A magas zsírtartalmú étrend hatása a magzatvíz mennyiségére és az amnion-akvaporin expressziójára nem főemlősökön

Cecilia Y. Cheung

1 Anya-Magzati Orvostudományi Osztály, Szülészeti és Nőgyógyászati Tanszék, Oregoni Egészségügyi és Tudományegyetem, Portland, Oregon,

Victoria H. J. Roberts

2 Reproduktív és Fejlődéstudományi Osztály, Oregon National Primate Research Center, Portland, Oregon,

Antonio E. Frias

1 Anya-Magzati Orvostudományi Osztály, Szülészeti és Nőgyógyászati Tanszék, Oregoni Egészségügyi és Tudományegyetem, Portland, Oregon,

2 Reproduktív és Fejlődéstudományi Osztály, Oregon National Primate Research Center, Portland, Oregon,

Robert A. Brace

1 Anya-Magzati Orvostudományi Osztály, Szülészeti és Nőgyógyászati Tanszék, Oregoni Egészségügyi és Tudományegyetem, Portland, Oregon,

Absztrakt

Bevezetés

A nyugati stílusú, magas zsírtartalmú étrend (HFD) terhesség alatti fogyasztása kimutatta, hogy megváltoztatja az anya és a magzat anyagcseréjét (Frias és Grove 2012). A kapcsolódó magas lipidszint káros hatásokat okoz a magzat és a placenta fejlődésében, ami hosszú távú egészségügyi következményekkel jár (O'Tierney-Ginn és mtsai 2015; Roberts és mtsai 2015; Harris és mtsai 2016; Lowensohn és mtsai 2016; Contu és Hawkes 2017). Ezek a hatások gyakran az elhízás kialakulásától függetlenül jelentkeznek. Bár felderítetlen, a HFD magzatra és placentára gyakorolt káros hatásainak egyik potenciális hozzájárulója lehet a kóros magzatvíz térfogata (AFV). Jól dokumentálták, hogy az AFV emberi terhesség alatti változásai hátrányosan befolyásolják az anya és a magzat kimenetelét. Az oligohidramnionok és a polihidramnionok is társulnak terhességi szövődményekhez, ideértve a koraszülést, az alacsony születési súlyt, a kóros magzati hazugságot, a placenta megszakadását, a szülés utáni vérzést és a császármetszést (Locatelli et al. 2004; Hamza et al. 2013; Morris et al. 2014). Ez a kérdés azonban bonyolult lehet, mert a HFD-ben szenvedő terhes alanyok és az ebből következő elhízás gyakran társulnak terhességi cukorbetegségben, és ez viszont a normálishoz képest megnövekedett AFV-vel társul (McMahon et al. 1998; Abele et al. 2012).

Bár az AFV emberekben történő szabályozásának megértése szükséges az aberrált AFV magzatra és újszülöttre gyakorolt káros hatásainak enyhítéséhez, az AFV-t szabályozó mechanizmusok megértésének nagy részét magzati juhokon végzett vizsgálatokból nyertük (Brace és Cheung 2014; Brace és mtsai 2014). A juhok kísérleti modelljében az AFV-t elsősorban az amnion folyadékátadásának sebessége határozza meg (Brace és Cheung 2014; Brace és mtsai 2014). Ennek a transz-amnion szállítási útnak a szabályozóit azonban nem határozták meg egyértelműen. Az Aquaporins (AQP) transzmembrán fehérjék, amelyek megkönnyítik a víz és a kis oldott anyagok transzmisszióját a félig áteresztő membránokon. Az AQP-k jelenléte az amnionban azt jelzi, hogy valószínűleg részt vesznek a transz-amnionos magzatvíz-szállításban (Liu és Wintour 2005; Mann és mtsai 2005; Beall és mtsai 2007). Ezzel a koncepcióval összhangban áll a közelmúltbeli megállapításunk, miszerint a juh amnionban az AQP1 expresszió pozitívan korrelált a magzatvíz rekesz és a magzat intramembrán erek közötti folyadékátadás sebességével, így potenciálisan részt vehet az AFV szabályozásában (Cheung et al. 2016).

Ebben a tanulmányban a HFD magzatvíz állapotára gyakorolt hatásainak feltárása és az AFV szabályozásával kapcsolatos ismeretek elősegítése érdekében arra kerestük a választ, hogy a HFD megváltoztassa-e az elhízott és rezisztens makákók AFV és amnion AQP expresszióit. a HFD-nek. Feltételeztük, hogy az emberi amnionban expresszált öt AQP makákó amnionban is kifejeződik, és hogy az expresszió profilja hasonló lesz. Ezenkívül feltételeztük, hogy a makákó amnionban regionális különbségek mutatkoznak az AQP mRNS szintekben. Feltételeztük továbbá, hogy a HFD csökkenti az AFV-t a HFD-R állatokban, párhuzamosan az AQP-k fokozott expressziójával az amnionban.

