O dietă bogată în nutrienți dens modifică expresiile genelor hipotalamice pentru a influența aportul de energie la porci
Subiecte
Abstract
Individul cu greutate mică la naștere (LBW) a avut un risc mai mare de a dezvolta disfuncție metabolică la vârsta adultă. Scopul acestui studiu a fost de a testa dacă individul LBW este mai predispus la intoleranță la glucoză pe o dietă bogată în nutrienți (HND) și de a investiga expresiile genelor hipotalamice asociate folosind porcii ca model. Aportul de aport digestiv de energie, dacă este calculat pe baza greutății corporale, a fost mai mare la porcii LBW decât cel al porcilor cu greutate normală la naștere (NBW). Porcii LBW hrăniți cu dieta HND au avut un aport digestiv mai mare de energie decât cei hrăniți cu dieta NND la vârsta adultă, ceea ce nu a apărut la porcii NBW. În special, expresia receptorului hipotalamic hipotalamic 4, interleukina 6 și expresiile fosfo-NFκB p65 și expresiile modificate ale receptorului hipotalamic de leptină, supresorul citokinei de semnalizare 3, proteina asociată agouti și proopiomelanocortina au prezis consumul excesiv de aport și dezvoltare de energie de intoleranță la glucoză la porcii LBW hrăniți cu dieta HND. Colectiv, porcii născuți cu LBW au avut o leptină hipotalamică distinctă care semnalizează o dietă bogată în nutrienți, ceea ce a contribuit la un aport mai mare de energie și la intoleranță la glucoză.
Introducere
Greutatea redusă la naștere (LBW), o consecință a transferului insuficient de nutrienți în timpul fazei intrauterine, afectează mai multe procese fiziologice importante implicate în metabolismul energetic, semnalizarea celulară, echilibrul redox și răspunsul la stres într-o varietate de țesuturi, inclusiv intestin, ficat și mușchi 1, contribuind la creșterea morbidității și mortalității în timpul fazei neonatale și la rate slabe de creștere postnatală și starea de sănătate pe tot parcursul vieții 2.3 .
Reglarea aportului de nutrienți și a metabolismului energetic are loc în principal în hipotalamus ca cea mai interesantă zonă datorită coexprimării neuropeptidei orexigenice Y (NPY), a neuronilor proteinelor asociate agouti (AGRP), a proopiomelanocortinei anorexigenice (POMC) și a cocainei. și neuronii transcriși reglementați de amfetamină, care sunt regulatori cheie ai aportului de energie 12. Leptina, o adipokină majoră secretată în principal de adipocite mari, poate pătrunde în creier și poate regla acei neuroni și, astfel, aportul de alimente prin legarea sa la receptorul leptinei de formă lungă (LEPR), localizat predominant în neuronii ARC hipotalamici 13. Rolul semnalizării leptinei în programarea nutrițională a primit un interes din ce în ce mai mare, deoarece semnalizarea centrală a leptinei s-a dovedit a fi organizată diferențial în funcție de greutatea la naștere la porcii 14 și la animalele rozătoare 15,16,17 și poate duce foarte probabil la creșterea timpurie a recuperării și la dezvoltarea diabetului zaharat de tip 2.
Porcii au prezentat similitudine fiziologice în mărimea corpului, dimensiunea celulelor grase, digestia nutrienților, absorbția și metabolismul, ceea ce ar putea oferi mai multe avantaje în studiul bolilor cardiovasculare, dinamica sângelui, nutriția, funcțiile metabolice generale, tulburările legate de digestie, bolile respiratorii, diabetul, boli ale rinichilor și vezicii urinare, toxicitate organică specifică, dermatologie și sechele neurologice folosind porci ca model animal pentru nutriția umană 18,19,20,21. În plus, în producția modernă de porcine, cazuri de restricție de creștere intrauterină naturală (IUGR) apar la scroafe foarte prolifice datorită ratelor ridicate de ovulație și a înghesuirii uterine ulterioare 22, oferind astfel modele naturale pentru investigarea biologiei la sugarul uman care se naște cu IUGR . Prin urmare, în studiul de față, porcii LBW și NBW au fost hrăniți cu o dietă normală sau bogată în nutrienți, pentru a testa ipoteza conform căreia dacă genele și proteinele hipotalamice au fost exprimate diferențial la porcii LBW pentru a-și modifica nivelul de aport postnatal de energie și toleranța la glucoză.
