Discussione

Questo lavoro dimostra che la prole femminile da madri con grave iperglicemia durante la gravidanza e l’allattamento hanno basso peso alla nascita e basso peso allo svezzamento, oltre a cambiamenti nella struttura pancreatica da adulti. Per la prima volta, dimostriamo che l’uso materno di olio di semi di lino ha avuto effetti benefici nella prole femminile da madri diabetiche come evitare l’ipertrofia e migliorare l’espressione delle cellule β del pancreas.

Un danno molto comune visto nei casi di grave iperglicemia materna è basso peso alla nascita (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006; Song et al. 2012), che concorda con i nostri risultati, dove la prole femminile da madri diabetiche HG era più leggero di CG, così come FOG. Il basso peso alla nascita può essere spiegato dal fatto che durante la gravidanza delle madri diabetiche, il feto è confrontato con grave iperglicemia intrauterina, che induce l’ipertrofia delle isole fetali e l’iperattività delle cellule β, un fenomeno che può portare a iperinsulinemia precoce. Questa sovrastimolazione delle β-cellule fetali limita il loro adattamento, per cui si impoveriscono di granuli di insulina e sono incapaci di secernere insulina. L’esaurimento delle β-cellule si traduce in ipoinsulinemia fetale. L’ipoinsulinemia e un numero ridotto di recettori dell’insulina nelle cellule bersaglio portano a una riduzione dell’assorbimento fetale del glucosio. La crescita della massa proteica fetale è soppressa, e la sintesi proteica fetale è costantemente abbassata, portando a una microsomia fetale. Sviluppo postnatale è ritardata, e questi figli rimangono piccoli in età adulta (Holemans et al. 2003; Yessoufou & Moutairou 2011).

Studi epidemiologici e sperimentali hanno riportato che l’integrazione di olio di pesce, una fonte di n-3 PUFA, quando dato durante la gravidanza, può aumentare il peso alla nascita e quindi ridurre le probabilità di sviluppare malattie croniche in età adulta (McGregor et al. 2001; Olafsdottir et al. 2005). Alcuni meccanismi possono spiegare questo beneficio; tra questi, si postula che il potere vasodilatatore del DHA aumenti il flusso placentare intrauterino (Rogers et al. 2004), e quindi l’avidità nel rifornimento di nutrienti e ossigeno al feto, che provocano l’aumento del peso alla nascita. L’efficienza della conversione dell’ALA nei suoi derivati a catena lunga rimane controversa e richiede ulteriori ricerche scientifiche approfondite. Alcuni studi negli esseri umani utilizzando isotopi stabili suggeriscono che la maggior parte del ALA dalla dieta è facilmente β-ossidato e utilizzato come substrato energetico, essendo limitato nella sua conversione enzimatica a EPA (0.2 a 8%) e DHA (<0.05 a 4%) (Burdge 2006; Plourde & Cunnane 2007). Al contrario, a differenza dell’olio di pesce, che ha DHA già formato nella sua composizione, l’n-3 dall’olio di semi di lino deve essere convertito in EPA e DHA, e a causa di questo, l’aumento di peso che era previsto nel FOG non si è verificato perché l’offerta di DHA era inferiore in questo gruppo.

Allo svezzamento, giorno 21, tutte le prole femminile da madri diabetiche erano ancora più leggere di CG. Guarda et al. (2014) ha offerto dieta ad alto contenuto di grassi con olio di semi di lino a ratti Wistar sani durante l’allattamento e anche osservato basso peso della prole maschile e femminile allo svezzamento rispetto alla prole di madri che hanno consumato dieta di controllo. La somministrazione di una dieta ad alto contenuto di grassi con il 19% di olio di semi di lino durante l’allattamento ha cambiato la composizione del latte, con un contenuto inferiore di colesterolo e triacilglicerolo, e quindi, hanno concluso che il basso peso allo svezzamento era dovuto a questo fattore. Poiché i nostri animali hanno anche ricevuto una dieta ad alto contenuto di grassi con olio di semi di lino durante l’allattamento, concludiamo che questa modifica è avvenuta anche nel latte. Un’altra ragione è che la streptozotocina usata per indurre il diabete nei ratti porta ad una ridotta capacità della ghiandola mammaria di sintetizzare acidi grassi, portando ad una minore quantità nel latte (Jackson et al. 1994; Blondeau et al. 2011). A causa di questo, i cambiamenti nella composizione del latte possono aver contribuito al ritardo di crescita osservato dopo la nascita nella prole di madri con iperglicemia.

