Dieta maternă bogată în grăsimi afectează nivelurile de exprimare a proteinelor dependente de vitamina K, ale descendenților

Affiliation Bone and Joint Research Group, Human Development and Health, Institute of Developmental Sciences, Faculty of Medicine, University of Southampton, Southampton, Marea Britanie

maternă

Afiliere Grupul de cercetare maternă, sarcină și copil, Dezvoltare umană și sănătate, Institutul de Științe ale Dezvoltării, Facultatea de Medicină, Universitatea din Southampton, Southampton, Regatul Unit

Affiliation Bone and Joint Research Group, Human Development and Health, Institute of Developmental Sciences, Faculty of Medicine, University of Southampton, Southampton, Marea Britanie

  • Stuart Lanham,
  • Felino R. Cagampang,
  • Richard O. C. Oreffo

Cifre

Abstract

Studiile sugerează creșterea și dezvoltarea osoasă și susceptibilitatea la boli vasculare în viața ulterioară sunt influențate de nutriția maternă, în timpul vieții intrauterine și postnatale timpurii. Există dovezi ale rolului proteinelor dependente de vitamina K (VKDP), inclusiv Osteocalcina, proteina Matrix-gla, Periostin și Gas6, în dezvoltarea osoasă și vasculară. Acest studiu extinde analiza VKDP efectuate anterior la descendenți în vârstă de 6 săptămâni, la descendenți cu vârsta de 30 de săptămâni, pentru a evalua efectele pe termen lung ale unei diete materne și postnatale cu conținut ridicat de grăsimi (HF) asupra expresiei VKDP. În general, o dietă maternă cu IC și dieta descendenților au exacerbat modificările osoase observate. S-au observat diferențe specifice sexului și ale țesuturilor în expresia VKDP atât pentru aorta, cât și pentru țesuturile femurale. În plus, s-au observat corelații semnificative între nivelurile de expresie femurală OCN, Periostin Gas6 și Vkor și măsurile structurii osoase femurale. Mai mult, nivelurile de exprimare MGP, OCN, Ggcx și Vkor corelate cu masa și volumul de grăsime, la ambele sexe. În rezumat, studiul actual a evidențiat importanța efectelor pe termen lung ale nutriției materne asupra dezvoltării osoase a descendenților și corelația VKDP cu structura osoasă.

Citare: Lanham S, Cagampang FR, Oreffo ROC (2015) Dieta maternă bogată în grăsimi afectează nivelurile de exprimare a proteinelor dependente de vitamina K ale descendenților. PLoS ONE 10 (9): e0138730. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0138730

Editor: Claudia Miele, Consiglio Nazionale delle Ricerche, ITALIA

Primit: 3 iulie 2015; Admis: 2 septembrie 2015; Publicat: 18 septembrie 2015

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se află în hârtie și în fișierele sale de informații de suport.

Finanțarea: Rosetrees Trust, numărul grantului M425 (http://www.rosetreestrust.co.uk) SL finanțat. Consiliul de cercetare a biotehnologiei și științelor biologice, numărul de grant BB/G01812X/1 (http://www.bbsrc.ac.uk) finanțat FC. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Proteinele dependente de vitamina K (VKDP) constau din cel puțin 16 proteine ​​cunoscute cu roluri variate, inclusiv factori implicați în coagularea sângelui (cum ar fi factorii VII și X) și anti-coagulare (de exemplu, proteinele C și S). Cu toate acestea, alte VKDP au roluri emergente în alte organe, în timp ce patru VKDP au fost raportate că joacă roluri cheie atât în ​​țesuturile osoase, cât și în cele vasculare, cu modificări ale expresiei care au ca rezultat patologii ale bolii [1].

Există acum dovezi că osul poate acționa ca un organ endocrin, influențând alte organe, osteocalcina (OCN) fiind implicată ca un jucător cheie în acest proces [2-4]. OCN este un hormon secretat de osteoblaste care crește sensibilitatea și producția la insulină, sporind astfel utilizarea glucozei și cheltuielile de energie [5].

