Funcția mitocondrială modificată prin modificări ale dietei pre-andor postpartum în ovine American Journal

Departamentul de Științe Biomedice, Centrul de Rezonanță Magnetică Nucleară, Facultatea de Științe ale Sănătății;

Adresa pentru cereri de reimprimare și alte corespondențe: W. Jørgensen, Dept. de științe biomedicale, Centrul RMN, Univ. din Copenhaga, Facultatea de Sănătate, Blegdamsvej 3, 2200 Copenhaga, Danemarca (e-mail: [email protected]).

Departamentul de Științe Biomedice, Centrul de Rezonanță Magnetică Nucleară, Facultatea de Științe ale Sănătății;

Departamentul de Științe de bază animale și veterinare, Facultatea de Științe ale Vieții; și

Departamentul de Științe de bază animale și veterinare, Facultatea de Științe ale Vieții; și

Departamentul de Științe Biomedice, Centrul de Rezonanță Magnetică Nucleară, Facultatea de Științe ale Sănătății;

Departamentul de Științe Biomedice, Centrul de Rezonanță Magnetică Nucleară, Facultatea de Științe ale Sănătății;

Departamentul de Științe Biomedice, Centrul de Rezonanță Magnetică Nucleară, Facultatea de Științe ale Sănătății;

Institutul de Medicină Sportivă, Spitalul Bispebjerg și Centrul pentru Îmbătrânirea Sănătoasă, Facultatea de Științe ale Sănătății, Universitatea din Copenhaga, Copenhaga, Danemarca

Departamentul de Științe Biomedice, Centrul de Rezonanță Magnetică Nucleară, Facultatea de Științe ale Sănătății;

Abstract

Într-un model de oaie, am investigat efectele dietei asupra mitocondriilor mușchilor scheletici pentru a căuta programarea fetală. În timpul sarcinii, oile au fost hrănite în mod normal (N) sau au fost restricționate cu 50% din alimentele (L) în ultimul trimestru, iar mieii născuți de aceste oi au primit o dietă normală (N) sau bogată în grăsimi (H) în primele 6 luni de viață. Am examinat funcția mitocondrială în fibrele musculare permeabilizate de la miei la vârsta de 6 luni (adolescență) și după vârsta de 24 de luni (maturitate). Dieta H postpartum pentru miei a indus o creștere de ± 30% ( o 2max și o creștere de ~ 50% ( o 2max (∼40%, o 2max la vârsta adultă, rezultă din subnutriția gestațională. Dieta postnatală bogată în grăsimi are ca rezultat o creștere pronunțată a RCR și a V o o 2max în adolescență. Cu toate acestea, aceste efecte sunt reversibile prin corectarea dietei și nu sunt menținute la vârsta adultă.

În lucrarea de față, am testat ipoteza că nutriția calorică gestațională insuficientă combinată cu expunerea precoce postnatală la hipernutriție duce la disfuncții mitocondriale în mușchiul scheletic. Mai exact, am testat dacă aceste condiții nutriționale adverse la începutul vieții ar fi 1) crește cuplarea respiratorie a producției de energie mitocondrială, 2) scad expresia proteinei de decuplare mitocondriale, 3) micșorați consumul de oxigen al stării 4 sau 4) scade absorbția maximă de oxigen mitocondrială (V ‡ o 2max) și 5) dacă expresia fenotipică a acestor evenimente de programare ar depinde de vârstă.

Produse chimice și soluții

Reactivi.

Dacă nu se specifică altfel, reactivii au fost cumpărați de la Sigma-Aldrich și au fost de calitate analitică sau mai bună.

Medii de incubație pentru experimentele mitocondriale.

Două medii diferite au fost utilizate în experimente: 1) mediu de relaxare conținând 10 mM etilen glicol-bis (β-aminoetil eter)-,,′,Acid ′ -tetraacetic (EGTA), 2,77 mM CaCl2 (liber [Ca 2+] ∼100 nM), 6,56 mM MgCl2, 0,5 mM ditiotreitol (DTT), 50 mM 2- (-acid morfolino) etansulfonic (MES) hidrat, 20 mM imidazol, 20 mM taurină, 5,3 mM Na2ATP și 15 mM PCr, adăugând KOH ~ 90 mM pentru un pH de 7,1 și 2) mediu oxigraf care conține 10 mM EGTA, 2,77 mM CaCl2 (gratuit [Ca 2+] ∼100 nM), 1,74 mM MgCl2, 0,5 mM DTT, 100 mM MES hidrat, 20 mM imidazol, 20 mM taurină și 2 mg/ml bovin albumina serică, adăugând KOH ∼132 mM la un pH de 7,1 (50).

