Dieta maternă cu proteine scăzute sau hipercolesterolemia reduce aminoacizii esențiali circulanți și
Kum Kum S. Bhasin
1 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
Attila van Nas
2 Departamentul de genetică umană, Școala de medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
Lisa J. Martin
2 Departamentul de genetică umană, Școala de medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
Richard C. Davis
1 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
Sherin U. Devaskar
3 Departamentul de Pediatrie, Școala de Medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
Aldons J. Lusis
1 Departamentul de Medicină, Școala de Medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
2 Departamentul de genetică umană, Școala de medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
4 Departamentul de Microbiologie, Imunologie și Genetică Moleculară, Școala de Medicină David Geffen, Universitatea din California, Los Angeles, California
Cititorii pot folosi acest articol atâta timp cât lucrarea este citată în mod corespunzător, utilizarea este educativă și nu are scop lucrativ, iar lucrarea nu este modificată. Consultați http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ pentru detalii.
Date asociate
Abstract
OBIECTIV-Am examinat mecanismele materne pentru intoleranța la glucoză la debutul adulților, creșterea adipozității și ateroscleroza utilizând două modele de șoarece pentru restricția de creștere intrauterină (IUGR): restricția maternă a proteinelor și hipercolesterolemia.
PROIECTARE ȘI METODE DE CERCETARE—Pentru aceste studii, am măsurat nivelurile de aminoacizi din baraje de la două modele de șoareci pentru IUGR: 1) hrănirea barajelor C57BL/6J cu o dietă cu restricție de proteine și 2) hrănirea receptorului C57BL/6J LDL - baraje nule (LDLR -/-) a dietă bogată în grăsimi (occidentală).
REZULTATE—Ambele baraje cu restricție de proteine și hipercolesterolemice au prezentat concentrații semnificativ scăzute de aminoacizi esențiali fenilalanină și aminoacizi esențiali cu lanț ramificat, leucină, izoleucină și valină. Dieta cu restricție de proteine pentru femeile însărcinate a avut ca rezultat puieturi cu IUGR semnificativ. Descendenții masculi cu restricție de proteine au prezentat o creștere de recuperare cu vârsta de 8 săptămâni și au dezvoltat adipozitate crescută și intoleranță la glucoză cu vârsta de 32 de săptămâni. Barajele LDLR -/- însărcinate, care au urmat o dietă occidentală, au avut, de asemenea, litere cu IUGR semnificativ. LDLR masculin și feminin -/- descendenții din dieta occidentală au dezvoltat leziuni aterosclerotice semnificativ mai mari cu 90 de zile, comparativ cu descendenții din dieta chow.
CONCLUZII—În două modele de șoarece de IUGR, am găsit concentrații reduse de aminoacizi esențiali în barajele experimentale. Acest lucru a indicat faptul că mecanismele comune pot sta la baza efectelor fenotipice ale hipercolesterolemiei materne și ale restricției proteinelor materne asupra descendenților.
La om, malnutriția în timpul sarcinii duce la copii cu greutate mai mică la naștere și un risc crescut de mortalitate și morbiditate neonatală (1). Greutatea redusă la naștere este, de asemenea, asociată cu un risc crescut pentru anumite boli cronice, inclusiv diabetul de tip 2, bolile cardiovasculare și hipertensiunea (2-4). O explicație propusă care leagă greutatea scăzută la naștere de bolile cronice este ipoteza „fenotipului gospodar” Barker, care postulează că lipsa nutrienților adecvați în mediul intrauterin „programează” descendenții pentru supraviețuire într-o lume săracă în nutrienți. Rezultă că, dacă mediul postnatal real nu este sărac în nutrienți, ci în schimb bogat în nutrienți, căile metabolice vor fi „malprogramate”, ducând la apariția bolilor sindromului metabolic cu debut, inclusiv ateroscleroza și diabetul (5). O mulțime de dovezi susțin acum ipoteza Barker (6); prin urmare, cercetările actuale la om și la modele animale se concentrează pe mecanisme specifice pentru programarea in utero (4).
