Science | 母亲饮食影响后代肥胖易感性

2021-05-19 17:49:26, 小迈 武汉迈维代谢生物科技股份有限公司





 ● 期刊:Science 

 ● 发表时间:2020-05

 ● IF:41.845


导 读

抗生素和饮食习惯会影响肠道微生物群落,从而影响疾病的易感性。母体微生物群会塑造小鼠后代的代谢系统。在怀孕期间,母体微生物群产生的短链脂肪酸SCFA穿过胎盘屏障,通过GPR41和GPR43影响胚胎交感神经、肠上皮和胰腺b细胞的发育。这一发展过程有助于维持产后能量的动态平衡,这一事实证明,即使在常规条件下饲养的无菌母亲的后代也极易发生代谢综合症。

迈维代谢提供7种短链脂肪酸SCFA检测服务




01

研究思路



02

研究结果



1

发现表型:

无菌孕鼠和SPF级饲养孕鼠生下的子代小鼠放置在同样的环境里,用高脂饮食喂养发现无菌小鼠的子代体重和显著高于SPF小鼠的子代;同时脂肪组织增加,肝脏增大(Fig1a)、甘油三酯、总胆固醇显著升高(Fig1b);体温和心率这些基础代谢降低(Fig1c);胰高血糖素下调,葡萄糖耐受和胰岛素抵抗加强(Fig1d,e,f)。



2

寻找差异代谢物 

检测无菌孕鼠和胚胎血清中的肠道菌群代谢产物,与SPF对照鼠相比,3种SCFA丙酸酯、丁酸酯和乙酸酯在孕鼠和胚胎血清中同时降低(Fig2a,b)。同时在胚胎的交感神经中检测到Gpr41的表达;肠道和胰腺发现Gpr43的表达(Fig2c,d,e)。




3

探究丙酸酯和Gpr41和Gpr43对胚胎交感神经、肠上皮和胰腺b细胞发育的影响 

SPF饲养的Gpr41敲除小鼠胚胎心脏的酪氨酸羟化酶显著降低,这个表型和无菌小鼠的相似(Fig3a,b);丙酸酯可以显著促进WT小鼠的心脏交感神经发育,但是对Gpr41敲除小鼠无效(Fig3c); 用抗生素破坏WT孕鼠的肠道菌群,胚胎的交感神经发育滞缓,给予丙酸酯可显著改善(Fig3d); 同时检测,体温和体重指标发现同样的趋势(Fig3e)。



4

探究机制应用 

妊娠期高纤维膳食对子代小鼠的肥胖抵抗力的影响:对孕鼠分组,分别给予高纤维和低纤维膳食,发现高纤维膳食孕鼠子代体重低、脂肪少、肝脏不肥大、血糖、甘油三酯、总胆固醇显著低;体温和心率这些基础代谢高(Fig5a-c);血清中4种肠道菌群代谢物在母体和子体中一致增加,其中只有三种SCFA的趋势在SPF:GF和高纤维膳食VS低纤维膳食中的趋势是一致的(Fig5d,e); 同时,高纤维膳食孕鼠胚胎的胰岛素水平显著高,血糖水平低(Fig5f)。




妊娠期给予SCFA对子代小鼠的肥胖抵抗力的影响:得到和高纤维膳食相似的结果(Fig6)。



03

研究结论


在怀孕期间,母体肠道菌群代谢物短链脂肪酸通过SCFA-GPR41和SCFA-GPR43轴赋予后代肥胖抵抗力。在怀孕期间,交感神经、肠道和胰腺中的GPR41和GPR43感测到来自母体肠道菌群的代谢产物短链脂肪酸SCFA,影响了产前代谢和神经系统的发育。这些发现表明,怀孕期间的母体肠道环境是防止子代代谢综合征的关键因素。因此,怀孕小鼠的肠道菌群提供了一个环境提示,可以微调子代的能量稳态,从而防止代谢综合征的发展。


附录:点击文末“阅读原文”,下载文章原文。


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武汉迈特维尔生物科技有限公司(简称“迈维代谢”)位于武汉国家生物产业基地--光谷生物城,专注于提供领先的代谢组学技术开发及服务。迈维代谢创新了“广泛靶向代谢组”技术,基于“代谢组+基因组+转录组”多组学研究方案,近年来以通讯作者身份在Cell、Nature Communications 、Nature Genetics 、PNAS等国际学术期刊发表多篇论文,引领基因组时代的代谢生物学研究新方向。


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