Early life diet and child psychomotor and behavioral development: the Rhea mother-child cohort in Crete, Greece

Abstract

Introduction: During fetal and early postnatal life genetic and environmental factors play an equally critical role in the shaping of brain growth and development. Environmental determinants such as nutrition can have direct effect on gene expression in brain through epigenetic mechanisms. The preschool years is a time of rapid and dramatic changes in the brain, and it is time for acquisition of fundamental cognitive and behavioral changes. The research hypothesis of the present thesis is that early life nutrition starting in pregnancy up to preschool age may be associated with children’s neurodevelopment. Specific Objectives: 1) To evaluate the association of diet during pregnancy with fetal growth, length of gestation, birth weight as strong predictors of children’s future neurodevelopment. 2) To investigate the role of breastfeeding initiation and duration in infant mental and psychomotor development, in Crete, Greece. 3) To identify the dietary patterns followed by Greek preschool children with the use of validated Food Frequency Questionnaire (FFQ) and to examine the influence of multiple socio-demographic characteristics and lifestyle factors on children’s diet. 4) To examine the impact of children's dietary patterns on cognitive and psychomotor development at preschool age. 5) To investigate in depth the association of eating behaviours with Attention Deficit Hyperactivity Disorder symptoms in a population-based sample of Greek preschool children. Methods: In order to investigate diet during pregnancy, a case study was performed in collaboration with 19 European birth cohort studies including 151.880 pregnant women. A 2 stage approach was used to assess the association of fish intake during pregnancy with birth outcomes. First associations were analyzed at a cohort level and second, cohort specific effect estimates were combined by using meta-analysis.Data originated from the Rhea mother-child cohort were used to examine the role of nutrition on children’s neurodevelopment up to preschool age, including 1000 women and their children. Information on breastfeeding practices was collected at the 9th month postpartum, and this information was updated at the age of 18 months with the use of questionnaires. Dietary assessment at 4 years of age was performed with the use of a validated semi-quantitative FFQs. For the assessment of children’s eating behaviour in preschool age we used the Children’s Eating Behaviour Questionnaire (CEBQ). This instrument was designed to be completed by parents referring to children’s eating behavior. Children’s neurodevelopment was assessed by trained psychologists, with the use of Baykey III at 18 months and with the McCarthy Scales of Children’s Abilities at age 4 years. The ADHD symptoms in preschool children were assessed with the 36-item ADHD interview test (ADHDT) as developed by Gilliam in 1995. Parents completed the interview, which is based on the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-IV) criteria for ADHD. Results: 1) Diet during pregnancy was investigated in a case study performed in collaboration of 19 European birth cohort studies and it was observed that women who ate fish more than once a week during pregnancy had a lower risk of preterm birth compared with women who rarely ate fish (once a week or less). In addition, women with a higher intake of fish during pregnancy gave birth to neonates with higher birth weight by 15.2g for more than 3 times a week compared to those that consumed fish less than once a week. 2) Longer duration of breastfeeding duration (in months) was associated with increased scores in the scales of cognitive, language, and fine motor development at 18 months of age. For every additional month of breastfeeding children had increased scores in the neurodevelopmental scales. Children who were breastfed longer than 6 months had 4.44 points increase in the scale of fine motor development compared with those never breastfed. 3) Three dietary patterns were identified in preschool age: the ‘mediterranean’, the ‘snacky and the ‘western’ pattern. Preschool attendance and increased time spent with the mother (≥ 2 hours/day) was positively associated with the ‘mediterranean’ pattern. Lower parental education, maternal age and earlier introduction to solid foods (< 6 months) were positively associated with the ‘snacky’ pattern. Higher scores on the ‘western’ type diet were associated with exposure to passive smoking and TV watching. 4) The following study includes the investigation of the association of dietary patterns with child cognitive and psychomotor development in preschool children. In this analysis, children who followed the ‘snacky’ pattern had lower scores in the scale of verbal ability, general cognitive and cognitive functions of posterior cortex. In the minimally adjusted model, the ‘western’ type diet was also associated with lower scores in almost all neurodevelopmental scales but these associations were attenuated with further adjustment for maternal and child characteristics. 5) In preschool age a positive association was observed between children’s eating behavior with ADHD symptoms. In particular, food approach behaviors such as food responsiveness and emotional overeating were positively associated with impulsivity, inattention and hyperactivity. Conclusions: In summary, findings in the present thesis support that nutrition in early life may affect neurodevelopment in infancy and childhood. The investigation of dietary patterns and the early recognition of neurodevelopmental problems or ADHD symptoms can provide an avenue for prevention and intervention policies and thus lead to more effective management of these problems in early childhood. The long term follow up is needed to better understanding the relation between nutrition and neurodevelopment.

