Клиничен диабет

Тази статия е част от изследователската тема

Диабет по време на бременност и след нея: перспектива за жизнения курс Вижте всички 16 статии

Редактиран от
Вей Бао

Университетът на Айова, САЩ

Прегледан от
Venu Lagishetty

Калифорнийски университет, Лос Анджелис, САЩ

Ричард Р. Родригес

Държавен университет в Орегон, САЩ

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

метаболизма

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • Ключова лаборатория по ендокринология, Отдел по ендокринология, Център за транслационна медицина, Министерство на здравеопазването, Болница в Пекинския съюз, Медицински колеж в Пекин, Китайска академия на медицинските науки, Пекин, Китай

Въведение

Затлъстяването и захарният диабет тип 2 (T2DM) са силно разпространени и водят до огромни здравни и икономически тежести. Въпреки това етиологията и патогенезата на затлъстяването и диабета все още са неясни. Тъй като хипотезата за развитието на здравето и болестите (DOHaD) беше изложена за първи път в началото на 90-те години (1), голям брой епидемиологични изследвания (2–4) и проучвания върху животни (5, 6) подчертаха важността на развитието среда в ранен живот при определяне на траекториите на хронично заболяване в по-късния живот, включително затлъстяване и T2DM. Многобройни скорошни проучвания (7, 8) и нашите предишни изследвания (9) показват, че диетата с високо съдържание на мазнини при майките по време на бременност и кърмене може значително да увеличи податливостта на потомството към затлъстяване, непоносимост към глюкоза и инсулинова резистентност. По този начин интервенциите по време на ранния живот могат да възстановят траекторията на заболяването и да предотвратят появата и развитието на диабет.

Няколко големи епидемиологични проучвания показват, че приемът на соеви храни и изофлавони е свързан с по-нисък риск от T2DM (10–12). Соевите изофлавони имат слаб естроген-подобен ефект, а основните компоненти на соевите изофлавони включват генистеин, диадезин и глицитеин. Генистеинът е широко използван като хранителна добавка в Съединените щати и е изследван за потенциалните ефекти върху когнитивната функция, терапията на рака и здравето на костите и сърдечно-съдовата система (13). През последните години все по-голям брой проучвания показват, че генистеинът подобрява метаболизма на глюкозата и липидите и демонстрират, че приемът на генистеин намалява нивата на кръвната глюкоза, триглицеридите (TG) и общия холестерол (TC), както и предотвратява наддаването на тегло, без странични неблагоприятни ефекти (14–16). Модулиране на изхода на чернодробна глюкоза, засилване на пролиферацията на β-клетки, намаляване на апоптозата, активиране на cAMP/PKA сигналния път и антиоксидантни ефекти са всички потенциални механизми за антидиабетните функции на генистеин (13). Понастоящем обаче редки са проучванията, изследващи ефектите от намесата на генистеин в ранен живот върху метаболизма на глюкозата и липидите.

През последните няколко десетилетия чревната микробиота се превърна във фокус на медицински изследвания. Многобройни доказателства (17–19) предполагат, че чревната микробиота играе важна роля в метаболизма на глюкозата и липидите. Напоследък все по-голям брой проучвания върху хора (20) и животни (1, 21, 22) показват, че чревната микробиота е неподредена в потомството от затлъстели майки и язовири с високо съдържание на мазнини. По този начин чревната микробиота може да играе ключова роля в лоша среда за вътрематочен растеж на майката, програмирайки потомството да развива метаболитни нарушения. Освен това е показана връзка между подобряването на генистеиновия толеранс към глюкозата и промените в чревната микробиота (23). Разследванията на ефектите от намесата на майчиния генистеин върху чревната микробиота при потомството са ограничени.

В настоящото проучване имахме за цел да изследваме ефектите на диетичния генистеин на майката върху метаболитното здраве в ранния живот на женското потомство и да определим дали приемът на майчиния генистеин може да обърне вредните метаболитни ефекти от диетата с високо съдържание на мазнини при майките при женските потомци. Освен това изследвахме ролята на чревната микробиота върху метаболизма на глюкозата и липидите на потомството.

