Резюме

По-рано съобщавахме, че възрастни потомци на плъхове, хранени с диета, богата на животински мазнини по време на бременност и сучене, развиват съдова ендотелна дисфункция и специфична за пола хипертония (16). Изследванията на популацията и изследванията върху експериментални животни разкриват критични периоди, когато потомството е най-уязвимо от влиянието на околната среда, включително хранителния дисбаланс на майките. При изследванията на храненето по време на бременност и сучене при хора, при които сърдечно-съдовите и метаболитните функции са оценени при потомството в по-късен етап, някои доклади са идентифицирали критични периоди по време на бременността (25), докато други подчертават периода на сучене (7). Целта на настоящото проучване е да се определи относителното значение на гестационния и сучещия период за предизвикване на сърдечно-съдови и метаболитни нарушения при потомството на язовири от плъхове, хранени с богата на мазнини диета. Проучванията върху експериментални животни, използващи други хранителни интервенции по време на бременност, като цяло показват важна роля на гестационния период за развитието на сърдечно-съдови и метаболитни нарушения в зряла възраст, тъй като язовирите често се хранят със стандартна диета чау веднага след раждането (12, 18, 22, 26, 31). Малцина са разследвали стриктно ролята на сучещия период.

За да се справим с това, ние пресичаме отглеждани малки от ядене на мазнини до нормално хранени контролни язовири и обратно. Една група малки от майки, хранени с мазнини, бяха кръстосано възпитавани до язовири, консумиращи стандартна чау, а малки от друга група язовири, хранени с чау, бяха кръстосвани при раждането на язовири, хранени с богата на мазнини диета. Направени са сравнения с потомство, изложено на богата на мазнини диета както по време на бременност, така и по време на сучене, и с потомство с контрол, сучено от язовири, хранени със стандартна чау. Всички групи бяха хранени със стандартно чау след отбиване. Използвана е радиотелеметрия за оценка на сърдечно-съдовите параметри при свободно движещо се съзнание на 180-дневно потомство, а изолираната функция на артерията на резистентност се оценява чрез миография на малки съдове. Проведени са плазмени анализи за определяне на глюкозната хомеостаза и липидния статус.

Животновъдство и експериментални диети

Всички потомци бяха хранени със стандартна чау от отбиване. Теглото на животните се записва на възраст от 48 часа, когато всички носилки са намалени до осем малки (4 мъжки, 4 женски). Приемът на храна се записва ежедневно по язовири и седмично при потомство след отбиване. Животните се поддържат в 12: 12-часови цикли светлина-тъмнина при постоянна температура и влажност.

Оценка на кръвното налягане, сърдечната честота и активността на потомството чрез радиотелеметрия

Кръвното налягане, сърдечната честота и активността се оценяват чрез радиотелеметрия (Dataquest IV, Data Sciences International). Накратко, системата за наблюдение се състои от имплантирана радиотелеметрична сонда с напълнен с течност катетър, прикрепен към преобразувател/предавател (радиочестотен преобразувател модел TA-11 PA-C40), приемник, консолидираща матрица и компютър. На случаен принцип избрани кученца (1 мъж, 1 жена от всяко кучило) на 180-дневна възраст са били прилагани бупренорфин (0,1 mg/kg sc) преди операцията и са анестезирани с изофлуоран. Гъвкавият катетър беше закрепен в коремната аорта и предавателят беше закрепен към коремната стена. При възстановяване плъховете бяха настанени в отделни клетки и всяка клетка беше поставена над приемния панел с изход към компютъра. След 1-седмичен период на възстановяване, сърдечната честота, систолното и диастоличното кръвно налягане и активността се записват в продължение на 10 s на всеки 5 минути в продължение на една седмица. Изчислени са дванадесет часови средни стойности за деня и нощта. След това животните бяха на гладно през нощта и кръвните проби бяха получени чрез сърдечна пункция и плазма, съхранявана при -80 ° C, преди анализ за липиди, глюкоза и инсулин.

Оценка на функцията на мезентериалната малка артерия

Изследвани са по един мъж и жена от всяко котило. Плъховете са били убити чрез дислокация на шийката на матката и са регистрирани телесни тегла и тегло на депата. Клоните от третия ред на мезентериалната аркада бяха дисектирани и монтирани във физиологичен солев разтвор на малък миограф на съда, както беше описано по-рано (16). Артериите бяха субмаксимално свити с норепинефрин (80% от максималната концентрация) и бяха определени отговорите на ацетилхолин (10 -9 -10 -5 M) и азотен оксид (NO; 10 -8 -10 -5 M). Концентрациите на NO се получават чрез разреждане на наситен разтвор.