Εισαγωγή: Γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες έχει βρεθεί πως διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση και ανάπτυξη του εγκεφάλου τόσο κατά την εμβρυική όσο και στη μεταγεννητική ζωή. Η διατροφή αποτελεί έναν από αυτούς τους παράγοντες που μπορεί να επιδρά στην έκφραση των γονιδίων του εγκεφάλου μέσω επιγενετικών μηχανισμών. Στα πρώτα χρόνια της ζωής μέχρι την προσχολική ηλικία, συμβαίνουν σημαντικές αλλαγές στον εγκέφαλο που θέτουν τις βάσεις για τη μετέπειτα συμπεριφορική και γνωσιακή ανάπτυξη του ατόμου. Ερευνητική υπόθεση της παρούσας διατριβής αποτελεί η μελέτη του πιθανού ρόλου της διατροφής μέχρι την προσχολική ηλικία στην παιδική νευροανάπτυξη. Ειδικοί Στόχοι: 1) Να μελετηθεί η διατροφή στη διάρκεια της εγκυμοσύνης διερευνώντας παράγοντες, όπως είναι το χαμηλό βάρος γέννησης, ο πρόωρος τοκετός, και η διάρκεια κύησης, που καθορίζουν την μελλοντική ψυχοκινητική ανάπτυξη του παιδιού. 2) Να διερευνηθεί η συσχέτιση της διάρκειας του θηλασμού με την ψυχοκινητική ανάπτυξη των παιδιών. 3) Να διερευνηθούν οι διατροφικές συνήθειες στην πρώιμη παιδική ηλικία (2-4 ετών), με τη χρήση σταθμισμένου ημι-ποσοτικού ερωτηματολογίου διατροφής καθώς και το πώς αυτές επηρεάζονται απο διάφορους κοινωνικο-δημογραφικούς παράγοντες. 4) Να μελετηθεί η σχέση της διατροφής του παιδιού με την ψυχοκινητική του ανάπτυξη στην ηλικία των 4 ετών. 5) Να διερευνηθεί η επίδραση που έχουν οι διατροφικές συμπεριφορές των παιδιών στους διάφορους τομείς της ελλειματικής προσοχής στην ηλικία των 4 ετών. Μεθοδολογία: Για τη μελέτη της διατροφής στη διάρκεια της εγκυμοσύνης πραγματοποιήθηκε μια μελέτη (case study) σε συνεργασία με 19 Ευρωπαϊκές μελέτες μητέρας-παιδιού με συνολικό πληθησμό 151.880 έγκυες γυναίκες. Στα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τις διάφορες χώρες πραγματοποιήθηκε εναρμονισμός και μετανάλυση. Τα δεδομένα για τη μελέτη του ρόλου της διατροφής στην νευροανάπτυξη των παιδιών στα πρώτα χρόνια της ζωής προήλθαν από τη μελέτη Μητέρας Παιδιού Κρήτης, Μελέτη ΡΕΑ. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα για περίπου 1.000 έγκυες γυναίκες και των παιδιών τους. Πληροφορίες για τις πρακτικές θηλασμού συλλέχθηκαν με ερωτηματολόγια στους 9 και 18 μήνες ζωής. Η συλλογή των διατροφικών δεδομένων των παιδιών στην ηλικία των 4 ετών πραγματοποιήθηκε με τη χρήση ημι-ποσοτικών ερωτηματολογίων διατροφής. Για την εκτίμηση της διατροφικής συμπεριφοράς των παιδιών χρησιμοποιήθηκε ένα ερωτηματολόγιο (Children’s Eating Behaviour Questionnaire (CEBQ)) που συμπληρώθηκε από τους γονείς, οι οποίοι απάντησαν σε ερωτήσεις που αφορούν σε συμπεριφορές του παιδιού τους σε σχέση με το φαγητό. Ειδικά εκπαιδευμένοι ψυχολόγοι αξιολόγησαν την ψυχοκινητική ανάπτυξη των παιδιών χρησιμοποιώντας τις Κλίμακες βρεφικής και νηπιακής ανάπτυξης (Bayley III) στους 18 μήνες και τις Κλίμακες Εκτίμησης Παιδικών Δεξιοτήτων (McCarthy Scales of Children's Abilities) στην ηλικία των 4 ετών. Επίσης στην ηλικία των 4 ετών έγινε αξιολόγηση ελλειμματικής προσοχής-υπερκινητικότητας των παιδιών (Gilliam, 1995) με κλίμακα που συμπληρώθηκε από τους γονείς αυτών. Αποτελέσματα: 1) Στη διάρκεια της εγκυμοσύνης προέκυψε από τη συνεργασία 19 Ευρωπαϊκών μελετών μητέρας-παιδιού ότι οι γυναίκες που καταναλώνουν ψάρι περισσότερο από μια φορά την εβδομάδα έχουν μικρότερο κίνδυνο να γεννήσουν πρόωρα. Επιπρόσθετα, οι έγκυες γυναίκες που καταναλώνουν ψάρι πάνω από τρείς φορές την εβδομάδα βρέθηκε ότι είναι πιο πιθανό να γεννήσουν μωρά με αυξημένο βάρος κατά 15.2 γραμμάρια σε σχέση με εκείνες που καταναλώνουν ψάρι λιγότερο από μια φορά την εβδομάδα. 