高血糖后代父系和母系糖脂代谢障碍的差异研究

陈文秀 丛 林 姚 洁 袁 静 陈 薇 方慧琴

高血糖后代父系和母系糖脂代谢障碍的差异研究

陈文秀 丛 林 姚 洁 袁 静 陈 薇 方慧琴

目的 探讨糖尿病合并妊娠和妊娠期糖尿病(GDM)的SD大鼠后代中父系和母系糖脂代谢障碍的差异。方法分别把SD大鼠用STZ小剂量腹腔注射和STZ加高糖高脂饮食诱导成GDM和糖尿病合并妊娠模型，得到F1代大鼠后，分别与正常异性8周大鼠杂交产生F2代，分为对照组、GDM母系组、GDM父系组、糖尿病合并妊娠母系组与糖尿病合并妊娠父系组。测定F2代SD大鼠体质量、血糖、胰岛素、三酰甘油及瘦素水平。 结果 <1周时，GDM父系组和GDM母系组体质量差异有统计学意义(P<0.05)；8周时，糖尿病合并妊娠父系组和糖尿病合并妊娠母系组体质量差异有统计学意义(P<0.05)；<1周时的糖尿病合并妊娠组和8周时GDM组，父系组和母系组体质量差异均无统计学意义(P>0.05)。8周时，糖尿病合并妊娠父系组和糖尿病合并妊娠母系组的胰岛素水平、三酰甘油水平差异有统计学意义(P<0.05)，空腹血糖水平、瘦素水平差异均无统计学意义(P>0.05)。GDM父系组与GDM母系组的空腹血糖水平、胰岛素水平和三酰甘油水平差异有统计学意义(P<0.05)，瘦素水平差异无统计学意义(P>0.05)。 结论 糖尿病大鼠的糖脂代谢障碍存在父系和母系差异，糖尿病合并妊娠性成熟期和GDM组出生时体质量差异父系组显著高于母系组。糖尿病合并妊娠母系组和GDM母系组TG水平的代谢障碍可能更明显。子代代谢障碍可能与宫内高血糖环境有关。

妊娠期糖尿病；糖尿病合并妊娠；父系；母系；糖脂代谢

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)可能引起机体代谢异常的机制被称为“胎儿编程”或代谢记忆[1]。宫内高血糖影响后代基因甲基化，从而影响胎儿的生长发育[2]。在蛋白质水平方面， PGC-1α基因甲基化的表达可能导致代谢异常[3]。在基因方面，胰腺组织中表达量最多的是过氧化物酶体增殖激活受体γ 辅激活因子1A (peroxisome proliferatoractivated receptor-γ coactivator-1A,PPARGC1A) 基因，PPARGC1A是调控线粒体新陈代谢的关键转录因子，外界生理刺激可以通过它来调控线粒体的生物合成[4]。GDM 和糖尿病合并妊娠可能通过诱导子代PPARGC1A 基因发生高甲基化，使子代成年期发生糖、脂代谢紊乱的风险升高[5]。表观遗传在性别传代方面研究少见，Ding等[6]研究发现糖耐量减低(impaired glucose tolerance,IGT)在父系后代进展比母系更显著。为探讨是否存在性别传代差异，本研究检测了SD大鼠父系和母系的糖脂类代谢水平。

1 材料与方法

1.1 大鼠动物模型的建立及繁殖 实验动物的选择和糖尿病动物模型制备详见我们的前期研究[5]。除前期研究中每组随机选取12只处死进行F1代研究外，现从大量的F1代每组随机选取4只雌鼠和4只雄鼠进入下一代与正常异性大鼠繁殖，并从F2代中每组随机选取8只进行研究。统计学理论上可以和处死的F1代进行遗传学比较。

