Az anyák alacsony dózisú aszpartám- és steviafogyasztása obesogén diétával megváltoztatja az anyagcserét, a bélrendszert

Célkitűzés Megvizsgáltuk az anya alacsony dózisú aszpartám- és szteviafogyasztásának hatását az elhízott gátak és utódaik zsírtartalmára, glükóz toleranciájára, a bél mikrobiotájára és a mezolimbikus útra.

Tervezés Az elhízás indukcióját követően a nőstény Sprague-Dawley patkányokat vemhesség és szoptatás alatt kiosztották: (1) magas zsírtartalmú/szacharóz étrend (HFS) + víz (elhízott-WTR); (2) HFS + aszpartám (elhízott APM; 5–7 mg/kg/nap); (3) HFS + stevia (elhízott-STV; 2-3 mg/kg/nap). Az utódokat kontroll étrendre és vízre választották, majd 18 hétig követték őket. A bél mikrobiotáját és az anyagcsere eredményeit gátaknál és utódoknál mértük. Az elválasztáskor az utódokból származó vakbél anyagot használtak a széklet mikrobiota transzplantációjához (FMT) csíra mentes (GF) egerekbe.

Eredmények Az anyák APM- és STV-bevitele HFS-diétával növelte az utódok testzsírját az elválasztáskor és a testtömeget hosszú távon APM-mel. Az anyai APM/HFS-fogyasztás 8 hetes korban csökkent a glükóz toleranciát a hím utódokban, és mind az APM, mind az STV megváltoztatta a széklet mikrobiotáját gátaknál és utódoknál. Az anyák elhízása/HFS-étrend jobban befolyásolta az utódok zsírosságát és a glükóz toleranciáját, mint az anyai LCS-fogyasztás 12 és 18 hetes korban. Az APM és az STV megváltoztatta a gének expresszióját a mezolimbikus jutalmazási rendszerben, ami elősegítheti az ízletes étrend fogyasztását. Az elhízott APM-től és az elhízott-STV utódoktól FMT-t kapó GF egereknél nagyobb volt a súlygyarapodás és a testzsír, valamint csökkent a glükóz tolerancia az elhízott WTR-hez képest.

Következtetés Az anyák alacsony kalóriatartalmú édesítőszer-fogyasztása a HFS mellett megzavarhatja a súlyszabályozást, a glükózkontrollt és a bél mikrobiotáját a gátakban és utódaikban, főleg a korai életkorban, annak ellenére, hogy utódok nem fogyasztanak közvetlen alacsony kalóriatartalmú édesítőszert.

diéta
glükóz anyagcsere
bélbaktériumok
elhízottság
energia-anyagcsere

Ez egy nyílt hozzáférésű cikk, amelyet a Creative Commons Attribution Non Commercial (CC BY-NC 4.0) licencnek megfelelően terjesztenek, amely lehetővé teszi másoknak, hogy ezt a művet terjesszék, remixeljék, adaptálják, nem kereskedelmi célokra építsék, és származékos műveiket különböző feltételekkel, feltéve, hogy az eredeti művet megfelelően idézik, megfelelő hitelt adnak, az esetleges változtatásokat jelzik, és a felhasználás nem kereskedelmi jellegű. Lásd: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

Statisztikák az Altmetric.com-tól

A tanulmány jelentősége

Ami már ismert ebben a témában?

Az anyai étrend terhesség és szoptatás alatt hozzájárul az utódok hosszú távú egészségügyi és betegség-érzékenységének fejlesztési programozásához.

Egyes bizonyítékok arra utalnak, hogy az alacsony kalóriatartalmú édesítőszer-fogyasztás vagy a méhben kezdődő expozíció elősegítheti a súlygyarapodást, és ronthatja a glükóz toleranciát és a tanulási teljesítményt.

Az alacsony kalóriatartalmú édesítőszer-fogyasztás megváltoztathatja a bél mikrobiota összetételét.

Mik az új eredmények?

Az anyai elhízástól/a magas zsírtartalmú szacharóz-diétától függetlenül az anyai aszpartám és a stevia fogyasztása a korai életkorban fokozta a hím és női utódok adipozitását, és hím utódoknál, különösen az aszpartám esetében, csökkent a glükóz tolerancia.

