يصف هذا البروتوكول طريقة الحد من المدخول الغذائي من حمض الفوليك أو الكولين في إناث الفئران قبل الحمل بهدف التحقيق في تأثير النظام الغذائي للأم على النتائج الصحية للنسل.
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول طريقة الحد من المدخول الغذائي من حمض الفوليك أو الكولين في إناث الفئران قبل الحمل بهدف التحقيق في تأثير النظام الغذائي للأم على النتائج الصحية للنسل.
تلعب تغذية الأم أثناء الحمل والرضاعة دورا مهما في النمو العصبي للنسل. يلعب التمثيل الغذائي أحادي الكربون (1C) ، والذي يتمحور حول حمض الفوليك والكولين ، بالإضافة إلى فيتامينات ب الأخرى ، دورا رئيسيا أثناء إغلاق الأنبوب العصبي للجنين النامي. ومع ذلك، فإن تأثير حالات النقص التغذوية للأمهات أثناء الحمل على النتائج الصحية للنسل بعد الولادة لا يزال غير محدد نسبيا. علاوة على ذلك ، قد يؤثر نقص التغذية لدى الأمهات في حمض الفوليك أو الكولين على النتائج الصحية الأخرى في النسل - مما يجعل هذا نموذجا قيما. يهدف هذا البروتوكول إلى تحديد الإجراء الخاص بإحداث نقص في استقلاب 1C في إناث الفئران من خلال التعديلات الغذائية. يتم وضع الإناث على الوجبات الغذائية عند الفطام ، حتى عمر 2 أشهر ، لمدة 4-6 أسابيع قبل التزاوج وتبقى على النظام الغذائي طوال فترة الحمل والرضاعة. يمكن تقييم النسل من هذه الإناث لمعرفة النتائج الصحية. يمكن استخدام الإناث عدة مرات لتوليد نسل ، ويمكن جمع الأنسجة من الإناث لقياس قياسات مستقلب 1C. يقدم هذا البروتوكول لمحة عامة عن كيفية تحفيز نقص التغذية للأمهات في حمض الفوليك أو الكولين لدراسة النتائج الصحية للنسل.
تلعب تغذية الأم أثناء الحمل والرضاعة دورا حيويا في نمو النسل. الأيض أحادي الكربون (1C) هو شبكة أيضية رئيسية تدمج الإشارات الغذائية مع التخليق الحيوي ، وتوازن الأكسدة والاختزال ، وعلم التخلق. حمض الفوليك والكولين هي المكونات المركزية ل 1C التي تلعب دورا هاما في إغلاق الأنبوب العصبي. يوصى على نطاق واسع للنساء بتكملة حمض الفوليك والكولين خلال سنوات الإنجاب1. في حين أن الدور الحاسم لحمض الفوليك في نمو الجنين محدد بوضوح ، إلا أن الآليات الأساسية المعنية لا تزال غير واضحة. ينصح النساء في الإنجاب بتناول حمض الفوليك قبل الحمل لأن إغلاق الأنبوب العصبي يحدث خلال الأشهر الثلاثة الأولى2. الأمهات الحوامل اللواتي يعانين من نقص في حمض الفوليك أو المكونات الأخرى من 1C ، مثل الكولين ، لديهن نسبة أعلى من ذرية الولادة مع عيوب الأنبوب العصبي بسبب ارتفاع الطلب على تخليق النوكليوتيدات والعمليات الأخرى التي تتطلبها فترة الحمل المبكرة3.
إن التأثير طويل المدى للوجبات الغذائية للأمهات التي تعاني من نقص في تناول التمثيل الغذائي 1C على النتائج الصحية للنسل غير مفهوم بشكل جيد. أظهرت الأبحاث من مختبراتنا ، بالإضافة إلى مختبرات أخرى ، أن الوجبات الغذائية للأمهات التي تعاني من نقص في حمض الفوليك أو الكولين تؤثر بالفعل على النتائج الصحية للنسل بعد السكتة الدماغية الإقفارية باستخدام النماذج قبل السريرية4،5،6. كما ظهر تأثير النظام الغذائي للأم في الدراسات السريرية حيث تم وصف أحجام أصغر من الدماغ ومستويات مثيلة متغيرة7. تشير نظرية الأصول التنموية للصحة والمرض (DOHaD) إلى أن الأمراض المزمنة المحتملة مبرمجة في الرحم8،9 ، ويلعب النظام الغذائي للأم دورا مهما.
