maternă

  • abstract
  • scopul:
  • proiecta:
  • dimensiuni:
  • rezultatele:
  • concluzie:
  • Principalul
  • Materiale și metode
  • Obezitate maternă
  • Prelevarea de probe
  • Măsurarea leptinei plasmatice și a insulinei
  • PCR cantitativ în timp real
  • metode statistice
  • Rezultatul
  • discuţie

abstract

Regulatorii cheie ai apetitului și receptorii lor sunt deja prezenți în hipotalamusul fetal și pot răspunde la hormoni precum leptina. Restricțiile dietei intrauterine sau hiperglicemia pot reprograma aceste circuite, ceea ce este probabil să predispună indivizii la rezultate negative asupra sănătății la vârsta adultă. Datorită epidemiei globale de obezitate, supraponderalitatea maternă și obezitatea sunt predominante. Anterior, am observat o creștere rapidă a puilor de la mame obeze în timpul alăptării. Cu toate acestea, nu este clar dacă acest lucru se datorează modificărilor regulatorilor apetitului pentru leptină și hipotalamus la naștere.

proiecta:

Șobolanii Sprague-Dawley de sex feminin au fost hrăniți cu o dietă gustoasă bogată în grăsimi (HFD) sau cu o dietă chow timp de 5 săptămâni pentru a induce obezitatea înainte de împerechere. Aceeași dietă a continuat în timpul sarcinii. În ziua 1, după naștere, plasma și hipotalamusul au fost colectate de la puii de sex masculin și de sex feminin.

dimensiuni:

Au fost înregistrate greutatea corporală și greutățile organelor. Nivelurile plasmatice de leptină și insulină au fost măsurate prin radioimunotest. Expresia ARNm hipotalamică a neuropeptidei-Y (NPY), pro-opiomelanocortinei, receptorului de leptină și semnalului său din aval, STAT3 (transductor de semnal și activator transcripțional 3), a fost măsurată prin PCR în timp real.

rezultatele:

Greutatea corpului și a organelor puilor de la mamele obeze au fost similare cu cele ale mamelor sărace de la ambele sexe. Cu toate acestea, nivelurile plasmatice de leptină au fost semnificativ mai mici la descendenții mamelor obeze (bărbat: 0,53 ± 0,3 vs 1,05 ± 0,21 ng ml -1; feminin: 0,33 ± 0,09 vs 2,12 ± 0,57 ng ml -1, ambele P 1 Dezvoltarea și maturizarea dintre aceste căi depinde de creșterea leptinei care apare între zilele 6-14 postnatal, caracterizată printr-o creștere bruscă a nivelurilor de leptină circulante.

Leptina, numită și „proteină ob”, este produsă predominant de adipocite, iar debutul precoce al obezității este evident în absența proteinei leptinei sau a receptorului acesteia. 3 O formă cheie de semnalizare, forma lungă a receptorului de leptină (Ob-Rb), se găsește în regiunile hipotalamice implicate în apetitul și reglarea metabolică. 4 Domeniul intracelular al Ob-Rb se leagă de STAT3 (transductor de semnal și activator transcripțional 3) pentru a induce expresia unui inhibitor de semnalizare, SOCS3 (supresor de semnalizare citokină3). 4 La rozătoarele adulte, leptina reduce nivelurile induse de hiperfagie și scade consumul zilnic normal de alimente, greutatea corporală și acumularea de grăsime.) Și transcripția reglementată de cocaină și amfetamină. 5

Cu toate acestea, la rozătoarele de preînțărcare, leptina joacă un rol diferit față de animalele adulte, parând a fi independentă de rolul său în homeostazia energetică. 2, 6 Leptina exogenă nu reduce greutatea corporală, aportul de lapte sau rata metabolică în primele două săptămâni postnatale7, dar poate promova, de fapt, dieta voluntară și hiperfagia în această perioadă. Acest lucru este important, deoarece nou-născuții cu rozătoare trebuie să maximizeze aportul de alimente și, de asemenea, să mențină o rată metabolică termoreglare ridicată pentru supraviețuire. Diferențierea sistemelor neuronale care reglează apetitul și consumul de energie este completă până la înțărcare. 1 Creșterea leptinei circulante în timpul „creșterii leptinei” promovează dezvoltarea și maturarea neuronilor centrali implicați în reglarea apetitului și metabolismul energetic. 2 Deficitul de leptină la șoarecii ob/ob are ca rezultat o densitate mai mică și o inervație a hipotalamusului neuronal, despre care se crede că contribuie la fenotipul obez. 6, 9 „Creșterea leptinei” postnatală ridicată datorită nutriției intrauterine limitate s-a dovedit a fi asociată cu o expresie crescută a peptidei hipotalamice NPY, care poate fi responsabilă pentru creșterea în greutate și adipozitatea atunci când animalele sunt hrănite cu grăsimi bogate. dieta (HFD) după înțărcare. 10

