Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище по химия и молекулярни биологии, Университетът на Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Изследователски институт Mater, Университет на Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Институт за изследвания Mater, Университет на Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Катедра по физиология, Университет в Мелбърн, Парквил, Виктория, Австралия

Училище по ветеринарни науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Училище за биомедицински науки, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Център за изследвания на детското здраве, Университетът в Куинсланд, Сейнт Лусия, Куинсланд, Австралия

Адрес за заявки за повторно отпечатване и друга кореспонденция: К. М. Мориц, Училище за биомедицински науки, Университет на Куинсланд, Сейнт Лусия, QLD 4072, Австралия (имейл: [имейл защитен]).

Резюме

Ефектите от консумацията на алкохол при майката по време на зачеването върху потомството са до голяма степен неизвестни и трудни за определяне в човешката популация. Това проучване използва модел на гризачи, за да изследва дали консумирането на периконцептивен алкохол (PC: EtOH), самостоятелно или в комбинация с постнатална диета с високо съдържание на мазнини (HFD), е довело до затлъстяване и чернодробна дисфункция. Плъховете на Sprague-Dawley са хранени с контролна или етанолсъдържаща [12,5% (обем/обем) EtOH] течна диета от 4 дни преди чифтосването до 4 дни от бременността (н = 12/група). Подгрупа от потомство е хранена с HFD на възраст между 3 и 8 месеца. При мъже, компютър: EtOH и HFD увеличават общата телесна мастна маса (PPC: EtOH

Таблица 1. Телесно тегло и плазмени параметри на 30-ия ден след раждането

Стойностите са средни стойности ± SE.

* P -1 · 24 h -1 за контролни мъже, контролни жени, компютър: мъже, изложени на EtOH, и компютър: жени, изложени на EtOH, съответно.

На 6 месечна възраст PC: EtOH не повлиява консумацията на храна и в двата пола, въпреки че потомството, хранено с HFD, консумира по-малко от животните, хранени с обикновената чау-диета, независимо от пола (PHFD -1 - 24 h -1 за мъжки U: C, U: HFD, PC: EtOH: C и PC: EtOH: HFD, съответно и 0,045 ± 0,003, 0,031 ± 0,004, 0,047 ± 0,003 и 0,034 ± 0,002 g · g телесно тегло −1 · 24 h −1 за жена U: C, U: HFD, PC: EtOH: C и PC: EtOH: HFD, съответно.

Телесно тегло и състав на потомството.

Потомците, хранени с HFD, тежат повече от потомството от двата пола, хранено с контрол на 7 месеца (PHFD

майката

Фиг. 1.Ефект на излагане на периконцептивен алкохол (PC: EtOH) (черни ленти) и/или диета с високо съдържание на мазнини (HFD) върху телесното тегло и телесния състав, както е анализирано чрез двуенергийно рентгеново абсорбциометрично сканиране на 7 месеца в сравнение с нелекувано потомство (бели ленти), хранени с контролната диета. A и Б.: PC: EtOH не повлиява телесното тегло и при двата пола, но потомството, хранено с HFD, тежи повече от тези, хранени с контролната диета. С, Е, и G: масата без мазнини в проценти е по-ниска, а общата маса на телесните мазнини и масата на коремните мазнини са по-големи при мъжките потомци, изложени на PC: EtOH и/или след HFD след раждането, отколкото при нелекуваните контролни мъже. D, F, и З.: само жени, които са консумирали HFD, независимо от PC: Излагане на EtOH, са имали по-нисък процент обезмаслена маса и по-висок процент обща телесна мастна маса и коремна мастна маса от нелекувани контролни жени. Стойностите са средни стойности ± SE; н = 10–11 на група. Данните бяха анализирани чрез двупосочни ANOVA. NS, не е значително.

Таблица 2. Измервания на тялото и органите при събиране на тъкани и по време на двойно рентгеново абсорбциометрично сканиране на телесния състав при 7-8-месечно мъжко и женско потомство

Стойностите са средни стойности ± SE.

Таблица 3. Плазмен профил на гладно на 8-месечно мъжко и женско потомство

Стойностите (означава ± SE) са mmol/l.

* P † P

Фиг. 2.Циркулиращи нива на плазмени адипокини на гладно в PC: изложени на EtOH (черни стълбове) и нелекувани (бели стълбове) потомци, хранени от контролата или диетата с високо съдържание на мазнини (HFD) на 8 месеца. A и ° С: нивата на плазмен лептин са били повишени при PC: изложени на EtOH и нелекувани мъжки потомци, хранени с HFD, но не е имало разлики в нивата на адипонектин при мъжете от различни групи на лечение. Б. и д: нивата на лептин са по-високи при женски потомци, изложени на PC: EtOH и хранени с HFD, но подобно на мъжете, нивата на адипонектин не се различават при жените от различни групи на лечение. Стойностите са средни стойности ± SE; н = 8–10 на група. Данните бяха анализирани чрез двупосочни ANOVA

Експресия на адипозен и чернодробен ген.