Материали и методи

Животни и дизайн на изследване

Четириседмични женски мишки C57BL/6 са получени от Националния институт за контрол на храните и лекарствата (Пекин, Китай; SCXK-2014-0013). Животните се държат в контролирани животински съоръжения при стайна температура от 22 ± 2 ° C с 12-часов цикъл светлина/тъмнина и се хранят с нормална контролна диета (AIN-93G диета) с царевично масло, заместено със соево масло. След 1 седмица на аклиматизация на околната среда, язовирите бяха разделени на случаен принцип в четири групи и хранени с диета с високо съдържание на мазнини без генистеин (HF, н = 6), диета с високо съдържание на мазнини с ниски дози генистеин (CAS: 466-72-0, G0272, TCI Development Co., Ltd.) (диета от 0,25 g/kg) (HF.LG, н = 6), диета с високо съдържание на мазнини с висока доза генистеин (0,6 g/kg диета) (HF.HG, н = 8) или нормална контролна диета (Control, н = 8) за 3 седмици. Соевото масло в диетата с високо съдържание на мазнини също е заместено с царевично масло. Съставките са показани в таблица S1. Включената диета с високо съдържание на мазнини (kcal%): мазнини, 60%; въглехидрати, 20%; и протеини, 20%, с 5,24 kcal/g енергиен запас, докато контролната диета съдържа (kcal%): мазнини, 15,8%; въглехидрати, 63,9%; и протеини, 20%, с 3,9 kcal/g енергиен запас.

Женските мишки бяха чифтосвани с 8-седмични мъже C57BL/6 и хранени с нормална диета. Язовирите бяха проверявани за посткопулационни запушалки всяка сутрин след чифтосването и появата на запушалка беше регистрирана като d 0,5 от бременността. Жените са били хранени с определената им диета по време на бременност и кърмене и са имали достъп до храна и вода ad libitum. Всички отпадъци бяха отбрани до пет малки, за да се гарантира, че между отпадъците няма хранителни пристрастия. Потомците се отбиват на 3-седмична възраст. При отбиването всички женски потомци (н = 6-8 на група) бяха жертвани. Кръвни проби бяха събрани от интраорбиталния ретробулбарен сплит след 10 h на гладно от упоени мишки, а матката и яйчниците бяха отстранени и претеглени; съдържанието на цекалите бързо се отстранява, щрака се замразява в сух лед и след това се съхранява при -80 ° C за допълнителен анализ. Всички операции бяха проведени под анестезия с хлорален хидрат и бяха положени всички усилия за свеждане до минимум на страданието. Всички процедури са одобрени от комитета за грижа и употреба на животните на болницата в Пекинския съюз (Пекин, Китай, SYXC-2014-0029). Всички операции с животни са проведени в съответствие с Ръководството за грижа и употреба на лабораторни животни.

Измерване на телесното тегло и приема на храна

Теглото на тялото както на майката, така и на потомството се измерва веднъж седмично. Измервахме 3-дневния прием на храна всяка седмица от майката и тяхната консумация на храна беше оценена чрез претегляне на останалата храна.

Тестове за толерантност към глюкоза

Тестове за перорален глюкозен толеранс (OGTT) бяха извършени на двете майки и техните женски потомци при отбиването. Мишките бяха гладувани в продължение на 6 часа. След това се дава глюкозен товар (2,0 g/kg телесно тегло) чрез сондаж. Преди (0 минути) и на 30, 60 и 120 минути след сондата, концентрацията на кръвната глюкоза (BG) се измерва в кръвта, събрана от кръвоизлив, използвайки глюкометър Contour TS (ACCU-CHEK Mobile, Пекин, Китай). Площта под кривата (AUC) на OGTT се изчислява, както е описано по-рано (9).

