低出生体重雄性豚鼠后代在成年早期表现出增加的内脏肥胖

Low birth weight male guinea pig offspring display increased visceral adiposity in early adulthood.

作者信息Ousseynou Sarr, Jennifer A Thompson, Lin Zhao, Ting-Yim Lee, Timothy R H Regnault
PMID24926663
期刊PLoS One
发布时间2014-06-13
DOI10.1371/journal.pone.0098433

实验完整度

包含动物模型(豚鼠UAA诱导IUGR)、组织学分析、CT身体组分分析、RT-qPCR、Western blotting、miR表达分析等多个证据层级。

主要模型

雌性Dunkin-Hartley豚鼠孕期子宫动脉消融(UAA)诱导的IUGR后代(雄性) 附睾白色脂肪组织(EWAT)

重点核对

LBW和NBW的分组标准:出生体重<85g为LBW,>90g为NBW 对照组:对照饮食(Harlan Laboratories TD.110240)从断奶至145天 动物数量:NBW n=7,LBW n=5 检测时间点:出生、断奶后至145天(成年早期)

摘要

子宫胎盘功能不全(UPI)诱导的生长受限(IUGR)使个体易患成人内脏肥胖。我们假设,来自UPI诱导的IUGR妊娠的低出生体重(LBW)后代,将表现出涉及基因表达改变、脂质合成途径蛋白的磷酸化状态和microRNA(miR)表达谱改变的内脏脂肪组织脂质生成分子特征,并与增加的内脏肥胖相关。正常出生体重(NBW)和LBW(通过子宫动脉消融获得)雄性豚鼠幼崽从断奶到145天喂食对照饮食并处死。尽管出生时体重较轻,但LBW幼崽在145天时显示出与NBW后代相似的体重。在这个年龄,代表着成年早期,LBW附睾白色脂肪组织(EWAT)的相对重量和脂质含量增加;这与LBW后代中脂肪细胞肥大一致。此外,脂质合成相关基因的mRNA表达,包括乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1)、甘油二酯酰基转移酶2(DGAT2)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ1(PPARγ1),在LBW EWAT中增加。进一步,LBW EWAT显示磷酸化ACC(Ser79)和磷酸化PPARγ(Ser273)蛋白减少。此外,激素敏感性脂肪酶(HSL)和脂肪酸结合蛋白4(FABP4)的mRNA表达,两者都参与促进脂肪组织脂质储存,在LBW EWAT中增加。最后,与脂肪细胞发育相关的miR-24和miR-103-2,在LBW EWAT中均增加。这些发现表明,在不良宫内环境之后,脂质合成相关基因和miR表达,以及脂质合成关键调节因子的磷酸化状态,似乎被慢性改变,并与年轻成年IUGR男性后代内脏肥胖增加相关。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
探讨不良宫内环境(UPI诱导的IUGR)导致的低出生体重是否在成年早期与内脏脂肪组织脂质合成分子特征改变及内脏肥胖增加相关。
核心机制
LBW EWAT中ACC1 mRNA表达增加,同时磷酸化ACC(Ser79)和磷酸化PPARγ(Ser273)减少,以及miR-24和miR-103-2表达增加,共同促进脂质合成和脂肪细胞肥大。
主要证据
动物模型(豚鼠UAA诱导IUGR)显示LBW出生体重低但145天体重正常,EWAT相对重量和脂质含量增加,脂肪细胞直径增大;RT-qPCR显示ACC1、DGAT2、PPARγ1、HSL、FABP4 mRNA表达增加;Western blot显示p-ACC (Ser79)和p-PPARγ (Ser273)减少;miR表达分析显示miR-24和miR-103-2增加。
研究意义
该研究支持了宫内编程对出生后内脏脂肪组织特性的影响的概念,并揭示了不良宫内环境后导致出生后内脏脂肪组织积累的潜在机制。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立IUGR豚鼠模型并分组

通过子宫动脉消融(UAA)诱导子宫胎盘功能不全(UPI)和宫内生长受限(IUGR),产生低出生体重(LBW)后代,并设置正常出生体重(NBW)对照组。

对妊娠中期的Dunkin-Hartley豚鼠进行UAA手术;后代出生时称重,<85g定义为LBW,>90g为NBW;从断奶到145天喂食对照饮食。

2

评估出生后生长和整体身体组分

比较LBW和NBW豚鼠在出生后至成年早期的体重变化和身体组分(脂肪、肌肉、骨骼)差异。

每日或每周称量体重;在约120天龄进行CT扫描,量化总脂肪、肌肉和骨骼体积。

3

评估EWAT相对重量、脂质含量和细胞形态

测量附睾白色脂肪组织(EWAT)的相对重量、脂质含量及脂肪细胞大小,以评估内脏肥胖程度。

145天处死动物,称量EWAT重量;使用氯仿/甲醇提取法测定脂质含量;进行组织学切片和H&E染色,测量脂肪细胞直径和数量。

4

检测EWAT中脂质代谢相关基因表达

比较LBW和NBW EWAT中脂质合成、储存、氧化及葡萄糖代谢相关基因的mRNA表达水平。

提取EWAT总RNA,使用RT-qPCR检测ACC1、DGAT2、PPARγ1、HSL、FABP4、FASN等多个基因的表达。

5

检测脂质合成关键蛋白的磷酸化状态

评估LBW和NBW EWAT中AMPK、ACC和PPARγ的总蛋白水平及磷酸化状态。

提取EWAT蛋白,通过Western blotting检测phospho-ACC (Ser79)、总ACC、phospho-AMPKα (Thr172)、总AMPK、phospho-PPARγ (Ser273)和FAS蛋白水平。

