Keskustelu

Tässä työssä osoitetaan, että raskauden ja imetyksen aikana vakavaa hyperglykemiaa sairastavien äitien naaraspuolisten jälkeläisten syntymäpaino on alhainen ja vieroitusvaiheessa paino on pieni, minkä lisäksi aikuisena esiintyvien naaraspuolisten jälkeläisten haimarakenteessa on muutoksia. Osoitamme ensimmäistä kertaa, että äidin pellavansiemenöljyn käytöllä oli suotuisia vaikutuksia diabeetikkoäitien naispuolisiin jälkeläisiin, kuten hypertrofian välttäminen ja haiman saarekkeen β-solujen ilmentymisen parantaminen.

Erittäin yleinen vaurio, jota nähdään äidin vaikean hyperglykemian yhteydessä, on alhainen syntymäpaino (Holemans ym. 2003; Fetita ym. 2006; Song ym. 2012), mikä vastaa havaintojamme, joissa HG-diabeetikkoäitien naaraspuoliset jälkeläiset olivat kevyempiä kuin CG:n sekä FOG:n. Alhainen syntymäpaino voidaan selittää sillä, että diabeetikkoäitien raskauden aikana sikiö altistuu vakavalle kohdunsisäiselle hyperglykemialle, joka aiheuttaa sikiön saarekkeiden hypertrofiaa ja β-solujen hyperaktiivisuutta, mikä voi johtaa varhaiseen hyperinsulinaemiaan. Tämä sikiön β-solujen ylistimulaatio rajoittaa niiden sopeutumista, jolloin niiden insuliinirakeet ehtyvät eivätkä ne kykene erittämään insuliinia. β-solujen ehtyminen johtaa sikiön hypoinsulinemiaan. Hypoinsulinemia ja insuliinireseptorien vähentynyt määrä kohdesoluissa johtavat sikiön glukoosinoton vähenemiseen. Sikiön proteiinimassan kasvu estyy ja sikiön proteiinisynteesi vähenee jatkuvasti, mikä johtaa sikiön mikrosomiaan. Postnataalinen kehitys viivästyy, ja nämä jälkeläiset pysyvät pieninä aikuisiässä (Holemans ym. 2003; Yessoufou & Moutairou 2011).

Epidemiologisissa ja kokeellisissa tutkimuksissa on raportoitu, että kalaöljylisäys, joka on n-3-PUFA:n lähde, voi raskauden aikana annettuna lisätä syntymäpainoa ja siten pienentää todennäköisyyttä sairastua kroonisiin tauteihin aikuisuudessa (McGregor ym. 2001; Olafsdottir ym. 2005). Eräät mekanismit voivat selittää tämän hyödyn; niiden joukossa on oletettu, että DHA:n verisuonia laajentava vaikutus lisää kohdunsisäistä istukan virtausta (Rogers ym. 2004) ja siten sikiön ravinteiden ja hapen saantia, mikä johtaa syntymäpainon lisääntymiseen. ALA:n muuntumisen tehokkuus sen pitkäketjuisiksi johdannaisiksi on edelleen kiistanalaista ja vaatii lisää laajaa tieteellistä tutkimusta. Eräät ihmisillä tehdyt tutkimukset, joissa käytettiin stabiileja isotooppeja, viittaavat siihen, että suurin osa ravinnosta saatavasta ALA:sta β-oksidoituu helposti ja käytetään energiasubstraattina, ja sen entsymaattinen muuntuminen EPA:ksi (0,2 8 %) ja DHA:ksi (<0,05 4 %) on vähäistä (Burdge 2006; Plourde & Cunnane 2007). Päinvastoin, toisin kuin kalaöljyssä, jonka koostumuksessa on jo valmiiksi muodostunutta DHA:ta, pellavansiemenöljyn n-3 on muunnettava EPA:ksi ja DHA:ksi, ja tästä johtuen FOG:lla odotettua painonnousua ei tapahtunut, koska DHA:n saanti oli tässä ryhmässä vähäisempää.

