Mütterliche Bewegung und ihre positiven Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel der Nachkommen
Warum steigen die Zahlen von Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes weltweit so stark an? Und was hat das mit der Schwangerschaft zu tun? Die Antwort könnte in der Art und Weise liegen, wie sich die Gesundheit der Mutter auf die Entwicklung des Kindes auswirkt. Laut der International Diabetes Federation lebten im Jahr 2019 9,3 % der Erwachsenen im Alter von 20 bis 79 Jahren – das sind 463 Millionen Menschen – mit Diabetes. Bis 2045 könnte diese Zahl auf 700 Millionen ansteigen. Besonders alarmierend ist, dass eine von sechs Geburten, also 20 Millionen pro Jahr, von hohem Blutzucker während der Schwangerschaft betroffen ist. In 84 % dieser Fälle handelt es sich um Schwangerschaftsdiabetes (GDM). Diese Erkrankung erhöht das Risiko für zahlreiche diabetesbedingte Komplikationen. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) betont außerdem, dass 50 % der Frauen im gebärfähigen Alter und 20 % bis 25 % der schwangeren Frauen in Europa übergewichtig oder fettleibig sind. Die weltweiten Gesundheitsausgaben für Diabetes werden auf 10 % geschätzt, was 760 Milliarden US-Dollar entspricht. Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes und ihre Folgeerkrankungen stellen somit eine enorme Belastung für die Gesundheitssysteme und die Betroffenen dar.
In den letzten Jahren wurde immer deutlicher, dass die Anfälligkeit für Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes stark von der Umgebung im Mutterleib während der frühen Entwicklung beeinflusst wird. Dieses Phänomen wird als „metabolische Programmierung“ bezeichnet. Studien am Menschen und Experimente mit Nagetieren haben gezeigt, dass der Ernährungszustand der Mutter während der Schwangerschaft ein entscheidender Faktor für die Entwicklung von Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes bei den Nachkommen ist. Zum Beispiel führte die Unterernährung der Mütter während der niederländischen Hungersnot zwischen 1944 und 1945 dazu, dass die Nachkommen im Erwachsenenalter an Fettleibigkeit litten. Andere Studien haben gezeigt, dass ein niedriges Geburtsgewicht mit einem erhöhten Risiko für Fettleibigkeit, gestörte Glukosetoleranz und Typ-2-Diabetes verbunden ist. Interessanterweise wurde auch die Fettleibigkeit der Mutter als Risikofaktor für Fettleibigkeit und Diabetes bei den Nachkommen identifiziert. Schwangerschaftsdiabetes und mütterliche Fettleibigkeit können somit das Risiko für gestörten Glukosestoffwechsel bei den Nachkommen erheblich erhöhen. Doch welche Maßnahmen können ergriffen werden? Dieser Artikel zeigt, wie Bewegung der Mutter während der Schwangerschaft den Glukosestoffwechsel der Nachkommen positiv beeinflussen kann und welche Rolle epigenetische Veränderungen dabei spielen könnten.
Die Bedeutung von Bewegung während der Schwangerschaft
Es ist bekannt, dass Bewegung für Menschen mit Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes gesundheitliche Vorteile hat. Regelmäßige Bewegung ist eine der effektivsten Strategien zur Behandlung von Typ-2-Diabetes. Neue Daten deuten darauf hin, dass körperliche Aktivität während der Schwangerschaft die Gesundheit der Nachkommen in der Kindheit verbessern kann. Moderate Bewegung während der Schwangerschaft ist sowohl für die Mutter als auch für den Fötus sehr vorteilhaft. Mehrere Studien haben die positiven Auswirkungen von Bewegung während der Schwangerschaft auf die Schwangerschaftsergebnisse und die Stoffwechselgesundheit der Nachkommen untersucht. Diese Studien zeigen, dass Bewegung während der Schwangerschaft das Risiko für Bluthochdruck, übermäßige Gewichtszunahme und Präeklampsie bei der Mutter verringert. Gleichzeitig schützt sie die Nachkommen vor Makrosomie (übermäßiges Geburtsgewicht) und niedrigem Geburtsgewicht. Regelmäßige Bewegung während der Schwangerschaft kann das Risiko für Schwangerschaftsdiabetes bei übergewichtigen und fettleibigen schwangeren Frauen effektiv reduzieren. Diese Studien zeigen, dass mütterliche Bewegung das Auftreten von negativen Schwangerschaftsergebnissen deutlich verringern kann. Bewegung während der Schwangerschaft hat auch positive Auswirkungen auf die Nachkommen. Gewichtstraining während der Schwangerschaft führt zu einem geringeren Körpergewicht der Kinder im Alter von 5 Jahren, ohne negative Auswirkungen nach der Geburt. Eine weitere Studie mit 5.125 Kindern zeigte, dass eine übermäßige Gewichtszunahme während der Schwangerschaft das Risiko für Fettleibigkeit im Alter von 8 Jahren erhöht. Angemessene Bewegung während der Schwangerschaft war effektiv, um den Body-Mass-Index (BMI) der Kinder zu senken. Allerdings konzentrierten sich diese Studien nur auf die Auswirkungen in der Kindheit. Die langfristigen Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel sind noch nicht klar.
