Fiziologie integrativă

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Prezentări despre funcțiile țesutului adipos brun și fenomenul de rumenire Vezi toate cele 19 articole

Editat de
Rita De Matteis

Universitatea din Urbino Carlo Bo, Italia

Revizuite de
Maria Razzoli

University of Minnesota Twin Cities, Statele Unite

Rebecca Oelkrug

Universitatea din Lübeck, Germania

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

frontierelor

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Unitatea de cercetare a vieții timpurii, Divizia de sănătate a copilului, obstetrică și ginecologie, Universitatea din Nottingham, Nottingham, Regatul Unit
  • 2 Program absolvent de nutriție și sănătate alimentară, Departamentul de Știința Alimentelor, Școala de nutriție, Universitatea Federală din Bahia, El Salvador, Brazilia
  • Fundația 3 CAPES, Ministerul Educației din Brazilia, Brasilia, Brazilia
  • 4 Nottingham Digestive Disease Center and Biomedical Research Center, School of Medicine, University of Nottingham, Nottingham, Marea Britanie

Scop: Pentru a investiga dacă temperatura carcasei influențează adipozitatea șobolanilor și măsura în care este modificată de dietă și/sau sarcină. Impactul temperaturii carcasei asupra țesutului adipos maro, care posedă o proteină unică de decuplare (UCP) 1, care, atunci când este activată de temperatura ambiantă redusă, permite generarea rapidă de căldură.

Metode: Prin urmare, am examinat dacă efectele creșterii induse de dietă a masei grase asupra grăsimii brune interscapulare la șobolanii femele au fost dependente de temperatura carcasei și dacă sarcina modulează în continuare răspunsul. Șobolanii vechi de patru săptămâni au fost menținuți fie la termoneutralitate (27 ° C), fie la o temperatură rece „standard” (20 ° C) și au fost hrăniți fie cu o dietă de control, fie obezogenă (bogată în grăsimi și zahăr) până la vârsta de 10 săptămâni. Au fost apoi prelevate de țesuturi sau împerecheate cu un bărbat menținut în aceleași condiții. Barajele rămase au fost prelevate de țesut la 10 sau 19 zile de gestație.

Rezultate: Dieta a avut cel mai mare efect asupra masei grase la termoneutralitate, deși, până la 19 zile de gestație, greutatea grăsimilor a fost similară între grupuri. Înainte de împerechere, abundența UCP1 a fost mai mare la 20 ° C, dar a fost similară între grupuri în timpul sarcinii. UCP1 ARNm a urmat un model similar, expresia scăzând într-o măsură mai mare la animalele menținute la 20 ° C.

Concluzie: Temperatura carcasei are o influență accentuată asupra efectului creșterii induse de dietă a depunerii de grăsime care a fost modificată prin gestație. Acest lucru poate fi mediat de reducerea UCP1 cu carcasă la termoneutralitate înainte de sarcină și ar putea avea un impact ulterior asupra creșterii și dezvoltării descendenților.

Introducere

Temperatura la care sunt menținute animalele de laborator poate avea un impact pronunțat atât asupra homeostaziei metabolice, cât și a celei fiziologice (Maloney și colab., 2014). Acest lucru este important atunci când se investighează funcția țesutului adipos, deoarece grăsimea brună este foarte sensibilă la temperatura ambiantă și activitatea sa este îmbunătățită atunci când șobolanii sunt păstrați la temperaturi sub termoneutralitate, adică mai mici de 27 ° C (Gordon, 1990). În consecință, este posibil ca efectele metabolice și endocrine ale obezității induse de dietă să fie subestimate atunci când animalele sunt menținute la temperatura standard a adăpostului de 20 ° C, ceea ce reprezintă o provocare cronică rece (Xiao și colab., 2015; Cui și colab., 2016 ). Mai mult, oamenii trăiesc, de obicei, într-un mediu apropiat de zona lor termoneutrală, care trebuie luat în considerare atunci când relaționează studiile rozătoarelor cu situația umană (Maloney și colab., 2014; Gordon, 2017).