Alacsony kalóriatartalmú édesítőszer és HFS-diéta fogyasztása elhízott vemhes és szoptató patkányoknál megváltoztatta az utódok bél mikrobiotáját, ami (széklet mikrobiota transzplantációval kimutatva) károsította az adipozitást és a glükóz toleranciát a korai életkorban, annak ellenére, hogy az utódok nem fogyasztottak közvetlen édesítőszert.

Az anyai aszpartám és kisebb mértékben a stevia a HFS-fogyasztás mellett megváltoztatta az agy gének expresszióját az utódok táplálkozási magatartásával kapcsolatban, ami elősegítheti az ízletes ételek fogyasztását, ha utódoknak mutatják be.

A tanulmány jelentősége

Hogyan befolyásolhatja belátható időn belül a klinikai gyakorlatot?

A bél mikrobiota és az anyagcsere zavarai a fejlődés kritikus időszakaiban növelhetik a metabolikus betegség kockázatát az élet későbbi szakaszaiban. Az étrendi összetevők anyai anyagcserére és a bél mikrobiotára gyakorolt hatásának megértése segíthet meghatározni az optimális anyai étrendet, és végső soron elősegítheti mind az anya, mind a gyermek egészségesebb jövőjét.

Bevezetés

Az elhízás előfordulása soha nem látott mértékben nőtt az elmúlt 30 évben.1 A globális elhízási arány drámai növekedése mellett az elhízással terhességbe kezdő és a túlzott terhességi súlygyarapodásban szenvedők száma is folyamatosan nőtt.2 megállapította, hogy az anyák egészsége és táplálkozása hosszan tartó hatással van az utódok egészségére, az elhízáshoz és a terhesség alatti túlzott súlygyarapodáshoz pedig rossz terhességi kimenetel társul, például makrosomia, koraszülés és nagyobb elhízási kockázat az élet későbbi szakaszaiban.3

Széklet mikrobiota transzplantáció

A hím elhízott APM-ből, az elhízott STV-ből és az elhízott-WTR utódokból elválasztáskor és -80 ° C-on tárolt vakbél anyagot összegyűjtöttük és 5 ml steril foszfáttal pufferolt sóoldattal összekevertük egy anaerob kamrában, így homogén oldatot kaptunk. 400 µl foszfáttal pufferolt fiziológiás sóoldat (PBS) szekréció-oldatot 8-10 hetes hím csíra mentes egereknek (n = 10/csoport) kaptak. A testtömeget az alapvonalon, a szoptatást követően 7, 10 és 14 nappal mértük. Tizenöt nappal a szoptatás után OGTT-t hajtottak végre, másnap az egereken DXA-vizsgálatot végeztek és eutanizálták őket.

Statisztikai analízis

Minden adatot átlag ± SEM-ként adunk meg. A csoportok közötti különbségek meghatározásához Tukey post hoc egyirányú varianciaanalízist (ANOVA) alkalmaztunk. Az ismételt mértékű eredményekhez kétirányú ANOVA-t alkalmaztak, az idő alatt a szubjektum tényezőként, az anyai étrendben pedig a szubjektum tényezőként. A sovány referenciacsoport adatai a legfontosabb metabolikus eredmények vonatkozásában jelennek meg, mint referenciapont a sovány/egészséges terhesség és az elhízott fenotípus között. Tekintettel arra, hogy nem történt beavatkozás, és a lean-referencia csoportot kizárólag referencia célokra használták, ezeket nem vették be a statisztikai elemzésbe. A kísérleti csoportok „n” -jét az 1. online kiegészítő táblázat tartalmazza. Az elemzést az SPSS V.24.0 szoftver (SPSS Inc.) segítségével fejeztük be. Az adatokat szignifikánsnak tekintettük p≤0,05-nél. A 16S rRNS Illumina szekvenálásának statisztikai elemzését a korábban leírtak szerint végeztük.25

Kiegészítő anyag

Eredmények

Az LCS-fogyasztás növeli az utódok adipozitását a korai életkorban

A gátaknál nem figyeltek meg különbséget a testtömegben (1A. Ábra) vagy a testösszetételben (1. táblázat).