Studien an Nagetieren: Bewegung der Mutter und Glukosestoffwechsel der Nachkommen
Obwohl diese wichtigen Studien am Menschen darauf hindeuten, dass Bewegung während der Schwangerschaft für die Gesundheit der Nachkommen wichtig ist, konnte noch nicht festgestellt werden, ob mütterliche Bewegung beim Menschen das Risiko für Diabetes oder Fettleibigkeit im Erwachsenenalter oder im mittleren Alter verringern kann – einer Zeit, in der das Risiko für Stoffwechselerkrankungen besonders hoch ist. Daher sind Untersuchungen mit Nagetier-Modellen unerlässlich, um die Auswirkungen von mütterlicher Bewegung auf die Nachkommen im Laufe ihres Lebens zu untersuchen.
Der richtige Zeitpunkt für mütterliche Bewegung
Die Frage nach dem optimalen Zeitpunkt für mütterliche Bewegung ist entscheidend, da sie den maximalen Nutzen für die Stoffwechselgesundheit der Nachkommen haben kann. Stanford et al. fanden heraus, dass eine fettreiche Ernährung der Mutter vor der Empfängnis und während der Schwangerschaft bei den Nachkommen im Alter von 52 Wochen zu Fettleibigkeit, gestörter Glukosetoleranz und Insulinresistenz führte. Freiwilliges Laufrad-Training der Mutter vor der Empfängnis und während der Schwangerschaft kehrte diese negativen Effekte jedoch deutlich um. Sie untersuchten weiter die Auswirkungen von mütterlicher Bewegung zu bestimmten Zeitpunkten (vor der Empfängnis, während der Schwangerschaft oder beides) auf den Glukosestoffwechsel der Nachkommen. Weibliche Mäuse wurden in vier Gruppen eingeteilt: Bewegung nur vor der Empfängnis, Bewegung nur während der Schwangerschaft, Bewegung sowohl vor der Empfängnis als auch während der Schwangerschaft und keine Bewegung. Bewegung nur vor der Empfängnis zeigte keinen Unterschied in der Glukosetoleranz der Nachkommen. Bewegung nur während der Schwangerschaft verbesserte die Glukosetoleranz in jungen Jahren. Bewegung sowohl vor der Empfängnis als auch während der Schwangerschaft verbesserte die Glukosetoleranz, senkte das Nüchterninsulin und verringerte den Körperfettanteil bei männlichen Nachkommen im Vergleich zu den anderen Gruppen. Sheldon et al. fanden heraus, dass Bewegung nur während der Schwangerschaft den Körperfettanteil reduziert und die durch eine fettreiche Ernährung verursachte Fettleber bei den Nachkommen im Alter von 8 Monaten deutlich verbessert. Bewegung der Mutter vor und während der Schwangerschaft schützt erwachsene Nachkommen vor ernährungsbedingter Fettleibigkeit. Raipuria et al. zeigten, dass freiwilliges Laufrad-Training der Mutter vor der Paarung und bis zur Stillzeit das Risiko für Stoffwechselerkrankungen bei den Nachkommen verringert. Diese Daten deuten darauf hin, dass der Zeitpunkt der mütterlichen Bewegung wichtig für die Stoffwechselgesundheit der Nachkommen ist. Aktuelle Studien legen nahe, dass Bewegung sowohl vor der Empfängnis als auch während der Schwangerschaft mehr Vorteile bietet. Weitere Forschung zum optimalen Zeitpunkt der mütterlichen Bewegung auf den Glukosestoffwechsel der Nachkommen ist jedoch notwendig.
