妊娠期糖尿病對(duì)成年子代小鼠糖脂代謝的影響及機(jī)制研究

蔣 南,曾瑞霞

1.錦州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院產(chǎn)科(錦州121000);2.錦州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院(錦州121000)

妊娠期糖尿病(GDM)屬于臨床上特發(fā)于妊娠期女性的一種疾病，相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，世界范圍內(nèi)GDM的發(fā)病率高達(dá)17.8%，會(huì)對(duì)母嬰的生命健康安全造成嚴(yán)重影響[1]。隨著近年來(lái)相關(guān)研究的不斷深入,GDM患者不僅自身血糖水平顯著升高，且循環(huán)中的血脂以及氨基酸水平亦存在明顯的升高，從而可能對(duì)宮內(nèi)環(huán)境造成不利影響[2]。而胎兒會(huì)獲取過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)，從而促進(jìn)其胰腺以及肝臟分泌較多的胰島素以及胰島素樣生長(zhǎng)因子-1，進(jìn)一步增加了高出生體重新生兒的發(fā)生。目前，普遍認(rèn)為GDM是未來(lái)子代發(fā)生肥胖以及糖尿病的高危因素。其中肥胖主要是因長(zhǎng)期能量攝入過(guò)多，使得剩余能量轉(zhuǎn)化為脂肪并存儲(chǔ)于體內(nèi)的一種狀態(tài)，其可能引發(fā)糖尿病、高血壓以及心腦血管疾病等，已成為全球性健康問(wèn)題之一[3]。且有研究報(bào)道顯示，糖脂代謝紊亂所引起的一系列慢性疾病會(huì)對(duì)患者的自身生活質(zhì)量造成極大影響，同時(shí)亦會(huì)給患者家庭以及社會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[4]。鑒于此，本文通過(guò)研究GDM小鼠對(duì)成年子代小鼠糖脂代謝的作用機(jī)制，旨在為臨床糖脂代謝紊亂的早期預(yù)防提供參考依據(jù)，現(xiàn)報(bào)告如下。

材料與方法

1 實(shí)驗(yàn)材料 選取20只8周齡的SPF級(jí)C57BL/6雌鼠，均購(gòu)上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司，動(dòng)物許可證號(hào)為SCXK(滬)2017-0005，體重均為19～21g。所有小鼠均飼養(yǎng)于溫度20～24℃，濕度40%～60%的環(huán)境下，并將其與健康雄性C57BL/6小鼠交配。通過(guò)陰栓檢測(cè)法和陰道精子檢測(cè)法明確小鼠是否受孕。隨后將受孕小鼠按照隨機(jī)抽簽法等分成觀察組及對(duì)照組，每組10只。

2 試劑和儀器 鏈脲霉素(購(gòu)自美國(guó)Sigma公司)，血糖儀(購(gòu)自強(qiáng)生醫(yī)療器械有限公司)，酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定試劑盒(購(gòu)自上海酶聯(lián)生物科技有限公司)，miRNA RT-PCR試劑盒(購(gòu)自上海生工生物)，人胰島素注射液(購(gòu)自諾和諾德制藥有限公司)。

3 實(shí)驗(yàn)方法 ①GDM小鼠模型建立：將研究組小鼠在妊娠后第1天即通過(guò)腹腔注射40 mg/kg劑量的鏈脲霉素干預(yù)，對(duì)照組小鼠則予以腹腔注射等量的檸檬酸檸檬酸鈉緩沖液干預(yù)。研究組分別于妊娠后第5、12、19天以及分娩后第7天采集尾尖靜脈血，通過(guò)血糖儀檢測(cè)血糖水平，若血糖水平均>15 mmol/L，即為GDM造模成功。②通過(guò)酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)血清瘦素水平，以全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)血脂指標(biāo)水平，主要囊括總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)。③葡萄糖耐量(GTT)試驗(yàn)：子代小鼠禁食前稱重，經(jīng)腹腔注射20%葡萄糖(2 g/kg體重)，分別在給糖后0、30、60、90、120 min測(cè)血糖。④胰島素耐量(ITT)實(shí)驗(yàn)：子代小鼠禁食稱重，經(jīng)皮下注射1 IU/kg人胰島素，分別在給藥后0、30、60、90、120 min從小鼠尾靜脈采集血液標(biāo)本，并應(yīng)用血糖儀檢測(cè)血糖值。⑤子代小鼠肝臟相關(guān)基因表達(dá)情況：分別處死兩組子代小鼠，迅速獲取肝臟，提取RNA，通過(guò)實(shí)施熒光定量PCR法完成過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(PPARα)、肉毒堿棕櫚?；D(zhuǎn)移酶1α(CPT1α)、羥基?；o酶A脫氫酶(Ehhadh)、長(zhǎng)鏈酯酰輔酶A合成酶3(ACSL3)相對(duì)表達(dá)量。