Понастоящем се разбира, че адипоцитите играят важна ендокринна роля, секретирайки адипокини, както и възпалителни цитокини, много от които са замесени в развитието на инсулинова резистентност и затлъстяване (15, 22). Като такава, експресията на ключови възпалителни гени беше измерена в мастната и чернодробната тъкан. PC: EtOH значително повишава нивата на иРНК на Tnf-α, Ил-6, и Lep в коремна мастна тъкан на 8-месечно мъжко потомство (PPC: EtOH

Фиг. 3.Ефект от PC: Излагане на EtOH (черни ленти) и/или диета с високо съдържание на мазнини (HFD) върху експресията на гена във висцералната коремна мастна тъкан на 8 месеца в сравнение с нелекувани (бели ленти) потомци, хранени с контролната диета. A и Б.: относителна генна експресия на Tnf-α беше увеличен след PC: EtOH при мъжки и женски потомци. ° С и д: генна експресия на Ил-6 е бил увеличен в PC: изложени на EtOH мъжки, но не и женски потомци. Е. и F: PC: Излагането на EtOH също повишава лептина (Lep) генна експресия при мъжки и женски потомци. HFD не повлиява генната експресия на Tnf-α, Il-6, или Lep. Стойностите са средни стойности ± SE; н = 7–8 на група. Данните бяха анализирани чрез двупосочни ANOVA.

анализ на експресията на miRNA в коремната мастна тъкан.

Въз основа на гореописаните промени в генната експресия, miRNAs, предвидени да регулират тяхната експресия, бяха измерени в мастната тъкан. PC: Излагането на EtOH намалява експресията на miR-26a в коремната мастна тъкан (PPC: EtOH

Фиг. 4.Ефект на PC: EtOH (черни стълбове) върху експресията на miRNA във висцералната коремна мастна тъкан на 8 месеца в сравнение с нетретирано (бяло стълбове) потомство. A: относителният miR-26a е намален при потомството след PC: Излагане на EtOH. Б.: експресията на miR-29b се увеличава само при мъжкото потомство. ° С: PC: EtOH няма ефект върху експресията на miR-335, който е по-висок при женските потомци. Стойностите са средни стойности ± SE; н = 7–8 на група. Данните бяха анализирани чрез двупосочни ANOVA. *P

Оценка на NAFLD.

PC: Излагането на EtOH не повлиява грубо чернодробната морфология (фиг. 5). Признаци на макровезикуларна стеатоза липсват при потомство от двата пола, хранено с контрол. HFD увеличава разпространението на макровезикуларната стеатоза и при двата пола, въпреки че мъжките потомци са по-засегнати от женските. Макровезикуларната стеатоза е по-вероятно да бъде разположена около централната вена (зона 3) при нелекувани мъже, хранени с HFD, докато процентът на панацинарна стеатоза е по-голям при PC: Мъжете, изложени на EtOH, хранени с HFD, отколкото във всяка друга група на лечение. Признаци на микровезикуларна стеатоза присъстват в черния дроб на мъжко и женско потомство след PC: EtOH и HFD, докато това не се наблюдава при необработено потомство с контролно хранене (фиг. 5). Лобуларно възпаление се наблюдава при всички PC: мъже, изложени на EtOH, хранени с контролната диета в сравнение с 50% от нелекувани мъже, хранени с контролна диета. Въпреки че лобуларно възпаление не се наблюдава при всички животни, хранени с HFD, при мъжките потомци тежестта на това състояние се влошава независимо от периконцептивното лечение. Микрогрануломите присъстват във всички групи, но са по-чести след PC: EtOH и/или HFD. Няма признаци на чернодробна фиброза в чернодробни секции от никоя група на лечение.

Фиг. 5.A – D: представителни изображения на оцветени с хематоксилин-еозин чернодробни секции от контролни диети, хранени нелекувани (A) и компютър: изложени на EtOH (Б.) мъжки потомци и нелекувани с HFD (° С) и компютър: изложени на EtOH (д) мъжки потомци на 8 месеца (н = 8 на група за лечение). Мащабни ленти = 200 μm и 100 μm (вложки). Е.: количествено определяне на безалкохолна мастна чернодробна болест според системата за оценка на Kleiner.

Многобройни проучвания показват, че пренаталните смущения могат да доведат до повишено отлагане на мазнини при потомството (за преглед вж. Справка 34). Въпреки че общата мастна маса е силно свързана с заболеваемостта и корелира с коронарна артериална болест и диабет, висцералното разпределение на мазнините е още по-силен предиктор за неблагоприятни здравни резултати. Това настоящо проучване показва, че алкохолът, когато се консумира само около зачеването, предразполага мъжкото потомство към висцерално затлъстяване, свързано с променени плазмени хормони и биохимия, заедно с повишени нива на експресия на иРНК на ключови цитокини. PC: Изложеното на EtOH женско потомство също има променена биохимия на плазмата и повишена генна експресия на възпалителни маркери, въпреки липса на промени в телесния състав. PC: Изложеното на EtOH потомство от двата пола е по-вероятно да прояви признаци на микровезикуларна стеатоза. Заедно с предишните ни резултати, демонстриращи, че PC: EtOH може да доведе до непоносимост към глюкоза и инсулинова резистентност в по-напреднала възраст, нашите резултати подчертават, че консумацията на алкохол, дори преди имплантацията, може да има неблагоприятни последици за целия живот върху метаболитното здраве на потомството.

