Обезогенний фенотип нащадків матерів, що харчуються високоефективною полівітамінною дієтою

обезогенний

  • Теми
  • Анотація
  • Контекст:
  • Мета:
  • Методи:
  • Результати:
  • Висновок:
  • вступ
  • Матеріали і методи
  • Тварини та дієти
  • Прийом їжі, збільшення ваги та пероральний тест на толерантність до глюкози
  • Колекція тканин
  • Експресія гена гіпоталамуса
  • Аналіз концентрації фолатів
  • Глобальний аналіз метилювання ДНК гіпоталамуса
  • статистичний аналіз
  • Результати
  • Прийом їжі, збільшення ваги та реакція на глюкозу
  • Експресія гена гіпоталамуса
  • Статус фолата
  • Глобальний статус метилювання
  • Обговорення

Теми

  • Експресія гена
  • Гіпоталамус
  • Харчові добавки
  • Ожиріння

Анотація

Контекст:

Багаті полівітамінами дієти (AIN-93G, HV у 10 разів), що застосовуються під час вагітності щурам Wistar, підвищують характеристики метаболічного синдрому у нащадків після відлучення від рекомендованої вітамінної (RV) дієти.

Мета:

Визначити, чи впливає гестаційна ВГ дієта на обезогенні фенотипи потомства внаслідок зміни гіпоталамічного контролю поведінки годування та чи можна уникнути їхнього підвищеного споживання їжі, годуючи їх ВГ або дієтами з високим вмістом фолатів (10 разів фолієвої кислоти, HFol).

Методи:

Продукти чоловічої статі від матерів, які годувались ВГ дієтою під час вагітності, відлучених від РВ, ВГ або HFol, порівнювали з продуктами, народженими у РВ матерів, та відлучували від РВ протягом 29 тижнів. Споживання їжі понад 72 години та масу тіла вимірювали кожні два тижні та щотижня. Відповідь глюкози на навантаження глюкозою вимірювали через 18 тижнів після відлучення. Експресія гіпоталамічного гена пов'язаних з їжею нейропептидів, включаючи нейропептид Y, про-опіомеланокортин (POMC), рецептор інсуліну, рецептор лептину, нейротрофічний фактор, що походить від мозку (BDNF), рецептори дофаміну (DopaR1/2/5) та серотонін (SeroR1A/2A)/2C), а також загальне метилювання ДНК та концентрації фолієвої кислоти в плазмі крові у мозку та плазмі були виміряні через 29 тижнів.

Результати:

Дієта щенят HV або HFol збільшила концентрацію фолатів у плазмі в мозку та плазмі і запобігла збільшенню споживання їжі (5%, p = 0,03), маси тіла (8%, p = 0,0006) та глікемічної реакції на навантаження глюкозою (36%, 0,02) у людей, які отримують режим RV. Експресія анорексигенних POMC (P = 0,004) та BDNF (P = 0,02) була вищою, а DopaR1 була нижчою (P = 0,06) у цуценят, які годувались дієтою HV. Дієта щенят HFol частково привела BDNF до рівня контролю (p = 0,02) і знизила SeroR2A (p = 0,008). На експресію інших генів це не впливало. Загальне метилювання ДНК було подібним серед груп дієти.

Висновок:

Обезогенний фенотип у нащадків матерів, яких годують ВГ, запобігає дієта на основі ВГ або HFol, можливо, завдяки модуляції механізмів регулювання прийому їжі після відлучення.

вступ

Матеріали і методи

Тварини та дієти

Конспект дослідження ( в ) дизайн та ( ) протокол для потомства від 0 до 29 тижнів після відлучення. Дієтичні скорочення: RV, дієта AIN-93G з рекомендованими вітамінами; ВГ, в 10 разів більше рекомендованої полівітамінної суміші; HFol, RV + 10-кратний вміст фолатів. Дієти, спожиті під час вагітності, показані перед пунктирною лінією. Дієти, споживані потомством, відображаються після пунктирної лінії.

Повнорозмірне зображення

Прийом їжі, збільшення ваги та пероральний тест на толерантність до глюкози

На малюнку 1b показано протокол дослідження. Споживання їжі більше 72 годин вимірювали кожні 2 тижні від 0 до 29 тижнів після відлучення. Вагу тіла вимірювали при народженні та під час відлучення, а збільшення ваги обчислювали щотижня від 0 до 29 тижнів після відлучення. Відповідь глюкози на вимірювання глюкози (0,375 г глюкози на мл, 5 г глюкози на кг маси тіла) вимірювали через 18 тижнів після відлучення. Щурів голодували протягом ночі протягом 10 год перед вимірюванням глюкози. Пробу крові відбирали з хвостової вени, і початкову глюкозу негайно аналізували за допомогою комерційного глюкометра (MediSense Precision Xtra, Abbott Laboratories, Abbott Park, USA). Після вимірювання глюкози концентрацію глюкози в крові визначали через 15 і 60 хвилин і розраховували площу збільшення під кривою.

