A magas fehérjetartalmú étrend a szoptatás során hirtelen csecsemőhalálszerű szindrómához vezet egerekben

Egyformán közreműködött ebben a munkában: Thomas Walther, Nils Dietrich

Társulási Osztály Kísérleti Kardiológia, Kiválósági Klaszter Kardiopulmonális Rendszer, Justus-Liebig-Universität Giessen, Giessen, Németország, Biomedikai Kutatóközpont, Hull York Orvostudományi Kar, Hull Egyetem, Hull, Egyesült Királyság

Egyformán hozzájárult ehhez a munkához: Thomas Walther, Nils Dietrich

Társadalmi kutatási egység táplálkozási élettan, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország, Freie Universität Berlin, Berlin, Németország

Társadalomkutató egység Táplálkozási élettan, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország

Társulás Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP), Berlin, Németország

Társadalomkutató egység Táplálkozási élettan, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország

Thomas Walther,
Nils Dietrich,
Martina Langhammer,
Marzena Kucia,
Harald Hammon,
Ulla Renne,
Wolf-Eberhard Siems,
Cornelia C. Metges

Ábrák

Absztrakt

Háttér

Jól elfogadott, hogy az anya alultápláltságából fakadó csökkent magzati növekedés és fejlődés számos későbbi életben krónikus állapothoz kapcsolódik. Másrészt a túlzott táplálkozás és a magas fehérjetartalmú fogyasztás terhesség és szoptatás ilyen generációkon átívelő hatása, amely minden fejlett társadalomban bizonyított tény, széles körben nem ismert. Így a magas fehérjetartalmú étrend generációkon átívelő hatásait kívántuk leírni, amelyek az emberi élet leglényegesebb témáira terjednek ki, mint az embrionális halálozás, a csecsemőhalál és a későbbi élet fizikai egészsége.

Mód

A nőstény egerek kontroll táplálékot kaptak (21% fehérje), vagy magas fehérjetartalmú étrendet (42% fehérje) kaptak a párzás során. Megtermékenyítés után a nőstények elválasztásig a megfelelő étrenden maradtak. Születéskor a kölyköket olyan nevelő anyákhoz helyezték, akiket standard táplálékkal vagy HP diétával tápláltak. Az elválasztás után kontroll egérrel etették az egereket. Az összes utódot a születés után 360 nappal figyelték meg. Meghatároztuk a glükóz-toleranciát és kardiovaszkuláris paramétereket mértünk egy tip-katéter segítségével. Végül a hasi zsír mennyiségét mértük.

Eredmények és következtetések

Meghatároztuk a magas fehérjetartalmú étrend terhesség alatti aggasztó hatását a gátak testtömeg-növekedésére, az újszülöttek testtömegére, az utódok számára, valamint a későbbi életben való túlélésre. Ennél is fontosabb az a felfedezés, hogy a magas fehérjetartalmú étrend a szoptatás alatt az utódok mortalitásának több mint nyolcszorosát okozta. A laktáció során megfigyelt magasabb újszülött mortalitás eddig le nem írt, egyedülálló kapcsolat a még mindig nem teljesen megértett emberi hirtelen csecsemőhalál szindrómával (SIDS). Így, bár a magas fehérjetartalmú étrendet szoptató anyák utódainak az élet második felében előnye lehet az alsó hasi zsír, ez az előny úgy tűnik, hogy nem kompenzálja a laktáció alatti korai hirtelen halál hatalmas kockázatát. Adataink lehet feltételezik, hogy a terhes nők és a szoptató anyák sem követhetik a klasszikus fehérjetartalmú étrendet.

Idézet: Walther T, Dietrich N, Langhammer M, Kucia M, Hammon H, Renne U és mtsai. (2011) A magas fehérjetartalmú étrend a szoptatás során hirtelen csecsemőhalálszerű szindrómához vezet egerekben. PLoS ONE 6 (3): e17443. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017443

Szerkesztő: Silvana Gaetani, a római Sapienza Egyetem, Olaszország

Fogadott: 2010. augusztus 27 .; Elfogadott: 2011. február 3 .; Közzétett: 2011. március 9