1.2 F2代的分组方法 当F1代大鼠达到8周性成熟时，将雌性F1代大鼠与正常雄鼠交配，产生F2代母系SD鼠，将雄性F1代大鼠与正常雌鼠交配产生F2代父系SD鼠。具体方式：糖尿病合并妊娠组分为父系(糖尿病合并妊娠♂- C♀)和母系(糖尿病合并妊娠♀-C♂);GDM组分为父系(GDM♂- C♀)和母系(GDM♀-C♂);以及对照组(C♀ - C♂)。同F1代喂养方法至8周，每组随机选取8只子鼠进行研究。由此，F2代分为以下5组：糖尿病合并妊娠父系组、糖尿病合并妊娠母系组、GDM父系组、GDM母系组、对照组。

1.3 取材 F2代饲养至8 周龄，水合氯醛(天津福晨化学试剂厂) 腹腔注射0.004 mL/kg 麻醉， 分离并采集胰腺组织，置于无菌EP管中，-80 ℃冰箱保存。注射器抽取心脏血3 mL，室温静置20 min，2 000 r/min离心15 min。分离上层血清置于无菌EP管中，保存于-80℃冰箱。

1.4 体质量及血糖检测方法 体质量采用上海力衡仪器仪表有限公司的电子天平测量，精确到0.01 g。血糖检测：距大鼠尾尖0.2 cm 处剪断，从尾根向尾尖按摩，待断端出现完整血滴时，用血糖仪(瑞士罗氏诊断产品有限公司)测量。

1.5 血清生化指标的检测 采用双抗体夹心酶联免疫吸附(ELISA)法检测子鼠血清胰岛素(insulin,INS)、三酰甘油(triglyceride,TG)、瘦素(leptin,LEP)的含量，按试剂盒(美国RB公司)说明操作。

2 结果

2.1 糖尿病合并妊娠组和GDM组体质量比较 8周时，糖尿病合并妊娠父系组和糖尿病合并妊娠母系组体质量差异有统计学意义(F=25.6，P<0.05)；<1周时，GDM父系组和GDM母系组体质量差异有统计学意义(F=4.26，P<0.05)；<1周时的糖尿病合并妊娠组和8周时GDM组，父系组和母系组体质量差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 糖尿病合并妊娠组、GDM组与对照组不同时期体质量比较

2.2 糖尿病合并妊娠组和GDM组糖脂类指标比较 8周时，糖尿病合并妊娠父系组与母系组的胰岛素水平、三酰甘油水平差异有统计学意义(P<0.05)，空腹血糖水平、瘦素水平差异均无统计学意义(P>0.05)。GDM父系组与母系组的空腹血糖水平、胰岛素水平和三酰甘油水平差异有统计学意义(P<0.05)，瘦素水平差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 糖尿病合并妊娠组、GDM组与对照组糖脂类指标比较

3 讨论

GDM对母亲和胎儿均有长远的影响，包括围产期不良结果、后代的肥胖及葡萄糖耐受不良的长期风险等[7]。这些遗传基因在胚胎期，胎儿期，婴儿期和青春期对于组织发育和生长的调节异常是最敏感的。

Ding 等[6]报道糖尿病大鼠子代血糖可能受到亲代性别差异的产生不同代谢影响，在F2代糖尿病合并妊娠组母系发育早期，存在体质量增加和血糖升高或IGT，这也本研究结果相似。对人类糖尿病性别传代的研究较少，国外有建立在胎儿脐带血与产妇血清的研究[9]，同类研究显示新生儿GDM组脂肪量显著高于正常组[10]，但均无性别差异研究。本实验中GDM组SD大鼠糖、脂代谢均存在性别传代差异；糖尿病合并妊娠组存在脂代谢性别传代差异，母系高于父系。这种可遗传的糖脂代谢的性别传代特异性，其机制可能与脱离宫内高血糖环境有关，或与胰岛β细胞的功能受损，引发糖耐量受损和胰岛素抵抗有关[5]。也可能与怀孕期间母体或胎儿胰岛素抵抗有关，宫内高糖环境致胎盘分泌各种脂肪因子和激素[11]。Boney等[12]的研究阐述了三酰甘油水平存在跨代遗传，本研究也证实三酰甘油存在跨代遗传和性别传代差异，提示在糖尿病孕妇的后代存在脂代谢紊乱的可能，后代心血管相关疾病的风险增加[13]。

