母体高脂饮食编程子代骨骼肌发育和胰岛素抵抗的研究

生命早期营养的远期效应是营养学的重要研究内容。母体高脂肪摄入可导致子代发生胰岛素抵抗，但其机制尚不清楚。本项目从骨骼肌发育的角度提出了全新的假设，认为生命早期异常的营养/脂肪酸信号不可逆地改变了成肌细胞的发育特性，增强了成肌细胞向脂肪细胞的转分化能力，进而改变骨骼肌纤维的糖脂代谢特征，最终导致胰岛素抵抗。为此，本项目以高脂饮食致胰岛素抵抗的孕大鼠为模型，通过胚胎/胎儿中标志基因的表达变化揭示母体高脂饮食调控子代成肌细胞向脂肪细胞转分化的可能性；采用传代培养的子代成肌细胞揭示母体高脂饮食是否不可逆地改变了细胞的增殖和转分化潜力，进而改变肌纤维的糖脂代谢和胰岛素敏感性；通过比较不同发育阶段的相关指标，追踪高脂饮食编程子代骨骼肌发育的关键时期、关键环节和重要特征。试图从新的角度探索母体高脂饮食致子代胰岛素抵抗的机制，为相关疾病的预防和治疗提供科学依据。

众多研究表明母体高脂饮食可导致子代胰岛素抵抗，但其确切的机制尚不完全清楚。为了探讨高脂饮食对子代成肌细胞转分化和骨骼肌发育的影响，进一步揭示母体高脂饮食导致子代胰岛素抵抗的机制，本项目分别用普通饲料（NC组）和高脂饲料（HF组）喂养SD雌鼠13周后进行交配，受孕至哺乳期期间仍然用各组原饲料喂养。断乳后子代大鼠子代大鼠均用普通饲料喂养至18周龄。结果表明，与NC组比较，HF组母代大鼠体重、空腹血糖（FBG）、血浆总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、胰岛素（FINS）和瘦素（FLP）水平均有明显升高，胰岛素敏感指数（ISI）和口服糖耐量（OGTT）都明显下降且；与NC组子代相比，HF组子代体重、TG、FINS和FLP显著升高，但FBG、TC和血清糖原合成酶激酶（GSK）无显著性差异，而OGTT和ISI明显下降。酶法分析子代大鼠骨骼肌纤维类型组成未见明显差异。电镜观察表明HF组子代骨骼肌细胞线粒体和细胞核异常。采用定量PCR检测子代在胚胎期、胎儿期和断乳期骨骼肌和脂肪组织发育相关标志基因（Myog、Desmin、GPDH、Pref1、CKM、Myod1、Fab4、Adipoq、PPARG）的表达，结果表明母体高脂饮食导致子代相关基因的表达显著改变。体外全胚胎培养研究表明油酸（OA）可促进子代胚胎的形态发育，棕榈酸（PA）、油酸（OA）可显著增加胚胎中甘油三酯的含量。从不同发育时期（胚胎、胎儿、新生、成年）的子代中分离成肌细胞进行原代培养，发现HF组子代成肌细胞的TG和GSK显著高于NC组，而胰岛素刺激的2-NBDG吸收下降；培养基中添加PA、OA和LA，PA和OA显著抑制细胞增殖和肌管融合，而促进其向脂肪细胞的转分化； LA促进成肌细胞的肌管融合。采用细胞系C2C12、L6和3T3-L1的研究表明，成肌细胞的增殖较脂肪细胞对脂肪酸的抑制作用更加敏感，脂肪酸抑制或促进分化和转分化的关键作用时期是成肌细胞分化前期。综上所述，本研究揭示母体高脂饮食影响了子代胚胎发育过程中的基因表达，改变了成肌细胞的增殖和分化特性，导致了骨骼肌细胞胰岛素敏感性的变化，这可能是子代大鼠胰岛素抵抗的发病机制之一。