Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chế độ ăn protein thấp của mẹ có những ảnh hưởng đáng kể đến sự biểu hiện gene ty thể trong gan và cơ xương của con cái; tác dụng bảo vệ của taurine
Tóm tắt
Trọng lượng lúc sinh thấp có liên quan đến nguy cơ gia tăng phát triển sự dung nạp glucose kém, và cuối cùng là tiểu đường loại 2 trong cuộc sống trưởng thành. Hạn chế protein trong thời kỳ mang thai ở động vật gặm nhấm dẫn đến hiện tượng trọng lượng lúc sinh thấp ở con cái. Chúng tôi đã nghiên cứu sự thay đổi biểu hiện gene trong gan và cơ xương của chuột con bị hạn chế protein trong thời kỳ mang thai (LP) hoặc không (NP), với hoặc không có bổ sung taurine trong nước uống. Con cái LP có trọng lượng lúc sinh thấp hơn 40% so với con cái NP, trong khi taurine đã ngăn ngừa một nửa sự giảm này. Phân tích biểu hiện gene bằng microarray ở chuột con mới sinh cho thấy những thay đổi đáng kể ở 2012 gene trong gan và 967 gene trong cơ xương của con cái LP. Taurine ngăn ngừa 30% và 46% những thay đổi biểu hiện này, tương ứng. Các gene ty thể, đặc biệt là những gene liên quan đến phosphoryl hóa oxi hóa, đã thay đổi nhiều hơn so với các gene khác. Các gene ty thể chủ yếu được tăng cường trong gan, nhưng giảm trong cơ xương, mặc dù không có sự thay đổi hoạt động citrate synthase ở cả hai mô. Taurine ưu tiên cứu các gene liên quan đến chuyển hóa acid béo ở gan và với phosphoryl hóa oxi hóa và chu trình TCA trong cơ xương. Một dấu hiệu ty thể đã được quan sát thấy ở gan của con cái NP với sự bổ sung taurine, khi các bộ gene cho ribosome ty thể cũng như chuyển hóa lipid đã được đại diện quá mức ở con cái 4 tuần tuổi chịu sự bổ sung taurine trong suốt thời kỳ mang thai. Tương tự, 11 gene ty thể đã được tăng cường đáng kể bởi sự bổ sung taurine trong thời kỳ mang thai ở con cái NP 4 tuần tuổi. Hạn chế protein trong thời kỳ mang thai dẫn đến trọng lượng lúc sinh thấp đi kèm với sự thay đổi đáng kể về biểu hiện gene, điều này khác biệt ở gan và cơ của con cái. Tuy nhiên, một phần lớn sự giảm trọng lượng lúc sinh và các thay đổi biểu hiện đã được ngăn chặn bởi sự bổ sung taurine cho mẹ, cho thấy taurine là yếu tố chính quyết định các mẫu biểu hiện trong quá trình phát triển và từ đó cũng là một thành phần quan trọng trong lập trình chuyển hóa thai nhi.
Từ khóa
#trọng lượng lúc sinh thấp #hạn chế protein trong thai kỳ #taurine #biểu hiện gene #chuyển hóa lipidTài liệu tham khảo
Vaag A, Jensen CB, Poulsen P, Brons C, Pilgaard K, Grunnet L: Metabolic aspects of insulin resistance in individuals born small for gestational age. Horm Res. 2006, 65 (Suppl 3): 137-143. 10.1159/000091519.
Hales CN, Barker DJ: The thrifty phenotype hypothesis. Br Med Bull. 2001, 60: 5-20. 10.1093/bmb/60.1.5.
Jensen CB, Martin-Gronert MS, Storgaard H, Madsbad S, Vaag A, Ozanne SE: Altered PI3-kinase/Akt signalling in skeletal muscle of young men with low birth weight. PLoS ONE. 2008, 3: e3738-10.1371/journal.pone.0003738.
