Изследователски документи

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Допълнителни
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

РЕЗЮМЕ

Въведение

Добре установено е, че ранното детство и пубертетът са важни периоди за развитието на нормална маса на мастната тъкан. Ранните проучвания показват, че има 2 интервала на клетъчна пролиферация в човешката мастна тъкан, единият преди 2-годишна възраст, а другият по време на пубертета. 13-15 Едновременно с клетъчната пролиферация е увеличаването на размера на адипоцитите, което се увеличава при затлъстели индивиди. След пубертета броят и размерът на адипоцитите стават статични при слаби индивиди. 15,16 Развитието на мастна тъкан при гризачи следва подобен модел на този, наблюдаван при хората. И при плъховете, и при мишките размерът и броят на адипоцитните клетки се увеличават непрекъснато през постнаталния период и пубертета при стандартни диетични условия. 17,18 По този начин се установява нормална мастна тъкан по време на точни периоди на развитие.

пълна

Тук дефинираме точната времева рамка за установяване на бяла мастна тъкан (WAT) по време на пубертета и оценяваме ефектите от ограничаването на HFD храненето до този критичен прозорец за развитие. Използвайки BrdU импулсно преследване и поточна цитометрия, ние количествено определяме клетъчната пролиферация и адипогенеза in vivo. Нашите данни показват, че над половината висцерални адипоцити и над 20% от подкожните адипоцити при възрастни мишки се формират от диференциация на пролиферативни адипоцитни предшественици в ранния пубертет. Ние показваме, че дори преходните HFD по време на пубертета водят до увеличен размер на адипоцитите, отклоняващо се регулиране на адипокините и метаболитни усложнения в зряла възраст при липса на трайно увеличаване на мастната маса.

Резултати и дискусия

Принос на активирането на адипоцитен предшественик за ранното развитие на WAT след раждането

За да определим важните периоди от време за установяване на телесна маса, измервахме телесното тегло ежедневно от постнаталния ден 0 (P0) до 6-седмична възраст (P42). Анализът на дневното процентно нарастване на телесното тегло през тази времева рамка разкрива 2 отделни периода на бързо нарастване на телесното тегло (фиг. 1А). Това включва период непосредствено след раждането, в който мишките показват увеличение с приблизително 10–20% от телесното тегло на ден от P0 до P16 (наричано перинатално/предпубертетно). Също така наблюдаваме втори период от 16 дни, с увеличение от приблизително 10% на ден, наблюдавано от P18 до P34 (фиг. 1А). Тъй като този период от време е свързан с отличителните белези на пубертета при мишките, ние го нарекохме „пубертет“. 24 След P33, наддаването на тегло се връща до основно ниво от около 1-2% на ден. Тези данни подчертават, че подобно на хората, мишките показват бърз растеж както в началото на развитието, така и по време на пубертета, и определят периода на P18-P34 като важен период за растеж.

Публикувано онлайн:

Преходен пубертет HFD

Поради важността на адипогенезата по време на пубертета за установяване на нормална WAT маса, ние се фокусирахме върху ефекта от храненето с високо съдържание на мазнини (HFD) през този период от време. Тъй като увеличеният период на адипогенеза при мишки по време на пубертета настъпва доста след преминаването от поглъщане на мляко към ядене на твърда храна, успяхме да определим директния ефект от храненето с диета с високо съдържание на мазнини (HFD) по време на пубертета. Известно е, че HFD храненето увеличава телесното тегло и мастната маса при мишки C57Bl6/J и преди това сме показали, че HFD храненето на възрастни мъжки мишки временно индуцира адипогенеза в GWAT. 20 Преходното HFD хранене само по време на пубертета (P18-P34), с превключване обратно към SD при P35 (фиг. S2A), води до промяна на телесния състав, въпреки че няма обща значителна промяна в телесното тегло, поради увеличаване на мастната маса и намаляване на чистата маса (фиг. 2A-C, фиг. S2B). В края на пулса, както SWAT, така и GWAT са увеличили масата в сравнение със стандартните диетични контроли (Фигура S2C). Увеличението на мастната маса е преходно и продължава приблизително 6 седмици до 11-седмична възраст, в който момент телесният състав е еквивалентен на контролите на SD (Фиг. 2C; Фиг. S2B).

