Дієта з високим вмістом поживних речовин змінює експресію генів гіпоталамусу, щоб впливати на споживання енергії у свиней
Предмети
Анотація
Особа з низькою вагою при народженні (ЛГН) мала більший ризик розвитку метаболічної дисфункції у зрілому віці. Метою цього дослідження було перевірити, чи не схильна особа з низьким рівнем тяжкості до непереносимості глюкози на дієті з високим вмістом поживних речовин (HND), та дослідити пов'язану експресію гіпоталамусних генів, використовуючи свиней як модель. Споживання засвоюваної енергії, яка засвоюється, якщо розраховуватись на основі маси тіла, було більше у свиней з низьким рівнем тяжкості, ніж у свиней із нормальною вагою при народженні (NBW). Свині LBW, які харчувалися HND-дієтою, мали більше засвоюваної енергії, ніж ті, що годували NND-дієтою у зрілому віці, чого не було у свиней NBW. Примітно, що регульований гіпоталамусовим митоподібним рецептором 4, експресіями інтерлейкіну 6 та фосфо-NFκB p65, а також зміненими експресіями гіпоталамусового рецептора лептину, супресором сигналізації цитокінів 3, пов'язаним з агуті білком та проопіомеланокортином передбачається надмірне споживання енергії та розвиток непереносимості глюкози у свиней з низьким рівнем тяжкості, що харчуються HND-дієтою. У сукупності свині, народжені з НТГ, мали чіткий гіпоталамусовий лептин, що сигналізувало про харчування з високим вмістом поживних речовин, що сприяло збільшенню споживання енергії та непереносимості глюкози.
Вступ
Низька вага при народженні (LBW), наслідок недостатнього переносу поживних речовин протягом внутрішньоутробної фази, впливає на кілька важливих фізіологічних процесів, що беруть участь в енергетичному обміні, клітинній сигналізації, окисно-відновному балансі та стресовій реакції в різних тканинах, включаючи кишечник, печінку та м’язи 1, сприяє збільшенню захворюваності та смертності протягом фази новонародженості, а також низьким рівням постнатального росту та стану здоров'я протягом усього життя 2,3 .
Регулювання споживання поживних речовин та енергетичного обміну в основному відбувається в гіпоталамусі як найцікавішій області завдяки його коекспресії орексигенного нейропептиду Y (NPY), нейронів, пов’язаних з агуті (AGRP), анорексигенного проопіомеланокортину (POMC) та регульовані амфетаміном нейрони транскрипту, які є ключовими регуляторами споживання енергії 12. Лептин, основний адипокін, який головним чином секретується великими адипоцитами, може потрапляти в мозок і регулювати ці нейрони, а отже, споживання їжі через його зв’язування з рецептором лептину довгої форми (LEPR), переважно локалізованим у нейронах ARC гіпоталамуса 13. Роль сигналізації лептину в програмах харчування отримує дедалі більший інтерес, оскільки було виявлено, що центральний сигнал лептину диференційовано організований за вагою при народженні у свиней 14 та гризунів 15,16,17, і, ймовірно, може призвести до раннього зростання наздоганянь та розвиток цукрового діабету 2 типу.
Свині продемонстрували фізіологічну схожість за розмірами тіла, розміром жирових клітин, перетравленням, всмоктуванням та метаболізмом поживних речовин, що може запропонувати ряд переваг при вивченні серцево-судинних захворювань, динаміки крові, харчування, загальних метаболічних функцій, порушень травлення, захворювань органів дихання, діабету, хвороби нирок та сечового міхура, специфічна для органів токсичність, дерматологія та неврологічні наслідки з використанням свиней як тваринного зразка для харчування людини 18,19,20,21. До того ж, у сучасному виробництві свиней випадки природного обмеження внутрішньоутробного росту (IUGR) виникають у високопродуктивних свиноматок через високі показники овуляції та подальше скупчення матки 22, забезпечуючи тим самим природні моделі для дослідження біології у немовлят, які народилися з IUGR . Отже, у цьому дослідженні свиней LBW та NBW годували нормальним або щільним раціоном з високим вмістом поживних речовин, щоб перевірити гіпотезу про те, чи диференційовано експресуються гени та білки гіпоталамусу у свиней LBW, щоб змінити рівень споживання енергії після пологів та толерантність до глюкози.
Матеріали і методи
Експериментальний дизайн, дієти та тварини
Усі експериментальні процедури, використані в цьому дослідженні, відповідали Керівництву Національної дослідницької ради з догляду та використання лабораторних тварин і були затверджені Комітетом з догляду та використання тварин Китайської академії сільськогосподарських наук та відповідали чинним законам захисту тварин.
22 ° C, крім вищої температури при 22
28 ° C від d 1 до 30 експерименту.
Записи про результати зростання
З початку експерименту до d 90 експерименту дві свині вирощувались в одному загоні, і дані споживання поживних речовин, приросту маси тіла та ефективності корму розраховували за допомогою загону як експериментальної одиниці. Потім свиней вирощували індивідуально, і дані реєстрували, використовуючи кожну свиню як експериментальну одиницю. Масу тіла кожної свині реєстрували через d 30, 60, 90, 120 і 150 експерименту, а середньодобове споживання корму, приріст маси тіла та ефективність корму обчислювали кожні 30 днів.
Тест на толерантність до глюкози
Внутрішньовенний тест на толерантність до глюкози (IGTT) для всіх свиней проводили на 30, 83 та 143 експериментах. Після нічного голодування зразки базальної крові відбирали за 10 хв до введення. Болюс декстрози (500 г • L-1) вводили у венепункцію вуха у дозі 0,5 г • кг-1 маси тіла. Серію зразків крові відбирали через 5, 10, 20, 30, 45, 60, 90 та 120 хв після інфузії глюкози. Концентрацію глюкози в крові негайно вимірювали за допомогою портативного глюкометра Esprit (Bayer, Newbury, Berkshire, UK). Площа під кривою (AUC) концентрації глюкози розраховували за допомогою Prism 6 (GraphPad Software Incorporated, La Jolla, CA, USA).
Збір зразків тканин
Гіпоталамус, тканини печінки, скелетні м’язи (Лонгісімус м'язи) та жирові тканини (черевний жир) були зібрані під час d 90 (n = 8) та 150 (n = 8) експерименту у годуванні. Примітно, що гіпоталамічну тканину збирали наступним чином, після жертви внутрішньочеревною ін’єкцією 90 мг · кг -1 тіопенталу натрію мозок швидко виймали з черепа і звільняли від зайвих тканин. Тканини гіпоталамуса були зібрані з блоку тканини, обмеженого рострально хіазмою зорового нерва, каудально тілом ссавця, бічно гіпоталамусними борознами і дорсально порізом глибиною 24,25 мм. Всі зразки тканин заморожували у рідкому азоті та зберігали при -80 ° C для подальшого аналізу.
Вимірювання метаболітів та гормонів
Кров у всіх свиней збирали на початку та через 30, 60, 90, 120 та 150 експерименту. Концентрації тригліцеридів та загального холестерину аналізували за допомогою відповідних комерційних наборів (Інститут біоінженерії Нанкін Цзяньчен, Цзянсу, Китай) з використанням ферментативних методів автоматичним біохімічним аналізатором Hitachi 7160 (Токіо, Японія) відповідно до інструкцій виробника. Концентрації лептину в циркуляції вимірювали за допомогою комерційного набору ІФА (Elabscience, Ухань, Китай). Чутливість виявлення становила 0,168 нг/мл, а коефіцієнти варіації між аналізом та внутрішньо-аналізом для аналізу лептину становили відповідно 10,6% та 8,5%.