Ozanne SE, Jensen CB, Tingey KJ, Storgaard H, Madsbad S, Vaag AA: Low birthweight is associated with specific changes in muscle insulin-signalling protein expression. Diabetologia. 2005, 48: 547-552. 10.1007/s00125-005-1669-7.
Ozanne SE, Jensen CB, Tingey KJ, Martin-Gronert MS, Grunnet L, Brons C: Decreased protein levels of key insulin signalling molecules in adipose tissue from young men with a low birthweight: potential link to increased risk of diabetes?. Diabetologia. 2006, 49: 2993-2999. 10.1007/s00125-006-0466-2.
Brons C, Jensen CB, Storgaard H, Alibegovic A, Jacobsen S, Nilsson E: Mitochondrial function in skeletal muscle is normal and unrelated to insulin action in young men born with low birth weight. J Clin Endocrinol Metab. 2008, 93: 3885-3892. 10.1210/jc.2008-0630.
Poulsen P, Levin K, Beck-Nielsen H, Vaag A: Age-dependent impact of zygosity and birth weight on insulin secretion and insulin action in twins. Diabetologia. 2002, 45: 1649-1657. 10.1007/s00125-002-0983-6.
Luo ZC, Fraser WD, Julien P, Deal CL, Audibert F, Smith GN: Tracing the origins of "fetal origins" of adult diseases: programming by oxidative stress?. Med Hypotheses. 2006, 66: 38-44. 10.1016/j.mehy.2005.08.020.
Martin-Gronert MS, Ozanne SE: Experimental IUGR and later diabetes. J Intern Med. 2007, 261: 437-452. 10.1111/j.1365-2796.2007.01800.x.
Shepherd PR, Crowther NJ, Desai M, Hales CN, Ozanne SE: Altered adipocyte properties in the offspring of protein malnourished rats. Br J Nutr. 1997, 78: 121-129. 10.1079/BJN19970124.
Fernandez-Twinn DS, Wayman A, Ekizoglou S, Martin MS, Hales CN, Ozanne SE: Maternal protein restriction leads to hyperinsulinemia and reduced insulin-signaling protein expression in 21-mo-old female rat offspring. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2005, 288: R368-R373.
Petry CJ, Dorling MW, Pawlak DB, Ozanne SE, Hales CN: Diabetes in old male offspring of rat dams fed a reduced protein diet. Int J Exp Diabetes Res. 2001, 2: 139-143. 10.1155/EDR.2001.139.
Suzuki T, Suzuki T, Wada T, Saigo K, Watanabe K: Novel taurine-containing uridine derivatives and mitochondrial human diseases. Nucleic Acids Res Suppl. 2001, 257-258.
Warskulat U, Flogel U, Jacoby C, Hartwig HG, Thewissen M, Merx MW: Taurine transporter knockout depletes muscle taurine levels and results in severe skeletal muscle impairment but leaves cardiac function uncompromised. FASEB J. 2004, 18: 577-579.
Bouckenooghe T, Remacle C, Reusens B: Is taurine a functional nutrient?. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2006, 9: 728-733. 10.1097/01.mco.0000247469.26414.55.
Hansen SH: The role of taurine in diabetes and the development of diabetic complications. Diabetes Metab Res Rev. 2001, 17: 330-346. 10.1002/dmrr.229.
Xiao C, Giacca A, Lewis GF: Oral taurine but not N-acetylcysteine ameliorates NEFA-induced impairment in insulin sensitivity and beta cell function in obese and overweight, non-diabetic men. Diabetologia. 2008, 51: 139-146. 10.1007/s00125-007-0859-x.
Nandhini AT, Thirunavukkarasu V, Anuradha CV: Taurine modifies insulin signaling enzymes in the fructose-fed insulin resistant rats. Diabetes Metab. 2005, 31: 337-344. 10.1016/S1262-3636(07)70202-1.
Boujendar S, Reusens B, Merezak S, Ahn MT, Arany E, Hill D: Taurine supplementation to a low protein diet during foetal and early postnatal life restores a normal proliferation and apoptosis of rat pancreatic islets. Diabetologia. 2002, 45: 856-866. 10.1007/s00125-002-0833-6.
