Az intrauterin növekedési retardáció és a korai fehérjebevitel hatása a malacok növekedésére, a zsírszövetre és az inzulinszerű növekedési faktor rendszerre

Absztrakt

A gyanú szerint a kis születési súly és a korai fehérjebevitel túlsúlya fokozza a későbbi zsírbetegséget. A jelen tanulmány célja annak meghatározása volt, hogy a fehérjetartalomban eltérő étrendek milyen hatással vannak a malacok rövid távú növekedésére, a zsírszövet fejlődésére és az inzulinszerű növekedési faktor (IGF) rendszerére. Normál (ÉNy) és kicsi (SW) születési súlyú malacokat tápláltak tejpótlókkal, amelyeket úgy állítottak elő, hogy megfelelő (AP) vagy magas fehérjetartalmú (HP) ellátást biztosítsanak 7 és 28 napos kor között. A frakcionált növekedési ráta magasabb volt (o

A túlsúly és az elhízás világszerte tapasztalható növekedésének különböző tényezői között a korai táplálkozás egyre nagyobb figyelmet kap. A „metabolikus programozás” koncepciója szerint a táplálkozás megváltoztatása a korai élet kritikus fejlődési periódusában hatással van a szövetek és szervek későbbi növekedési és fejlődési mintázatára, és a későbbi életben számos rendellenességre hajlamosíthatja (1–3). Különösen azt tartják, hogy ez a kockázat meglehetősen magas a kis születési súlyú újszülötteknél. Ezeket az újszülötteket gyakran táplálják fehérjével dúsított tápszerekkel, hogy elősegítsék a felzárkózás növekedését és az agy fejlődését. Ebben az összefüggésben néhány szerző felvetette azt a hipotézist, hogy a korai életkorban bekövetkező magas fehérjebevitel növelheti a későbbi elhízás kockázatát, esetleg befolyásolva a szabályozási tengelyeket (4,5). Míg azonban néhány epidemiológiai tanulmány általában pozitív korrelációt mutat az étrendi fehérje és az energia aránya között a korai életkorban és a testtömeg-index között gyermekkorban (5,6), más vizsgálatok nem mutatnak ilyen összefüggést (7,8).

Az állatmodellek hasznosak ennek a kérdésnek a tisztázására, amely nagyon érdekes a táplálkozás szempontjából (9). A rágcsálókban rendelkezésre álló kevés adat a gát és nem az utódok fehérjebevitelének modulációján alapul (10–12). A disznó megfelelő modell lehet a születési súlygal és az újszülöttek táplálkozásával foglalkozó kísérletek tervezéséhez. A normálisan táplált kocáknál az alomtársak testtömegében akár háromszoros különbség is lehet, ez biztosítja az intrauterin növekedés retardációjának természetes formáját (IUGR; 13,14). Ezen túlmenően ez a modell lehetővé teszi a mesterséges nevelést, és ezáltal lehetővé teszi a táplálékbevitel modulálását és ellenőrzését az újszülöttkori időszakban. Ezért a jelen vizsgálatot a 7 és 28 d közötti magas fehérjebevitel rövid és rövid távú hatásainak értékelésére végeztük normál és kicsi születési súlyú malacok növekedésére és zsírszövetének fejlődésére. Azt is megvizsgálták, hogy ez az étrend kiváltotta-e az endokrin rendszert és különösen az inzulinszerű növekedési faktor (IGF) rendszerét, amelyről ismert, hogy fontos szerepet játszik a táplálkozást és a növekedést összekapcsoló folyamatokban (5, 15).

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Állatok és kísérleti tervezés.

Állatok etetése.

A tápszerrel etetett malacokat külön-külön rozsdamentes acél anyagcsere-ketrecekben helyezték el egy szabályozott hőmérsékletű helyiségben (30 ± 0,5 ° C) 7 és 28 napos kor között. A laboratóriumunkban tervezett és összeszerelt automata tejadagolóval (1. ábra) etették őket, hogy előre meghatározott mennyiségű étrendet szállítsanak és rögzítsék a malacfogyasztást. A képleteket naponta készítettük, folyamatosan kevertük és 4 ° C-on tartottuk, egyes hűtőszekrényekben. Minden étkezéskor a tápszereket felmelegítették, hogy elkerüljék a malacok emésztési zavarait. A napi tápanyag-adagokat nettó energiában (NE) számították ki egy előre definiált etetési táblázat alapján, a tejtermelési vizsgálatok alapján (18). A tápszerrel etetett malacok napi NE-mennyisége 1300 kJ/testtömeg-kg volt, 0,75 7-15 napos korig, fokozatosan csökkenve 940 kJ/testtömeg-kilogrammra, 15 és 28 napos kor között. A testtömegeket hetente rögzítettük. Az adagot nyolc étkezésre osztották fel, amelyek automatikusan elosztásra kerültek 0600 és 2130 között. A malacoknak csak éjszaka volt szabad hozzáférésük a vízhez.

Automatikus tejadagoló.

