Diskuze

Tato práce ukazuje, že samičí potomci matek s těžkou hyperglykémií během těhotenství a laktace mají kromě změn ve struktuře pankreatu v dospělosti také nízkou porodní hmotnost a nízkou hmotnost při odstavení. Poprvé jsme ukázali, že užívání lněného oleje matkami mělo příznivé účinky u potomků samic od diabetických matek, jako je zamezení hypertrofie a zlepšení exprese β-buněk pankreatických ostrůvků.

Velmi častým poškozením pozorovaným v případech těžké hyperglykémie matek je nízká porodní hmotnost (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006; Song et al. 2012), což souhlasí s našimi zjištěními, kdy potomci ženského pohlaví od matek diabetiček s HG byli lehčí než CG, stejně jako FOG. Nízkou porodní hmotnost lze vysvětlit tím, že během těhotenství diabetických matek je plod konfrontován se závažnou intrauterinní hyperglykémií, která vyvolává hypertrofii ostrůvků plodu a hyperaktivitu β-buněk, což je jev, který může vést k časné hyperinzulinémii. Tato nadměrná stimulace fetálních β-buněk omezuje jejich adaptaci, takže jsou vyčerpány inzulinovými granulemi a nejsou schopny vylučovat inzulin. Vyčerpání β-buněk má za následek hypoinzulinémii plodu. Hypoinzulinémie a snížený počet inzulinových receptorů v cílových buňkách vedou ke snížení příjmu glukózy plodem. Růst bílkovinné hmoty plodu je potlačen a syntéza bílkovin plodu je trvale snížena, což vede k fetální mikrosomii. Postnatální vývoj je opožděn a tito potomci zůstávají malí i v dospělosti (Holemans et al. 2003; Yessoufou & Moutairou 2011).

Epidemiologické a experimentální studie uvádějí, že suplementace rybím tukem, zdrojem n-3 PUFA, pokud je podávána během těhotenství, může zvýšit porodní hmotnost a snížit tak pravděpodobnost vzniku chronických onemocnění v dospělosti (McGregor et al. 2001; Olafsdottir et al. 2005). Tento přínos mohou vysvětlovat některé mechanismy; mezi nimi se předpokládá, že vazodilatační schopnost DHA zvyšuje intrauterinní průtok placentou (Rogers et al. 2004), a tím i lačnost v zásobování plodu živinami a kyslíkem, což vyvolává zvýšení porodní hmotnosti. Účinnost přeměny ALA na její deriváty s dlouhým řetězcem zůstává kontroverzní a vyžaduje další rozsáhlý vědecký výzkum. Některé studie u lidí využívající stabilní izotopy naznačují, že většina ALA ze stravy je snadno β-oxidována a využita jako energetický substrát, přičemž je omezena její enzymatická přeměna na EPA (0,2 a 8 %) a DHA (<0,05 a 4 %) (Burdge 2006; Plourde & Cunnane 2007). Naopak na rozdíl od rybího oleje, který má DHA již vytvořenou ve svém složení, se n-3 z lněného oleje musí přeměnit na EPA a DHA, a díky tomu nedošlo k přírůstku hmotnosti, který se očekával u FOG, protože přísun DHA byl u této skupiny nižší.

Ve 21. dni po odstavu byly všechny samice potomků diabetických matek stále lehčí než CG. Guarda et al (2014) nabízeli zdravým potkanům kmene Wistar během laktace stravu s vysokým obsahem tuku a lněného oleje a rovněž pozorovali nízkou hmotnost samčích a samičích potomků při odstavení ve srovnání s potomky matek, které konzumovaly kontrolní stravu. Podávání vysokotučné diety s 19 % lněného oleje během laktace změnilo složení mléka s nižším obsahem cholesterolu a triacylglycerolů, a proto dospěli k závěru, že nízká hmotnost při odstavu byla způsobena tímto faktorem. Vzhledem k tomu, že i naše zvířata dostávala během laktace vysokotučnou dietu s lněným olejem, dospěli jsme k závěru, že k této změně došlo i v mléce. Dalším důvodem je, že streptozotocin používaný k vyvolání diabetu u potkanů vede ke snížené schopnosti mléčné žlázy syntetizovat mastné kyseliny, což vede k jejich nižšímu množství v mléce (Jackson et al. 1994; Blondeau et al. 2011). Z tohoto důvodu mohly změny ve složení mléka přispět k růstové retardaci pozorované po narození u potomků matek s hyperglykémií.

