Diskussion
Detta arbete visar att avkommor från mödrar med allvarlig hyperglykemi under dräktighet och amning har låg födelsevikt och låg vikt vid avvänjning, förutom förändringar i bukspottkörtelns struktur när de är vuxna. För första gången visar vi att moderlig användning av linfröolja hade positiva effekter på den kvinnliga avkomman från diabetiska mödrar, såsom att undvika hypertrofi och förbättra uttrycket av β-celler i pankreasöarna.
En mycket vanlig skada som ses vid allvarlig hyperglykemi hos modern är låg födelsevikt (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006; Song et al. 2012), vilket stämmer överens med våra resultat, där den kvinnliga avkomman från HG-diabetiska mödrar var lättare än CG, liksom FOG. Den låga födelsevikten kan förklaras av att fostret under de diabetiska mödrarnas graviditet konfronteras med svår intrauterin hyperglykemi, vilket inducerar hypertrofi av de fetala öglorna och β-cellernas hyperaktivitet, ett fenomen som kan leda till tidig hyperinsulinemi. Denna överstimulering av fostrets β-celler begränsar deras anpassning, så att de blir utarmade på insulinkorn och oförmögna att utsöndra insulin. β-cellernas utmattning resulterar i fetal hypoinsulinemi. Hypoinsulinemi och ett minskat antal insulinreceptorer i målcellerna leder till ett minskat glukosupptag hos fostret. Tillväxten av den fetala proteinmassan undertrycks och den fetala proteinsyntesen är konsekvent sänkt, vilket leder till en fetal mikrosomi. Den postnatala utvecklingen är försenad och dessa avkommor förblir små i vuxen ålder (Holemans et al. 2003; Yessoufou & Moutairou 2011).
Epidemiologiska och experimentella studier har rapporterat att tillskott av fiskolja, en källa till n-3 PUFA, när den ges under graviditeten, kan öka födelsevikten och därmed minska risken för att utveckla kroniska sjukdomar i vuxen ålder (McGregor et al. 2001; Olafsdottir et al. 2005). Det finns vissa mekanismer som kan förklara denna fördel; bland dem antas att den vasodilaterande effekten av DHA ökar det intrauterina placentaflödet (Rogers et al. 2004), och därmed ökar närings- och syretillförseln till fostret, vilket ger upphov till ökad födelsevikt. Effektiviteten i omvandlingen av ALA till dess långkedjiga derivat är fortfarande kontroversiell och kräver ytterligare omfattande vetenskaplig forskning. Vissa studier på människor med hjälp av stabila isotoper tyder på att det mesta av ALA från kosten lätt β-oxideras och används som energisubstrat, och att den enzymatiska omvandlingen till EPA (0,2 a 8 %) och DHA (<0,05 a 4 %) är begränsad (Burdge 2006; Plourde & Cunnane 2007). Omvänt måste n-3 från linfröolja, till skillnad från fiskolja som redan har DHA bildat i sin sammansättning, omvandlas till EPA och DHA, och på grund av detta inträffade inte den viktökning som förväntades i FOG eftersom tillgången på DHA var lägre i denna grupp.
Vid avvänjning, dag 21, var alla kvinnliga avkommor från diabetiska mödrar fortfarande lättare än CG. Guarda et al. (2014) erbjöd fettrik kost med linfröolja till friska Wistar-råttor under amning och observerade också låg vikt hos han- och honavkomman vid avvänjning jämfört med avkomman till mödrar som konsumerade kontrolldiet. Administreringen av fettrik kost med 19 % linfröolja under laktationen förändrade mjölkens sammansättning, med lägre kolesterol- och triacylglycerolhalt, och därför drog de slutsatsen att den låga vikten vid avvänjning berodde på denna faktor. Eftersom våra djur också fick fettrik kost med linfröolja under laktationen, drar vi slutsatsen att denna förändring också skedde i mjölken. En annan orsak är att streptozotocin som används för att framkalla diabetes hos råttor leder till att mjölkkörtelns förmåga att syntetisera fettsyror minskar, vilket leder till lägre mängd i mjölken (Jackson et al. 1994; Blondeau et al. 2011). På grund av detta kan förändringar i mjölkens sammansättning ha bidragit till den tillväxthämning som observerats efter födseln hos avkommor till mödrar med hyperglykemi.
