Ученые сообщают, что дефицит железа в первые четыре недели жизни поросенка – что эквивалентно примерно четырем месяцам у младенца – нарушает развитие ключевых структур мозга. Исследователи обнаружили, что аномалии сохраняются даже после нескольких недель приема добавок железа, начатых в более позднем возрасте.
Открытие, опубликованное в журнале Nutrients, дополняет доказательства того, что дефицит железа в раннем возрасте может иметь долгосрочные последствия для мозга, сказал профессор зоотехники Университета Иллинойса Райан Дилджер, который возглавлял исследование с аспирантом Остином Маддом. в программе неврологии в U. я. Анализ, основанный на нейровизуализации для изучения мозга поросят по мере того, как они созревают, был сосредоточен на определенных областях мозга, наиболее подверженных влиянию железодефицитных диет. Использование нейровизуализации было частью попытки найти неинвазивные способы изучения развития мозга свиней, которые также можно было бы применить на людях.
По словам Мадда, свиньи являются полезными моделями для исследований, касающихся здоровья человека, потому что они имеют те же потребности в питательных веществах и метаболизме, что и люди. По этой причине органы здравоохранения требуют, чтобы новые детские смеси были испытаны на поросятах, прежде чем их можно будет использовать в клинических испытаниях на людях.
Исследователи заявили, что у свиней также есть анатомически схожий мозг с человеческим.
"Мозг свиньи и человеческий мозг следуют очень похожим траекториям развития," Мадд сказал. "Одна неделя роста мозга поросенка примерно эквивалентна одному месяцу роста человеческого мозга. Вы можете наложить эти траектории, и они почти идентичны."
Свиньи и люди, похоже, одинаково реагируют на дефицит питания, в частности, на дефицит железа, сказал Дилджер.
"Нет ничего более явного, чем дефицит железа," он сказал. "И поросята, и человеческие младенцы с дефицитом железа меньше по размеру и имеют другие характерные аномалии. Дефицит железа у людей – самый распространенный дефицит в мире."
"Исследования на людях показали, что дефицит железа в раннем возрасте приводит к задержке моторного развития к 10-месячному возрасту, задержке когнитивной обработки к 10-летнему возрасту, изменению памяти распознавания и управляющих функций в 19-летнем возрасте и ухудшению эмоционального здоровья в середине жизни. -двадцатые годы" исследователи написали.
В более раннем исследовании тех же 28 поросят, которые использовались в новом анализе, ученые обнаружили, что у тех, кто получал диету с дефицитом железа в течение первых четырех недель жизни, общий объем мозга был меньше, чем у тех, кто получал диету с достаточным содержанием железа. Когда свиньи с дефицитом железа перешли на диету с высоким содержанием железа с четырех до восьми недель жизни, объем их мозга сравнялся с объемом мозга свиней, у которых никогда не было дефицита железа. Это может заставить некоторых предположить, что добавление железа в более позднем возрасте устраняет все проблемы, связанные с более ранними недостатками, сказал Мадд.
"Однако мы знаем, что существует много разных областей мозга, и каждая из них развивается с разной скоростью. Для одного региона может быть критическое окно развития, а для другого нет," он сказал. "С помощью нейровизуализации мы можем более внимательно изучить различные структуры мозга и начать определять эти окна развития."
Исследователи использовали магнитно-резонансную томографию и другие неинвазивные методы для определения относительного содержания железа, объема и структурной целостности определенных областей мозга.
Сравнивая поросят с железодефицитным рационом и без него в первые четыре недели жизни, а затем снова через восемь недель после того, как все они получали достаточное количество железа в течение четырех недель, исследователи смогли определить, сохраняются ли аномалии мозга, наблюдаемые через четыре недели после кормления. скорректирован рацион железодефицитных поросят.
Анализ показал, что мозг железодефицитных поросят полностью не восстановился. У них было снижено содержание железа в нескольких областях мозга, включая левый гиппокамп, область, важную для обучения и памяти. Предоставление поросятам диеты с высоким содержанием железа в течение следующих четырех недель, по-видимому, не привело к увеличению содержания железа в этих областях мозга.
У поросят с дефицитом железа также наблюдались структурные дефекты серого и белого вещества в нескольких областях мозга через четыре и восемь недель. Только обонятельная луковица, структура мозга, поддерживающая обоняние, была больше у поросят с дефицитом железа, чем у тех, которые никогда не испытывали дефицита. Обонятельные луковицы поросят с дефицитом железа также имели большее содержание железа, чем у поросят, у которых никогда не было дефицита железа.
Это последнее открытие предполагает, что в мозгу может существовать компенсаторный механизм, который концентрирует доступное железо в обонятельной луковице, чтобы побудить животное, которое обычно копошится в грязи своей мордой, действовать более агрессивно, чтобы получить достаточное количество железа из почвы, говорят исследователи. Хотя это только гипотеза и не была доказана, по словам исследователей, интересно, что люди с дефицитом железа иногда испытывают состояние, известное как pica, которое заставляет их есть необычные вещества, в том числе грязь.
"По сути, то, что мы обнаружили в этом исследовании, заключается в том, что существует критическое окно в развитии для обеспечения организма железом, и это окно происходит сразу после рождения," Мадд сказал. По его словам, необходимо провести дополнительные исследования, чтобы определить, верно ли это и для человеческих младенцев.