軟飲料對小鼠繁殖性能和內(nèi)分泌激素的影響

江曉晗 ， 曹瑩琪 ， 曾 歡 ， 劉曉婷 ， 周向梅 ， 袁建敏

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院 ， 北京 海淀 100193 ； 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 ， 北京 海淀 100193)

在過去的幾十年中，軟飲料的消費(fèi)量顯著增加，尤其是果糖含量高的軟飲料如美年達(dá)、可樂等。目前已有充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明果糖飲料與代謝綜合征和肥胖相關(guān)[1-2]。然而，盡管含果糖軟飲料的廣泛消費(fèi)以及孕產(chǎn)婦肥胖的發(fā)生率不斷上升[3-4]，但很少有研究涉及長期攝入軟飲料對親代繁殖性能和子代生長發(fā)育可能產(chǎn)生的不利影響。本試驗(yàn)通過小鼠動物試驗(yàn)以探究軟飲料攝入對親代繁殖性能和子代生長發(fā)育的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動物 選用斷乳SPF 級昆明小鼠80只，雌雄各40只，雄鼠體重12.2～15.0 g，雌鼠體重7.8～9.5 g，由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動物技術(shù)有限公司提供[生產(chǎn)許可證號SCXK(京) 2016—0006]。動物試驗(yàn)在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物房[實(shí)驗(yàn)動物使用許可證號SYXK(京)2020—0037]進(jìn)行，所有試驗(yàn)均獲得本學(xué)院實(shí)驗(yàn)動物倫理委員會的批準(zhǔn)與監(jiān)督(AW02010202-2)。小鼠飼養(yǎng)于屏障環(huán)境下，環(huán)境溫度(24.72±1.90)℃，環(huán)境相對濕度(64.40±17.59)%。

1.1.2 試驗(yàn)飼料和飲料 SPF級小鼠飼料以及墊料，由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動物技術(shù)有限公司提供；試驗(yàn)飲料為美年達(dá)、百事可樂、統(tǒng)一綠茶、三得利利趣拿鐵，均為合格市售品牌，且均在保質(zhì)期內(nèi)；白開水組飲用煮沸后自然冷卻的北京市自來水。

1.1.3 儀器設(shè)備 日立7600全自動生化儀，xh6080放免儀，JM1102-JM1003上海紀(jì)銘電子天平，SORVALL Stratos 冷凍型高速臺式離心機(jī)。生化指標(biāo)由北京萊雅生物科技有限公司分析檢測完成。

1.2 方法

1.2.1 動物繁育和樣品采集 將80只小鼠隨機(jī)分為5個組，分別是美年達(dá)組、可樂組、綠茶組、咖啡組和白開水組(對照)，每組雌雄小鼠各8只，雌雄小鼠分籠飼養(yǎng)。整個試驗(yàn)過程中,各組小鼠均飼以相同飼料，自由進(jìn)食及飲用相應(yīng)的飲料。試驗(yàn)開始后第66天，每組隨機(jī)抽取雌雄小鼠各5只，采血檢測激素指標(biāo)；其余雌雄小鼠各3只進(jìn)行1∶1合籠交配，交配成功的雌鼠單籠飼養(yǎng)至自然分娩，交配和妊娠期間仍飲用相應(yīng)軟飲料。當(dāng)子代到達(dá)21日齡斷乳時，每組隨機(jī)選取子代雄鼠、雌鼠各6只并分籠飼養(yǎng)，飼喂正常飼料和飲水。當(dāng)子代小鼠達(dá)到50日齡時，采血檢測激素指標(biāo)。

1.2.2 母鼠繁殖性能的測定 記錄母鼠平均妊娠期、妊娠期體重增長(Gestational weight gain,GWG)、產(chǎn)仔數(shù)、子代出生窩重以及斷乳窩重。

1.2.3 仔鼠生長性能的測定 小鼠出生后每10天記錄子代小鼠的窩重直至其21日齡斷乳，并計(jì)算子代小鼠的體重增長率。于斷乳后7 d、14 d分別記錄子代雌雄小鼠的采食量。

1.2.4 親子代小鼠內(nèi)分泌激素的測定 由北京萊雅生物科技有限公司分析檢測親代小鼠66日齡時血清樣本中胰島素(Inslulin,INS)、生長激素(Growth hormone,GH)的含量和子代小鼠50日齡的性激素睪酮(Testosterone,T)、雌二醇(Estradiol,E2)的含量。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，各指標(biāo)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示，并進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)以及鄧肯多重比較，P<0.05和P<0.01 分別為差異顯著和極顯著。

2 結(jié)果

2.1 不同類型軟飲料對母鼠繁殖性能的影響 由表1可知，不同類型軟飲料對母鼠平均妊娠期、產(chǎn)仔數(shù)以及仔鼠出生窩重、出生均重、斷乳窩增重的影響均無顯著差異(P>0.05)。但4個軟飲料組的母鼠GWG與白開水組相比均極顯著增高(P<0.01)。