Анализ на плазмата

Кръвни проби на гладно са получени чрез сърдечна пункция при плъховете, изследвани за телеметричен запис. Плъховете са гладували през нощта и са били убити чрез вдишване на CO2. Плазмената глюкоза се измерва чрез рутинен лабораторен ензимен UV тест (HK/G6P-DH метод; Центробежен анализатор Cobas Fara) и инсулин от ELISA (DRG Instruments GmbH). Концентрациите на триглицеридите в плазмата и общия холестерол са измерени чрез ензимни колориметрични тестове (UNIMATE 5 TRIG и UNIMATE 5 CHOL Roche/BCl, Съсекс, Великобритания).

Статистически анализ

Всички стойности са дадени като средни стойности ± SE. Статистическите сравнения в съдовите проучвания са чрез многократни измервания ANOVA с корекция на Bonferroni за множество сравнения. EC50 стойностите бяха определени след приспособяване на данните към сигмоидна крива (GraphPad Software, Сан Диего, Калифорния) и анализирани чрез еднопосочна ANOVA с корекция на Bonferroni. Предполага се статистическа значимост, ако P

диета

Фиг. 1.Тегло на майката и прием на храна в контрол (▵, н = 10) и язовири, хранени с мазнини по време на бременност и кърмене (▴, н = 11, *P

За разлика от това, по време на сучене, въпреки значителното намаляване на средния дневен прием на храна в нахранените с мазнини язовири [среден дневен прием по време на сучене, дни 22-42 (g), 55,15 ± 1,26 g/ден за контрол, н = 10 срещу 49,9 ± 0,69, за язовирите на диетата с мас, н = 11, P

Фиг. 2.Скорост на растеж и прием на храна при мъжки и женски потомци на контролни язовири (OC, ○, н = 6), язовири, хранени със свинска мас (OHF, •, н = 6) и кръстосани групи (OC/HF, □, н = 6 и OHF/C, ▾, н = 6). Стойностите се изразяват като средни стойности ± SE.

маса 1. Телесно тегло и разпределение на мазнините в потомството на OC, OHF и OC/HF, OHF/C

Стойностите са средни стойности ± SE.

* P † P ‡ P § P

Фиг. 3.A: систолично и диастолично кръвно налягане (SBP и DBP) при мъжки потомци на контролни язовири (OC, ○, н = 6), язовири, хранени с мазнини (OHF, •, н = 6) и в кръстосано подхранвани групи (OC/HF, □, н = 6 и OHF/C, ▾, н = 6). Б.: сърдечен ритъм при мъжки потомци от контролни язовири (OC, ○, н = 6), язовири, хранени с мазнини (OHF, •, н = 6) и в групи с кръстосано подхранване (OC/HF, □, н = 6 и OHF/C, ▾, н = 6). *P

Таблица 2. Сърдечно-съдови параметри и активност при потомство на OC, OHF и OC/HF, OHF/C на 180-дневна възраст

Стойностите са средни стойности ± SE.

* P † P ‡ P

Фиг. 4.A: SBP и DBP при женски потомци на контролни язовири (OC, ○, н = 6), язовири, хранени с мазнини (OHF, •, н = 6), или кръстосано подхранвани групи (OC/HF, □, н = 6 и OHF/C, ▾, н = 6). *P

Съдова функция

Мъж и жена.

Не са наблюдавани разлики в зависимите от ендотел отговори между мъжкото и женското потомство в различните групи; следователно данните за мъже и жени се разглеждат заедно. Всички потомци, изложени на диета с мазнини по време на бременност или по време на сучене, демонстрират притъпена индуцирана от ацетилхолин релаксация в мезентериалните артерии в сравнение с контролите (чрез многократни мерки ANOVA, OHF срещу OC, P

Фиг. 5.A: ендотел-зависима релаксация до ацетилхолин в мезентериални артерии от трети ред на мъжки и женски потомци на контролни язовири (OC, ○, н = 16), язовири, хранени с мазнини (OHF, •, н = 16) и кръстосани групи (OC/HF, □, н = 16 и OHF/C, ▾, н = 16). Б.: независима от ендотел релаксация до воден азотен оксид при мъжки и женски потомци на контролни язовири (OC, ○, н = 14), язовири, хранени с мазнини (OHF, •, н = 14) и кръстосано насърчавани групи (OC/HF, □, н = 9 и OHF/C, ▾, н = 9). *P

Таблица 3. Зависима от ендотел релаксация в малки мезентериални артерии при мъжки и женски потомци на OC, OHF и OC/HF, OHF/C на 180-дневна възраст

Стойностите са средни стойности ± SE.

