észlelt

  • absztrakt
  • a cél:
  • tervezés:
  • méretek:
  • az eredmények:
  • következtetés:
  • A fő
  • Anyagok és metódusok
  • Anyai elhízás
  • Mintavétel
  • A plazma leptin és inzulin mérése
  • Kvantitatív valós idejű PCR
  • statisztikai módszerek
  • az eredmény
  • vita

absztrakt

A legfontosabb étvágyszabályozók és receptoraik már jelen vannak a magzati hipotalamuszban, és reagálhatnak olyan hormonokra, mint a leptin. Az intrauterin étrend korlátozása vagy a hiperglikémia átprogramozhatja ezeket az áramköröket, ami valószínűleg hajlamosítja az egyéneket a felnőttkori káros egészségügyi hatásokra. A globális elhízási járvány miatt az anyák túlsúlya és elhízása elterjedt. Korábban megfigyeltük az elhízott anyák kölykeinek gyors növekedését a szoptatás során. Az azonban nem világos, hogy ennek oka a leptin és a hipotalamusz születéskori étvágyszabályozóinak változásai.

tervezés:

A nőstény Sprague-Dawley patkányokat ízletes, magas zsírtartalmú (HFD) vagy chow-diétával etették 5 hétig, hogy elhízást idézzenek elő a párzás előtt. Ugyanez a diéta folytatódott a terhesség alatt is. Az 1. napon, születés után, plazmát és hipotalamust gyűjtöttünk hím és nőstény kölykökből.

méretek:

Feljegyeztük a testtömeg és a szervek súlyát. A plazma leptin és inzulin szintjét radioimmun vizsgálattal mértük. A neuropeptid-Y (NPY), a pro-opiomelanokortin, a leptin receptor és annak downstream szignáljának, a STAT3 (szignál transzducer és transzkripciós aktivátor 3) hipotalamusz mRNS expresszióját valós idejű PCR-rel mértük.

az eredmények:

Az elhízott anyák kölykeinek test- és szervtömege hasonló volt a szegény anyákéhoz mindkét nemnél. Az elhízott anyák utódainál azonban a plazma leptinszintje szignifikánsan alacsonyabb volt (hím: 0,53 ± 0,13 vs 1,05 ± 0,21 ng ml -1; nő: 0,33 ± 0,05 vs 2,12 ± 0,57 ng ml -1, mind P 1 A fejlődés és az érés ezeknek az utaknak a száma a leptin növekedésétől függ, amely a születés utáni 6-14. nap között következik be, amelyet a keringő leptin szintjének hirtelen emelkedése jellemez.

A "ob-fehérjének" is nevezett leptint főleg adipociták termelik, és az elhízás korai megjelenése nyilvánvaló a leptin fehérje vagy receptorának hiányában. 3 Az egyik legfontosabb jelátviteli forma, a leptin receptor (Ob-Rb) hosszú alakja az étvágy és az anyagcsere szabályozásában szerepet játszó hipotalamusz régiókban található. 4 Az Ob-Rb intracelluláris doménje kötődik a STAT3-hoz (szignál transzduktor és transzkripciós aktivátor 3), hogy kiváltsa egy szignál inhibitor, az SOCS3 (citokin szignál szuppresszor 3) expresszióját. 4 Felnőtt rágcsálóknál a leptin csökkenti a hiperfágia okozta szintet, és csökkenti a normál napi táplálékfelvételt, a testsúlyt és a zsír felhalmozódását.), Valamint a kokain- és amfetamin-szabályozott transzkripciót. 5.

Az elválasztást megelőző rágcsálóknál azonban a leptin más szerepet játszik, mint a felnőtt állatoké, úgy tűnik, hogy független az energia homeosztázisban betöltött szerepétől. 2, 6 Az exogén leptin nem csökkenti a testsúlyt, a tejfogyasztást vagy az anyagcserét az első két posztnatális héten7, de valóban elősegítheti az önkéntes étrendet és a hyperphagia kialakulását ebben az időszakban. Ez azért fontos, mert a rágcsálók újszülöttjeinek maximalizálniuk kell a táplálékfelvételt és a túlélés érdekében magas hőszabályozó anyagcserét is fenn kell tartaniuk. Az étvágyat és az energiafogyasztást szabályozó idegrendszeri differenciálás az elválasztásig teljes. 1 A "leptin növekedése" során a megnövekedett keringő leptin elősegíti az étvágyszabályozásban és az energia-anyagcserében részt vevő központi idegsejtek fejlődését és érését. 2 Az ob/ob egerek leptinhiánya a neuronális hipotalamusz alacsonyabb sűrűségét és beidegződését eredményezi, amelyről feltételezik, hogy hozzájárul az elhízott fenotípushoz. 6., 9. ábra A korlátozott intrauterin táplálkozás miatti magas posztnatális "leptin növekedés" kimutathatóan összefügg az NPY hipotalamusz peptid fokozott expressziójával, amely felelős lehet a súlygyarapodásért és az adipozitásért, ha az állatokat magas zsírtartalmú táplálékkal táplálják. diéta (HFD) elválasztás után. 10.

