A magas zsírtartalmú étrend patkányterhesség vagy szoptatás alatt szív- és érrendszeri diszfunkciókat vált ki felnőtt utódokban

Absztrakt

Korábban beszámoltunk arról, hogy a patkányok felnőtt utódai, akik a terhesség és a szoptatás ideje alatt állati zsírban gazdag étrendet fogyasztottak, érrendszeri endothel diszfunkciót és nemspecifikus hipertóniát okoznak (16). A kísérleti állatokon végzett populációs vizsgálatok és vizsgálatok kritikus periódusokat tártak fel, amikor az utódok a leginkább ki vannak téve a környezeti hatásoknak, beleértve az anyák táplálkozási egyensúlyhiányát. Az emberi terhesség és a szoptatás alatti táplálkozás során végzett vizsgálatok során, amelyek során a későbbi életben az utódok kardiovaszkuláris és anyagcsere-funkcióit értékelték, egyes jelentések kritikus időszakokat határoztak meg a terhesség alatt (25), míg mások a szoptatási időszakot hangsúlyozzák (7). Jelen tanulmány célja a terhességi és szoptatási időszakok relatív jelentőségének meghatározása a szív- és érrendszeri és anyagcserezavarok kiváltásában a zsírban gazdag étrenddel ellátott patkánygátak utódaiban. Kísérleti állatokon végzett vizsgálatok más táplálkozási beavatkozásokkal terhesség alatt általában rámutattak a terhességi időszak fontos szerepére a felnőttkori kardiovaszkuláris és anyagcsere-rendellenességek kialakulásában, mivel a gátakat gyakran szokásos chow-diétával etetik közvetlenül a szülés után (12, 18, 22, 26, 31.) Kevesen vizsgálták szigorúan a szoptatási időszak szerepét.

Ennek megoldása érdekében keresztezzük a nevelt kölyköket a zsírból táplált gátaktól a normálisan táplált kontroll gátakig és fordítva. A zsírosan táplált gátakból származó kölykök egyik csoportját keresztezették a normál chow-t fogyasztó gátakig, a másik, a chow-val táplált gátak csoportjából származó kölyköket pedig születésükkor keresztelték a zsírban gazdag étrendet tápláló gátakhoz. Összehasonlításokat végeztek a zsírban gazdag étrendnek kitett utódokkal mind a terhesség, mind a szoptatás alatt, valamint a kontroll utódokkal, akiket standard csirkével etetett gátak szoptattak. Az összes csoportot standard chow utóválasztással etették. Radiotelemetriát alkalmaztunk a szív- és érrendszeri paraméterek értékelésére a szabadon mozgó, tudatos, 180 napos utódokban, és az izolált rezisztencia artéria működését kisér myográfiával értékeltük. Plazmaelemzéseket végeztünk a glükóz homeosztázis és a lipid állapot meghatározására.

Állattenyésztés és kísérleti étrend

Valamennyi utódot elválasztásból szokásos chow-val etették. Az állatok súlyát 48 órától regisztráltuk, amikor az összes almot nyolc kölyökre (4 hím, 4 nőstény) csökkentük. A táplálékfelvételt gátakban naponta, utódok utáni elválasztásakor hetente regisztrálták. Az állatokat 12: 12 órás világos-sötét ciklusokban tartottuk állandó hőmérsékleten és páratartalom mellett.

Az utódok vérnyomásának, pulzusának és aktivitásának értékelése radiotelemetriával