Колекція тканин

Мозок цілих щурів видаляли негайно після обезголовлення через 29 тижнів після відлучення і негайно заморожували на сухому льоду, потім зберігали при -80 ° C. Мозок розморожували на льоду, а праву та ліву сторони гіпоталамуса розтинали окремо, використовуючи метод, описаний раніше . Оптичний хіазм був використаний як демаркація передньої частини гіпоталамуса. Це проходить через передню комісуру, яка служила горизонтальною межею. Лінія між заднім гіпоталамусом і тілами ссавців вважалася каудальним розрізом. Розсічені гіпоталамусові блоки містили складні преоптичні, супраоптичні, паравентрикулярні, передні, супрахіазматичні, дорсомедіальні, вентромедіальні, дугоподібні, соскоподібні, задні та бічні ядра. Права сторона гіпоталамуса використовувалася для відносної експресії генів, а ліва - для стану метилювання ДНК. Ліву частину мозку, що залишився, використовували для вимірювання концентрації фолатів. Стовбурову кров збирали і центрифугували, а зразки плазми додавали 0,5% аскорбінової кислоти для запобігання окисленню фолієвої кислоти.

Експресія гена гіпоталамуса

Кожен розсічений гіпоталамус гомогенізували за допомогою гомогенізатора тканинних подрібнювачів (Qiagen Tech., Mississauga, ON, Канада). РНК з гомогенізованих зразків виділяли з використанням реагенту Trizol та екстракції хлороформу згідно з протоколом виробника (Invitrogen, Гранд-Айленд, Нью-Йорк, США) та визначали кількісно за допомогою Nanodrop 1000. L 'CDNA синтезували з використанням архітектурного набору кДНК високої ємності в ABI (Applied Biosystems, Фостер-Сіті, Каліфорнія, США).

Аналіз концентрації фолатів

Концентрацію плазми та фолію в мозку визначали за допомогою мікробіологічного тестування на мікропланшеті з використанням Lactobacillus casei. 16, 17

Глобальний аналіз метилювання ДНК гіпоталамуса

ДНК виділяли за протоколом, описаним у DNeasy Blood and Tissue Kit (Qiagen Tech.). Два спектрофотометричні показники зразків ДНК були усереднені для визначення концентрації, яка виявляла співвідношення А260 до А280 між 1,8 і 2,0 і не мала забруднення РНК та білка.

Загальний статус метилювання геномної ДНК гіпоталамусу визначали методом тесту на прийняття метилу in vitro, як описано вище. 18, 19 Цей аналіз включає 3 H-метил-S-аденозилметионін (New England Nuclear, Бостон, Массачусетс, США) як донора метилу, індукованого ДНК-метилтрансферазою Sss1 (New England Biolabs, Pickering, Онтаріо, Канада). Відомо, що здатність приймати метильні групи у всьому геномі обернено пропорційна екзогенному включенню 3 H-метилу. Всі зразки запускали у двох примірниках, а повний тест проводили двічі. Інтра-та інтерактивні резюме склали 5%.

статистичний аналіз

Вплив лікування на збільшення ваги та споживання їжі протягом 72 годин аналізували, використовуючи модельну процедуру PROC MIXED в SAS (версія 9.2, SAS Institute Inc., Кері, Північна Кароліна, США), головними факторами якої були гестаційна, дієтична та тимчасова дієта . Середні значення в кожну часову точку та експресію гена гіпоталамуса, статус фолієвої кислоти та відповідь глюкози порівнювали шляхом односпрямованого дисперсійного аналізу з використанням PROC GLM з подальшим пост-хок-тестом Тукі. Про істотні відмінності повідомляється на с

Споживання їжі протягом 72 годин у немовлят чоловічої статі через 0-29 тижнів після відлучення. Дієтичні скорочення: RV, AIN-93G дієта з рекомендованими вітамінами; ВГ, в 10 разів більше рекомендованої полівітамінної суміші; HFol, RV + 10-кратний вміст фолатів. Дієти, спожиті під час вагітності, показані перед пунктирною лінією. Дієти, споживані нащадками, відображаються після пунктирної лінії. Дієта (P = 0,03), час (P ab Різні значущі вимірювання згідно моделі PROC MIXED. Значення середні ± тиждень, n = 12-14 на групу.

Повнорозмірне зображення

Маса тіла нащадків чоловічої статі через 0-29 тижнів після відлучення. Дієтичні скорочення: RV, AIN-93G дієта з рекомендованими вітамінами; ВГ, в 10 разів більше рекомендованої полівітамінної суміші; HFol, RV + 10-кратний вміст фолатів. Дієти, спожиті під час вагітності, показані перед пунктирною лінією. Дієти, споживані потомством, відображаються після пунктирної лінії. Збільшення ваги: ​​дієта (P = 0, 0006), тривалість (P ab Різні суттєві виміри згідно моделі PROC MIXED. Значення середні ± тиждень, n = 12-14 на групу.