Finanszírozás: Ezt a munkát az Európai Közösség Bizottsága támogatta a 6. keretprogram 5.4.3.1. Prioritásának (Élelmiszer-minőség és -biztonság) keretében (EARNEST, Food-CT-2005-007036); és a Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): WA1441/18 és SI483/8. A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

A „Barker-hipotézis” azt állítja, hogy az anya alultápláltságából fakadó csökkent magzati növekedés és fejlődés számos krónikus állapothoz kapcsolódik az emlősök későbbi életében [1]. Másrészt a fejlett társadalmak modern életét nem az alultápláltság jellemzi, hanem fordítva a túlzott táplálkozás, amely egy elhízott fenotípus kialakulásához kapcsolódik. Feltételezik, hogy ennek a következő generációban egészségügyi zavarokat is kell eredményeznie. Megfigyelő humán vizsgálatok igazolják az ilyen posztulátumokat; de az emberi adatok pontos, ellenőrizhető megszerzése évtizedeket és hatalmas munkát igényel a statisztikailag megbízható következtetések eléréséhez [2], [3], [4]. Következésképpen az egerekkel vagy patkányokkal végzett egyedi állatkísérletek tisztázhatják az ilyen feltételezett összefüggéseket. Nemrégiben Chang és mtsai. [5] leírta, hogy a patkányok magas zsírtartalmú étrendje hosszú távú viselkedési és fiziológiai változásokat eredményez az utódokban, ideértve a táplálékbevitel növekedését, a zsír előnyben részesítését, a hiperlipidémiát és a magasabb testtömeget. Az itt bemutatott egérvizsgálatot az anya magas fehérjetartalmú étrendjének terhesség vagy szoptatás idején az utódok testtömegére, zsírfelhalmozódására és szív- és érrendszeri paramétereire gyakorolt rövid és hosszú távú hatásainak meghatározására indították.

Vizsgálatunk eredményeként megállapítottuk az anyai táplálkozás várható, jelentős hatását későbbi életük utódainak fejlődésére. Sokkal drámaibbak azonban azok a közvetlen hatások, amelyeket a vemhes állatok táplálása indít el az élveszületett kölykök számának csökkentése, valamint a gátak táplálása a laktáció alatt jelentősen növeli a szoptatók mortalitását. Ez utóbbiból arra következtetünk, hogy a magas fehérjetartalmú étrend a szoptatás alatt erősen elősegíti a hirtelen csecsemőhalálszerű szindróma előfordulását. Ezek az eredmények egy alapvetően új megközelítésre utalnak a kétségtelenül hirtelen csecsemőhalál szindróma (SIDS) kutatásának és megelőzésének [6], [7], [8].

Anyagok és metódusok

Eger vonal

A DUK [9], [10] tenyésztett vonalat a németországi Dummerstorfban, a Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN) tenyésztette.

Felnőtt egereken végzett kísérleteket az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete által kiadott, a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó útmutató (NIH 85–23. Kiadvány, felülvizsgált 1996) és a kísérleti állatoknak a Németországban, és a helyi hatóságok jóváhagyták őket (Reg.-Nr. LALLF MV/TSD/7221.3-1.1-033/06; Reg.-Nr. G 0258/05).

Kísérleti egércsoportok

Ötven hím és nőstény eger kapott kontroll tápot (C, 21% fehérje), és 25 hímet és nőstényt magas fehérjetartalmú étrenddel (HP, 42% fehérje) tápláltak a párzás során (1.ábra). Az egereket véletlenszerűen osztották ki a két kísérleti étrendbe; a kísérleti étrendeket már a fogantatás idején etették. A hímeket azonnal kivonták a terhesség megerősítését követően (hüvelyi dugó megjelenése), amelyet a terhesség 1. napjának jelöltek. Megtermékenyítés/impregnálás után a nőstények elválasztásig a megfelelő étrenden maradtak. Születéskor a kölyköket standardizált almokba osztották (8♂, 2♀), és visszatették a nevelő anyákhoz (szülés közben az anyák nevelőanyák lettek, és 20-ra csökkentették C-vel és 10-re HP-diétával). Következésképpen a kapott kísérleti csoportok a következők voltak:

A kontroll diétával (C) terhesség alatt táplált egérgátak által született utódokat kereszteződték azok az anyák, akik terhesség alatt magas fehérjetartalmú (HP) étrendet kaptak, és laktáció alatt folytatták a HP diétát (C-HP),
Egy olyan csoportot, amelynek anyáinak terhesség alatt HP diétát adtak, a terhesség és a szoptatás időtartama alatt a kontroll étrenddel táplált gátak keresztezették (HP-C), és
Egy kontrollcsoportot (C-C), amelynek terhességében kontroll étrendet tápláltak, terhesség és szoptatás alatt a kontroll étrendet tápláló gátak keresztezették.