2) Η διάρκεια του θηλασμού (σε μήνες) βρέθηκε να συσχετίζεται θετικά με όλες τις κλίμακες της νευροανάπτυξης, εκτός της αδρής κινητικότητας, όταν τα παιδιά ήταν 18 μηνών. Για κάθε επιπλέον μήνα θηλασμού τα παιδιά παρουσίασαν καλύτερη επίδοση στην γνωστική κλίμακα, την κλίμακα κατανόησης του λόγου, την κλίμακα έκφρασης του λόγου και την κλίμακα λεπτής κινητικότητας. Επιπλέον, βρέθηκε ότι τα παιδιά που θήλασαν πάνω από 6 μήνες παρουσίασαν καλύτερη επίδοση στην κλίμακα λεπτής κινητικότητας σε σύγκριση με τα παιδιά που δεν θήλασαν ποτέ. 3) Στην προσχολική ηλικία προσδιορίστηκαν 3 διατροφικά πρότυπα: το ‘Μεσογειακό’, το ‘Πρόχειρο’ και το ‘Δυτικό’ πρότυπο διατροφής. Τα αποτελέσματα αυτής της ανάλυσης έδειξαν ότι τα παιδιά που πήγαιναν παιδικό σταθμό και περνούσαν περισσότερο χρόνο με τη μητέρα τους (≥ 2 ώρες/ημέρα) ήταν πιο πιθανό να ακολουθούν το ‘Μεσογειακό’ πρότυπο διατροφής. Το ‘Πρόχειρο’ πρότυπο σχετίστηκε θετικά με το χαμηλό εκπαιδευτικό επίπεδο των γονιών και την πρώιμη εισαγωγή σε στερεά τροφή για βρέφη (<6 μήνες). Τέλος, το ‘Δυτικό’ διατροφικό πρότυπο είχε θετική συσχέτιση με το παθητικό κάπνισμα και την παρακολούθηση τηλεόρασης. 4) Στην ανάλυση όπου ελέγχθηκε η συσχέτιση των διατροφικών προτύπων με την νευροανάπτυξη των παιδιών στην ηλικία των 4 ετών, βρέθηκε ότι τα παιδιά που ακολουθούσαν το ‘Πρόχειρο’ πρότυπο διατροφής είχαν χαμηλότερο σκορ στην κλίμακα της λεκτικής ικανότητας καθώς και στη γενική γνωστική ικανότητα. Αρνητική ήταν και η επίδραση του ‘Δυτικού’ προτύπου διατροφής σε όλες σχεδόν τις κλίμακες της νευροανάπτυξης, χωρίς όμως να είναι η συσχέτιση αυτή στατιστικά σημαντική κατόπιν ελέγχου πολλών κοινωνικο-δημογραφικών χαρακτηριστικών των γονιών και των παιδιών τους. 5) Στην προσχολική ηλικία βρέθηκε ότι οι διατροφικές συμπεριφορές των παιδιών σχετίζονται θετικά με συμπτώματα του συνδρόμου ελλειματικής προσοχής. Πιο συγκεκριμένα, οι δεκτικές προς το φαγητό συμπεριφορέs (π.χ. συναισθηματική υπερφαγία) είχαν θετική συσχέτιση με την παρορμητικότητα, την ανικανότητα συγκέντρωσης και την υπερκινητικότητα που παρουσίαζαν αυτά τα παιδιά.Συμπεράσματα: Συνοψίζοντας όλα τα παραπάνω, η διατροφή στα πρώτα χρόνια της ζωής φαίνεται να επηρεάζει την ψυχοκινητική ανάπτυξη των παιδιών. Η διερεύνηση των διατροφικών συνηθειών και η έγκαιρη διαπίστωση ψυχοκινητικών δυσκολιών ή συμπτωμάτων ελλειματικής προσοχής αποτελούν αναγκαίο εργαλείο στα χέρια των επιδημιολόγων και διατροφολόγων προκειμένου να επιτευχθεί η προάσπιση της δημόσιας υγείας τόσο σε επίπεδο πρόληψης όσο και παρέμβασης. Περαιτέρω παρακολούθηση των παιδιών σε μεγαλύτερες ηλικίες είναι απαραίτητες προκειμένου να επιβεβαιωθούν και ισχυροποιηθούν τα παραπάνω συμπεράσματα.