A leptin terhes egereknek nemi specifikus hatása a placentára és az utódok metabolikus fenotípusaira

Elena I. Denisova

1 Fiziológiai Genetikai Laboratórium, Citológiai és Genetikai Intézet, Orosz Orosz Tudományos Akadémia szibériai kirendeltsége, Oroszország Novoszibirszk,

vemhes

Valeria V. Kozhevnikova

1 Fiziológiai genetika laboratóriuma, Citológiai és Genetikai Intézet, az Orosz Tudományos Akadémia szibériai kirendeltsége, Oroszország Novoszibirszk,

Nadezhda M. Bazhan

1 Fiziológiai Genetikai Laboratórium, Citológiai és Genetikai Intézet, Orosz Orosz Tudományos Akadémia szibériai kirendeltsége, Oroszország Novoszibirszk,

2 Élettani Tanszék, Novoszibirszki Állami Egyetem, Novoszibirszk, Oroszország,

Elena N. Makarova

1 Fiziológiai genetika laboratóriuma, Citológiai és Genetikai Intézet, az Orosz Tudományos Akadémia szibériai kirendeltsége, Oroszország Novoszibirszk,

Absztrakt

Absztrakt

A terhes egereknek történő leptin beadása átmenetileg gátolta a növekedési sebességet mindkét nem magzatában, csak a női magzatokban csökkent a placenta GLUT1 mRNS-szintje, és csak a hím utódoknál csökkent a placenta súlya és megnövekedett növekedési sebesség volt az elválasztás után. A leptin nemspecifikus programozási hatása összefüggésbe hozható a férfi és női magzatok placentájára gyakorolt ​​eltérő hatással.

Rövidítések

Az „Egészség és betegség fejlődési eredete” paradigma szerint az egyén egészsége az intrauterin és a korai posztnatális állapotoktól függ 1. A terhesség alatti elhízásról kiderült, hogy növeli az anyagcsere-betegségek kockázatát az utódokban. nem ismert, hogy az anyai környezet milyen tényezői okoznak változásokat az utódok fenotípusaiban és a mechanizmusokban, amelyek közvetítik e tényezők hosszú távú hatásait.

Az adipocita hormon leptin kulcsszerepet játszik az energia homeosztázis 3 szabályozásában, és a keringő leptin szintje arányos a test 4 zsírtömegével. Jelentős számú tanulmány kimutatta, hogy a leptin részt vesz az 5, 6, 7, 8 fejlesztési programozásban Védő hatást észleltek az utódok elhízása ellen, amikor a leptint a vemhesség során vagy a vemhesség második felében adták patkányoknak és egereknek standard 5., 7., 9., 10. étrenden. Ugyanakkor a leptin beadása korai vemhesség és terhesség közepe alatt táplálékkal korlátozott egerekben kimutatták, hogy növeli a női utódok hajlandóságát az étrend okozta elhízás (DIO) kialakulására 11. A leptin programozási hatásai valószínűleg a beadás időpontjától, az anyai tápanyag viszonyoktól és az utódok nemétől függenek.

A leptin hatással lehet a magzat fejlődésére, mivel befolyásolja a placenta funkcióit. 12. A méhlepény tápanyagokkal és növekedési faktorokkal látja el a magzatokat, ezáltal meghatározva a magzat növekedési ütemét és az utódok születési súlyát. 13, 14. Viszont a születési súly megjósolja egy gyermek jövőbeli egészségét. Egyedi. Emberekben a túl alacsony vagy túl magas születési súly a 2-es típusú cukorbetegség és az elhízás fokozott kockázatával jár együtt 15, 16. Egerekben 17 és 18 terhesség alatti szexuális dimorfizmust figyeltek meg az elhízásra adott placenta válaszára. arra utal, hogy egyes, az elhízással összefüggő anyai tényezők (beleértve az emelkedett leptinszintet) eltérő módon befolyásolhatják a hím és női magzatok placentájának funkcióit. Nem ismert, hogy az anyai leptin befolyásolja-e a magzat növekedési sebességét, a tápanyag-transzporterek és a növekedési faktorok expresszióját a placentában terhesség közepén, és hogy a placenta válasza a leptin működésére nem-specifikus-e.

