Послідовні покоління в моделі щурів по-різному реагують на постійне обезогенне середовище

Інститут Ліггінса та Гравіда: Національний центр розвитку та розвитку, Оклендський університет, Окленд, Нова Зеландія, Інститут природничих та математичних наук, Університет Массі, Олбані, Окленд, Нова Зеландія

Інститут природничих та математичних наук, Університет Массі, Олбані, Окленд, Нова Зеландія, Центр Чарльза Перкінса та факультет ветеринарних наук та Школа біологічних наук, Університет Сіднея, Сідней, Новий Південний Уельс, Австралія

Інститут Ліггінса та Гравіда: Національний центр розвитку та розвитку, Оклендський університет, Окленд, Нова Зеландія, Школа біологічних наук, Мельбурнський університет, Мельбурн, Вікторія, Австралія

Інститут Ліггінса та Гравіда: Національний центр зростання та розвитку, Оклендський університет, Окленд, Нова Зеландія

Аліса Х. Тейт,
Девід Раубенхаймер,
Марк П. Грін,
Сінда Л. Купідо,
Пітер Д. Глюкман,
Марк Х. Віккерс

Цифри

Анотація

Цитування: Tait AH, Raubenheimer D, Green MP, Cupido CL, Gluckman PD, Vickers MH (2015) Послідовні покоління в моделі щурів реагують по-різному на постійне обезогенне середовище. PLoS ONE 10 (7): e0129779. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0129779

Академічний редактор: Зейн Ендрюс, Університет Монаш, АВСТРАЛІЯ

Отримано: 10 лютого 2015 р .; Прийнято: 12 травня 2015 р .; Опубліковано: 1 липня 2015 року

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

Фінансування: Фінансування було забезпечено Радою з досліджень охорони здоров’я Нової Зеландії, проект 05/244 (http://www.hrc.govt.nz/) Громадське фінансування. Автори також визнають підтримку Gravida у фінансуванні: Національного центру розвитку та розвитку, Комісії вищої освіти Нової Зеландії та Наукового фонду Моріса Пайкеля. 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

Епідеміологічні та експериментальні дослідження на моделях тварин показали, що сприйнятливість до розвитку хронічних захворювань у нащадків може бути підвищена, якщо мати відчувала тимчасові харчові збурення під час вагітності або під час годування груддю, наприклад, період обмеження калорій, обмеження білка або годування з високим вмістом жиру [1 –8]. Цей фенотип виражений, навіть якщо потомство не зазнавало прямих маніпуляцій і нормально харчувалося. Дослідження на тваринах також показали, що потомство другого покоління також може бути сприйнятливим до розвитку хронічних захворювань внаслідок тимчасових збурень харчування, які зазнала їх бабуся, хоча потомство третього покоління не виявляє таких тенденцій [9–16]. Вважається, що така реакція трансгенерацій підкріплена механізмами епігенетичного успадкування [17, 18].

На відміну від сукупності даних про реакції нащадків після тимчасової зміни умов навколишнього середовища матері, про реакцію після стійкого переходу в умовах навколишнього середовища відомо мало, що спочатку стикається з батьком, а потім зберігається протягом поколінь. Цей сценарій надзвичайно важливий для харчового переходу людини. В людському суспільстві глобалізація, що включає лібералізацію глобальної торгівлі та збільшення доходів та урбанізацію, створила обезогенне середовище шляхом сприяння позитивному енергетичному балансу через: (а) перехід на дієтичні продукти, багаті продуктами тваринного походження, рафінованим зерном та доданим цукром; та (b) зниження фізичної активності [19–23]. Населення у всьому світі переходить таким чином і продовжує відчувати обезогенне середовище через покоління. Це свідчить про те, що поширеність ожиріння у всьому світі зросла вдвічі в період з 1980 по 2008 рік [19, 24]; чи буде ця тенденція зберігатися в умовах триваючого обезогенного середовища, представляє великий інтерес.

У цьому дослідженні, використовуючи модель щурів, ми маніпулювали оточенням батьків, щоб наслідувати людський сценарій міграції із сільського в міське середовище або із суспільства/країни з низьким доходом до країни. Цей сценарій передбачає як радикальну зміну навколишнього середовища, так і зміну харчування на більш обезогенні дієти, що у людей призводить до більшого ризику ожиріння [25, 26]. Наше батьківське покоління щурів одночасно зазнало змін у навколишньому середовищі шляхом переїзду із закладу постачальника в наш дослідницький центр та переходу від дієти на основі зерна до очищеної дієти, подібної до переходу на більш вишуканий раціон харчування у людей. Потім ми реєстрували склад тіла та споживання їжі нащадками першого, другого та третього поколінь, які утримувались у постійних умовах на перехідному раціоні. Щоб дослідити, чи дієтичний баланс макроелементів впливає на реакцію трансгенерацій, ми також ввели дієту з високим вмістом жиру або низьким вмістом білка з очищеними інгредієнтами для підмножини нащадків першого покоління, нащадків яких також годували дієтами з високим вмістом жиру або з низьким вмістом білка.

Методи

Експериментальний дизайн

Батьківське покоління (P) щурів Wistar (15 самців, 30 самок, всі особи, що не підстилають) було отримано з колонії, що утримується на зерновій дієті (VRF1), від лабораторій Charles River (Charles River UK Ltd., Кент, Великобританія). ) і транспортується до нашого дослідницького центру в Окленді, Нова Зеландія. Після прибуття, приблизно у віці 32 днів, щури Р пережили харчовий перехід до еталонної дієти з очищеними інгредієнтами (R) (таблиця 1, рис. 1). Дієти з очищеними інгредієнтами можуть бути обезогенними для щурів через підвищену смаковість, більшу щільність енергії [27, 28] та більшу ефективність перетворення поживних речовин [27, 29, 30]. Потомство першого, другого та третього поколінь щурів Р (F1, F2 та F3 відповідно) годували виключно дієтами з очищеними інгредієнтами.

Батьківське покоління щурів (Р) пережило перехід у віці приблизно 32 дні у формі переїзду до нашого приміщення для тварин та переходу від зернового харчування до еталонної дієти з очищеними інгредієнтами (R). П щури були спарені для отримання першого з трьох поколінь, що харчувались виключно дієтами з очищеними інгредієнтами (F1). Нащадки F1 утримувались на R, або їх годували раціоном з високим вмістом жиру (СН) або раціоном з помірно низьким вмістом білка (LP), починаючи з відлучення. Друге і третє покоління очищеної дієти (F2, F3) були отримані шляхом спаровування самок з кожного роду (R, HF, LP) з самцями з роду R.

Щоб дослідити, чи впливав баланс макроелементів дієт з очищеними інгредієнтами на реакцію трансгенерацій, крім лінії, що підтримується в R, підгрупа щурів F1 була відлучена або від дієти з високожирним очищеним інгредієнтом (HF), або від помірного низького вмісту білка дієта з очищеними інгредієнтами (LP) (таблиця 1) (посліди F1 систематично розподілялися між трьома групами лікування дієтами, щоб уникнути упереджень посліду серед ліній дієтичного лікування). Потомство F2 та F3 було створено в кожному дієтичному лінії (R, HF та LP) шляхом спарювання самок з кожного роду з неспорідненими самцями того самого покоління з лінії R. Всі дієти з очищеними інгредієнтами харчувались за бажанням та постачались Purina TestDiet (PMI Nutrition, Річмонд, ІН, США; R = 58B0 (AIN-76A); HF = 58V8 (D12451); LP = 5A3U (модифікований AIN-76A) ).