孕期/哺乳期高脂飲食對(duì)子代小鼠糖脂代謝和體成分的影響

李 毅，侯韋蓮，李偉紅，李 李

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展人們生活水平的提高，居民膳食模式逐漸“西化”，高脂肪、高糖膳食致使居民超重和肥胖呈現(xiàn)迅速上升的趨勢(shì)，為公共衛(wèi)生慢性病防治帶來(lái)重大挑戰(zhàn)。張鑄業(yè) 等[1]調(diào)查表明，中國(guó)貴州省成年人中心性肥胖患病率高達(dá)26.7%；并且從21世紀(jì)初以來(lái)青少年肥胖率增加，肥胖趨向于年輕化、低齡化發(fā)展[2]。研究表明，生命早期營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)對(duì)子代生長(zhǎng)發(fā)育以及代謝至關(guān)重要，早期的不良宮內(nèi)環(huán)境會(huì)對(duì)子代產(chǎn)生不良影響[3]，孕期肥胖與產(chǎn)前風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生有關(guān)[4]，且會(huì)造成子代生長(zhǎng)代謝紊亂[5]。母體孕期/哺乳期高脂飲食導(dǎo)致小鼠活動(dòng)和進(jìn)食節(jié)律的改變[6]，甚至是行為改變[7]，基因及環(huán)境因素共同導(dǎo)致肥胖的發(fā)生和發(fā)展。目前已對(duì)孕期、哺乳期高脂飲食對(duì)子代影響做了大量研究，但對(duì)子代成年后代謝及體成分研究較少，因此需要進(jìn)一步的研究確定“關(guān)鍵窗口期”。為此，該研究探討孕期、哺乳期高脂飲食的單獨(dú)效應(yīng)以及聯(lián)合效應(yīng)對(duì)子代成年后代謝及體成分的影響，為預(yù)防母體高脂飲食引起的子代成年后肥胖及代謝異常提供科學(xué)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1飼料 普通飼料和高脂飼料均購(gòu)于江蘇省協(xié)同生物工程有限責(zé)任公司，配方見(jiàn)表1。

表1 飼料配方(每100 g所含營(yíng)養(yǎng)素)

1.1.2動(dòng)物來(lái)源及分組 從北京維通利華公司購(gòu)買鼠齡為8周的SPF級(jí)ICR雌性小鼠，體質(zhì)量25.0～30.0 g。動(dòng)物飼養(yǎng)環(huán)境保持8:00～20:00為光照時(shí)間，室溫(22±5)℃，相對(duì)濕度(50±5)%。適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后于晚間20:00～21:00合籠。以次日早晨查到陰栓定為受孕第0天，記為GD0，受孕鼠隨機(jī)分為對(duì)照組(C)和高脂組(H)，每組12只母鼠，于孕18.5 d分娩后哺乳期每組再隨機(jī)分成2組(C)組、(H)組，所有組每窩均保留10只，確保營(yíng)養(yǎng)均化，共分成4組(每組母鼠n=6)：CC組、CH組、HC組、HH組。子代小鼠第21天斷乳后，所有組子鼠(雄性)均給予普通飼料喂養(yǎng)，喂養(yǎng)至第8周后，除對(duì)照組(CC)外其他3組給予高脂飼料喂養(yǎng)至第15周，分別在出生、斷乳、第8周、第15周測(cè)量小鼠體質(zhì)量。第8、15周時(shí)測(cè)體脂含量，并于麻醉后剖殺部分小鼠，記錄肝臟、腎臟重量，測(cè)量空腹血糖等指標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡量減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的痛苦和減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用量，遵循國(guó)家科學(xué)技術(shù)部條件財(cái)務(wù)司頒布的《中華人民共和國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》，禁止任何虐待動(dòng)物行為。

1.2 方法

1.2.1體脂測(cè)定 采用文獻(xiàn)中所述方法檢測(cè)胎鼠體脂[8]。具體操作方法為：精確稱量胎鼠后于高溫蒸煮、勻漿，用有機(jī)溶劑氯仿萃取體內(nèi)脂肪，氮?dú)獯蹈煞Q重，計(jì)算體脂含量。成年小鼠麻醉后采用雙能X線法(dual-energy X-ray absorptiometry, DEXA)測(cè)量體脂。

1.2.2臟器重量 麻醉后眼球靜脈取血，剖殺小鼠后取肝臟、腎臟，稱重。

1.2.3生化指標(biāo)的測(cè)定 測(cè)量空腹血糖，剖殺小鼠，留取血清、肝臟等樣本。采用放射免疫法分析血清胰島素、胰高血糖素，試劑盒測(cè)量血清膽固醇、三酰甘油。

2 結(jié)果

2.1 孕期末母鼠和胎鼠指標(biāo)測(cè)定2組母鼠孕期末體質(zhì)量、孕期增重以及子代小鼠在出生時(shí)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與對(duì)照組比較，孕期高脂組胎鼠的胎盤重量、血糖水平、血清總膽固醇水平升高，血清胰島素水平低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；胎鼠血清三酰甘油、胰高血糖素水平跟對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表2。

2.2 青春期末子鼠指標(biāo)測(cè)定斷乳時(shí)其他3組(CH、HC、HH)體質(zhì)量高于對(duì)照組(CC)，斷乳后給予正常飲食。8周齡時(shí)，除HH組血清TCH高于單純哺乳期高脂組CH組外，其余指標(biāo)均差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表3。