Dost častým jevem pozorovaným v případech intrauterinní růstové restrikce je zrychlený postnatální růst (catch-up), který má kompenzovat nízkou porodní hmotnost. V souladu s tím se zvířata stávají náchylnějšími ke zvýšenému riziku vzniku diabetu 2. typu a metabolického syndromu v dospělosti (Hales & Ozanne 2003). Samice obou skupin diabetických matek, které byly při odstavu lehčí než CG, dokázaly do 70. dne vyrovnat svou hmotnost s CG, obnovily svou růstovou křivku a zanechaly ji podobnou CG, a to i při konzumaci stejného množství potravy, což naznačuje možný catch-up po odstavu.

Co se týče příjmu potravy, pozorovali jsme, že přídavek lněného oleje k dietě s vysokým obsahem tuku neovlivnil příjem potravy u potomků po celý život. U těchto potomků se v dlouhodobém horizontu očekávalo zvýšení příjmu potravy, které způsobuje obezitu a inzulinovou rezistenci. Fetální hyperinzulinémie přispívá k dysfunkci klíčových kritických/důležitých drah pro normální vývoj hypotalamických neuronálních sítí pro energetickou rovnováhu (Plagemann 2011). Ačkoli nebyly pozorovány žádné významné rozdíly, samice HG potomků konzumovaly o 14 % více potravy než CG, což naznačuje možné zvýšení exprese orexigenních peptidů a snížení exprese anorexigenních peptidů v důsledku změn způsobených fetální hyperinzulinémií.

Zvířecí modely přesvědčivě prokázaly, že diabetes může být přenášen intrauterinním vystavením hyperglykémii matky. Hyperglykémie matky v kritických obdobích vývoje byla spojena se snížením sekrece inzulinu v reakci na podání glukózy (Fetita et al. 2006), V této studii však závažná hyperglykémie matky neovlivnila glukózovou toleranci u samičích potomků při měření 180 dní po narození. Stejný výsledek zjistil Zhao & Weiler 2010), kde mateřská hyperglykémie neovlivnila glukózovou toleranci potomků potkanů Sprague Dawley, a to u obou pohlaví, ve věku tří měsíců. Podobně jako v naší studii Song et al. (2012) pozorovali, že při chovu na standardní dietě chow vykazovali potomci diabetických matek relativně normální glukózovou toleranci, která se podobala jejich protějškům od matek s normální glykemií. Stejně jako u OGTT jsme nezjistili žádné rozdíly mezi skupinami, pokud jde o IpITT, metodu používanou k měření periferní inzulinové rezistence, ve 180 dnech. Blondeau et al. (2011) hodnotili metabolismus glukózy u potomků Sprague Dawley s diabetem během březosti a laktace ve 3, 6 a 12 měsících a zjistili inzulinovou rezistenci pomocí testu IpITT pouze ve 12 měsících života těchto zvířat. Podobně jako naše výsledky nebyly v 6 měsících zjištěny rozdíly v ploše pod křivkou IpITT mezi skupinami, ale zjistili jsme, že HG měla plochu pod křivkou o 8,9 % větší než CG. Možná, že kdyby studie trvala déle, zjistili bychom u těchto potkanů inzulinovou rezistenci.

Co se týče glykémie nalačno, Zeng et al. (2010) také nezjistili žádné rozdíly v hladinách glukózy nalačno mezi CG a potomky potkanů kmene Wistar s těžkou hyperglykémií v šesti měsících věku. Tato pozorování se shodují s pozorováním Blondeaua et al. (2011), kteří zjistili, že hladiny glukózy a inzulinu nalačno byly u samců potomků diabetických potkanů a zdravých potkanů ve věku tří a šesti měsíců podobné. V jiné studii, která hodnotila vliv těžké hyperglykémie na hladinu glukózy a inzulinu nalačno u samců potkanů v šesti měsících, nebyly pozorovány žádné rozdíly mezi skupinami pocházejícími od matek diabetiček a kontrolními matkami (Song et al. 2012). Zdůrazňujeme, že ve většině studií byli analyzováni pouze samčí potomci, což ztěžuje srovnání našich výsledků se samčími potomky diabetických potkanů.

V literatuře bylo popsáno, že v důsledku hyperglykémie matek může dojít k hyperplazii pankreatických ostrůvků (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006) prostřednictvím možné neogeneze v perinatálním období, kterou lze pozorovat v dospělosti. Při analýze hustoty pankreatických ostrůvků v experimentálních skupinách jsme zjistili, že se skupiny mezi sebou nelišily; hyperglykémie matky však zvýšila počet pankreatických ostrůvků u HG, a to v tom smyslu, že samice této skupiny měly o 13,1 % více pankreatických ostrůvků než CG. Je pozoruhodné, že užívání lněného oleje nevedlo ke zvýšení počtu ostrůvků, neboť samice potomků z této skupiny měly -17,6 % ostrůvků ve srovnání s HG.

