A magas fehérjetartalmú étrend a szoptatás során hirtelen csecsemőhalálszerű szindrómához vezet egerekben

Thomas Walther

1 Department of Experimental Cardiology, Excellence Cluster Cardio-Pulmonary System, Justus-Liebig-Universität Giessen, Giessen, Németország,

2 Orvosbiológiai Kutatóközpont, Hull York Orvostudományi Kar, Hull Egyetem, Hull, Egyesült Királyság,

Nils Dietrich

3 Táplálkozási élettani kutatóegység, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország,

4 Freie Universität Berlin, Berlin, Németország,

Martina Langhammer

3 Táplálkozási élettani kutatóegység, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország,

Marzena Kucia

3 Táplálkozási élettani kutatóegység, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország,

Harald Hammon

3 Táplálkozási élettani kutatóegység, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország,

Ulla Renne

3 Táplálkozási élettani kutatóegység, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország,

Wolf-Eberhard Siems

5 Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP), Berlin, Németország,

Cornelia C. Metges

3 Táplálkozási élettani kutatóegység, Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN), Dummerstorf, Németország,

A kísérletek megtervezése és megtervezése: TW W-ES CCM. Végezte a kísérleteket: TW ND ML MK. Elemezte az adatokat: TW HH UR W-ES CCM. Írtam a papírt: TW W-ES.

Absztrakt

Háttér

Jól elfogadott, hogy az anya alultápláltságából fakadó csökkent magzati növekedés és fejlődés számos későbbi életben krónikus állapothoz kapcsolódik. Másrészt a túlzott táplálkozás és a magas fehérjetartalmú fogyasztás terhesség és szoptatás ilyen generációkon átívelő hatása, amely minden fejlett társadalomban bizonyított tény, széles körben nem ismert. Így a magas fehérjetartalmú étrend generációkon átívelő hatásait kívántuk leírni, amelyek az emberi élet leglényegesebb témáira terjednek ki, mint az embrionális halálozás, a csecsemőhalál és a későbbi élet fizikai egészsége.

Mód

A nőstény egerek kontroll táplálékot kaptak (21% fehérje), vagy magas fehérjetartalmú étrendet (42% fehérje) kaptak a párzás során. Megtermékenyítés után a nőstények elválasztásig a megfelelő étrenden maradtak. Születéskor a kölyköket olyan nevelő anyákhoz helyezték, akiket standard táplálékkal vagy HP diétával tápláltak. Az elválasztás után kontroll egérrel etették az egereket. Az összes utódot a születés után 360 nappal figyelték meg. Meghatároztuk a glükóz-toleranciát és kardiovaszkuláris paramétereket mértünk egy tip-katéter segítségével. Végül a hasi zsír mennyiségét mértük.

Eredmények és következtetések

Meghatároztuk a magas fehérjetartalmú étrend terhesség alatti aggasztó hatását a gátak testtömeg-növekedésére, az újszülöttek testtömegére, az utódok számára, valamint a későbbi életben való túlélésre. Ennél is fontosabb az a felfedezés, hogy a magas fehérjetartalmú étrend a szoptatás alatt az utódok mortalitásának több mint nyolcszorosát okozta. A laktáció során megfigyelt magasabb újszülött mortalitás eddig le nem írt, egyedülálló kapcsolat a még mindig nem teljesen megértett emberi hirtelen csecsemőhalál szindrómával (SIDS). Így, bár a magas fehérjetartalmú étrendet szoptató anyák utódainak az élet második felében előnye lehet az alsó hasi zsír, ez az előny úgy tűnik, hogy nem kompenzálja a laktáció alatti korai hirtelen halál hatalmas kockázatát. Adataink lehet feltételezik, hogy a terhes nők és a szoptató anyák sem követhetik a klasszikus fehérjetartalmú étrendet.