Animale

Douăzeci de ovine Shropshire multipare, însărcinate cu două gemeni, au fost utilizate în experimente, care au fost efectuate la instalația experimentală pentru animale mari, Rørrendegård, Facultatea de Științe ale Vieții, Universitatea din Copenhaga, Copenhaga, Danemarca. Toate procedurile experimentale au fost aprobate de Comitetul Național pentru Experimentarea Animalelor (Danemarca). În ultimele 6 săptămâni de gestație (ultimul trimestru), oile gemene însărcinate au fost hrănite fie cu o dietă normală (N), unde însilozarea și concentratul de iarbă (Fårekraft T; Lærkegården, Munkebjergby, Danemarca) au fost hrănite pentru a îndeplini cerințele de energie și proteine, sau o dietă restricționată (L) echivalentă cu 50% din cantitatea de siloz și concentrat consumate de grupul N, dar cu compoziție nutritivă neschimbată. Apa și un amestec de vitamine-minerale (Maxcare Sheep Pre Lamb Minerals; Trouw Nutrition International, Putten, Olanda) au fost disponibile în orice moment. În plus, ambelor grupuri li s-a oferit paie de orz în cantități limitate la fiecare hrănire pentru a diminua disconfortul datorat foametei. După naștere, toate oile au fost hrănite ad libitum cu aceeași dietă pentru a asigura o producție suficientă de colostru până la 3 zile după naștere, când au fost scoase din miei lor.

De la 3 zile la 6 luni postpartum, mieii au fost repartizați la fiecare dintre regimurile lor de hrănire postnatală. Hrănirea postnatală a fost fie o dietă normală (N), fie bogată în grăsimi (H). În perioada de lapte (de la 3 zile la 8 săptămâni), mieii din dieta N au primit înlocuitor de lapte (24% proteine, 19% grăsimi și 200 g înlocuitor de lapte/l apă; Friska Sød, DLG) într-o găleată de alăptare de doua ori pe zi. De la vârsta de 2 săptămâni li s-a oferit fân verde uscat artificial (Tjørnehøj Mølle, Hedehusene, Danemarca). După înțărcare (8 săptămâni până la 6 luni), mieilor li s-a oferit numai fân verde uscat. Mielii din dieta H au primit smântână (38% grăsimi, 2,1% proteine, 3,2% carbohidrați) în loc de lapte până la vârsta de 6 luni. Pe tot parcursul experimentului, cantitățile de lapte și fân au fost ajustate săptămânal pentru a menține creșterea în greutate vie la oile individuale la aproximativ 250 g/zi. După 6 luni, jumătate din miei au fost eutanasiați (furnizând cele 4 grupe: NN6, NH6, LN6, LH6), iar cealaltă jumătate au fost crescute pe o dietă pe bază de iarbă/fân de la 6 luni până când au fost eutanasiați la 24 lună de vârstă (cu 4 grupuri suplimentare: NN24, NH24, LN24, LH24).

Biopsii musculare

Probele (∼2 g) au fost decupate din bicepsul femural (BF), iar mușchiul flexor halucis longissimus (FHL) al unui picior posterior o 2max a fost luat ca respirație de stat 3 cu efect suplimentar de decuplare FCCP.

Colorarea ATPazei.

Probele de mușchi proaspete au fost montate cu Tissue-Tek și congelate în izopentan răcit cu azot lichid și depozitate la -80 ° C până la secționare. Secțiunile (10 μm) au fost procesate pentru histochimia ATPazei, care a fost efectuată după preincubare la pH de 4,37 și 10,30, pentru a permite diferențierea tipurilor de fibre I (lent, roșu) și II (rapid, alb) (11).

Activitatea conținutului de proteine ​​și a citratei sintazei

Concentrațiile de proteine ​​și activitatea citratului sintază (CS) în biopsii au fost determinate în 10% omogenate preparate în tampon (50 mM Tris · HCI, 0,6 mM MnCl2, 2 mM citrat, 0,1% Triton X-100, pH = 7,4; Ultra Turaxhomogenizer) . Concentrațiile de proteine ​​au fost determinate folosind metoda lui Lowry și colab. (39). Activitatea CS (EC 4.1.3.7) a fost testată la 25 ° C (55).