Wzrost kompensacyjny (organizm)
Wzrost kompensacyjny , znany jako wzrost wyrównawczy i przyrost kompensacyjny , to przyspieszony wzrost organizmu po okresie spowolnionego rozwoju, szczególnie w wyniku niedoboru składników odżywczych . Wzrost może odnosić się do wagi lub długości (lub wzrostu u ludzi). Na przykład często masa ciała zwierząt, które doświadczają ograniczeń żywieniowych, z czasem upodabnia się do masy zwierząt, które nie doświadczyły takiego stresu. Możliwe jest, że wysokie kompensacyjne tempo wzrostu spowoduje nadmierną kompensację, gdy organizm przekracza normalną wagę i często ma nadmierne odkładanie tłuszczu.
Organizm może odzyskać normalną wagę bez dodatkowego czasu. Czasami, gdy ograniczenie składników odżywczych jest poważne, okres wzrostu jest wydłużony, aby osiągnąć normalną wagę. Jeśli ograniczenie składników odżywczych jest wystarczająco poważne, organizm może mieć trwałe zahamowanie wzrostu , w którym nigdy nie osiąga normalnej wagi. Zwykle u zwierząt następuje całkowite wyleczenie z węglowodanów i białek .
Wzrost kompensacyjny zaobserwowano u wielu organizmów, w tym u ludzi , innych gatunków ssaków , ptaków , gadów , ryb , roślin (zwłaszcza traw i młodych sadzonek i młodych drzewek ), grzybów , drobnoustrojów , świń i ważek .
Historia
W 1911 roku Hans Aron przeprowadził najwcześniejsze badanie wzrostu po okresach niedożywienia. Niedokarmił psa i stwierdził, że nadal ma on zdolność szybkiego przybierania na wadze, chociaż nie osiągnął ostatecznej wagi psa karmionego normalnie. W 1915 roku Osborne i Mendel jako pierwsi wykazali, że szczury karmione po ograniczeniu wzrostu miały przyspieszone tempo wzrostu. W 1945 roku Brody rozwinął ideę „homeostazy wzrostu” w książce Bioenergetics and Growth . W 1955 roku Verle Bohman jako pierwszy użył terminu „wzrost kompensacyjny” w artykule dotyczącym bydła mięsnego .
Mechanizm
U zwierząt procesy homeostatyczne i homeoretyczne są zaangażowane w nienormalnie wysokie tempo wzrostu. Procesy homeostatyczne zwykle wpływają na wzrost kompensacyjny w krótkim okresie, podczas gdy procesy homeoretyczne mają zwykle efekt długoterminowy.
następuje zmniejszenie podstawowej przemiany materii . Tkanki jelita są pierwszymi tkankami, które mają zmniejszoną wagę i aktywność. Następnie, podczas fazy urealniania (ponownego karmienia), zwiększenie ilości karmienia umożliwia dostarczenie większej ilości białka i energii w diecie do wzrostu tkanek zamiast podstawowego metabolizmu. Tkanki jelit jako pierwsze przybierają na wadze, następnie tkanka mięśniowa, a na końcu tkanka tłuszczowa.
Dokładne biologiczne mechanizmy kompensacyjnego wzrostu pozostają słabo poznane. Wiadomo jednak, że w okresie restrykcyjnym przysadka mózgowa zwiększa poziom hormonu wzrostu (GH) , podczas gdy liczba receptorów GH maleje. Zmniejsza się również poziom insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF-1). Kiedy to ograniczenie jest poważne, aminokwasy są uwalniane z komórek mięśniowych, a hormony kataboliczne krążą, inicjując procesy glukoneogenezy . Następnie, gdy rozpoczyna się kompensacja, poziom GH pozostaje wysoki, podczas gdy poziom insuliny wzrasta, umożliwiając wykorzystanie GH do procesów wzrostu. Na początku buduje się sucha masa mięśniowa, ale po kilku tygodniach ponownego odżywiania na organizmie zaczyna gromadzić się tłuszcz. Z drugiej strony IGF-1 i hormony tarczycy zbliżają się do normalnego poziomu znacznie wcześniej. Być może dlatego zwierzęta często mają zwiększone odkładanie tłuszczu po okresie ponownego karmienia.
