軟飲料對小鼠繁殖性能和內分泌激素的影響

江曉晗 ， 曹瑩琪 ， 曾 歡 ， 劉曉婷 ， 周向梅 ， 袁建敏

(1.中國農業(yè)大學動物醫(yī)學院 ， 北京 海淀 100193 ； 2.中國農業(yè)大學動物科技學院 ， 北京 海淀 100193)

在過去的幾十年中，軟飲料的消費量顯著增加，尤其是果糖含量高的軟飲料如美年達、可樂等。目前已有充分的試驗數(shù)據(jù)表明果糖飲料與代謝綜合征和肥胖相關[1-2]。然而，盡管含果糖軟飲料的廣泛消費以及孕產(chǎn)婦肥胖的發(fā)生率不斷上升[3-4]，但很少有研究涉及長期攝入軟飲料對親代繁殖性能和子代生長發(fā)育可能產(chǎn)生的不利影響。本試驗通過小鼠動物試驗以探究軟飲料攝入對親代繁殖性能和子代生長發(fā)育的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物 選用斷乳SPF 級昆明小鼠80只，雌雄各40只，雄鼠體重12.2～15.0 g，雌鼠體重7.8～9.5 g，由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供[生產(chǎn)許可證號SCXK(京) 2016—0006]。動物試驗在中國農業(yè)大學實驗動物房[實驗動物使用許可證號SYXK(京)2020—0037]進行，所有試驗均獲得本學院實驗動物倫理委員會的批準與監(jiān)督(AW02010202-2)。小鼠飼養(yǎng)于屏障環(huán)境下，環(huán)境溫度(24.72±1.90)℃，環(huán)境相對濕度(64.40±17.59)%。

1.1.2 試驗飼料和飲料 SPF級小鼠飼料以及墊料，由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供；試驗飲料為美年達、百事可樂、統(tǒng)一綠茶、三得利利趣拿鐵，均為合格市售品牌，且均在保質期內；白開水組飲用煮沸后自然冷卻的北京市自來水。

1.1.3 儀器設備 日立7600全自動生化儀，xh6080放免儀，JM1102-JM1003上海紀銘電子天平，SORVALL Stratos 冷凍型高速臺式離心機。生化指標由北京萊雅生物科技有限公司分析檢測完成。

1.2 方法

1.2.1 動物繁育和樣品采集 將80只小鼠隨機分為5個組，分別是美年達組、可樂組、綠茶組、咖啡組和白開水組(對照)，每組雌雄小鼠各8只，雌雄小鼠分籠飼養(yǎng)。整個試驗過程中,各組小鼠均飼以相同飼料，自由進食及飲用相應的飲料。試驗開始后第66天，每組隨機抽取雌雄小鼠各5只，采血檢測激素指標；其余雌雄小鼠各3只進行1∶1合籠交配，交配成功的雌鼠單籠飼養(yǎng)至自然分娩，交配和妊娠期間仍飲用相應軟飲料。當子代到達21日齡斷乳時，每組隨機選取子代雄鼠、雌鼠各6只并分籠飼養(yǎng)，飼喂正常飼料和飲水。當子代小鼠達到50日齡時，采血檢測激素指標。

1.2.2 母鼠繁殖性能的測定 記錄母鼠平均妊娠期、妊娠期體重增長(Gestational weight gain,GWG)、產(chǎn)仔數(shù)、子代出生窩重以及斷乳窩重。

1.2.3 仔鼠生長性能的測定 小鼠出生后每10天記錄子代小鼠的窩重直至其21日齡斷乳，并計算子代小鼠的體重增長率。于斷乳后7 d、14 d分別記錄子代雌雄小鼠的采食量。

1.2.4 親子代小鼠內分泌激素的測定 由北京萊雅生物科技有限公司分析檢測親代小鼠66日齡時血清樣本中胰島素(Inslulin,INS)、生長激素(Growth hormone,GH)的含量和子代小鼠50日齡的性激素睪酮(Testosterone,T)、雌二醇(Estradiol,E2)的含量。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學處理，各指標數(shù)據(jù)采用平均值±標準差來表示，并進行單因素方差分析(One-way ANOVA)以及鄧肯多重比較，P<0.05和P<0.01 分別為差異顯著和極顯著。

2 結果

2.1 不同類型軟飲料對母鼠繁殖性能的影響 由表1可知，不同類型軟飲料對母鼠平均妊娠期、產(chǎn)仔數(shù)以及仔鼠出生窩重、出生均重、斷乳窩增重的影響均無顯著差異(P>0.05)。但4個軟飲料組的母鼠GWG與白開水組相比均極顯著增高(P<0.01)。

