Хранителна имунология

Тази статия е част от изследователската тема

Имунитет при компрометирани новородени Вижте всички 27 статии

Редактиран от
Lijuan Yuan

Вирджиния Тех, САЩ

Прегледан от
Мари К. Луис

Университет в Рединг, Великобритания

Сяофей Слънце

Калифорнийски университет, Сан Франциско, САЩ

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

раждане

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Сравнителна педиатрия и хранене, Катедра по ветеринарни и животински науки, Факултет по здравни и медицински науки, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания
  • 2 Лаборатория за анализ на генома на Министерството на земеделието, Институт за аграрна геномика в Шенжен, Китайска академия на земеделските науки, Шенжен, Китай
  • 3 Катедра по неонатология, Rigshospitalet, Копенхаген, Дания
  • 4 Катедра по педиатрия, Университетска болница Оденсе, Одензе, Дания

Въведение

Сметки за преждевременно раждане за

10% от всички живородени и остава основен глобален здравен проблем (1). За оцеляване след преждевременно раждане структурата и функцията на незрелите черва трябва бързо да се адаптират към новата хранителна и микробна среда. Тази адаптация може да се провали или да отнеме известно време, за да се развие, както е показано от високата чувствителност към непоносимост към хранене, възпаление на червата и некротизиращ ентероколит (NEC) при недоносени бебета през първите седмици след раждането (2, 3). По-късно децата, родени преждевременно, могат да покажат повишен риск от неврологични и метаболитни нарушения (4–7), докато по-рядко се съобщава за трайни чревни усложнения. Както краткосрочните, така и дългосрочните чревни усложнения могат да бъдат резултат от комбинация от три критични фактора, съкратена гестационна възраст при раждане, преждевременно преминаване към ентерално хранене и неподходяща бактериална колонизация. По този начин оптималната диетична стратегия (напр. Време, обем и вид диета) и най-подходящата бактериална колонизация на незрелите черва остават неизвестни. Необходимо е по-добро разбиране на това как незрелите черва взаимодействат с фактори на околната среда, като хранене и микроби, за да се определи как стратегиите за ранно хранене могат най-добре да осигурят оптимална адаптация на недоносеното бебе към постнаталния живот.

Като един от важните епигенетични механизми на адаптация на тъканите, метилирането на ДНК играе ключова роля при отчитане на експозицията на околната среда, като по този начин регулира транскрипцията и клетъчната функция по време на развитието (19). Поради съкратената бременност, червата на недоносените новородени могат да бъдат обект на ускорена адаптация след раждането, за да коригират клетъчните функции, заедно с различни профили на метилиране на ДНК, които отразяват незрялостта на развитието при раждането и постнаталното излагане на ентерално мляко и микроби. По-рано показахме, че храненето с формула и бактериалната колонизация са отбелязали краткосрочни ефекти върху метилирането на чревната ДНК при недоносени прасета (18, 20), но не е известно дали такива промени са стабилни, по-дългосрочни и УНГ-зависими. Преждевременните сравнения на чревния метилом с напредващата постнатална възраст помагат да се изясни дали фенотипичните и молекулярните разлики, наблюдавани при раждането, могат да имат дългосрочни последици за развитието на червата при недоносени новородени.

Ние предположихме, че червата на недоносените новородени има отчетлив епигенетичен подпис при раждането и че метилирането на ДНК се променя в постнаталния период в зависимост от наличието на УНГ стимулация, за да помогне за адаптирането на незрелото черво към постнаталния живот. Донесените с цезарово сечение недоносени или недоносени прасета са евтаназирани за събиране на тъкани малко след раждането или са хранени с TPN или постепенно увеличаващи се количества ентерално хранене (УНГ) с помощта на говежди коластра за 5 дни, последвано от преминаване към същата млечна диета до 26-ти ден (възраст на отбиване) . Двата режима на хранене, и двата от които минимизират риска от NEC (15), ни позволиха да изследваме как незрелото черво е реагирало на наличието на ентерално хранене, без да бъде объркано от NEC. Чревни фенотипове (включително морфология, храносмилателна и абсорбционна функция, състав на микробиотата), метилиране на ДНК в целия геном и целенасочена генна експресия са сравнени между недоносени и съвпадащи срока свине.