Измерване на нивата на серумен инсулин, триацилглицерол и общ холестерол

Кръвните проби, събрани от женски потомци при отбиване, се центрофугират при 3000 × g в продължение на 10 минути при 4 ° C и серумът се съхранява в аликвотни части при -80 ° C. Концентрациите на серумен инсулин бяха измерени с помощта на ELISA комплект (80-INSMSU-E01, Salem, NH, USA). Инсулиновата чувствителност беше оценена с помощта на хомеостазния модел за оценка на инсулиновата резистентност (HOMA-IR). HOMA-IR се изчислява, както е описано по-горе (9). Общ серумен холестерол (TC) (K603-100, комплекти са от BioVision, Inc., Mountain View, CA, USA) и триацилглицерол (TG) (K622-100, комплекти са от BioVision Inc., Mountain View, CA, USA) са измерени с колориметрични методи.

Анализ на чревната микробиота

Чревната микробиота се анализира съгласно методите, описани в предишната ни публикация (24). Микробната ДНК се извлича от цекалното съдържание с помощта на QIAamp DNA Stool Mini Kit (Qiagen, Hilden, Германия). V3-V4 регионите на 16S рРНК гена се амплифицират, като се използват праймерите 341F 5'-CCTAYGGGRBGCASCAG-3 'и 806R, 5'-GGACTACNNGG GTATCTAAT-3'. Ампликоните се пречистват с помощта на комплект за бързо пречистване на PCR (Qiagen, Hilden, Германия). Микробна 16S рДНК е секвенирана на платформата Illumina HiSeq 2500 (Norcross, GA, САЩ).

След обединяването на сдвоени четения, четенията бяха извършени чрез качествено филтриране. Висококачествени четения бяха възложени на оперативни таксономични единици (OTU) на ниво 97% сходство с помощта на софтуера UPARSE (версия 7.0.1001) (25), а представителните последователности за всяка OTU бяха прожектирани с помощта на софтуера QIIME (версия 1.7.0, Количествени статистики в микробна екология) (26). След това базата данни GreenGene (27) беше използвана за анотиране на таксономична информация въз основа на алгоритъма на RDP класификатора версия 2.2 (28). Относителното изобилие на всяка OTU е анализирано на ниво, клас, ред, семейство, род и видове. Алфа и бета разнообразието бяха изследвани с помощта на софтуера QIIME (Версия 1.7.0) и изчислени с R софтуер (Версия 2.15.3). За алфа разнообразие бяха анализирани Chao1, Simpson и индексът на Shannon. За бета разнообразие бяха направени графики за анализ на основните компоненти (PCA), използвайки както претеглени, така и нетеглени UniFrac. В допълнение се използва линеен дискриминант анализ (LDA) на размера на ефекта (LEfSe) и MetaStat за определяне на разликите между групите.

Статистически анализ

Резултатите се изразяват като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (S.E.M). Статистиката е анализирана от еднопосочна ANOVA и двупосочна ANOVA, с Tukey и Bonferroni след хок анализи. Корелациите между относителното изобилие на бактериални таксони при различни таксономични нива и метаболитни параметри бяха извършени чрез тест за корелационен коефициент на Spearman. Корекция за корелационен анализ чрез честота на фалшиви открития (FDR) с процедурата на Бенямини-Хохберг бяха показани от софтуера R (Версия 2.15.3) със стойности на Ключови думи: диетичен генистеин, метаболизъм на глюкоза и липиди, чревна микробиота, диета с високо съдържание на мазнини при майките женско потомство

Цитиране: Zhou L, Xiao X, Zhang Q, Zheng J, Li M, Yu M, Wang X, Deng M, Zhai X и Li R (2018) Подобрен метаболизъм на глюкозата и липидите в ранния живот на женското потомство от майчиния диетичен генистеин Свързан е с промени в чревната микробиота. Отпред. Ендокринол. 9: 516. doi: 10.3389/fendo.2018.00516

Получено: 21 юни 2018 г .; Приет: 17 август 2018 г .;
Публикувано: 04 септември 2018 г.

Вей Бао, Университет на Айова, САЩ

Ричард Р. Родригес, Държавен университет в Орегон, САЩ
Venu Lagishetty, Калифорнийски университет, Лос Анджелис, САЩ