* P † P ‡ P § P

Таблица 4. Плазмени профили на глюкоза и липиди при мъжки и женски потомци на OC, OHF и OC/HF, OHF/C на 180-дневна възраст

Стойностите са средни стойности ± SE. HDL, липопротеин с висока плътност.

Това проучване оценява относителните роли на вътреутробния и сучещия периоди в индуцирането на сърдечно-съдови и метаболитни дисфункции при животински модел, използващ хранене с мазнини по време на бременност и кърмене (16). Демонстрирахме независими ефекти от храненето на мазнини по време на бременност и сучене, тъй като кръвното налягане, ендотелната функция и инсулинът в плазмата бяха ненормални не само при потомството, чиито майки бяха изложени на богата на мазнини диета по време на бременност, но и когато диетата, богата на мазнини ограничени до сучещия период. Важното е, че тъй като ендотелната функция е била най-сериозно нарушена при потомството, чиито язовири са консумирали богатата на мазнини диета само в сученето, изглежда, че предварителната експозиция вътреутробно осигурява степен на защита срещу обидата на богата на мазнини диета след раждането.

Значението на вътреутробния период при определянето на по-късен сърдечно-съдов риск е демонстрирано в няколко животински модела, включително недохранване на майките с протеини (18) и недохранване в световен мащаб (22, 31) по време на бременност, при които се развива хипертония и/или инсулинова резистентност при възрастни потомци въпреки язовирите се хранят с нормална диета след доставка. Предполага се също, че предиимплантационният период е от решаващо значение (17). Ролята на сучещия период е изследвана по-рядко, но има големи последици за постнаталното хранене, растеж и развитие.

Излагането на богата на мазнини диета само по време на бременността е свързано с повишено систолично и диастолично кръвно налягане при възрастни женски потомци. Сученето на контролни животни с хранени с мазнини язовири също води до повишаване на кръвното налягане в зряла възраст, но това се ограничава до повишаване на систолното налягане. Проучвания при генетично хипертонични плъхове също предполагат, че повишено кръвно налягане може отчасти да бъде придобито по време на сучещия период (1, 5). Допълнителни съответни проучвания включват тези, които включват вътреутробния стрес в развитието на поведенчески и функционални нарушения в зряла възраст. Потомците на плъхове, подложени на стресов стимул по време на бременност, но кръстосано подхранвани до нормални язовири, развиват повишено систолно артериално налягане в зряла възраст и повишена реактивност на сдържания стрес (14). Подобно на настоящото проучване, женските потомци са най-засегнати, което може да показва сходство на механизма между тези модели.

Ozanne и Hales (24) наскоро изследваха продължителността на живота на мишки, изложени на ограничаване на протеините вътреутробно или по време на сучене. Потомци на белтъчно ограничени язовири, насърчавани да контролират язовирите и отглеждани на диета „кафене“, са имали значително намалено дълголетие в сравнение с контролите, което потвърждава предположението, че вътреутробното лишаване от диета може да доведе до фенотип, даващ предимство за оцеляване само във време на хранителни ограничения (11). Въпреки това, контролните мишки, хранени с нископротеинова диета по време на сучене, показват повишено дълголетие независимо от следващата диета, което предполага трайна и преобладаваща полза от ограниченото хранене през сучещия период.

Ендотелната дисфункция е налице в малки мезентериални артерии на всички потомци, чиито язовири консумират богатата на мазнини диета, което показва, че това разстройство, подобно на повишения SBP, може да възникне или вътреутробно, или по време на сучене. Ендотелната дисфункция може да породи или да бъде следствие от инсулинова резистентност (13) и може да отразява активиране на възпалителни пътища в резултат на повишено затлъстяване (4).