Geschlechtsspezifische Unterschiede bei den Nachkommen
Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass verschiedene Stoffwechselzustände bei männlichen und weiblichen Nachkommen unterschiedliche Auswirkungen haben können. Dies deutet darauf hin, dass die Reaktion auf die Ernährung der Mutter bei männlichen und weiblichen Nachkommen unterschiedlich sein kann. Bewegung der Mutter vor und während der Schwangerschaft kann die negativen Auswirkungen einer fettreichen Ernährung auf die Stoffwechselgesundheit der männlichen Nachkommen verhindern. Es ist wichtig, geschlechtsspezifische Unterschiede in der Reaktion auf mütterliche Bewegung zu untersuchen. Stanford et al. untersuchten, ob mütterliche Bewegung auch die negativen Auswirkungen einer fettreichen Ernährung bei weiblichen Nachkommen verringern kann. Sie fanden heraus, dass mütterliche Bewegung auch Vorteile für weibliche Nachkommen hat, einschließlich einer Verringerung des Körpergewichts und einer Verbesserung der Insulinsensitivität. Raipuria et al. fanden heraus, dass freiwilliges Laufrad-Training der Mutter den Insulin- und Glukosestoffwechsel verbessert, wobei die Effekte bei männlichen Nachkommen stärker waren als bei weiblichen. Carter et al. zeigten, dass freiwillige Bewegung der Mutter vor der Paarung und während der Schwangerschaft und Stillzeit die Glukosetoleranz (im Alter von 30 und 72 Wochen) bei männlichen und weiblichen Nachkommen verbessern kann. Allerdings konnte nur bei männlichen Nachkommen der Körperfettanteil (im Alter von 39 und 68 Wochen) reduziert werden. Carter et al. fanden weiter heraus, dass freiwilliges Laufrad-Training der Mutter die Insulinsensitivität (im Alter von 14 Monaten) bei weiblichen Nachkommen verbessert. Eclarinal et al. zeigten, dass mütterliche Bewegung vor und während der Schwangerschaft die körperliche Aktivität der Nachkommen erhöht, wobei dieser Effekt bei weiblichen Nachkommen früher (bei der Geschlechtsreife) beobachtet wurde. Es zeigte sich auch, dass weibliche Nachkommen im Alter von 300 Tagen einen größeren Fettverlust durch ein 3-wöchiges freiwilliges Trainingsprogramm erreichten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Reaktion auf mütterliche Bewegung bei männlichen und weiblichen Nachkommen unterschiedlich sein kann. Die meisten Studien zeigen, dass die positiven Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel bei männlichen Nachkommen stärker sind als bei weiblichen. Weitere Studien zu geschlechtsspezifischen Unterschieden sind jedoch notwendig.
Arten und Intensität der mütterlichen Bewegung
Neben freiwilligem Laufrad-Training wurde auch Laufband-Training häufig verwendet, um die Auswirkungen von mütterlicher Bewegung auf den Glukosestoffwechsel der Nachkommen zu untersuchen. Quiclet et al. zeigten, dass mütterliches Laufband-Training 4 Wochen vor und während der Schwangerschaft mit einer konstanten submaximalen Intensität das Körpergewicht und den Fettgehalt verringert und die Insulinsensitivität bei jungen erwachsenen Nachkommen im Alter von 10 Wochen erhöht. Die Intensität der mütterlichen Bewegung ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, der den Glukosestoffwechsel der Nachkommen beeinflussen kann. Es wurde auch festgestellt, dass mütterliches Laufband-Training vor und während der Schwangerschaft mit einer submaximalen Intensität die Insulinsekretionskapazität der Nachkommen zum Zeitpunkt der Entwöhnung erhöht. Fidalgo et al. zeigten, dass moderates bis niedrig intensives Laufband-Training der Mutter Fettleibigkeit, Glukoseintoleranz und hohen Cholesterinspiegel bei den Nachkommen, die durch mütterliche Proteinrestriktion während der Schwangerschaft und Stillzeit verursacht wurden, umkehren kann. Neben freiwilligem Laufrad-Training und Laufband-Training schützte Schwimmtraining der Mutter vor und während der Schwangerschaft erwachsene männliche Nachkommen vor ernährungsbedingter Fettleibigkeit und Fettzunahme. Es ist jedoch schwierig zu sagen, welche Art oder Intensität der Bewegung die beste ist. Weitere Studien sind notwendig.
