Bu protokol, anne diyetinin yavru sağlığı sonuçları üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla hamilelikten önce dişi farelerde diyetle folik asit veya kolin alımını azaltma yöntemini açıklar.
Yöntem makalesi
Bu protokol, anne diyetinin yavru sağlığı sonuçları üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla hamilelikten önce dişi farelerde diyetle folik asit veya kolin alımını azaltma yöntemini açıklar.
Hamilelik ve emzirme döneminde annenin beslenmesi, yavruların nörogelişiminde önemli bir rol oynar. Folik asit ve kolinin yanı sıra diğer B vitaminlerini merkeze alan tek karbonlu (1C) metabolizma, gelişmekte olan fetüsün nöral tüpünün kapanması sırasında anahtar bir rol oynar. Bununla birlikte, hamilelik sırasındaki bu maternal beslenme yetersizliklerinin doğumdan sonra yavru sağlığı sonuçları üzerindeki etkisi nispeten tanımlanmamıştır. Ayrıca, folik asit veya kolindeki maternal diyet eksiklikleri, yavrulardaki diğer sağlık sonuçlarını etkileyebilir - bu da bunu değerli bir model haline getirir. Bu protokol, diyet değişiklikleri yoluyla dişi farelerde 1C metabolizmasında bir eksikliğe neden olma prosedürünü ana hatlarıyla belirtmeyi amaçlamaktadır. Dişiler sütten kesimde, 2 aylık olana kadar, çiftleşmeden 4-6 hafta önce diyetlere yerleştirilir ve hamilelik ve emzirme boyunca diyette kalırlar. Bu dişilerden elde edilen yavrular sağlık sonuçları açısından değerlendirilebilir. Dişiler yavru üretmek için birden çok kez kullanılabilir ve 1C metabolit ölçümlerini ölçmek için dişilerden dokular toplanabilir. Bu protokol, yavru sağlığı sonuçlarını incelemek için folik asit veya kolindeki maternal diyet eksikliklerinin nasıl indükleneceğine dair bir genel bakış sağlar.
Hamilelik ve emzirme döneminde annenin beslenmesi, yavru gelişiminde hayati bir rol oynar. Tek karbonlu (1C) metabolizma, beslenme sinyallerini biyosentez, redoks homeostazı ve epigenetik ile bütünleştiren önemli bir metabolik ağdır. Folik asit ve kolin, nöral tüpün kapanmasında önemli bir rol oynayan 1C'nin merkezi bileşenleridir. Kadınların doğurganlık yıllarında folik asit ve kolin takviyesi yapmaları yaygın olarak tavsiye edilir1. Folik asidin fetal gelişimdeki kritik rolü açıkça belirlenmiş olsa da, ilgili altta yatan mekanizmalar belirsizliğini korumaktadır. Çocuk doğuran kadınların hamile kalmadan önce folik asit almaları önerilir, çünkü nöral tüpün kapanması ilk trimester2 içinde gerçekleşir. Folik asit veya kolin gibi 1C'nin diğer bileşenlerinde eksik olan hamile anneler, nükleotid sentezi ve erken gebelik döneminin gerektirdiği diğer süreçlere olan yüksek talep nedeniyle nöral tüp defektli yavruların doğum insidansı daha yüksektir3.
1C metabolizması alımında yetersiz olan anne diyetlerinin yavru sağlığı sonuçları üzerindeki uzun vadeli etkisi tam olarak anlaşılamamıştır. Laboratuvarlarımızdan ve diğerlerinden yapılan araştırmalar, folik asit veya kolin eksikliği olan anne diyetlerinin, klinik öncesi modeller 4,5,6 kullanılarak iskemik inme sonrası yavru sağlığı sonuçlarını gerçekten etkilediğini göstermiştir. Maternal diyetin etkisi, daha küçük beyin hacimlerinin ve değişmiş metilasyon seviyelerinin tanımlandığı klinik çalışmalarda da gösterilmiştir7. Sağlık ve Hastalığın Gelişimsel Kökenleri (DOHaD) teorisi, prospektif kronik hastalıkların utero 8,9'da programlandığını ve anne diyetinin önemli bir rol oynadığını göstermektedir.
