майката

  • абстрактно
  • целта:
  • дизайн:
  • размери:
  • резултатите:
  • заключение:
  • Основното
  • Материали и методи
  • Затлъстяване на майката
  • Вземане на проби
  • Измерване на плазмен лептин и инсулин
  • Количествена PCR в реално време
  • Статистически методи
  • резултатът
  • дискусия

абстрактно

Основните регулатори на апетита и техните рецептори вече присъстват във феталния хипоталамус и могат да реагират на хормони като лептин. Ограниченията на вътрематочната диета или хипергликемията могат да препрограмират тези вериги, което е вероятно да предразположи хората към неблагоприятни здравни резултати в зряла възраст. Поради глобалната епидемия от затлъстяване преобладават наднорменото тегло и затлъстяването при майките. Преди това наблюдавахме бърз растеж на малките от затлъстели майки по време на кърмене. Не е ясно обаче дали това се дължи на промени в регулаторите на апетита за лептин и хипоталамуса при раждането.

дизайн:

Женските плъхове Sprague-Dawley са хранени с вкусна диета с високо съдържание на мазнини (HFD) или чау в продължение на 5 седмици, за да предизвикат затлъстяване преди чифтосването. Същата диета продължи и по време на бременност. На 1 ден, след раждането, плазма и хипоталамус се събират от мъжки и женски малки.

размери:

Записани са телесното тегло и теглото на органите. Плазмените нива на лептин и инсулин са измерени чрез радиоимуноанализ. Експресията на хипоталамична тРНК на невропептид-Y (NPY), про-опиомеланокортин, лептинов рецептор и неговия сигнал надолу по веригата, STAT3 (сигнален преобразувател и транскрипционен активатор 3), беше измерена чрез PCR в реално време.

резултатите:

Теглото на тялото и органите на малките от затлъстели майки са подобни на тези на бедните майки от двата пола. Плазмените нива на лептин обаче са значително по-ниски при потомството на затлъстели майки (мъже: 0,53 ± 0,3 срещу 1,05 ± 0,21 ng ml -1; жени: 0,33 ± 0,09 срещу 2,12 ± 0,57 ng ml -1, както P 1 Развитието и узряването от тези пътища зависи от увеличаването на лептина, което се случва между постнаталните дни 6-14, характеризиращо се с внезапно повишаване на нивата на циркулиращ лептин.

Лептинът, наричан още "ob протеин", се произвежда предимно от адипоцити и ранното начало на затлъстяването е очевидно при липсата на лептинов протеин или неговия рецептор. 3 Ключова сигнална форма, дългата форма на лептиновия рецептор (Ob-Rb), се намира в хипоталамусните области, участващи в апетита и метаболитната регулация. 4 Вътреклетъчният домен на Ob-Rb се свързва със STAT3 (сигнален преобразувател и транскрипционен активатор 3), за да индуцира експресията на сигнализиращ инхибитор, SOCS3 (супресор на сигнализирането на цитокини3). 4 При възрастни гризачи лептинът намалява индуцираните от хиперфагия нива и намалява нормалния дневен прием на храна, телесното тегло и натрупването на мазнини.) И регулираната от кокаин и амфетамин транскрипция. 5

Въпреки това, при предварително отбитите гризачи лептинът играе различна роля, отколкото при възрастните животни, като изглежда независим от ролята му в енергийната хомеостаза. 2, 6 Екзогенният лептин не намалява телесното тегло, приема на мляко или скоростта на метаболизма през първите две следродилни седмици7, но всъщност може да насърчи доброволната диета и хиперфагията през този период. Това е важно, тъй като новородените гризачи трябва да увеличат максимално приема на храна и освен това да поддържат висока степен на метаболизъм на терморегулацията за оцеляване. Диференциацията на нервните системи, които регулират апетита и енергийните разходи, е завършена до отбиването. 1 Увеличеният циркулиращ лептин по време на „растеж на лептин“ насърчава развитието и узряването на централните неврони, участващи в регулирането на апетита и енергийния метаболизъм. 2 Дефицитът на лептин при ob/ob мишки води до по-ниска плътност и инервация на невроналния хипоталамус, за който се смята, че допринася за фенотипа на затлъстяването. 6, 9 Доказано е, че високият постнатален "растеж на лептин" поради ограничено вътрематочно хранене е свързан с повишена експресия на хипоталамусния пептид NPY, който може да е отговорен за наддаването на тегло и затлъстяването, когато животните се хранят с високо съдържание на мазнини. диета (HFD) след отбиване. 10

