การประทับตราทางเมตาบอลิซึมหมายถึงผลกระทบทางสรีรวิทยาและเมตาบอลิซึมในระยะยาวที่สภาพแวดล้อมก่อนและหลังคลอดของลูกหลานมีต่อพวกเขา^{[ 1 ]}โภชนาการในระยะรอบคลอดได้รับการระบุว่าเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดโอกาสที่ลูกหลานจะมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคหัวใจและ หลอดเลือด โรค อ้วนและโรคเบาหวานประเภทที่ 2รวมถึงภาวะอื่นๆ^{[ 2 ]}

ในระหว่างตั้งครรภ์กลูโคสของมารดาสามารถผ่านเข้าสู่ รกได้ ^{[ 3 ]} ซึ่งหมายความว่าภาวะน้ำตาลใน เลือดสูงของมารดามีความสัมพันธ์กับภาวะน้ำตาลในเลือดสูงของทารกในครรภ์^{[ 4 ]}แม้ว่ากลูโคสของมารดาจะสามารถผ่านเข้าสู่รกได้ แต่อินซูลิน ของมารดา ไม่สามารถทำได้ และทารกในครรภ์ต้องสร้างอินซูลินขึ้นเอง^{[ 5 ] [ 6 ]}ผลก็คือ หากมารดามีภาวะน้ำตาลในเลือดสูง ทารกในครรภ์ก็มีแนวโน้มที่จะมีภาวะอินซูลินในเลือดสูง ซึ่งนำไปสู่การเจริญเติบโตและไขมันในร่างกายที่เพิ่มขึ้น^{[ 4 ]}

ภาวะขาดสารอาหารในมารดามีความเชื่อมโยงกับน้ำหนักแรกเกิดต่ำและโรคต่างๆ หลายชนิด รวมถึงโรคหัวใจและ หลอดเลือด โรคหลอดเลือดสมอง ความดันโลหิตสูงและโรคเบาหวาน^{[ 7 ]}เมื่อทารกในครรภ์ไม่ได้รับสารอาหารเพียงพอ ทารกในครรภ์สามารถปรับตัวเพื่อจัดลำดับความสำคัญของการเจริญเติบโตของอวัยวะและเพิ่มประสิทธิภาพการเผาผลาญเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการใช้ชีวิตในสภาพแวดล้อมที่ขาดพลังงาน หลังคลอด เมื่อได้รับสารอาหารที่ถูกต้อง ทารกจะแสดง 'การเจริญเติบโตแบบเร่ง' ซึ่งอาจนำไปสู่โรคอ้วนและภาวะแทรกซ้อนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง การศึกษาที่อิงจากการจำกัดปริมาณอาหารของสัตว์ตลอดระยะเวลาตั้งครรภ์พบว่า การลดปริมาณอาหารลงเพียง 30% จากปริมาณปกติสามารถทำให้น้ำหนักแรกเกิดต่ำและเพิ่มความไวต่อโรคอ้วนที่เกิดจากอาหารไขมันสูง^{[ 8 ]}

ในแบบจำลองสัตว์ พบว่าภาวะขาดสารอาหารในครรภ์มีความสัมพันธ์กับความดันโลหิตสูงในภายหลัง เนื่องจากกระบวนการสร้างไตถูกยับยั้ง ทำให้การกรองและอัตราการไหลผ่านหน่วยไตลดลง ส่งผลให้ความดันโลหิตสูงขึ้น^{[ 9 ]}

สภาวะก่อนคลอดที่รุนแรงกว่า เช่น ภาวะอดอยาก ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีผลต่อพัฒนาการทางระบบประสาทของทารก ในครรภ์ ^{[ 7 ]}หลังจากภาวะอดอยากในเนเธอร์แลนด์ในช่วงฤดูหนาวปี 1944–1945 พบว่าความเสี่ยงของโรคจิตเภทสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในผู้ที่ตั้งครรภ์ในช่วงที่เกิดภาวะอดอยากอย่างรุนแรง เช่นเดียวกับความชุกของบุคลิกภาพแบบชิโซอิด^{[ 10 ]}

ภาวะโภชนาการเกินในมารดาอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพของลูกหลานในภายหลัง เรื่องนี้ยังไม่ได้รับการศึกษาและทำความเข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่ก็มีความคืบหน้าในการระบุยีนที่ได้รับผลกระทบ^{[ 7 ]}มีการศึกษาเกี่ยวกับการเกิดไฮเปอร์เมทิลเลชันของDNAและพบว่ามีระดับสูงกว่าใน มารดาที่เป็น โรคอ้วนเมื่อเทียบกับมารดาที่มีดัชนีมวลกาย ปกติ ^{[ 11 ]}มีการศึกษาที่เจาะจงมากขึ้น เกี่ยวกับ เลปติน (LEP) ในฐานะยีนที่อาจมีการเปลี่ยนแปลงผ่านการประทับตรา ทางเมตาบอลิซึม เพื่อตอบสนองต่อภาวะโภชนาการเกินในครรภ์และพบว่ามีการเกิดไฮเปอร์เมทิลเลชันของ LEP ในรกของทารกที่เกิดจากมารดาที่มีภาวะโภชนาการเกิน^{[ 12 ]}พบว่าไฮเปอร์เมทิลเลชันนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระดับของเลปตินในกระแสเลือด รวมถึงความไวต่อเลปตินและการพัฒนาของวงจรประสาทที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมภาวะสมดุล ซึ่งทำให้มีความเสี่ยงต่อโรคเมตาบอลิกสูงขึ้น

จากการตรวจสอบพบว่ามารดาที่เป็นโรคอ้วนก่อนตั้งครรภ์มีแนวโน้มที่จะมีระดับ LEP ในรกสูงกว่ารกของมารดาที่มีน้ำหนักตัวปกติ^{[ 12 ]}กลยุทธ์หนึ่งในการเอาชนะโรคอ้วนคือการใช้การผ่าตัดบายพาสกระเพาะอาหารและการผ่าตัดอื่นๆ ในลักษณะเดียวกัน แม้ว่าจะไม่สามารถลดความเสี่ยงของการเปลี่ยนแปลงการประทับตราทางเมตาบอลิซึมได้อย่างสมบูรณ์ แต่ก็พบว่าพี่น้องที่เกิดหลังการผ่าตัดของมารดามีแนวโน้มที่จะมีเปอร์เซ็นต์ไขมันในร่างกายต่ำกว่าภาวะโภชนาการเกินเมื่อเทียบกับพี่น้องที่เกิดก่อนการผ่าตัด^{[ 13 ]}

ภาวะโภชนาการเกินของบิดาอาจส่งผลเสียต่อทารกแรกเกิดได้เช่นกัน และทารกแรกเกิดแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงในการเมทิลเลชั่นของ DNA โดยทั่วไป โดยมีภาวะไฮโปเมทิลเลชั่นอย่างมากที่ยีน Insulin-like Growth factor 2 (IGF2) อย่างไรก็ตาม หัวข้อนี้ได้รับการศึกษาน้อยกว่าโภชนาการของมารดามาก^{[ 13 ]}

การเพิ่มขึ้นของฮอร์โมนบางชนิด เช่นเอสโตรเจน โปรเจสเตอ โรน ฮอร์โมนแล คโตเจนจากรกมนุษย์ฮอร์โมนการเจริญเติบโตจากรกมนุษย์ และคอร์ติซอลในช่วงไตรมาสที่สองและสามของการตั้งครรภ์ ทำให้เกิดภาวะดื้อต่ออินซูลิน เพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของภาวะดื้อต่ออินซูลินและการหลั่งอินซูลินที่เพิ่มขึ้นตามมา ทำให้ทารกในครรภ์มีภาวะทนต่อกลูโคสได้ตามปกติ^{[ 14 ]}โรคเบาหวานขณะตั้งครรภ์ (GDM)เกิดขึ้นเมื่อเซลล์เบต้าไม่หลั่งอินซูลินเพียงพอที่จะปรับตัวให้เข้ากับภาวะดื้อต่ออินซูลินที่เกิดจากการตั้งครรภ์ ซึ่งนำไปสู่ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงเล็กน้อย^{[ 15 ]}

แม้ว่ากลไกต่างๆ ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่การที่ทารกในครรภ์สัมผัสกับ GDM และเบาหวานของมารดาได้รับการพิสูจน์แล้วว่านำไปสู่ภาวะแทรกซ้อนทางเมตาบอลิซึมตลอดชีวิตเนื่องจากการประทับตราทางเมตาบอลิซึม ความเสี่ยงของ การเกิด โรคเบาหวานประเภทที่ 2ในลูกหลานจะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในลูกหลานที่มารดาได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคเบาหวานประเภทที่ 2 ก่อนตั้งครรภ์มากกว่าหลังตั้งครรภ์ นอกจากนี้ อายุที่ลูกหลานได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคเบาหวานประเภทที่ 2 จะอายุน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญในลูกหลานที่สัมผัสกับเบาหวาน/GDM ของมารดาเมื่อเทียบกับลูกหลานที่ไม่สัมผัส มีการเสนอแนะว่านี่เป็นผลมาจากการเมทิลเลชั่นของ DNAในระหว่างการพัฒนาของทารกในครรภ์^{[ 14 ]}