Az intrauterin környezet fontos szerepet játszik a későbbi életben a magzat fejlődésében, valamint az elhízás és az anyagcserezavarok, például a glükóz intolerancia és a magas vérnyomás kockázatának meghatározásában. 11 Eddig alaposan tanulmányozták az alultápláltsággal és az elhízás fokozott kockázatával járó méhen belüli növekedést. Tekintettel azonban a globális elhízási járványra, meg kell értenünk az anyák túl táplálkozásának az energia homeosztázisban részt vevő magzati hipotalamusz áramkörökre gyakorolt ​​hatását. Egyre több nő kezd terhességbe, túlsúlyos vagy elhízott. 12 A gyermekkori elhízás az anyák elhízása miatt az intrauterin túlzott táplálkozással jár. Számos laboratórium tanulmányozta az anyák elhízásának neuroendocin hatását a HFD utódok hosszú távú táplálása miatt. 13, 14

Korábban megfigyeltük, hogy az elhízott anyák utódai hasonló testtömeggel születtek, mint a sovány anyáké, míg súlygyarapodásuk röviddel a születés után felgyorsult, és a szülés utáni 10. nap után jelentősen megnehezült, mint szegény anyáknál. Az anyai HFD-táplálás miatti méhen belüli túlzott táplálkozásként programozza át az anyagcserét, főleg a hipotalamusz étvágyszabályozóit kölykökben, hogy elősegítse a növekedést röviddel a születés után. Ezért feltételeztük, hogy az élet első napján az elhízott anyáktól született kölyökkutyáknál megnőtt a plazma leptin és a hipotalamusz NPY expressziója, de csökkent a POMC mRNS expressziója, elősegítette a megnövekedett tejfelvételt, ami a születés után azonnal gyors növekedéshez vezetett.

Anyagok és metódusok

Anyai elhízás

A Sprague-Dawley szűz patkányokat (8 hetes, Animal Resources Center, Perth, Ausztrália) 20 ± 2 ° C-on tartottuk, és 12:12 órás világos/sötét ciklusban tartottuk (6 órán keresztül világított). A patkányokat két hasonló átlagos testsúlyú csoportba soroltuk. A kontrollcsoportot standard laboratóriumi takarmánynak tették ki (Gordon's Special Stockfeeds, NSW, Ausztrália), amelyek 11 kJ g -1-et szolgáltattak (14% energia zsír formában), bár a második csoportot ízletes HFD kávézóval látták el, amely 15, 33 kJ g −1 (34% energia zsírként). Röviden, a HFD magas zsírtartalmú módosított takarmányokból (szokásos étrend, tejpor, édesített sűrített tej és telített állati zsírok) és ízletes kávézói stílusú étkezésekből, például süteményekből és kekszekből (napi 4-5 különféle étel) állt. ismert kalóriatartalmú. Naponta friss ételeket szolgáltak fel. A nőstény patkányokat étrendnek vagy HFD-nek tették ki 5 hétig, mielőtt párosodtak ugyanattól a forrásból származó hím patkányokkal (9 hetes korúak). Ezt a tanulmányt az Új-Dél-Wales-i Egyetem Állatetikai Bizottsága hagyta jóvá.

Mintavétel

A születés utáni első napon mindkét nembeli kölyköket elválasztották anyjuktól, és lefejezéssel azonnal megölték. Az ősvért összegyűjtöttük és a vércukorszintet mértük (Accu-Chek glükométer; Roche Diagnostics, Nutley, NJ, USA). Az elválasztott plazmát -20 ° C-on tároltuk a hormonméréshez. Az egész hipotalamust feldaraboltuk, majd folyékony nitrogénben lefagyasztottuk és -80 ° C-on tároltuk, hogy meghatározzuk a kívánt gének mRNS-expresszióját. A szívet, a májat és a gyomrot feldaraboltuk és lemértük.

A plazma leptin és inzulin mérése

A leptin és az inzulin plazmakoncentrációit a kereskedelemben kapható radioimmunoassay készletek (Linco, MO, USA) segítségével mértük a gyártó utasításainak megfelelően. A leptin és az inzulin kimutatási határai 0, 125 és 0,05 ng/ml -1 voltak .