Bu protokol, anne beslenmesinin yavruların sağlık sonuçları üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla, hamilelikten önce dişi farelerde 1C diyet tüketimini değiştirme yöntemini ana hatlarıyla belirtmek için tasarlanmıştır.
Bu protokol onaylandı ve tüm hayvan denekler Midwestern Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nin yönergelerine uygun olarak kullanıldı (Protokol 2983). Bu çalışmada 2 aylık (vücut ağırlığı, ~ 20 g) dişi C57BL / 6J fareleri kullanıldı. Genel olarak, üreme çağındaki dişi fareler kullanılabilir10. Çöp etkilerinden kaçınılmasını sağlamak için, her diyet için birden fazla dişi kullanılması gerekir11. Çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Deney hazırlığı
2. Folik asit veya kolin diyet eksikliğinin indüklenmesi
3. 1C ve ilgili metabolitlerin ölçümleri için doku toplanması
NOT: Hayvanlara ötenazi yaparken, hayvanların ayak parmağını çimdiklemeye tepki vermediğinden emin olmak önemlidir. Hayvanlar yanıt vermediğinde, dokuların diseksiyonu başlayabilir. Diseke edilecek dokunun önceden belirlenmesigerekir 13,14 ve materyallerin hazırlanması gerekir. Bu malzemeler, depolama için tüpleri, uygun diseksiyon aletlerini ve kuru buz veya sıvı nitrojeni içerir.
Bu çalışmanın odak noktası, maternal diyet eksikliklerinin folik asit veya kolin üzerindeki yavru sağlığı sonuçları üzerindeki etkisini araştırmaktı. Folik asit veya kolin eksikliği olan diyetlerde tutulan kadınların genel sağlığını izlemek için haftalık ağırlıklar belirlendi. Önceki çalışmamızda, anne diyet grupları arasında vücut ağırlığında herhangi bir değişiklik gözlenmemiştir4. Şekil 1 , çiftleşmeden önceki dört hafta boyunca kontrol, kolin veya folik asit eksikliği olan diyetlerde tutulan dişiler için başlangıç ve haftalık ağırlıkları göstermektedir (F (1.144,4.577) = 11.96, p = 0.196). Yapılan genel bir gözlem, bu özel diyetlerdeki yavru sayısının, standart fare yemine kıyasla yavru sayısında daha az olduğudur. Bunun istatistiksel olarak anlamlı olduğu tespit edilmemiştir.
Dişi fareler, folik asit veya kolin gibi 1C'de eksik diyetlerle beslendiğinde, 1C'yi işleyen vücut dokularındaki metabolitlerde değişiklikler olur. 1C ve ilgili metabolitlerin ölçümleri çeşitli teknikler kullanılarak alınabilir. Bu çalışmada, daha önce tarif edildiği gibi, ultra performanslı sıvı kromatografisi (UPLC) ile sıvı kromatografisi-tandem kütle spektrometresi kullanılmıştır12. Total homosistein, S-adenosilmetiyonin (SAM), S-adenosilhomosistein (SAK), metiyonin, sistatiyonin, betain ve kolin için hem karaciğer (Tablo 2) hem de plazma (Tablo 3) 1C ölçümleri sunulmuştur. Bu metabolitleri ölçmenin farklı yolları vardır; LC-MS sadece bir yoldur.
Tablo 2 ve Tablo 3'te sunulan veriler metabolit seviyelerinde bazı küçük değişiklikler göstermektedir. Mevcut ölçümler, dişiler 6 ay boyunca diyetlerle çiftleşirken alındı. Metabolitleri 4 hafta sonra veya bir ila iki tur gebelikten sonra ölçmek daha iyi olabilir. Karaciğer ve plazmadan elde edilen veriler tek yönlü varyans analizi ve istatistiksel ve grafik yazılımları kullanılarak analiz edildi. Herhangi bir önemli ANOVA diyeti, Tukey'in ikili karşılaştırmalarının yanı sıra kontrol diyeti ile folik asit veya kolin eksikliği olan diyetler arasındaki ikili karşılaştırmaları ile etkiler.

