Az anyák alacsony fehérjetartalmú étrendje patkányterhességben a nemre jellemző mechanizmusok révén programozza a vérnyomást

Absztrakt

A glükokortikoidok a renin-angiotenzin rendszer fontos szabályozói (15, 21), és úgy gondolják, hogy az anyai eredetű glükokortikoidok magzati túlzott expozíciója központi szerepet játszik a vérnyomás táplálkozási programozásában (8, 22). Kimutatták, hogy a szintetikus glükokortikoid dexametazon terhesség alatt történő alkalmazása magas vérnyomást indukál patkányokban (6, 31, 41) és juhokban (9) az utódokban. Az MLP-vel táplált patkánygátak farmakológiai adrenalectomiája megakadályozza utódaikat a magas vérnyomás kialakulásában (21). A fejlődő magzati szöveteket az anyai glükokortikoidok magas szintjétől a 11β-hidroxi-szteroid-dehidrogenáz (11βHSD2) enzim védi, amely a természetben előforduló glükokortikoidokat inaktív formává alakítja (10). Ennek az enzimnek az expressziója táplálkozási szempontból érzékeny mind patkányoknál (7, 27), mind juhoknál (36, 53), és a 11βHSD2 downregulációja a magzati szövetek túlzott expozícióját eredményezheti az anyai glükokortikoidokkal a fejlődés kritikus periódusaiban. Ez a tanulmány ezért azt a hipotézist vizsgálja, hogy a két hormonrendszer közötti kölcsönhatás olyan mechanizmust biztosíthat, amely révén az anyák alultápláltsága programozza a vérnyomást.

Valamennyi kísérletet az Amerikai Fiziológiai Társaság Állatainak gondozására és felhasználására vonatkozó irányelveivel összhangban végeztük.

Állatok.

A vemhes patkányok félszintetikus étrenden maradtak, amíg 22 napos vemhességig nem születtek. Ezután az összes állatot standard laboratóriumi chow-étrendbe helyeztük (B&K Universal, Hull, Egyesült Királyság), és az almokat legfeljebb nyolc kölyökre selejteztük a szoptató táplálék variációinak minimalizálása érdekében. A négy kezelési csoport utódai ezért csak a prenatális táplálkozási és a glükokortikoid expozícióban különböztek egymástól. A születéskor leselejtezett kölykök feleslegét használtuk fel újszülött szövetminták előállításához. 4 hetes korukban az utódokat chow-étrendre választották és CO2-fulladással, majd a vérnyomás meghatározása után méhnyak-diszlokációval megölték őket. A veséket gyorsan kivágták, és a jobb veséket folyékony N2-ben lefagyasztották, majd későbbi elemzés céljából -80 ° C-on tárolták.

A vérnyomás meghatározása.

A szisztolés vérnyomást és a pulzust három példányban határoztuk meg, jól bevált, validált, közvetett farok-mandzsetta módszerrel, amiről korábban beszámoltunk (47). Az ezzel a módszerrel megszerzett vérnyomásadatokat távoli telemetriás módszerekkel igazolták krónikusan katéterezett állatokkal (55). A patkányokat mérés előtt 2 órán át 27 ° C hőmérsékletre akklimatizálták, és a méréseket a fékezést követően 2–10 percen belül elvégezték.

Angiotenzin receptor mRNS expressziója.

A teljes RNS-t Trizol-eljárással (Invitrogen, Renfrew, Egyesült Királyság) izoláltuk a fagyasztott vesékből. Az RNS-t DNázzal (Promega, Southampton, Egyesült Királyság) kezeltük, majd fenol-kloroform extrakciónak és etanolos kicsapásnak vetettük alá. Az összes RNS-t (0,5 μg) reverz átírással írtuk le Moloney egér leukémia vírus reverz transzkriptáz (Promega) alkalmazásával. A valós idejű PCR-t egy ABI Prism 7700 szekvencia detektáló rendszerrel (Applied Biosystems, Warrington, Egyesült Királyság) végeztük. Az AT1AR, AT1BR és AT2R mindegyikére specifikus sablon-specifikus primerpárt és egy oligonukleotid szondát (Sigma-Genosys, Cambridge, Egyesült Királyság) és a β-aktin háztartási gént Primer Express 1.5-ös verzióval (Applied Biosystems) terveztünk. A primerek és a próbák teljes szekvenciáját az 1. táblázat mutatja. Az összes primer készletet TaqMan PCR körülmények között teszteltük patkány genomi DNS-t használva templátként. Minden esetben egyetlen megfelelő méretű terméket detektáltunk gélelektroforézissel (az eredményeket nem mutatjuk be). Negatív sablonkontrollt és relatív standard görbét vezettünk be minden PCR-futtatásba. A standard görbét a minta cDNS-készletéből készítettük, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, 1,0, 2,5 és 5,0 hígítással, és ebből a görbéből számítottuk ki a relatív célmennyiséget. Valamennyi mintát β-aktin expresszióra normalizáltuk.