Ett ganska vanligt fenomen som observeras i fall av intrauterin tillväxthämning är accelererad tillväxt efter födseln (catch-up) för att kompensera den låga födelsevikten. Följaktligen blir djuren mer mottagliga för ökad risk att utveckla typ 2-diabetes och metaboliskt syndrom i vuxen ålder (Hales & Ozanne 2003). Honorna i de två grupperna av diabetiska mödrar, som var lättare vid avvänjning än CG, lyckades matcha sin vikt mot CG vid 70:e dagen, och återhämtade sin tillväxtkurva, vilket gjorde att den liknade CG, även om de konsumerade samma mängd föda, vilket tyder på en möjlig upphämtning efter avvänjning.
När det gäller födointag observerade vi att tillsatsen av linfröolja till den fettrika dieten inte påverkade avkommornas födointag under hela livet. För dessa avkommor förväntades en ökning av livsmedelsintaget, vilket orsakar fetma och insulinresistens på lång sikt. Foetal hyperinsulinemi bidrar till dysfunktion av viktiga kritiska/essentiella vägar för normal utveckling av de hypotalamiska neurala nätverken för energibalans (Plagemann 2011). Även om inga signifikanta skillnader observerades, konsumerade kvinnliga HG-avkommor 14 % mer mat än CG, vilket tyder på en möjlig ökning av uttrycket av orexigena peptider och minskning av uttrycket av anorexigena peptider som ett resultat av de förändringar som orsakas av fetal hyperinsulinemi.
Djurmodeller har på ett övertygande sätt visat att diabetes kan överföras genom intrauterin exponering för moderns hyperglykemi. Maternell hyperglykemi under kritiska utvecklingsperioder har kopplats till minskad insulinutsöndring som svar på administrering av glukos (Fetita et al. 2006), Men i denna studie påverkade svår maternell hyperglykemi inte glukostoleransen hos den kvinnliga avkomman när den mättes 180 dagar efter födseln. Samma resultat konstaterades av Zhao & Weiler 2010), där maternell hyperglykemi inte påverkade glukostoleransen hos avkomman av Sprague Dawley-råttor, hos båda könen, vid tre månaders ålder. I likhet med vår studie observerade Song et al. (2012) att när de hölls på standard chow diet uppvisade avkomman från diabetiska mödrar relativt normal glukostolerans, vilket liknade deras motsvarigheter från mödrar med normal glukos. Precis som med OGTT fann vi inga skillnader mellan grupperna när det gäller IpITT, en metod som används för att mäta perifer insulinresistens, vid 180 dagar. Blondeau et al. (2011) utvärderade glukosmetabolismen hos avkomman till Sprague Dawley med diabetes under dräktighet och amning vid 3, 6 och 12 månader och fann insulinresistens genom IpITT-testet endast vid 12 månaders ålder hos dessa djur. I likhet med våra resultat hittades vid 6 månader inga skillnader i IpITT-området under kurvan mellan grupperna, men vi insåg att HG hade ett område under kurvan som var 8,9 % större än CG. Kanske skulle vi, om studien pågick längre, hitta insulinresistens hos dessa råttor.
När det gäller fasteglukos fann Zeng et al. (2010) inte heller några skillnader i fasteglukosnivåerna mellan CG och avkomman från Wistar-råttor med svår hyperglykemi vid sex månaders ålder. Dessa observationer stämmer överens med Blondeau et al. (2011), som observerade att fasteglukos- och insulinnivåerna var likartade bland hanliga avkommor från diabetiska råttor och friska råttor vid tre och sex månaders ålder. I en annan studie, där man utvärderade effekterna av svår hyperglykemi på fasteglukos- och insulinnivåerna hos hanråttor vid sex månader, observerades inga skillnader mellan de grupper som härstammade från diabetiska mödrar och kontrollmödrar (Song et al. 2012). Vi betonar att i de flesta studier har endast hanliga avkommor analyserats, vilket gör det svårt att jämföra våra resultat med hanliga avkommor från diabetiska råttor.
Det har beskrivits i litteraturen att hyperplasi av bukspottkörtelns öar kan uppstå på grund av hyperglykemi hos modern (Holemans et al. 2003; Fetita et al. 2006) genom en eventuell neogenes under den perinatala perioden, vilket kan observeras i vuxen ålder. När vi analyserade tätheten av bukspottkörtelns öar i försöksgrupperna noterade vi att grupperna inte skiljde sig åt sinsemellan; dock ökade maternell hyperglykemi antalet bukspottkörtelns öar i HG, såtillvida att honorna i denna grupp hade 13,1 % fler bukspottkörtelns öar än CG. Det är anmärkningsvärt att användningen av linfröolja inte ledde till ett ökat antal öar, eftersom de kvinnliga avkommorna från denna grupp har -17,6 % öar jämfört med HG.