A vérnyomást, a pulzusszámot és az aktivitást radiotelemetria segítségével értékeltük (Dataquest IV, Data Sciences International). Röviden: a megfigyelő rendszer egy beültetett rádiótometria-szondából áll, amelynek folyadékkal töltött katétere egy jeladóhoz/adóhoz van rögzítve (rádiófrekvenciás jelátalakító TA-11 PA-C40 modell), egy vevőpanelből, egy konszolidációs mátrixból és egy számítógépből. Véletlenszerűen kiválasztott alomtársaknak (1 hím, 1 nőstény minden alomból) 180 napos korukban buprenorfint (0,1 mg/kg sc) adtak a műtét előtt, és izofluoránnal altattak. A rugalmas katétert rögzítettük a hasi aortában, és az adót transzfixáltuk a hasfalra. A gyógyulás után a patkányokat egyedi ketrecekben helyeztük el, és mindegyik ketrecet a vevőpanel fölé helyeztük, a számítógép felé kimenettel. 1 hét felépülési periódus után a pulzusszámot, a szisztolés és a diasztolés vérnyomást, valamint az aktivitást 10 másodpercig, 5 percenként, egy héten keresztül rögzítettük. Tizenkét órás nappali és éjszakai átlagértéket számoltunk ki. Ezután az állatokat egy éjszakán át éheztettük, és vérmintákat vettünk szívszúrással és plazmát -80 ° C-on tároltunk, mielőtt elemeztük a lipideket, a glükózt és az inzulint.

A mesentericus kiséria funkció értékelése

Minden alomból egy hímet és egy nőstényt vizsgáltak. A patkányokat méhnyak elmozdulásával leöltük, testtömegeket és zsírraktár-súlyokat rögzítettünk. A mesentericus árkád harmadik rendű ágait boncoltuk és fiziológiás sóoldatba helyeztük egy kis érizomográfusra, amint azt korábban leírtuk (16). Az artériákat szummaximálisan szűkítettük norepinefrinnel (a maximális koncentráció 80% -a), és meghatároztuk az acetilkolinra (10-9-10-10 M) és a nitrogén-monoxidra (NO; 10-8-10-10 M) adott válaszokat. NO koncentrációkat telített oldat hígításával vezettek le.

Plazmaelemzés

Az éhomi vérmintákat szívszúrással nyertük telemetriás felvétel céljából vizsgált patkányokban. A patkányokat egy éjszakán át éheztettük és CO2 belégzésével leöltük. A plazma glükózszintjét rutin laboratóriumi enzimatikus UV-vizsgálattal (HK/G6P-DH módszer; Cobas Fara Centrifugális analizátor) és inzulint ELISA-val (DRG Instruments GmbH) mértük. A plazma triglicerid és az összes koleszterin koncentrációt enzimatikus kolorimetriás vizsgálatokkal mértük (UNIMATE 5 TRIG és UNIMATE 5 CHOL Roche/BCl, Sussex, Egyesült Királyság).

Statisztikai analízis

Valamennyi érték középértékként ± SE. A vaszkuláris vizsgálatok statisztikai összehasonlítását ismételt ANOVA-módszerrel végezzük Bonferroni-korrekcióval többszörös összehasonlítás céljából. Az EC50 értékeket az adatok sigmoid görbe (GraphPad Software, San Diego, CA) illesztése után határoztuk meg, és Bonferroni korrekcióval egyirányú ANOVA-val elemeztük. Statisztikai szignifikanciát feltételeztük, ha P

1. ábra.Az anya testtömege és táplálékfelvétele kontroll alatt (▵, n = 10) és zsírral táplált anyák terhesség és szoptatás alatt (▴, n = 11, *P

Ezzel szemben a szoptatás alatt, annak ellenére, hogy a zsíros táplálékú gátakban az átlagos napi táplálékfogyasztás jelentősen csökkent [az átlagos napi bevitel a szoptatás alatt, 22. nap-42 (g), 55,15 ± 1,26 g/nap a kontrollhoz, n = 10 vs. 49,9 ± 0,69, a sertészsír-diétán tartott gátak esetében, n = 11, P

2. ábra.A kontrollgátak hím és nőstény utódainak növekedési üteme és táplálékfelvétele (OC, ○, n = 6), zsírral táplált gátak (OHF, •, n = 6), és keresztezett csoportok (OC/HF, □, n = 6 és OHF/C, ▾, n = 6). Az értékeket átlag ± SE-ként fejezzük ki.

Asztal 1. Testtömeg és zsíreloszlás OC, OHF és OC/HF, OHF/C utódokban

Az értékek átlag ± SE.

