Discussion

Ta praca pokazuje, że samice potomstwa od matek z ciężką hiperglikemią w czasie ciąży i laktacji mają niską masę urodzeniową i niską wagę po odsadzeniu, oprócz zmian w strukturze trzustki, gdy dorośli. Po raz pierwszy pokazujemy, że stosowanie przez matkę oleju lnianego miało korzystne efekty u potomstwa kobiet z matek chorych na cukrzycę, takie jak unikanie przerostu i poprawa ekspresji komórek β wysepek trzustkowych.

Bardzo częstym uszkodzeniem obserwowanym w przypadkach ciężkiej hiperglikemii matczynej jest niska masa urodzeniowa (Holemans i wsp. 2003; Fetita i wsp. 2006; Song i wsp. 2012), co zgadza się z naszymi wynikami, gdzie potomstwo żeńskie od matek chorych na cukrzycę HG było lżejsze niż CG, jak również FOG. Niską masę urodzeniową można tłumaczyć tym, że w czasie ciąży matek chorych na cukrzycę płód ma do czynienia z ciężką hiperglikemią wewnątrzmaciczną, która indukuje przerost wysepek płodowych i hiperaktywność komórek β, zjawisko, które może skutkować wczesną hiperinsulinemią. Ta nadmierna stymulacja β-komórek płodu ogranicza ich adaptację, tak że stają się one pozbawione granulek insuliny i niezdolne do wydzielania insuliny. Wyczerpanie komórek β skutkuje hipoinsulinemią płodu. Hipoinsulinemia i zmniejszona liczba receptorów insulinowych w komórkach docelowych prowadzi do zmniejszenia wychwytu glukozy przez płód. Wzrost masy białkowej płodu jest zahamowany, a synteza białek płodowych jest konsekwentnie obniżona, co prowadzi do mikrosomii płodu. Rozwój postnatalny jest opóźniony, a te potomstwo pozostaje małe w dorosłości (Holemans et al. 2003; Yessoufou & Moutairou 2011).

Epidemiologiczne i eksperymentalne badania donoszą, że suplementacja oleju rybnego, źródło n-3 PUFA, gdy podane w czasie ciąży, może zwiększyć masę urodzeniową, a tym samym zmniejszyć szanse na rozwój chorób przewlekłych w dorosłości (McGregor et al. 2001; Olafsdottir et al. 2005). Niektóre mechanizmy mogą wyjaśnić tę korzyść; wśród nich postuluje się, że moc naczyniorozszerzająca DHA zwiększa wewnątrzmaciczny przepływ łożyskowy (Rogers et al. 2004), a tym samym szybkość w dostarczaniu składników odżywczych i tlenu do płodu, które wywołują wzrost masy urodzeniowej. Wydajność konwersji ALA do jego długołańcuchowych pochodnych pozostaje kontrowersyjna i wymaga dalszych szeroko zakrojonych badań naukowych. Niektóre badania u ludzi z wykorzystaniem stabilnych izotopów sugerują, że większość ALA z diety jest łatwo β-oksydowana i wykorzystywana jako substrat energetyczny, będąc ograniczoną w swojej enzymatycznej konwersji do EPA (0.2 a 8%) i DHA (<0.05 a 4%) (Burdge 2006; Plourde & Cunnane 2007). I odwrotnie, w przeciwieństwie do oleju rybiego, który w swoim składzie ma już uformowany DHA, n-3 z oleju lnianego musi być przekształcony do EPA i DHA, i z tego powodu przyrost masy ciała, który był oczekiwany u FOG, nie wystąpił, ponieważ podaż DHA była niższa w tej grupie.

