Abstract

Dovezile epidemiologice sugerează că dieta maternă și compoziția corpului pot fi factori cheie în legăturile dintre greutatea scăzută la naștere și bolile cardiovasculare, hipertensiunea și diabetul insulino-independent în viața adultă (1-3). Aceste studii privind populația sunt puternic susținute de studii pe animale. La șobolan, o dietă maternă cu conținut scăzut de proteine ​​sau o subnutriție globală în timpul sarcinii este asociată cu greutatea redusă la naștere și creșterea tensiunii arteriale sau toleranța afectată a glucozei la descendenții adulți (4-9). Mecanismele care stau la baza acestui efect nu sunt cunoscute, dar elucidarea lor va fi importantă pentru viitoarele măsuri de sănătate publică care vizează îmbunătățirea nutriției femeilor în vârstă de reproducere.

Furnizarea de substanțe nutritive către unitatea fetoplacentară depinde parțial de fluxul sanguin uterin. Fluxul de sânge uterin este crescut în timpul sarcinii normale din cauza vasodilatației (10) și a remodelării vasculare și s-a dovedit a fi redus atunci când șobolanii însărcinați sunt hrăniți cu o dietă restrânsă la nivel global (11).

VEGF este un mitogen specific (12), care promovează vasodilatația și neovascularizarea, și a fost identificat în țesuturile fetale, în placentă și, de asemenea, în vasele de sânge adulte (13, 14). Vasodilatația ca răspuns la VEGF este mediată de producția de NO și PGI2 prin stimularea receptorilor endoteliali flt-1 și Flk-1/KDR (15). Recent, a fost raportat la șobolan că nivelurile de ARNm VEGF cresc în țesutul uterin în timpul sarcinii (16). La om, s-a demonstrat că concentrația plasmatică maternă a VEGF este crescută în timpul sarcinii (17, 18).

Prezentul studiu a fost conceput pentru a investiga ipoteza că o dietă maternă cu conținut scăzut de proteine ​​afectează circulația uterină în timpul sarcinii printr-o modificare a răspunsului vasodilatator la VEGF. De asemenea, au fost efectuate experimente pentru a determina dacă vreun efect asupra răspunsului la VEGF a fost dependent de o reducere a producției de NO sau PGI2. Datele preliminare au arătat că eliberarea de NO indusă de VEGF este redusă în arterele uterine din grupul cu proteine ​​scăzute (Brawley, Itoh și Clough, observație nepublicată). Prin urmare, în studiul de față ne-am concentrat asupra examinării efectului inhibării NO sintazei în arterele uterine izolate prin îndepărtarea componentei de prostaciclină a relaxării induse de VEGF folosind mai întâi INDO. Pentru a determina dacă vreun efect a fost limitat la artera uterină, răspunsul arterei mezenterice la VEGF a fost studiat și la aceleași animale.

METODE

Animale și protocoale dietetice.

Toate experimentările pe animale au fost efectuate în conformitate cu Regatul Unit. Home Office Animals (Proceduri științifice) Act 1986, iar acest studiu a fost aprobat prin procesul de revizuire etică. Au fost studiate douăzeci și unu de șobolani femele virgine Wistar (Harlan, Bicestor, Oxon, Marea Britanie). Șobolanii au fost împărțiți aleatoriu în grupuri martor și grupuri cu conținut scăzut de proteine. Înainte de sarcină au fost hrăniți cu chow de laborator standard (CRMX, Special Diets Services, Cambridge, Marea Britanie). Hrănirea dietelor sintetice a început în ziua concepției (d 0 de gestație), ceea ce a fost confirmat prin observarea dopurilor de material seminal pe podeaua cuștii de împerechere. Zece șobolani din grupul de control au fost hrăniți cu o dietă conținând 18% cazeină în greutate și 11 șobolani au fost hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de proteine ​​care conțin 9% cazeină în greutate. Toate dietele conțineau 5 g/kg metionină (5). În plus, s-a inclus 0,5 g/kg sulfat de magneziu pentru a preveni deficiența de magneziu (Tabelul 1). Toți șobolanii au avut acces gratuit la alimente și apă și au fost adăpostiți individual în cuști într-o cameră cu un ciclu de lumină/întuneric de 12 ore și menținută la 22 ° C. Animalele au fost ucise prin inhalarea CO2 la 18 sau 19 de gestație. Pentru fiecare așternut, cinci pui și placentele lor au fost luați la întâmplare și cântăriți după disecția vaselor.

Determinarea funcției vasculare.

Toate curbele doză-răspuns au fost efectuate cu adăugiri de concentrație crescândă la intervale de 2 minute, iar 20 de minute au fost permise între măsurători ale fiecărei curbe de răspuns. Toate medicamentele și substanțele chimice, cu excepția VEGF, au fost obținute de la Sigma Chemical Co. (Poole, Marea Britanie).