* P † P ‡ P § P

3. ábra.A: szisztolés és diasztolés vérnyomás (SBP és DBP) a kontroll gátak hím utódaiban (OC, ○, n = 6), zsírral táplált gátak (OHF, •, n = 6), és keresztezett csoportokban (OC/HF, □, n = 6 és OHF/C, ▾, n = 6). B: pulzus a kontroll gátak hím utódainál (OC, ○, n = 6), zsírral táplált gátak (OHF, •, n = 6), és keresztezett csoportokban (OC/HF, □, n = 6 és OHF/C, ▾, n = 6). *P

2. táblázat. Kardiovaszkuláris paraméterek és aktivitás OC, OHF és OC/HF, OHF/C utódoknál 180 napos korban

Az értékek átlag ± SE.

* P † P ‡ P

4. ábra.A: SBP és DBP a kontroll gátak női utódainál (OC, ○, n = 6), zsírral táplált gátak (OHF, •, n = 6), vagy keresztes nevelésű csoportok (OC/HF, □, n = 6 és OHF/C, ▾, n = 6). *P

Érrendszeri funkció

Férfi és nő.

A különböző csoportokban nem figyeltek meg különbségeket az endothelium-függő válaszokban a hím és nőstény utódok között; ezért a férfi és női adatokat együtt vették figyelembe. A terhesség alatt vagy szoptatás alatt minden zsírtartalmú étrendnek kitett utód tompított acetilkolin által indukált relaxációt mutatott ki a mesenterialis artériákban a kontrollokhoz képest (ismételt intézkedésekkel ANOVA, OHF és OC, P

5. ábra.A: endothel-függő relaxáció acetilkolinhoz a kontrollgátak hím és nőstény utódainak harmadrendű mesenterialis artériáiban (OC, ○, n = 16), zsírral táplált gátak (OHF, •, n = 16), és keresztezett csoportok (OC/HF, □, n = 16 és OHF/C, ▾, n = 16). B: endothel-független relaxáció vizes nitrogén-oxidhoz a kontroll gátak hím és nőstény utódaiban (OC, ○, n = 14), zsírral táplált gátak (OHF, •, n = 14), és keresztezett csoportok (OC/HF, □, n = 9 és OHF/C, ▾, n = 9). *P

3. táblázat. Endothelium-függő relaxáció kis mesenterialis artériákban OC, OHF és OC/HF, OHF/C hím és nőstény utódokban 180 napos korban

Az értékek átlag ± SE.

* P † P ‡ P § P

4. táblázat. Plazma glükóz- és lipidprofilok OC, OHF és OC/HF, OHF/C hím és nőstény utódokban 180 napos korban

Az értékek átlag ± SE. HDL, nagy sűrűségű lipoprotein.

Ez a tanulmány értékelte a méhen belüli és a szoptató periódus relatív szerepét a szív- és érrendszeri és anyagcsere-diszfunkció indukciójában egy olyan állatmodellben, amely terhesség és laktáció idején alkalmazta a zsír etetését (16). Kimutattuk az anya zsírtartalmának független hatásait a terhesség és a szoptatás idején, mert a vérnyomás, az endotheliális funkció és a plazma inzulin nem csak azoknál az utódoknál volt rendellenes, akiknek anyáit terhesség alatt az anya zsírban gazdag étrendjének tették ki, hanem akkor is, amikor a zsírban gazdag étrendet alkalmazták. a szoptatási időszakra korlátozódik. Fontos, hogy mivel az endothelfunkció a legsúlyosabban sérült azoknál az utódoknál, akiknek a gátjai csak a szoptatásban fogyasztották a zsírban gazdag étrendet, úgy tűnik, hogy a méhen belüli előzetes expozíció bizonyos fokú védelmet nyújt a zsírban gazdag étrend szülés utáni sértése ellen.