Vieroitettaessa 21. päivänä kaikki diabeetikkoäitien naaraspuoliset jälkeläiset olivat edelleen kevyempiä kuin CG. Guarda ym. (2014) tarjosivat terveille Wistar-rotille imetyksen aikana runsasrasvaista ruokavaliota, johon oli lisätty pellavansiemenöljyä, ja havaitsivat myös uros- ja naaraspuolisten jälkeläisten painon pienenevän vieroitusvaiheessa verrattuna kontrolliruokavaliota nauttineiden emojen jälkeläisiin. Runsaasti rasvaa sisältävän ruokavalion, jossa oli 19 % pellavansiemenöljyä, antaminen imetyksen aikana muutti maidon koostumusta siten, että kolesteroli- ja triasyyliglyserolipitoisuudet pienenivät, ja näin ollen he päättelivät, että alhainen paino vieroitettaessa johtui tästä tekijästä. Koska myös meidän eläimemme saivat runsasrasvaista ruokavaliota, johon oli lisätty pellavansiemenöljyä imetyksen aikana, voimme päätellä, että tämä muutos tapahtui myös maidossa. Toinen syy on se, että rottien diabeteksen aiheuttamiseen käytetty streptotsotosiini vähentää maitorauhasen kykyä syntetisoida rasvahappoja, mikä johtaa maidon pienempään määrään (Jackson ym. 1994; Blondeau ym. 2011). Tämän vuoksi muutokset maidon koostumuksessa ovat saattaneet osaltaan vaikuttaa kasvun hidastumiseen, jota on havaittu syntymän jälkeen hyperglykemiaa sairastavien äitien jälkeläisillä.

Melko yleinen ilmiö, joka on havaittu kohdunsisäisen kasvunrajoituksen yhteydessä, on synnytyksen jälkeisen kasvun kiihtyminen (catch-up) alhaisen syntymäpainon kompensoimiseksi. Näin ollen eläimistä tulee alttiimpia lisääntyneelle riskille sairastua tyypin 2 diabetekseen ja metaboliseen oireyhtymään aikuisiässä (Hales & Ozanne 2003). Kahden diabeetikkoemojen ryhmän naaraat, jotka olivat vieroitettaessa kevyempiä kuin CG, onnistuivat sovittamaan painonsa CG:n painoon 70. päivään mennessä, jolloin sen kasvukäyrä palautui, jolloin se oli CG:n kaltainen, vaikka se kulutti saman verran ruokaa, mikä viittaa mahdolliseen vieroituksen jälkeiseen kiinniottoon.

Ruoan saannin osalta havaitsimme, että pellavansiemenöljyn lisääminen runsasrasvaiseen ruokavaliohin ei vaikuttanut jälkeläisten ruoan saantisuositukseen koko elämänsä ajan. Näillä jälkeläisillä odotettiin pitkällä aikavälillä lisääntyvää ruoan saantia, joka aiheuttaa lihavuutta ja insuliiniresistenssiä. Sikiön hyperinsulinaemia edistää energiatasapainon hypotalamuksen hermoverkkojen normaalin kehityksen kannalta keskeisten kriittisten/välttämättömien reittien toimintahäiriöitä (Plagemann 2011). Vaikka merkittäviä eroja ei havaittu, HG:n naaraspuoliset jälkeläiset kuluttivat 14 % enemmän ruokaa kuin CG:n jälkeläiset, mikä viittaa mahdolliseen oreksigeenisten peptidien ilmentymisen lisääntymiseen ja anoreksigeenisten peptidien ilmentymisen vähenemiseen sikiöaikaisen hyperinsulinaemian aiheuttamien muutosten seurauksena.

Eläinmallit ovat osoittaneet vakuuttavasti, että diabetes voi siirtyä kohdunsisäisellä altistumisella äidin hyperglykemialle. Äidin hyperglykemia kriittisinä kehityskausina on yhdistetty insuliinin erityksen vähenemiseen vastauksena glukoosin antamiseen (Fetita ym. 2006), Tässä tutkimuksessa vakava äidin hyperglykemia ei kuitenkaan vaikuttanut naaraspuolisten jälkeläisten glukoosinsietokykyyn, kun sitä mitattiin 180 päivää syntymän jälkeen. Saman tuloksen havaitsi Zhao & Weiler 2010), jossa äidin hyperglykemia ei vaikuttanut Sprague Dawley -rottien jälkeläisten glukoosinsietokykyyn kummallakaan sukupuolella kolmen kuukauden iässä. Samoin kuin tutkimuksessamme Song ym. (2012) havaitsivat, että kun diabeetikkoäitien jälkeläisiä pidettiin tavanomaisella chow-ruokavaliolla, heillä oli suhteellisen normaali glukoosinsietokyky, ja ne muistuttivat normaalin glukoosinsietokyvyn omaavien äitien jälkeläisiä. Kuten OGTT:n kohdalla, emme havainneet ryhmien välisiä eroja IpITT:n, perifeerisen insuliiniresistenssin mittaamiseen käytettävän menetelmän, osalta 180 päivän kohdalla. Blondeau ym. (2011) arvioivat tiineyden ja imetyksen aikana diabetesta sairastaneiden Sprague Dawleyn jälkeläisten glukoosiaineenvaihduntaa 3, 6 ja 12 kuukauden iässä ja havaitsivat insuliiniresistenssin IpITT-testin avulla vasta näiden eläinten 12 kuukauden iässä. Samoin kuin meidän tuloksissamme, 6 kuukauden kohdalla IpITT-käyrän alle jäävässä pinta-alassa ei havaittu eroja ryhmien välillä, mutta huomasimme, että HG:n käyrän alle jäävä pinta-ala oli 8,9 % suurempi kuin CG:n. Ehkä jos tutkimus olisi kestänyt pidempään, näiltä rotilta olisi löytynyt insuliiniresistenssiä.