Merezak S, Reusens B, Renard A, Goosse K, Kalbe L, Ahn MT: Effect of maternal low-protein diet and taurine on the vulnerability of adult Wistar rat islets to cytokines. Diabetologia. 2004, 47: 669-675. 10.1007/s00125-004-1357-z.
Gentleman RC, Carey VJ, Bates DM, Bolstad B, Dettling M, Dudoit S: Bioconductor: open software development for computational biology and bioinformatics. Genome Biol. 2004, 5: R80-10.1186/gb-2004-5-10-r80.
Tusher VG, Tibshirani R, Chu G: Significance analysis of microarrays applied to the ionizing radiation response. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001, 98: 5116-5121. 10.1073/pnas.091062498.
Reusens B, Sparre T, Kalbe L, Bouckenooghe T, Theys N, Kruhoffer M: The intrauterine metabolic environment modulates the gene expression pattern in fetal rat islets: prevention by maternal taurine supplementation. Diabetologia. 2008, 51: 836-845. 10.1007/s00125-008-0956-5.
Li C, Hung WW: Model-based analysis of oligonucleotide arrays: model validation, design issues and standard error application. Genome Biol. 2001, 2: RESEARCH0032-
Dennis G, Sherman BT, Hosack DA, Yang J, Gao W, Lane HC: DAVID: Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery. Genome Biol. 2003, 4: 3-10.1186/gb-2003-4-5-p3.
Rebhan M, Chalifa-Caspi V, Prilusky J, Lancet D: GeneCards: integrating information about genes, proteins and diseases. Trends Genet. 1997, 13: 163-10.1016/S0168-9525(97)01103-7.
Subramanian A, Tamayo P, Mootha VK, Mukherjee S, Ebert BL, Gillette MA: Gene set enrichment analysis: a knowledge-based approach for interpreting genome-wide expression profiles. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005, 102: 15545-15550. 10.1073/pnas.0506580102.
Edgar R, Domrachev M, Lash AE: Gene Expression Omnibus: NCBI gene expression and hybridization array data repository. Nucleic Acids Res. 2002, 30: 207-210. 10.1093/nar/30.1.207.
Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, Randall RJ: Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem. 1951, 193: 265-275.
Passonneau JV, Lowry OH: Enzymatic Analysis. A practical guide. 1993, Humana Press, Totowa, NJ, 1
Raffaella C, Francesca B, Italia F, Marina P, Giovanna L, Susanna I: Alterations in hepatic mitochondrial compartment in a model of obesity and insulin resistance. Obesity (Silver Spring). 2008, 16: 958-964. 10.1038/oby.2008.10.
Ozanne SE, Lewis R, Jennings BJ, Hales CN: Early programming of weight gain in mice prevents the induction of obesity by a highly palatable diet. Clin Sci (Lond). 2004, 106: 141-145. 10.1042/CS20030278.
Desai M, Crowther NJ, Lucas A, Hales CN: Organ-selective growth in the offspring of protein-restricted mothers. Br J Nutr. 1996, 76: 591-603. 10.1079/BJN19960065.
Park HK, Jin CJ, Cho YM, Park DJ, Shin CS, Park KS: Changes of mitochondrial DNA content in the male offspring of protein-malnourished rats. Ann N Y Acad Sci. 2004, 1011: 205-216. 10.1196/annals.1293.021.
Massie HR, Williams TR, DeWolfe LK: Changes in taurine in aging fruit flies and mice. Exp Gerontol. 1989, 24: 57-65. 10.1016/0531-5565(89)90035-1.
Reusens B, Dahri S, Snoeck A, Bennis-Taleb N, Remacle C, Hoet JJ: Long term consequences of diabetes and its complications may have a fetal origin: experimental and epidemiological evidences. Diabetes. Edited by: Cowett RM. 1995, Raven Press, 35: 187-198.