Az AP étrendet úgy alakítottuk ki, hogy megfeleljen a fehérje, az aminosav, a zsír és a szénhidrát összetételének, valamint a kocatej szilárd anyagában lévő kazein és az oldható savófehérje arányának (46:54). A koca átlagos tejösszetételét 7 és 22 d közötti laktáció között értékeltük referenciaként (1., 19. táblázat). A HP port úgy állítottuk össze, hogy NE mennyiségére több aminosavat biztosítson, mint az AP por. A fehérje-kiegészítést a nem fehérje-összetevők részleges helyettesítésébe építették be, állandóan tartva mind a kazein-oldható savófehérje, mind a zsír: szénhidrát arányt. Következésképpen a fehérje és az NE aránya 46,5% -kal magasabb volt a HP-ben, mint az AP-porban (1. táblázat).

Minta kollekció.

14 d éves korukban katétereket helyeztek minden állat egy külső nyaki vénájába általános érzéstelenítésben. A heparin (50 egység/ml) sóoldatban készült oldatát minden második napon átöblítettük a katéteren, hogy a kísérleti időszak alatt szabadalmaztassuk. A vérmintákat étkezés után 1 órával minden harmadik napon, 17 és 28 napos kor között vettük fel. 28 d éves korukban a kísérleti vágóhídon az utolsó étkezés után 3 órával levágták a malacokat, elektromos kábítással és exanguációval. A zsírszövet mintákat 15 percen belül összegyűjtöttük. A szövettani elemzés céljából a szövetmintákat lapos rudakon fékeztük és folyékony nitrogénnel hűtött 2-metil-butánban fagyasztottuk. Más mérésekhez a kis darabokra vágott szöveteket folyékony nitrogénben lefagyasztották. Az összes szövetmintát -75 ° C-on, az EDTA-plazma mintákat pedig -20 ° C-on tároltuk a későbbi elemzésekhez.

Az adipocita átmérőjének meghatározása.

Az adipocitaátmérőket négy fagyasztott szövet soros keresztmetszetében (10 μm vastagságú, 40 μm-es intervallumban) határoztuk meg, kriosztáttal (2800 Frigocut Reichert-Jung, Francheville, Franciaország) vágva. A keresztmetszeteket 10 percig fixáltuk 100 mM foszfátpufferben (pH 7,4), amely 2,5% glutáraldehidet tartalmazott, és 4 percig festettük 0,5% olajvörös O-t tartalmazó izopropanolban. Az egyes adipocita területeket képelemző rendszerrel (Optimas 6.5, Media Cybernetics, Silver Spring, MD). A 10 μm alatti átmérőjű sejteket nem vettük figyelembe. Az eredmények a négy szakaszon végzett meghatározások átlagát jelentették, és a látható adipociták átmérőjeként (μm) fejezték ki. A sejtátmérő variációs együtthatója a négy egymást követő szakasz között 9,9% volt.

Hormonvizsgálatok.

Az összes mintát egyetlen vizsgálaton belül elemeztük. A plazma IGF-I koncentrációit validált radioimmun vizsgálattal (20) határoztuk meg, amely rekombináns humán IGF-I-t használt (GroPep, Adelaïde, Ausztrália). A 28 ng/ml átlagos IGF-I koncentrációjú plazmaminták vizsgálati és vizsgálati interakciós variációs együtthatói 12%, illetve 18% voltak. A plazma leptin koncentrációit a korábban sertés plazmában való felhasználásra validált, több fajú radioimmunassay kit (LINCO Research, St. Charles, MO) segítségével mértük (21). A vizsgálat módosítása magában foglalta a plazma minta megduplázását. Az sertés plazmamintán belüli vizsgálati és vizsgálati interakciós variációs együtthatók 1,82 ng/ml átlagos leptin-koncentráció mellett 5, illetve 14% voltak.

A plazma IGFBP-k Western ligand blot elemzése.

A vizsgálatot a vágáskor összegyűjtött mintákon végezték. A plazmamintákat (2 μl) SDS/PAGE-nak vetettük alá nem redukáló körülmények között, 12,5% -os rezolváló gél alkalmazásával. A fehérjéket ezután nitrocellulóz membránokra vitték át (22). Röviden, a blotokat mostuk, majd 90 000 cpm/ml 125 I-IGF-I-vel inkubáltuk 2 órán át szobahőmérsékleten. Kiterjedt mosások után a blotokat megszárítottuk, és Kodak X-Omat AR fóliának tettük ki 6-7 napig -75 ° C-on. Az autoradiogramokat beszkenneltük, és az inzulinszerű növekedési faktort kötő fehérjék (IGFBP) relatív szintjét képfeldolgozóval (Quantity One, V4, Bio-Rad, CA) számszerűsítettük. Az IGFBP kiértékelésében a gél-gél eltérés megelőzése érdekében a különböző kezelési csoportokat minden gélen ábrázoltuk.

Valós idejű RT-PCR.

Arány = (2 -Δ C T cél (minta - kalibrátor))/(2 -Δ C T 18S (minta - kalibrátor)) .

Statisztikai analízis.

