Перинатальний вплив бісфенолу А змінює ранній адипогенез у щурів

Еммануель Сомм

1 Медичний факультет Женевського університету, Женева, Швейцарія

2 Департамент педіатрії, лікарні Женевського університету, Женева, Швейцарія

Валері М. Швіцгебель

2 Департамент педіатрії, лікарні Женевського університету, Женева, Швейцарія

Одрі Тулотт

1 Медичний факультет Женевського університету, Женева, Швейцарія

2 Департамент педіатрії, лікарні Женевського університету, Женева, Швейцарія

Крістофер Р. Седеррот

3 Кафедра генетичної медицини та розвитку та Національний центр компетентності у науково-дослідних роботах - Границі в генетиці, Медичний факультет, Женевський університет, Женева, Швейцарія

Крістоф Комбескур

4 Кафедра клінічної епідеміології, лікарні Женевського університету, Женева, Швейцарія

Серж Неф

3 Кафедра генетичної медицини та розвитку та Національний центр компетентності у дослідженнях - Границі в генетиці, Медичний факультет, Женевський університет, Женева, Швейцарія

Мішель Л. Обер

1 Медичний факультет Женевського університету, Женева, Швейцарія

2 Департамент педіатрії, лікарні Женевського університету, Женева, Швейцарія

Петра С. Хюппі

2 Департамент педіатрії, лікарні Женевського університету, Женева, Швейцарія

Анотація

Передумови

Причини поточної пандемії ожиріння до кінця не з’ясовані. Вплив екологічних ендокринних руйнівників, таких як бісфенол А (BPA), на розвиток жирової тканини було недостатньо досліджено.

Завдання

Метою цього дослідження було оцінити вплив перинатального впливу BPA на раннє жирове зберігання при відлученні.

Методи

Вагітні щури Спрег-Доулі мали доступ до питної води, що містить 1 мг/л BPA, з 6 дня гестації до закінчення лактації. Цуценят відлучували у постнатальний день (ПНД) 21. На той час ми досліджували перигонадальну жирову тканину цуценят (вага, гістологія, експресія генів). Для решти тварин ми реєстрували масу тіла та споживання їжі для тварин як на стандартній чау-їжі, так і на дієті з високим вмістом жиру.

Результати

Гестаційний вплив BPA не змінив співвідношення статі та розмір посліду при народженні. На PND1 збільшили вагу самців та самок щенят, що зазнали BPA. На PND21 вага тіла була збільшена лише у жінок, у яких вага параметриальної білої жирової тканини (pWAT) була збільшена приблизно в 3 рази. Цей надлишок pWAT був пов’язаний з гіпертрофією адипоцитів та надмірною експресією ліпогенних генів, таких як C/EBP-α (зв'язуючий білок альфа-підсилювача CAAT), PPAR-γ (гамма-рецептор, що активується проліфератором пероксисом), SREBP-1C (білок, що зв'язує регулюючий елемент стеролу) -1C), LPL (ліпопротеїн-ліпаза), FAS (синтаза жирних кислот) та SCD-1 (стеароїл-CoA десатураза 1). Крім того, експресія генів SREBP-1C, FAS та ACC (ацетил-КоА карбоксилази) також була збільшена в печінці у жінок, що зазнали впливу BPA, при PND21, без зміни циркулюючих ліпідів та глюкози. Після відлучення від перинатального впливу BPA схильність до надмірної ваги залежить від статі та дієти. Ми не спостерігали змін у споживанні їжі через перинатальний вплив BPA у щурів ні на стандартній чау-їжі, ні на дієті з високим вмістом жиру.

Висновки

Перинатальне вплив низької дози BPA збільшувало адипогенез у жінок під час відлучення. Вага тіла дорослого може бути запрограмований на ранньому віці, що призводить до змін залежно від статі та стану харчування. Хоча для розуміння механізмів дії BPA в ранньому віці необхідні подальші дослідження, ці результати особливо важливі щодо зростаючої поширеності дитячого ожиріння та залежної від контексту дії ендокринних порушників.