Вътрематочната среда играе важна роля в по-късния живот при развитието на плода и при определяне на риска от затлъстяване и метаболитни нарушения като непоносимост към глюкоза и хипертония. Досега вътрематочният растеж, свързан с недохранване и повишен риск от затлъстяване, са добре проучени. Въпреки това, като се има предвид глобалната епидемия от затлъстяване, е необходимо да се разбере въздействието на преяждането на майката върху феталните хипоталамусни вериги, участващи в енергийната хомеостаза. Все повече жени влизат в бременност, наднормено тегло или затлъстяване. 12 Детското затлъстяване е свързано с вътреутробно прехранване поради затлъстяването на майките. Няколко лаборатории са изследвали невроендоциновия ефект на майчиното затлъстяване поради дългосрочното хранене на HFD на потомството. 13, 14

По-рано забелязахме, че потомството от затлъстели майки се ражда с подобни телесни тегла като тези на слаби майки, докато наддаването на тегло се ускорява малко след раждането и става значително по-трудно след ден след раждането, отколкото при бедните майки. 13 като вътреутробно преяждане поради хранене с HFD на майката, препрограмира метаболизма, особено регулаторите на апетита на хипоталамуса при малките, за да стимулира растежа малко след раждането. Следователно, ние предположихме, че на 1-ия ден от живота кученца, родени от затлъстели майки, биха имали повишена експресия на плазмен лептин и хипоталамус NPY, но намалената експресия на POMC иРНК, насърчава увеличения прием на мляко, което води до бърз растеж веднага след раждането.

Материали и методи

Затлъстяване на майката

Девствените плъхове Sprague-Dawley (на 8 седмици, Център за животински ресурси, Пърт, Австралия) бяха настанени при 20 ± 2 ° C и се поддържаха в 12:12-часов цикъл светлина/тъмнина (светлина в продължение на 6 часа). Плъховете бяха класифицирани в две групи със сходно средно телесно тегло. Контролната група беше изложена на стандартни лабораторни фуражи (Gordon's Special Stockfeeds, NSW, Австралия), които осигуриха 11 kJ g -1 (14% енергия в мастна форма), въпреки че втората група беше снабдена с вкусно HFD кафе, осигуряващо 15, 33 kJ g -1 (34% енергия като мазнини). Накратко, HFD се състоеше от модифицирани фуражи с високо съдържание на мазнини (стандартна диета, мляко на прах, подсладено кондензирано мляко и наситени животински мазнини) и високо вкусни ястия в стил кафе, като торти и бисквити (4-5 различни вида храни на ден ) с известно калорично съдържание. Ежедневно се сервираше прясна храна. Женските плъхове са били изложени на диета или HFD в продължение на 5 седмици преди чифтосване с мъжки плъхове (на възраст 9 седмици), получени от същия източник. Това проучване е одобрено от Комитета по етика на животните към Университета на Нов Южен Уелс.

Вземане на проби

На първия ден след раждането малките от двата пола бяха отделени от майките си и незабавно умъртвени чрез обезглавяване. Събира се стволова кръв и се измерват нивата на глюкоза в кръвта (Accu-Chek глюкомер; Roche Diagnostics, Nutley, NJ, USA). Отделената плазма се съхранява при -20 ° С за измерване на хормони. Целият хипоталамус се дисектира и замрази бързо в течен азот и се съхранява при -80 ° С, за да се определи експресията на иРНК на желаните гени. Сърцето, черният дроб и стомаха бяха разрязани и претеглени.

Измерване на плазмен лептин и инсулин

Плазмените концентрации на лептин и инсулин са измерени с помощта на наличните в търговската мрежа комплекти за радиоимуноанализ (Linco, MO, USA) съгласно инструкциите на производителя. Границите на откриване за лептин и инсулин са 0, 125 и 0,05 ng/ml -1 .