Przy odsadzeniu, w 21. dniu, wszystkie samice potomstwa od matek chorych na cukrzycę były nadal lżejsze niż CG. Guarda i wsp. (2014) oferowali dietę wysokotłuszczową z dodatkiem oleju lnianego zdrowym szczurom rasy Wistar w okresie laktacji i również zaobserwowali niską masę ciała potomstwa płci męskiej i żeńskiej przy odsadzeniu w porównaniu z potomstwem matek spożywających dietę kontrolną. Podawanie wysokotłuszczowej diety z 19% olejem lnianym w okresie laktacji zmieniło skład mleka, z niższą zawartością cholesterolu i triacylogliceroli, stąd wniosek, że niska masa ciała przy odsadzeniu była spowodowana tym czynnikiem. Ponieważ nasze zwierzęta w okresie laktacji również otrzymywały dietę wysokotłuszczową z olejem lnianym, wnioskujemy, że ta modyfikacja wystąpiła również w mleku. Inną przyczyną jest fakt, że streptozotocyna stosowana do indukcji cukrzycy u szczurów prowadzi do zmniejszenia zdolności gruczołu mlekowego do syntezy kwasów tłuszczowych, co skutkuje mniejszą ich ilością w mleku (Jackson i wsp. 1994; Blondeau i wsp. 2011). Z tego powodu zmiany w składzie mleka mogły przyczynić się do zahamowania wzrostu obserwowanego po urodzeniu u potomstwa matek z hiperglikemią.

Dość częstym zjawiskiem obserwowanym w przypadkach wewnątrzmacicznego ograniczenia wzrostu jest przyspieszony wzrost postnatalny (catch-up) w celu skompensowania niskiej masy urodzeniowej. W związku z tym zwierzęta te stają się bardziej podatne na zwiększone ryzyko rozwoju cukrzycy typu 2 i zespołu metabolicznego w wieku dorosłym (Hales & Ozanne 2003). Samice z dwóch grup matek chorych na cukrzycę, które były lżejsze przy odsadzeniu niż CG, udało się dopasować ich wagi do CG do 70. dnia, odzyskując swoją krzywą wzrostu, pozostawiając ją podobną do CG, nawet zużywając taką samą ilość żywności, wskazując na możliwość dogonienia postweaning.

W odniesieniu do spożycia żywności, zauważyliśmy, że dodanie oleju lnianego do diety wysokotłuszczowej nie wpłynęło na spożycie żywności przez potomstwo przez całe życie. Dla tego potomstwa, wzrost spożycia żywności, co powoduje otyłość i insulinooporność był oczekiwany w dłuższej perspektywie. Płodowa hiperinsulinemia przyczynia się do dysfunkcji kluczowych szlaków krytycznych/niezbędnych dla prawidłowego rozwoju podwzgórzowych sieci neuronalnych odpowiedzialnych za równowagę energetyczną (Plagemann 2011). Chociaż nie zaobserwowano istotnych różnic, żeńskie potomstwo HG spożywało o 14% więcej pokarmu niż CG, co wskazuje na możliwy wzrost ekspresji peptydów oreksygenicznych i spadek ekspresji peptydów anoreksygenicznych w wyniku zmian spowodowanych płodową hiperinsulinemią.

Modele zwierzęce przekonująco wykazały, że cukrzyca może być przenoszona przez wewnątrzmaciczną ekspozycję na matczyną hiperglikemię. Matczyna hiperglikemia w krytycznych okresach rozwoju została powiązana z redukcją wydzielania insuliny w odpowiedzi na podanie glukozy (Fetita et al. 2006), jednak w tym badaniu ciężka matczyna hiperglikemia nie miała wpływu na tolerancję glukozy u potomstwa płci żeńskiej, mierzoną w 180 dniu po urodzeniu. Ten sam wynik został znaleziony przez Zhao & Weiler 2010), gdzie matczyna hiperglikemia nie miała wpływu na tolerancję glukozy u potomstwa szczurów Sprague Dawley, u obu płci, w wieku trzech miesięcy. Podobnie jak w naszych badaniach, Song i wsp. (2012) zaobserwowali, że utrzymywane na standardowej diecie chow, potomstwo matek chorych na cukrzycę wykazywało względnie prawidłową tolerancję glukozy, przypominającą ich odpowiedniki od matek z prawidłową glikemią. Podobnie jak w przypadku OGTT, nie stwierdzono różnic między grupami w zakresie IpITT, metody stosowanej do pomiaru obwodowej insulinooporności, po 180 dniach. Blondeau i wsp. (2011) oceniali metabolizm glukozy u potomstwa Sprague Dawley z cukrzycą w okresie ciąży i laktacji w 3, 6 i 12 miesiącu życia i stwierdzili insulinooporność za pomocą testu IpITT dopiero w 12 miesiącu życia tych zwierząt. Podobnie jak u nas, w 6 miesiącu życia nie stwierdzono różnic w polu powierzchni pod krzywą IpITT między grupami, ale okazało się, że HG miała pole powierzchni pod krzywą o 8,9% większe niż CG. Być może, gdyby badanie trwało dłużej, stwierdzilibyśmy insulinooporność u tych szczurów.