Неонаталният плъх се доставя на много по-ранен етап от развитието на човешкото бебе и трябва да се внимава при провеждането на паралели с проучванията на храненето при новородени деца. Въпреки това, Lucas и колеги (7, 19), в проучвания на недоносени бебета, чийто етап на развитие при раждането е много по-близък до този на новородени плъхове, съобщават, че храненето с адаптирано мляко (богато на мазнини) в сравнение с кърмата е свързано с повишено кръвно налягане и намалена ендотел-зависима дилатация в ранна възраст. Това е аналог на настоящото проучване, при което най-лошата ендотелна функция е очевидна при тези плъхове, изложени на високо съдържание на мазнини по време на сучене само.

Отглеждането на плъхове в малки котила (ограничено до 4 малки) води до прехранване по време на сученето и създава фенотипни прилики с настоящия модел, като повишено затлъстяване, хиперинсулинемия, лептинова резистентност, затлъстяване (27) и променени липидни профили (10) в зряла възраст. Тези проучвания подчертават важните фенотипни индукционни влияния на сучещия период.

При нормотензивното мъжко потомство се наблюдава значителна брадикардия при всички експериментални групи, докато сърдечната честота е нормална при хипертониците. Това предполага, че женските могат да проявят неадекватен барорецепторен отговор на повишено кръвно налягане. Намаляването на чувствителността към барорецепторен рефлекс е свързано както с метаболитния синдром (2), така и с есенциалната хипертония (20).

Аномалиите в 180-дневното потомство настъпват без никакви свързани промени в плазмения липиден профил, както се съобщава по-рано в този модел на тази възраст (16). По-възрастните животни развиват ясно анормален глюкозен и липиден профил (16). Плазмените концентрации на глюкоза са склонни да се повишават при мъжки и женски потомци на майки, хранени с мазнини, но не и в групите с кръстосано хранене. Въпреки това, плазменият инсулин на гладно беше значително повишен във всички групи, изложени на мазнини. Наскоро показахме инсулинова резистентност при възрастни животни чрез евгликемична хиперинсулинемична скоба (30). Следователно изглежда, че хиперинсулинемията се предизвиква независимо както по време на вътреутробния период, така и по време на сученето.

Както се съобщава по-рано (29), майките ядат значително по-малко от диетата с високо съдържание на мазнини по време на бременност, така че приемът им всъщност е изокалоричен за контролите. Независимо от това, общият прием на мазнини е бил приблизително четири пъти по-голям при майките, хранени с мазнини, отколкото контролите. Тъй като мазнините бяха заместени с други съставки на диетата и въпреки че витамините, микроелементите и протеините бяха добавени за компенсиране, имаше 14% намаление на съдържанието на въглехидрати в сравнение с контролите. Следователно не можем да изключим напълно възможността фенотипът, предизвикан от диетата, да се дължи на дисбаланс в съотношението въглехидрати и мазнини.

Този животински модел има известни прилики с други модели на развитие, като всички те водят до фенотип с характеристики на метаболитния синдром (11), който, както се предполага, може да предполага общ основен механизъм. Активирането на майката на хипоталамусната хипофизна надбъбречна ос (28) и майчината хиперинсулинемия (29) са замесени.

Тъй като определени характеристики на метаболитния синдром са придобити от потомство на плъхове, чиито майки са консумирали богата на мазнини диета или вътреутробно и/или по време на сучене, това проучване показва широк прозорец на податливост на развитието към диетичен дисбаланс от вида, преобладаващ сред популациите на развитите страни и тези на някои развиващи се страни, преминаващи през бърз икономически преход. Данните предполагат, че „предсказуеми адаптивни” отговори се появяват вътреутробно, за да се предпазят от последващо „диетично предизвикателство” в постнаталния период. Представените наблюдения осигуряват силна подкрепа за произхода на заболяването при възрастни.

Това проучване беше подкрепено от British Heart Foundation. L. Poston е подкрепен от Tommy's the Baby Charity.

СТЪПКИ

Разходите за публикуване на тази статия бяха покрити отчасти чрез плащането на такси за страница. Следователно статията трябва да бъде маркирана с „реклама”В съответствие с 18 U.S.C. Раздел 1734 единствено, за да посочи този факт.

Благодарим на P. Lumb, J. Judah и G. Fulcher за техническата помощ.