Discussie

Dit werk toont aan dat vrouwelijke nakomelingen van moeders met ernstige hyperglykemie tijdens zwangerschap en lactatie een laag geboortegewicht hebben en een laag gewicht bij het spenen, naast veranderingen in de pancreasstructuur als volwassenen. Voor de eerste keer tonen we aan dat het gebruik van lijnzaadolie door de moeder gunstige effecten had op de vrouwelijke nakomelingen van moeders met diabetes, zoals het voorkomen van hypertrofie en het verbeteren van de pancreaseilandjes β-cel expressie.

Een zeer veel voorkomende schade gezien in gevallen van ernstige maternale hyperglykemie is een laag geboortegewicht (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006; Song et al. 2012), wat overeenkomt met onze bevindingen, waar de vrouwelijke nakomelingen van HG-diabetische moeders lichter waren dan CG, evenals FOG. Het lage geboortegewicht kan verklaard worden door het feit dat de foetus tijdens de zwangerschap van de diabetische moeders geconfronteerd wordt met ernstige intra-uteriene hyperglykemie, die foetale islethypertrofie en β-cel hyperactiviteit induceert, een fenomeen dat kan leiden tot vroege hyperinsulinemie. Deze overstimulatie van de foetale β-cellen beperkt hun aanpassing, zodat zij uitgeput raken van insulinekorrels en niet in staat zijn insuline uit te scheiden. Uitputting van de β-cellen resulteert in foetale hypoinsulinemie. Hypoinsulinemie en een verminderd aantal insulinereceptoren in de doelcellen leiden tot een vermindering van de foetale glucose-opname. De groei van de foetale eiwitmassa wordt onderdrukt, en de foetale eiwitsynthese wordt consequent verlaagd, wat leidt tot foetale microsomie. De postnatale ontwikkeling wordt vertraagd, en deze nakomelingen blijven op volwassen leeftijd klein (Holemans et al. 2003; Yessoufou & Moutairou 2011).

Epidemiologische en experimentele studies hebben aangetoond dat visoliesupplementen, een bron van n-3 PUFA, wanneer ze tijdens de zwangerschap worden toegediend, het geboortegewicht kunnen verhogen en zo de kans op het ontwikkelen van chronische ziekten op volwassen leeftijd kunnen verkleinen (McGregor et al. 2001; Olafsdottir et al. 2005). Er zijn enkele mechanismen die dit voordeel kunnen verklaren; onder andere wordt verondersteld dat het vaatverwijdend vermogen van DHA de intra-uteriene placentale doorstroming verhoogt (Rogers et al. 2004), en daardoor de voeding en zuurstoftoevoer naar de foetus, die de toename van het geboortegewicht veroorzaken. De efficiëntie van de omzetting van ALA in zijn lange-keten derivaten blijft controversieel en vereist verder uitgebreid wetenschappelijk onderzoek. Sommige studies bij de mens met gebruikmaking van stabiele isotopen suggereren dat het grootste deel van de ALA uit de voeding gemakkelijk wordt β-geoxideerd en gebruikt als energiesubstraat, en beperkt is in zijn enzymatische omzetting tot EPA (0,2 a 8%) en DHA (<0,05 a 4%) (Burdge 2006; Plourde & Cunnane 2007). Omgekeerd moet de n-3 uit lijnzaadolie, in tegenstelling tot visolie, waarvan DHA al in de samenstelling gevormd is, omgezet worden in EPA en DHA, en hierdoor trad de gewichtstoename die verwacht werd bij de FOG niet op omdat de aanvoer van DHA in deze groep lager was.

