A pubertás fontos fejlődési periódus a zsírszövet tömegének és az anyagcsere-homeosztázis kialakulásának

Kutatási papírok

Teljes cikk
Ábrák és adatok
Hivatkozások
Kiegészítő
Idézetek
Metrikák
Engedélyezés
Újranyomtatások és engedélyek
PDF

ABSZTRAKT

Bevezetés

Megalapozott, hogy a korai gyermekkor és a pubertás fontos időszak a normális zsírszövet-tömeg kialakulásához. Korai tanulmányok kimutatták, hogy az emberi zsírszövetben 2 intervallum van a sejtproliferációban, az egyik 2 éves kora előtt, a másik a pubertás alatt. 13-15 A sejtek proliferációjával párhuzamosan az adipocita méretének növekedése növekszik, amely elhízott egyéneknél fokozódik. A pubertás után a sovány egyéneknél az adipocyták száma és mérete statikusvá válik. 15, 16 A rágcsálók zsírszövetének kialakulása hasonló mintázatot követ, mint az embereknél. Patkányokban és egerekben az adipocita sejtek mérete és száma a posztnatális periódusban és a pubertás során folyamatosan növekszik, standard étrendi körülmények között. 17,18 Így a normális zsírszövet pontos fejlődési periódusokban jön létre.

Itt meghatározzuk a fehér zsírszövet (WAT) pubertáskori létrehozásának pontos időkeretét, és felmérjük a HFD táplálásának e kritikus fejlődési ablakra történő korlátozásának hatásait. A BrdU impulzus-üldözés és áramlási citometria segítségével számszerűsítjük a sejtek proliferációját és az adipogenezist in vivo. Adataink azt mutatják, hogy a felnőtt egerekben a zsigeri adipociták több mint fele és a szubkután adipociták több mint 20% -a a korai pubertás során kialakuló proliferatív adipocita prekurzorok differenciálódásából származik. Megmutatjuk, hogy a pubertás idején még az átmeneti HFD is megnövekedett adipocita mérethez, aberrált adipokin szabályozáshoz és metabolikus szövődményekhez vezet felnőttkorban, a zsírtömeg tartós növekedésének hiányában.

Eredmények és vita

Az adipocita prekurzor aktiválásának hozzájárulása a korai posztnatális WAT fejlődéshez

A testtömeg megállapításának fontos időszakainak meghatározásához naponta mértük a testtömeget a posztnatális 0. naptól (P0) 6 hetes korig (P42). A testtömeg napi százalékos növekedésének elemzése ebben az időkeretben a gyors testtömeg-növekedés 2 különálló periódusát tárja fel (1A. Ábra). Ez magában foglalja a közvetlenül a születés utáni időszakot, amelyben az egerek napi testtömegének körülbelül 10–20% -kal növekednek P0-ról P16-ra (perinatalis/pubertás előtti). Megfigyelünk egy második 16 napos periódust is, napi körülbelül 10% -os növekedéssel, P18-ról P34-re figyelve (1A. Ábra). Mivel ez az időszak az egerek pubertásjegyeivel van összefüggésben, ezt az időtartamot „pubertásnak” neveztük. 24 P33 után a súlygyarapodás visszatér napi alapszintre, körülbelül 1-2% -ra. Ezek az adatok rámutatnak arra, hogy az egerekhez hasonlóan az egerek gyors növekedést mutatnak a fejlődés korai szakaszában és a pubertás idején is, és a P18-P34 periódust a növekedés fontos periódusaként.

Online közzététel:

Átmeneti pubertás HFD

A pubertáskori adipogenezis fontossága miatt a normális WAT-tömeg megállapításánál a magas zsírtartalmú étrend (HFD) táplálásának hatására összpontosítottunk ebben az időszakban. Mivel az egerek serdülőkorában megnövekedett adipogenezis periódus jóval a tejfogyasztásról a szilárd étel fogyasztására való áttérés után következik be, sikerült meghatározni a magas zsírtartalmú étrend (HFD) pubertás alatti táplálásának közvetlen hatását. A HFD-etetés közismerten növeli a testsúlyt és a zsírtömeget a C57Bl6/J egerekben, és korábban kimutattuk, hogy felnőtt hím egerek HFD-táplálása átmenetileg adipogenezist indukál a GWAT-ban. 20 Az átmeneti HFD táplálkozás csak pubertáskor (P18-P34), a P35-nél történő SD-re történő visszakapcsolással (S2A ábra) megváltoztatja a testösszetételt, annak ellenére, hogy a testtömegben nem történt jelentős jelentős változás, a zsírtömeg növekedése miatt. a sovány tömeg csökkenése (2A-C. ábra, S2B ábra). A pulzus végén mind a SWAT, mind a GWAT megnövekedett tömeggel rendelkezik a szokásos étrend-kontrollokhoz képest (S2C. Ábra). A zsírtömeg növekedése átmeneti és körülbelül 6 hétig tart, egészen 11 hetes korig, amikor a testösszetétel egyenértékű az SD kontrollokkal (2C. Ábra; S2B ábra).