W odniesieniu do glukozy na czczo, Zeng i wsp. (2010) również nie stwierdzili różnic w stężeniu glukozy na czczo między CG a potomstwem szczurów Wistar z ciężką hiperglikemią w wieku 6 miesięcy. Obserwacje te zgadzają się z wynikami Blondeau i wsp. (2011), którzy zaobserwowali, że poziom glukozy na czczo oraz insuliny był podobny u samców potomstwa szczurów z cukrzycą i szczurów zdrowych w wieku 3 i 6 miesięcy. W innym badaniu, oceniającym wpływ ciężkiej hiperglikemii na stężenie glukozy i insuliny na czczo u samców szczurów w wieku sześciu miesięcy, nie zaobserwowano różnic między grupami pochodzącymi od matek chorych na cukrzycę i matek zdrowych (Song i wsp. 2012). Podkreślamy, że w większości badań analizowano jedynie potomstwo samców, co utrudnia porównanie naszych wyników z potomstwem samców szczurów chorych na cukrzycę.

W piśmiennictwie opisywano, że hiperplazja wysepek trzustkowych może wystąpić w wyniku matczynej hiperglikemii (Holemans i wsp. 2003; Fetita i wsp. 2006) poprzez ewentualną neogenezę w okresie okołoporodowym, która może być obserwowana w wieku dorosłym. Analizując gęstość wysepek trzustkowych w grupach doświadczalnych stwierdzono, że grupy nie różniły się między sobą, jednakże hiperglikemia matki zwiększała liczbę wysepek trzustkowych w HG, gdyż samice tej grupy miały o 13,1% więcej wysepek trzustkowych niż CG. Na uwagę zasługuje fakt, że stosowanie oleju lnianego nie prowadziło do zwiększenia liczby wysepek, gdyż samice potomstwa z tej grupy mają -17,6% wysepek w porównaniu do HG.

Według Remacle i wsp. (2007) u potomstwa matek chorych na cukrzycę występuje przerost wysepek trzustkowych spowodowany hiperglikemicznym środowiskiem wewnątrzmacicznym, wynikający z nadmiernej stymulacji tych wysepek. Analizując średnią średnicę wysepki trzustkowej, zaobserwowaliśmy, że wpływ na nią miała hiperglikemia matki, gdzie HG ma większą średnicę niż CG. Z kolei Song i wsp. (2012), badając potomstwo męskie szczurów Sprague Dawley z ciężką hiperglikemią w okresie ciąży i laktacji, nie zaobserwowali różnic w wielkości wysepki trzustkowej pomiędzy grupami pochodzącymi od matek chorych na cukrzycę, karmionych po odsadzeniu pokarmem kontrolnym, a matkami kontrolnymi w wieku 6 miesięcy. Podkreślamy większy ochronny wpływ oleju lnianego na zdolność do zapobiegania przerostowi wysepek trzustkowych, ponieważ średnice wysepek były mniejsze niż u HG i były podobne do CG w 180 dniu. Wiadomo, że n-3 PUFA aktywują receptory aktywowane przez proliferatory peroksysomów (PPAR), a ekspresja izoformy PPAR γ w komórkach β kontroluje ekspresję genów zaangażowanych w metabolizm glukozy. Stąd spodziewamy się, że n-3 zmniejsza podstawową nadmierną stymulację komórek β trzustki, która występuje u potomstwa matek chorych na cukrzycę w czasie ciąży, od urodzenia do dorosłości (Plagemann 2011), nie prowadząc do przerostu wysepek.