A gátak antropometriája elválasztáskor *

A gát és az utódok testsúlya. (A) A gát testtömege vemhesség és szoptatás alatt. (B) Utódok születési súlya. (C) A hím utódok súlygyarapodása az elválasztás miatt. (D) A nőstény utódok súlygyarapodása az elválasztás miatt. Az értékek átlag ± SEM. az a, b felső indexek szignifikáns különbségeket jeleznek a csoportok között, ahol a közös felső betű nélküli címkézett eszközök eltérnek, p≤0,05 (azaz az „a” és a „b” eltér; az „ab” nem különbözik az „a” vagy a „b” értéktől). Elhízott-APM, elhízott aszpartám (n = 10 gát vemhesség, n = 9 gát laktáció, n = 9 M és 8 F utód); elhízott-STV, elhízott stevia (n = 8 gát vemhesség, n = 7 gát laktáció, n = 7 M & F utód); elhízott-WTR, elhízott kontroll (n = 13 gát vemhesség, n = 6 gát laktáció, n = 6 M és F utód); sovány referencia, sovány kontroll (n = 14 gát vemhesség, n = 11 gát laktáció, n = 10 M és F utód; nem szerepel a statisztikai elemzésben). G, terhesség; L, laktáció; W, hét.

A stevia fogyasztás csökkentette a gátak termékenységét, de minden teherbe esett gát sikeresen megszületett (korábban publikált eredmények26). A kölykök születési súlyában nem volt különbség a csoportok között (1B ábra). Az elválasztáskor az elhízott-APM és az elhízott-WTR hím utódok esetében nagyobb volt a testsúly (p = 0,066) (2. táblázat), míg a nők elhízott-APM és elhízott-STV utódai szignifikánsan nehezebbek voltak, mint az elhízott-WTR (3. táblázat). ). Az elválasztási súly különbségeinek figyelembevételével kiszámoltuk az elválasztásból származó súlygyarapodást minden későbbi időpontra, és megmutattuk, hogy az elhízott APM továbbra is nagyobb súlygyarapodást mutatott, még akkor is, ha figyelembe vettük a magasabb kiindulási pontot 3 hetes korban. A hím elhízott APM utódok súlygyarapodása nagyobb volt, mint az elhízott-WTR 6. és 12. héten (1C. Ábra), a női elhízott APM-eknél pedig nagyobb volt a súlygyarapodás, mint az elhízott-WTR-nél és az elhízott-STV-nél 12-18 hétig. Hasonló mintákat tapasztaltunk az abszolút testtömeg mellett, bár a női elhízott APM 6–15 héten át folyamatosan nehezebb volt az elhízott WTR-nél és az elhízott STV-nél, és 18 hétnél nehezebb volt az elhízott STV-nél (online kiegészítő 1A, B ábra).

A hím utódok antropometriája elválasztáskor, a 12. és a 18. héten *

A nőstény utódok antropometriája elválasztáskor, a 12. és a 18. héten *

Az anyai elhízás/HFS étrend hatásaitól függetlenül az aszpartám és a stevia nőtt testzsírszázalékot a hím (2. táblázat) és a nőstény (3. táblázat) utódoknál az elválasztáskor. 12. és 18. hétre az elhízott APM, az elhízott STV és az elhízott WTR utódok hasonló zsírtömegűek voltak, ami arra utal, hogy az anyai LCS-fogyasztás korai hatással van a testösszetételre, amelyet felülmúl az anyai elhízás/HFS-diéta hosszú távú hatása. Nem tapasztaltak különbségeket a gátak energia- és folyadékbevitelében, illetve az utódok energiafogyasztásában (online 2. ábra), bár a hím elhízott WTR utódok 50, illetve 43 kcal/nap többet fogyasztottak, mint az elhízott APM és az elhízott STV 6 éves korban hét (a nőstények 19, illetve 31 kcal/nap többet fogyasztottak). A látszólag alacsonyabb energiafogyasztás ellenére az elhízott APM hím utódok nagyobb súlygyarapodást mutattak 6 hetes korban (1C. Ábra).

Az LCS-fogyasztás rontja az inzulinérzékenységet anyáknál, az anyai aszpartám-fogyasztás pedig korai életkorban csökkenti a glükóz toleranciát/inzulinérzékenységet hím utódokban.