Anyagok és metódusok

Állatok előkészítése

Az összes állati protokollt jóváhagyta az Oregoni Nemzeti Prímkutató Központ (ONPRC) Intézményi Állatgondozási és Hasznosítási Bizottsága (IACUC), és követték a humánus állatgondozásra vonatkozó irányelveket. Az ONPRC betartja az állatjóléti törvényt és az USDA által végrehajtott rendeleteket.

A terhes japán makákókon (Macaca fuscata) ultrahangvizsgálatot végeztek körülbelül 120. terhességi napon (időtartam = 175 nap). Röviden, az egyik napról a másikra történő ételfelvétel után a szedációt 5-15 mg/kg intra-izmos ketamin injekcióval indukálták. Az alanyokat a hátsó fekvésben helyeztük el, és a fiziológiai életjeleket az eljárás során monitoroztuk. A négy kvadránsos magzatvíz-indexet (AFI) egy ultrahangkutató (AEF) mérte (GE Voluson 730 Expert; Kretztechnik, Zipf, Ausztria), és AFV indexként használta.

Amint azt másutt részletesen leírtuk, az állatokat vagy kontroll, szokásos majom-chow-étrenden (n = 8, 14% zsírtartalom) vagy krónikusan HFD-n (n = 10, 36% zsírtartalom mellett) tartottuk. Purina Mills, Inc., St. Louis, MO) a terhesség előtt és alatt (Harris et al. 2016). Ennek az étrendnek az összetétele egy tipikus nyugati stílusú étrend volt a telített zsírtartalom tekintetében, és mikroelem-tartalommal illeszkedett a standard kontroll chow étrendhez. Mindkét étrend elegendő vitamint, ásványi anyagot és fehérjetartalmat tartalmazott a normális növekedéshez. Csak a diétával szemben ellenálló HFD állatokat vonták be ebbe a vizsgálatba. Boncoláskor az amnionszöveteket az elsődleges placentából, a másodlagos placentából és a visszaverődő amnionból nyertük. Mivel ez a vizsgálat egyike volt annak a több tanulmánynak, amely ezt a makákó készítményt használta fel, nem minden régió állt rendelkezésre mintavételre minden állatból.

Terhes emberi alanyok

Ebben a tanulmányban az AQP1, AQP3, AQP8, AQP9 és AQP11 humán amnion mRNS-adatait normál, nem cukorbeteg tartamú terhességű (n = 20) alanyoktól kaptuk, amint arról nemrégiben készült tanulmányunk részben beszámolt (Bednar et al. 2015). A tanulmány tervét az Oregoni Egészségügyi és Tudományegyetem (OHSU) intézményi felülvizsgálati tanácsa hagyta jóvá. Írásbeli tájékozott beleegyezés és a HIPPA kutatási engedélyt kaptak minden olyan alanytól, amely részt vett a vizsgálatban. A kísérleti protokollokat és az mRNS kvantifikációs módszertanokat másutt részletesen leírták (Bednar et al. 2015).

Valós idejű RT ‐ qPCR makákó akvaparinokhoz

A makákó amnionokban az AQP mRNS szintjét valós idejű RT ‐ qPCR segítségével határoztuk meg. A boncoláskor azonnal összegyűjtött amnionszöveteket RNAlater®-be (InVitrogen, Thermo Fisher Scientific) helyeztük RNS-ek extrahálására RNeasy Kit (Qiagen, Inc., Valencia, CA) alkalmazásával.

A teljes RNS-t (0,5 μg) megfordítottuk, átírva MultiScribe reverz transzkriptáz segítségével. A cDNS mintát az AQP1 egyedi tervezésű Macaca mulatta-specifikus primereinek felhasználásával amplifikáltuk (Primer Express ® Software v3.0. Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific). Az AQP3, AQP8, AQP9 és AQP11 (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific) esetében előre megtervezett Macaca mulatta-specifikus primereket használtunk (1. táblázat). PES1-t (pescadillo riboszomális biogenezis faktor 1) használtak házmegőrző génként.