Bevezetés

A „Barker-hipotézis” azt állítja, hogy az anya alultápláltságából fakadó csökkent magzati növekedés és fejlődés számos krónikus állapothoz kapcsolódik az emlősök későbbi életében [1]. Másrészt a fejlett társadalmak modern életét nem az alultápláltság jellemzi, hanem fordítva a túlzott táplálkozás, amely egy elhízott fenotípus kialakulásához kapcsolódik. Feltételezik, hogy ennek a következő generációban egészségügyi zavarokat is kell eredményeznie. Megfigyelő humán vizsgálatok igazolják az ilyen posztulátumokat; de az emberi adatok pontos, ellenőrizhető megszerzése évtizedeket és hatalmas munkát igényel a statisztikailag megbízható következtetések eléréséhez [2], [3], [4]. Következésképpen az egerekkel vagy patkányokkal végzett egyedi állatkísérletek tisztázhatják az ilyen feltételezett összefüggéseket. Nemrégiben Chang és mtsai. [5] leírta, hogy a patkányok magas zsírtartalmú étrendje hosszú távú viselkedési és fiziológiai változásokat eredményez az utódokban, ideértve a táplálékbevitel növekedését, a zsír előnyben részesítését, a hiperlipidémiát és a magasabb testtömeget. Az itt bemutatott egérvizsgálatot az anya magas fehérjetartalmú étrendjének terhesség vagy szoptatás idején az utódok testtömegére, zsírfelhalmozódására és szív- és érrendszeri paramétereire gyakorolt rövid és hosszú távú hatásainak meghatározására indították.

Vizsgálatunk eredményeként megállapítottuk az anyai táplálkozás várható, jelentős hatását későbbi életük utódainak fejlődésére. Sokkal drámaibbak azonban azok a közvetlen hatások, amelyeket a vemhes állatok táplálása indít el az élveszületett kölykök számának csökkentése, valamint a gátak táplálása a laktáció alatt jelentősen növeli a szoptatók mortalitását. Ez utóbbiból arra következtetünk, hogy a magas fehérjetartalmú étrend a szoptatás alatt erősen elősegíti a hirtelen csecsemőhalálszerű szindróma előfordulását. Ezek az eredmények egy alapvetően új megközelítésre utalnak a kétségtelenül hirtelen csecsemőhalál szindróma (SIDS) kutatásának és megelőzésének [6], [7], [8].

Anyagok és metódusok

Eger vonal

A DUK [9], [10] tenyésztett vonalat a németországi Dummerstorfban, a Leibniz Farm Animal Biology Institute (FBN) tenyésztette.

Felnőtt egereken végzett kísérleteket az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete által kiadott, a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó útmutató (NIH 85–23. Kiadvány, felülvizsgált 1996) és a kísérleti állatoknak a Németországban, és a helyi hatóságok jóváhagyták őket (Reg.-Nr. LALLF MV/TSD/7221.3-1.1-033/06; Reg.-Nr. G 0258/05).

Kísérleti egércsoportok

Ötven hím és nőstény eger kapott kontroll tápot (C, 21% fehérje), és 25 hímet és nőstényt magas fehérjetartalmú étrenddel (HP, 42% fehérje) tápláltak a párzás során ( 1.ábra ). Az egereket véletlenszerűen osztották ki a két kísérleti étrendbe; a kísérleti étrendeket már a fogantatás idején etették. A hímeket azonnal kivonták a terhesség megerősítését követően (hüvelyi dugó megjelenése), amelyet a terhesség 1. napjának jelöltek. Megtermékenyítés/impregnálás után a nőstények elválasztásig a megfelelő étrenden maradtak. Születéskor a kölyköket standardizált almokba osztották (8♂, 2♀), és visszatették a nevelő anyákhoz (szülés közben az anyák nevelőanyák lettek, és 20-ra csökkentették C-vel és 10-re HP-diétával). Következésképpen a kapott kísérleti csoportok a következők voltak:

fehérjetartalmú

A C-C, C-HP és HP-C csoportok létrehozásának részletes leírását az Anyagok és módszerek, valamint az Eredmények rész tartalmazza. C = kontroll étrend, HP = magas fehérjetartalmú étrend.

