Змінена функція мітохондрій через зміни до дієти до та після пологів у овець American Journal

Кафедра біомедичних наук Центру ядерного магнітного резонансу факультету наук про здоров'я;

Адреса для запитів на передрук та іншої кореспонденції: В. Йоргенсен, департамент біомедичних наук, ЯМР-центр, Університет. Копенгагена, факультет охорони здоров’я, Блегдамсвей 3, 2200 Копенгаген, Данія (електронна пошта: [електронна пошта захищена]).

Кафедра біомедичних наук Центру ядерного магнітного резонансу факультету наук про здоров'я;

Кафедра основних тварин та ветеринарних наук факультету наук про життя; і

Кафедра біомедичних наук Центру ядерного магнітного резонансу факультету наук про здоров'я;

Інститут спортивної медицини, лікарня Біспеб'єрг та Центр здорового старіння, Факультет медичних наук, Університет Копенгагена, Копенгаген, Данія

Кафедра біомедичних наук Центру ядерного магнітного резонансу факультету наук про здоров'я;

Анотація

У моделі овець ми досліджували вплив дієти на мітохондрії скелетних м’язів, щоб знайти програмування плода. Під час вагітності вівцематок годували нормально (N) або обмежували їжу на 50% (L) протягом останнього триместру, а ягнята, народжені від цих овець, отримували нормальний (N) або жирний (H) раціон протягом перших 6 місяців життя. Ми досліджували функцію мітохондрій у пермеабілізованих м’язових волокнах ягнят у віці 6 місяців (підлітковий вік) та після 24 місяців життя (дорослий вік). Дієта H після яєць після пологів призвела до збільшення на 30% ( o 2max і збільшення на 50% ( o 2max (∼40%, o 2max у зрілому віці - результат недоїдання вагітності. Дієта з високим вмістом жиру в післяпологовому періоді призводить до вираженого збільшення показника RCR та V̇ o 2max у підлітковому віці. Однак ці ефекти є оборотними шляхом корекції дієти і не зберігаються у дорослому віці.

У цій роботі ми перевірили гіпотезу про те, що недостатнє гестаційне калорійне харчування у поєднанні з раннім постнатальним впливом гіперживлення призводить до дисфункції мітохондрій у скелетних м'язах. Зокрема, ми перевірили, чи сприятимуть ці несприятливі харчові умови в ранньому віці 1) посилення дихальної зв’язку вироблення енергії мітохондрій, 2) зменшують експресію білка, що роз’єднує мітохондрії, 3) зменшити стан споживання кисню 4, або 4) зменшують максимальне споживання кисню в мітохондріях (V̇ o 2max) і 5) чи фенотиповий вираз цих подій програмування буде залежати від віку.

Хімічні речовини та розчини

Реагенти.

Якщо не вказано інше, реагенти закуповували у Sigma-Aldrich і мали аналітичну якість або краще.

Інкубаційні середовища для мітохондріальних експериментів.

В експериментах використовували два різні середовища: 1) розслаблююче середовище, що містить 10 мМ етиленгліколь-біс (β-аміноетиловий ефір)-,,′,′ -Тетраоцтова кислота (EGTA), 2,77 мМ CaCl2 (вільний [Ca 2+] ∼100 нМ), 6,56 мМ MgCl2, 0,5 мМ дитиотреїтолу (DTT), 50 мМ 2- (-морфоліно) гідранту етансульфонової кислоти (MES), 20 мМ імідазолу, 20 мМ таурину, 5,3 мМ Na2ATP і 15 мМ PCr, додаючи ~ 90 мМ КОН при рН 7,1, і 2) оксиграфне середовище, що містить 10 мМ EGTA, 2,77 мМ CaCl2 (вільний [Ca 2+] ∼100 нМ), 1,74 мМ MgCl2, 0,5 мМ DTT, 100 мМ гідрат MES, 20 мМ імідазолу, 20 мМ таурину та 2 мг/мл бичачого сироватковий альбумін, додаючи ~ 132 мМ КОН до рН 7,1 (50).