Бісфенол А (BPA), хімічна сполука, що міститься в пластмасових виробах, все частіше визначається як всепроникний промисловий забруднювач. Насправді накопичувані докази вказують на те, що людська популяція широко піддається впливу BPA через полікарбонатні пластмаси, смоли та герметики (Brotons et al. 1995; Olea et al. 1996); таким чином, екологічний BPA - це хімічна речовина, що порушує роботу ендокринної системи, яка потенційно може вплинути на здоров’я людини (Kang et al. 2006; vom Saal and Hughes 2005; vom Saal et al. 2005). Важливо відзначити, що попередні дослідження виявляли BPA в сироватці вагітних жінок та в сироватці канатика, зібраній при народженні (Ikezuki et al. 2002; Takahashi and Oishi 2000), і повідомляли, що BPA накопичується рано у плодів (Schonfelder et al. 2002b). Більше того, вміст BPA був вищим у навколоплідних водах та плаценті, ніж у материнській сироватці крові (Ikezuki et al. 2002; Takahashi and Oishi 2000). Доведено, що внутрішньоутробний вплив BPA викликає несприятливі наслідки у потомства, наприклад:

Прискорене статеве дозрівання та збільшення маси тіла самкам мишей, коли вагітним дамам вводили BPA (2 та 20 мкг/кг) (Honma et al. 2002)

Зміни молочної залози гризунів при імплантації дамб осмотичними насосами, що забезпечують 25–250 мкг/кг/день (Markey et al. 2001)

Аномальний розвиток жіночих статевих шляхів, коли дамби потрапляли під дію BPA через датчик (Schonfelder et al. 2002a) або осмотичні насоси (Markey et al. 2005)

У чоловіків змінена структура і функція вентральної простати, коли дамби піддавалися впливу BPA через осмотичний насос, що доставляє BPA від 25 до 250 мкг/кг/день (Ramos et al. 2001).

Механічно BPA - це добре відома естрогенна сполука, яка зв’язується з рецепторами естрогену α (ERα) та ERβ (Hiroi et al. 1999; Kurosawa et al. 2002). BPA також може виступати антагоністом рецептора гормонів щитовидної залози (Moriyama et al. 2002; Zoeller et al. 2005) і націлений на білок дисульфідізомеразу, багатофункціональний білок, який критично бере участь у згортанні, складанні та розливанні багатьох клітинних білків (Hiroi та ін. 2006; Okada та ін. 2005).

Матеріали і методи

Догляд за тваринами, дієти та вплив BPA перед відлученням від грудей

Догляд за тваринами та дієти після відлучення від грудей

На PND21, через 2 години після материнської розлуки, одну когорту як перинатально підданих BPA, так і контрольних тварин (n = 10 тварин на стать у кожній групі, що належать до трьох різних послідів кожної групи) знеболювали ізофлураном. Після зважування тварин та вимірювання аногенітальної відстані тварин приносили в жертву шляхом обезголовлення. Кров на шлунку збирали і центрифугували, а плазму негайно заморожували для подальшого аналізу. Біла жирова тканина епідидиму (eWAT) була видалена з ділянок, що оточують придатки яєчка та яєчка, тоді як параметриальна біла жирова тканина (pWAT) була зібрана з гомологічних ділянок, що оточують матку. Коричневу жирову тканину (НДТ) збирали з міжлопаткової області та відокремлювали від прикріпленої білої жирової тканини. Ці жирові депо, окрім печінки, зважували перед заморожуванням у рідкому азоті та зберігали при -80 ° C для подальшого молекулярного аналізу. Жирові склади були відібрані та розібрані з використанням раніше описаних протоколів (Ailhaud 2001).

Другу когорту перинатальних BPA-тварин та контрольних тварин вивчали протягом періоду після відлучення. На PDN21 цим тваринам давали нормальну питну воду і годували їх за умови стандартної дієти чау (7% калорій з жиру, 76% з вуглеводів і 17% з білків) або з високим вмістом жиру (40% калорій з жиру, 43% з вуглеводів та 17% з білків). Енергія, що піддається метаболізму, для стандартних дієт чау та жирних страв становила 2,6 та 4,3 ккал/г відповідно, як описано виробником (Provimi Kliba). Ми вимірювали масу тіла щотижня з 4 по 14 тиждень. Споживання їжі оцінювали за вагою твердих гранул, розміщених на решітках поверх поліпропіленових клітин, які вимірювали щотижня з 8 по 14 тиждень. Ми оцінили значення, щоб бути точними оскільки ми не змогли візуально виявити шматки гранул або порошку в дні клітин.

Гістологічне дослідження жирової тканини

pWAT 21-денного щура, що зазнав впливу BPA, і контрольних щурів фіксували в розчині параформальдегіду протягом 24 годин і закладали у парафін. Зрізи (5 мкм) вирізали за допомогою мікротома (Leica Microsystems, Wetzlar, Німеччина), а потім фарбували гематоксиліном/еозином. Фотографії були зроблені за допомогою камери Axiocam (Carl Zeiss, Геттінген, Німеччина).

