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背景糖尿病发病率逐年增加,研究糖尿病的发病机制以及一级预防策略至关重要。健康与疾病的发育起源学说(developmental origins of health and disease,DoHaD)关注成年期慢性疾病与生命发育早期状况的密切关联,为护理人员积极开展糖尿病一级预防工作提供思路。孕期内毒素(lipopolysaccharide,LPS)暴露是不容忽视的孕期不良暴露因素之一。本课题组前期研究结果发现,孕期低剂量LPS暴露所致的炎症状态可导致雄性子代成年发生糖代谢紊乱,但其宫内机制和代谢改变特点还需进一步探讨。代谢组学有利于探讨暴露后机体疾病的发生机制,以及筛选潜在生物标志物用于疾病的早期筛查和风险预警。因此,基于代谢组学从生命发育早期探讨成年期糖尿病的宫内机制及早期代谢改变特点,为医护人员识别糖尿病在生命发育早期的早期风险预警提供理论依据,将有助于及时关注到成年期糖尿病在宫内阶段的高危因素和高危人群,进而针对高危人群在生命发育早期采取科学的防治措施,减少高危因素,针对性治疗护理和健康教育指导。此外,维生素D具有抗炎作用,但能否改善LPS暴露所致宫内阶段异常代谢改变,目前尚不清楚。本研究将初步探讨维生素D补充对LPS暴露所致母体及雄性子代异常代谢的改善效应,这将有利于护理人员做好孕期营养健康宣教,为孕期维生素D的科学合理补充策略提供新的思路和依据。目的本研究旨在探讨孕期低剂量LPS暴露对母体及雄性子代代谢组的影响,分析雄性子代成年糖代谢紊乱的宫内发生机制和代谢改变特点;探讨维生素D补充对孕期低剂量LPS暴露所致母体及雄性子代异常代谢的改善效应。方法实验孕鼠被随机分为三组,即对照组(control,CON)、LPS组及LPS+维生素D组。LPS组于妊娠第15天(gestational day 15,GD15)-GD17腹腔注射低剂量LPS(50μg/kg/d),磷酸缓冲盐溶液(25μg/kg/d)灌胃;LPS+维生素D组同时期腹腔注射LPS(50μg/kg/d),维生素D(25μg/kg/d)灌胃;CON组等剂量生理盐水腹腔注射,同剂量磷酸缓冲盐溶液灌胃。GD18晨剖杀孕鼠,取母鼠血清和雄性胎鼠肝脏。将所取组织及血清进行代谢组学技术检测。通过比较LPS组与CON组的差异代谢物,来分析孕期LPS暴露对母体以及雄性子代代谢组的影响。探讨胎肝中与成年糖代谢紊乱有关的宫内时期糖代谢相关代谢组改变特点及异常代谢途径,分析LPS暴露致雄性子代成年糖代谢紊乱的宫内机制。通过比较LPS+维生素D组与LPS组的差异代谢物,分析补充维生素D对孕期LPS暴露的母体及雄性子代代谢组的影响,评估维生素D补充对LPS暴露致母体以及雄性子代异常代谢的改善作用。结果(1)与CON组相比,LPS组母鼠血清中共有38种代谢物发生改变,主要以甘油磷脂类以及脂肪酸改变为主。其中,有24种甘油磷脂改变,上调的主要是由饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类,下调的是由多不饱和脂肪酸链的甘油磷脂类。在脂肪酸中,硬脂酸、棕榈酸、油酸、8,11,14-二十碳三烯酸及3-脱羟基肉碱上调,二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)下调。(2)与CON组相比,LPS组雄性子代胎鼠肝脏中共有75种代谢物发生改变,仍以甘油磷脂类以及脂肪酸改变为主。其中,有31种甘油磷脂改变,由饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类上调,主要是由棕榈酸、硬脂酸以及油酸组成的甘油磷脂类;由多不饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类下调。在脂肪酸中,硬脂酸、神经酰胺肉碱、异丁酰-L-肉碱及硬脂酰肉碱上调;DHA、二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)、环氧二十碳三烯酸、α-亚麻酸及亚油酸下调。(3)补充维生素D对LPS暴露所致的母鼠血清中的甘油磷脂及脂肪酸代谢异常有部分改善作用。在甘油磷脂中,5种由饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类下调;在脂肪酸中,3-脱羟基肉碱上调,DHA下调;雄性子代胎鼠肝脏中异常脂肪酸代谢被改善,包括DHA、EPA、环氧二十碳三烯酸、亚油酸上调和神经酰胺肉碱下调。结论(1)孕期低剂量LPS暴露会干扰母体和雄性子代正常的代谢途径,以甘油磷脂及脂肪酸代谢异常为主;(2)孕期低剂量LPS暴露导致母体代谢组改变的特点主要是由饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类上调,以及由多不饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类下调;在脂肪酸中是饱和脂肪酸上调,多不饱和脂肪酸DHA下调;(3)孕期低剂量LPS暴露导致雄性子代成年糖代谢紊乱相关的宫内代谢组学特征主要是由饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类的上调,以及由多不饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类下调;在脂肪酸中饱和脂肪酸及酰基肉碱的上调,DHA及EPA等多不饱和脂肪酸的下调;(4)孕期低剂量LPS暴露导致母体及雄性子代出现变化一致的异常代谢改变,即由饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类上调,由多不饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类下调,以及DHA下调;(5)维生素D补充能够部分改善低剂量LPS暴露所致的母体及雄性子代的代谢异常。在母体中,维生素D补充改善了甘油磷脂及脂肪酸代谢,部分由饱和脂肪酸链组成的甘油磷脂类下调,多不饱和脂肪酸DHA上调;在雄性子代中,维生素D补充改善了脂肪酸代谢,DHA及EPA等饱和脂肪酸上调,酰基肉碱下调。