Temperatura locuinței va fi, de asemenea, importantă în interpretarea studiilor care investighează impactul obezității materne asupra rezultatelor sarcinii. De exemplu, majoritatea studiilor pe rozătoare arată un efect stimulator redus al obezității asupra greutății la naștere (Shankar și colab., 2007; Morris și Chen, 2009) și unele arată chiar o incidență crescută a întârzierii creșterii intra-uterine (Howie și colab., 2009). Acest lucru este important, deoarece principala consecință a obezității materne la femeile altfel aparent sănătoase este creșterea greutății la naștere (Ruager-Martin și colab., 2010). Înainte de a examina amploarea rezultatului postnatal, este necesar să se stabilească dacă temperatura ambiantă are efecte comparabile la mamă, cu cele care au fost descrise în primul rând la șoareci masculi (Stemmer și colab., 2015; Xiao și colab., 2015; Cui și colab. al., 2016).

Am examinat impactul temperaturii carcasei asupra UCP1 în depozitul primar de BAT la rozătoare (adică interscapulare) și măsura în care expresia proteinelor sau a genei ar putea fi modulată prin menținerea la o temperatură rece „standard” (adică, 20 ° C ).) sau la termoneutralitate (adică ∼27 ° C). În plus, am investigat dacă un astfel de răspuns a fost modificat prin creșterea indusă de dietă a masei grase. De asemenea, am determinat dacă markerii genici primari ai funcției și creșterii BAT [adică., UCP1, PGC1α, și PPARγ (Puigserver și colab., 1998)], plus cei implicați în transportul grăsimilor [adică., FATP4, CD36, și LPL (Jemaa și colab., 1995; Herrmann și colab., 2001; Le Foll și colab., 2015)] și sensibilitatea la insulină [adică., IRS1 și 2 (Rondinone și colab., 1997)], au fost modificate în timpul sarcinii. Unele dintre aceste gene, dar nu toate, sunt sensibile la temperatură în adipocitele maro sau bej (Puigserver și colab., 1998; Bartelt și colab., 2011; Ye și colab., 2013), dar încă nu au fost examinate prin gestație. Aceleași măsurători au fost efectuate și într-un depozit de grăsimi considerat a prezenta o creștere a caracteristicilor bej în urma expunerii la frig, adică depozitul inghinal, precum și unul care nu, adică depozitul de grăsime omentală (Waldén și colab., 2012). Am emis ipoteza că impactul dietei și al sarcinii asupra țesutului adipos ar fi amplificat atunci când animalele ar fi menținute la termoneutralitate și că acest lucru ar fi mediat de modificările BAT.

Materiale și metode

Animale și diete

Un rezumat al protocolului animal este ilustrat în figura suplimentară S1 și a fost realizat în conformitate cu Legea din 1986 a Regatului Unit pentru animale (proceduri științifice), cu aprobarea Comitetului local de etică al Universității din Nottingham (Nottingham, Regatul Unit).

Greutatea corporală a fost înregistrată de trei ori pe săptămână. La vârsta de 10 săptămâni, 6 femele selectate aleatoriu din fiecare grup au fost eutanasiate și țesuturile au fost colectate. Restul de femele au fost împerecheați cu bărbați din aceeași dietă și grup de temperatură. Dopurile vaginale găsite dimineața au indicat ziua 1 a sarcinii. Femelele au fost returnate în cuștile de acasă și re-adăpostite cu aceiași colegi de colivie, dar din cauza ciclului de reproducere de 4 zile al șobolanului, fiecare mamă nu a rămas însărcinată în aceeași zi. Acest lucru a însemnat că nu a fost posibil să se măsoare cu precizie aportul de alimente pentru fiecare grup de mame până la sarcină. Femelele au fost eutanasiate și țesuturile au fost colectate de la 6 la 7 diguri pe grup la 10 zile de gestație (d/g), coincident cu gestația la mijloc, și de la 6 la 8 diguri pe grup la termen scurt, adică 19 d/g.

Colecția de țesuturi

Femelele nu au fost postite înainte de colectarea țesuturilor pentru a evita efectele postului asupra adipocitelor brune. Au fost eutanasiați între orele 10.00 și 12.00 h prin asfixierea CO2 și luxația cervicală ulterioară. O probă de sânge a fost colectată în tuburile EDTA după puncția cardiacă și s-au colectat și cântărit depozitele de adipos interscapular, inghinal, omental (mezenteric), perirenal și gonadal. Sângele a fost centrifugat la 4 ° C (15 minute la 2000g) și plasmă alicotată și stocată la -80 ° C până la analiză. Depozitul adipos interscapular a fost înjumătățit, cu o jumătate de snap înghețat în azot lichid și depozitat la -80 ° C până la analiză, iar cealaltă jumătate fixată în 4% formaldehidă în soluție salină 0,9% înainte de deshidratare și blocare în parafină. O parte alicotă a țesuturilor adipoase rămase a fost înghețată rapid în azot lichid și stocată la -80 ° C până la analiză.