Analiza datelor.

Valorile sunt date ca medie ± SEM. Tensiunea a fost exprimată ca procent de constricție maximă la KPSS, pentru a corecta diferențele mici de diametru ale vasului. Relaxarea a fost exprimată ca procent din tensiunea inițială de preconstricție. Valorile maxime ale răspunsurilor PE și KCl au fost calculate prin analiza de regresie neliniară cu cele mai mici pătrate și s-a calculat pEC50 (Prism 3.0, Graph Pad Software Inc., San Diego, CA, S.U.A.), dacă este cazul. Aceste valori au fost comparate de Mann-Whitney U test (SPSS 9.0J, SPSS Inc., Chicago, IL, S.U.A.). Dacă calculul pEC50 nu a fost adecvat, curbele concentrație-răspuns au fost comparate prin măsurători repetate bidirecționale ANOVA (Prism 3.0, Graph Pad Software Inc.). Semnificația a fost acceptată la nivelul p

REZULTATE

Date despre animale

Greutatea corporală maternă la 18 sau 19 de gestație, rata de creștere a greutății materne în timpul sarcinii și numărul făturilor nu au fost diferite între grupurile de cazeină de 18% și 9% (Tabelul 2). Mediile greutăților fetale și placentare de la fiecare așternut individual nu au fost diferite între cele două grupuri (Tabelul 2).

Răspunsuri vasculare

Diametrele interne normalizate și tensiunea maximă în artera uterină induse de 125 mM KPSS nu au fost diferite între cele două grupuri (Tabelul 3). În artera mezenterică, nu a existat nicio diferență semnificativă în răspunsul KPSS între grupuri (18%contra 9%, tensiune maximă, 17,5 ± 0,7 și 18,3 ± 1,00 mN/mm, respectiv).

Răspunsuri de constricție.

Răspunsurile arterei uterine la KCl nu au fost diferite între grupuri (Tabelul 3 și Fig. 1A). De asemenea, nu au existat diferențe semnificative în curba doză-răspuns PE între grupuri (Fig. 1B). În artera mezenterică, nu a existat nicio diferență semnificativă în răspunsul PE între grupuri (datele nu sunt prezentate).

factorul

A, curbe doză-răspuns la KCl a arterei uterine în 18% (•, n = 9) și 9% cazeină ((, n = 9) grupuri. B, curbe doză-răspuns la PE a arterei uterine în 18% (•, n = 10) și cazeina de 9% ((, n = 10) grupuri.

Răspunsuri de relaxare.

Relaxarea maximă a arterei uterine la ACh (3 × 10-6 M) nu a fost diferită între cele două grupuri (Tabelul 3 și Fig. 2). În prezența l-NAME, relaxarea maximă la ACh a fost semnificativ redusă în ambele grupuri (Tabelul 3 și Fig. 3). VEGF a provocat relaxare în artera uterină în ambele grupuri dietetice, însă răspunsul relaxant general (p 0,05; ANOVA cu două căi, p = 0,05; 4B). S-a observat că artera uterină este mai sensibilă la VEGF decât artera mezenterică (artera uterină, relaxare maximă realizată cu 5 × 10-10 M; artera mezenterică, relaxare maximă atinsă cu 1 × 10-8 M; Fig. 4C). La concentrații mari, relaxarea indusă de VEGF a fost atenuată în artera uterină (Fig. 4C).

Curbele doză-răspuns la ACh ale arterei uterine în 18% (•, n = 7) și cazeina de 9% ((, n = 6) grupuri.

Efectul l-NAME asupra răspunsului la ACh al arterei uterine în 18% (•: fără inhibitori, n = 7; ▴: cu l-NAME, n = 5) și grupurile de cazeină de 9% (○: fără inhibitori, n = 6; ▵: cu l-NAME, n = 6).

A, curbe doză-răspuns la VEGF a arterei uterine în 18% (•, n = 10) și cazeina de 9% ((, n = 11) grupuri. *p = 0,041, Mann-Whitney U test, pentru diferență semnificativă în relaxarea maximă între grupurile de cazeină de 18% și cele de 9%. †p = 0,004, diferență semnificativă în răspunsul relaxant global evaluat de ANOVA bidirecțional între grupurile de cazeină de 18% și 9%. B, curbe doză-răspuns la VEGF a arterei mezenterice în 18% (•, n = 9) și cazeina de 9% ((, n = 8) grupuri. ¶p = 0,05, diferență în răspunsul relaxant global evaluat de ANOVA bidirecțional între grupurile de cazeină de 18% și 9%. C, curbe doză-răspuns la VEGF uterin (•, n = 10) și mezenteric ((, n = 9) arteră în grupa cazeină de 18%. §p = 0,004, diferență semnificativă în răspunsul relaxant global evaluat de ANOVA bidirecțional între răspunsul VEGF în arterele uterine și mezenterice din grupul de cazeină de 18%.