Bij het spenen, dag 21, waren alle vrouwelijke nakomelingen van diabetische moeders nog steeds lichter dan CG. Guarda et al. (2014) boden vetrijke voeding met lijnzaadolie aan gezonde Wistar-ratten tijdens de lactatie en observeerden ook een laag gewicht van mannelijke en vrouwelijke nakomelingen bij het spenen in vergelijking met nakomelingen van moeders die controledieet consumeerden. De toediening van een vetrijk dieet met 19% lijnzaadolie tijdens de lactatie veranderde de melksamenstelling, met een lager gehalte aan cholesterol en triacylglycerol, en bijgevolg concludeerden zij dat het lage gewicht bij het spenen te wijten was aan deze factor. Aangezien onze dieren tijdens de lactatie ook een vetrijk dieet met lijnzaadolie kregen, concluderen wij dat deze wijziging ook in de melk optrad. Een andere reden is dat streptozotocine, gebruikt om diabetes bij ratten te induceren, leidt tot een verminderd vermogen van de melkklier om vetzuren te synthetiseren, wat leidt tot een lagere hoeveelheid in de melk (Jackson et al. 1994; Blondeau et al. 2011). Hierdoor kunnen veranderingen in de melksamenstelling hebben bijgedragen aan de groeiachterstand die na de geboorte is waargenomen bij nakomelingen van moeders met hyperglykemie.

Een vrij frequent verschijnsel dat wordt waargenomen in gevallen van intra-uteriene groeibeperking is versnelde postnatale groei (inhaalgroei) om het lage geboortegewicht te compenseren. Bijgevolg worden de dieren vatbaarder voor een verhoogd risico op het ontwikkelen van type 2 diabetes en metabool syndroom op volwassen leeftijd (Hales & Ozanne 2003). De wijfjes van de twee groepen van diabetische moeders, die lichter waren bij het spenen dan de CG, slaagden erin hun gewicht te evenaren aan de CG tegen hun 70ste dag, waarbij ze hun groeicurve herstelden en vergelijkbaar werden met de CG, zelfs bij het consumeren van dezelfde hoeveelheid voedsel, wat wijst op een mogelijke inhaalbeweging na het spenen.

Met betrekking tot de voedselinname, stelden we vast dat de toevoeging van lijnzaadolie aan het vetrijke dieet geen invloed had op de voedselinname van de nakomelingen gedurende hun hele leven. Voor deze nakomelingen werd op de lange termijn een toename van de voedselinname verwacht, die obesitas en insulineresistentie veroorzaakt. Foetale hyperinsulinemie draagt bij tot het disfunctioneren van belangrijke kritieke/essentiële paden voor de normale ontwikkeling van de neurale netwerken van de hypothalamus voor de energiebalans (Plagemann 2011). Hoewel er geen significante verschillen werden waargenomen, consumeerden de vrouwelijke HG nakomelingen 14% meer voedsel dan de CG, wat wijst op een mogelijke toename in de expressie van orexigene peptiden en afname in de expressie van anorexigene peptiden als gevolg van de veranderingen veroorzaakt door foetale hyperinsulinemie.

Diermodellen hebben overtuigend aangetoond dat diabetes kan worden overgedragen door intra-uteriene blootstelling aan hyperglykemie van de moeder. Maternale hyperglykemie tijdens kritieke perioden van de ontwikkeling is in verband gebracht met een vermindering van de insulinesecretie als reactie op de toediening van glucose (Fetita et al. 2006). In deze studie had ernstige maternale hyperglykemie echter geen effect op de glucosetolerantie bij vrouwelijke nakomelingen wanneer dit na 180 dagen na de geboorte werd gemeten. Hetzelfde resultaat werd gevonden door Zhao & Weiler 2010), waar hyperglykemie van de moeder geen invloed had op de glucosetolerantie van de nakomelingen van Sprague Dawley-ratten, in beide geslachten, op de leeftijd van drie maanden. Vergelijkbaar met onze studie, Song et al. (2012) waargenomen dat wanneer gehouden op standaard chow dieet, nakomelingen van diabetische moeders vertoonden relatief normale glucosetolerantie, gelijkend op hun tegenhangers van moeders met een normale glucose. Net als bij de OGTT vonden wij geen verschillen tussen de groepen met betrekking tot IpITT, een methode die wordt gebruikt om perifere insulineresistentie te meten, na 180 dagen. Blondeau et al. (2011) evalueerden het glucosemetabolisme van de nakomelingen van Sprague Dawley met diabetes tijdens de zwangerschap en de lactatie op 3, 6 en 12 maanden en vonden insulineresistentie door middel van IpITT-test alleen op 12 maanden van het leven van deze dieren. Vergelijkbaar met onze resultaten werden op 6 maanden geen verschillen gevonden in het IpITT gebied onder de curve tussen de groepen, maar we stelden vast dat HG een gebied onder de curve had dat 8,9% groter was dan CG. Misschien als de studie langer zou duren, zouden we insulineresistentie bij deze ratten vinden.

