Generațiile succesive într-un model de șobolan răspund diferit la un mediu obezogen constant

Afiliații Institutul Liggins și Gravida: Centrul Național pentru Creștere și Dezvoltare, Universitatea din Auckland, Auckland, Noua Zeelandă, Institutul de Științe Naturale și Matematice, Universitatea Massey, Albany, Auckland, Noua Zeelandă

Afilieri Institutul de Științe Naturale și Matematice, Universitatea Massey, Albany, Auckland, Noua Zeelandă, Centrul Charles Perkins și Facultatea de Științe Veterinare și Școala de Științe Biologice, Universitatea din Sydney, Sydney, New South Wales, Australia

Afilieri Liggins Institute și Gravida: Centrul Național pentru Creștere și Dezvoltare, Universitatea din Auckland, Auckland, Noua Zeelandă, Școala de Științe Bio, Universitatea din Melbourne, Melbourne, Victoria, Australia

Afiliere Institutul Liggins și Gravida: Centrul Național pentru Creștere și Dezvoltare, Universitatea din Auckland, Auckland, Noua Zeelandă

Alice H. Tait,
David Raubenheimer,
Mark P. Green,
Cinda L. Cupido,
Peter D. Gluckman,
Mark H. Vickers

Cifre

Abstract

Citare: Tait AH, Raubenheimer D, Green MP, Cupido CL, Gluckman PD, Vickers MH (2015) Generările succesive într-un model de șobolan răspund diferit la un mediu obezogen constant. PLoS ONE 10 (7): e0129779. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0129779

Editor academic: Zane Andrews, Universitatea Monash, AUSTRALIA

Primit: 10 februarie 2015; Admis: 12 mai 2015; Publicat: 1 iulie 2015

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

Finanțarea: Finanțarea a fost asigurată de Consiliul de Cercetare în Sănătate din Noua Zeelandă, Proiectul 05/244 (http://www.hrc.govt.nz/) Finanțare publică bună. Autorii recunosc, de asemenea, sprijinul pentru finanțare de la Gravida: Centrul Național pentru Creștere și Dezvoltare, Comisia de Educație Terțiară din Noua Zeelandă și Maurice Paykel Research Trust. 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

Studiile epidemiologice și experimentale pe modele animale au arătat că susceptibilitatea la apariția bolilor cronice la descendenți poate fi crescută dacă mama a suferit o perturbare nutrițională tranzitorie în timpul sarcinii sau în timpul alăptării, de exemplu o perioadă de restricție calorică, restricție proteică sau hrană bogată în grăsimi [1 –8]. Acest fenotip este exprimat chiar dacă descendenții înșiși nu au experimentat manipulări directe și au fost hrăniți în mod normal. Studiile pe animale au arătat în continuare că descendenții din a doua generație pot fi, de asemenea, susceptibili la apariția bolilor cronice ca urmare a perturbațiilor nutriționale tranzitorii experimentate de bunica lor, deși descendenții din a treia generație nu prezintă astfel de tendințe [9-16]. Se consideră că acest răspuns transgenerațional este susținut de mecanisme de moștenire epigenetică [17, 18].

Spre deosebire de ansamblul de date despre răspunsurile descendenților în urma unei schimbări tranzitorii a condițiilor de mediu materne, se știe puțin despre răspunsul urmat de o tranziție susținută în condițiile de mediu, care este întâmpinată mai întâi de părinte, apoi persistă de-a lungul generațiilor. Acest scenariu este extrem de relevant pentru tranziția nutrițională a omului. În societatea umană, globalizarea care implică liberalizarea comerțului global și creșterea veniturilor și a urbanizării a creat medii obezogene prin promovarea echilibrului energetic pozitiv prin: (a) tranziții nutriționale către diete bogate în produse de origine animală, cereale rafinate și zahăr adăugat; și (b) reduceri ale activității fizice [19-23]. Populațiile din întreaga lume sunt în tranziție în acest fel și continuă să experimenteze medii obezogene de-a lungul generațiilor. Aceasta a văzut prevalența mondială a obezității dublată între 1980 și 2008 [19, 24]; dacă această tendință va persista sau nu în fața mediilor obezogene în curs de desfășurare este de mare interes.

