Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

This study was conducted at the University of Bath, UK, from September to December 2014 as part of an ongoing research project aimed at elucidating how the Grb10 gene might act as a mediator of long-term health effects (such as predisposition to obesity, diabetes, coronary heart disease and hypertension) caused by environmental factors during development. This phenomenon is known as developmental programming.
The purpose of this thesis was not primarily to answer any of the broader questions posed by this research project at large since this would require much more data than is reasonable to acquire over the course of a few months, but rather to evaluate the methods used in this project and reveal whether they are working the way they are presumed to. In the research project, which employs mice with the Grb10 gene knocked out as well as wild-type control mice, a dietary restriction model is utilized during gestation, which is supposed to generate offspring with lower birth weight and subsequent detrimental health effects in adulthood. This is supposed to be achieved by restricting the protein content of the pregnant mothers’ diet to 9 % (as opposed to the control diet of 20 %) throughout gestation. It is pivotal that the maternal dietary restriction model is functioning properly in order to gain developmental programming effects and perform worthwhile further testing later on in this project, such as blood pressure measurements, glucose tolerance tests and body composition analyzing.
Any effects of the dietary restriction of the mothers during gestation are supposed to be shunted directly to the offspring and not to be lost by ”leaking off” and eliciting any adverse effects on the mothers themselves. Although the maternal diets differ in protein content, they are isocalorific and therefore not supposed to have any substantial effect on maternal growth during pregnancy. To validate this, 27 pregnant mice were weighed daily throughout gestation depending on genotype and diet. Genotype was determined via PCR of ear or tail clips of the mice. Food intake was also recorded. This set-up also allowed to record any hitherto unknown effects of Grb10 on growth induced by metabolic and endocrinological changes in adulthood such as pregnancy. An early indication of the dietary restriction effects on the offspring was also provided by weighing 60 pups at embryonic day 18.5 (e.g. one day before birth).
The study revealed that there was no significant difference in the growth of pregnant mice according to genotype and diet, nor was the food intake affected by the dietary regime. However, it also gave a preliminary indication that there could potentially be problems with not achieving the desired lower birth weight effects on the offspring. Additionally, a deviation from the expected 50/50 birth ratio of maternal Grb10 knock-out offspring versus wild-type offspring when breeding a wild-type father with a Grb10 knock-out mother was discovered. The cause of the deviation is not known, but the findings indicate a perinatal mortality due to suffocation in maternal Grb10 knock-outs.

Den här studien genomfördes på University of Bath i England från september till december 2014 som del av ett pågående forskningsprojekt som syftar till att utröna vad för roll genen Grb10 har i att mediera långsiktiga hälsoeffekter (som t ex övervikt, diabetes och hjärt-kärlsjukdomar) som orsakas av miljöfaktorer under det tidiga utvecklingsstadiet.
Det primära syftet med den här uppsatsen var inte att svara på några av de större frågor som projeketet inbegriper eftersom det skulle kräva mycket mer data än vad som vore rimligt att samla in under loppet av några månader, utan snarare att utvärdera de metoder som används i forskningsprojektet och klarlägga huruvida de fungerar på det sätt de är avsedda att göra. I projektet, som innefattar möss där Grb10-genen har slagits ut samt vildtypsmöss som kontroll, används en dietär restriktionsmodell som syftar till att generera avkommor med lägre födelsevikt och i förlängningen skadliga hälsoeffekter under vuxenlivet. Detta skall åstadkommas genom att begränsa proteininnehållet i vissa av mödrarnas diet till 9 % (jämfört med kontrolldieten på 20 %) under dräktigheten. Det är av största vikt att den dietära restriktionsmodellen fungerar korrekt för att få de önskade “programmeringseffekter” på ett tidigt stadie i livet som krävs för att sedan kunna genomföra meningsfulla tester i vuxen ålder, så som t ex blodtrycksmätning, glukostoleranstest, mätning av fett/muskelsammansättning osv.
Alla eventuella effekter av proteinrestriktionen skall manifesteras endast hos avkomman och inte förloras genom att orsaka oönskade tillväxteffekter på modern själv. Även om dieternas proteininnehåll skiljer sig åt så har de samma kaloriinnehåll och förväntas därför inte ha någon signifikant effekt på mödrarnas tillväxt under dräktigheten. För att validera detta så vägdes 27 mödrar beroende på genotyp och diet dagligen under dräktigheten. Genotypen fastställdes med hjälp av PCR med öron- eller svansbiopsier som material. Födointag mättes också. Detta upplägg gjorde det dessutom möjligt att observera eventuella hittills okända effekter av Grb10 på tillväxt under perioder av metabola och endokrinologiska förändringar i vuxenlivet så som dräktighet. En tidig indikation på den dietära restriktionsmodellens effekter på avkommorna kunde också ges genom vägning av 60 foster på embryodag 18.5 (dvs en dag innan födsel).
Studien visade att det inte fanns någon signifikant skillnad i tillväxten hos dräktiga möss beroende på genotyp eller diet. Inte heller födointaget skiljde sig åt beroende på diet. Dock gavs en preliminär indikation på att de önskade tillväxtbegränsande effekterna av dieten på avkommorna inte erhålls. Utöver detta upptäcktes en avvikelse från den förväntade 50/50-fördelningen mellan vildtyp- och maternella Grb10-knock-outavkommor i kullar från vildtypsfäder korsade med Grb10KO-mödrar. Orsaken till avvikelsen är ej känd men skulle kunna vara perinatal mortalitet till följd av kvävning hos maternella Grb10-knock-outs.