Mediul intrauterin joacă un rol important în viața ulterioară în dezvoltarea fetală și în determinarea riscului de obezitate și tulburări metabolice, cum ar fi intoleranța la glucoză și hipertensiunea. 11 Până în prezent, creșterea intrauterină legată de malnutriție și un risc crescut de obezitate au fost studiate cu atenție. Cu toate acestea, având în vedere epidemia globală de obezitate, este necesar să se înțeleagă impactul supranutriției materne asupra circuitelor hipotalamice fetale implicate în homeostazia energetică. Un număr din ce în ce mai mare de femei intră în sarcină, supraponderal sau obez. 12 Obezitatea infantilă este asociată cu supranutriția intrauterină datorată obezității materne. Mai multe laboratoare au studiat efectul neuroendocinei obezității materne datorită hrănirii pe termen lung a HFD către descendenți. 13, 14

Anterior, am observat că descendenții mamelor obeze s-au născut cu greutăți corporale similare cu cele ale mamelor slabe, în timp ce creșterea lor în greutate s-a accelerat la scurt timp după naștere și a devenit semnificativ mai dificilă după ziua 10 postpartum decât la mamele sărace. 13 ca o supranutriție intrauterină datorată hrănirii materne cu HFD, reprogramează metabolismul, în special regulatorii apetitului hipotalamusului la pui, pentru a promova creșterea la scurt timp după naștere. Prin urmare, am emis ipoteza că în ziua 1 de viață, puii născuți din mame obeze ar fi crescut expresia plasmatică a leptinei și NPY hipotalamic, dar au redus expresia ARNm POMC, au promovat creșterea aportului de lapte, ducând la o creștere rapidă imediat după naștere.

Materiale și metode

Obezitate maternă

Șobolanii virgini Sprague-Dawley (în vârstă de 8 săptămâni, Animal Resources Center, Perth, Australia) au fost adăpostiți la 20 ± 2 ° C și menținuți pe un ciclu de lumină/întuneric de 12:12 ore (lumina aprinsă timp de 6 ore). Șobolanii au fost clasificați în două grupe cu greutate corporală medie similară. Grupul de control a fost expus la hrana de laborator standard (Gordon's Special Stockfeeds, NSW, Australia), care a furnizat 11 kJ g -1 (14% energie sub formă de grăsime), deși al doilea grup a primit o cafenea gustoasă HFD care furnizează 15, 33 kJ g -1 (34% energie sub formă de grăsime). Pe scurt, HFD consta din furaje modificate cu conținut ridicat de grăsimi (dietă standard, lapte praf, lapte condensat îndulcit și grăsimi animale saturate) și mese în stil cafenea cu gust ridicat, cum ar fi prăjituri și biscuiți (4-5 tipuri diferite de alimente pe zi ) .de conținut caloric cunoscut. Mâncarea proaspătă era servită zilnic. Șobolanii femele au fost expuși fie la dietă, fie la HFD timp de 5 săptămâni înainte de împerechere cu șobolani masculi (cu vârsta de 9 săptămâni) obținuți din aceeași sursă. Acest studiu a fost aprobat de Comitetul pentru etica animalelor de la Universitatea din New South Wales.

Prelevarea de probe

În prima zi după naștere, puii de ambele sexe au fost separați de mame și au fost uciși imediat prin decapitare. Sângele stem a fost colectat și nivelurile de glucoză din sânge au fost măsurate (glucometru Accu-Chek; Roche Diagnostics, Nutley, NJ, SUA). Plasma separată a fost stocată la -20 ° C pentru măsurători hormonale. Întregul hipotalamus a fost disecat și înghețat rapid în azot lichid și depozitat la -80 ° C pentru a determina expresia ARNm a genelor dorite. Inima, ficatul și stomacul au fost disecate și cântărite.

Măsurarea leptinei plasmatice și a insulinei

Concentrațiile plasmatice de leptină și insulină au fost măsurate folosind kituri de radioimunoanaliză disponibile în comerț (Linco, MO, SUA) conform instrucțiunilor producătorului. Limitele de detecție pentru leptină și insulină au fost 0, 125 și 0,05 ng/ml -1 .