În acest studiu, folosind un model de șobolan, am manipulat mediul părinților pentru a imita scenariul uman de migrație din mediul rural în mediul urban sau de la o societate/țară cu venituri mici la cele cu venituri mari. Acest scenariu implică atât o schimbare radicală a mediului înconjurător, cât și o schimbare a nutriției către diete mai obezogene, ceea ce la om duce la un risc mai mare de obezitate [25, 26]. Generația noastră parentală de șobolani a experimentat simultan o schimbare a mediului prin mutarea de la unitatea furnizorului la unitatea de cercetare și o schimbare de la o dietă pe bază de cereale la o dietă purificată, asemănătoare cu trecerea la diete mai rafinate la om. Am înregistrat apoi compoziția corporală și aportul de alimente pentru descendenții din prima, a doua și a treia generație, menținuți în condiții constante pe dieta de tranziție. Pentru a investiga dacă echilibrul macronutrienților din dietă a afectat răspunsul transgenerațional, am introdus, de asemenea, o dietă bogată în grăsimi sau cu un conținut scăzut de proteine purificate la un subset de descendenți din prima generație, ai căror descendenți au fost, de asemenea, hrăniți cu diete bogate în grăsimi sau cu conținut scăzut de proteine.

Metode

Proiectare experimentală

Generația parentală (P) de șobolani Wistar (15 bărbați, 30 femele, toți non-colegi) a fost obținută dintr-o colonie menținută pe o dietă pe bază de cereale (VRF1) de la Charles River Laboratories (Charles River UK Ltd., Kent, UK ) și transportat la unitatea noastră de cercetare din Auckland, Noua Zeelandă. La sosire, în vârstă de aproximativ 32 de zile, șobolanii P au experimentat o tranziție nutrițională către o dietă de referință cu ingrediente purificate (R) (Tabelul 1, Fig. 1). Dietele cu ingrediente purificate pot fi obezogene pentru șobolani datorită gustului crescut, densității energetice mai mari [27, 28] și eficienței mai mari de conversie a nutrienților [27, 29, 30]. Prima, a doua și a treia generație de descendenți de șobolani P (F1, F2 și, respectiv, F3) au fost hrăniți exclusiv cu diete cu ingrediente purificate.

Generația parentală de șobolani (P) a cunoscut o tranziție în vârstă de aprox. 32 de zile sub formă de mutare la unitatea noastră de animale și trecerea de la nutriția pe bază de cereale la o dietă de referință cu ingrediente purificate (R). Șobolanii P au fost împerecheați pentru a produce prima din cele trei generații hrănite exclusiv cu diete cu ingrediente purificate (F1). Descendenții F1 au fost fie menținuți pe R, fie au fost hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi purificată (HF) sau cu o dietă moderat cu conținut scăzut de proteine (LP) de la înțărcare. A doua și a treia generație de dietă purificată (F2, F3) au fost generate de împerecherea femelelor din fiecare descendență (R, HF, LP) cu masculi din descendența R.

Pentru a investiga dacă echilibrul macronutrienților din dieta cu ingrediente purificate a influențat sau nu răspunsul transgenerațional, în plus față de linia menținută în R, un subset de șobolani F1 a fost înțărcat fie pe o dietă bogată în grăsimi purificată cu ingrediente purificate (HF), fie cu proteine moderat scăzute. dieta cu ingrediente purificate (LP) (Tabelul 1) (așternuturile F1 au fost distribuite sistematic între cele trei grupuri de tratament dietetic, pentru a evita prejudecățile de așternut în rândurile de tratament dietetic). Descendenții F2 și F3 au fost generați pe fiecare descendență dietetică (R, HF și LP) prin împerecherea femelelor din fiecare descendență cu bărbați independenți din aceeași generație din descendența R. Toate dietele cu ingrediente purificate au fost hrănite ad libitum și au fost furnizate de Purina TestDiet (PMI Nutrition, Richmond, IN, SUA; R = 58B0 (AIN-76A); HF = 58V8 (D12451); LP = 5A3U (modificat AIN-76A) ).