Mootha VK, Lindgren CM, Eriksson KF, Subramanian A, Sihag S, Lehar J: PGC-1alpha-responsive genes involved in oxidative phosphorylation are coordinately downregulated in human diabetes. Nat Genet. 2003, 34: 267-273. 10.1038/ng1180.
Petersen KF, Befroy D, Dufour S, Dziura J, Ariyan C, Rothman DL: Mitochondrial dysfunction in the elderly: possible role in insulin resistance. Science. 2003, 300: 1140-1142. 10.1126/science.1082889.
Roden M: Muscle triglycerides and mitochondrial function: possible mechanisms for the development of type 2 diabetes. Int J Obes (Lond). 2005, 29 (Suppl 2): S111-S115. 10.1038/sj.ijo.0803102.
Holloszy JO: Skeletal muscle "mitochondrial deficiency" does not mediate insulin resistance. Am J Clin Nutr. 2009, 89: 463S-466S. 10.3945/ajcn.2008.26717C.
Ling C, Poulsen P, Carlsson E, Ridderstrale M, Almgren P, Wojtaszewski J: Multiple environmental and genetic factors influence skeletal muscle PGC-1alpha and PGC-1beta gene expression in twins. J Clin Invest. 2004, 114: 1518-1526.
Boujendar S, Arany E, Hill D, Remacle C, Reusens B: Taurine supplementation of a low protein diet fed to rat dams normalizes the vascularization of the fetal endocrine pancreas. J Nutr. 2003, 133: 2820-2825.
de Boo HA, Harding JE: Taurine as a marker for foetal wellbeing?. Neonatology. 2007, 91: 145-154. 10.1159/000097445.
Uozumi Y, Ito T, Hoshino Y, Mohri T, Maeda M, Takahashi K: Myogenic differentiation induces taurine transporter in association with taurine-mediated cytoprotection in skeletal muscles. Biochem J. 2006, 394: 699-706. 10.1042/BJ20051303.
Warskulat U, Borsch E, Reinehr R, Heller-Stilb B, Monnighoff I, Buchczyk D: Chronic liver disease is triggered by taurine transporter knockout in the mouse. FASEB J. 2006, 20: 574-576.
Parvez S, Tabassum H, Banerjee BD, Raisuddin S: Taurine prevents tamoxifen-induced mitochondrial oxidative damage in mice. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2008, 102: 382-387. 10.1111/j.1742-7843.2008.00208.x.
Rees WD, Hay SM, Brown DS, Antipatis C, Palmer RM: Maternal protein deficiency causes hypermethylation of DNA in the livers of rat fetuses. J Nutr. 2000, 130: 1821-1826.
Kwong WY, Miller DJ, Ursell E, Wild AE, Wilkins AP, Osmond C: Imprinted gene expression in the rat embryo-fetal axis is altered in response to periconceptional maternal low protein diet. Reproduction. 2006, 132: 265-277. 10.1530/rep.1.01038.
Hamaguchi T, Azuma J, Schaffer S: Interaction of taurine with methionine: inhibition of myocardial phospholipid methyltransferase. J Cardiovasc Pharmacol. 1991, 18: 224-230. 10.1097/00005344-199108000-00008.
Loizzo A, Carta S, Bennardini F, Coinu R, Loizzo S, Guarino I: Neonatal taurine administration modifies metabolic programming in male mice. Early Hum Dev. 2007, 83: 693-696. 10.1016/j.earlhumdev.2007.03.011.
Hultman K, Alexanderson C, Manneras L, Sandberg M, Holmang A, Jansson T: Maternal taurine supplementation in the late pregnant rat stimulates postnatal growth and induces obesity and insulin resistance in adult offspring. J Physiol. 2007, 579: 823-833. 10.1113/jphysiol.2006.124610.
Mortensen OH, Olsen HL, Frandsen L, Nielsen PE, Nielsen FC, Grunnet N: Gestational protein restriction in mice has pronounced effects on gene expression in newborn offspring's liver and skeletal muscle; protective effect of taurine. Pediatr Res. 2010, 67: 47-53. 10.1203/PDR.0b013e3181c4735c.