تم تصميم هذا البروتوكول لتحديد طريقة تغيير الاستهلاك الغذائي 1C في إناث الفئران قبل الحمل ، بهدف فحص آثار تغذية الأم على النتائج الصحية للنسل.
تمت الموافقة على هذا البروتوكول ، وتم استخدام جميع الموضوعات الحيوانية وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة المؤسسية لرعاية واستخدام في جامعة الغرب الأوسط (البروتوكول 2983). تم استخدام إناث الفئران C57BL / 6J ، عمر شهرين (وزن الجسم ، ~ 20 جم) ، في هذه الدراسة. بشكل عام ، يمكن استخدام الفئران الإناث في سن الإنجاب10. لضمان تجنب آثار القمامة ، يجب استخدام العديد من الإناث لكل نظام غذائي11. يتم سرد تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في الدراسة في جدول المواد.
1. التحضير التجريبي
2. إحداث نقص غذائي في حمض الفوليك أو الكولين
3. جمع الأنسجة لقياسات 1C والمستقلبات ذات الصلة
ملاحظة: عند القتل الرحيم للحيوانات ، من المهم التأكد من أن لا تستجيب لقرصة إصبع القدم. بمجرد عدم استجابة ، يمكن أن يبدأ تشريح الأنسجة. يجب تحديد الأنسجة التي سيتم تشريحها مسبقا13,14 ، ويجب تحضير المواد. تشمل هذه المواد أنابيب للتخزين وأدوات تشريح مناسبة وثلج جاف أو نيتروجين سائل.
كان تركيز هذه الدراسة هو التحقيق في تأثير نقص التغذية للأمهات على حمض الفوليك أو الكولين على النتائج الصحية للنسل. تم تحديد الأوزان الأسبوعية لمراقبة الصحة العامة للإناث التي يتم الحفاظ عليها على نظام غذائي يحتوي على حمض الفوليك أو نقص الكولين. في عملنا السابق ، لم يلاحظ أي تغييرات في وزن الجسم بين المجموعات الغذائيةللأمهات 4. يصور الشكل 1 خط الأساس والأوزان الأسبوعية للإناث التي يتم الحفاظ عليها في الوجبات الغذائية التي تعاني من نقص في التحكم أو الكولين أو حمض الفوليك خلال الأسابيع الأربعة السابقة للتزاوج (F (1.144،4.577) = 11.96 ، p = 0.196). ملاحظة عامة هي أن عدد النسل في هذه الأنظمة الغذائية الخاصة ينخفض في عدد النسل مقارنة بالفأر القياسي. لم يتم تحديد هذا على أنه ذو دلالة إحصائية.
عندما يتم تغذية الفئران الإناث بوجبات غذائية تعاني من نقص في 1C ، إما حمض الفوليك أو الكولين ، هناك تغييرات في المستقلبات داخل أنسجة الجسم التي تعالج 1C. يمكن أخذ قياسات 1C والمستقلبات ذات الصلة باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات. في هذه الدراسة ، تم استخدام مطياف الكتلة الترادفية الكروماتوغرافيا السائلة مع الكروماتوغرافيا السائلة فائقة الأداء (UPLC) ، كما هو موضح سابقا12. يتم تقديم كل من قياسات الكبد (الجدول 2) والبلازما (الجدول 3) 1C لإجمالي الهوموسيستين ، S-adenosylmethionine (SAM) ، S-adenosylhomocysteine (SAH) ، الميثيونين ، السيستاثيونين ، البيتين ، والكولين. هناك طرق مختلفة لقياس هذه الأيضات. LC-MS هو مجرد طريقة واحدة.
تظهر البيانات المقدمة في الجدول 2 والجدول 3 بعض التغييرات الطفيفة في مستويات الأيض. تم أخذ القياسات الحالية عندما كانت الإناث تتزاوج على الوجبات الغذائية لمدة 6 أشهر. قد يكون من الأفضل قياس المستقلبات بعد 4 أسابيع أو بعد جولة أو جولتين من الحمل. تم تحليل البيانات من الكبد والبلازما باستخدام ANOVAs أحادية الاتجاه والبرامج الإحصائية والرسوم البيانية. أي تأثيرات كبيرة على النظام الغذائي ANOVA مع مقارنات Tukey الزوجية ، بالإضافة إلى المقارنات الزوجية بين النظام الغذائي الضابط والوجبات الغذائية التي تعاني من نقص حمض الفوليك أو الكولين.