結(jié) 果

1 兩組子代小鼠的出生體重、空腹血糖、血漿瘦素水平對(duì)比 觀察組子代小鼠的出生體重、空腹血糖均高于對(duì)照組，而血漿瘦素水平低于對(duì)照組(均P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 兩組子代小鼠的出生體重、空腹血糖、血漿瘦素水平對(duì)比

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05

2 分娩后20周兩組成年子代小鼠GTT實(shí)驗(yàn)血糖水平對(duì)比 分娩后20周觀察組GTT實(shí)驗(yàn)30、60、90 min時(shí)成年子代小鼠的血糖水平高于對(duì)照組(均P<0.05)，見(jiàn)表2。

3 分娩后20周兩組成年子代小鼠血脂指標(biāo)水平對(duì)比 分娩后20周觀察組成年子代小鼠TC、TG、LDL-C水平均高于對(duì)照組，而HDL-C水平低于對(duì)照組(均P<0.05),見(jiàn)表3。

4 分娩后20周兩組成年子代小鼠ITT實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 分娩后20周觀察組成年子代小鼠ITT實(shí)驗(yàn)30、60、90 min時(shí)的血糖水平高于對(duì)照組(均P<0.05),見(jiàn)表4。

表2 分娩后20周兩組成年子代小鼠GTT實(shí)驗(yàn)血糖水平對(duì)比(mmol/L)

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05

表3 分娩后20周兩組成年子代小鼠血脂指標(biāo)水平對(duì)比(mmol/L)

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05

表4 分娩后20周兩組成年子代小鼠ITT實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比(mmol/L)

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05

5 兩組成年子代小鼠肝臟相關(guān)基因表達(dá)情況對(duì)比 觀察組成年子代小鼠PPARα、CPT1α、Ehhadh相對(duì)表達(dá)量均高于對(duì)照組，而ACSL3相對(duì)表達(dá)量低于對(duì)照組(均P<0.05),見(jiàn)表5。

表5 兩組成年子代小鼠肝臟相關(guān)基因相對(duì)表達(dá)量對(duì)比(%)

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05

討 論

目前，臨床上已有大量文獻(xiàn)證實(shí)，圍妊娠期的飲食、生活習(xí)慣是決定母親和子代健康的重要因素[5]。另有相關(guān)研究亦證實(shí)了妊娠期若攝入過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)或(繼而)血糖異常升高，會(huì)在一定程度上增加子代相關(guān)疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[6]。既往，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，成人慢性疾病主要是于多基因遺傳易感性的基礎(chǔ)上，因不良生活方式和飲食習(xí)慣等因素所誘發(fā)。而近年來(lái)所開(kāi)展的胎兒編程假說(shuō)提出，宮內(nèi)環(huán)境的異?？赡苤苯雨P(guān)系到個(gè)體生命的成長(zhǎng)、遠(yuǎn)期疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)甚至子孫后代的生命健康[7]。其中妊娠期和哺乳期過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)攝入可增加高出生體重發(fā)生幾率，同時(shí)亦會(huì)在一定程度上增加子代成年后肥胖、糖尿病和心血管疾病的發(fā)病率[8]。相關(guān)流行病學(xué)研究證實(shí)：生命早期的生長(zhǎng)模式和其成年后高血壓、葡萄糖耐受性受損、胰島素抵抗和肥胖的風(fēng)險(xiǎn)存在密切相關(guān)[9]。GDM作為妊娠期孕產(chǎn)婦較為常見(jiàn)的代謝紊亂性疾病之一，患者主要臨床表現(xiàn)囊括血糖水平異常升高、脂肪代謝紊亂以及機(jī)體代謝紊亂。GDM會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)婦宮內(nèi)環(huán)境發(fā)生明顯改變，繼而可能對(duì)子代的糖脂代謝產(chǎn)生一定的影響[10]。

