們得以探索經歷困難環境的胎兒如何在成年期發展出各種健康問題。這些研究不僅讓我們更清楚地認識人類健康的起源,也引發了我們對未來是否能改善這些疾病風險的思考?