Microarray-gene chips

Adaptive responses by mouse fetus to maternal HLE diet by downregulating SREBP1

Že dolgo je znano, da materina prehrana med obdobjem nosečnosti vpliva na metabolične sindrome plodu. Raziskave so pokazale, da ima prehranjenost matere med nosečnostjo negativne učinke na zarodek. Med slednje spada predispozicija zarodka na težnjo k debelosti, hipertenziji, glukozni intoleranci, rezistenci na inzulin in vaskularni disfunkcionalnosti. Znano je, da povečan vnos maščob med nosečnostjo poveča količino triacilgliceridov, ki se nato lahko hidrolizirajo in prenesejo iz matere v zarodek. To v zarodku sproži adaptivni imunski odziv (vdor makrofagov v jetra in sproščanja citokinov), zaradi povečane lipotoksičnosti. Posledica vnetnega stanja, ki nastane aktivira poti vključene v oksidativni stres in glukoneogenezo. To lahko vpliva na predispozicijo osebka na spremenjen metabolizem lipidov. Vendar pa mehanizem, ki povezuje dieto bogato z maščobami v zgodnjih fazah življenja z razvojem zdravstvenih problemov v kasnejših fazah zaenkrat še ni poznan.

Cilj raziskave

Cilj raziskave je bil pridobiti celovito analizo odziva genske ekspresije v jetrih mišjega mladiča po hranjenju matere z dieto bogato z maščobami (HLE dieto) med brejostjo in določitev ključnih genov za odziv na spremembe.

METODE

Mikromreže se uporablja za primerjave transkripcijske aktivnosti med različnimi tkivi v istem organizmu, med različnimi tipi celic v istem tkivu, med zdravimi posamezniki in skupinami pacientov z neko boleznijo, za vpogled kako neka naša intervencija vpliva na celotno gensko ekspresijo, za študije delovanja genetsko regulatornih mrež itd. Mikromreža je steklena ploščica ali silikonski čip, ki ima na površino fiksirano knjižnjico enoverižnih DNA fragmentov. Nabor enoverižnih DNA, ki so fiksirane na površino imenujemo probe, nabor enoverižnih DNA ali RNA molekul, ki jih označimo z fluorescenčnim barvilom in apliciramo na mrežo pa tarče. Mikromreže merijo relativno količino mRNA v vzorcu indirektno preko merjenja intenzitete fluorescence pik na mikromreži. Te slike so nato pretvorjene v gensko ekspresijsko matriko. Analiza rezultatov mikromrež je sestavljena iz treh faz: - Začetna analiza, s katero ugotovimo ali so označevanje, hibridizacija in skeniranje mikromrež potekali pravilno in če so rezultati primerni za nadaljnjo analizo - Normalizacija, ki prilagodi podatke iz različnih mikromrež, da jih lahko med seboj primerjamo - Uporaba statističnih testov in filtrov, ki ugotovijo ekspresija katerih genov je signifikantno spremenjena. Najpogosteje se uporablja filter kjer odfiltriramo vse gene kjer sprememba v ekspresiji ni vsaj 2-kratna. Naprednejše analize: Obstaja različne metode za analizo in vizualizacijo mikromrež. Med njimi je najpogosteje uporabljen clustering. Cilj clusteringa je združevanje objektov s podobnimi lastnostmi v skupine oziroma clustre.

REZULTATI

V članku so izvedli 2 eksperimenta. V prvem so takoj po rojstvu analizirali vsebnost lipidov, holesterola, inzulina in glukoze v plazmi mater, ki so bile na dieti bogati z maščobami (16%) in holesterolom (0,2%) in naredili mikromrežno analizo jeter zarodkov. V drugem eksperimentu, ki je bil načeloma identičen kot prvi pa so zarodke pustili, da odrastejo in nato analizirali vsebnost lipidov, holesterola, inzulina in glukoze v njihovi plazmi ter to primerjali s kontrolno skupino.

1. Po odvzemu krvi materam in analizi so ugotovili, da so imela matere na HLE dieti signifikantno povečan serumski TC, LDL-C, FFA (free fatty acid) in nivo inzulina. Kar se tiče telesne teže teh samic ni bilo signifikantne razlike s kontrolno skupino.

2. Nato so želeli preveriti, kako dieta matere vpliva na odrasel zarodek. V ta namen so izmerili nivo serumskih lipidov in inzulina. Odrasli mladiči, katerih matere so bile med brejostjo in dojenjem na HLE dieti so imeli signifikantno povišan serumski TC in znižan serumski nivo inzulina.

3. Naredili so še analizo jeter odraslih mladičev in ugotovili, da je bil prosti holesterol (FC) signifikantno spremenjen glede na kontrolno skupino, medtem ko jetrni TC ni bil signifikantno spremenjen v HLE skupini.

4. Da bi določili gene katerih ekspresija se spremeni v odziv na HLE dieto pri materah so izvedli eksperiment z mikromrežami. Rezultati so pokazali, da je pri mladičih, katerih matere so bile na HLE dieti ekspresija genov, ki so vpleteni v sintezo maščobnih kislin, holesterola in genov pomembnih za glikolizo signifikantno znižana. SREBP1 so identificirali kot ključen gen za odziv na spremebe v dieti.

ZAKLJUČEK

Raziskave kažejo, da materina dieta bogata z maščobami med razvojem zarodkov lahko vpliva na predispozicijo zarodkov na glukozno intoleranco in debelost kasneje v življenju. Predstavljena raziskava je pokazala, da materina HLE dieta med brejostjo lahko sama brez prisotnosti prekomerne telesne teže matere vpliva na zarodek. Kronično povečanje vnosa maščob lahko povzroči povečan vnos maščob v zarodek neodvisno od materine telesne teže. Tudi celotna vsebnost maščob v jetrih zarodkov je bila veliko višja kot pri kontrolni skupini, vendar pa pri odraslih osebkih potem ni bila signifikantno višja od kontrolne skupine. To lahko nakazuje, da CD dieta po dojenju lahko pomaga znižati vsebnost maščob v jetrih. S pomočjo mikromrež in bio-analitičnih metod so pokazali, da je med različno ekspresiranimi geni v jetrih mišjih zarodkov tudi SREBP1, ki je bil identificiran kot tarčni gen za prilagoditev na materno HLE dieto.

ČLANEK

Yu HL et al., Adaptive responses by mouse fetus to a maternal HLE diet by downregulating SREBP1: a microarray- and bio-analytic-based study, J Lipid Res. 2013 Dec, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23981283