母鼠妊娠前高蛋白质日粮对雄性后代肝脏糖脂代谢的影响及其表观遗传机制

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanqingnan
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糖脂代谢稳态对机体健康十分重要。肝脏是糖脂代谢的主要场所,对维持机体糖脂代谢平衡具有非常重要的作用。日粮营养水平的变化能够影响机体的糖脂代谢稳态。已有研究表明,母体不同营养水平通过改变后代肝脏基因的表观遗传来改变后代糖脂代谢稳态,但目前这些研究主要集中在妊娠期和泌乳期,而对妊娠前期日粮水平的研究较少。高蛋白质低脂肪的饮食方式逐渐流行,因此研究雌性妊娠前高蛋白质日粮对后代糖脂代谢的影响及其表观遗传机制具有非常重要的作用。本试验以C57BL/6J雌性小鼠为试验动物,在妊娠前饲喂高蛋白水平日粮,探讨其对后代肝脏糖脂代谢的影响,并考察其对后代肝脏基因甲基化的影响。试验研究如下:试验一、母体妊娠前高蛋白水平日粮对后代肝脏糖脂代谢的影响选取20只平均体重一致的28日龄C57BL/6J雌鼠,平均分为高蛋白水平日粮组(HP,酪蛋白占日粮的50%)和正常蛋白水平日粮组(NP,酪蛋白占日粮的20%)。处理至4月龄时与正常日粮饲养的C57BL/6J雄鼠配种。从配种至断奶期,雌鼠饲喂正常蛋白日粮。后代21日龄断奶后,将两组的雄性后代随机分为两组,分别饲喂正常日粮(Chow-NP和Chow-HP组)和高脂日粮(HFD-NP和HFD-HP组)。雄性后代在20周龄和22周龄时分别检测胰岛素耐受性和葡萄糖耐受性;在24周龄时,一部分用于胰岛素信号试验(n=3-4),剩余部分用于采集血液和肝脏样品。组织和血液样品于-80℃保存待测。试验结果如下:(1)母鼠饲喂高蛋白水平日粮期间周采食量降低,但蛋白摄入水平约为对照组的2.2倍。与正常日粮组相比,高蛋白水平日粮饲喂的小鼠在处理期间体重整体水平降低(P<0.001),但每周的体重无显著差异。(2)无论后代采食正常日粮或高脂日粮,妊娠前饲喂高蛋白水平日粮的母鼠的后代在4-16周的体重整体水平显著高于饲喂正常蛋白日粮的母鼠的后代(Chow-NP vs Chow-HP,P<0.001;HFD-NP vs HFD-HP,P<0.05),但具体到每周体重只有第10周龄时Chow-HP组显著高于Chow-NP组(P<0.05)。与正常日粮相比,后代采食高脂日粮显著增加其体重。(3)与饲喂正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前饲喂高蛋白水平日粮不影响后代24周龄时饥饿体重及肝脏、肾周脂肪、皮下脂肪和棕色脂肪的器官重量指数(P>0.05)。与正常日粮相比,后代采食高脂日粮显著增加其24周龄时体重、肝脏和脂肪重量指数(P<0.05)。母体高蛋白质日粮和后代高脂日粮对这些指标均不存在互作效应。(4)与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前采食高蛋白水平日粮对后代的血糖浓度没有影响,但显著影响后代血清胰岛素水平(P<0.001)。与正常日粮相比,后代采食高脂日粮显著增加其血糖水平和血清胰岛素水平。(5)胰岛素耐受实验和葡萄糖耐受实验表明,与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前饲喂高蛋白水平日粮显著削弱采食正常日粮后代的机体胰岛素敏感性(P<0.01),但对其葡萄糖清除速率无影响,且对采食高脂日粮的后代的机体胰岛素敏感性和葡萄糖清除速率均无影响。(6)胰岛素信号实验表明,与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前饲喂高蛋白水平日粮对采食正常日粮后代的肝脏胰岛素敏感性无显著影响,但对采食高脂日粮的后代的肝脏胰岛素敏感性有增强的趋势(P=0.057)。(7)肝脏甘油三酯检测和油红O染色表明,与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前饲喂高蛋白水平日粮显著降低后代肝脏甘油三酯含量(P<0.001)。与采食正常日粮的后代相比,后代采食高脂日粮显著增加肝脏甘油三酯的积累(P<0.001)。母体高蛋白水平日粮处理对后代高脂日粮引起的肝脏甘油三酯增加有缓解效应(P<0.001)。(8)血液生化指标分析结果表明,与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前饲喂高蛋白水平日粮显著增加采食高脂日粮后代血清中的甘油三酯、总胆固醇、高密度胆固醇和低密度胆固醇含量(P<0.05),但在采食正常日粮的后代中仅增加血脂水平,而对血清总胆固醇、高密度胆固醇和低密度胆固醇含量无影响。母体高蛋白水平日粮和后代高脂日粮对这些指标不存在互作效应(P>0.05)。(9)定量PCR结果表明,与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前采食高蛋白水平日粮显著降低采食高脂日粮的后代的肝脏中脂肪合成基因Acc1、Srebp1、Fabp1和Abca1和脂蛋白代谢基因Apoe、Cyp8b1和Lipa的表达量(P<0.05),但对葡萄糖代谢基因Pepck和Pgc1α无显著影响。试验二、母体妊娠前高蛋白水平日粮对后代肝脏基因甲基化水平的影响采集试验一中采食高脂日粮的雄性后代(HFD)的肝脏,利用甲基化组方法分析其基因甲基化水平。试验结果如下:(1)小鼠肝脏中基因甲基化主要发生在CG位点,占比达97%以上。基因甲基化水平最高的区域在第一内含子和最后一个外显子之间的区域,而甲基化水平最低的区域在第一外显子。(2)与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前采食高蛋白水平日粮增加后代肝脏基因组DNA甲基化位点数量。(3)差异甲基化基因信号通路聚类分析表明,与正常蛋白水平日粮相比,母鼠妊娠前采食高蛋白水平日粮主要影响肝脏中与II型糖尿病、AMPK信号通路、非酒精性脂肪肝、胰岛素抵抗、PI3K/AKT和PPAR信号相关的信号通路,具体基因包括Srebp1、Apoa5、Pparα、Ampkγ2、Irs1和Cyp8b1等与脂质代谢及脂蛋白代谢相关的基因。综上所述,母体妊娠前高蛋白水平摄入可能通过改变后代肝脏胰岛素敏感性和脂质代谢相关基因的甲基化水平,进而影响基因表达,从而改变后代肝脏糖脂代谢稳态。本研究为妊娠前合理摄入蛋白营养提供了理论依据。
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