Paastoglukoosin osalta Zeng ym. (2010) eivät myöskään havainneet eroja paastoglukoosipitoisuuksissa CG:n ja vakavaa hyperglykemiaa sairastaneiden Wistar-rottien jälkeläisten CG:n ja jälkeläisten välillä kuuden kuukauden iässä. Nämä havainnot sopivat yhteen Blondeaun ym. (2011) kanssa, jotka havaitsivat, että paastoglukoosi- ja insuliinitasot olivat samanlaisia diabeetisten rottien ja terveiden rottien urospuolisten jälkeläisten välillä kolmen ja kuuden kuukauden iässä. Toisessa tutkimuksessa, jossa arvioitiin vakavan hyperglykemian vaikutuksia urosrottien paastoglukoosi- ja insuliinipitoisuuksiin kuuden kuukauden iässä, ei havaittu eroja diabeetikkoäideistä ja kontrolliäideistä peräisin olevien ryhmien välillä (Song ym. 2012). Korostamme, että useimmissa tutkimuksissa on analysoitu vain urospuolisia jälkeläisiä, mikä vaikeuttaa tulostemme vertailua diabeetikkojen rottien urospuolisiin jälkeläisiin.

Kirjallisuudessa on kuvattu, että haiman saarekkeiden hyperplasiaa voi esiintyä äidin hyperglykemian seurauksena (Holemans ym. 2003; Fetita ym. 2006) mahdollisen perinataalikauden aikana tapahtuvan neogeneesin välityksellä, joka on havaittavissa aikuisikään. Analysoitaessa haiman saarekkeiden tiheyttä koeryhmissä havaittiin, että ryhmät eivät eronneet toisistaan; äidin hyperglykemia lisäsi kuitenkin haiman saarekkeiden määrää HG:ssä, sillä tämän ryhmän naaraiden haiman saarekkeita oli 13,1 prosenttia enemmän kuin CG:n naaraiden. Huomionarvoista on, että pellavansiemenöljyn käyttö ei johtanut saarekkeiden määrän lisääntymiseen, sillä tämän ryhmän naispuolisilla jälkeläisillä oli -17,6 % saarekkeita HG:hen verrattuna.

Remaclen ym. mukaan (2007) diabeetikkoäitien jälkeläisillä on haiman saarekkeiden hypertrofiaa hyperglykeemisen kohdunsisäisen ympäristön vuoksi, mikä johtaa näiden saarekkeiden liialliseen stimulointiin. Analysoimalla haiman saarekkeen keskimääräistä halkaisijaa havaitsimme, että äidin hyperglykemia vaikutti siihen, ja HG:n halkaisija oli suurempi kuin CG:n. Sitä vastoin Song ym. (2012), jotka tutkivat Sprague Dawley -rottien urosjälkeläisiä, joilla oli vakava hyperglykemia raskauden ja imetyksen aikana, eivät havainneet eroja haiman saarekkeen koossa niiden ryhmien välillä, jotka olivat peräisin diabeetikkoäideistä, joita oli ruokittu kontrolliruualla vieroituksen jälkeen, ja niiden ryhmien välillä, joita oli ruokittu kontrolliäideistä kuuden kuukauden iässä. Korostamme pellavansiemenöljyn suurempaa suojavaikutusta haiman saarekkeiden hypertrofiaa ehkäisevässä kyvyssä, koska saarekkeiden läpimitat olivat pienemmät kuin HG:llä ja 180 päivän kohdalla samanlaiset kuin CG:llä. Tiedetään hyvin, että n-3 PUFA:t aktivoivat peroksisomeja aktivoivia reseptoreita (PPAR), ja PPAR γ:n isomuodon ilmentyminen β-soluissa kontrolloi glukoosiaineenvaihduntaan osallistuvien geenien ilmentymistä. Näin ollen odotamme, että n-3 vähentää haiman β-solujen basaalista ylistimulaatiota, jota esiintyy diabetesta sairastavien äitien jälkeläisillä raskauden aikana syntymästä aikuisuuteen (Plagemann 2011), eikä se johda saarekkeiden hypertrofiaan.