Asztal 1. Alapozó és próba szekvenciák

ATIAR, 1A angiotenzin receptor; ATIB, 1B angiotenzin receptor; AT2R, angiotenzin-receptor 2.

Statisztikai analízis.

Az eredményeket átlag ± SE értékként adjuk meg. Az anyai paramétereket összehasonlítottuk a csoportok között egyirányú ANOVA alkalmazásával. A csoport és a nem hatásait az újszülöttek és a 4 hetes utódok mérésére kétirányú ANOVA alkalmazásával hasonlítottuk össze. A származási alom kovariátként szerepelt az összes posztnatális elemzésben annak érdekében, hogy az eredmény igazodjon az azonos vagy egy másik anyától származó hierarchikus változékonysághoz. A vérnyomás adatait a testtömeghez igazítottuk, amint arról korábban beszámoltunk (35). A legkevésbé szignifikáns különbség tesztet post hoc tesztként alkalmazták, amelyben az ANOVA szignifikáns kölcsönhatásokat jelzett. Valószínűség

2. táblázat. Az anya súlygyarapodása és takarmányfelvétele terhesség alatt, az alom nagysága és az utódok átlagos születési súlya

Az adatok átlag ± SE. Kontroll sóoldat, n = 6; MLP sóoldat, n = 6; MLP találkozott, n = 5; MLP cort, n = 5.

* Az alom méretéhez igazítva. MLP, anyai alacsony fehérjetartalmú étrend; met, metirapon; kortika, kortikoszteron; FI, takarmányfelvétel. a> b; P

1. ábra.A méhen belüli étrendi és glükokortikoid tapasztalatok hatása az utódok vérnyomására és pulzusára 4 hét után. A: szisztolés vérnyomás hím patkányokban. B: szisztolés vérnyomás nőstény patkányokban. C: pulzusszám hím patkányokban. D: pulzus nőstény patkányokban. Az értékek átlag ± SE. n jelenik meg az egyes sávokon belül. MLP, anyai alacsony fehérjetartalmú étrend; Sal, sóoldat; Met, metirapon; Cort, kortikoszteron. a > b; P

4 hetes korban az AT1AR és AT1BR mRNS expresszióját az MLP ismét nem befolyásolta a méhben. Ugyanakkor a glükokortikoid expozíciónak az AT1AR-ra gyakorolt hatását mind a férfiaknál, mind a nőknél megfigyelték. Férfiaknál az AT1AR mRNS expressziója szignifikánsan magasabb volt a kortikoszteronnal kezelt csoportban, mint bármely más csoportban (2. ábraB; P

2. ábra.A méhen belüli étrendi és glükokortikoid tapasztalatok hatása az angiotenzin 1A (AT1AR), AT1BR és AT2R expressziójára az utódok veséjében születéskor (A; n = 13, 14, 15, 20) és 4 éves korban férfiaknál (B; n = 9, 10, 11, 12) és nőstények (C; n = 12, 9, 10, 10). Az értékek átlag ± SE. a > b; P = 0,067. c > d; P f; P

Nem ivartalan újszülött állatok veséiben az AT1AR és az AT1BR mRNS expresszióját nem befolyásolta szignifikánsan a méhen belüli étrendi vagy glükokortikoid tapasztalat (2. ábraA). Az AT2R mRNS expressziójának tendenciája ugyanazt a mintát követte mind a négy csoportban (2. ábraA), ahogy azt a 4 hetes utódoknál megfigyelték, de ez nem érte el a statisztikai szignifikanciát (P = 0,067).

A bizonyítékok azt sugallják, hogy a renin-angiotenzin rendszer upregulációja, különösen az ATR expresszió megváltozása révén, szerepet játszhat a vérnyomás magzati programozásában (35, 44, 47). Úgy gondolják, hogy a glükokortikoidok központi szerepet játszanak a felnőttkori betegségek magzati programozásában, és hatásos szabályozók a renin-angiotenzin rendszerben (15, 22, 23). Ezért feltételeztük, hogy a glükokortikoidok és az ATR expresszió közötti kölcsönhatás mechanizmust biztosíthat a vérnyomás méhen belüli programozására, és ezt a hipotézist megvizsgáltuk egy jól bevált patkány táplálkozási programozással.