A kontroll diétával (C) terhesség alatt táplált egérgátak által született utódokat kereszteződték azok az anyák, akik terhesség alatt magas fehérjetartalmú (HP) étrendet kaptak, és laktáció alatt folytatták a HP diétát (C-HP),

Egy olyan csoportot, amelynek anyáinak terhesség alatt HP diétát adtak, a terhesség és a szoptatás időtartama alatt a kontroll étrenddel táplált gátak keresztezették (HP-C), és

Egy kontrollcsoportot (C-C), amelynek terhességében kontroll étrendet tápláltak, terhesség és szoptatás alatt a kontroll étrendet tápláló gátak keresztezették.

A vemhes és szoptató anyákat egyedileg, standard rágcsálóketrecekben (Makrolon, II. Típusú, EBECO, Castrop-Rauxel, Németország) helyeztük el 22 ° C-os ellenőrzött környezetben, 12-12 órás világos/sötét ciklus mellett. A víz ad libitum volt.

Fogyókúrák

Két izoenergetikus (16,3 MJ metabolizálható energia/kg szárazanyag) félszintetikus kísérleti étrendet tápláltunk kontrollal és magas fehérjetartalommal. A két különböző étrend kazeinből állt (Molkereigesellschaft Lauingen mbH, Lauingen, Németország; C, 212 g/kg; HP 426 g/kg) DL-metioninnal (4 g/kg; LAH GmbH & CO. KG, Cuxhaven, Németország) kiegészítve. ), búzakeményítő (Ferdinand Kreutzer Sabamühle GmbH, Nürnberg, Németország; C, 443,9 g/kg; HP 225,9 g/kg), szacharóz (Nordzucker GmbH, Hamburg, Németország; 160 g/kg), szójaolaj (Sedina ADM, Hamburg, Németország; 50 g/kg), mikrocellulóz (50 g/kg), vitaminkeverék (20 g/kg; SSNIFF Spezialdiäten GmbH, Soest, Németország), ásványi keverék (60 g/kg; SSNIFF Spezialdiäten GmbH) és butil-hidroxi-toluol (0,1) g/kg; LAH GmbH & CO. KG).

Elválasztás után az összes egeret standard rágcsáló-diétával etették (21% fehérje, 0,4% L-Met, 55% keményítő, 5% szacharóz, 5% zsír; 5% cellulóz, 2% vitamin és 6% ásványi anyag keverék; Altromin 1314 (Altromin Spezialfutter GmbH & Co. KG, Lage, Németország).

Glükóz tolerancia teszt

A 150. napon az egereket (csoportonként n ≥ 7) 12 órán át éheztettük. Szájon át történő szoptatással glükózoldatot (1 g/testtömeg-kg; glükóz-oldat koncentrációja: 200 mg/ml) tápláltak. Vérmintákat vettünk a farokcsúcsból. A vércukorszint-mérést glükométerrel (Bayer Ascensia Elite®) végeztük. Az értékeket 30 perccel az etetés előtt vettük (éhomi érték), majd ismét 5, 10, 15, 30, 60, 120, 180, 240, 300 és 360 perccel a glükózfertőzés után.

Kardiovaszkuláris jellemzés tipkatéterrel

A 360. napon a tipkatétert az Arteria carotis, az Arcus aortae és a Valva aortae útján helyezzük a bal kamrába, az előzőekben leírtak szerint (n ≥7 csoportonként) [11]. A mérés tartalmazta pl. pulzus (HR), bal kamrai nyomás (LVP), összehúzódás, szisztolés vérnyomás (SBP) és diasztolés vérnyomás (DBP).

