Dieta paternă cu conținut scăzut de proteine ​​afectează funcția cardiovasculară și metabolică a descendenților adulți la șoareci

School of Biosciences, Universitatea din Nottingham, Campus Sutton Bonington, Loughborough, Marea Britanie; și

paternă

Aston Research Center for Healthy Aging, School of Life and Health Sciences, Universitatea Aston, Birmingham, Marea Britanie

Adresa pentru cereri de reimprimare și alte corespondențe: A. J. Watkins, Centrul de Cercetare Aston pentru Îmbătrânirea Sănătoasă, Școala de Științe ale Vieții și Sănătății, Universitatea Aston, Birmingham. B4 7ET, UK (e-mail: [email protected]).

School of Biosciences, Universitatea din Nottingham, Campus Sutton Bonington, Loughborough, Marea Britanie; și

Abstract

Deși înțelegerea noastră asupra consecințelor dezvoltării manipulării mediului matern este bine definită, impactul fiziologiei paterne și al stării nutriționale în jurul concepției rămâne în mare parte subinvestigat. Studiile efectuate pe oameni și șoareci au demonstrat că creșterea indicelui de masă corporală masculin (IMC) se asociază cu motilitatea redusă a spermei (19), incidența crescută a anomalii spermatozoizilor (23) și a fragmentării ADN (11) și a reducerii ratelor de sarcină (17). La șoareci, profilele metabolice ale descendenților, incluzând lipidele hepatice și biosinteza colesterolului la înțărcare, glucoza serică, IGF-1 și nivelurile de corticosteron sunt modificate ca răspuns la LPD paternă (9) sau la post prematur (2). Consumul unei diete bogate în grăsimi (27) sau cu conținut ridicat de energie (36) are un impact negativ asupra motilității spermei, integrității ADN și ratelor de dezvoltare a blastocistului și afectează funcția celulelor β pancreatice ale descendenților (28). La bărbați, s-a dovedit că obezitatea paternă se asociază cu dezvoltarea scăzută a blastocistului și rata natalității vii (5) și cu starea de metilare a ADN a IGF2 regiune metilată diferențial în sângele din cordonul ombilical al nou-născuților (42).

Deși aceste studii identifică transmiterea intergenerațională a tulburărilor metabolice la descendenții tineri prin mecanisme mediate de spermă, impactul asupra fenotipului cardiovascular și metabolic al descendenților adulți rămâne necunoscut. Prin urmare, scopul studiului nostru actual a fost de a determina impactul unei LPD paterne asupra markerilor bine definiți ai sănătății cardiovasculare și metabolice a descendenților adulți, concentrându-se pe analiza tensiunii arteriale a descendenților adulți, funcția arterială, toleranța in vivo la glucoză și expresia a genelor reglatoare cardiovasculare și metabolice.

Tratamente pentru animale.

Toți șoarecii și procedurile experimentale au fost efectuate folosind protocoale aprobate de, și în conformitate cu Legea din 1986 a Ministerului de Interne al Regatului Unit (Proceduri științifice) din 1986 și comitetul local de etică de la Universitatea din Nottingham. Șoarecii C57BL/6 de sex masculin virgin (vechi de 9 săptămâni) și femele (vechi de 5-9 săptămâni) (Harlan, Belton, Leicestershire, Marea Britanie) au fost întreținuți timp de 2 săptămâni la Unitatea de Suport Bio a Universității din Nottingham pe 07: 00-19: 00 ciclu lumină-întuneric la o temperatură de 20-22 ° C cu acces ad libitum la chow (2018 Teklad Global 18% Protein Rodents Diet; Harlan) și apă. Șoarecii masculi cu greutate potrivită au fost găzduiți individual și alocați fie unei diete proteice normale de control (NPD; 18% cazeină, 42,5% amidon de porumb, 21,3% zaharoză, 10% ulei de porumb, 5% celuloză; = 8) sau izocaloric (în calorii/gm) LPD (9% cazeină, 48,5 amidon de porumb, 24,3% zaharoză, 10% ulei de porumb, 5% celuloză; = 8) oferit ad libitum [Servicii dietetice speciale; compoziție publicată anterior (24, 52)] timp de 7 săptămâni înainte de inițierea împerecherii și menținută pe dietele respective până la eliminarea la vârsta de 32 săptămâni (Fig. 1).

