ラット顎下腺におけるグルカゴン様ペプチド-1およびグルコース依存性インスリノトロピック・ポリペプチドの発現は、出生前後の高脂肪食曝露に影響される

Expression of glucagon-like peptide-1 and glucose-dependent insulinotropic polypeptide in the rat submandibular gland is influenced by pre- and post-natal high-fat diet exposure.

抄録

インクレチン、すなわちグルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）とグルコース依存性インスリン分泌促進ポリペプチド（GIP）は、食後血糖値を下げるためにインスリン分泌を促進する。これまでの研究では、唾液腺にインクレチンが存在することが判明している。しかし、顎下腺（SMG）におけるGLP-1とGIPの役割は不明である。本研究では、高脂肪食（HFD）がラットSMGの発達を通してGLP-1とGIPの発現に及ぼす影響を調べた。 妊娠11週齢のWistarラットを、標準食を与えた群（＝5）とHFDを与えた群（＝5）の2群に分けた。妊娠7日目から泌乳期間中、すべてのラットにチャウ食またはHFDを与えた。新生児を4つのサブグループ（＝6）に分けた：標準食雄（SM）、HFD雄（HM）、標準食雌（SF）、HFD雌（HF）。各サブグループの3週齢と10週齢のラットのSMGを全身麻酔下で採取した。さらに、体重、摂餌量、空腹時血糖を測定した。GLP-1とGIPのmRNA発現を定量し、免疫組織化学を用いて局在を観察した（< 0.05）。 GLP-1のmRNA発現は、3週後、HFよりもHMで統計学的に有意に上昇した。さらに、10週後のGLP-1 mRNA発現は、SMおよびHFよりもHMで有意に高かった。GIPのmRNA発現は、HFDを摂取させた3週齢と10週齢のラットで減少傾向が観察されたが、HMとSMの間で有意差が生じたのは3週齢のみであった。さらに、10週齢におけるHMのGIP mRNA発現量はHFのそれよりも低かった。免疫組織化学的染色により、GLP-1とGIPの発現は主にSMG管系で認められた。さらに、HFDを摂取したラットでは、管内の空胞化した細胞質が観察された。 出生前後の期間にHFDに曝露すると、雄ラットのSMGにおいてGLP-1のmRNA発現が増加した。しかし、GIPの発現は雄の新生児ではHFD後に減少した。さらに、雄の新生児ではHFD摂食後、GIP mRNA発現の減少傾向が観察された。性差はインクレチンホルモンの分泌と肥満に関連した状態に影響を与えた。出生前後におけるHFDはエピゲノムを再プログラムし、その後の疾患発症に寄与する。

Incretins, i.e., glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) promote insulin secretion to reduce postprandial blood sugar. Previous studies found incretins in the salivary glands. However, the role of GLP-1 and GIP in the submandibular gland (SMG) is unclear. This study investigates the effects of a high-fat diet (HFD) on the expression of GLP-1 and GIP throughout the development of rat SMG. Pregnant 11-week-old Wistar rats were divided into two groups: those fed on a standard diet ( = 5) and those fed on a HFD ( = 5). From day 7 of pregnancy and throughout the lactation period, all the rats were fed on either a chow diet or HFD. The newborns were divided into four subgroups ( = 6): standard diet males (SM), HFD males (HM), standard diet females (SF), and HFD females (HF). The SMGs of 3- and 10-week-old rats from each subgroup were collected under general anesthesia. Moreover, body weight, food intake, and fasting blood sugar were measured. The mRNA expression of GLP-1 and GIP was quantified, and the localization was observed using immunohistochemistry ( < 0.05). GLP-1 mRNA expression was statistically significantly more upregulated in HM than in HF at 3 weeks. Moreover, GLP-1 mRNA expression was significantly higher in HM than in both SM and HF at 10 weeks. Although a decreasing trend was observed in GIP mRNA expression in both 3- and 10-week-old rats fed on a HFD, a significant difference between HM and SM only occurred at 3 weeks. Furthermore, the GIP mRNA expression of HM was lower than that of HF at 10 weeks. Immunohistochemical staining revealed GLP-1 and GIP expression mainly in the SMG duct system. Moreover, vacuolated cytoplasm in the duct was observed in rats fed on a HFD. Exposure to HFD during pre- and post-natal periods increased GLP-1 mRNA expression in the SMGs of male rats. However, GIP expression decreased following the HFD in male newborns. Furthermore, a decreasing trend of GIP mRNA expression was observed in male newborns after HFD feeding. Sex influenced incretin hormones secretion and obesity-related conditions. HFD during pre- and post-natal periods reprograms the epigenome, contributing to subsequent disease development.