表1 不同組別母鼠的繁殖性能

2.2 不同類型軟飲料對仔鼠生長性能的影響 由表2可知，不同組別子代小鼠出生平均仔重、出生10 d平均體重、出生20 d平均體重均無顯著差異(P>0.05)。 4個軟飲料組仔鼠出生后0～10 d的體重增長率高于白開水組，而美年達(dá)組、綠茶組和咖啡組仔鼠出生后10～20 d的體重增長率低于白開水組，但并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

表2 不同組別仔鼠的生長性能

由表3可知，仔鼠21日齡斷乳分籠后，4個軟飲料組雌雄仔鼠第0～14天的采食量均低于白開水組。

表3 雌雄小鼠斷乳后日均采食量

2.3 不同類型軟飲料對親子代小鼠內(nèi)分泌激素的影響 由表4可知，在內(nèi)分泌激素的影響方面，不同軟飲料組親代小鼠的INS、GH分泌水平均無顯著差異(P>0.05)。由表5可知，美年達(dá)、可樂和綠茶使子代雌鼠E2分泌顯著增加(P<0.05)，子代雄鼠T分泌顯著增加(P<0.05)，咖啡對子代雌雄鼠性激素分泌水平均無顯著影響(P>0.05)。

表4 不同組別親代小鼠的內(nèi)分泌激素水平

表5 不同組別子代小鼠的性激素水平

3 討論

在對母鼠繁殖性能的影響方面，本試驗(yàn)結(jié)果明，飲用4種軟飲料對母鼠的平均妊娠期、平均出生窩重、平均產(chǎn)仔數(shù)以及仔鼠的斷乳窩增重均無顯著影響。值得注意的是，雌鼠在飲用4種軟飲料后，其66日齡體重和GWG均顯著大于白開水組。GWG是指孕婦從懷孕起到分娩時體重的增加量，較高的孕期 GWG 會導(dǎo)致妊娠并發(fā)癥的發(fā)生[5]，且可能會通過擾動子宮內(nèi)環(huán)境而導(dǎo)致兒童相關(guān)疾病，影響后代長期健康[6]。有研究證明，GWG的主要決定因素是孕前體重狀況和孕期飲食習(xí)慣[7]。與體重不足和正常體重的女性相比，懷孕前超重或肥胖的女性最有可能出現(xiàn)過量的GWG[7]；并且孕期攝入過多的含糖飲料也會導(dǎo)致過量的GWG[8]。因此本試驗(yàn)中母鼠孕前體重偏高，且妊娠期攝入過量含糖軟飲料可能是使GWG顯著增高的原因。

在對仔鼠生長性能的影響方面，本試驗(yàn)結(jié)果表明，飲用4個軟飲料母鼠的子代平均體重較白開水組無顯著差異，但觀察到仔鼠出生后10～20 d體重增長率低于出生后0～10 d，即仔鼠在生長后期出現(xiàn)了增長率變慢的情況。且觀察到21日齡斷乳后4個軟飲料組仔鼠采食量低于白開水組。我們推測可能是由于孕鼠的高糖飲食導(dǎo)致了仔鼠胰島β細(xì)胞功能和發(fā)育受損[9]。有研究顯示，當(dāng)胎兒持續(xù)處于子宮的高糖環(huán)境中，長期的“糖毒性”會導(dǎo)致仔鼠的胰島β細(xì)胞衰竭從而引起胎兒低胰島素血癥，當(dāng)仔鼠脫離母體的高糖環(huán)境后，其胰島β細(xì)胞在正常的營養(yǎng)供給情況下會逐漸恢復(fù)新生和增生能力，但是孕期高血糖氧化應(yīng)激所致的仔鼠胰島β細(xì)胞功能受損是不可逆的改變[10]，所以子代會在后期生長變慢。

在對親代小鼠內(nèi)分泌激素的影響方面，各處理組間親代小鼠的生長激素水平并無顯著差異，但美年達(dá)組、可樂組和綠茶組親代小鼠的胰島素水平較白開水組偏高，推測原因可能是高糖引起的胰島素抵抗[11]。在對子代小鼠內(nèi)分泌激素的影響方面，美年達(dá)組、可樂組和綠茶組的子代小鼠性激素水平升高。性激素水平高低可為兒童性早熟的診斷提供重要的依據(jù)[12]，因此本試驗(yàn)結(jié)果提示含糖飲料會引起后代的性早熟。但目前尚未發(fā)現(xiàn)類似報(bào)道，其具體生物學(xué)機(jī)制有待進(jìn)一步探索。本試驗(yàn)中綠茶組子代小鼠出現(xiàn)了與美年達(dá)組、可樂組等高糖飲料組類似的試驗(yàn)結(jié)果，原因可能為試驗(yàn)所用的綠茶飲料中含有較高的糖分。而咖啡組子代小鼠的性激素與白開水組相比并無顯著差異,這說明飲用含咖啡因的飲料與機(jī)體雌雄激素水平并無關(guān)聯(lián)，這與Frey等[13]的研究結(jié)果一致。

綜上所述，軟飲料對雌鼠的繁殖性能未見顯著影響，但孕期攝入過量軟飲料可導(dǎo)致母鼠妊娠期體重增長升高，并增加仔鼠患代謝綜合征的風(fēng)險，同時也可引起仔鼠的性早熟。