W literaturze odnotowano, że gdy wysepki trzustkowe są izolowane od zdrowych szczurów, odsetek małych wysepek jest wyższy niż odsetek dużych wysepek (MacGregor i wsp. 2006). Jest to podobne do wyników obserwowanych w naszych badaniach, gdzie wszystkie grupy samic potomstwa miały wyższy odsetek małych wysepek. Porównując między grupami, zaobserwowano, że HG miała wyższy procent dużych wysepek i niższy procent małych wysepek niż CG w 180 dniu. Największa ilość dużych wysepek w HG wynika z nadmiernej stymulacji tych wysepek w okresie ciąży, kiedy to doszło do silnej hiperglikemii matczynej w wyniku konieczności produkcji większej ilości insuliny. Warunek ten doprowadził do zwiększenia ich komórek, a tym samym zwiększenie wielkości wysepki, a cecha ta została utrzymana aż do dorosłości (Fetita et al. 2006; Remacle et al. 2007). Po raz kolejny podkreślamy wpływ stosowania oleju lnianego, gdyż jego stosowanie nie doprowadziło do takiej sytuacji, gdyż FOG miał rozkład względem wielkości wysepek trzustkowych podobny do CG.

Achociaż zwierzęta HG wykazywały zwiększoną gęstość liczbową wysepek trzustkowych i wielkość wysepek, to bezwzględna i względna masa trzustki była niższa niż w pozostałych grupach. Holemans i wsp. (2003) donoszą, że masa trzustki płodu jest zmniejszona u potomstwa matek chorych na cukrzycę, chociaż odsetek tkanki endokrynnej jest zwiększony, potwierdzając nasze wyniki i wskazując na niższy odsetek tkanki egzokrynnej na niekorzyść ilości tkanki endokrynnej. Podobnie do CG, FOG wykazał taką samą bezwzględną i względną masę trzustki, a wszystkie parametry odnoszące się do części wewnątrzwydzielniczej były równoważne z tymi widzianymi w CG.

Duże wysepki trzustkowe, jak znaleziono w potomstwie HG, wydzielają mniej insuliny, a wyjaśnieniem może być to, że mają one niższą immunodensity beta-komórek na wysepkę i mniej insuliny na komórkę (Fujita i wsp. 2011; Huang i wsp. 2011). Nasze wyniki dotyczące immunodensity insuliny potwierdzają tę koncepcję, ponieważ potomstwo HG wykazywało niższą gęstość immunostaining w porównaniu z innymi grupami, jak również zmniejszoną masę komórek beta. Po raz kolejny zaobserwowaliśmy wpływ oleju lnianego na uniknięcie tej sytuacji, ponieważ gęstość immunostaining i masa komórek beta była większa niż u HG i podobna do CG. N-3 LCPUFAs i ich metabolity są naturalnymi ligandami PPAR γ (Edwards & O’Flaherty 2008; Calder 2012), a badania wykazały, że mają one bezpośredni korzystny wpływ na komórki β trzustki, jak np. poprawa zdolności wydzielania insuliny w wysepkach trzustkowych izolowanych ze szczepów komórek β szczurów Wistar i chomików (Van Herpen & Schrauwen-Hinderling 2008). Tak więc uważamy, że większa ekspresja insuliny w FOG w porównaniu do HG jest związana z tą zależnością pomiędzy LCPUFA i PPAR γ.

.