基于转录组分析母代孕期及哺乳期低蛋白饮食的子代雌性小鼠胰岛功能受损的相关机制

目的基于全转录组测序技术,探讨母鼠孕期和哺乳期低蛋白饮食对子代雌鼠胰岛功能的影响及其可能机制。方法33只C57BL/6J雌鼠受孕当日按照随机数表法分为两组,在整个孕期及哺乳期分别予以对照饮食(蛋白质22%)(13只)和低蛋白饮食(20只)(蛋白质9%)干预。哺乳期结束后,所有子代予以标准饮食。根据母代的喂养方式,将其雌性子代分为对照饮食组(CD组,20只)和低蛋白饮食组(LPD组,20只)。收集子代雌鼠体重和空腹血糖(FPG),采用腹腔内注射葡萄糖耐量实验(IPGTT)及同步血清胰岛素释放实验(IRT)、腹腔内注射胰岛素耐量实验(IPITT)评估子代胰岛功能及其胰岛素敏感性,采用全转录组测序法对两组胰岛组织中差异表达的长链非编码RNA(LncRNA)进行靶基因预测,采用生物信息学分析法对这些靶基因与测序得到的差异信使RNA(mRNA)进行分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及蛋白免疫印迹法对生信分析结果进行实验验证,对mRNA及LncRNA预测靶基因的共同差异基因乳酸脱氢酶A(Ldha)进行免疫荧光染色并构建LncRNA Gm38850敲减的Min6细胞模型以研究Gm38850对胰岛功能的影响及其与Ldha的调控关系。采用两独立样本t检验或校正t检验进行组间比较。结果与CD组相比,LPD组子代雌鼠在第17周龄时出现糖耐量受损(P<0.05)和胰岛素释放减少(P<0.05),但两组间空腹血糖及IPITT血糖的曲线下面积差异均无统计学意义(P>0.05)。全转录组测序筛选出两组子代雌鼠胰岛细胞间差异表达mRNA共55个(42个上调,13个下调);差异表达LncRNA共4个(均下调)。通路富集分析提示,这些差异表达RNA主要与丙酮酸代谢、白细胞介素-17信号通路、胰高糖素途径、晚期糖基化终产物及其受体(AGE-RAGE)信号通路及缺氧诱导因子-1(HIF-1)信号通路等生物学功能相关。胰腺组织qRT-PCR验证测序差异表达倍数前9的mRNA表达情况,结果与生信分析结果趋势一致;免疫荧光染色结果显示,与CD组相比,LPD组子代雌鼠胰岛Ldha表达上调(P<0.05)。Min6细胞敲减LncRNA Gm38850后细胞Ldha表达上调(P<0.05),且敲减Gm38850的Min6细胞葡萄糖刺激的胰岛素分泌减少(P<0.05)。结论母鼠孕期及哺乳期低蛋白饮食会导致子代雌鼠成年后的胰岛功能受损,胰岛的表观遗传学改变可能是导致这一结果的机制之一。