本文結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀察組子代小鼠的出生體重、空腹血糖均高于對(duì)照組，而血漿瘦素水平低于對(duì)照組(均P<0.05)。這表明GDM小鼠可顯著增加子代小鼠的出生體重，同時(shí)可提高血糖水平，降低瘦素水平。分析原因，筆者認(rèn)為可能是GDM小鼠的宮內(nèi)環(huán)境發(fā)生改變，從而使得胎兒的營(yíng)養(yǎng)攝入過(guò)多，繼而促進(jìn)了其生長(zhǎng)迅速，增加了出生體重。與此同時(shí)，GDM會(huì)引起子代小鼠出現(xiàn)瘦素抵抗，進(jìn)一步引起瘦素水平的降低。此外，分娩后20周觀察組GTT、ITT實(shí)驗(yàn)30、60、90 min時(shí)成年子代小鼠的血糖水平高于對(duì)照組(均P<0.05)，這提示了GDM小鼠會(huì)引起子代小鼠成年后糖代謝紊亂。究其原因，筆者認(rèn)為胎兒主要是通過(guò)臍靜脈進(jìn)行母血營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，因胎盤屏障的存在，從而使得葡萄糖可通過(guò)胎盤屏障，而胰島素與以高血糖素?zé)o法通過(guò)胎盤屏障。因此，在胎兒通過(guò)臍靜脈吸收GDM母親含有高血糖的血液時(shí)，會(huì)刺激胎兒胰島細(xì)胞的增殖以及胰島素分泌的增加，最終引起糖代謝紊亂[11-12]。另外，分娩后20周觀察組成年子代小鼠TC、TG、LDL-C水平均高于對(duì)照組，而HDL-C水平低于對(duì)照組(均P<0.05)。這與既往研究結(jié)果高度一致[13]，表明了GDM小鼠會(huì)引起子代成年后脂代謝的紊亂。其中主要原因可能在于：子代小鼠的高水平胰島素?zé)o法發(fā)揮正常的生理功能，從而對(duì)正常的脂肪-胰島素軸的反饋?zhàn)饔迷斐善茐?，繼而對(duì)TC的合成和分解代謝造成影響，最終導(dǎo)致脂質(zhì)代謝出現(xiàn)紊亂[14]。本文結(jié)果還顯示了觀察組成年子代小鼠PPARα、CPT1α、Ehhadh相對(duì)表達(dá)量均高于對(duì)照組，而ASL3相對(duì)比表達(dá)量低于對(duì)照組(均P<0.05)。提示了GDM小鼠對(duì)成年子代小鼠糖脂代謝的影響作用機(jī)制可能與肝臟相關(guān)基因表達(dá)異常有關(guān)。分析原因，PPARα與CPT1α表達(dá)的降低會(huì)導(dǎo)致線粒體β的氧化能力，繼而增加脂代謝疾病的易感性；Ehhadh表達(dá)的增加會(huì)促進(jìn)脂肪酸β的氧化，進(jìn)一步降低肝內(nèi)脂肪酸含量；ACSL3的過(guò)表達(dá)會(huì)刺激細(xì)胞攝取脂肪酸，繼而在脂質(zhì)合成的調(diào)控過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[15-16]。

綜上所述，GDM小鼠會(huì)導(dǎo)致子代成年后出現(xiàn)糖脂代謝紊亂，其主要作用機(jī)制可能與肝臟相關(guān)基因表達(dá)異常有關(guān)，值得臨床重點(diǎn)關(guān)注。