Testtömeg és hasi zsír meghatározása

Az almokat a születés utáni 1. napon, az elválasztáskor (21. nap), a 180. és a 360. napon egyedüli egereket súlyoztuk. Az egerek leselejtezése után a has kinyílt, a herékhez kapcsolódó zsírpárnát vettük és súlyoztuk (n = 8 per csoport).

Tejsavó savas fehérje expressziójának expressziója

A tejsavó savas fehérje (WAP) expresszióját mRNS szinten mértük a korábbiakban leírtak szerint (n ≥ 8 csoportonként) [12].

Statisztika

A statisztikai számításokat Prism vagy Instat szoftver segítségével végeztük a GraphPad-től, San Diego (USA). Az átlagok összehasonlítását hallgatói t tesztekkel határoztuk meg. Az eredmények szórásait ANOVA tesztekkel számoltuk ki. A kiválasztott csoportok közötti jelentős különbségeket Bonferroni utótesztekkel számoltuk ki. A laktáció alatti túlélés jelentőségének kiszámításához Friedman-tesztet alkalmaztunk. Kaplan-Meier túlélési görbéket használtunk a csoportok közötti túlélési arány összehasonlításához, és a statisztikai különbség elemzéséhez logrank tesztet végeztünk. P 1.ábra ). A magas fehérjetartalmú étrendben lévő anyák testtömeg-növekedése terhesség alatt (a szülés utáni testsúly mínusz terhesség előtti testsúly) csak a fele volt a kontroll étrendben lévő gátaknak 2a. Ábra ). Fontos, hogy a testtömegre gyakorolt hatás mind a vemhes állatoknál, mind utódaiknál megfigyelhető volt. Ahogy látható 2b. Ábra, az újszülöttek testsúlya lényegesen alacsonyabb volt, mint azoknál az újszülötteknél, ahol az anyák kontroll étrendet tartottak. Érdekes módon az alomra jutó kölykök száma szintén szignifikánsan alacsonyabb volt a magas fehérjetartalmú táplálékcsoportban ( 2c. Ábra ), ami magában foglalja az étrendnek az intrauterin fejlődésre és a mortalitásra gyakorolt hatását. Ez összhangban van a korábban jelentett tanulmányokkal, amelyek azt mutatják, hogy a terhesség alatt az anyák magasabb táplálékfehérje-bevitele alacsonyabb ponderális indexhez kapcsolódik születéskor [13].

A születés utáni 1. napon megvizsgáltuk az anyákat és az almokat (C-csoport [n = 50], mint a C-C és C-HP bázisa, a HP csoport [n = 25] a HP-C bázisa). (a) A nők terhesség alatti testtömeg-növekedése a szülés utáni testsúly-különbség és a párzás napja között; Alom mérete (b) és születési súlya (c) az anya terhesség alatti étrendjétől függően. Az adatok az átlag ± SEM, * a laktáció első napja; 1.ábra ).

Bár a HP terhességből származó újszülötteket alacsonyabb testsúly jellemezte ( 2b. Ábra ), ezt a különbséget az elválasztásig eltörölték a nevelőanyára való váltás miatt, akinek terhesség és szoptatás alatt kontroll étrendet tápláltak ( 3a. Ábra ), ami arra utal, hogy a terhesség alatti HP diéta kevésbé befolyásolja a testtömeg-növekedést az elválasztáskor, mint a HP diéta terhesség alatt. Ezt támasztotta alá még az a megállapítás is, hogy a kontroll étrendben a születés előtti fejlődés során az újszülöttekre, akik csak a szülés után voltak kitéve HP nevelő anyáknak (C-HP), elválasztáskor a testtömeg tömegesen alacsonyabb volt, mint a HP-nak kitett csoportban. diéta a méhen belüli életkorban és olyan szoptatókkal, amelyek kontroll étrendet kaptak a laktáció alatt ( 3a. Ábra ).