Enligt Remacle et al. (2007) har avkommorna till diabetiska mödrar hypertrofi av bukspottkörtelns öar på grund av den hyperglykemiska intrauterina miljön, vilket resulterar i överstimulering av dessa öar. När vi analyserade den genomsnittliga diametern på bukspottkörteln observerade vi att den påverkades av moderns hyperglykemi, där HG har en större diameter än CG. Däremot observerade Song et al. (2012), som studerade manlig avkomma från Sprague Dawley-råttor med allvarlig hyperglykemi under dräktighet och amning, inga skillnader i storleken på bukspottkörtelns öar mellan grupper som härstammade från diabetiska mödrar som fick kontrollmat efter avvänjning och kontrollmödrar vid sex månaders ålder. Vi betonar en större skyddande effekt av linfröolja på förmågan att förhindra hypertrofi av bukspottkörtelns öar, eftersom öarnas diametrar var mindre än hos HG och liknade CG vid 180 dagar. Det är välkänt att n-3 PUFAs aktiverar de peroxisome proliferator-aktiverade receptorerna (PPAR) och att uttrycket av isoformen PPAR γ i β-celler kontrollerar uttrycket av gener som är involverade i glukosmetabolismen. Därför förväntar vi oss att n-3 minskar den basala överstimuleringen av β-celler i bukspottkörteln, som förekommer hos avkomman till mödrar med diabetes under graviditeten, från födseln till vuxen ålder (Plagemann 2011), vilket inte leder till hypertrofi av öarna.
Det har rapporterats i litteraturen att när bukspottkörtelns öar isoleras från friska råttor är procentandelen små öar högre än procentandelen stora öar (MacGregor et al. 2006). Detta liknar de resultat som observerades i vår studie, där alla grupper av kvinnliga avkommor hade en högre andel små öar. Vid en jämförelse mellan grupperna observerades att HG hade en högre andel stora öar och en lägre andel små öar än CG vid 180 dagar. Den största mängden stora öar hos HG beror på den överstimulering som dessa öar utsattes för under graviditeten, då de konfronterades med en allvarlig hyperglykemi hos modern till följd av behovet av att producera mer insulin. Detta tillstånd ledde till en ökning av deras celler och därmed till att öarnas storlek ökade, och denna egenskap bibehölls fram till vuxen ålder (Fetita et al. 2006; Remacle et al. 2007). Återigen betonar vi effekten av användningen av linfröolja, eftersom dess användning inte har lett till denna situation, eftersom FOG hade en fördelning relativt storleken på bukspottkörtelns öar som liknade CG.
Och även om HG-djuren uppvisade en ökad numerisk täthet av bukspottkörtelns öar och öarnas storlek var bukspottkörtelns absoluta och relativa vikt lägre än i de andra grupperna. Holemans et al. (2003) rapporterade att den fetala bukspottkörtelns vikt minskar hos avkommor till diabetiska mödrar, även om procentandelen endokrin vävnad ökar, vilket bekräftar våra resultat och tyder på en lägre procentandel exokrin vävnad på bekostnad av mängden endokrin vävnad. I likhet med CG uppvisade FOG samma absoluta och relativa vikt av bukspottkörteln, och alla parametrar i förhållande till den endokrina delen var likvärdiga med dem som sågs hos CG.
Stora bukspottkörtelns öar, som man finner hos HG-avkommor, utsöndrar mindre insulin, och en förklaring skulle kunna vara att dessa har en lägre immunodensitet av betaceller per ö och mindre insulin per cell (Fujita et al. 2011; Huang et al. 2011). Våra resultat av insulinimmunodensitet bekräftar denna idé, eftersom HG-avkomman uppvisade lägre täthet av immunfärgning jämfört med andra grupper, liksom minskad betacellmassa. Återigen observerade vi linfröoljans effekt för att undvika denna situation, eftersom tätheten av immunfärgningen och betacellmassan var större än HG och liknade CG. N-3 LCPUFAs och deras metaboliter är naturliga ligander till PPAR γ (Edwards & O’Flaherty 2008; Calder 2012), och studier har visat att de har direkta gynnsamma effekter på β-celler i bukspottkörteln, t.ex. förbättringar av insulinutsöndringskapaciteten i bukspottkörtelns öar som isolerats från Wistar-råttor och hamsterns β-cellstammar (Van Herpen & Schrauwen-Hinderling 2008). Därför tror vi att det större uttrycket av insulin i FOG jämfört med HG är kopplat till detta förhållande mellan LCPUFA och PPAR γ.