A C-C, C-HP és HP-C csoportok létrehozásának részletes leírását az Anyagok és módszerek, valamint az Eredmények rész tartalmazza. C = kontroll étrend, HP = magas fehérjetartalmú étrend.

A vemhes és szoptató anyákat egyedileg, standard rágcsálóketrecekben (Makrolon, II. Típusú, EBECO, Castrop-Rauxel, Németország) helyeztük el 22 ° C-os ellenőrzött környezetben, 12-12 órás világos/sötét ciklus mellett. A víz ad libitum volt.

Fogyókúrák

Két izoenergetikus (16,3 MJ metabolizálható energia/kg szárazanyag) félszintetikus kísérleti étrendet tápláltunk kontrollal és magas fehérjetartalommal. A két különböző étrend kazeinből állt (Molkereigesellschaft Lauingen mbH, Lauingen, Németország; C, 212 g/kg; HP 426 g/kg) DL-metioninnal (4 g/kg; LAH GmbH & CO. KG, Cuxhaven, Németország) kiegészítve. ), búzakeményítő (Ferdinand Kreutzer Sabamühle GmbH, Nürnberg, Németország; C, 443,9 g/kg; HP 225,9 g/kg), szacharóz (Nordzucker GmbH, Hamburg, Németország; 160 g/kg), szójaolaj (Sedina ADM, Hamburg, Németország; 50 g/kg), mikrocellulóz (50 g/kg), vitaminkeverék (20 g/kg; SSNIFF Spezialdiäten GmbH, Soest, Németország), ásványi keverék (60 g/kg; SSNIFF Spezialdiäten GmbH) és butil-hidroxi-toluol (0,1) g/kg; LAH GmbH & CO. KG).

Elválasztás után az összes egeret standard rágcsáló-diétával etették (21% fehérje, 0,4% L-Met, 55% keményítő, 5% szacharóz, 5% zsír; 5% cellulóz, 2% vitamin és 6% ásványi anyag keverék; Altromin 1314 (Altromin Spezialfutter GmbH & Co. KG, Lage, Németország).

Glükóz tolerancia teszt

A 150. napon az egereket (csoportonként n ≥ 7) 12 órán át éheztettük. Szájon át történő szoptatással glükózoldatot (1 g/testtömeg-kg; glükóz-oldat koncentrációja: 200 mg/ml) tápláltak. Vérmintákat vettünk a farokcsúcsból. A vércukorszint-mérést glükométerrel (Bayer Ascensia Elite®) végeztük. Az értékeket 30 perccel az etetés előtt vettük (éhomi érték), majd ismét 5, 10, 15, 30, 60, 120, 180, 240, 300 és 360 perccel a glükózfertőzés után.

Kardiovaszkuláris jellemzés tipkatéterrel

A 360. napon a tipkatétert az Arteria carotis, az Arcus aortae és a Valva aortae útján helyezzük a bal kamrába, az előzőekben leírtak szerint (n ≥7 csoportonként) [11]. A mérés tartalmazta pl. pulzus (HR), bal kamrai nyomás (LVP), összehúzódás, szisztolés vérnyomás (SBP) és diasztolés vérnyomás (DBP).

Testtömeg és hasi zsír meghatározása

Az almokat a születés utáni 1. napon, az elválasztáskor (21. nap), a 180. és a 360. napon egyedüli egereket súlyoztuk. Az egerek leselejtezése után a has kinyílt, a herékhez kapcsolódó zsírpárnát vettük és súlyoztuk (n = 8 per csoport).

Tejsavó savas fehérje expressziójának expressziója

A tejsavó savas fehérje (WAP) expresszióját mRNS szinten mértük a korábbiakban leírtak szerint (n ≥ 8 csoportonként) [12].