表观遗传机制可能是参与代谢性疾病的发病机理的一个早期事件，对表观遗传引起的疾病起到预防和治疗作用。本课题组的前期研究显示，F1代糖尿病合并妊娠组和GDM组大鼠的子代PPARGC1A基因可能发生了高甲基化状态，抑制了其mRNA 的表达，课题组将在F2代后期研究中继续开展表观遗传的研究。GDM和2型糖尿病都是多基因、多因素疾病，PPARGC1A位于染色体4 p15.1,它在各种组织包括脂肪组织,骨骼肌和胰腺，PPARGC1A与2型糖尿病风险增加有关[14]。除了DNA甲基化可能会引起糖脂代谢紊乱，糖尿病后代DNA多态性产生的后果的相关描述包括体质量、巨舌、眼间距过远和畸形足等[15]。另外，线粒体DNA突变也可以让部分患者发展为GDM[16]。研究数据证实高风险多态性对2型糖尿病患者的影响，同时证明配合经典遗传学方法进行前瞻性的研究是有价值的[17]。为预防GDM的后代风险增加，需要针对不同地区人群的差异施行后代长期随访[18]。

综上所述，糖尿病大鼠的糖脂代谢障碍存在父系和母系差异，可能糖尿病合并妊娠母系组和GDM母系组TG水平的代谢障碍可能更明显。

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(2014-09-15收稿 2014-12-10修回)

Investigation on paternal and maternal differences of glycolipid metabolism disorder in hyperglycemia SD rat offsprings

ChenWenxiu,CongLin,YaoJie,etal

DepartmentofObstetricsandGynecology,FirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230022,China

Objective To investigate the paternal and maternal differences of glycolipid metabolism disorder in the offsprings of SD rats with diabetic pregnancy and gestational diabetes mellitus (GDM).MethodsThe GDM or diabetic pregnancy models of SD rats were induced by intraperitoneal injection of a small dose of STZ or STZ combined with high-sugar and high-fat diet, and then their F1 generation rats were hybridized with normal heterosexual rats of eight weeks to produce the F2 generation hybrid rats, which were divided into five groups: control group, GDM maternal group, GDM paternal group, diabetic pregnancy maternal group, and diabetic pregnancy paternal group. The body mass, levels of blood glucose, insulin, triglyceride and leptin of the F2 generation SD rats in the five groups were detected and compared.ResultsAt <1 week after grouping, the difference in the body mass between the GDM paternal group and the GDM maternal group was statistically significant (P<0.05), while at 8 weeks, the difference in the body mass between the diabetic pregnancy paternal group and the diabetic pregnancy maternal group also became statistically significant (P<0.05). But in the diabetic pregnancy groups at <1 week and the GDM groups at 8 weeks, comparison with body mass between paternal and maternal groups showed no significant difference (P>0.05). At 8 weeks, there had significant differences in the insulin level and triglyceride level between the diabetic pregnancy paternal group and the diabetic pregnancy maternal group (P<0.05), with no significant differences in the fasting blood glucose level and leptin level between the two groups (P>0.05). The differences in the fasting blood glucose level, insulin level, and triglyceride level between the GDM paternal group and the GDM maternal group were significant (P<0.05), but not in the leptin level (P>0.05).ConclusionThere is paternal and maternal differences of glycolipid metabolism disorder in diabetic rats. The paternal and maternal differences of body mass in the diabetic pregnancy groups within sexual maturity period and the GDM groups within newborn period were significant. The metabolic disorder of triglyceride level in the diabetic pregnancy maternal group and the GDM maternal group may be more obvious. The offspring metabolic disorders may be associated with intrauterine environment of hyperglycemia.

Gestational diabetes mellitus; Diabetic pregnancy; Paternal; Maternal; Glycolipid metabolism

2012年度安徽省自然科学基金项目(项目编号：1208085MH172 )

230022 合肥 安徽医科大学第一附属医院妇产科产前诊断中心

丛林，conglin1957@163.com

10.3969/j.issn.1000-0399.2015.02.003