Femelele C57BL/6 virgine, hrănite cu chow, de 7 până la 9 săptămâni, au fost plasate în cuști singure fie cu știfturi NPD, fie cu LPD, cu acces ad libitum la dieta respectivă a știfturilor. Prezența unui dop vaginal în dimineața următoare a fost luată ca un semn de împerechere. Femelele plug-pozitive au fost adăpostite singure și menținute pe chow până la descărcarea descendenților, moment în care au fost sacrificate. La naștere, descendenții au fost cântăriți și s-a determinat raportul de sex masculin la femeie. La vârsta de 3 săptămâni, toți descendenții au fost înțărcați, iar sexele au fost plasate în cuști separat pe așternut cu acces la chow și apă ad libitum și au fost alocate aleatoriu semne de coadă cu marker permanent pentru urmărirea ulterioară săptămânală a indivizilor. Toți descendenții au fost cântăriți săptămânal de la naștere până la vârsta de 24 săptămâni. Toate știfturile au generat câte 2 litere; cu toate acestea, în timpul dezvoltării de preîncărcare, 2 litere NPD și 2 LPD, fiecare din știfturi separate, s-au pierdut din cauza pruncuciderii materne. Ca atare, au fost analizate un total de 14 litri per tratament dietetic.

Măsurarea tensiunii arteriale.

Tensiunea arterială (sistolică și diastolică) și frecvența cardiacă au fost măsurate la bărbații stud la vârsta de 11 ani (hrănire pre-alimentată), 17 (prematurare) și 27 săptămâni și toți generau descendenți din toate cele 14 litri pe grup de tratament ( = 42 bărbați NPD, 43 femele NPD, 27 bărbați LPD și 42 femele LPD în total) la vârsta de 6, 10, 14 și 18 săptămâni prin utilizarea unui sistem computerizat, neinvaziv, cu coș (Kent Scientific). Toți șoarecii au fost aclimatizați în camera experimentală timp de cel puțin 1 oră, urmată de o încălzire minimă de 30 min la 27-30 ° C înainte de a fi introduși în aparatul de reținere și măsurare timp de 5 minute înainte de măsurare.

Test de toleranță la glucoză.

Toleranța la glucoză a descendenților a fost determinată la cel puțin un bărbat și o femelă pe așternut la vârsta de 22 săptămâni. Pui au fost postiti peste noapte, cu acces la apa ad libitum, si au fost cantariti imediat inainte de testul de toleranta la glucoza. După administrarea de anestezic local (cremă EMLA, Amestec Eutectic de Anestezice Locale, Lidocaină/Prilocaină; AstraZeneca), nivelurile de glicemie în jeun au fost determinate într-o probă colectată din vena cozii folosind un glucometru manual (Freestyle Optium) înainte de o glucoză intraperitoneală bolus (2 g/kg corp în greutate în PBS). Probele de sânge au fost colectate din vena cozii la 15, 30, 60 și 90 min postbol pentru determinarea concentrației de glucoză. Toate animalele au fost readuse în cușca lor originală cu acces la hrană și apă ad libitum.

Vasoreactivitatea arterei mezenterice.

Descendenți ( = 8 perechi de descendenți masculi și feminini pe grup de tratament, fiecare pereche din așternuturi separate) funcția vasculară a fost evaluată la vârsta de 24 săptămâni în segmente izolate de arteră mezenterică mici, așa cum este descris anterior (51) pe un miograf cu sârmă (Danish Myo Technology A/S ). Curbele de răspuns la concentrația cumulativă au fost măsurate pentru fenilefrina α1-adrenergică agonistă (10-9 până la 10-4 mol/l) și după preconstricția submaximală (EC80) cu tromboxanul mimetic U46619 (10 mmol/l), vasodilatatoarele ACh (10 −9 până la 10 −5 mol/l) și izoprenalină (Iso; 10 −10 până la 10 −6 mol/l) și donatorul de oxid nitric (NO) nitroprusid de sodiu (SNP; 10 −11 până la 10 −5 mol/l )) în această ordine în aceleași artere. Toate medicamentele au fost achiziționate de la Sigma (Marea Britanie).