Statisztika

A statisztikai számításokat Prism vagy Instat szoftver segítségével végeztük a GraphPad-től, San Diego (USA). Az átlagok összehasonlítását hallgatói t tesztekkel határoztuk meg. Az eredmények szórásait ANOVA tesztekkel számoltuk ki. A kiválasztott csoportok közötti jelentős különbségeket Bonferroni utótesztekkel számoltuk ki. A laktáció alatti túlélés jelentőségének kiszámításához Friedman-tesztet alkalmaztunk. Kaplan-Meier túlélési görbéket használtunk a csoportok közötti túlélési arány összehasonlításához, és a statisztikai különbség elemzéséhez logrank tesztet végeztünk. P 2. ábra A diéták hatása a terhesség és a szülés során.

A születés utáni 1. napon megvizsgáltuk az anyákat és az almokat (C-csoport [n = 50], mint a C-C és C-HP bázisa, a HP csoport [n = 25] a HP-C bázisa). (a) A nők terhesség alatti testtömeg-növekedése a szülés utáni testsúly-különbség és a párzás napja között; Alom mérete (b) és születési súlya (c) az anya terhesség alatti étrendjétől függően. Az adatok az átlag ± SEM, * a laktáció első napja; 1.ábra).

Bár a HP terhességből származó újszülötteket alacsonyabb testsúly jellemezte (2b. Ábra), ezt a különbséget az elválasztásig eltörölték a nevelőanyára való váltás miatt, akinek terhesség és szoptatás alatt kontroll étrendet tápláltak (3a. Ábra), ami arra utal, hogy a terhesség alatti HP diéta kevésbé befolyásolja a testtömeg-növekedést az elválasztáskor, mint a HP diéta terhesség alatt. Ezt támasztotta alá még az a megállapítás is, hogy a kontroll étrendben a születés előtti fejlődés során az újszülöttekre, akik csak a szülés után voltak kitéve HP nevelő anyáknak (C-HP), elválasztáskor a testtömeg tömegesen alacsonyabb volt, mint a HP-nak kitett csoportban. diéta a méhen belüli életkorban és olyan szoptatókkal, amelyek kontroll étrendet kaptak a laktáció alatt (3a. Ábra).

Az almokat keresztezéssel sztenderdálták (8♂, 2 at) születésükkor. Az étrendi kezelések eredményeként 80 hímet és 20 nőt számláltunk csoportonként (kontroll-kontroll: C-C, magas fehérjetartalmú kontroll: HP-C és kontroll-magas fehérjetartalmú C-HP). (a) A kölyök testtömege az elválasztáskor (21. életnap) az étrendcsoporttól függően (C-C: 98 kölyök; HP-C: 98 kölyök; C-HP: 83 kölyök). (b) A laktáció során bekövetkezett elhullások száma a három vizsgált csoportban (100 kölyök százaléka) a születéstől az elválasztásig és (c) Ugyanabban az időszakban a laktáció alatt elhunytak száma öt napos szakaszokra osztva; (d) tejsavó savas fehérje mRNS-szintjét emlőmirigyekben mértük laktációs egerekben kontroll étrenden (C; n = 8) vagy magas fehérjetartalmú étrenden (HP; n = 9). Az adatok az átlagok ± SEM; a csoportkülönbségeket az ANOVA (3a), Friedman-teszt (3c; P = 0,018 C-HP vs C-C és HP-C) vagy Student's t-teszt (3d), * P 4. ábra: Túlélési arány és fiziológiai paraméterek felnőttkorban.

(a) Testtömeg a 180. napon; (b) Orális glükóz tolerancia teszt a 150. napon (C-C: n = 10; HP-C: n = 7; C-HP: n = 8); (c) Kaplan Meier-görbe az elválasztástól a kísérlet végéig (d360); (d) Az egerek kardiovaszkuláris jellemzése a 360. napon Tip-katéterrel (C-C: n = 8; HP-C: n = 7; C-HP: n = 7). Szívfrekvencia, bal kamrai nyomás (LVP), kontraktilitás (dP/dtmax) és átlagos artériás nyomás (MAP); Az adatok az átlagok ± SEM; a csoportkülönbségeket az ANOVA egyik módszerével számolják (4a, 4d) * P # P $ P 5. ábra. Testtömeg és zsírtartalom a 360. napon.