În grupul cu 18% cazeină, relaxarea maximă la VEGF (5 × 10 -10 M) în artera uterină a fost redusă semnificativ atât prin INDO singur (p -9 M) a fost semnificativ atenuată doar de INDOp Figura 5

Curbele doză-răspuns care arată efectele INDO și combinația INDO și l-NAME asupra răspunsului la VEGF al arterei uterine în 18% (A, (•: fără inhibitori, n = 10; ▪: cu INDO, n = 9; ▴: cu INDO/l-NAME, n = 7) și cazeina de 9%B, ○: fără inhibitori, n = 11; □: cu INDO, n = 10; ▵: cu INDO/l-NAME, n = 10) grupuri.

DISCUŢIE

Restricția proteinelor materne la șobolan a fost asociată cu hipertensiune, toleranță afectată la glucoză și longevitate redusă la descendenții adulți (4-8). Cu toate acestea, efectele asupra barajului gravid au fost puțin studiate. Studiul nostru a arătat că restricția dietetică a proteinelor este asociată cu tocirea semnificativă a răspunsului vasodilatator al arterei uterine la VEGF. Un studiu recent a arătat, de asemenea, că VEGF induce relaxarea în inelele aortice toracice de șobolan (20). Am arătat pentru prima dată că VEGF dilată artera mezenterică. Cu toate acestea, sensibilitatea la VEGF în artera mezenterică a fost mai mică decât cea din artera uterină și aceasta este, de asemenea, o observație nouă. La concentrații mari există o atenuare a vasodilatației induse de VEGF în artera uterină, nevăzută în artera mezenterică. Nu putem explica de ce această atenuare apare doar în vasculatura uterină.

Fluxul sanguin uterin este mult crescut în timpul sarcinii, modificarea fiind asociată cu o creștere marcată a diametrului arterial și hipertrofie reversibilă (21, 22). Îmbunătățirea sintezei de NO și PGI2, precum și remodelarea vor contribui probabil la creșterea diametrului și la scăderea rezistenței vasculare (23). Cu toate acestea, interacțiunea dintre o dietă săracă în proteine ​​și efectele fiziologice în artera uterină în timpul sarcinii este necunoscută.

Deși rapoartele anterioare au documentat creșterea constricției maxime și a sensibilității la PE în timpul sarcinii la șobolan, asociată cu diametrul crescut al arterei uterine (24), nu am detectat diferențe în constricția maximă sau sensibilitatea la PE și KCl între 18% și grupurile de 9%. Astfel, orice diferență între grupuri nu pare să fie legată de o creștere a creșterii celulare a mușchiului neted vascular.

Sarcina este asociată cu concentrații serice mai mari de VEGF la om (15) și mRNA VEGF în țesutul uterin al șobolanului (17, 18), cu o creștere a răspunsului la VEGF în artera uterină (16). Prin urmare, pare rezonabil să propunem că VEGF joacă un rol important în dilatarea arterei uterine în timpul sarcinii. În plus, intervalul de concentrație al VEGF selectat a inclus 10-10 M VEGF, care ar putea fi ușor atins local în condiții fiziologice normale în timpul sarcinii în arterele uterine, iar concentrațiile de acest ordin au fost înregistrate pentru 106 celule musculare netede vasculare în cultură ( 25).

În rezumat, am arătat că răspunsul vasodilatator la VEGF este redus în artera uterină a șobolanilor gravide hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de proteine, posibil datorită atenuării componentei NO a vasorelaxării induse de VEGF. Studiile preliminare susțin în continuare această ipoteză, indicând faptul că eliberarea de NO indusă de VEGF este redusă în arterele uterine de la barajele cu restricție proteică în comparație cu șobolanii martor (Brawley, Itoh și Clough, observație nepublicată). Deoarece este probabil ca VEGF să contribuie la creșterea fluxului sanguin uterin în timpul sarcinii, această atenuare a dilatației VEGF poate fi un factor în reducerea fluxului sanguin uterin care are loc pe o dietă restrânsă la nivel global (11). Având în vedere numeroasele rapoarte de disfuncție cardiovasculară la vârsta adultă la descendenții șobolanilor hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de proteine ​​și datorită importanței centrale a fluxului sanguin uteroplacentar în bunăstarea fetală, datele prezentate aici sugerează un rol pentru funcția alterată a arterei uterine în acest model de programare fetală.