6

检测microRNA表达

比较LBW和NBW EWAT中与脂肪组织发育相关的miRNA表达水平。

使用miScript II RT Kit进行逆转录,通过RT-qPCR检测miR-24、miR-103-2等九种miRNA的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
异氟烷----
胃长宁(格隆溴铵)Sandoz Can Inc.--
Aaron 2250电外科发生器Bovie Medical--
豚鼠饲料----
对照饮食(TD.110240)Harlan Laboratories--
Discovery CT750 HD扫描仪GE Healthcare--
EDTABioShop Canada Inc.--
Leica ASP300组织脱水机Leica Microsystems--
Shandon Histocentre 3包埋机ThermoFisher Scientific--
Leica RM2255切片机Leica Biosystems--
Leica DMIL LED显微镜Leica Microsystems--
Image-Pro Plus软件版本7.0Media Cybernetics Inc.--
TRIzol试剂Invitrogen--
T 10 basic ULTRA-TURRAX匀浆器IKA--
E.Z.N.A.总RNA试剂盒IOmega Bio-Tek--
ND-1000 NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific--
M-MLV逆转录酶Life Technologies--
C1000热循环仪Bio-Rad--
SYBR Green I试剂----
CFX384实时荧光定量PCR系统Bio-Rad--
miScript II逆转录试剂盒Qiagen--
miScript SYBR Green PCR试剂盒Qiagen--
EDTASigma-Aldrich--
蔗糖Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂混合物EMD Millipore--
磷酸酶抑制剂(1 M NaF, 0.2 M Na2Vo4)----
DC蛋白检测试剂Bio-Rad--
牛血清白蛋白AMRESCO--
Nu-PAGE 4-12% Bis-Tris凝胶Life Technologies--
Immobilon转印膜EMD Millipore--
吐温20Thermo Fisher Scientific--
兔抗FAS抗体 (sc-20140)Santa Cruz Biotechnologysc-20140
兔抗ACC抗体 (C83B10)Cell Signaling TechnologyC83B10
兔抗磷酸化ACC (Ser79)抗体 (#3661)Cell Signaling Technology3661
兔抗磷酸化AMPKα (Thr172)抗体 (40H9)Cell Signaling Technology40H9
兔抗磷酸化PPARγ (Ser273)抗体 (bs-4888R)Bioss Incbs-4888R
兔二抗辣根过氧化物酶偶联抗体Cell Signaling Technology--
小鼠β-actin抗体 (A 5316)Sigma-AldrichA
Luminata Classico Western blot HRP底物EMD Millipore--
发光图像分析仪Bio-Rad--
葡萄糖检测试剂盒(编号11447513216)Roche Diagnostics--
总胆固醇检测试剂盒(编号11491458216)Roche Diagnostics--
甘油三酯检测试剂盒(编号11877771216)Roche Diagnostics--
Cobas Mira S自动分析仪Roche Diagnostics--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
UAA手术的具体步骤,包括烧灼的动脉分支数量;LBW和NBW的出生体重标准;动物品系、性别、饲养环境
阅读提示:Materials and Methods: Animals
饮食和生长监测
对照饮食的具体配方(TD.110240成分);断奶时间;体重测量频率;食物摄入量测量方法
阅读提示:Materials and Methods: Animals; Results: Growth performance
CT检查
麻醉方案;扫描参数;图像分析软件及阈值设定;组织体积计算方法
阅读提示:Materials and Methods: Computed Tomography Measurements
组织采集
处死方法;EWAT的具体定位和取材方法;样本保存条件
阅读提示:Materials and Methods: Adipose Tissue and Blood Sampling
组织学分析
固定方法;切片厚度;染色方法;细胞直径和数量测量方法
阅读提示:Materials and Methods: EWAT Lipid Content and Histological Determinations
基因表达分析
RNA提取方法;RNA质量评估标准;引物序列;RT-qPCR反应条件;参考基因选择;数据分析方法
阅读提示:Materials and Methods: RNA Extraction, RT-qPCR, Table 1
蛋白表达分析
蛋白提取方法;抗体信息和稀释度;内参选择;定量方法
阅读提示:Materials and Methods: Western Blotting
microRNA表达分析
miRNA提取方法;逆转录试剂盒;RT-qPCR反应条件;参考基因选择;数据分析方法
阅读提示:Materials and Methods: Quantification of microRNAs (miRs) Expression
统计分析
统计检验方法;显著性水平;样本量
阅读提示:Materials and Methods: Statistical analysis