Şekil 1: Tek karbonlu yeterli ve eksik diyetlerde tutulan dişi farelerin vücut ağırlığı. Özel olarak formüle edilmiş diyetlere başlamadan önce dişi farelerin vücut ağırlıkları (başlangıç) ve daha sonra kontrol (CD) ve ayrıca folik asit (FADD) ve kolin (ChDD) eksikliği diyetlerinde 4 hafta boyunca haftalık ağırlıklar. Veriler, ortalamanın ortalama + standart hatası olarak sunulur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Tek karbon metabolizması ve ilgili biyolojik roller (metilasyon ve nükleotid sentezi). Enzimler siyah dairelerle belirtilmiştir. Kısaltmalar: BHMT, betain homosistein metiltransferaz; CHDH, kolin dehidrojenaz; COMT, katekol-O-metiltransferaz; DHFR, dihidrofolat redüktaz; dTMP, deoksitimidin monofosfat; dTTP, deoksitimidin trifosfat; dUMP, deoksiüridin monofosfat; dUTP, deoksiüridin trifosfat; FR, folat reseptörü; MTHFR, metilentetrahidrofolat redüktaz; MTR, metiyonin sentaz; MTRR, metiyonin sentaz redüktaz; RFC, azaltılmış folat taşıyıcısı; SAM, S-adenosilmetiyonin; SAH S-adenosilmehomosistein; ve TS, timidilat sentaz. Bu rakam Jadavjive ark.18. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Tek karbonlu metabolizma kontrolü, folik asit, kolin eksikliği olan diyetlerdeki mikro ve makro besin içeriklerinin listesi. Folik asit eksikliği olan diyet 0.3 mg / kg folik asit içerir. Kolin eksikliği olan diyet 300 mg / kg kolin bit hızı içerir. Değerler tabloda parantez içinde kırmızı vurgularla listelenir. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 2: İzole karaciğer dokusunda maternal tek karbonlu metabolit konsantrasyonları. Bu veriler Hurley ve ark.4'ten uyarlanmıştır. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 3: İzole plazmada maternal tek karbonlu metabolit konsantrasyonları. Bu veriler Hurley ve ark.4'ten uyarlanmıştır. Bu tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Bu protokolün araştırma laboratuvarlarında uygulanması sırasında, araştırmacıların deneylere başlamadan önce göz önünde bulundurmaları gereken birkaç önemli not vardır. İlk olarak, diyet üretiminde, deneysel çalışmanın başlamasından önce diyetin üretilmesi için yeterli teslim süresinin verilmesi gerekir. Teslim süreleri şirketten şirkete değişebilir ve diyet sevkiyatının da hesaba katılması gerekir. Üreme çağındaki (~ 2-2.5 aylık) dişi fareler çiftleşmeden 4-6 hafta önce diyete alınabilir 4,6,14. Önceki çalışmalarda sadece C57Bl / 6J fareleri 4,5,6,18 kullanılmıştır, ancak diğer gruplar benzer çalışmalarda BALB / c farelerini kullanmıştır 19,20,21.