Metaboliții și hormonii plasmatici

Plasma a fost dezghețată ușor pe gheață. Concentrațiile plasmatice de glucoză (GAGO-20, Sigma-Aldrich, Gillingham, Regatul Unit), trigliceride (metoda GPO DAOS, Wako, Neuss, Germania), acizi grași neesterificați [NEFA-HR (2), Wako, Neuss, Germania ], insulină (80-INSRT-E01, Alpco, Salem, NH, Statele Unite), corticosteron (K014-H1, Arbor Assays, Ann Arbor, MI, Statele Unite) și leptină (EZRL-83K, Merck, Darmstadt, Germania) au fost măsurate cu teste comerciale, respectiv, urmând instrucțiunile producătorului.

UCP1 Imunohistochimie

Țesutul adipos intercapular blocat cu parafină a fost secționat la 6 μm și aplicat pe lamele Superfrost Plus (Thermo Fisher Scientific, Wilmingont, DE, Statele Unite). Diapozitivele au fost procesate într-un colorant Bond Max IHC (Leica Biosystems, Milton Keynes, Marea Britanie) cu anticorp anti-UCP1 de iepure (ab10983, Abcam, Cambridge, Marea Britanie; 1: 3000) și comparate cu diapozitive de control negativ fără aplicarea anticorpului primar . Diapozitivele au fost vizualizate și fotografiate la o mărire de 10 × (Nikon Eclipse 90i, Nikon, Tokyo, Japonia; cu camera Hamamatsu ORCA-ER, Hamamatsu, Hamamatsu City, Japonia). Un minim de cinci imagini pe eșantion au fost analizate cu metode native Fiji, (Schindelin și colab., 2012) folosind segmentarea Weka (Arganda-Carreras și colab., 2017).

Analiza expresiei genelor

Țesuturile adipoase au fost omogenizate folosind un Dispomix (Wilten, Etten-Leur, Olanda), iar ARN-ul a fost extras de la 50 la 100 mg de țesut folosind reactiv TRI (Sigma-Aldrich, Gillingham, Regatul Unit) și cloroform (Thermo Fisher Scientific, Wilmingont, DE, Statele Unite) în cadrul kitului Qiagen RNeasy (Hilden, Germania) cu coloane eliminatoare de ADNc. Concentrația și puritatea ARN eluat au fost măsurate pe un spectrometru Nanodrop (Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, Statele Unite). Un μg de ARN a fost transcris invers în ADNc cu kitul de capacitate mare ARN-t-ADNc (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, Statele Unite).

Expresia genică a fost măsurată folosind SYBR Green rapid (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, Statele Unite) în sistemul StepOnePlus în timp real PCR (Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, Statele Unite). Specificitatea primerilor (Sigma-Aldrich, Gillingham, Regatul Unit; concentrația de lucru 250 nM) a fost confirmată prin secvențierea produsului PCR (primerii sunt enumerați în tabelul suplimentar S2). Expresia genică a fost evaluată pentru următoarele căi:

(i) Termogeneză: UCP1, receptorul gamma activat de proliferatorul peroxizomului (PPARG), Coactivator PPARG 1 alfa (PGC1a), leptină, receptor adrenergic beta-3 (B3AR), factorul de creștere endotelial vascular A (VEGFA), receptorul capsaicinei (TRPV1), hidroxisteroid 11 beta dehidrogenază (BHSD11), canalul anion 1 dependent de tensiuneVDAC), Reticulul sarcoplasmatic/endoplasmatic al ATPazei Ca2 + (SERCA2B), receptorul ryanodinei 2 (RYR2);

(ii) Sensibilitatea la insulină și detectarea energiei: substraturile receptorilor de insulină 1 și 2 (IRS1 + 2), țintă de mamifer sau rapamicină (mTOR), factorul de transcriere 7 ca 2TCF7L2);

