Батьківська дієта з низьким вмістом білка впливає на серцево-судинну та метаболічну функції дорослих нащадків у мишей

Школа біологічних наук, Університет Ноттінгема, кампус Саттон Бонінгтон, Лафборо, Великобританія; і

батьківська

Астонський дослідницький центр здорового старіння, Школа наук про життя та здоров'я, Астонський університет, Бірмінгем, Великобританія

Адреса для запитів на передрук та іншої кореспонденції: А. Дж. Уоткінс, Астонський дослідницький центр здорового старіння, Школа наук про життя та здоров’я, Астонський університет, Бірмінгем. B4 7ET, Великобританія (електронна пошта: [електронна пошта захищена]).

Школа біологічних наук, Університет Ноттінгема, кампус Саттон Бонінгтон, Лафборо, Великобританія; і

Анотація

Хоча наше розуміння наслідків розвитку маніпулювання материнським середовищем чітко визначене, вплив батьківської фізіології та стану харчування навколо зачаття залишається в основному недостатньо дослідженим. Дослідження на людях та мишах продемонстрували, що збільшення індексу маси тіла чоловіків (ІМТ) асоціюється зі зниженою рухливістю сперми (19), збільшенням частоти аномалій сперми (23) та фрагментацією ДНК (11) та зниженням частоти вагітності (17). У мишей метаболічні профілі потомства, включаючи біосинтез печінкових ліпідів та холестерину при відлученні, рівні глюкози в сироватці крові, IGF-1 та кортикостерону змінюються у відповідь на батьківський ЛПД (9) або попереднє голодування (2). Споживання дієти з високим вмістом жиру (27) або з високим енергоспоживанням (36) негативно впливає на рухливість сперми, цілісність ДНК та рівень розвитку бластоцисти та погіршує функцію β-клітин підшлункової залози потомства (28). Встановлено, що серед чоловіків ожиріння батьків пов’язане зі зниженням розвитку бластоцисти та рівня народжуваності (5) та статусом метилювання ДНК IGF2 диференційовано метильована область в пуповинній крові новонароджених дітей (42).

Незважаючи на те, що ці дослідження визначають передачу метаболічних розладів у молодих нащадків між поколіннями через опосередковані сперматозоїдами механізми, вплив на серцево-судинний та метаболічний фенотип дорослих нащадків залишається невідомим. Тому метою нашого поточного дослідження було визначити вплив ЛПД по батькові на чітко визначені маркери серцево-судинного та метаболічного стану дорослого потомства, зосередившись на аналізі артеріального тиску дорослих нащадків, артеріальної функції, толерантності до глюкози in vivo та вираження серцево-судинних та метаболічних регуляторних генів.

Лікування тварин.

Усі миші та експериментальні процедури проводились із використанням протоколів, затверджених та відповідно до Закону 1986 року про міністерство внутрішніх справ Великобританії (про наукові процедури) та місцевого комітету з етики Університету Ноттінгема. Самці-вірги (9 тижнів) та самки (5–9 тижнів) мишей C57BL/6 (Харлан, Белтон, Лестершир, Великобританія) протягом 2 тижнів перебували у відділі біологічної підтримки Університету Ноттінгема 07: 00–19: 00 цикл світло-темно при температурі 20–22 ° C з вільним доступом до чау (2018 Теклад Глобальна 18% білкова дієта на гризунах; Харлан) та води. Самців мишей, які відповідали вазі, утримували поодинці і розподіляли або на контрольну нормальну білкову дієту (NPD; 18% казеїну, 42,5% кукурудзяного крохмалю, 21,3% сахарози, 10% кукурудзяної олії, 5% целюлози; = 8) або ізокалорійний (у калоріях/г) LPD (9% казеїну, 48,5 кукурудзяного крохмалю, 24,3% сахарози, 10% кукурудзяної олії, 5% целюлози; = 8) пропонується ad libitum [Спеціальні дієтичні послуги; композиція, опублікована раніше (24, 52)] протягом 7 тижнів перед початком спаровування та зберігалася на відповідних дієтах до вибракування у віці 32 тижнів (рис. 1).