Количествена PCR в реално време

Обща РНК се изолира от отделни мъжки и женски хипоталамуси, използвайки реагент TriZol (Invitrogen Australia Pty. Ltd., Мелбърн, Виктория, Австралия), съгласно инструкциите на производителя. Пречистената обща РНК се използва като шаблон за генериране на първи верижен синтез на cDNA, използвайки M-MLV обратна транскриптаза, RNase H минус, набор от точкови мутанти (Promega, Madison, WI, USA). Приложни сонди/праймери на Biosystem (Applied Biosystem, CA, USA) бяха използвани за количествена PCR в реално време (Eppendorf Realplex 2, Eppendorf AG, Хамбург, Германия) и предварително оптимизирани и валидирани. Последователността на сондите, предоставени от производителя, е дадена в Таблица 1. Целевите генни сонди са белязани с FAM (6-карбоксифлуоресцеин) и 18 s rRNA е маркирана с VIC. По този начин, генната експресия се определя количествено чрез проста мултиплексна реакция, където гена, който ни интересува, е стандартизиран за домакински ген (18 s rRNA). След това индивидуална проба от контролната група е произволно назначена като калибратор, спрямо която всички останали проби се изразяват като кратна на разликата.

Маса в пълен размер

Статистически методи

Резултатите са изразени като средно ± sem. Данните бяха анализирани чрез тест за нормалност на Шафарио Уилкс (Graphpad Prism 5). Ако данните са били нормално разпределени, те са били анализирани чрез несдвоен t-тест на Student. В противен случай регистрационните файлове се трансформират в нормално разпределение и след това се анализират чрез t-тест на несдвоен студент.

резултатът

Преди началото на диетичната интервенция телесното тегло е било сходно между групи жени (183,0 ± 3,8 g хранени срещу 183,9 ± 4,3 g хранени HFD). Преди чифтосването, женските плъхове, хранени с HFD, са били с 29% по-тежки от плъхове, хранени с храна (295, 2 ± 11, 1 g срещу 229,5 ± 7,54 g, P

Хипоталамус NPY ( а ), AgRP ( б ), mTOR ( ° С ), POMC ( д ) и MC4R ( д ) експресия на иРНК в мъжки язови ядки (отворени ленти n = 6) и HFD (затворени решетки n = 5)). Резултатите са изразени като средно ± sem. Данните бяха анализирани чрез студентски несдвоен t-тест. * Р

Хипоталамусна експресия на Ob-Rb ( а ), STAT3 ( б ) и SOCS3 ( ° С ) иРНК при мъже с чоу - (отворени ленти n = 6) и HFD хранени (затворени ленти n = 5) майки. Резултатите са изразени като средно ± sem. Данните бяха анализирани чрез студентски несдвоен t-тест. * Р

Хипоталамус NPY ( а ), AgRP ( б ), mTOR ( ° С ), POMC ( д ) и MC4R ( д ) израз в малките на язовири chow- (отворени колони n = 6) и захранвани с HFD (затворени колони n = 6). Резултатите са изразени като средно ± sem. Данните бяха анализирани чрез студентски несдвоен t-тест. * Р

Новородените с високи или ниски нива на лептин при раждане имат по-висок риск от развитие на затлъстяване и диабет тип 2 в сравнение с тези, които имат нормални нива на лептин. 21, 30 Открихме, че малките от затлъстели майки напълняват по време на кърмене и съхраняват мастната тъкан по-бързо от малките на слаби майки след раждането, което води до 10 пъти по-високо тегло на ретроперитонеалната мазнина на 7-ия ден след раждането. По това време плазмените нива на лептин са били повишени в сравнение с младите майки (непубликувани данни), което може да се дължи на по-богатото кърма или увеличеното тегло на мазнините. 28 Увеличението на затлъстяването и нивата на циркулиращ лептин в потомството на майки със затлъстяване продължава до 20-ия ден след раждането. 13

След раждането кърмата започва да разгражда лептина, а с диференциация на адипоцитите, ендогенното производство на лептин при малките също наваксва. Дали това е свръхкомпенсирано и причинява по-голямо увеличение на лептина, което води до по-бърз растеж през периода на лактация, е допълнително проучено. Друг важен въпрос е дали тези адаптации към хипоталамуса към майчиното затлъстяване продължават дълго време. Нашите резултати обаче показват, че значителни промени в ключовите регулатори на хипотетичния апетит на ден 1 след раждането се дължат на затлъстяването на майката, което може да насърчи преяждането на кученцата. Ниските нива на плазмен лептин на новороденото при мишки с дефицит на лептин ob/ob и след намаляване на вътрематочното хранене при плъхове водят до нарушено развитие на нервите по време на лактация и затлъстяване при възрастни, 46, 47, докато инжектирането на лептин през ранния постнатален период подобрява фенотипа на затлъстяването. 48. предполага, че ранното попълване на лептин след раждането може да обърне вредното въздействие на затлъстяването при майките върху потомството.