Un fenomeno abbastanza frequente osservato nei casi di restrizione della crescita intrauterina è accelerato crescita postnatale (catch-up) per compensare il basso peso alla nascita. Di conseguenza, gli animali diventano più suscettibili all’aumento del rischio di sviluppare il diabete di tipo 2 e la sindrome metabolica in età adulta (Hales & Ozanne 2003). Le femmine dei due gruppi di madri diabetiche, che erano più leggere allo svezzamento rispetto alla CG, sono riuscite ad eguagliare il loro peso alla CG entro il 70° giorno, recuperando la sua curva di crescita, lasciandola simile alla CG, anche consumando la stessa quantità di cibo, indicando un possibile recupero post-svezzamento.

Riguardo all’assunzione di cibo, abbiamo osservato che l’aggiunta di olio di semi di lino alla dieta ad alto contenuto di grassi non ha influenzato l’assunzione di cibo della prole per tutta la vita. Per questa prole, l’aumento dell’assunzione di cibo, che causa l’obesità e la resistenza all’insulina, era previsto a lungo termine. L’iperinsulinemia fetale contribuisce alla disfunzione di percorsi chiave critici/essenziali per il normale sviluppo delle reti neurali ipotalamiche per l’equilibrio energetico (Plagemann 2011). Anche se non sono state osservate differenze significative, la prole femminile HG consumava il 14% in più di cibo rispetto alla CG, indicando un possibile aumento dell’espressione dei peptidi orexigenic e la diminuzione dell’espressione dei peptidi anoressigenic come risultato dei cambiamenti causati da iperinsulinemia fetale.

I modelli animali hanno dimostrato in modo convincente che il diabete può essere trasmesso dall’esposizione intrauterina alla iperglicemia materna. L’iperglicemia materna durante i periodi critici dello sviluppo è stato collegato a ridurre la secrezione di insulina in risposta alla somministrazione di glucosio (Fetita et al. 2006), Tuttavia, in questo studio, grave iperglicemia materna non ha influenzato la tolleranza al glucosio nella prole femminile quando misurato a 180 giorni dopo la nascita. Lo stesso risultato è stato trovato da Zhao & Weiler 2010), dove iperglicemia materna non ha influenzato la tolleranza al glucosio della prole di ratti Sprague Dawley, in entrambi i generi, a tre mesi di età. Simile al nostro studio, Song et al. (2012) hanno osservato che quando tenuto su dieta standard chow, prole da madri diabetiche esibito relativamente normale tolleranza al glucosio, assomigliando loro controparti da madri con glucosio normale. Come con OGTT, non abbiamo trovato differenze tra i gruppi per quanto riguarda IpITT, un metodo utilizzato per misurare la resistenza periferica all’insulina, a 180 giorni. Blondeau et al. (2011) hanno valutato il metabolismo del glucosio della prole di Sprague Dawley con diabete durante la gravidanza e l’allattamento a 3, 6 e 12 mesi e trovato resistenza all’insulina attraverso il test IpITT solo a 12 mesi di vita di questi animali. Simile ai nostri risultati, a 6 mesi non sono state trovate differenze nell’area sotto la curva IpITT tra i gruppi, ma ci siamo resi conto che HG aveva un’area sotto la curva 8,9% più grande di CG. Forse se lo studio fosse durato più a lungo, avremmo trovato la resistenza all’insulina in questi ratti.

Per quanto riguarda il glucosio a digiuno, Zeng et al. (2010) anche trovato nessuna differenza nei livelli di glucosio a digiuno tra il CG e la prole di ratti Wistar con iperglicemia grave a sei mesi di età. Queste osservazioni concordano con Blondeau et al. (2011), che hanno osservato che il glucosio a digiuno e i livelli di insulina erano simili tra la prole maschile di ratti diabetici e ratti sani a tre e sei mesi di età. Un altro studio, valutando gli effetti di una grave iperglicemia sui livelli di glucosio e insulina a digiuno nei ratti maschi a sei mesi, non ha osservato differenze tra i gruppi provenienti da madri diabetiche e madri di controllo (Song et al. 2012). Sottolineiamo che nella maggior parte degli studi, solo prole maschile sono stati analizzati, rendendo difficile confrontare i nostri risultati con la prole maschile di ratti diabetici.

È stato descritto in letteratura che iperplasia delle isole pancreatiche può verificarsi a causa di iperglicemia materna (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006) attraverso una possibile neogenesi durante il periodo perinatale, che può essere osservato in età adulta. Analizzando la densità delle isole pancreatiche nei gruppi sperimentali abbiamo notato che i gruppi non differivano tra loro; tuttavia, l’iperglicemia materna aumentava il numero di isole pancreatiche in HG, in quanto le femmine di questo gruppo avevano il 13,1% in più di isole pancreatiche rispetto alla CG. È degno di nota che l’uso di olio di semi di lino non ha portato ad un aumento del numero di isolotti, in quanto le femmine figlie di questo gruppo hanno -17,6% di isolotti rispetto a HG.

