Дієта з високим вмістом жиру у матері впливає на рівень експресії білків, залежних від вітаміну К, нащадків

Affiliation Bone і Спільна дослідницька група, Розвиток людини та здоров'я, Інститут наук про розвиток, Медичний факультет, Університет Саутгемптона, Саутгемптон, Великобританія

Дослідницька група з питань матері, вагітності та дитини, Інститут розвитку людини, Медичний факультет, Університет Саутгемптона, Саутгемптон, Великобританія

Стюарт Ленхем,
Феліно Р. Кагампанг,
Річард О. С. Ореффо

Цифри

Анотація

Дослідження показують, що на ріст та розвиток кісток та сприйнятливість до судинних захворювань у подальшому житті впливає харчування матері, протягом внутрішньоутробного та раннього постнатального життя. Є дані про роль вітамін K-залежних білків (ВКПД), включаючи остеокальцин, білок Matrix-gla, Periostin та Gas6, у розвитку кісток та судин. Це дослідження розширює аналіз VKDP, проведений раніше у 6-тижневого потомства, у потомство віком 30 тижнів, щоб оцінити довгострокові наслідки дієти з високим вмістом жиру у матері та після пологів на експресію VKDP. Загалом ВЧ-дієта для матері та дієта для потомства погіршили спостерігаються кісткові зміни. Статеві та специфічні для тканини відмінності спостерігались у експресії ВКПД як для аорти, так і для стегнової тканини. Крім того, спостерігались значні кореляційні зв’язки між рівнями ОКН стегнової кістки, рівнем експресії Periostin Gas6 та Vkor та показниками структури стегнової кістки. Крім того, рівні експресії MGP, OCN, Ggcx та Vkor корелювали з масою та обсягом жиру у обох статей. Підводячи підсумок, поточне дослідження підкреслило важливість довгострокових наслідків материнського харчування на розвиток кісток потомства та кореляцію ВКПД із структурою кісток.

Цитування: Lanham S, Cagampang FR, Oreffo ROC (2015) Дієта з високим вмістом жиру у матері впливає на рівень експресії білків, залежних від вітамінів K, нащадків. PLoS ONE 10 (9): e0138730. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0138730

Редактор: Клаудія Мієле, Національний консільйо де Річерше, ІТАЛІЯ

Отримано: 3 липня 2015 р .; Прийнято: 2 вересня 2015 р .; Опубліковано: 18 вересня 2015 р

Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Фінансування: Фонд Rosetrees Trust, номер гранту M425 (http://www.rosetreestrust.co.uk), що фінансується SL. Рада з досліджень біотехнологій та біологічних наук, номер гранту BB/G01812X/1 (http://www.bbsrc.ac.uk), що фінансується FC. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Залежні від вітаміну К білки (ВКПД) складаються щонайменше з 16 відомих білків з різною роллю, включаючи фактори, що беруть участь у згортанні крові (такі як фактори VII та X) та антикоагуляцію (наприклад, білки С і S). Однак інші ВКПД виконують надзвичайно важливу роль в інших органах, тоді як, як повідомляється, чотири ВКПД виконують ключову роль як у кістковій, так і в судинній тканинах, із змінами у вираженні, що призводять до патологій захворювання [1].

Зараз є дані, що кістка може діяти як ендокринний орган, впливаючи на інші органи, при цьому остеокальцин (OCN) бере участь у цьому процесі [2–4]. OCN - гормон, що секретується остеобластами, який підвищує чутливість до інсуліну та вироблення, таким чином, підвищуючи споживання глюкози та витрати енергії [5].

Білок Matrix gla (MGP) еволюційно пов'язаний з OCN [6], отже, може мати гормональні властивості. Однак MGP міститься в організмі та запобігає кальцифікації таких тканин, як легені, нирки, коронарні артерії та аорта [7]. VKDP Periostin важливий для росту кісток [8] та важливий для розвитку серця [9]. Періостин присутній у сполучних тканинах, що піддаються механічним зусиллям (наприклад, клапани серця), і присутній у клубочках у пацієнтів з нефропатією [10]. Періостин також сильно регулюється після пошкодження серцевої тканини [8].

Нарешті, специфічний для зупинки росту білок 6 (Gas6) регулює сукупність процесів, включаючи виживання та проліферацію клітин, адгезію та міграцію клітин, стабілізацію згустків крові та запалення цитокінів. Нещодавно було показано, що експресія Gas6 регулює хондрогенну диференціацію [11] і пов'язана зі зміною толерантності до глюкози, запаленнями [12], незначними для гестаційного віку [13], а також серцево-судинними захворюваннями [14]. На додаток до цих ВКПД, сам вітамін К показав, що є ключовим у згортанні, а також відіграє ряд ролей у зростанні та розвитку кісток [15]. Недавнє дослідження, проведене серед хворих на діаліз, свідчить про дефіцит вітаміну К як про можливу причину переломів хребців та кальцифікації судин [16].

Крім того, для роботи ВКПД необхідні принаймні два ферменти; i) гамма-глутамілкарбоксилаза (Ggcx), яка опосередковує залежне від вітаміну K карбоксилювання залишків глутамату до залишків гамма-карбоксиглутамата (Gla), що зв’язує кальцій, перетворюючи тим самим гідрохінон вітаміну K в епоксид та, ii) едуксид редуктази вітаміну K (Vkor ), який знижує неактивний епоксид вітаміну К до активного гідрохінону вітаміну К через вітамін К [17].

Епідеміологічні дослідження та дослідження на тваринах вказують на те, що фактори навколишнього середовища, такі як харчування матері, впливають на ризик захворювання у подальшому житті [18–21]. Дійсно, численні дослідження показали, що внутрішньоутробне обмеження росту, проксі-показник поганого внутрішньоутробного середовища, може впливати на серцево-судинний та метаболічний контроль у тварин та людей у багатому поживному середовищі після пологів [22–25]. Крім того, порушення функції судинної системи може призвести до ряду захворювань, включаючи гіпертонію, атерогенез, діабет 2 типу, ішемічну хворобу серця, метаболічний синдром та ожиріння. Критично важливо, що на ризик та розвиток цих захворювань впливає материнське харчування під час вагітності; зазвичай називають концепцією витоків розвитку [20]. Вважається, що основні механізми включають епігенетичні модифікації, що призводять до довічних змін у експресії генів [26].

Раніше ми оцінювали вплив дієти з високим вмістом жиру у матері та дітей на білки ВКД в аорті та кістках від мишей 6 тижнів [27]. Дані, представлені в цьому дослідженні, поширюють ці дослідження на аналіз, проведений у потомства у віці 30 тижнів.

Матеріали і методи

Експериментальний дизайн та догляд за тваринами

Усі миші були вирощені в Університеті Саутгемптона, Біомедичні дослідні установи, і їх розміщували у відповідних умовах у приміщеннях з температурою 22 ± 2 ° C з 12 годинним світлом: 12 годин темного циклу.

Етична заява

Усі процедури на тваринах відповідали вимогам Закону Сполученого Королівства про тварини (про наукові процедури) 1986 року та проводились за ліцензією проекту Міністерства внутрішніх справ за номером 30–2968. Дослідження отримало інституційне схвалення від Комітету з етики досліджень Біомедичних досліджень Університету Саутгемптона.