Bu çalışmada kullanılan üretilmiş diyet, bağırsak florası tarafından folat sentezini azaltmaya yardımcı olmak için% 1 süksinil sülfatiyazol içerir; Bu, eksik diyetlerde bulunan aynı antibiyotikleri içerdiği için kontrol diyetinin kullanılması gerektiğinin bir başka nedenidir. Diyet üretildikten ve sevk edildikten sonra, depolanması hayati önem taşır. Diyetin deneysel çalışma süresince devam edebilmesi için üreticinin talimatlarına uymak önemlidir. Standart fare yeminin, hamileliği ve fare kolonilerinin genel sağlığını desteklemek için yüksek seviyelerde folik asit ve kolin ile formüle edildiğine dikkat etmek önemlidir. Bu nedenle, öncelikle folik asit ve / veya kolin eksikliğinin etkilerini araştırmayı amaçlayan çalışmalarda bir kontrol diyetinin kullanılması gerekir. Bu tür deneysel çalışmalar için, önerilen minimum miktarda folik asit (2.0 mg / kg) veya kolin bit hızı (1150 mg / kg) 10 olan üreticilerden kontrol diyetleri alınması önerilmektedir (Tablo 1).
Ayrıca, kadınlarda hem diyet folik asit hem de kolin eksikliğini birleştirmek henüz denenmemiştir. Hem folik asit hem de kolin önemli metil donörleridir ve hamilelik sırasında yavru geliştirmek için onlara yüksek talep vardır. Önceki çalışmalar, folat ve kolin metabolizmasının normal beyin fonksiyonuyla sıkı bir şekilde bağlantılı olduğunu göstermiştir 16,17. Bu aynı zamanda diğer dokularda başkaları tarafından da gösterilmiştir 18,19. Folik asit ve kolin eksikliği olan bir diyetin canlı yavrular verip vermeyeceği bilinmemektedir.
Deneysel tasarım göz önüne alındığında, erkeklerde 1C'deki diyet eksikliklerinin yavru sağlığı sonuçlarını olumsuz yönde etkilediği bildirilmiştir11. Bu, erkekleri folik asit veya kolin eksikliği olan bir diyetle beslenen dişilerle kafeslere yerleştirirken göz önünde bulundurulması gereken önemli bir noktadır. Bu noktada, erkeklerde kısa süreli diyet eksikliğinin etkisi bilinmemektedir.
Başarılı fare yetiştiriciliği, deneysel ilerlemede zorluklar ortaya çıkarabilir. Fareleri başarılı bir şekilde yetiştiren satıcılar da dahil olmak üzere kurumdaki veya literatürdeki hayvan bakım personeline danışılması önerilir. Kadınları haftalık olarak tartmak, hamilelik ilerlemesinin izlenmesine yardımcı oldu.
Hamilelik sırasında 1C'deki anne eksikliklerinin yavru sağlığı sonuçları üzerindeki uzun vadeli etkisi daha fazla araştırma gerektirir 4,14. Bu protokol, bir fare modelinde maternal folik asit veya kolin diyet eksikliklerinin nasıl indükleneceğini ve bunun nasıl doğrulanacağını açıklamıştır. Folik asit veya kolindeki diyet eksikliklerinin diğer potansiyel belirteçlerini belirlemek için, Şekil 2'ye danışıldığından emin olun18. Bu deneysel model, hamilelik ve emzirme sırasında folik asit veya kolindeki maternal diyet eksikliklerinin uzun vadeli yavru sağlığı sonuçları üzerinde incelenmesini kolaylaştırır.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1,5 mL tüpler | Eppendorf | ||
| C57BL / 6 Dişi Fareler | Charles River | 27 | Fareler evde de yetiştirilebilir. |
| Kolin Eksikliği Diyeti | Envigo | TD.06119 | |
| Kontrol Diyeti | Envigo | TD.190790 | |
| EDTA tüpleri | |||
| Folik Asit Eksikliği Diyeti | Envigo | TD.01546 | |
| GraphPad prizma | |||
| https://www.graphpad.com/features Kemirgenler için Muhafaza | Lab Products, LLC | One Kafes Havalandırmalı Raflar & Kafesler | |
| Sıvı kromatografisi-tandem kütle spektrometresi (LC-MS/MS) | SCIEX, Framingham, MA | 5500 QTrap | |
| Ultra performanslı sıvı kromatografisi (UPLC) | Shimadzu, Columbia, MD, | ABD Nexera |