Wat betreft nuchtere glucose, vonden Zeng et al. (2010) ook geen verschillen in nuchtere glucosespiegels tussen de CG en de nakomelingen van Wistar ratten met ernstige hyperglykemie op de leeftijd van zes maanden. Deze observaties kwamen overeen met Blondeau et al. (2011), die constateerden dat de nuchtere glucose- en insulinespiegels vergelijkbaar waren bij mannelijke nakomelingen van diabetische ratten en gezonde ratten op de leeftijd van drie en zes maanden. In een andere studie, waarin de effecten van ernstige hyperglykemie op de nuchtere glucose- en insulinespiegels bij mannelijke ratten na zes maanden werden geëvalueerd, werden geen verschillen waargenomen tussen de groepen afkomstig van diabetische moeders en controlemoeders (Song et al. 2012). We benadrukken dat in de meeste studies alleen mannelijke nakomelingen zijn geanalyseerd, waardoor het moeilijk is om onze resultaten te vergelijken met de mannelijke nakomelingen van diabetische ratten.

In de literatuur is beschreven dat hyperplasie van pancreaseilandjes kan optreden als gevolg van maternale hyperglykemie (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006) door een mogelijke neogenese tijdens de perinatale periode, die kan worden waargenomen op volwassen leeftijd. Bij de analyse van de dichtheid van de pancreaseilandjes in de experimentele groepen hebben wij vastgesteld dat de groepen onderling niet verschillen; de hyperglycemie van de moeder heeft echter het aantal pancreaseilandjes in HG verhoogd, in die zin dat de wijfjes van deze groep 13,1% meer pancreaseilandjes hadden dan de CG. Opmerkelijk is dat het gebruik van lijnzaadolie niet leidde tot een toename van het aantal eilandjes, aangezien de vrouwelijke nakomelingen van deze groep -17,6% meer eilandjes hebben dan de HG.

Volgens Remacle et al. (2007) hebben de nakomelingen van diabetische moeders hypertrofie van pancreaseilandjes ten gevolge van de hyperglycemische intra-uteriene omgeving, die resulteert in overstimulatie van deze eilandjes. Bij analyse van de gemiddelde diameter van de pancreaseilandjes, stelden wij vast dat deze werd beïnvloed door de hyperglycemie van de moeder, waarbij HG een grotere diameter heeft dan CG. Song et al. (2012), die mannelijke nakomelingen bestudeerden van Sprague Dawley ratten met ernstige hyperglykemie tijdens de zwangerschap en de lactatie, zagen daarentegen geen verschillen in de grootte van de pancreaseilandjes tussen groepen afkomstig van moeders met diabetes die na het spenen werden gevoed met controlevoer en controlemoeders op de leeftijd van zes maanden. Wij benadrukken een groter beschermend effect van lijnzaadolie op het vermogen om hypertrofie van de pancreaseilandjes te voorkomen, omdat de diameters van de eilandjes kleiner waren dan die van HG en op 180 dagen vergelijkbaar waren met die van de CG. Het is bekend dat n-3 PUFA’s de peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR) activeren en dat de expressie van de isovorm PPAR γ in β-cellen de expressie regelt van genen die betrokken zijn bij het glucosemetabolisme. Daarom verwachten we dat n-3 de basale overstimulatie van pancreas β-cellen, die optreedt bij de nakomelingen van moeders met diabetes tijdens de zwangerschap, vermindert vanaf de geboorte tot aan de volwassenheid (Plagemann 2011), en niet leidt tot hypertrofie van de eilandjes.

