母体烟草烟雾暴露引起大鼠胎盘脂质代谢的性别差异性变化

Maternal Tobacco Smoke Exposure Causes Sex-Divergent Changes in Placental Lipid Metabolism in the Rat.

作者信息Claudia Weinheimer, Haimei Wang, Jessica M Comstock, Purneet Singh, Zhengming Wang, Brent A Locklear, Kasi L Goodwin, J Alan Maschek, James E Cox, Michelle L Baack, Lisa A Joss-Moore
PMID32046449
发布时间2020-02
DOI10.1007/s43032-019-00065-w

实验完整度

包含动物模型、组织学、脂肪酸谱、分子表达(mRNA和蛋白)等实验,但缺乏功能验证和机制验证。

主要模型

妊娠Sprague-Dawley大鼠 胎儿胎盘样本(雄性和雌性)

重点核对

MTS暴露时间:胚胎第11天至足月妊娠(E11-E21) 动物品系:Sprague-Dawley大鼠,购自Charles River 烟雾暴露系统:TE-10 smoke exposure system,使用3R4F research reference cigarettes 每组样本量:6只幼崽/胎盘,共20只母鼠/组 母体可替宁水平:200-400 ng/ml,与'主动吸烟者'一致

摘要

母体烟草烟雾暴露(MTS)影响胎儿对长链多不饱和脂肪酸(LCPUFA)的获取,并增加后代肥胖和心脏代谢疾病的风险。母体吸烟时胎儿LCPUFA获取的改变由胎盘介导。胎盘对LCPUFA的处理涉及蛋白质介导的转运和储存。胎盘LCPUFA处理的分子介质包括PPARγ和脂肪酸转运蛋白。我们之前在大鼠模型中证明,MTS导致雄性(而非雌性)后代成年后肥胖和代谢疾病的程序化。在本研究中,我们检验了以下假设:子宫内MTS暴露以性别差异性方式改变胎盘结构、胎盘LCPUFA处理和胎儿脂肪酸水平。我们将孕鼠从胚胎第11天至足月妊娠暴露于烟草烟雾。我们测量了胎盘和胎儿脂肪酸谱、收缩期/舒张期比值(SD比值)、胎盘组织学以及胎盘中分子介质的表达。我们的主要发现是,MTS改变了雄性(而非雌性)胎儿和胎盘的脂肪酸谱,包括增加了ω-6与ω-3脂肪酸的比值。MTS还增加了雄性(而非雌性)胎盘的SD比值。相反,PPARγ和FATPs的表达在雌性(而非雄性)胎盘中上调。我们得出结论,MTS在大鼠中引起胎盘LCPUFA处理的性别差异性变化。我们推测我们的结果表明雌性胎盘对MTS的适应性反应。

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
在子宫内MTS暴露是否以性别差异性方式改变胎盘结构、胎盘LCPUFA处理和胎儿脂肪酸水平?
核心机制
MTS导致雄性胎盘处理LCPUFA受损,表现为脂肪酸谱改变和ω-6/ω-3比值升高;雌性胎盘通过上调PPARγ和FATP等转运蛋白表达,维持正常的胎儿脂肪酸谱,可能是一种适应性反应。
主要证据
大鼠模型(Sprague-Dawley)中,MTS暴露后,雄性胎儿血清和胎盘中特定脂肪酸(如EPA、DHA)降低,ω-6/ω-3比值升高;雄性胎盘SD比值升高,基底层厚度减小;雌性胎盘中PPARγ、FATP1、FATP2、FATP4和LIPG表达上调,但脂肪酸谱无显著变化。
研究意义
结果提示胎盘对MTS的性别差异性反应可能有助于解释后代肥胖和代谢疾病的性别差异,为针对MTS妊娠的性别特异性LCPUFA干预提供信息。

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

动物模型建立与样本采集

建立MTS大鼠模型,获取胎盘和胎儿样本以分析性别差异。

孕鼠从E11至E21暴露于烟草烟雾,E21时手术分娩,记录幼崽和胎盘重量,收集胎盘和胎儿血清。

2

胎盘功能评估(SD比值)

评估MTS对胎盘功能(子宫胎盘功能不全)的影响及其性别差异。

用超声多普勒测量脐动脉收缩期/舒张期峰值速度,计算SD比值。

3

胎盘组织学分析

评估MTS对胎盘各层厚度和脂质积累的影响。

H&E染色测量蜕膜层、基底层和迷路层厚度;Oil-Red-O染色评估基底层脂质积累。

4

脂肪酸谱分析

检测MTS对胎儿血清和胎盘脂肪酸组成的影响。

通过酯交换和气相色谱法测量脂肪酸水平。

5

分子表达分析

检测MTS对胎盘脂质处理相关基因和蛋白表达的影响。

用RT-PCR测量Pparγ、Slc27a1、Slc27a2、Slc27a4、Cd36和Lipg的mRNA水平;用免疫印迹测量相应蛋白丰度。

6

性激素水平测量

检测胎盘性激素水平,探讨其在性别差异中的作用。

用ELISA测量胎盘雌三醇和雌二醇水平。

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。

评估胎盘功能
检测脂质水平
检测蛋白表达
测量激素水平

产品清单

实验环节名称品牌货号
TE-10烟雾暴露系统Teague Enterprises--
3R4F研究参考香烟University of Kentucky--
Teklad ENVIGO-2920标准大鼠饲料Envigo--
MS 400探头VisualSonics--
Vevo 2100超声成像系统VisualSonics--
cellSens Entry软件Olympus--
ImageJ软件----
丙二醇ACROS Organics--
油红OAmresco--
雌三醇ELISA试剂盒Neogen402610
雌二醇ELISA试剂盒Alpha Diagnostics1920
TaqMan引物/探针组Applied Biosystems--
PPARγ抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7196
FATP1抗体Biossbs-4903R
FATP2抗体Biossbs-3936R
FATP4抗体Biossbs-11535R
CD36抗体Biossbs-8873R
LIPG抗体Biossbs-6762R
Kodak Image Station 2000R成像系统Eastman Kodak--
Agilent 7890A气相色谱仪Agilent Technologies--
Agilent CP7489毛细管柱Agilent Technologies--
37种脂肪酸甲酯混标Sigma Aldrich--

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
孕鼠品系、烟雾暴露时间(E11-E21)、每日暴露频率(周一至周五)、3R4F香烟、可替宁水平(200-400 ng/ml)
阅读提示:Methods中的'Rat Model of MTS'小节
SD比值测量
超声设备(Vevo 2100)、探头(MS 400)、测量时间点(E21)、波形数量(至少三个)
阅读提示:Methods中的'SD Ratio'小节
组织学分析
固定条件(4%多聚甲醛4°C 24小时)、测量软件(cellSens)、ORO染色步骤(丙二醇浓度、染色时间)
阅读提示:Methods中的'Placental Histology'小节
脂肪酸分析
样品类型(胎儿血清、胎盘匀浆)、内标(17:0)、色谱柱(CP7489)、标准品(37 FAME mix)
阅读提示:Methods中的'Serum and Placental Fatty Acid Profiles'小节
基因和蛋白表达
RT-PCR引物/探针ID(如Pparγ-Rn01492274_m1)、内参基因(GAPDH)、抗体列表(如sc-7196)、上样量、曝光条件
阅读提示:Methods中的'mRNA Transcript Levels'和'Protein Abundance'小节
激素测量
ELISA试剂盒(如Neogen 402610)、样品制备(PBS匀浆、稀释)
阅读提示:Methods中的'Placental Sex-Steroid Levels'小节