A vérnyomás adatai megismétlik azt az állandó következtetésünket, miszerint az MLP-diéta táplálása a vemhesség alatt a patkányokban relatív magas vérnyomást programoz az eredő utódokban (13, 24, 25, 29). Korábban kimutatták, hogy az MLP-vel táplált anyák farmakológiai adrenalectomiája megakadályozza a hipertóniát az utódokban (21). A metirapon gátolja a szteroid szintézis 11β-hidroxiláz lépését, blokkolja a kortikoszteroid szintézist az anyában és a magzatban. Metyrapone beadása napok között 1 és 14 terhesség alatt, a magzati mellékvese aktiválása előtt biztosítja, hogy a kortikoszteron-reverzibilis hatások csak az anyai glükokortikoid szintézisre gyakorolt hatásoknak tulajdoníthatók. A metirapon azonban nem specifikus a glükokortikoidokra. Az anya endokrin működésének széles zavarai követik ennek a szernek az alkalmazását. A kortikoszteron csoport felvétele a gyógyszer glükokortikoid-specifikus hatásainak tisztázására irányult.

Munkahipotézisünk az volt, hogy az ilyen csökkentést glükokortikoidok közvetíthetik. Az AT2R mRNS expressziójának csökkenését azonban nem akadályozta meg a metyrapone kezelés, és az AT2R valójában az anya kortikoszteron kezelésére adott válaszként felemelkedett. Ez összhangban áll a vemhes anyajuhokkal végzett munkával, amelyben az AT2R expresszió növekedését mutatták ki a prenatalis dexametazon kezelésre adott válaszként (39). Ez azt jelzi, hogy bár a glükokortikoidokra érzékeny, az AT2R mRNS csökkenése a nőstény patkányokban, akiknek méhében MLP-diéta volt kitéve, nem függ a glükokortikoidoktól. Ezen adatok alapján azt kell feltételezni, hogy a magzati programozás táplálkozási és szteroid alapú (39, 46) modelljei nem kezelhetők egyenértékűnek. Az AT2R mRNS expressziójának kortikoszteron-indukálta növekedése nem volt összefüggésben a vérnyomás változásával. Ez az inkonzisztencia rávilágít arra, hogy további tanulmányokra van szükség annak tisztázására, hogy a csökkent AT2R expresszió, az ANG II iránti fokozott érzékenység és a megnövekedett vérnyomás közötti időbeli összefüggés közvetlen, oksági, tényleges kapcsolatot jelent-e, és folyamatban vannak az ATR antagonistákat alkalmazó farmakológiai vizsgálatok ennek a kapcsolatnak a tesztelésére.

Ez a tanulmány az első, amely megvizsgálja az ATR mRNS expresszióját az MLP-nek kitett utódok veséjében születéskor, és bár nem éri el a statisztikai szignifikanciát (P = 0,067), meg kell jegyezni, hogy az AT2R mRNS expressziójának ugyanaz a mintázata volt megfigyelhető mind a négy csoportban, mint a női veséknél 4 hetes korban. Ez azt jelzi, hogy az AT2R mRNS expressziója a nephrogenesis korai stádiumától kezdve zavart és ezért nem másodlagos a hipertóniás fenotípustól. Kimutatták, hogy az ANG II kritikus a normális vesefejlődéshez és a magzati vese működéséhez (14, 32), és az AT2R a domináns ATR a magzati élet során (50). Az AT2R által közvetített ANG II-hatások alacsony szintű szabályozása ebben a kritikus időpontban a vesék fejlődésének károsodásához vezethet ebben a modellben, amit a csökkent nephronszám (30, 33) és a glomeruláris szűrési sebesség (26, 43) bizonyít. További vizsgálatokat terveznek ezen újszülöttek adatainak tisztázására, ideértve a nemek hatását, és a csoportok közötti különbségek ontogenitásának tisztázására.

Ennek és korábbi tanulmányunk eredményei azt mutatják, hogy 4 hetes korukban a hím utódoknál glükokortikoid-függő hipertónia alakult ki, a vesék ATR mRNS-expressziójának megváltoztatása nélkül. Ezzel szemben a nőstény utódok glükokortikoid-független magas vérnyomást mutatnak, amely hasonlóan glükokortikoid-független csökkenéssel jár a vese AT2R mRNS expressziójában, ami az ANG II hipertenzív hatásaival szembeni lehetséges túlérzékenységre utal. A prenatális étrendi és glükokortikoid-interakciók interaktív hatásainak hiánya az ATR vese mRNS-expressziójára azt jelzi, hogy a glükokortikoid-függő hipertónia mögött alternatív mechanizmusnak kell lennie, ami valószínűleg magában foglalja az ATR-expresszió változását a nem renális központi vagy perifériás keringésben, vagy megváltozott érzékenységet más vazoaktív hatásokkal szemben vegyületek (11).

Összefoglalva, a tanulmány eredményei nem támasztják alá azt a hipotézist, miszerint a glükokortikoid és a vese ATR mRNS expressziója kölcsönhatás biztosít mechanizmust a vérnyomás táplálkozási programozásához. Ehelyett az adatok két független, nemspecifikus módon működő mechanizmust sugallnak.

Ezt a tanulmányt a British Heart Foundation finanszírozta.

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.

Tudomásul vesszük Richard Plant technikai segítségét.