Повишени телесни мазнини при мъжки потомци, изложени на PC: EtOH е в съответствие с резултатите от проучвания, използващи различни периконцепционни стресори. При овцете, които са били недооценени и техните потомци са били изследвани на възраст 3–4 години, мъжете, но не и жените, са показали повишен процент мастна маса, въпреки сходното телесно тегло (24). По същия начин, мишките, хранени с диета с ниско съдържание на протеини по време на бременността, произвеждат потомство с по-голяма мастна маса и процент телесни мазнини на възраст 9 месеца; затлъстяването се влошава при мъже, хранени с хиперкалорична диета след отбиване, подобно на мъжете, хранени с HFD в нашето проучване (2). Проучванията при хора също са показали повишен процент телесни мазнини при мъже с ограничен вътрематочен растеж (26). Увеличението на телесните мазнини, въпреки нормалния индекс на телесна маса (или пондерален индекс), се нарича „затлъстяване с нормално тегло“ и е свързано с кардиометаболитна дисрегулация и метаболитен синдром при хората (41).

След установяване на промени в плазмения лептин заедно с променена експресия на Tnf-α и Ил-6 преписи след PC: EtOH, ние изследвахме експресията на ключови miRNAs, които се предвижда да регулират експресията на тези фактори (35). Експресията на miR-26a беше намалена в мастната тъкан на РС: изложени на EtOH потомство. Това е в съответствие с неотдавнашно откритие, че намаленият miR-26a води до повишени концентрации на Il-6 в животински модел на множествена склероза (51). В допълнение към потенциалната си роля в регулирането на IL-6, по-рано е демонстрирано, че miR-26 предотвратява индуцираната от TNF-α транскрипция чрез заглушаване на ключови регулаторни фактори (5). Неотдавнашно проучване показа пряка връзка между miR-29b и регулирането на Tnf-α транскрипция в човешките мастни клетки, подчертавайки, че оксидативният стрес регулира Tnf-α през регулиран от miR-29b път (53). В това проучване идентифицирахме повишена експресия на miR-29b при мъжки, но не и женски потомци, изложени на PC: EtOH. Заедно тези данни предполагат, че промените в експресията на miRNA могат да бъдат свързани с някои от промените в генната експресия, идентифицирани в този модел.

Накрая изследвахме черния дроб на потомството, изложено на алкохол, за признаци на стеатоза. Стеатозата или натрупването на TG в хепатоцитите се счита за „първото попадение“ при NAFLD, което увеличава податливостта към „втори удар“ на клетъчно увреждане, фиброза и възпаление (3). Известно е, че затлъстяването при майките причинява НАФЛД при потомството, въпреки че няма разлики в телесното тегло или затлъстяването (1). Shen et al. (44) демонстрира повишена чернодробна стеатоза при потомство на женски плъхове, изложени на високи дози алкохол пренатално през втората половина на бременността. Периконцептивната експозиция на алкохол, използвана в това проучване, не повлиява сериозно чернодробната хистология; Въпреки това, комбинацията от PC: EtOH и HFD е по-вероятно да причини панацинарно разпределение на стеатоза, докато само HFD е по-вероятно да причини стеатоза около централната вена. По-голяма вероятност от развитие на балонно нараняване и фиброза е свързана с панацинарна стеатоза, отколкото със стеатоза около централната и/или порталната вена, което не показва корелация с ранна степен на фиброза (4). Ето защо предполагаме, че комбинацията от PC: EtOH и постнатална HFD има по-дълбок ефект върху развитието на NAFLD.

В заключение, консумацията на алкохол до язовира по време на зачеването е довела до повишено затлъстяване при мъжкото потомство на възраст 8 месеца и това е свързано с повишени нива на TG. Този фенотип се показва от мъжки потомци след PC: EtOH е сравним с този на контролните животни, които консумират HFD през по-голямата част от живота на възрастните и в някои мерки е допълнително влошен от HFD. За разлика от това, телесният състав на женското потомство се променя значително от постнаталния HFD, но не и от PC: EtOH, подчертавайки отчетлив сексуален диморфизъм в развитието на болестта. Промени в експресията на miRNAs, известни или прогнозирани за регулиране на фактори, секретирани от адипоцити, предполагат, че излагането на алкохол около зачеването води до дългосрочни промени в епигенетичната регулация на генната експресия, което може да допринесе за фенотипните резултати. Тези открития от животински модел имат последици за много жени, които консумират алкохол по време на зачеването.

Това изследване е подкрепено от Националния съвет за здраве и медицински изследвания на Австралия, грант 1046137.

Не се декларират конфликти на интереси, финансови или други, от авторите.