Материали и методи

Експериментална процедура с животни

Всички процедури с животни бяха одобрени от Датския национален комитет по експерименти с животни. Сто шестдесет и осем прасенца от осем свине майки (датски Landrace × Large White × Duroc) бяха доставени чрез цезарово сечение в пълен срок (ден 118 или 100% бременност, n = 56 свине от три свине) или преждевременно (ден 106, 90% на бременността, н = 112 свине от пет свине) (21, 22). Въз основа на незрялостта в червата и други органи (напр. Бели дробове, черен дроб, бъбреци, имунитет), недоносените 90% бременни прасета могат да се считат за подходящ модел за съответните аспекти при човешките бебета, родени в

70% бременност (12). Веднага след цезарово сечение всички прасета бяха прехвърлени в нашето отделение за интензивно лечение за новородени прасенца и отгледани в индивидуални кувьози. В рамките на 3 часа след раждането всички прасета бяха снабдени с орогастрални и пъпни артериални катетри. Преждевременните и срочните прасета са разпределени на случаен принцип, за да бъдат евтаназирани веднага след раждането (н = 8, натриев пентобарбитал, 200 mg/kg, интраартериално) или за получаване на общо родителско хранене (TPN) или парентерално хранене плюс допълнително ентерално хранене (ENT) за 5 дни. Общо лекуваните с парентерално хранене прасета получават парентерално хранене с постепенно нарастващ обем (от 96 ml/kg на ден на ден 1– 114 ml/kg на ден на ден 5). На прасета, лекувани с ентерално хранене, се дава говежди коластра с постепенно нарастващ обем (от 16 ml/kg на ден на ден 1–64 ml/kg на ден на ден 5), придружен от намаляване на родителското хранене, така че двата хранителни режима и двете осигуряват сходни обеми течност и са изоенергетични. В тази обстановка родителското хранене се влива непрекъснато, докато коластрата на говедата се дава на всеки 3 часа с помощта на орогастралния катетър. Важното е, че прогресията на обема (16–64 ml/kg на ден) е сравнително бавна, което представлява внимателен подход за напредване на ентералното хранене.

На 5-ия ден TPN и УНГ прасетата бяха разпределени на случаен принцип да бъдат евтаназирани за събиране на тъкани или прехвърлени на пълно ентерално хранене с краве мляко, диета, предпазваща червата за недоносени свине (23), до евтаназия на ден 26. родителското хранене беше прекратено на 5-ия ден и прасетата започнаха да получават пълно ентерално хранене чрез корито до края на проучването (8–10 хранения на ден). По време на периода, когато прасетата се научиха да пият мляко от коритото (2-3 дни), останалото мляко, останало в коритото, се даваше на свинете чрез орогастралния катетър. Следователно, по време на прехода от TPN или частично УНГ към пълно УНГ, всички прасета са получили предварително планираното количество мляко. Всички животни се отглеждат индивидуално по време на проучването. Използвани са инкубатори с контролирана вентилация и отопление (от 0 до 5 дни), по-големи домашни кутии (от 5 до 12 дни) и дори по-големи домашни клетки (от 12 до 26 дни). Всички подробности за процедурите с животни са описани по-рано (21, 22).

Следователно чревните тъкани бяха събрани на 0, 5 и 26 ден от общо 10 групи прасета. Осем прасета от всяка група бяха избрани на случаен принцип за това проучване (Фигура 1А, общо н = 80). Малко преди евтаназията, чревната пропускливост се измерва чрез техниката лактулоза-манитол, абсорбиращият капацитет на глюкозата чрез извършване на тест за абсорбция на галактоза, плазмените нива на глюкозозависимия инсулинотропен полипептид (GIP) чрез радиоимуноанализ и диарията се оценяват чрез диария, както е описано по-рано (22). Веднага след евтаназия бяха събрани две 1-сантиметрови парчета от средата на тънките черва (йеюнум, 50% по дължината), замразени в течен азот и държани при -80 ° C за последващ анализ на ензимната активност, ДНК метилом, и генна експресия. Имайки предвид нашата цел да характеризираме общите разлики в чревното метилиране, включващи всички взаимодействащи клетъчни популации, решихме да анализираме червата с пълна дебелина. Две допълнителни 1-сантиметрови секции на средната част на червата с пълна дебелина бяха фиксирани в 4% параформалдехид за по-късен хистологичен анализ. Съдържанието на лумина от дебелото черво се събира за по-късен анализ на микробиота.

Цитиране: Pan X, Thymann T, Gao F и Sangild PT (2020) Бърза адаптация на червата към преждевременно раждане включва свързано с храненето ДНК метилиране на препрограмирането на чревни гени при свинете. Отпред. Имунол. 11: 565. doi: 10.3389/fimmu.2020.00565

Получено: 20 декември 2019 г .; Приет: 12 март 2020 г .;
Публикувано: 15 април 2020 г.

Lijuan Yuan, Virginia Tech, САЩ

Мари К. Луис, Университет в Рединг, Великобритания
Xiaofei Sun, Калифорнийски университет, Сан Франциско, САЩ