Jelen tanulmány célja az volt, hogy megvizsgálja a leptin egereknek a terhesség közepén történő alkalmazásának az utódok metabolikus fenotípusaira, a magzat súlyára és a placentában lévő gének expressziójára gyakorolt ​​hatását az utód neme szerint. Megállapítottuk, hogy a terhes egereknek a leptin beadása különböző módon befolyásolta a hím és nőstény utódok egyes fenotípusos tulajdonságait, és ez a hatás ideiglenes magzati növekedési korlátozással és nemi specifikus placenta reakcióval társult a leptin injekciókra. Javasoljuk, hogy a terhesség közepén alkalmazott leptin nemspecifikus programozási hatása összefüggésbe kerülhessen a férfi és a női magzatok placentájára gyakorolt ​​különböző hatásokkal.

Mód

Etikai jóváhagyás

Valamennyi kísérletet a Laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó útmutató (1996) és a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó orosz nemzeti utasítások szerint hajtották végre. A jegyzőkönyveket a Citológiai és Genetikai Intézet (Orosz Tudományos Akadémia szibériai osztálya) Független Etikai Bizottsága hagyta jóvá.

Fogyókúrák

A szokásos chow étrendet pellet formában szállították, és az Assortiment Agro-tól (Moszkva régió, Turacovo, Oroszország) vásárolta meg. Az obezogén ételek édes vajas kekszet, zsír- és napraforgómagot tartalmaztak. Az állatok a standard chow mellett obesogén táplálékot kaptak. Az állatok minden egyes táplálékból felesleges mennyiséget kaptak, beleértve a chow-t is, úgy, hogy bevitelük ad libitum volt.

Állatok

A C57BL/6J egereket a Jackson Laboratóriumtól (Bar Harbor, ME, USA) vásároltuk, majd a Citológiai és Genetikai Intézet viváriumában tenyésztettük. Az egereket 12: 12-órás világos-sötét (7 óra 30 perc – 19 óra 30 perc világos) körülmények között, 22 ° C környezeti hőmérsékleten tartottuk. Az egereknek ad libitum hozzáférést biztosítottak a kereskedelemben kapható egér-chow-hoz és vízhez.

A nőstényeket 10–14 hetes korukban pározták a hímekkel, és egyedileg helyezték el őket attól a naptól kezdve, amikor a kopulációs dugót kimutatták (0. terhességi nap, GD0). A nőstények GD12-en szubkután injekciókat kaptak rekombináns egér leptinből (4,0 µg · g –1 BW) sóoldatban 500 µg · ml – 1 végkoncentrációban oldva, vagy 9 óra 00 perc múlva sóoldattal (kontroll) injektálták őket. Korábbi kutatásaink szerint ebben a dózisban egereknek a késői terhességben beadott leptin nem befolyásolta az utódok életképességét, de ez az alkalmazás befolyásolta az utódok 5-ös fenotípusát. A leptin- és sóoldattal beadott egereket három kísérleti csoportra osztották.

Az egyik csoportban 14 leptinnel kezelt és 17 sóoldattal kezelt nőst mértek az injekció előtt és 24 órával az injekció után, és gyors lefejezéssel feláldozták őket. Törzsi vérükből mintákat gyűjtöttek, magzatukat és placentájukat lemérték. A magzati májmintákat összegyűjtöttük és folyékony nitrogénben lefagyasztottuk a későbbi nemi meghatározás céljából.

A második csoportban kilenc leptinnel kezelt és kilenc sóoldattal kezelt egeret áldoztak le 7 órával a leptin injekció után, és minden placenta és magzati máj mintáját folyékony nitrogénben lefagyasztották. A magzatok nemének kimutatásakor hat leptinnel kezelt és hat sóoldattal kezelt anya placentáját választották ki a placenta gén expressziójának vizsgálatára. A kiválasztott gátaknak hét-kilenc és két vagy több magzata volt mindkét nemből. Az alom legkönnyebb és legnehezebb placentáját kizártuk a génexpresszió elemzéséből, mivel a placenta mérete kimutatta, hogy befolyásolja a glükóz és aminosavak transzportereit kódoló gének expresszióját 19.