Materiale și metode
Proiectare experimentală, diete și animale
Toate procedurile experimentale utilizate în acest studiu au fost în conformitate cu Ghidul Consiliului Național de Cercetare pentru Îngrijirea și Utilizarea Animalelor de Laborator și au fost aprobate de Comitetul de Îngrijire și Utilizare a Animalelor din Academia Chineză de Științe Agricole și au respectat legile actuale ale animalelor protecţie.
22 ° C, cu excepția temperaturii mai ridicate la 22
28 ° C de la d 1 la 30 din experiment.
Înregistrări ale performanței de creștere
De la începutul experimentului până la d 90 din experiment, doi porci au fost crescuți într-un singur stilou, iar datele privind aportul de nutrienți, creșterea în greutate corporală și eficiența hranei au fost calculate folosind stiloul drept unitate experimentală. Ulterior, porcii au fost crescuți individual și datele au fost înregistrate folosind fiecare porc ca unitate experimentală. Greutatea corporală a fiecărui porc a fost înregistrată la d 30, 60, 90, 120 și 150 din experiment, iar aportul mediu zilnic de hrană, creșterea în greutate corporală și eficiența hranei au fost calculate la fiecare 30 de zile.
Test de toleranță la glucoză
Testul de toleranță la glucoză intravenos (IGTT) pentru toți porcii a fost efectuat pe 30, 83 și 143 din experiment. După post peste noapte, probele de sânge bazale au fost colectate la 10 minute înainte de administrare. Un bolus de dextroză (500 g • L-1) a fost perfuzat în puncția venoasă a urechii la o doză de 0,5 g • kg-1 greutate corporală. O serie de probe de sânge a fost colectată la 5, 10, 20, 30, 45, 60, 90 și 120 de minute după perfuzia de glucoză. Concentrațiile glicemiei au fost măsurate imediat folosind un glucometru portabil, Esprit (Bayer, Newbury, Berkshire, Marea Britanie). Aria sub curbă (ASC) a concentrației de glucoză a fost calculată folosind Prism 6 (GraphPad Software Incorporated, La Jolla, CA, SUA).
Colectarea probelor de țesut
Hipotalamus, țesuturi hepatice, mușchi scheletic (Longissimus mușchiul) și țesuturile adipoase (grăsimea abdominală) au fost colectate la d 90 (n = 8) și 150 (n = 8) de experiment în stare alimentată. În special, țesutul hipotalamic a fost colectat după cum urmează, după sacrificare prin injecție intraperitoneală de 90 mg · kg -1 sodiu tiopental, creierele au fost îndepărtate rapid din craniu și eliberate de țesuturile în exces. Țesuturile hipotalamice au fost colectate dintr-un bloc de țesut delimitat rostral de chiasma optică, caudal de corpul mamilar, lateral de sulcii hipotalamici și dorsal printr-o tăietură de 5 mm adâncime de 24,25. Toate probele de țesut au fost înghețate în azot lichid și depozitate la -80 ° C pentru analiză ulterioară.
Măsurarea metaboliților și a hormonilor
Sângele tuturor porcilor a fost colectat la începutul și la 30, 60, 90, 120 și 150 din experiment. Concentrațiile de trigliceride și colesterol total au fost analizate cu kituri comerciale respective (Nanjing Jiancheng Institute of Bioengineering, Jiangsu, China) folosind metode enzimatice de către un Hitachi 7160 Automatic Biochemical Analyzer (Tokyo, Japonia) conform instrucțiunilor producătorului. Concentrațiile circulante de leptină au fost măsurate cu un kit ELISA comercial (Elabscience, Wuhan, China). Sensibilitatea de detecție a fost de 0,168 ng/ml, iar coeficienții de variație inter-test și intra-test pentru testul leptinei au fost de 10,6% și respectiv 8,5%.