In de literatuur is gemeld dat wanneer pancreaseilandjes van gezonde ratten worden geïsoleerd, het percentage kleine eilandjes hoger is dan het percentage grote eilandjes (MacGregor et al. 2006). Dit is vergelijkbaar met de resultaten die in onze studie werden waargenomen, waar alle groepen vrouwelijke nakomelingen een hoger percentage kleine eilandjes hadden. Bij een vergelijking tussen de groepen werd geconstateerd dat HG na 180 dagen een hoger percentage grote eilandjes en een lager percentage kleine eilandjes had dan CG. Het grootste aantal grote eilandjes bij HG is te wijten aan de overstimulatie van deze eilandjes ten tijde van de zwangerschap, toen deze geconfronteerd werden met een ernstige hyperglykemie bij de moeder als gevolg van de noodzaak meer insuline te produceren. Deze toestand leidde tot een toename van hun cellen en daardoor tot een toename van de grootte van de eilandjes, en dit kenmerk bleef behouden tot op volwassen leeftijd (Fetita et al. 2006; Remacle et al. 2007). Nogmaals, wij benadrukken het effect van het gebruik van lijnzaadolie, omdat het gebruik ervan niet tot deze situatie heeft geleid, aangezien de FOG de verdeling ten opzichte van de grootte van pancreaseilandjes vergelijkbaar met CG had.

Hoewel HG dieren een verhoogde numerieke dichtheid van pancreaseilandjes en grootte van de eilandjes vertoonden, was het absolute en relatieve gewicht van de pancreas lager dan in de andere groepen. Holemans et al. (2003) rapporteerden dat het foetale pancreasgewicht is afgenomen bij nakomelingen van diabetische moeders, hoewel het percentage endocrien weefsel is toegenomen, hetgeen onze bevindingen onderschrijft en wijst op een lager percentage exocrien weefsel ten koste van de hoeveelheid endocrien weefsel. Vergelijkbaar met CG, vertoonde de FOG hetzelfde absolute en relatieve gewicht van de pancreas, en alle parameters met betrekking tot het endocriene deel waren gelijkwaardig aan die gezien in CG.

Grote pancreaseilandjes, zoals gevonden in HG nakomelingen, scheiden minder insuline uit, en een verklaring zou kunnen zijn dat deze een lagere immunodichtheid van beta-cellen per eilandje hebben en minder insuline per cel (Fujita et al. 2011; Huang et al. 2011). Onze resultaten van insuline immunodensiteit bevestigen dit idee, omdat de HG nakomelingen een lagere dichtheid van immunokleuring vertoonden in vergelijking met de andere groepen, evenals een verminderde bèta-cel massa. Eens te meer zagen we het effect van lijnzaadolie in het vermijden van deze situatie, omdat de dichtheid van de immunokleuring en de betacelmassa groter was dan bij HG en vergelijkbaar met CG. N-3 LCPUFA’s en hun metabolieten zijn natuurlijke liganden van PPAR γ (Edwards & O’Flaherty 2008; Calder 2012), en studies hebben aangetoond dat zij directe gunstige effecten hebben op de pancreatische β-cellen, zoals verbeteringen van de insulinesecretiecapaciteit in pancreaseilandjes geïsoleerd uit Wistar-ratten en hamsters β-cellen stammen (Van Herpen & Schrauwen-Hinderling 2008). Wij schrijven dus toe dat de grotere expressie van insuline in FOG in vergelijking met HG verband houdt met deze relatie tussen LCPUFA en PPAR γ.