الشكل 1: الحفاظ على وزن جسم إناث الفئران على نظام غذائي واحد كاف الكربون وناقص. أوزان الجسم لإناث الفئران قبل البدء في الوجبات الغذائية المصممة خصيصا (خط الأساس) ثم الأوزان الأسبوعية لمدة 4 أسابيع على التحكم (CD) ، وكذلك الوجبات الغذائية التي تعاني من نقص حمض الفوليك (FADD) والكولين (ChDD). يتم تقديم البيانات كمتوسط + خطأ قياسي للمتوسط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: استقلاب الكربون الواحد والأدوار البيولوجية ذات الصلة (المثيلة وتخليق النوكليوتيدات). يشار إلى الانزيمات في دوائر سوداء. الاختصارات: BHMT ، البيتين هوموسيستين ميثيل ترانسفيراز. CHDH, نازعة هيدروجين الكولين; كومت ، كاتيكول- O- ميثيل ترانسفيراز ؛ DHFR ، اختزال ثنائي هيدروفولات. dTMP ، أحادي فوسفات ديوكسي ثيميدين ؛ dTTP ، ديوكسي ثيميدين ثلاثي الفوسفات. dUMP ، أحادي فوسفات الديوكسييوريدين. dUTP ، ديوكسي يوريدين ثلاثي الفوسفات. FR ، مستقبلات حمض الفوليك. MTHFR ، اختزال الميثيلين تتراهيدروفولات ؛ MTR ، سينسيز الميثيونين. MTRR ، ميثيونين سينسيز اختزال ؛ RFC ، انخفاض الناقل حمض الفوليك ؛ سام ، س-أدينوسيل ميثيونين ؛ SAH S-أدينوسيلهوموسيستين ؛ و TS ، ثيميديلات سينسيز. تم تعديل هذا الرقم من Jadavjiet al.18. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الجدول 1: قائمة محتويات المغذيات الدقيقة والكبيرة في التحكم في استقلاب الكربون الواحد ، وحمض الفوليك ، والوجبات الغذائية التي تعاني من نقص الكولين. يحتوي النظام الغذائي الذي يعاني من نقص حمض الفوليك على 0.3 ملغم / كغم من حمض الفوليك. يحتوي النظام الغذائي الذي يعاني من نقص الكولين على 300 ملغم/كغم من معدل بت الكولين. يتم سرد القيم في الجدول بعلامات تمييز حمراء بين قوسين. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
الجدول 2: تركيزات مستقلب الكربون الواحد للأمهات في أنسجة الكبد المعزولة. هذه البيانات مقتبسة من Hurley et al.4. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
الجدول 3: تركيزات مستقلب الكربون الواحد للأمهات في البلازما المعزولة. هذه البيانات مقتبسة من Hurley et al.4. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.
أثناء تنفيذ هذا البروتوكول في مختبرات الأبحاث ، هناك العديد من الملاحظات المهمة التي يحتاج الباحثون إلى أخذها في الاعتبار قبل بدء التجارب. أولا ، في تصنيع النظام الغذائي ، يجب إعطاء مهلة كافية لتصنيع النظام الغذائي قبل بدء الدراسة التجريبية. يمكن أن تختلف المهل الزمنية من شركة إلى أخرى ، كما يجب أخذ شحن النظام الغذائي في الاعتبار. يمكن وضع إناث الفئران التي هي في سن الإنجاب (~ 2-2.5 أشهر في العمر) على النظام الغذائي 4-6 أسابيع قبل التزاوج4،6،14. استخدمت الدراسات السابقة الفئران C57Bl / 6J فقط4،5،6،18 ، لكن مجموعات أخرى استخدمت الفئران BALB / c في دراسات مماثلة19،20،21.