Skutki wzrostu kompensacyjnego
Wzrost kompensacyjny w organizmie może mieć wpływ na zachowanie organizmu i rozwój mięśni. Zmiany te mogą wystąpić w trakcie lub po okresie kompensacji i mogą prowadzić do zmian w zachowaniu, ruchu i składzie ciała. Podczas kompensacji zwierzęta mogą doświadczać zmian w przyjmowaniu pokarmu, składzie ciała (zwiększona ilość tkanki tłuszczowej i zmniejszona masa mięśniowa), metabolizmie i układzie hormonalnym. Zaobserwowano, że zwierzęta przechodzące wzrost kompensacyjny mają upośledzony rozwój mięśni po odrastaniu, co prowadzi do upośledzenia ruchu i ruchów ucieczkowych. Obserwowano również skutki behawioralne, takie jak zwiększone podejmowanie ryzyka i agresja, zarówno podczas odrastania, jak i po nim. Zwierzęta często mają upośledzony ruch z powodu osłabionego rozwoju mięśni, ale zaobserwowano, że karmienie zajmuje im dużo czasu, pomimo ryzyka dłuższego czasu spędzanego na jedzeniu. , że pstrąg potokowy ( Salmon trutta ) , któremu podawano hormon wzrostu po okresie niedoboru, zwiększa tempo wzrostu, ale osłabia reakcje przeciw drapieżnikom, takie jak pływanie w wodach bardziej dostępnych dla drapieżników. Zwiększoną agresję i zmniejszone przejawy seksualne obserwowano również u zwierząt przechodzących wzrost kompensacyjny.
Badania wzrostu u pacjentów cierpiących na anoreksję
Anorexia nervosa może mieć poważne konsekwencje, jeśli jej czas trwania i nasilenie są znaczne, a początek występuje przed zakończeniem wzrostu, dojrzewaniem płciowym lub przed osiągnięciem szczytowej masy kostnej. Zarówno wzrost, jak i dojrzewanie płciowe zależą od uwalniania hormonu wzrostu i gonadotropin (LH i FSH) z przysadki mózgowej. Tłumienie gonadotropin u pacjentów z jadłowstrętem psychicznym było często udokumentowane. W niektórych przypadkach, zwłaszcza gdy początek jest przed okresem dojrzewania, konsekwencje fizyczne, takie jak zahamowanie wzrostu i opóźnienie dojrzewania płciowego, są zwykle w pełni odwracalne. Potencjał wzrostu jest zwykle zachowany, jeśli czas trwania i nasilenie jadłowstrętu psychicznego nie są znaczące i/lub jeśli chorobie towarzyszy opóźniony wiek kostny (zwłaszcza przed osiągnięciem wieku kostnego około 15 lat), ponieważ hipogonadyzm może niwelować szkodliwe skutki niedożywienia na wzrost, umożliwiając dłuższy okres wzrostu w porównaniu z kontrolami. W takich przypadkach odpowiednie wczesne leczenie może zachować potencjał wzrostowy, a nawet pomóc w zwiększeniu go u niektórych pacjentek po anoreksji z wyżej wymienionych powodów, oprócz czynników, takich jak długoterminowe zmniejszenie poziomu tkanki tłuszczowej wytwarzającej estrogen w porównaniu z poziomami przed chorobą .
Czynniki wpływające na wzrost kompensacyjny
W 1960 roku Wilson i Osborne w artykule przeglądowym przedstawili sześć czynników, które mogą wpływać na wzrost kompensacyjny. Znaczenie każdego, niektórych lub wszystkich z tych czynników nie jest dobrze poznane. Czynniki te są następujące:
- Charakter diety restrykcyjnej
- Stopień ciężkości niedożywienia
- Czas trwania okresu niedożywienia
- Etap rozwoju na początku niedożywienia
- Względne tempo dojrzałości gatunku
- Wzór ponownej alimentacji
Czynniki zwierzęce, które mogą wpływać na wzrost kompensacyjny, mogą obejmować poziom dojrzałości i udział tłuszczu zwierzęcia w czasie niedoboru składników odżywczych, genotyp, płeć i zmiany metaboliczne. Etap rozwoju zwierzęcia, w którym występuje ograniczenie składników odżywczych, ma duży wpływ na skład jego ciała.