Számos állatmodell bizonyította az in utero periódus jelentőségét a későbbi kardiovaszkuláris kockázat meghatározásában, ideértve az anyai fehérje alultápláltságot (18) és a globális étrendi alultápláltságot (22, 31) a terhesség során, amelyben a magas vérnyomás és/vagy az inzulinrezisztencia felnőtt utódoknál kialakul a gátakat normál étrenddel etetik a leszállítás után. Azt is felvetették, hogy a preimplantációs időszak döntő jelentőségű (17). A szoptatási időszak szerepét ritkábban vizsgálták, de jelentős következményei vannak a posztnatális táplálkozásra, a növekedésre és a fejlődésre.

Csak a terhesség alatt a zsírban gazdag étrendnek való kitettség felnőtt nőstény utódoknál megemelkedett szisztolés és diasztolés vérnyomással járt. A kontroll állatok szoptatása zsíros táplálékkal ellátott gátakkal a felnőttkorban is megemelte a vérnyomást, de ez a szisztolés nyomás emelkedésére korlátozódott. A genetikailag magas vérnyomású patkányokon végzett vizsgálatok arra is utaltak, hogy az emelt vérnyomás részben a szoptatási időszakban megszerezhető (1, 5). További releváns tanulmányok tartalmazzák azokat, amelyek a méhen belüli stresszt vonják maguk után a felnőttkori viselkedési és funkcionális zavarok kialakulásában. A vemhesség alatt stresszes ingernek kitett patkányok utódai, de a normális gátakkal keresztezett kereszteződések megnövekedett felnőttkori szisztolés artériás nyomást és fokozott reaktivitást mutatnak a korlátozó stresszre (14). A jelen vizsgálathoz hasonlóan a női utódok érintettek a legjobban, ami a mechanizmus hasonlóságára utalhat e modellek között.

Ozanne és Hales (24) nemrégiben a méhen belüli vagy a szoptatás alatt fehérje-korlátozásnak kitett egerek élettartamát vizsgálták. A fehérje-korlátozott gátak utódai, amelyeket a gátak ellenőrzése céljából elősegítettek és „cafeteria” étrenden neveltek, jelentősen csökkentették az élettartamot a kontrollokhoz képest, megerősítve azt a felvetést, hogy a méhben az étrendi nélkülözés olyan fenotípushoz vezethet, amely túlélési előnyt jelent csak táplálkozási korlátozások idején. (11) A szoptatás alatt alacsony fehérjetartalmú étrendet fogyasztó kontroll egerek azonban a későbbi étrendtől függetlenül megnövekedett élettartamot mutattak, ami a korlátozott táplálkozás tartós és túlsúlyos előnyére utal a szoptatási időszakban.

Az endothel diszfunkció minden utód kis mesenterialis artériáiban jelen volt, amelyek gátjai a zsírban gazdag étrendet fogyasztották, ami azt mutatja, hogy ez a rendellenesség, hasonlóan a megnövekedett SBP-hez, a méhben vagy a szoptatás során eredhet. Az endotheliális diszfunkció az inzulinrezisztencia kialakulását eredményezheti vagy annak következménye lehet (13), és tükrözheti a gyulladásos utak aktiválódását a fokozott adipozitás következtében (4).

Az újszülött patkány az emberi csecsemőnél jóval korábbi fejlődési szakaszban érkezik, és óvatosan kell eljárni, párhuzamot vonva az újszülött gyermekek táplálkozási tanulmányaival. Lucas és munkatársai (7, 19) azonban olyan koraszülöttek vizsgálatában, akiknek fejlődési szakasza sokkal közelebb van az újszülött patkányokhoz, arról számoltak be, hogy a tápszeres tej (zsírokban gazdag) táplálása az anyatejhez képest megnövekedett vérnyomással jár és korai felnőttkorban csökkent az endothelium-függő dilatáció. Ez analóg a jelen vizsgálattal, amelyben a legrosszabb endotheliális funkció azoknál a patkányoknál mutatkozott meg, amelyek csak a szoptatás alatt voltak magas zsírtartalmúak.

A patkányok kis alomban történő nevelése (legfeljebb 4 kölyök) szoptatás alatt túltáplálkozáshoz vezet, és fenotípusos hasonlóságokat hoz létre a jelen modellel, például megnövekedett zsírszint, hiperinzulinémia, leptinrezisztencia, elhízás (27) és megváltozott lipidprofilok (10) felnőttkorban. Ezek a tanulmányok a szoptatási periódus fontos fenotípusos indukciós hatásait hangsúlyozzák.