Kirjallisuudessa on raportoitu, että kun haiman saarekkeita eristetään terveiltä rotilta, pienten saarekkeiden prosenttiosuus on suurempi kuin suurten saarekkeiden prosenttiosuus (MacGregor ym. 2006). Tämä on samankaltainen kuin tutkimuksessamme havaitut tulokset, joissa kaikissa naaraiden jälkeläisryhmissä pienten saarekkeiden osuus oli suurempi. Ryhmien välisessä vertailussa havaittiin, että HG:llä oli 180 päivän kohdalla suurempi osuus suuria saarekkeita ja pienempi osuus pieniä saarekkeita kuin CG:llä. Suurten saarekkeiden suurin määrä HG:ssä johtuu näiden saarekkeiden liiallisesta stimulaatiosta raskauden aikana, jolloin ne joutuivat kohtaamaan äidin vakavan hyperglykemian, joka johtui tarpeesta tuottaa enemmän insuliinia. Tämä tilanne johti niiden solujen lisääntymiseen ja siten saarekkeiden koon kasvuun, ja tämä ominaisuus säilyi aikuisuuteen asti (Fetita ym. 2006; Remacle ym. 2007). Korostamme jälleen kerran pellavansiemenöljyn käytön vaikutusta, sillä sen käyttö ei johtanut tähän tilanteeseen, sillä FOG:lla haiman saarekkeen kokoon suhteutettu jakauma oli samanlainen kuin CG:llä.

Vaikka HG-eläimillä esiintyi lisääntynyttä haiman saarekkeiden numeerista tiheyttä ja saarekekkeen kokoa, haiman absoluuttinen ja suhteellinen paino oli alhaisempi kuin muissa ryhmissä. Holemans ym. (2003) raportoivat, että sikiön haiman paino on pienentynyt diabeetikkoäitien jälkeläisillä, vaikka endokriinisen kudoksen prosenttiosuus on kasvanut, mikä tukee havaintojamme ja viittaa pienempään eksokriinisen kudoksen prosenttiosuuteen endokriinisen kudoksen määrän kustannuksella. Samoin kuin CG:llä, FOG:llä haiman absoluuttinen ja suhteellinen paino oli sama, ja kaikki endokriiniseen osaan liittyvät parametrit vastasivat CG:llä havaittuja parametreja.

HG:n jälkeläisillä havaitut suuret haiman saarekkeet erittävät vähemmän insuliinia, ja selityksenä voisi olla se, että näillä on alhaisempi beetasolujen immunotiheys saareketta kohti ja vähemmän insuliinia solua kohti (Fujita ym. 2011; Huang ym. 2011). Insuliinin immunotiheyttä koskevat tuloksemme vahvistavat tätä ajatusta, sillä HG:n jälkeläisten immunovärjäystiheys oli alhaisempi verrattuna muihin ryhmiin, ja myös beetasolujen massa oli pienempi. Jälleen kerran havaitsimme pellavansiemenöljyn vaikutuksen tämän tilanteen välttämisessä, koska immunovärjäytymisen tiheys ja beetasolujen massa oli suurempi kuin HG:llä ja samanlainen kuin CG:llä. N-3 LCPUFA:t ja niiden aineenvaihduntatuotteet ovat PPAR γ:n luonnollisia ligandeja (Edwards & O’Flaherty 2008; Calder 2012), ja tutkimukset ovat osoittaneet, että niillä on suoria suotuisia vaikutuksia haiman β-soluihin, kuten parannuksia insuliinin erityskapasiteettiin haiman saarekkeissa, jotka on eristetty Wistar-rottien ja hamsterin β-solukannoista (Van Herpen & Schrauwen-Hinderling 2008). Näin ollen uskomme, että insuliinin suurempi ilmentyminen FOG:ssa verrattuna HG:hen liittyy tähän LCPUFA:n ja PPAR γ:n väliseen suhteeseen.