Asztal 1

Macaca mulatta-specifikus akvaporin alapozók a

GeneAssay ID/sequenceSource

AQP1 b	A189LG2 RhAQP1_110514 Előre: 5′ – CGCGGTGATCACACACAACT ‐ 3 ′ Hátlap: 5′ – GGGCTCCCCCGATGAAT ‐ 3 ′ (68 bp)	Egyedi tervezésű
AQP3	Rh02856041_m1 AQP3 FAM	Előre megtervezett
AQP8	Rh02837748_m1 AQP8 FAM	Előre megtervezett
AQP9	Rh02878553_m1 AQP9 FAM	Előre megtervezett
AQP11	Rh02887164_m1 AQP11 FAM	Előre megtervezett

Statisztikai analízis

Az AQP expressziós profilok regionális különbségei a kontroll amnionjában és a HFD makákókban. Az egyes AQP mRNS-ekre vonatkozóan bemutatott adatok kombinált kontroll és HFD csoportok az elsődleges placenta, a szekunder placenta és a visszaverődő amnion (szaggatott vonalak) kombinált átlagos AQP 1 szintjére normalizálva. Egy tényező ANOVA P értékeket mutatunk be. * P AQP az elsődleges placenta amnionban.

Az AQP mRNS expressziójának regionális variációi felosztva kontrollra és HFD-re az elsődleges placenta, a szekunder placenta és a reflektált amnionban. Az egyes AQP-k adatait normalizáljuk úgy, hogy az összes régió és étrend együttes átlagos AQP 1 mRNS-szintjét (szaggatott vonal). Az interakció P-értékei a 2-faktoros ANOVA-ból származnak, összehasonlítva a diéta hatásait. ** P AQP mRNS szint a kontroll étrend elsődleges amniójában.

A HFD állatok átlagos AFI-je valamivel alacsonyabb volt, mint a kontroll étrend csoportban, azonban a kontroll (7,54 ± 0,66 cm, n = 8) és a HFD (7,16 ± 0,46 cm, n = 7) állatok AFI-je statisztikailag nem volt eltérő (P = 0,66). Az AFI nem korrelált az anya testsúlyával, függetlenül az anyai étrend státuszától. Amikor kétváltozós regresszióval regresszáltuk az AQP mRNS szintjeihez, az AFI pozitív korrelációt mutatott az AQP11-gyel (P = 0,0019), de a többi AQP-vel nem (4. ábra). Többváltozós regresszió alkalmazásával az AFI ismét csak az AQP11 mRNS szinttel korrelált.

Regressziós összefüggések a magzatvíz-index (AFI) és az egyes AQP-k mRNS-szintje között a kontroll (töltött körök) és a HFD (nyílt körök) makákók amnionjában (összes régió együttvéve). A folytonos vonalak a regressziós vonalak, a szaggatott vonalak pedig a regressziós egyenes 95% -os konfidencia intervalluma. A korrelációs együtthatót és a P értékeket az egyes AQP-k mutatják. Ne feledje, hogy a vízszintes tengelyen található skálák egyediek minden AQP-nél.

Vita

Ebben a tanulmányban a HFD az AQP1 és AQP8 megnövekedett mRNS-szintjeivel társult a makákó amnionban. Ez arra utal, hogy az amnion vízi transzportja potenciálisan befolyásolható lehet, mivel az AQP1 egy nagy hatásfokú vízi csatorna (Agreement et al. 1993), és kisebb mértékben az AQP8 (Koyama et al. 1998; Soria et al. 2010), a vízátadás megkönnyítésében. . Mivel azonban nem volt összefüggés az AFI és az amnion AQP1 vagy AQP8 mRNS szintje között, előfordulhat, hogy az AQP-k nem az AFV elsődleges meghatározói a makákókban. Érdekes a pozitív korreláció az AFI és az AQP11 között, bár az AQP11 vízi szállítási funkcióját nem sikerült egyértelműen megállapítani, mivel az AQP11 elsősorban a hereben fejeződik ki egy még meghatározatlan funkcióval (Gorelick et al. 2006; Yakata et al. 2011 ). Hogy az AQP11 jelentősen megváltoztatja-e az AFV-t a magzatvíz-szállítás módosításával, további vizsgálatot igényel.

Az AQP3 és AQP9 akvagliceroporinek transzmembrán fehérjék, amelyek a víz mellett a glicerint is szállítják. Az Aquaporin 3 részt vesz a zsírszövetekben a glicerin transzportjában (Rodríguez et al. 2011), az AQP9 pedig egy specifikus glicerin transzportcsatorna a májban. A máj AQP9 megkönnyíti a glicerin felvételét a glükóz és trigliceridek szintéziséhez, és így szerepet játszik az elhízás és a cukorbetegség patogenezisében. Az AQP9 gén expressziója a májban fokozottan szabályozott a streptozotocin által kiváltott diabéteszes patkányokban (Carbrey et al. 2003) és egerekben (Kuriyama et al. 2002), valamint az étrend által kiváltott elhízott egerekben (Hirako et al. 2016). . Jelen vizsgálatban az amnion AQP3 és AQP9 mRNS szintje HFD-rezisztens makákókban nem különbözött a kontroll állatokétól. A magas zsírbevitel hatásának hiánya az AQP3 és AQP 9 génexpresszióra valószínűleg annak a rezisztens fenotípusnak köszönhető, amelyben az állatok soványak maradnak normális inzulinfunkció mellett. Ezért elhízás és cukorbetegség hiányában az étrendi magas zsírtartalom önmagában nem tűnik jelentős hatással az akvagliceroporinek gén expressziójára. Ezenkívül az amnion nem ismert, hogy a lipogenezis szempontjából fontos szövet.