Online közzététel:

Az ebben a tanulmányban bemutatott adatok kiemelik a gyermekkori táplálkozás fontosságát a normális metabolikus homeosztázis kialakításában, és jelzik, hogy a gyermekkori rossz táplálkozás tartós zsírhatás hiányában is hosszan tartó hatással lehet az adipocita méretére, megváltozott adipocyta működésre és károsodott anyagcserére. tömeg. Adataink adják a keretet a pubertás alatti rossz táplálkozás káros hatásainak tanulmányozásához. De a hosszú távú következmények teljes megértéséhez átfogóbb vizsgálatokat kell végezni annak felmérésére, hogy a pubertás alatti rossz étrend megváltozott szívműködéshez, felnőttkori fokozott hajlamhoz vezet-e az elhízásra, vagy fokozott WAT gyulladáshoz és fibrózishoz. 2008-ban becslések szerint az elhízás további 147 milliárd dollár költséggel jár az Egyesült Államok egészségügyi rendszerében, és ez a szám exponenciálisan növekszik, ha a gyermekkori elhízás aránya továbbra is növekszik. 31 Ezért nagyobb hangsúlyt kell fektetni a gyermekkori táplálkozásra a lakosság hosszú távú egészségének javítása és az egészségügyi költségek csökkentése érdekében az Egyesült Államokban.

Anyagok és metódusok

Állatok

A Yale Egyetem intézményi állatgondozási és felhasználási bizottsága minden állatkísérletet jóváhagyott. Az egereket (hím C57BL/6J) csoportosan helyeztük el (3-5 egér ketrecenként), és táplálékot és vizet ad libitum szolgáltattunk. Minden egeret elválasztottunk p18-nál, kivéve a BrdU impulzus-üldözési kísérletet (1D-E, 2E, S2D-E ábra), amelyben az egereket p21-nél választottuk el. A hím és nőstény egereket elválasztás után külön helyezték el. A kontroll SD a Harlan Laboratories cégtől származik (2018S; 3,1 kcal/g, 18% kcal szójaolajból nyert zsír, 24% kcal fehérje, 58% kcal szénhidrát). A magas zsírtartalmú étrendeket a Open Source Diets Research Diets-től vásárolták (D12492).

Test felépítés

A testösszetétel elemzését NMR-vizsgálattal végeztük az Echo MRI teljes testösszetétel-analizátorral (Echo Medical System, Houston, TX). Az egereket állandó markerrel jelöltük, és a posztnatális fejlődés során követtük nyomon. A zsírraktárakat gondosan feldarabolták és 0,01 g-ig mérlegelték. A GWAT az epididymális depóra, a SWAT az inguinalis depóra utal.

Az áramlási citometriás elemzés In Vivo az adipocita prekurzor sejtproliferáció

BrdU metszetek immunfluoreszcenciája

A zsírszövetet a paraffinba ágyazott szövetekre leírtak szerint állítottuk elő. 32 5 µm-es metszetet parafinizáltunk és rehidratáltunk, majd antigént nyertünk 10 mM nátrium-citrátban (pH 6,0) nyomás alatt 2100 retrieverben (PickCell Laboratories). A blokkolást és a festést 2% BSA-ban PBS-ben végeztük. A metszeteket primer antitestekben inkubáltuk, beleértve patkány anti-BrdU-t (Abcam # ab6326) és nyúl anti-Caveolin-1-et (Cell Signaling # 3238) egy éjszakán át 4 ° C-on. Másodlagos antitesteket, köztük kecske anti-patkány-A488-at és kecske-nyúl-rodamin-X-vöröset vásároltunk a Jackson Immunoresearch cégtől, és szövetekkel inkubáltuk 1-2 órán át szobahőmérsékleten. A tárgylemezeket DAPI Fluoromount-G rögzítő közeggel (Southern Biotech) szereltük fel, és konfokális mikroszkóppal készítettük őket. Az egyes szövetszakaszokról több konfokális képet készítettünk, és elemeztük a BrdU és az adipocita sejtek jelenlétét. Az adipocita magokat az adipocita membránokon belüli elhelyezkedésük alapján azonosítottuk a leírás szerint. 28.

Metabolikus mérések

Az egereket egyedi anyagcserekamrákban (TSE Systems, Németország; CMED Metabolikus Fenotipizáló Központ, Yale Egyetem) 3 órán át akklimatizáltuk a felvételek megkezdése előtt. Az egereket folyamatosan rögzítettük 7 napig, a következő méréseket 30 percenként végeztük: vízbevitel, táplálékfelvétel, ambuláns tevékenység (X és Y tengelyekben) és gázcsere (O2 és CO2) (a TSE LabMaster rendszer segítségével, Németország) . A VO2, VCO2 és az energiafelhasználást a gyártó útmutatásai szerint számoltuk (PhenoMaster Software, TSE Systems). A légzéscserét (RER) a VCO2/VO2 arány kiszámításával becsültük meg. Az értékeket testtömeg és sovány tömeg szerint állítottuk be, ahol említettük.

A glükózszinteket Contour Glucometer vércukormérővel (Bayer Corp) mértük. Az egereket 6 órán át böjtöltük a fényidőszakban, és a lítium-heperát mikrovette kapilláris csövekbe (Sardest) összegyűjtött plazmát, valamint a leptin, inzulin és adiponektin szinteket egér metabolikus készlet (MSD, Mesoscale Discovery) és SECTOR Imager 2400 (Mesoscale Discovery) segítségével mértük. a gyártó utasításai szerint. Az intraperitoneális glükóztolerancia teszteket a glükóz 0 (6 órás fényidővel gyors) mérésével végeztük 10, 20, 30, 60 és 120 perccel az intraperitoneális glükózinjekció után (2 g/testtömeg-kg) Contour Glucometer (Bayer Corp) alkalmazásával.