A harmadik csoportot a leptin beadásának az utód fenotípusokra gyakorolt ​​hatásának vizsgálatára használtuk. Születéskor kilenc leptinnel kezelt és hét sóoldattal kezelt nősténytől született kölyköket lemértek, és a több mint hét kölyköt tartalmazó almokat hét kölyökre csökkentették. A kölyök testtömegét (BW) a szülés utáni 1., 7., 14., 21. és 28. napon mértük. A szülés utáni 28. napon minden alomból két hímet és két nőstényt elválasztottak anyjuktól, és egyedileg helyezték el őket, és a testtömegüket és a táplálékfelvételt (FI) hetente egyszer, 16 hetes korukig mérték. Ebben az időszakban minden állatot standard libatáppal etettek ad libitum. 16 hetes korától kezdve minden alom egy hím és egy nősténye folytatta a szokásos étrendet, egy hím és egy nőstény pedig a szokásos chow mellett kekszet, sertészsír- és napraforgómagot is kapott. Ez a keverék utánozza a cafeteria étrendet és erősíti az elhízás gyors kialakulását az egerekben 5. Az egerek testtömegét hetente egyszer mértük 8 hét leforgása alatt. Az obesogén ételek fogyasztását nem mértük. A kísérlet végén az állatokat lefejezéssel leöltük, vérmintákat gyűjtöttünk és megmértük a hasi zsírpárnák súlyát.

Anyagok

Az egér rekombináns leptint a PeproTech-től (Princeton, NJ, USA) szereztük be.

Plazma vizsgálatok

A leptin koncentrációit kereskedelmi készletekkel mértük (leptin: R&D Systems, Minneapolis, MN, USA, intra-assay: 3,8–4,3%; interassay: 3,8–5%). A plazma glükózkoncentrációkat kereskedelmi készlet segítségével mértük (Fluitest GLU; Analyticon Biotechnologies, AG 35104, Lichtenfels, Németország).

Relatív kvantitatív valós idejű PCR

A magzati nem meghatározása

A magzatok nemét genomi DNS PCR alkalmazásával határoztuk meg a következő primerekkel: SX_F, 5′-GATGATTTGAGTGGAAATGTGAGGTA-3 '; SX_R, 5′ ‐ CTTATGTTTATAGGCATGCACCATGTA ‐ 3 ′ 20. DNS-t extraháltunk a magzati májból sóoldattal az Aljanabi és Martinez (21) 19. szerint. A nemet a magzatok körülbelül 85% -ában határoztuk meg.

Statisztikai analízis

Eredmények

A leptin gátakra történő beadásának hatása a GD12-re a gátak, magzatuk és placentáik súlyára

A leptin hatása a gátakra, azok magzatára és placentájára az injekció után eltelt időtől függ. A leptinnel és sóoldattal kezelt gátak nem különböztek a testtömeg-változásukban (-1,2 ± 0,3%, n = 9; -1,1 ± 0,4%, n = 9; sóoldat és leptin), de magzatuk súlyában különböztek 7 órával az injekció beadása után. A sóoldat beadásának eredményeihez képest a leptin beadása a hím magzatok súlyának arányos csökkenését eredményezte (P (1A, B ábra. 1 A, B). Ennek eredményeként a magzati/placenta súlyarány alacsonyabb lett a leptinnel kezelt gátak női magzatainál, mint a kontroll gátaké (P = 0,05, beágyazott kivitelű ANOVA, 1. ábra C). 1 C). Az injekció beadását követő 24 órán belül a leptin beadása 2,35-szeresére csökkentette a gát BW növekedését (1. táblázat (1. táblázat), 1. táblázat), de a leptinnel és sóoldattal kezelt anyák plazma leptin- és glükózszintjük tekintetében nem különböztek egymástól (táblázat (1. táblázat). 1). Beágyazott kialakítás Az ANOVA nem mutatta ki az anyai kezelések hatását sem a magzati, sem a placenta súlyára a leptin vagy sóoldat beadását követő 24 órán belül, hím és női magzatokban sem (1. ábra, D – F).

A leptin gátakra gyakorolt ​​hatása a GD12-re az utódok metabolikus fenotípusaira

Utóda BW elválasztás előtt, FI és BW pedig elválasztás után

A leptin adása gátaknak a GD12-en nem befolyásolta a magzat életképességét vagy súlyát a vemhesség végén: az újszülött kölykök száma és súlya megegyezett a leptinnel és sóoldattal kezelt anyákban (táblázat (1. táblázat, 1. ábra, 1. ábra). 2. ábra 2).