يحتوي النظام الغذائي المصنع المستخدم في هذه الدراسة على 1٪ سكسينيل سلفاثيازول للمساعدة في تقليل تخليق حمض الفوليك بواسطة النباتات المعوية. هذا سبب آخر لضرورة استخدام نظام غذائي للتحكم ، لأنه يحتوي على نفس المضادات الحيوية الموجودة في الوجبات الغذائية الناقصة. بمجرد تصنيع النظام الغذائي وشحنه ، يكون تخزينه أمرا حيويا. من المهم اتباع تعليمات الشركة المصنعة حتى يستمر النظام الغذائي طوال مدة الدراسة التجريبية. من المهم ملاحظة أن تشاو الفأر القياسي تمت صياغته بمستويات مرتفعة من حمض الفوليك والكولين لدعم الحمل والصحة العامة لمستعمرات الفئران. ولذلك, استخدام نظام غذائي السيطرة في الدراسات التي تهدف في المقام الأول إلى استكشاف آثار حمض الفوليك و / أو نقص الكولين يجب أن تستخدم. لمثل هذه الدراسات التجريبية ، يوصى بالحصول على وجبات مراقبة من الشركات المصنعة مع الحد الأدنى الموصى به من حمض الفوليك (2.0 ملغم / كغم) أو معدل بت الكولين (1150 ملغم / كغم)10 (الجدول 1).
وعلاوة على ذلك, الجمع بين كل من حمض الفوليك الغذائي ونقص الكولين في الإناث لم يجرب بعد. يعتبر كل من حمض الفوليك والكولين من الجهات المانحة المهمة للميثيل ، وهناك طلب كبير عليهما أثناء الحمل لتطوير النسل. وقد أظهرت الأعمال السابقة أن حمض الفوليك واستقلاب الكولين ترتبط ارتباطا وثيقا بوظيفة الدماغ الطبيعية 16,17. وقد ثبت ذلك أيضا من قبل الآخرين في الأنسجة الأخرى 18,19. من غير المعروف ما إذا كان النظام الغذائي الذي يعاني من نقص في حمض الفوليك والكولين سينتج ذرية قابلة للحياة.
عند النظر في التصميم التجريبي ، من المهم ملاحظة أن أوجه القصور الغذائية في 1C في الذكور قد تم الإبلاغ عنها تؤثر سلبا على النتائج الصحية للنسل11. هذه نقطة مهمة يجب مراعاتها عند وضع الذكور في أقفاص مع الإناث التي تتغذى إما على حمض الفوليك أو نظام غذائي يعاني من نقص الكولين. في هذه المرحلة ، لا يزال تأثير نقص التغذية على المدى القصير لدى الذكور غير معروف.
يمكن أن تؤدي تربية الفئران الناجحة إلى تحديات في التقدم التجريبي. يوصى باستشارة موظفي رعاية في المؤسسة أو الأدبيات ، بما في ذلك البائعين الذين ينجحون في تربية الفئران. ساعد وزن الإناث على أساس أسبوعي في مراقبة تطور الحمل.
يتطلب التأثير طويل المدى لنقص الأمهات في 1C أثناء الحمل على النتائج الصحية للنسل مزيدا من التحقيق 4,14. وقد وصف هذا البروتوكول كيفية إحداث نقص في حمض الفوليك أو الكولين في نموذج الفأر ، وكذلك كيفية تأكيد ذلك. لتحديد العلامات المحتملة الأخرى لنقص التغذية في حمض الفوليك أو الكولين ، تأكد من استشارة الشكل 2 18. يسهل هذا النموذج التجريبي دراسة أوجه القصور الغذائية للأمهات في حمض الفوليك أو الكولين أثناء الحمل والرضاعة على النتائج الصحية للنسل على المدى الطويل.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1.5 مل أنابيب | Eppendorf | ||
| C57BL / 6 إناث الفئران | نهر تشارلز | يمكن تربية 27 | فئران في المنزل أيضا. |
| الكولين نقص النظام الغذائي | Envigo | TD.06119 | |
| التحكم في النظام الغذائي | Envigo | TD.190790 | |
| أنابيب EDTA حمض | |||
| الفوليك نقص النظام الغذائي | Envigo | TD.01546 | |
| GraphPad المنشور | https://www.graphpad.com/features | ||
| الإسكان للقوارض | منتجات المختبر ، LLC | واحد رفوف التهوية في قفص & أقفاص | |
| الكروماتوغرافيا السائلة - قياس الطيف الكتلي الترادفي (LC-MS / MS) | SCIEX ، فرامنغهام ، MA | 5500 QTrap | |
| كروماتوغرافيا سائلة فائقة الأداء (UPLC) | شيمادزو ، كولومبيا ، دكتوراه في الطب ، الولايات المتحدة الأمريكية | Nexera |