PCR cantitativ în timp real

ARN-ul total a fost izolat din hipotalamuzele individuale masculine și feminine utilizând reactivul TriZol (Invitrogen Australia Pty. Ltd., Melbourne, Victoria, Australia) conform instrucțiunilor producătorului. ARN-ul total purificat a fost utilizat ca șablon pentru a genera sinteza ADNc catenă primară utilizând transcriptaza inversă M-MLV, RNaza H minus, un set de mutanți punctuali (Promega, Madison, WI, SUA). Sondele/grundurile Applied Biosystem (Applied Biosystem, CA, SUA) au fost utilizate pentru PCR cantitativă în timp real (Eppendorf Realplex 2, Eppendorf AG, Hamburg, Germania) și pre-optimizate și validate. Secvența sondelor furnizate de producător este dată în tabelul 1. Sondele genei țintă au fost marcate cu FAM (6-carboxifluoresceină) și 18 s rARN a fost marcat cu VIC. Astfel, expresia genică a fost cuantificată printr-o reacție multiplexă simplă, unde gena noastră de interes a fost standardizată la o genă gospodărească (ARNr de 18 s). O probă individuală din grupul de control a fost apoi repartizată în mod arbitrar ca un calibrator, față de care toate celelalte probe sunt exprimate ca multiplu al diferenței.

Tabel în dimensiune completă

metode statistice

Rezultatele sunt exprimate ca medie ± sem. Datele au fost analizate prin testul de normalitate Shafario Wilks (Graphpad Prism 5). Dacă datele au fost distribuite în mod normal, acestea au fost analizate prin testul t al Studentului nepereche. Dacă nu, jurnalele au fost transformate într-o distribuție normală și apoi analizate prin testul t al Studentului nepereche.

Rezultatul

Înainte de începerea intervenției dietetice, greutățile corporale erau similare între grupurile de femele (183,0 ± 3,8 g hrănite versus 183,9 ± 4,3 g HFD). Înainte de împerechere, șobolanii femele hrănite cu HFD erau cu 29% mai grele decât șobolanii hrăniți cu alimente (295, 2 ± 11, 1 g față de 229,5 ± 7,54 g, P

NPY hipotalamic ( A ), AgRP ( b ), mTOR ( c ), POMC ( d ) și MC4R ( e ) expresie mARN la baraje chow- (bare deschise n = 6) și baraje alimentate cu HFD (bare închise n = 5)). Rezultatele sunt exprimate ca medie ± sem. Datele au fost analizate de testul t nepereche al elevilor. * P

Expresia hipotalamică a Ob-Rb ( A ), STAT3 ( b ) și SOCS3 ( c ) mARN la bărbați chow- (bare deschise n = 6) și HFD hrănite (bare închise n = 5) mame. Rezultatele sunt exprimate ca medie ± sem. Datele au fost analizate de testul t nepereche al elevilor. * P

NPY hipotalamic ( A ), AgRP ( b ), mTOR ( c ), POMC ( d ) și MC4R ( e ) expresie la puii de baraje Chow- (coloane deschise n = 6) și HFD (coloane închise n = 6). Rezultatele sunt exprimate ca medie ± sem. Datele au fost analizate de testul t nepereche al elevilor. * P

Nou-născuții cu niveluri ridicate sau scăzute de leptină la naștere prezintă un risc mai mare de a dezvolta obezitate și diabet de tip 2 comparativ cu cei care au niveluri normale de leptină. 21, 30 Am constatat că puii de la mame obeze s-au îngrășat mai mult în timpul alăptării și au depozitat țesutul adipos mai repede decât puii de la mamele slabe după naștere, rezultând o greutate retroperitoneală de 10 ori mai mare în ziua 7 postpartum. În acest moment, nivelurile plasmatice de leptină au fost crescute comparativ cu tinerele mame (date nepublicate), ceea ce se poate datora laptelui matern mai bogat sau creșterii în greutate a grăsimilor. 28 Creșterea adipozității și a nivelurilor circulante de leptină la descendenții mamelor obeze au persistat până în ziua postnatală 20. 13

După naștere, laptele matern începe să descompună leptina, iar odată cu diferențierea adipocitelor, producția de leptină endogenă la pui se recuperează și ea. Dacă acest lucru este supracompensat și determină o creștere mai mare a leptinei, ceea ce duce la o creștere mai rapidă în perioada de alăptare, este investigat în continuare. O altă întrebare importantă este dacă aceste adaptări hipotalamice la obezitatea maternă persistă mult timp. Cu toate acestea, rezultatele noastre arată că modificările semnificative ale regulatorilor cheie ai apetitului ipotetic în ziua 1 postpartum se datorează obezității materne, care poate favoriza supraalimentarea puilor. Nivelurile scăzute de leptină plasmatică neonatală la șoarecii ob/ob cu deficit de leptină și după reducerea nutriției intrauterine la șobolani au dus la dezvoltarea nervoasă afectată în timpul alăptării și obezității adulților, 46, 47, în timp ce injecția cu leptină în perioada postnatală timpurie a îmbunătățit fenotipul obez., 48. sugerează că reaprovizionarea timpurie a leptinei după naștere poate inversa efectele nocive ale obezității materne asupra descendenților.