Secondo Remacle et al. (2007), la prole di madri diabetiche hanno ipertrofia delle isole pancreatiche a causa dell’ambiente iperglicemico intrauterino, risultante dalla sovrastimolazione di queste isole. Analizzando il diametro medio dell’isolotto pancreatico, abbiamo osservato che questo è stato influenzato dall’iperglicemia materna, dove HG ha un diametro maggiore di CG. Al contrario, Song et al. (2012), studiando la prole maschile di ratti Sprague Dawley con grave iperglicemia durante la gravidanza e l’allattamento, non hanno osservato differenze nelle dimensioni dell’isolotto pancreatico tra i gruppi derivati da madri diabetiche alimentate con un pasto di controllo dopo lo svezzamento e madri di controllo a sei mesi di età. Sottolineiamo un maggiore effetto protettivo dell’olio di semi di lino sulla capacità di prevenire l’ipertrofia delle isole pancreatiche, perché i diametri delle isole erano più piccoli di quelli di HG ed erano simili al CG a 180 giorni. È noto che i PUFA n-3 attivano i recettori attivati dal proliferatore del perossisoma (PPAR) e l’espressione dell’isoforma PPAR γ nelle cellule β controlla l’espressione dei geni coinvolti nel metabolismo del glucosio. Quindi ci aspettiamo che n-3 riduca la sovrastimolazione basale delle β-cellule pancreatiche, che si verificano nella prole di madri con diabete durante la gravidanza, dalla nascita all’età adulta (Plagemann 2011), non portando all’ipertrofia delle isole.

È stato riportato in letteratura che quando le isole pancreatiche sono isolate da ratti sani la percentuale di piccole isole è superiore alla percentuale di isole grandi (MacGregor et al. 2006). Questo è simile ai risultati osservati nel nostro studio, dove tutti i gruppi di prole femminile avevano una percentuale più alta di isolotti piccoli. Quando si confronta tra i gruppi, è stato osservato che HG aveva una percentuale più alta di isolotti grandi e una percentuale inferiore di isolotti piccoli rispetto a CG a 180 giorni. La maggiore quantità di isole grandi in HG è dovuta alla sovrastimolazione che queste isole hanno avuto al momento della gravidanza, dove si è confrontato con una grave iperglicemia materna in conseguenza della necessità di produrre più insulina. Questa condizione ha portato all’aumento delle loro cellule e quindi all’aumento delle dimensioni delle isole, e questa caratteristica è stata mantenuta fino all’età adulta (Fetita et al. 2006; Remacle et al. 2007). Ancora una volta, sottolineiamo l’effetto dell’uso dell’olio di semi di lino, perché il suo uso non ha portato a questa situazione, in quanto il FOG aveva la distribuzione relativa alla dimensione dell’isolotto pancreatico simile al CG.

Anche se gli animali HG hanno mostrato una maggiore densità numerica di isolotti pancreatici e la dimensione delle isole, il peso assoluto e relativo del pancreas era inferiore rispetto agli altri gruppi. Holemans et al. (2003) hanno riferito che il peso del pancreas fetale è diminuito nella prole di madri diabetiche, anche se la percentuale di tessuto endocrino è aumentato, approvando i nostri risultati e indicando una percentuale inferiore di tessuto esocrino a scapito della quantità di tessuto endocrino. Simile a CG, il FOG ha mostrato lo stesso peso assoluto e relativo del pancreas, e tutti i parametri relativi alla parte endocrina erano equivalenti a quelli visti in CG.

Grandi isolotti pancreatici, come trovato nella prole HG, secernono meno insulina, e una spiegazione potrebbe essere che questi hanno minore immunodensità beta-cellule per isolotto e meno insulina per cella (Fujita et al. 2011; Huang et al. 2011). I nostri risultati di immunodensità dell’insulina corroborano questa idea, perché la prole HG ha mostrato una minore densità di immunocolorazione rispetto agli altri gruppi, così come una minore massa di beta-cellule. Ancora una volta, abbiamo osservato l’effetto dell’olio di semi di lino per evitare questa situazione, perché la densità della immunostaining e la massa delle cellule beta era maggiore di HG e simile a CG. Gli N-3 LCPUFA e i loro metaboliti sono ligandi naturali di PPAR γ (Edwards & O’Flaherty 2008; Calder 2012), e gli studi hanno dimostrato che hanno effetti benefici diretti sulle β-cellule pancreatiche, come il miglioramento della capacità secretoria dell’insulina in isolotti pancreatici isolati da ratti Wistar e ceppi di β-cellule di criceti (Van Herpen & Schrauwen-Hinderling 2008). Così accreditiamo la maggiore espressione di insulina in FOG rispetto a HG per essere legato a questa relazione tra LCPUFA e PPAR γ.