Підготовка РНК та кількісне визначення мРНК

Вимірювання плазми

Ми вимірювали глюкозу в плазмі за допомогою методу глюкозооксидази (Roche Diagnostics GmbH, Rotkreuz, Швейцарія). Рівні нестерифікованих жирних кислот та тригліцеридів у плазмі крові визначали, використовуючи набори Wako Chemicals GmbH (Neuss, Німеччина) та Biomérieux (Marcy l’Etoile, Франція), відповідно. Рівні холестерину в плазмі вимірювали, як описано Джеймсом та Пометтою (1990).

Тест на толерантність до глюкози

Для тестів на толерантність до глюкози 14-тижневих самців щурів, перинатально підданих дії BPA, та контрольних груп, яких годували дієтою з високим вмістом жиру з моменту відлучення, від попереднього дня голодували та вводили внутрішньочеревно 1,5 мг глюкози на грам тіла вага. Зразки крові відбирали за допомогою пункції хвоста до та у вибрані моменти часу (0, 15, 30, 60 та 120 хв) після введення глюкози з метою вимірювання глікемії за допомогою глюкометра (Glucotrend Premium, Roche Diagnostics).

Статистика

Результати виражаються як середнє значення ± SEM. Ми провели неспарений t-тест Стьюдента та односторонній дисперсійний аналіз (ANOVA) за допомогою SYSTAT 10.01 (SPSS Inc., Чикаго, Іллінойс, США). Ми розглянули значення р на малюнку 1А, В). Незважаючи на те, що кількість щенят на один підстил статистично не відрізнялася між групами (BPA, 12,7 ± 1,0, n = 8 послідів; контроль, 14,1 ± 0,9, n = 8 послідів; p = 0,16), підвищення маси тіла у цуценят, що були перед вродженим впливом BPA, міг мати непрямий ефект BPA через незначне зменшення розміру посліду. Однак деякі аргументи спростовують цю гіпотезу. По-перше, коли ми порівнювали лише розміри, що відповідають розміру, для аналізу (n = 13,5 та 14 тварин на послід у контрольній та групах BPA відповідно), маса тіла цуценят першого дня та самки, народжених на дамах, що піддаються BPA, залишалася вищою ніж контроль (BPA, 7,01 ± 0,08 г, n = 54 тварини з чотирьох послідів; контроль, 6,44 ± 0,08 г, n = 56 тварин з чотирьох послідів; p Рисунок 1C). Навпаки, маса тіла самок щурів, що зазнали впливу BPA, залишалася вищою (53,73 ± 0,65 г, n = 32), ніж вага контрольних груп (47,79 ± 1,44 г, n = 26; p Малюнок 1D). Коли для аналізу цих даних використовували регресійну модель GEE, взаємодія між статтю та групою була значною (p = 0,02), а для жінок індуковане BPA підвищення маси тіла було статистично значущим після коригування розміру посліду (p = 0,001 ).

Вплив перинатального впливу BPA на експресію генів у печінці та циркулюючі метаболіти у самок при відлученні (PND21). (A) Відносний рівень мРНК [у довільних одиницях (AU)] у печінці (n = 10 тварин на групу з трьох послідів). Результати є середніми ± SEM. (B – E) Циркулюючі рівні TG (B), NEFA (C), загального холестерину (D) та глюкози (E) у плазмі крові (n = 10 тварин на групу з трьох послідів).

* p ## p † p Рисунок 4А). Однак чоловіки, які піддавались перинатальному впливу BPA на дієті з високим вмістом жиру, були важчими, ніж контролі, і різниця в 7 ± 2% маси тіла у віці 14 тижнів (p Рисунок 4B), що свідчить про те, що ефект BPA існує довгостроково у чоловіків лише в поєднанні з високим споживанням калорій. На відміну від цього, у самок ми спостерігали різницю у масі тіла між тваринами, що зазнали перинатального впливу BPA, і контрольними тваринами як на стандартній дієті з чау, так і на жирі (рис. 4C, D). Загалом, ці результати свідчать про те, що перинатальне вплив BPA підвищує сприйнятливість до збільшення ваги в залежності від статі, навіть після відлучення.

Вплив дієти з високим вмістом жиру на масу тіла самців (A, B) та самок (C, D) щурів, які перинатально зазнавали впливу BPA. . Тварин годували стандартним чау (A, C) або дієтою з високим вмістом жиру (B, D) протягом 4–14 тижнів; n = 8–12 тварин на групу. Зверніть увагу на найменшу криву маси тіла в А і С (дієта чау) порівняно з В і D (дієта з високим вмістом жиру).