Діви, самки C57BL/6, яких годували чау-їжею, були в клітці поодиноко або шпильками NPD, або LPD, з необмеженим доступом до відповідної дієти шпильок. Наявність вагінальної пробки наступного ранку сприймалося як ознака спарювання. Позитивно позитивні самки утримувались поодиноко і утримувались на чау до відлучення потомства, після чого їх вибраковували. При народженні потомство зважували і визначали співвідношення підстилки чоловіків і жінок. У віці 3 тижнів все потомство було відлучено від грудей, а статі виведені в клітку окремо на підстилку з доступом до чау та води ad libitum і випадково виділеними хвостовими знаками з постійним маркером для подальшого щотижневого відстеження особин. Все потомство зважували щотижня від народження до досягнення 24-тижневого віку. Усі шпильки приносили по 2 посліди; однак під час розробки перед відлученням 2 посліди NPD та 2 LPD, кожна з окремих шпильок, були втрачені внаслідок материнства. Таким чином було проаналізовано в цілому 14 послідів на дієтичне лікування.

Вимірювання артеріального тиску.

Артеріальний тиск (систолічний та діастолічний) та частоту серцевих скорочень вимірювали у самців племінних корів у віці 11 років (попереднє харчування), 17 років (попереднє вигодовування) та 27 тижнів, і всі потомство отримували з усіх 14 послідів на групу лікування ( = 42 чоловіки NPD, 43 жінки NPD, 27 чоловіків LPD та 42 жінки LPD) у віці 6, 10, 14 та 18 тижнів за допомогою комп'ютеризованої, неінвазивної системи манжет (Kent Scientific). Усі миші були акліматизовані в приміщенні для експериментів щонайменше на 1 год з подальшим мінімальним 30-хвилинним нагріванням при 27–30 ° C перед тим, як помістити їх у обмежувальний та вимірювальний апарат протягом 5 хв перед вимірюванням.

Тест на толерантність до глюкози.

Толерантність до глюкози у нащадків визначали принаймні у одного самця та самки на кожен підстил у віці 22 тижнів. Потомство голодували протягом ночі, маючи доступ до води за бажанням, і зважували безпосередньо перед тестом на толерантність до глюкози. Після введення місцевого анестетика (крем EMLA, евтектична суміш місцевих анестетиків, лідокаїн/прилокаїн; AstraZeneca) визначали рівень глюкози в крові натще у зразку, відібраному з хвостової вени за допомогою ручного глюкометра (Freestyle Optium) перед внутрішньочеревною глюкозою. болюс (2 г/кг маси тіла в PBS). Зразки крові відбирали з хвостової вени через 15, 30, 60 та 90 хв після болюсу для визначення концентрації глюкози. Усі тварини були повернуті до своєї первісної клітки з доступом до їжі та води ad libitum.

Вазореактивність брижової артерії.

Потомство ( = 8 пар чоловічого та жіночого потомства на одну групу лікування, кожна пара з окремих послідів) судинну функцію оцінювали у віці 24 тижнів у ізольованих невеликих сегментах брижової артерії, як описано раніше (51), на дротяному міографі (Danish Myo Technology A/S ). Криві кумулятивної реакції концентрації вимірювали для α1-адренергічного агоніста фенілефрину (10−9-10-4 моль/л), а після субмаксимального (EC80) попереднього звуження тромбоксановим міметиком U46619 (10 ммоль/л) вазодилататорів ACh (10 -9 до 10-5 моль/л) та ізопреналін (Iso; 10-10 до 10-6 моль/л), а також донор оксиду азоту (NO) нітропрусид натрію (SNP; 10-11 до 10-5 моль/л) ) в такому порядку в тих самих артеріях. Всі препарати були придбані у Sigma (Великобританія).