(iii) Transportul grăsimilor: proteina de transport a acizilor grași 4 (FATP4), proteina de legare a acidului gras 4FABP4), translocaza acizilor grași (CD36), lipază lipoproteină (LPL), triglicerid lipazei adipoase (ATGL);

(iv) Răspuns imun: factor de necroză tumorală (TNF), interleucina 6IL6), proteina chimiotactică monocitică 1 (MCP1), receptor E1 cuplat cu proteina G (EMR1);

Expresia genică a fost normalizată la media geometrică a genelor de menaj proteina de legare a cutiei TATA (TBP) și proteina de activare a tirozinei 3-monooxigenazei/triptofanului 5-monooxigenazei (YWHAZ) și a fost calculat folosind metoda 2-ΔΔCt (Livak și Schmittgen, 2001).

Analize statistice

Toate analizele statistice au fost efectuate în SPSS (Versiunea 22, IBM, Portsmouth, Marea Britanie) și Graphpad (Versiunea 6, GraphPad Software, La Jolla, CA, Statele Unite). Datele au fost testate pentru normalitate folosind un test Kolmogorov-Smirnov. Dacă sunt distribuite în mod normal, datele au fost analizate (i) cu ANOVA bidirecționale cu LSD post hoc comparații (20L vs. 20H, 27L vs. 27H, 20L vs. 27L și 20H vs. 27H) în fiecare dintre cele trei puncte de timp (0, 10 și 19 d/g) pentru a testa schimbările datorate intervențiilor, și (ii) cu ANOVA unidirecționale cu a priori comparații (0 vs. 10 sau 19 și 10 vs. 19 d/g) în cadrul fiecărui grup de intervenție pentru a testa modificările cu sarcina. Dacă datele nu au fost distribuite în mod normal, au fost efectuate teste Kruskal-Wallis cu teste echivalente Mann-Whitney.

Rezultate

Greutatea corporală și masa grasă

Înainte de împerechere, greutatea corporală era mai mare doar din cauza dietei H atunci când animalele erau ținute la termoneutralitate, în timp ce masa de grăsime era mai mare datorită dietei H numai la temperatură scăzută (Figura 1). Greutatea corporală și masa grasă au crescut odată cu sarcina în toate grupurile de intervenție. Cu 10 d/g, greutatea corporală a fost mai mare cu dieta H indiferent de temperatură, în timp ce masa de grăsime a fost crescută doar în acele baraje menținute la termoneutralitate. Greutatea corporală și masa grasă au fost similare între grupuri cu 19 d/g. Greutatea fetală nu a fost diferită între oricare dintre grupuri, fie la gestațiile de eșantionare și a crescut cu gestația, de exemplu, 20H: 88 ± 2 mg la 10 d/g; 135 ± 3 mg la 19 d/g.

figura 1. Efectul temperaturii locuinței, al sarcinii și al dietei asupra corpului și a grăsimii. (A) greutate corporala, (B) masa de grăsime, exprimată ca suma totală a țesutului inghinal, perirenal, omental și gonadial disecat, (C) total și (D) masă relativă de grăsime brună interscapulară a femelelor înainte (0 zile) și în timpul sarcinii (10 și 19 zile), atunci când este menținută fie la o temperatură rece (20 ° C), fie la termoneutralitate (27 ° C), și hrănită cu un nivel scăzut (L) sau dietă bogată în (H) grăsimi și zaharoză. Masa grasă a fost, de asemenea, exprimată ca o schimbare de la necorespunzătoare (C). Diferențele dintre grupurile dietetice găzduite la aceeași temperatură ∗ P ∗ P ∗ P Cuvinte cheie: termogeneză, grăsime brună, obezitate, temperatură, sarcină

Citare: Albustanji L, Perez GS, AlHarethi E, Aldiss P, Bloor I, Barreto-Medeiros JM, Budge H, Symonds ME și Dellschaft N (2019) și în timpul sarcinii la șobolani. Față. Fiziol. 10: 209. doi: 10.3389/fphys.2019.00209

Primit: 16 octombrie 2018; Acceptat: 18 februarie 2019;
Publicat: 06 martie 2019.

Rita De Matteis, Universitatea din Urbino Carlo Bo, Italia

Maria Razzoli, Universitatea din Minnesota Twin Cities, Statele Unite
Rebecca Oelkrug, Universitatea din Lübeck, Germania