Az elhízás/HFS hatásától függetlenül az elhízott APM-patkányok csökkenték az inzulinérzékenységet a terhesség alatt, ami az inzulinterhelést követő 60, 90 és 120 percnél magasabb vércukorszinttel volt megfigyelhető, mint az elhízott-WTR (2A. Ábra). Az elhízott STV vércukorszintje magasabb volt, mint az elhízott WTR értéke az inzulinterhelést követő 120. percben (2A. Ábra). Az inzulinérzékenységben nem tapasztaltunk különbséget a szoptatás alatt (2B. Ábra). Az elhízott APM hím utódok korai életkorában csökkent inzulinérzékenységet mutattak. Az ITT során a nyolc héten a hím elhízott APM utódoknak magasabb volt a vércukorszintjük 60 és 120 percnél az elhízott WTR-hez képest (2C. Ábra). Ehhez magasabb éhomi inzulin társult a hím elhízott APM (5,3 ± 0,3) és az elhízott STV (5,1 ± 0,3) utódoknál az elhízott WTR-hez (4,9 ± 0,07) képest. 17 hétre az elhízás/HFS nagyobb hatást fejtett ki, mint az LCS (2D. Ábra), és egy jelentős diétás hatás azt jelezte, hogy az anyai stevia fogyasztása valójában javíthatja az inzulinérzékenységet 17 hetes férfi utódokban. A női utódok inzulinérzékenysége a 8. héten nem különbözött (2E ábra), de hasonlóan a férfiakhoz, az anyai stevia fogyasztása is javult az inzulinérzékenységben a 17. héten (2F ábra).

A gátak és utódok inzulinérzékenysége. (A) Gátolja a glükóz választ az ITT során a terhesség alatt. (B) Gátolja a glükózválaszt az ITT alatt laktáció alatt. (C) Férfi glükózválasz az ITT során 8 hetes korban. (D) Férfi glükózválasz az ITT során 17 hetes korban. (E) Női glükózválasz az ITT során 8 hetes korban. (F) Női glükózválasz az ITT során 17 hetes korban. Az értékek átlag ± SEM. az a, b szubindexek szignifikáns különbségeket jeleznek a csoportok között, ahol a közös felső betű nélküli címkézett átlagok eltérnek, p≤0,05. Elhízott-APM, elhízott aszpartám (n = 10 gát vemhesség, n = 9 gát laktáció, n = 9 M és 8 F utód); elhízott-STV, elhízott stevia (n = 8 gát vemhesség, n = 7 gát laktáció, n = 7 M és F utód); elhízott-WTR, elhízott kontroll (n = 13 gát vemhesség, n = 6 gát laktáció, n = 6 M és F utód). ITT, inzulin tolerancia tesztek.

Az OGTT alatti glikémiát a terhesség és a laktáció alatt álló gátaknál (3A – D ábra) az LCS nem befolyásolta önállóan. Ugyanakkor a hím elhízott APM és az elhízott STV utódok 0 és 15 percnél magasabb volt a glükózszintje az OGTT alatt, mint az elhízott-WTR 8 hetes korban (3E ábra). A glükóz AUC szintén nagyobb volt az elhízott APM férfiaknál, mint az elhízott WTR (3F ábra). 17 hétre az anyai elhízás/HFS hatása a glikémiára (3G ábra) és a glükóz AUC-ra (3H ábra) nagyobb lett, mint az LCS, csak 30 perc múlva csak a glükóz szignifikánsan magasabb volt az elhízott-APM-ben, szemben az elhízott-WTR-vel (3G ábra). A 8. héten nem volt független LCS hatás a női utódok glikémiájára és a glükóz AUC-ra (3I, J ábra). Úgy tűnik, hogy az anyák elhízott APM-fogyasztása nemspecifikus hatást gyakorol az utódok glükóz toleranciájára és az inzulinérzékenységre a korai életkorban, amelyet felülmúl az anyai elhízás/HFS hosszú távú hatása a nemek glükóz toleranciájára felnőttkorban (3K, L ábra) ).

Hőtérkép a szelektált taxonok (qPCR-rel számszerűsítve) relatív rengetegségéről a D21-es terhességű és a D21-es laktáció alatti anyák, valamint a hím és nőstény utódok székletében 6 hetes korban. Elhízott-APM, elhízott aszpartám (n = 10 gát vemhesség, n = 9 gát laktáció, n = 9 M és 8 F utód); elhízott-STV, elhízott stevia (n = 8 gát vemhesség, n = 7 gát laktáció, n = 7 M és F utód); elhízott-WTR, elhízott kontroll (n = 13 gát vemhesség, n = 6 gát laktáció, n = 6 M és F utód).