Jelen tanulmányunk a makákó amnion AQP mRNS szintje és az anya táplálkozási állapota közötti összefüggéseket vizsgálta. Tovább elemeztük az AQP gén expresszió és az AFV összefüggését a kontroll és a HFD csoportokban. A génexpressziós szintek azonban nem tükrözhetik a biológiai funkciókat, míg a fehérjék az effektorok, amelyek közvetítik a funkciókat. A gének transzlációja az mRNS-ből funkcionális fehérjékké egy komplex folyamat, amely többszintű transzlációs szabályozást, valamint poszt-transzlációs módosításokat foglal magában (Arcondéguy et al. 2013). A fehérje adatok hiánya potenciális buktató ebben a tanulmányban. Mivel azonban ez a tanulmány egyike volt annak a többszörös vizsgálatnak, amely ezt a makákó készítményt használta fel, a jelen vizsgálat számára rendelkezésre álló amnionszövetek mennyisége korlátozott és elégtelen volt a fehérjeelemzéshez az mRNS mennyiségi meghatározása mellett. Az AQP gén expresszióinak humán amnionban végzett korábbi vizsgálatunkban (Bednar et al. 2015) szerény pozitív korrelációt (r 2 × 100% = 32%) találtunk az AQP mRNS és a fehérje szint között. Így a makákókban található jelenlegi génexpressziós adatok értékes betekintést nyújthatnak az AQP-k szerepére az AFV-szabályozásban magas zsírbevitel mellett.

Tekintettel a HFD és az elhízás növekvő gyakoriságára a lakosság körében, fontos megfontolni, hogy a magas zsírtartalmú étrend hátrányosan befolyásolhatja-e az AFV-t terhesség alatt. Juhoknál az anyai elhízás csökkentette a magzatvíz és az allantoic folyadék mennyiségét a kontroll nem elhízott állatokhoz képest (Satterfield és mtsai 2012). Korábbi, terhes nőkön végzett vizsgálatunkban (Bednar et al. 2015) az AFI tendenciája csökkent, mivel a kontroll nem cukorbetegeknél a BMI emelkedett, bár e személyek étrendi állapota nem volt ismert. Ebben a vizsgálatban a terhes makákók HFD-je, amelyeknél nem alakult ki elhízás, nem társult az AFI jelentős csökkenésével, és nem volt összefüggés az anya súlya és az AFI között. Bár úgy tűnik, hogy eredményeink az amnion AQP1 és AQP8 expressziójának változását jelzik HFD körülmények között, az amnionvízi szállításban bekövetkező változások nem feltétlenül tükröződnek az AFI változásaként. Összességében ez a tanulmány azt sugallja, hogy a magas zsírtartalmú étrend elhízás kialakulása nélkül viszonylag kicsi hatással lehet az amvion AFV és AQP expressziójára. Így az anya magas zsírrezisztens fenotípusa elhízás és cukorbetegség hiányában védelmet nyújthat a HFD terhesség alatti káros hatásai ellen.

Összeférhetetlenség

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek összeférhetetlenségek, és nincsenek nyilvánosságra hozandó nyilvánosságra hozatalok.

Köszönetnyilvánítás

Köszönetet szeretnénk mondani Katherine Lewandowski szakértői technikai jártasságáról az ONPRC-nél az AQP RT ‐ qPCR elemzés elvégzéséért. Köszönetet mondunk Diana Takahashinak, Tyler Dean-nek és az ONPRC állatgondozójának.

Megjegyzések

Cheung C. Y., Roberts V. H. J., Frias A. E., Brace R. A . A magas zsírtartalmú étrend hatása a magzatvíz mennyiségére és az amnion-akvaporin expressziójára nem főemlősökben. Physiol Rep, 6 (14), 2018, e13792, 10.14814/phy2.13792 [CrossRef] [Google Tudós]

Finanszírozási információk

Ezt a munkát támogatta: NIH R01 HD061541 az Országos Gyermekegészségügyi és Humán Fejlesztési Intézettől, NIH R24DK0909640 az Országos Cukorbetegség és Emésztőrendszer és Vesebetegség Intézetétől az NIH P51OD011092 kiegészítő támogatásával. A tanulmány tartalma kizárólag a szerzők felelőssége, és nem feltétlenül képviseli az NIH/NICHD hivatalos véleményét.