Proteina gla matrice (MGP) este legată în mod evolutiv de OCN [6], astfel poate avea proprietăți hormonale. Cu toate acestea, MGP se găsește în tot corpul și previne calcificarea țesuturilor precum plămânul, rinichii, arterele coronare și aorta [7]. Periostina VKDP este importantă în creșterea osoasă [8] și esențială pentru dezvoltarea cardiacă [9]. Periostina este prezentă în țesuturile conjunctive supuse forțelor mecanice (de exemplu, valvele cardiace) și este prezentă în glomeruli la pacienții cu nefropatie [10]. Periostina este, de asemenea, extrem de bine reglată după leziuni ale țesutului cardiac [8].

În cele din urmă, proteina specifică 6 pentru stoparea creșterii (Gas6) reglează un amestec de procese, inclusiv supraviețuirea și proliferarea celulelor, aderența și migrarea celulelor, stabilizarea cheagurilor de sânge și eliberarea citokinelor inflamatorii. Recent, s-a demonstrat că expresia Gas6 reglează diferențierea condrogenă [11] și că este asociată cu toleranță modificată la glucoză, inflamație [12], mică pentru vârsta gestațională [13], precum și a bolilor cardiovasculare [14]. În plus față de aceste VKDP, s-a dovedit că vitamina K în sine este esențială în coagulare, precum și că joacă un număr de roluri în creșterea și dezvoltarea osoasă [15]. Un studiu recent la pacienții cu dializă sugerează deficiența vitaminei K ca posibilă cauză atât a fracturilor vertebrale, cât și a calcificării vasculare [16].

În plus, sunt necesare cel puțin două enzime pentru funcția VKDP; i) gamma-glutamil carboxilaza (Ggcx), care mediază carboxilarea dependentă de vitamina K a reziduurilor de glutamat în reziduuri gamma-carboxiglutamat (Gla) care leagă calciu, transformând astfel hidrochinona vitaminei K în epoxid și, ii) epoxid reductază de vitamina K (Vkor ), care reduce epoxidul de vitamina K inactiv la vitamina K hidroquinonă activă prin intermediul vitaminei K [17].

Studiile epidemiologice și pe animale indică faptul că factorii de mediu, cum ar fi nutriția maternă, influențează riscul bolii în viața ulterioară [18-21]. Într-adevăr, numeroase studii au arătat că restricția de creștere intrauterină, o măsură proxy a mediului prenatal slab, poate afecta controlul cardiovascular și metabolic la animale și oameni într-un mediu postnatal abundent din punct de vedere nutrițional [22-25]. În plus, disfuncția sistemului vascular poate duce la o serie de boli, inclusiv hipertensiune arterială, aterogeneză, diabet de tip 2, boli coronariene, sindrom metabolic și obezitate. În mod critic, riscul și dezvoltarea acestor boli s-au dovedit a fi influențate de nutriția maternă în timpul sarcinii; denumit în mod obișnuit conceptul originilor dezvoltării [20]. Se consideră că mecanismele de bază implică modificări epigenetice, rezultând modificări pe tot parcursul vieții în expresia genelor [26].

Anterior, am evaluat efectul dietei materne și descendente cu conținut ridicat de grăsimi asupra proteinelor VKD din aorta și osul de la șoareci de 6 săptămâni [27]. Datele prezentate în acest studiu extind aceste studii cu analize efectuate la descendenți la vârsta de 30 de săptămâni.

Materiale și metode

Proiectare experimentală și îngrijire a animalelor

Toți șoarecii au fost crescuți în cadrul Facilității de cercetare biomedicală a Universității din Southampton și au fost adăpostiți în medii adecvate în camere menținute la 22 ± 2 ° C cu o lumină de 12 h: 12 h ciclu de întuneric.

Declarație etică

Toate procedurile pentru animale au fost în conformitate cu reglementările din Regatul Unit privind animalele (procedurile științifice) Act 1986 și au fost efectuate sub licența proiectului Home Office numărul 30–2968. Studiul a primit aprobarea instituțională de la Universitatea din Southampton, Comitetul de etică pentru cercetarea facilității de cercetare biomedicală.