Повнорозмірне зображення

Глікемічна реакція на навантаження глюкозою (5 г глюкози на кг маси тіла) як додаткова площа під кривою (ICUA) нащадків чоловічої статі через 18 тижнів після відлучення. Дієтичні скорочення: RV, AIN-93G дієта з рекомендованими вітамінами; ВГ, в 10 разів більше рекомендованої полівітамінної суміші; HFol, RV + 10-кратний вміст фолатів. Дієти, спожиті під час вагітності, показані перед пунктирною лінією. Дієти, споживані потомством, відображаються після пунктирної лінії. ab p = 0,02 односпрямованим дисперсійним аналізом з подальшим пост-хок-тестом Тукі. Значення середні ± тиждень, n = 8-12 на групу.

Повнорозмірне зображення

Експресія гена гіпоталамуса

Дієта HV, але не дієта HFol, забезпечувала експресію POMC для контролю рівня у зрілих нащадків дам HV (P = 0,004) (рис. 5а). Дієта HV для цуценят привела експресію BDNF до рівня контролю, але дієта для цуценят HFol лише послабила зниження експресії, спричинене дієтою для вагітності HV (P = 0,02) (рис. 5а). Тільки дієта цуценят HFol знижувала експресію SeroR2A порівняно з потомством HV, відлученим від дієти для цуценят RV (P = 0,008) (Малюнок 5b). Спостерігалася тенденція до зниження рівня експресії DopaR1 у потомства ВГ, відлучених від їжі на цуценях ВГ, порівняно з потомством РВ (Р = 0,06) (Малюнок 5b). Дієта під час вагітності та нащадків не впливає на експресію гіпоталамусу інших генів.

Експресія гена гіпоталамуса ( в ) нейропептид Y (NPY), про-опіомеланокортин (POMC), рецептор інсуліну (InsR), рецептор лептину (LepR) та нейротрофічний фактор, отриманий з мозку (BNDF), і ( ) рецептори дофаміну (DopaR1/R2/R5) та рецептори серотоніну (SeroR1A/2A/2C) у нащадків чоловічої статі через 29 тижнів після відлучення. Дієтичні скорочення: RV, AIN-93G дієта з рекомендованими вітамінами; ВГ, в 10 разів більше рекомендованої полівітамінної суміші; HFol, RV + 10-кратний вміст фолатів. Дієти, спожиті під час вагітності, показані перед пунктирною лінією. Дієти, споживані потомством, відображаються після пунктирної лінії. ab Суттєва різниця шляхом одностороннього дисперсійного аналізу з подальшим пост-хок-тестом Тукі. Значення середні ± тиждень, n = 4–7 на групу.

Повнорозмірне зображення

Статус фолата

Рівень фолієвої речовини в мозку (рис. 6а) та плазмі (рис. 6b) не впливав на дієту матерів, але підвищував її завдяки дієті HV або HFol цуценя.

Хоча було показано, що фолат є активним учасником 12 реакцій переносу метилу, дієта гестації або після відлучення не впливала на загальне метилювання. Однак це не дивно, оскільки попередні дослідження виявили метилювання ДНК генів за відсутності помітної зміни загального метилювання, що припускає, що епігенетичні зміни є специфічними для певного місця. 33 Крім того, схеми RV, HV та HFol у нашому дослідженні містили велику кількість холіну, ще одного фактора, що впливає на метилювання ДНК 34, 35, що лише одне може приховувати виявлення впливу фолієвої кислоти на метилювання. Метаболізм холіну та інших вітамінів метильної групи (тобто фолатів, вітамінів В6 і В12) тісно пов'язаний. 36

Основною слабкістю дослідження є відсутність вимірювання експресії генів на різних стадіях зрілості. Таким чином, ми не знаємо стадії дозрівання, коли дієти після відлучення змінювали гіпоталамус. На додаток до генів гіпоталамуса, вимірювання генів в областях мозку, що беруть участь у винагороді та мотивації, могло сприяти кращому розумінню загального впливу дієти на регулювання споживання їжі. Було показано, що миші, що харчуються після відлучення від їжі з високим вмістом жиру (60% калорій з жиру), мають нижчу експресію гена μ-опіоїдного рецептора, що впливає на схеми винагороди в регіоні: вентральний тегментал, накопичення ядра та префронтальна кора. 37

На закінчення, обезогенний фенотип у нащадків матерів, які харчуються ВГ, може бути наслідком модифікації гіпоталамічного контролю поведінки годування, але його можна уникнути, годуючи їх дієтами ВГ або HFol.