Low vitamin D status, defined by circulating 25-hydroxy vitamin D (25(OH)D) <50 or <75 nmol/L is prevalent among pregnant women and has been associated with neonatal rickets and gestational diabetes mellitus (GDM). Osteocalcin (OC), a bone formation biomarker, linking the bone to glucose metabolism is stimulated by 1,25-dihydroxyvitamin D (1,25(OH)2D), the active form of vitamin D. In the first study, maternal serum 25(OH)D and OC were explored at early and mid-gestation in GDM (case, n=48) vs healthy (control, n=48) Caucasian pregnant women. Maternal serum 25(OH)D was not different (p=0.80) while OC was higher (p=0.006) in those with GDM vs controls across all trimesters. There are no vitamin D dose-response studies on glucose tolerance and bone outcomes in human and animals. Animal studies commonly use isoflurane, an anaesthetic, which may affect OC and glucose concentrations. Therefore, in the second study, the effect of isoflurane exposure was studied on bone biomarkers in guinea pigs (n=10) at 5, 9 wk of age and glucose at postpartum (26 wk). Isoflurane increased OC during rapid growth (p<0.001) and increased glucose at postpartum (p<0.0001). In the third study, the dose-response effect of maternal dietary vitamin D was investigated on maternal glucose tolerance. Female 4 mo old guinea pigs (n=45) were randomized to isocaloric diets containing different dosages of vitamin D3 (0, 0.25, 0.5, 1 and 2 IU/g diet) from mating to delivery. The results revealed no differences in AUC (area under the curve) for maternal glucose from the OGTT (oral glucose tolerance test) across groups during pregnancy. However, an inverse association was observed between pre-mating 25(OH)D and AUC for glucose. In the fourth study, the dose-response effect of dietary vitamin D was studied on maternal and neonatal bone outcomes. In the sows, a positive dose-response (p<0.0001) was observed in plasma 25(OH)D but 1,25(OH)2D reached a plateau once dietary vitamin D was >0.5 IU/g diet. No differences in areal (aBMD) or volumetric bone mineral density (vBMD) or biomarkers were observed among maternal groups. In the 2 d guinea pig neonate: both 25(OH)D and 1,25(OH)2D followed a dose-response (p<0.0001) to maternal diet, femoral aBMD was 10 % higher in the 2 IU vs all groups except the 0 IU (p=0.04). At the neonatal distal femur and proximal tibia, response to maternal diet was U-shaped for trabeculae (Tb.) vBMD. Expansion of the femur growth plate was observed in the 0 IU vs all other groups. In conclusion, vitamin D status may be more important at pre-mating than mid-gestation in protecting against pregnancy induced glucose intolerance. To reflect normal metabolism, measurements of OC and glucose prior to isoflurane anaesthesia are recommended. Maternal vitamin D status below recommendations may result in features similar to rickets in the offspring but status above recommendations may not be advantageous to the bone in the guinea pig. / Un taux faible en vitamine D, soit une concentration inférieure à 50-75 nmol/L de 25-hydroxy vitamine D (25(OH)D) dans le sang, est fréquent chez les femmes enceintes et est associée au rachitisme néonatal et au diabète gestationnel (GDM). L'ostéocalcine (OC), un biomarqueur qui relie le métabolisme du glucose à la formation osseuse, est stimulée par la forme active de la vitamine D (1,25-dihydroxyvitamine D (1,25(OH)2D)). La première étude de cette thèse a identifié les taux sérique de 25(OH)D et d'OC chez les femmes enceintes blanches du Québec, en santé (n=48), ou atteintes de GDM (n=48), au début et au milieu de leur gestation. Les résultats ont révélé que chez les personnes atteintes de GDM vs en santé, les taux sériques maternels de 25(OH)D ne sont pas différents (p=0.80) mais les taux d'OC sont plus élevés (p=0.006) durant tous les trimestres. Aucune étude n'a examiné simultanément les doses en vitamine D et ses effets sur la tolérance au glucose et la formation osseuse. De plus, les études précédentes sur modèles animaux ont utilisé de l'isoflurane comme anesthésique, un produit qui peut affecter les concentrations d'OC et de glucose dans le sang. Afin d'étudier ces critères, une examination chez les cochons d'indes (n=10) à 5 et 9 semaines de gestations, l'effet de l'isoflurane (20-25 min) sur les biomarqueurs osseux (OC, désoxypyridinoline totale (tDPD)) ainsi que les niveaux de glucoses après l'accouchement (26 semaines) a été exécutée. Les résultats démontrent que l'isoflurane augmente les taux d'OC pendant la croissance rapide (p<0.001), et accrois les niveaux de glucose après l'accouchement (p<0.0001). Le troisième projet consiste d'étudier les effets des doses alimentaires en vitamine D et la tolérance au glucose des femelles cochon d'indes enceintes. Des femelles âgées de quatre mois (n=45) ont été soumises à une diète de différentes doses de vitamine D3 (0, 0,25, 0,5, 1 et 2 IU/g d'aliments) pendant leur grossesse. Les résultats révèlent aucune différence de l'ASC (l'aire sous la courbe) pour le glucose ainsi que les concentrations d'OC. Cependant, une association inverse a été observée entre les niveaux de 25(OH)D et l'ASC du glucose avant accouplement. La dernière étude examine chez les mères enceintes et nouveaux-nés, l'effet des doses en vitamine D provenant de l'apport alimentaire sur les densités des os. Chez les femelles cochon d'indes, une réponse positive (p<0.0001) aux doses de vitamine D alimentaire a été observée sur les niveaux de 25(OH)D dans le plasma, tandis que les taux en 1,25(OH)2D ont atteint un plateau lorsque les doses alimentaires en vitamine D était plus grande que 0.5 IU/g d'aliments. Aucune différences de superficie ou volume de la densité minérale osseuse (sDMO – vDMO), ou des niveaux de biomarqueurs, ont été observées entre les groupes maternels. Chez les nouveaux-nés de 2 jours, bien que les taux de 25(OH)D et 1,25(OH)2D ont suivie une réponse par rapport à l'alimentation de la mère (p<0.0001), le sDMO fémorale était 10% plus élevé dans le groupe 2 IU/g par rapport à tous les autres groupes sauf le groupe 0 IU/g d'aliments (p=0.04). De plus, au niveau du fémur distal et du tibia proximal des nouveaux-nés, la réponse au régime alimentaire de la mère était en forme de trabécule. Les résultats d'histologie suggèrent une expansion de croissance du fémur dans le groupe 0 IU/g d'aliments vs tous les autres groupes. Dans l'ensemble, cette thèse suggère que les niveaux en vitamine D sont plus importants avant la grossesse que pendant car ils génèrent une protection à l'intolérance au glucose. Elle recommande aussi de mesurer les niveaux d'OC et de glucose avant l'utilisation d'isoflurane dans les modèles animaux de GDM. De plus, les études démontrent que les taux de vitamine D en dessous des recommandations peuvent entraîner chez la progéniture des caractéristiques ressemblant au rachitisme. Par contre, un apport en dessus des doses recommandées n'est pas avantageux pour les os.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119564 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Tabatabaei, Negar |
| Contributors | Hope Weiler (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (School of Dietetics and Human Nutrition) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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