Deoarece restricția maternă a proteinelor și hipercolesterolemia creează ambele un mediu metabolic anormal, am emis ipoteza că poate exista o perturbare comună a căilor metabolice care afectează descendenții. Pentru a testa ipoteza, am folosit două modele de șoarece pentru condiții in utero care duc la IUGR, unul cu restricție de proteine și unul cu hipercolesterolemie. Am căutat apoi puncte comune în barajele experimentale pentru a identifica căile posibile pentru originile de dezvoltare ale bolilor sindromului metabolic. În ambele modele, barajele au scăzut nivelurile anumitor aminoacizi esențiali.
PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII
Creșterea animalelor.
Acest studiu a fost aprobat de Comitetul de Cercetare a Animalelor UCLA și a fost realizat în conformitate cu liniile directoare ale Institutului Național de Sănătate pentru utilizarea animalelor experimentale. Șoarecii FVB/J, C57BL/6J (B6) și LDLR -/- pe fundal B6 au fost cumpărați de la Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME).
Dietele.
Dieta cu conținut scăzut de proteine (D02041002; Dietele de cercetare) conținea 9% proteine în greutate, a fost izocalorică și a fost formulată pentru a se potrivi cu dietele cu conținut scăzut de proteine publicate anterior (26). În dieta cu conținut scăzut de proteine, conținutul de grăsimi a fost de 4,4%, iar carbohidrații au fost de 77% din greutate. Dieta cu proteine de control (dieta standard Chow TD 7013; Harlan Teklad) a fost utilizată pentru hrănirea barajelor proteice de control, a mamelor adoptive, a barajelor LDLR -/- Chow și a descendenților înțărcați din ambele experimente. Dieta cu proteine de control conținea 19% proteine, 6,2% grăsimi și 75% carbohidrați în greutate și a contribuit cu 18% kcal din grăsimi. Dieta occidentală (TD 88137; Harlan Teklad) conținea 42% kcal calorii din grăsimi și din greutate după cum urmează: 21% grăsimi, 17% proteine, 49% carbohidrați și 0,2% colesterol.
Studii de restricție a proteinelor.
Studii de hipercolesterolemie.
Analiza plasmatică a aminoacizilor materni.
Analiza plasmatică a aminoacizilor materni a fost efectuată prin cromatografie lichidă de înaltă performanță la Institutul de boli metabolice al Centrului Medical al Universității Baylor (http://www.baylorhealth.edu/imd/) (28). Acest experiment a fost repetat pentru a detecta posibile variații în analiza aminoacizilor. În primul studiu, barajelor li s-a permis să-și livreze puii și apoi li s-a administrat anestezie cu 2% izofluran înainte de exsanguinări retro-orbitale în decurs de 4 ore de la naștere. Acest timp post-sarcină a fost ales pentru a minimiza orice efect advers al exsanguinărilor asupra fătului și pentru a maximiza efectul diferitelor diete asupra mamelor. În cel de-al doilea studiu, s-au prelevat probe de sânge de la femele la 1-2 săptămâni după naștere, menținând în același timp aceeași dietă în care au fost în timpul sarcinii. Am observat tendințe similare în ambele experimente și, prin urmare, am combinat datele noastre din cele două studii.
Teste de toleranță la glucoză.
Testele de toleranță la glucoză au fost efectuate așa cum s-a descris anterior (29) la descendenții cu conținut scăzut de proteine și de control la vârsta de 126 de zile (4 luni) și 210 zile (7 luni). Șoarecii au fost cântăriți, rasi pe membrele posterioare și au postit peste noapte. A doua zi dimineață, glucoza de post a fost măsurată în sângele colectat din puncția venei safene, după care s-a administrat încărcare de glucoză de 2 mg/g intraperitoneal. Măsurătorile serice ale glicemiei s-au efectuat la intervale de 0,5 ore în următoarele 2 ore de la punctele venoase safene. Glucometrul One Touch Ultra (Lifescan) a fost utilizat pentru a măsura concentrațiile de glucoză din sânge integral (30).