A C57BL egerek leptin beadásának hatása a GD12-re nőstény (A) és hím (C) utódokon BW, valamint nőstény (B) és hím (D) utódokon FI elválasztás után. Az adatokat a sóoldattal kezelt anyák utódainak 7 értékéből és a leptinnel kezelt anyák utódjainak 9 értékéből adjuk meg átlagként ± SEM.

Az utódok válasza az obesogén étrendre

Az obesogén diéta elhízás kialakulását váltotta ki mind a hímeknél, mind a nőknél (P 4A, B ábra, 4 A, B), és a prenatális leptin-expozíció nem befolyásolta szignifikánsan a nőstény és hím utódok BW-jét vagy BW-növekedését. Ez a leptin adagolás diétától függetlenül nem befolyásolta a hasi zsír felhalmozódását a hím és nőstény utódokban (ábra (5A ábra) 5 A), és elhízott állatokban eltörölte a hiperglikémia jelenlétét. A vércukor-koncentráció magasabb volt a DIO egerekben, mint a standard étrend (SD) egerekben a kontroll anyák utódai esetében, és azonos volt a leptinnel kezelt anyáktól született DIO és SD egerekben (kétirányú ANOVA faktorokkal) diéta ”és„ szex ”, ábra 5B ábra). 5 B). Amikor a glükózkoncentrációt külön vizsgálták hímeknél és nőknél, az „anyai kezelés” és az „étrend” tényezők kölcsönhatását nőknél figyelték meg, férfiaknál azonban nem.

Az obesogén étrend hatása az egerek felnőtt nőstény (A) és hím (B) utódainak BW változásaira, amelyeknek leptint vagy sóoldatot adtak a GD12-re. Az adatokat minden csoportban hat-hét állat átlagának ± SEM-nek adjuk meg.

A leptin beadásának a magzatok növekedésére gyakorolt ​​hatását valószínűleg a placenta funkcióira gyakorolt ​​hatása közvetíti. A genetikai modellben korábban azt találtuk, hogy az A y egerekben a megnövekedett leptinszint együtt jár a magzatok és a placenta tömegének csökkenésével is.

Érdekes módon az A y egerekben a megnövekedett leptin szint az Slc2a1 csökkent expressziójával is társult csak a 34 női nőstény méhlepényében. Eredményeink együttvéve azt mutatják, hogy a terhesség közepén a nemi-specifikus egerekben a vér leptinszintjének emelkedése gátolja a GLUT1-et kódoló gén expresszióját a placentában. A GLUT1 a placenta leggyakoribb glükóztranszportere, és szabályozza a placenta glükózfelvételét és a magzat transzplacentális glükóztranszferjét is. 39 a női magzatok növekedési retardációjának oka. Noha a leptin fontos szerepet játszik a placenta fiziológiában 40, mindeddig nincs bizonyíték arra, hogy a leptin befolyásolná az Slc2a1 gén expresszióját a placentában. A leptin hatását az Slc2a1 gén expressziójában placentában valószínűleg néhány metabolikus jel közvetíti, amelyeket a gátak generálnak a leptin beadására válaszul.

A leptin beadása gátolta a magzat növekedését anélkül, hogy befolyásolta volna az Igf1 és Igf2 placenta génexpresszióját, amelyekről ismert, hogy befolyásolják a magzat növekedését és a placenta morfogenezisét, a szubsztrát transzportját és a hormon szekrécióját. 41 azt sugallja, hogy a placenta fizikai méretének csökkenése a leptin által kiváltott növekedési retardáció egyik fő oka lehet a hím magzatokban. Az exogén leptin különböző hatásait az egér placenta súlyára a terhesség stádiumától és az anyai étrendtől függően mutatták ki: a leptin csökkent terhesség végi egerekben a normál étrendben lévő egerekben a magzati és a placenta súlyát 32, a táplálékkal korlátozott egerekben pedig a korai korai időszakban megnövelte a placenta súlyát. terhesség 42. Eredményeink egyetértenek Yamashita és mtsai megfigyelésével, bár az anyai vér rövid távú leptin-növekedésének a placenta súlyára gyakorolt ​​hatásának mechanizmusai nem tisztázottak.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.

Szerzői hozzájárulások

Az NMB és az ENM tervezte és tervezte a projektet; Az EID, a VVK és az ENM megszerezte az adatokat; Az EID, a VVK és az ENM elemezte és értelmezte az adatokat; az EID és az ENM pedig megírta a dolgozatot.