A hőtérkép hasonló nagyobb relatív Clostridium leptum mennyiséget ábrázol az elhízott APM és az elhízott STV gátakban és utódokban. Az elhízott-WTR gátaknál szintén magasabb volt a Clostridium leptum mennyisége, de ez a nagyobb bőségű mintázat nem volt látható utódaiknál. Noha számos más taxon relatív bősége hasonló volt a gátak és az utódok között, a gátakban nagyobb volt az Akkermansia muciniphila és az Enterobacteriaceae mennyisége, mint az utódokban, és a Lactobacillusok hajlamosak voltak az utódok nem-specifikus variációit mutatni.

Az anyai LCS-fogyasztás hatással volt az utódok vakbél mikrobiotájára

A gátak és utódok cecalis mikrobiotájának összetételét a 18. héten, családi szinten, az online kiegészítő ábra mutatja. Az alfa sokféleségben nem észleltek különbségeket, kivéve az elhízott STV gátakat, amelyek az obesogén eredetű csökkent sokféleség megmentését mutatták. diéta (online kiegészítő ábra 7). Csak a gátak (p = 0,06) vagy utódaik (hímek p = 0,17; nőstények p = 0,08) béta-változatosságában mutatkozó eltérések tendenciáját mutatták ki (online kiegészítő 7. ábra). A lineáris diszkrimináns analízis hatásméretének (LEfSe) elemzése azt mutatta, hogy az Obese-APM gátaknál csökkent az Enterococcaceae, Enterococcus, Parasutterella és a Clostridium cluster IV mennyisége nőtt az elhízott WTR gátakhoz képest (6A. Ábra). A porphyromonadaceae túlsúlyos volt az elhízott STV gátaknál, valamint a hím és nőstény elhízott APM és elhízott STV utódoknál az elhízott WTR-hez képest (6B, C – F ábra). A sporobaktérium megváltozott az elhízott STV gátaknál és a hím utódoknál (6B, D ábra).

Lineáris diszkrimináns elemzési hatásméret írja le a kezelési közösségek közötti legnagyobb különbségeket. Az anyák alacsony kalóriatartalmú édesítőszerrel történő kezelése a heteknél befolyásolta a vakbél mikrobiota összetételét a laktáció/elválasztás végén és az utódoknál a 18. héten. A grafikonok a lineáris diszkrimináns elemzési pontszámok hisztogramját mutatják be: (A) APM és WTR gátak; (B) STV és WTR gátak; (C) hím APM és WTR utódok; (D) hím STV és WTR utódok; (E) nőstény APM és WTR utódok; (F) nőstény STV és WTR utódok. Elhízott-APM, elhízott aszpartám (n = 7 gát, n = 9 M és 8 F utód); elhízott-STV, elhízott stevia (n = 7 gát, n = 7 M és F utód); elhízott-WTR, elhízott kontroll (n = 5 gát, n = 5 M és F utód).

A bél mikrobiotájának összetétele az elválasztáskor közvetlenül befolyásolja a súlygyarapodást és a glükóz intoleranciát

Az aszpartámot vagy steviát fogyasztó gátak utódaiból cecalis mikrobiota-transzplantációt kapott csíramentes egereknek (most konvencionális, CONV) testtömegük szignifikánsan nagyobb volt az inokulációt követően 7, 10 és 14 nappal az CONV-WTR egerekhez képest (7A. Ábra). A CONV-APM egereknél szignifikánsan magasabb volt a glükózérték 0, 30, 90 és 120 perc, a CONV-STV egereknél pedig a glükózterhelést követően 90 és 120 perccel nagyobb volt a glükózérték a CONV-WTR egereknél (7B. Ábra). A CONV-APM és a CONV-STV egereknél szignifikánsan magasabb volt a glükóz AUC, ami csökkent glükóz toleranciára utal (7.C ábra). A CONV-APM és a CONV-STV egerek zsírtömegének növekedése (7D. Ábra) és testzsírszázaléka (7E. Ábra) nem volt különbség a sovány tömegben (7F ábra) a CONV-WTR-hez képest. Az egerek 14 napos mikrobiotájának összetételét az online 8. ábra mutatja családi szinten, valamint közösségi különbségekként az LEfSe analízissel, amelyek a Porphyromonadaceae következetesen megnövekedett relatív bőségét mutatják LCS-befogadó egerekben, hasonlóan az APM és STV utódoknál és gátaknál (kivéve az APM gátakat; 6. ábra).