Mivel az elhalt szoptatások vizsgálata nem mutatott morfológiai változásokat, magyarázatokat kerestünk a hirtelen halálra a C-HP csoportban. A tejsavó savas fehérje (WAP) a fő tejfehérje bizonyos emlősökben, beleértve az egereket is. Egy független vizsgálatban mértük az mRNS koncentrációját az emlőmirigyekben a laktáció csúcsakor (a laktációs időszak 14. napja), és a terhesség és a laktáció ideje alatt a HP étrendet kapó nevelő anyákban a WAP mRNS bőségének csak kevesebb mint 25% -át találtuk a kontroll étrendben lévő anyák ( 3d. Ábra ). Adataink tehát egyértelmű összefüggést mutatnak a magas fehérjetartalmú étrend terhesség/szoptatás alatt, a laktogenezis és a szoptatók halálozása között.

A magas fehérjetartalmú étrend terhesség vagy szoptatás alatti életen át tartó hatásainak ellenőrzésére egy éven át követtük mindhárom táplálkozási csoport (98 CC; 98 HP-C; 83 C-HP) fennmaradó utódait, és 180 után mértük a testsúlyt. és 360 nap, valamint biokémiai és fiziológiai paraméterek a kísérlet végpontján (360 nap). A C-HP csoportban megfigyelt, kifejezetten alacsonyabb testsúly 21 napos ápolás után ( 3a. Ábra ) 5 hónapos normál étrend után sem normalizálódott teljesen, mivel a 6 hónapos C-HP csoportot továbbra is alacsonyabb testsúly jellemezte ( 4a. Ábra ).

Annak megvizsgálására, hogy a magasabb mortalitás folytatódik-e a C-HP csoportban, kiszámítottuk a túlélést a kísérleti beállításunk végpontjáig (360 nap). A Kaplan Meier-görbék nem mutattak további megnövekedett mortalitást az anyai HP étrendnek kitett csoportban a laktáció alatt, összehasonlítva azokkal az állatokkal, akik a magzati fejlődés és a laktáció ideje alatt kontroll étrendet kaptak ( 4c. Ábra ). Ugyanakkor szignifikánsan megnövekedett halálozási arányt találtunk azoknál az állatoknál, akik terhességük során HP diétával táplált gátaknak születtek, ami azt sugallja, hogy a terhesség alatti fehérjében gazdag étrend nemcsak a méh túlélésére és a születési súlyra gyakorolhat hatást, hanem befolyásolhatja a túlélést is a későbbi életben ( 4c. Ábra ). A változatlan túlélés oka a C-HP csoportban a magas fehérjetartalom szoptatás alatti negatív hatásai és az alacsonyabb testtömeg felnőttkorban gyakorolt jótékony hatása közötti egyensúlyhoz vezethet [15], [16], [17].

A kardiovaszkuláris paramétereket a kísérleti beállítások végpontján is jellemeztük. Nem találtunk szignifikáns különbséget az összes mért paraméter esetében, mint például a pulzus, a kontraktilitás, a bal kamrai nyomás (LVP) vagy az átlagos artériás nyomás (MAP) esetében. 4d. Ábra .

Megvizsgáltuk azt is, hogy a C-HP csoport 180 nap után fennmaradó testtömeg-különbsége 1 éves korban továbbra is fennáll-e. Míg csak a testsúly csökkentésére volt hajlam ( 5a. Ábra ), a hasi zsír 360 napos mérése szignifikánsan kevesebb zsírfelhalmozódást mutatott azoknál az állatoknál, akiket szoptatás alatt anyai HP étrendnek tettek ki ( 5b. És 5c. Ábra ). Így az egyéves korig tartó testtömeg-fejlődést (d21, d180, d360) követően a csökkent testtömeg a C-HP csoportban rendkívül jelentős volt (P Barker DJ. Anyai táplálkozás, magzati táplálkozás és betegség a későbbi életben. Nutrition. 1997; 13: 807–813. [PubMed] [Google Tudós]