Podle Remacle et al. (2007) mají potomci diabetických matek hypertrofii pankreatických ostrůvků v důsledku hyperglykemického intrauterinního prostředí, což je důsledek nadměrné stimulace těchto ostrůvků. Při analýze průměrného průměru pankreatických ostrůvků jsme zjistili, že tento průměr je ovlivněn hyperglykémií matky, kdy HG má větší průměr než CG. Naproti tomu Song et al. (2012) při studiu samčích potomků potkanů Sprague Dawley s těžkou hyperglykémií během březosti a laktace nepozorovali žádné rozdíly ve velikosti pankreatických ostrůvků mezi skupinami pocházejícími od diabetických matek krmených kontrolní stravou po odstavení a kontrolními matkami ve věku šesti měsíců. Zdůrazňujeme větší ochranný účinek lněného oleje na schopnost zabránit hypertrofii pankreatických ostrůvků, protože průměry ostrůvků byly menší než u HG a ve 180 dnech byly podobné jako u CG. Je dobře známo, že n-3 PUFA aktivují receptory aktivované peroxizomovými proliferátory (PPAR) a exprese izoformy PPAR γ v β-buňkách řídí expresi genů zapojených do metabolismu glukózy. Proto očekáváme, že n-3 snižují bazální nadměrnou stimulaci pankreatických β-buněk, ke které dochází u potomků matek s diabetem během těhotenství, od narození až do dospělosti (Plagemann 2011), což nevede k hypertrofii ostrůvků.

V literatuře se uvádí, že při izolaci pankreatických ostrůvků ze zdravých potkanů je procento malých ostrůvků vyšší než procento velkých ostrůvků (MacGregor et al. 2006). To je podobné výsledkům pozorovaným v naší studii, kdy všechny skupiny potomků samic měly vyšší procento malých ostrůvků. Při porovnání mezi skupinami bylo zjištěno, že HG měla ve 180 dnech vyšší procento velkých ostrůvků a nižší procento malých ostrůvků než CG. Největší množství velkých ostrůvků u HG je způsobeno nadměrnou stimulací, kterou tyto ostrůvky měly v době těhotenství, kdy byly konfrontovány se silnou hyperglykémií matky v důsledku nutnosti produkovat více inzulinu. Tento stav vedl ke zvětšení jejich buněk a tím ke zvětšení velikosti ostrůvků a tato vlastnost se udržela až do dospělosti (Fetita et al. 2006; Remacle et al. 2007). Znovu zdůrazňujeme vliv užívání lněného oleje, protože jeho užívání k této situaci nevedlo, protože FOG měl rozložení vzhledem k velikosti pankreatických ostrůvků podobné jako CG.

Ačkoli HG zvířata vykazovala zvýšenou početní hustotu pankreatických ostrůvků a jejich velikost, absolutní i relativní hmotnost pankreatu byla nižší než u ostatních skupin. Holemans et al. (2003) uvádí, že hmotnost fetální slinivky je u potomků diabetických matek snížená, ačkoli procento endokrinní tkáně je zvýšené, což potvrzuje naše zjištění a ukazuje na nižší procento exokrinní tkáně na úkor množství endokrinní tkáně. Podobně jako u CG vykazovala FOG stejnou absolutní i relativní hmotnost pankreatu a všechny parametry vztažené k endokrinní části byly ekvivalentní těm, které byly pozorovány u CG.

Velké pankreatické ostrůvky, které se vyskytují u potomků HG, vylučují méně inzulinu a vysvětlením by mohlo být, že mají nižší imunodenzitu beta-buněk na ostrůvek a méně inzulinu na buňku (Fujita et al. 2011; Huang et al. 2011). Naše výsledky imunodenzity inzulinu tuto myšlenku potvrzují, protože potomci s HG vykazovali nižší hustotu imunobarvení ve srovnání s ostatními skupinami a také nižší hmotnost beta-buněk. Opět jsme pozorovali vliv lněného oleje na zamezení této situace, protože hustota imunoznačení a hmotnost beta-buněk byla větší než u HG a podobná jako u CG. N-3 LCPUFA a jejich metabolity jsou přirozenými ligandy PPAR γ (Edwards & O’Flaherty 2008; Calder 2012) a studie prokázaly, že mají přímý příznivý vliv na β-buňky pankreatu, například zlepšení sekreční kapacity inzulinu v pankreatických ostrůvcích izolovaných z β-buněk kmenů potkanů Wistar a křečků (Van Herpen & Schrauwen-Hinderling 2008). Větší expresi inzulinu u FOG ve srovnání s HG tedy přisuzujeme souvislost s tímto vztahem mezi LCPUFA a PPAR γ.