Kvantitatív valós idejű PCR

A teljes RNS-t izoláltuk az egyes férfi és női hipotalamuszokból TriZol reagenssel (Invitrogen Australia Pty. Ltd., Melbourne, Victoria, Ausztrália) a gyártó utasításainak megfelelően. Tisztított teljes RNS-t alkalmaztunk templátként az első szál cDNS-szintézisének előállításához M-MLV reverz transzkriptáz, RNáz H mínusz pontmutánsok halmaza felhasználásával (Promega, Madison, WI, USA). Az alkalmazott Biosystem szondákat/primereket (Applied Biosystem, CA, USA) valós idejű kvantitatív PCR-hez (Eppendorf Realplex 2, Eppendorf AG, Hamburg, Németország) használtuk, és előre optimalizáltuk és validáltuk. A gyártó által rendelkezésre bocsátott próbák szekvenciáját az 1. táblázat tartalmazza. A célgén próbákat FAM-mal (6-karboxi-fluoreszcein) és 18 s rRNS-t VIC-vel jelöltük. Így a génexpressziót egy egyszerű multiplexes reakcióval számszerűsítettük, ahol a kérdéses génünket háztartási génre (18 s rRNS) standardizáltuk. Ezután a kontrollcsoport egyedi mintáját önkényesen hozzárendeltük kalibrátorként, amelyhez képest az összes többi mintát a különbség többszöröseként fejezzük ki.

Asztal teljes méretben

statisztikai módszerek

Az eredményeket átlag ± sem értékben fejezzük ki. Az adatokat Shafario Wilks normalitásteszt (Graphpad Prism 5) elemezte. Ha az adatokat normálisan osztották el, akkor azokat nem párosított Student t-teszttel elemezték. Ha nem, akkor a naplókat normál eloszlássá alakítottuk át, majd a nem párosított Student t-teszttel elemeztük.

az eredmény

Az étrendi beavatkozás megkezdése előtt a testtömeg hasonló volt a nőstény csoportok között (183,0 ± 3,8 g táplált és 183,9 ± 4,3 g táplált HFD). A párzás előtt a HFD-vel táplált nőstény patkányok 29% -kal nehezebbek voltak, mint a táplálékkal etetett patkányok (295, 2 ± 11, 1 g, szemben a 229,5 ± 7,54 g, P

Hypothalamicus NPY ( a ), AgRP ( b ), mTOR ( c ), POMC ( d ) és az MC4R ( e ) mRNS expresszió hím chow- (nyitott oszlopok n = 6) és HFD-táplált (zárt oszlopok n = 5)) gátakban. Az eredményeket átlag ± sem értékben fejezzük ki. Az adatokat diákok párosítatlan t-tesztjével elemeztük. * P

Az Ob-Rb hipotalamikus expressziója ( a ), STAT3 ( b ) és SOCS3 ( c ) mRNS hím chow- (nyitott oszlopokban n = 6) és HFD-vel táplált (zárt oszlopokban n = 5) anyákban. Az eredményeket átlag ± sem értékben fejezzük ki. Az adatokat diákok párosítatlan t-tesztjével elemeztük. * P

Hypothalamicus NPY ( a ), AgRP ( b ), mTOR ( c ), POMC ( d ) és az MC4R ( e ) expresszió chow- (nyitott oszlopok n = 6) és HFD-táplált (zárt oszlopok n = 6) gátakölykökben. Az eredményeket átlag ± sem értékben fejezzük ki. Az adatokat diákok párosítatlan t-tesztjével elemeztük. * P

A születéskor magas vagy alacsony leptinszinttel rendelkező újszülötteknél nagyobb az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának kockázata, mint azokban, akik normális leptinszinttel rendelkeznek. 21, 30 Megállapítottuk, hogy az elhízott anyák kölykei nagyobb súlyt kaptak a laktáció alatt, és gyorsabban raktározták el a zsírszövetet, mint a sovány anyák kölykei születésük után, ami a szülés utáni 7. napon 10-szer nagyobb retroperitoneális zsírsúlyt eredményezett. Ebben az időben a plazma leptinszintje megemelkedett a fiatal anyákkal összehasonlítva (publikálatlan adatok), ennek oka lehet a gazdagabb anyatej vagy a megnövekedett zsírsúly. Az elhízott anyák utódainál az adipozitás és a keringő leptinszint növekedése a posztnatális 20. napig tartott. 13

Születése után az anyatej elkezdi lebontani a leptint, és az adipocita differenciálódással a kölykök endogén leptintermelése is utoléri. Azt, hogy ez túlkompenzált-e és magasabb leptin-növekedést okoz-e, ami gyorsabb növekedéshez vezet a laktációs periódus alatt, tovább vizsgáljuk. Egy másik fontos kérdés az, hogy ezek a hipotalamikus alkalmazkodások az anyai elhízáshoz sokáig fennmaradnak-e. Eredményeink azonban azt mutatják, hogy a hipotetikus étvágy kulcsszabályozóinak jelentős változásai a szülés utáni 1. napon az anyai elhízás következményei, ami elősegítheti a kölykök túlevését. Az alacsony újszülöttkori plazma leptinszint a leptinhiányos ob/ob egerekben és a patkányok méhen belüli táplálkozásának csökkentése után a laktáció és a felnőttkori elhízás zavart idegfejlődését eredményezte (46, 47), míg a korai posztnatális időszakban a leptininjekció javította az elhízott fenotípust, 48. azt javasolja, hogy a születés utáni korai leptinpótlás visszafordítsa az anyák elhízásának utódokra gyakorolt ​​káros hatásait.