表1 不同組別母鼠的繁殖性能

2.2 不同類型軟飲料對仔鼠生長性能的影響 由表2可知，不同組別子代小鼠出生平均仔重、出生10 d平均體重、出生20 d平均體重均無顯著差異(P>0.05)。 4個軟飲料組仔鼠出生后0～10 d的體重增長率高于白開水組，而美年達組、綠茶組和咖啡組仔鼠出生后10～20 d的體重增長率低于白開水組，但并無統(tǒng)計學差異(P>0.05)。

表2 不同組別仔鼠的生長性能

由表3可知，仔鼠21日齡斷乳分籠后，4個軟飲料組雌雄仔鼠第0～14天的采食量均低于白開水組。

表3 雌雄小鼠斷乳后日均采食量

2.3 不同類型軟飲料對親子代小鼠內分泌激素的影響 由表4可知，在內分泌激素的影響方面，不同軟飲料組親代小鼠的INS、GH分泌水平均無顯著差異(P>0.05)。由表5可知，美年達、可樂和綠茶使子代雌鼠E2分泌顯著增加(P<0.05)，子代雄鼠T分泌顯著增加(P<0.05)，咖啡對子代雌雄鼠性激素分泌水平均無顯著影響(P>0.05)。

表4 不同組別親代小鼠的內分泌激素水平

表5 不同組別子代小鼠的性激素水平

3 討論

在對母鼠繁殖性能的影響方面，本試驗結果明，飲用4種軟飲料對母鼠的平均妊娠期、平均出生窩重、平均產(chǎn)仔數(shù)以及仔鼠的斷乳窩增重均無顯著影響。值得注意的是，雌鼠在飲用4種軟飲料后，其66日齡體重和GWG均顯著大于白開水組。GWG是指孕婦從懷孕起到分娩時體重的增加量，較高的孕期 GWG 會導致妊娠并發(fā)癥的發(fā)生[5]，且可能會通過擾動子宮內環(huán)境而導致兒童相關疾病，影響后代長期健康[6]。有研究證明，GWG的主要決定因素是孕前體重狀況和孕期飲食習慣[7]。與體重不足和正常體重的女性相比，懷孕前超重或肥胖的女性最有可能出現(xiàn)過量的GWG[7]；并且孕期攝入過多的含糖飲料也會導致過量的GWG[8]。因此本試驗中母鼠孕前體重偏高，且妊娠期攝入過量含糖軟飲料可能是使GWG顯著增高的原因。

在對仔鼠生長性能的影響方面，本試驗結果表明，飲用4個軟飲料母鼠的子代平均體重較白開水組無顯著差異，但觀察到仔鼠出生后10～20 d體重增長率低于出生后0～10 d，即仔鼠在生長后期出現(xiàn)了增長率變慢的情況。且觀察到21日齡斷乳后4個軟飲料組仔鼠采食量低于白開水組。我們推測可能是由于孕鼠的高糖飲食導致了仔鼠胰島β細胞功能和發(fā)育受損[9]。有研究顯示，當胎兒持續(xù)處于子宮的高糖環(huán)境中，長期的“糖毒性”會導致仔鼠的胰島β細胞衰竭從而引起胎兒低胰島素血癥，當仔鼠脫離母體的高糖環(huán)境后，其胰島β細胞在正常的營養(yǎng)供給情況下會逐漸恢復新生和增生能力，但是孕期高血糖氧化應激所致的仔鼠胰島β細胞功能受損是不可逆的改變[10]，所以子代會在后期生長變慢。

在對親代小鼠內分泌激素的影響方面，各處理組間親代小鼠的生長激素水平并無顯著差異，但美年達組、可樂組和綠茶組親代小鼠的胰島素水平較白開水組偏高，推測原因可能是高糖引起的胰島素抵抗[11]。在對子代小鼠內分泌激素的影響方面，美年達組、可樂組和綠茶組的子代小鼠性激素水平升高。性激素水平高低可為兒童性早熟的診斷提供重要的依據(jù)[12]，因此本試驗結果提示含糖飲料會引起后代的性早熟。但目前尚未發(fā)現(xiàn)類似報道，其具體生物學機制有待進一步探索。本試驗中綠茶組子代小鼠出現(xiàn)了與美年達組、可樂組等高糖飲料組類似的試驗結果，原因可能為試驗所用的綠茶飲料中含有較高的糖分。而咖啡組子代小鼠的性激素與白開水組相比并無顯著差異,這說明飲用含咖啡因的飲料與機體雌雄激素水平并無關聯(lián)，這與Frey等[13]的研究結果一致。

綜上所述，軟飲料對雌鼠的繁殖性能未見顯著影響，但孕期攝入過量軟飲料可導致母鼠妊娠期體重增長升高，并增加仔鼠患代謝綜合征的風險，同時也可引起仔鼠的性早熟。