Публикувано онлайн:
Публикувано онлайн:

Данните, представени в това проучване, подчертават значението на храненето в детска възраст за установяване на нормална метаболитна хомеостаза и показват, че неправилното хранене по време на детството може да доведе до дълготрайни ефекти върху размера на адипоцитите, променена функция на адипоцитите и нарушен метаболизъм, дори при липса на устойчиви мазнини маса. Нашите данни предоставят рамката за изследване на вредните ефекти от лошото хранене по време на пубертета. Но за да се разберат напълно дългосрочните последици, трябва да се направят по-обширни проучвания, за да се оцени дали лошата диета по време на пубертета води до промяна на сърдечната функция, повишена податливост на затлъстяване в зряла възраст или повишено възпаление и фиброза по WAT През 2008 г. беше изчислено, че затлъстяването добавя допълнителни 147 милиарда долара разходи към системата на здравеопазването в САЩ и този брой е готов да се увеличи експоненциално, ако процентите на детското затлъстяване продължат да нарастват. 31 Следователно е необходимо повече внимание върху храненето в детска възраст, за да се увеличи дългосрочното здраве на нашето население и в крайна сметка да се намалят разходите за здравеопазване в Съединените щати.

Материали и методи

Животни

Институционалният комитет по грижи и употреба на животните в Йейлския университет одобри всички изследвания върху животни. Мишки (мъжки C57BL/6J) бяха настанени на групи (3–5 мишки на клетка) и храна и вода бяха предоставени ad libitum. Всички мишки бяха отбити при р18, с изключение на експеримента с импулсно преследване на BrdU (Фиг. 1D-E, 2E, Фиг. S2D-E), при които мишките бяха отбити при p21. Мъжки и женски мишки бяха настанени отделно след отбиването. Control SD е от лабораториите на Harlan (2018S; 3.1kcal/g, 18% kcal мазнини, получени от соево масло, 24% kcal протеин, 58% kcal въглехидрати). Диетите с високо съдържание на мазнини са закупени от диети за изследване на диети с отворен код (D12492).

Състав на тялото

Анализът на телесния състав се извършва чрез NMR, като се използва анализаторът на цялото тяло на Echo MRI (Echo Medical System, Houston, TX). Мишките бяха маркирани с постоянен маркер и проследени по време на постнаталното развитие. Депата за мазнини бяха внимателно разчленени и претеглени на скала до 0,01 g. GWAT се отнася до епидидималното депо, SWAT се отнася до ингвиналното депо.

Анализ на поточна цитометрия на In Vivo пролиферация на адипоцитни предшественици

BrdU секции имунофлуоресценция

Мастната тъкан се приготвя, както е описано за вградената в парафин тъкан. 32 5 µm среза бяха депарафинизирани и рехидратирани, последвано от извличане на антиген в 10mM натриев цитрат, рН 6.0, под налягане в 2100 ретривър (PickCell Laboratories). Блокирането и оцветяването се извършва в 2% BSA в PBS. Секции бяха инкубирани в първични антитела, включително анти-BrdU от плъх (Abcam # ab6326) и заешки анти-кавеолин-1 (клетъчно сигнализиране # 3238) за една нощ при 4 ° С. Вторичните антитела, включително кози анти-плъх-A488 и кози анти-заешки родамин-X-червен, са закупени от Jackson Immunoresearch и са инкубирани с тъкан за 1-2 часа при стайна температура. Слайдовете бяха монтирани с DAPI Fluoromount-G монтажна среда (Southern Biotech) и изобразени чрез конфокална микроскопия. Бяха получени няколко конфокални изображения на всяка тъканна секция и бяха анализирани за наличието на BrdU и адипоцитни ядра. Адипоцитните ядра са идентифицирани по местоположението им в мембраните на адипоцитите, както е описано. 28

Метаболитни измервания

Мишките бяха аклиматизирани в отделни метаболитни камери (TSE Systems, Германия; CMED Metabolic Phenotyping Center, Yale University) за 3 дни преди началото на записите. Мишките се записват непрекъснато в продължение на 7 дни, като се правят следните измервания на всеки 30 минути: прием на вода, прием на храна, амбулаторна активност (по оси X и Y) и обмен на газ (O2 и CO2) (използвайки системата TSE LabMaster, Германия) . VO2, VCO2 и енергийните разходи са изчислени съгласно указанията на производителя (PhenoMaster Software, TSE Systems). Скоростта на дихателен обмен (RER) се изчислява чрез изчисляване на съотношението VCO2/VO2. Стойностите бяха коригирани според телесното тегло и чистата маса, където беше споменато.

Нивата на глюкоза бяха измерени с глюкомер Contour Glucometer (Bayer Corp). Мишките бяха на гладно в продължение на 6 часа в светлинния период и плазмата, събрана в капилярни епруветки с литиев хеперат (Sardest) и нивата на лептин, инсулин и адипонектин бяха измерени с помощта на метаболитен комплект на мишка (MSD, Mesoscale Discovery) и SECTOR Imager 2400 (Mesoscale Discovery) според инструкциите на производителя. Тестовете за толерантност към интраперитонеална глюкоза бяха извършени чрез измерване на глюкоза при 0 (6-часов светлинен период бързо) 10, 20, 30, 60 и 120 минути след интраперитонеална инжекция с глюкоза (2 g/kg телесно тегло) с помощта на Contour Glucometer (Bayer Corp).