Conversion of linoleic (LA) and α-linolenic acid (ALA) is vital in providing arachidonic (AA) and docosahexaenoic acid (DHA), and this capacity is up-regulated in pregnancy. However, the synthesizing enzymes are depressed in diabetes due to insulin deficiency or resistance, and the physiological adaptation in AA and DHA synthesis is absent in diabetic pregnant women. Newborn infants of diabetic mothers (IDM) have compromised AA and DHA status, while most diabetic rats have lower AA only. Follow-up studies reveal neurobehavioral deficits, bone abnormalities, and glucose intolerance in the IDM. Thus, the main objective of this thesis was to investigate if maternal AA supplementation improves neurodevelopment, bone health and glucose tolerance in weaning and adult offspring. Rat dams were randomized into 6 groups: Saline-Placebo, streptozotocin-induced diabetes (STZ) with glucose controlled at <13 mmol/L (STZ/GC), or poorly-controlled at 13-20 mmol/L (STZ/PC) using insulin; and fed either Control or AA (0.5% fat) diet throughout reproduction. The other objective was to test if brain DHA is maintained with a diet rich in ALA but absent in DHA in obese-insulin-resistant young rats. Male fa/fa and lean rats were fed diets enriched with flaxseed (35.5% ALA), menhaden (9.2% DHA) or safflower oil (54.1% LA) for 9 weeks. Results revealed that (i) for weaning-offspring: the liver AA was lower (17%) and the performances in negative geotaxis and rota rod were inferior in STZ/PC offspring, but this improved with maternal AA supplementation (P≤0.003), and AA-diet offspring had higher (16%) liver AA than Control-diet offspring; (ii) for adult-offspring: STZ/PC offspring showed longer (P≤0.018) escape-latency on testing-day 1 water maze (WM), maternal glucose concentration positively correlated with (P=0.006) male offspring testing-day 1 WM latency, and AA diet improved the performances in WM and rota rod (P≤0.032); (iii) the STZ/GC offspring had greater (P<0.030) whole-body and regional bone area than STZ/PC offspring. Maternal glucose negatively correlated (P<0.05) with offspring whole-body bone area and mineral content at 4 weeks in all offspring and with tibia area in males at 12 weeks. Glucose tolerance was not affected by maternal treatment or diet; (iv) the forebrain DHA of fa/fa rats was lower (P=0.011) than lean rats when fed flaxseed but not different when fed menhaden or safflower oil diets, even with lower ∆5 (P≤0.006) desaturase indices. In conclusion, STZ/PC offspring have neurodevelopmental delays at weaning and adult age. Maternal AA supplementation improved learning outcomes. Maternal glucose control has long-term positive consequences to bone health of adult offspring. Dietary DHA may be needed to maintain forebrain DHA in insulin-resistant young rats. / La conversion de l'acide linoléique (LA) et l'acide α-linolénique (ALA) en acide arachidonique (AA) et acide docosahexaénoïque (DHA) est essentielle à la vie et cette capacité de conversion est augmentée pendant la grossesse. Cependant, les enzymes de synthèse sont diminuées dans le diabète en raison d'une déficience en insuline ou une résistance à son action et l'adaptation physiologique augmentant la synthèse de AA et l'acide DHA est absente chez les femmes enceintes diabétiques. L'état physiologique en AA et DHA est compromis chez les nouveau-nés de mères diabétiques, tandis que chez la plupart des rats diabétiques, seul celui de l'AA l'est. De plus, des déficits neurocomportementaux, des anomalies osseuses et l'intolérance au glucose ont été démontrés chez les nouveau-nés de mères diabétiques dans des études de suivi. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer si une supplémentation maternelle en AA améliore le développement neurologique, la santé des os et la tolérance au glucose de la progéniture au moment du sevrage et à l'âge adulte. Pour ce, des rates fertiles ont été randomisées en 6 groupes: salin-placebo, diabète induit par la streptozotocine (STZ) avec glycémie bien contrôlée [<13 mmol/L (STZ/GC)], ou mal contrôlée [13-20 mmol/L (STZ/PC)] par insuline; ces 3 groupes ont été supplémentés ou non d'AA (0.5% des matières grasses) tout au long de la reproduction. Un deuxième objectif était de déterminer si le contenu en DHA du cerveau est maintenu avec un régime riche en ALA, mais sans DHA, chez de jeunes rats obèses insulino-résistants. Pour ce, des rats mâles fa/fa et des rats maigres ont reçu des rations enrichies d'huile de lin (35.5% ALA), de menhaden (9.2% DHA) ou de carthame (54.1% LA) pendant 9 semaines. Nos résultats démontrent que: (i) au moment du sevrage, les taux hépatiques en AA qui sont plus faibles (17%) et les performances en géotaxie négative et tige de rotation inférieures chez les rats nés de mères STZ/PC, s'améliorent avec la supplémentation maternelle en AA (P≤0.003); les rats issus des mères aux rations enrichies en AA, ont des taux hépatiques en AA plus élevés de 16% que ceux de mères non-supplémentées; (ii) à l'âge adulte, les rats nés des mères STZ/PC requièrent plus de temps (P≤0.018) pour s'échapper du labyrinthe d'eau (WM) au jour 1, la concentration plasmatique en glucose des mères est en corrélation positive (P=0.006) avec celle de leur progéniture de sexe masculin au jour 1, la supplémentation en AA améliore les performances du WM et celles de la tige de rotation (P≤0.032); (iii) la progéniture des mères STZ/GC a une plus grande (P<0.030) surface osseuse corporelle et régionale que la progéniture des mères STZ/PC. La glycémie maternelle est en corrélation négative (P<0.05) avec la surface osseuse corporelle et le contenu minéral des descendants à 4 semaines et avec la surface du tibia chez les mâles à 12 semaines. La tolérance au glucose chez les rejetons, n'est pas affectée par le traitement de la mère diabétique ni sa supplémentation en AA; (iv) le contenu prosencéphal en DHA des rats fa/fa est plus bas (P=0.011) que celui des rats maigres quand nourris d'huile de lin, mais pas différent quand nourris d'huile de menhaden ou de carthame, même si l'indice de la Δ5 désaturase est bas (P≤0.006). En conclusion, chez les rats nés de mères STZ/PC, des retards du développement neurologique sont mesurables au moment du sevrage et à l'âge adulte. Une supplémentation maternelle en AA améliore l'apprentissage chez le rejeton. Le contrôle de la glycémie maternelle à long terme a des effets positifs pour la santé osseuse des descendants adultes. Un apport alimentaire en DHA peut être nécessaire pour maintenir la concentration prosencéphale en DHA chez les jeunes rats insulino-résistants.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.103667 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Zhao, Jinping |
| 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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