2.3 成年后子鼠指標(biāo)測(cè)定8周后(青春期末)給予高脂飲食誘導(dǎo)，15周時(shí)CH組在體質(zhì)量、體脂百分比和肝臟重量高于CC，說(shuō)明單純哺乳期飲食成年后經(jīng)高脂飲食誘導(dǎo)更易導(dǎo)致肥胖、脂肪肝等代謝性疾病。15周齡時(shí)，HH組血糖高于CC組，CH組胰島素水平高于CC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表4。

3 討論

宮內(nèi)環(huán)境和產(chǎn)后早期環(huán)境對(duì)后代的發(fā)育至關(guān)重要。已有的研究包括孕前、孕期肥胖模型或高脂飲食模型[9-10]，表明母體孕期/哺乳期高脂飲食導(dǎo)致子代肥胖、葡萄糖耐量降低等代謝紊亂，但多數(shù)研究沒(méi)有區(qū)分是孕期或哺乳期高脂飲食造成的結(jié)果，同時(shí)對(duì)子代成年后的代謝及體成分研究相對(duì)缺乏，本研究通過(guò)孕期和(或)哺乳期給予母體高脂飲食刺激，探討對(duì)子代成年后代謝及體成分的影響。研究發(fā)現(xiàn)，母體在孕期和(或)哺乳期高脂飲食不僅會(huì)影響子代的代謝，也會(huì)造成子鼠成年后體成分的改變；對(duì)子鼠成年后的代謝及體成分的影響，哺乳期較孕期更甚。孕期末，2組母鼠體質(zhì)量/胎鼠體質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但胎鼠的血糖/總膽固醇水平高脂組高于對(duì)照組，說(shuō)明孕期高脂飲食已經(jīng)對(duì)胎鼠的代謝造成影響，這與先前的研究具有一致性[9]。且高脂組胎盤重量高于對(duì)照組，由此推測(cè)孕期高脂飲食可能是通過(guò)影響胎盤功能進(jìn)而影響胎鼠的糖脂代謝，需進(jìn)一步深入探討。盡管在青春期末所有子代小鼠體質(zhì)量都回歸到同一水平，但孕哺期高脂組(HH)總膽固醇水平仍高于對(duì)照組，表明即使回歸正常飲食，孕哺期高脂飲食的影響仍未完全消除。前期的研究結(jié)果[5]提示：母鼠哺乳期高脂飲食導(dǎo)致了子代生長(zhǎng)、代謝紊亂和泌乳量的變化，孕期高脂飲食會(huì)加重此現(xiàn)象，引起子鼠生長(zhǎng)、代謝改變的原因是由于攝入乳汁量的增加而非乳汁成分的改變，可能與高脂飲食改變小鼠腸道菌群有關(guān)[11]。子鼠成年后到第15周給予高脂飲食刺激，結(jié)果發(fā)現(xiàn)哺乳期高脂組(CH)胰島素水平、體質(zhì)量以及體脂百分比高于對(duì)照組，HH組雖出現(xiàn)相同趨勢(shì)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能是由于樣本量不足導(dǎo)致；亦有可能是孕期高脂飲食在對(duì)成年后刺激做出的反應(yīng)是保護(hù)作用所致：因子代小鼠出生體質(zhì)量未發(fā)生變化，孕期高脂飲食可提供更為豐富的營(yíng)養(yǎng)素，有利于子代小鼠的生長(zhǎng)發(fā)育，抵抗后天應(yīng)激能力增強(qiáng)，具體機(jī)制有待于進(jìn)一步探討。孕哺期高脂組(HH)空腹血糖水平高于對(duì)照組，提示母體哺乳期高脂飲食，導(dǎo)致子代小鼠成年后經(jīng)高脂飲食刺激后更易誘發(fā)肥胖；但對(duì)子代小鼠血糖的影響孕期合并哺乳期同時(shí)高脂飲食的影響大于單獨(dú)給予的任何一個(gè)時(shí)期。且哺乳期高脂組(包括CH組和HH組)胰島素水平亦高于對(duì)照組，提示可能存在胰島素抵抗。胎兒/出生后生長(zhǎng)與葡萄糖損傷和血脂異常之間的主要聯(lián)系機(jī)制仍有待確定，盡管研究已涉及表觀基因組學(xué)、基因表達(dá)和信號(hào)因子的改變[12]，包括泌乳量的改變[5]。近年來(lái)的研究表明，母體高脂飲食可能是通過(guò)改變子代小鼠的腸道菌群進(jìn)而影響子代代謝[11], 白藜蘆醇具有明顯的改善胰島素抵抗和降脂作用[13]。

表2 孕期末母鼠和胎鼠測(cè)量指標(biāo)

表3 青春期末子鼠測(cè)量指標(biāo)

表4 成年后子鼠測(cè)量指標(biāo)

總之，本研究結(jié)果提示無(wú)論是孕期或者是哺乳期給予母鼠高脂飲食，都會(huì)造成子代小鼠代謝紊亂，哺乳期高脂飲食在小鼠成年后對(duì)小鼠代謝和體成分的影響較孕期影響更大。孕期高脂飲食可以導(dǎo)致胎鼠糖脂代謝紊亂，哺乳期高脂飲食更容易導(dǎo)致小鼠成年后肥胖和代謝紊亂。