A normotenzív hím utódokban az összes kísérleti csoportban szignifikáns bradycardia figyelhető meg, míg a magas vérnyomású nőknél a pulzus normális volt. Ez azt jelenti, hogy a nőstények nem megfelelő baroreceptor-választ reagálhatnak az emelkedett vérnyomásra. A baroreceptor reflex érzékenységének csökkenése mind a metabolikus szindrómához (2), mind az esszenciális hipertóniához (20) társul.

A rendellenességek a 180 napos utódokban a plazma lipidprofiljának bármilyen kapcsolódó változása nélkül következtek be, amint erről ebben a modellben ebben az életkorban korábban beszámoltunk (16). Az idősebb állatoknál egyértelműen rendellenes glükóz- és lipidprofil alakul ki (16). A plazma glükózkoncentrációja általában emelkedett a zsírral táplált gátak hím és nőstény utódaiban, de a keresztezett csoportokban nem. Az éhomi plazma inzulin azonban szignifikánsan emelkedett az összes zsírnak kitett csoportban. Nemrégiben az idős állatok inzulinrezisztenciáját mutattuk ki euglikémiás hiperinsulinémiás szorítóval (30). Úgy tűnik, hogy a hiperinsulinémia függetlenül indukálódik mind a méhen belüli, mind a szoptatási időszak alatt.

Amint arról korábban beszámoltunk (29), a gátak a terhesség alatt lényegesen kevesebbet fogyasztottak a magas zsírtartalmú étrendből, így a bevitelük valójában a kontrolloktól független volt. Ennek ellenére az összes zsírbevitel körülbelül négyszer nagyobb volt a zsírral táplált gátaknál, mint a kontrolloké. Mivel a zsír helyettesítette az étrend egyéb alkotóelemeit, és bár vitaminokat, mikrotápanyagokat és fehérjét adtak hozzá kompenzáció céljából, 14% -kal csökkent a szénhidráttartalom a kontrollokhoz képest. Ezért nem zárhatjuk ki teljesen azt a lehetőséget, hogy az étrend által kiváltott fenotípus a szénhidrát/zsír arány egyensúlyhiányának tulajdonítható.

Ennek az állatmodellnek bizonyos hasonlóságai vannak más fejlődési modellekkel, amelyek mind a metabolikus szindróma jellemzőivel járó fenotípushoz vezetnek (11), amely - javasolták - közös mögöttes mechanizmust jelenthet. A hipotalamusz hipofízis mellékvese tengelyének aktiválása (28) és az anyai hiperinsulinémia (29) egyaránt szerepet játszik.

Mivel a metabolikus szindróma bizonyos jellemzőit olyan patkány utódok szerezték meg, akiknek anyja zsírban gazdag étrendet fogyasztott méhben és/vagy szoptatás alatt, ez a tanulmány a fejlődési hajlam széles körét mutatja be az étrendi fogyatékosságra, amely egyaránt jellemző mind a fejlett országok és néhány gyors gazdasági átalakuláson áteső fejlődő ország országai. Az adatok arra utalnak, hogy „prediktív adaptív” válaszok fordulnak elő a méhben, hogy megvédjék a posztnatális periódus későbbi „diétás kihívásait”. A bemutatott megfigyelések erős támogatást nyújtanak a felnőttkori betegségek fejlődési eredetéhez.

Ezt a tanulmányt a British Heart Foundation támogatta. L. Postont a Tommy's the Baby Charity támogatja.

LÁBJEGYZETEK

A cikk megjelenésének költségeit részben az oldaldíjak megfizetése fedezte. A cikket ezért ezennel fel kell tüntetni:hirdetés”Szerint a 18 U.S.C. Az 1734. § kizárólag ennek a ténynek a feltüntetésére.

Köszönjük P. Lumbnak, J. Judah-nak és G. Fulchernek a technikai segítséget.