Az adatokat a SAS GLM eljárásával elemeztük (SAS Inst., Inc., Cary, NC). A 7 napos korban levágott malacok esetében a modell az alom és a születési súly hatásait tartalmazta, amelyeket a malacpárok közötti maradvány átlagos négyzethibával szemben teszteltek. A tápszerrel etetett és 28 d életkorukban levágott malacok esetében a modell lehetővé tette az étrend és az étrend mellett a születési súly kölcsönhatásának vizsgálatát. A hormonkoncentrációk tekintetében az egyes malacok átlagát figyelembe vették az elemzésben, mivel a mintavételi napnak nem volt szignifikáns hatása a plazma koncentrációira, tekintet nélkül a csoportra. Az összes adat átlag ± SEM formájában jelenik meg. A különbségeket jelentősnek tekintették a o

EREDMÉNYEK

Növekedés és takarmányfelvétel.

Az abszolút növekedési sebesség (súlygyarapodás/d) a kísérleti időszak alatt alacsonyabb volt (o 3. táblázat A 7 és 28 d közötti életkorú tápszerrel táplált északnyugati és nyugati malacok növekedése és fogyasztása

Zsírszövet.

A perirenalis zsírszövet relatív súlya testtömeg-kilogrammonként kifejezve alacsonyabb volt (o 2. ábra

Plazma hormonok.

7 d éves malacokban a plazma IGF-I koncentrációja (27,7 ± 3,1 ellen 25,7 ± 3,4 ng/ml ÉNy-ban, illetve SW-ben) és leptinben (2,52 ± 0,19 ellen 2,45 ± 0,13 ng/ml ÉNy-ban, illetve SW-ben) nem befolyásolta a születési súly. Az étrend nem befolyásolta ezen hormonok plazmakoncentrációját 28 d-os malacokban (4. táblázat). Ami az IGFBP-ket illeti, a plazma relatív szintjét nem befolyásolta a 7 d dős malacok születési súlya (az adatokat nem közöljük), vagy a 28 d d ől a malacok születési súlya vagy az étrend (4. táblázat).

A gének expressziója a zsírszövetekben.

A 7-d éves malacok perirenalis zsírszövetében az inzulinreceptor gén expressziója alacsonyabb volt (o 3. ábra

7 d dős malacokban az IGF-I-t és a leptint kódoló gének expressziója alacsonyabb volt (o 4. ábra

VITA

Tudomásunk szerint ez a tanulmány az első, amely értékeli a fehérje bevitel rövid távú hatásait, valamint a korai fehérjetáplálkozás és a születési súly közötti lehetséges kölcsönhatást a jól kontrollált környezetben nevelt újszülött állatok növekedésére és zsírszövetének fejlődésére. A rágcsálókon végzett nagyon kevés egyéb kísérleti vizsgálat az anya táplálásának hatását vizsgálta a szoptatási időszakban, és nem a tejfehérje-tartalom hatását (10–12). Kimutattuk, hogy a születési súly befolyásolta a malac növekedését, a perirenális zsírszövet fejlődését és az endokrin rendszer egyes elemeit, és hogy a magas fehérjebevitel csökkentette a perirenalis zsírszövet tömegét anélkül, hogy egyértelműen befolyásolná a szabályozó tengelyeket vagy a lipid anyagcserével kapcsolatos gének expresszióját. a FAS gén kivételével.

A mesterségesen nevelt malacok használata lehetővé tette számunkra a korai fehérjebevitel hatásának értékelését. Mivel az AP és HP táplálékkal etetett malacok azonos mennyiségű energiát fogyasztottak, a két étrendet tápláló malacok között megfigyelt különbségek a fehérje/energia arány változásának voltak köszönhetők. Eredményeink azt mutatják, hogy mindkét születési súlycsoportból származó AP és HP malacok hasonló növekedési sebességet mutattak 7 és 28 napos kor között. Annak ellenére, hogy gyakran úgy gondolják, hogy a magas fehérjebevitel felzárkózási növekedést indukálhat alacsony születési súlyú egyéneknél, nem találtunk bizonyítékot ilyen hatásra a vizsgált időszakban. Ahogy Davis javasolja et al. (31), lehetséges, hogy az SW malacok nem tudnak felzárkózási növekedést mutatni, mert a vemhesség alatt alultápláltak lehetnek. Elképzelhető az is, hogy a vizsgált időszak túl rövid. Valójában a fehérjebevitel hosszabb ideig tartó növekedése (1,8-ról 15 kg-os testsúlyra) kimutatta, hogy növeli a sertések súlygyarapodását (24).

Összefoglalva, a jelen munka azt mutatja, hogy a születési súly befolyásolta a perirenalis zsírszövet fejlődését, és alátámasztja e szövet kompenzációs fejlődését SW malacokban. Ez azt is jelzi, hogy a magas fehérjebevitel csökkentette az adipozitást mindkét születési súlycsoportban, legalábbis az újszülöttkori perirenális szinten. További vizsgálatokra van szükség annak felmérésére, hogy az ilyen étrenddel táplált malacok az élet korai szakaszában maradnak-e később csökkent testzsírtömeggel vagy sem.

Rövidítések

adipocita (A) típusú zsírsavat kötő fehérje