Mütterliche Bewegung und epigenetische Veränderungen
Wie kann ein kurzer Reiz während der Entwicklung im Mutterleib oder vor der Empfängnis langfristige Auswirkungen im Erwachsenenalter haben? Es ist wahrscheinlich, dass epigenetische Mechanismen eine wichtige Rolle spielen. Epigenetische Veränderungen sind Veränderungen an der DNA (z. B. Methylierung) oder der DNA-Struktur (z. B. Histonmodifikationen) oder nicht-kodierende RNA (z. B. microRNA), die das Muster der Genexpression beeinflussen und von den Elternzellen vererbt werden. Interessanterweise können sowohl Bewegung als auch Ernährung epigenetische Veränderungen beeinflussen, einschließlich solcher bei den Nachkommen. Eine methylsupplementierte Ernährung der Mutter beeinflusste die DNA-Methylierungsmuster der Nachkommen. Eine fettreiche Ernährung von schwangeren Mäusen führte zu einer Hypermethylierung des Promotors des Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptors Gamma Coaktivator-1 in der Skelettmuskulatur der Nachkommen – ein Effekt, der durch mütterliche Bewegung abgeschwächt wurde. Andere Studien haben gezeigt, dass mütterliche Bewegung die Genexpressionsmuster in metabolisch wichtigen Geweben wie Leber und Skelettmuskulatur der Nachkommen verändert. Eine aktuelle Studie zeigte, dass jede zusätzliche Stunde Freizeitaktivität vor der Schwangerschaft mit einer Hypermethylierung in C1orf212 und höheren Spiegeln von miR-146b-5p im Blutkreislauf verbunden war. Jede zusätzliche metabolische Äquivalentstunde der Energieausgaben durch Freizeitaktivität im frühen Stadium der Schwangerschaft war mit höheren Spiegeln von miR-21-3p bei Frauen, die weibliche Nachkommen trugen, und niedrigeren Spiegeln von miR-146b-5p und miR-517-5p bei Frauen, die männliche Nachkommen trugen, verbunden. Dies deutet auf die potenzielle Rolle der epigenetischen Vererbung bei der Übertragung der Vorteile mütterlicher Bewegung auf die Nachkommen hin und könnte einen positiven Kreislauf der Stoffwechselgesundheit fördern, der Vorteile für nachfolgende Generationen bietet.
Fazit
Die Zeit vor der Empfängnis und die Schwangerschaft sind kritische Phasen des Wachstums und der Entwicklung des Menschen, die anfällig für eine ungesunde Umgebung sind. Unsere Studie zeigt, dass mütterliche Bewegung die Stoffwechselgesundheit der Nachkommen deutlich verbessert, was die Möglichkeit eröffnet, dass diese Effekte durch epigenetische Mechanismen reguliert werden. Die zunehmenden Raten von Fettleibigkeit und Diabetes bei Menschen im gebärfähigen Alter können einen Teufelskreis auslösen, der Risiken für nachfolgende Generationen verstärkt. Dieser Kreislauf der Risikovererbung könnte deutlich verringert werden, wenn Mütter wüssten, dass sie die Gesundheit ihrer Kinder durch Bewegung vor und während der Schwangerschaft verbessern können. Weitere Forschung zur Rolle und den Mechanismen der mütterlichen Bewegung auf die Stoffwechselgesundheit der Nachkommen ist notwendig. Dies könnte wichtige Implikationen für die frühe Prävention von Fettleibigkeit und Diabetes bieten und eine gesündere Zukunft für nachfolgende Generationen sicherstellen. Es könnte auch die Übersetzung in die menschliche Medizin fördern, um die potenziellen klinischen Implikationen der mütterlichen Bewegung zu verstehen.
For educational purposes only.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000731