Тварини

У експериментах, які проводились на експериментальному об'єкті для великих тварин, Rørrendegård, Факультет природничих наук, Університет Копенгагена, Копенгаген, Данія, було використано двадцять вагітних двома вагітними шропширськими овцематками. Усі експериментальні процедури були затверджені Національним комітетом з експериментів на тваринах (Данія). Протягом останніх 6 тижнів вагітності (останній триместр) вівцематок, що були двійнятами, годували або звичайним раціоном (N), де силос трави та концентрат (Fårekraft T; Lærkegården, Munkebjergby, Данія) годували для задоволення енергетичних потреб і білок, або обмежена дієта (L), еквівалентна 50% кількості силосу та концентрату, спожитого групою N, але зі незмінним складом поживних речовин. Вода та вітамінно-мінеральна суміш (Maxcare Sheep Pre Lamb Minerals; Trouw Nutrition International, Putten, Нідерланди) були доступні в усі часи. Крім того, обом групам пропонували ячмінну солому в обмежених кількостях під час кожного годування, щоб зменшити дискомфорт через голод. Після пологів усіх овець годували довільно з однаковою дієтою, щоб забезпечити достатнє вироблення молозива до 3 днів після пологів, коли їх вилучили з ягнят.

З 3 днів до 6 місяців після пологів ягнят призначали кожному зі своїх післяпологових режимів годування. Післяпологове годування було або нормальним (N), або дієтою з високим вмістом жиру (H). У молочний період (від 3 днів до 8 тижнів віку) ягнята на дієті N отримували молочний замінник (24% білка, 19% жиру та 200 г замінника молока/л води; Friska Sød, DLG) у відро для відсмоктування два рази на день. З 2-тижневого віку їм пропонували штучно висушене зелене сіно (Tjørnehøj Mølle, Hedehusene, Данія). Після відлучення (від 8 тижнів до 6 місяців) ягнятам пропонувалося лише сухе зелене сіно. Ягнята на дієті Н отримували вершки (38% жиру, 2,1% білка, 3,2% вуглеводів) замість молока до 6 місяців. Протягом експерименту норми молока та сіна регулювали щотижня, щоб підтримувати прирост живої ваги в окремих овець на рівні 250 г/день. Через 6 місяців половину ягнят було евтаназовано (забезпечивши 4 групи: NN6, NH6, LN6, LH6), а іншу половину вирощували на дієті на основі трави/сіна з 6 місяців до їх евтаназії в 24 години місяць віку (забезпечуючи додаткові 4 групи: NN24, NH24, LN24, LH24).

Біопсія м’язів

Зразки (~ 2 г) вирізали з біцепса стегна (BF), а м’яз згинача hallucis longissimus (FHL) однієї задньої ноги o 2max брали як дихання стану 3 з додатковим ефектом від’єднання FCCP.

Фарбування АТФазою.

Свіжі зразки м'язів монтували за допомогою тканини Tek і заморожували в ізопентані, охолоджували рідким азотом і зберігали при -80 ° C до секції. Зрізи (10 мкм) обробляли для гістохімії АТФази, яку проводили після попередньої інкубації при рН 4,37 і 10,30, щоб дозволити розрізнити типи волокон I (повільні, червоні) та II (швидкі, білі) (11).

Вміст білка та активність цитратної синтази

Концентрації білка та активність цитрат-синтази (CS) у біоптатах визначали в 10% гомогенатах, приготовлених у буфері (50 мМ Трис · HCl, 0,6 мМ MnCl2, 2 мМ цитрату, 0,1% Тритон Х-100, рН = 7,4; Ультра Туракгомогенізатор) . Концентрації білка визначали методом Lowry et al. (39). Активність CS (EC 4.1.3.7) оцінювали при 25 ° C (55).