Introduction
食物过敏是一个全球性公共卫生问题，严重影响人体健康。牛乳是生产婴儿配方奶粉的主要原料。然而，乳蛋白过敏是婴幼儿主要的过敏性疾病之一，发达国家1岁儿童乳蛋白过敏的患病率约为0.5%~3.0%。牛奶中的主要过敏原包括β-乳球蛋白（Lactoglobulin, BLG）、α-乳白蛋白和酪蛋白，其中最主要的是BLG。乳蛋白过敏可引发多种不良反应，如胃肠道紊乱、湿疹、哮喘，严重的甚至危及生命。机体对食物过敏原的耐受性受多种因素影响，包括环境、遗传、表观遗传等。母体营养状况会通过表观遗传途径改变子代免疫系统相关疾病。流行病学研究和动物实验均证实母代饮食会影响子代的过敏性疾病。然而，关于母代饮食对子代食物过敏影响的相关研究尚不多见。
肠道是食物消化和吸收的主要部位，其屏障功能在维持机体内环境稳态中起着至关重要的作用。紧密连接（Tight junction, TJ）蛋白存在于肠道上皮细胞之间，可以调节肠道通透性。食物过敏与肠道屏障功能受损有关。婴幼儿由于肠道屏障尚未发育完全，更容易发生食物过敏。食物过敏反应以Th1/Th2免疫平衡失调为主要特征。虽然已经进行了大量有关食物过敏的研究，但婴幼儿更容易发生食物过敏的潜在机制尚未阐明，并且表观遗传的因素也很少被考虑。
由于不良的饮食习惯等因素，肥胖的发生率越来越高。孕期肥胖不仅会对胎儿产生直接影响，还会对子代产生长期不良影响，使子代器官发育受损、胰岛素敏感性降低、易患心血管疾病等。母代肥胖还会对子代的肠道健康产生不利影响，这可能增加子代食物过敏的易感性及严重程度。然而，母代肥胖对子代食物的影响尚未得到充分的研究。
中国农业大学食品科学与营养工程学院硕士研究生高婧昕、毛学英教授等人通过高脂饮食（High fat diet, HFD）诱导母代肥胖，探究母代肥胖是否会影响子代BALB/c小鼠对牛乳蛋白诱导的食物过敏的反应，并对子代小鼠肠道屏障功能和Th1/Th2免疫平衡评价，以阐明其潜在机制。
Results and discussion
母代小鼠肥胖模型的构建
造模期间小鼠的体重如图1（A）所示。造模前，HFD和普通饮食（Normal diet, ND）组小鼠的体重无显著性差异，从造模第1周至第10周，HFD组小鼠的体重均显著高于ND组（P < 0.05）。HFD组小鼠体重高于ND组20%即可视为肥胖模型造模成功。造模10周时，ND组小鼠的体重为（19.90±0.55）g，HFD组小鼠的体重为（23.90±0.81）g，HFD组比ND组小鼠的平均体重高20.10%。此外，如图1（B-D）所示，HFD组小鼠血清TC、TG、HDL-C和LDL-C的含量均显著高于ND组（P < 0.05），综合以上指标可知，母代小鼠肥胖模型造模成功。
（A）体重；（B）TC；（C）TG；（D）HDL-C；（E）LDL-C
图1 母代小鼠肥胖模型的构建
子代小鼠过敏症状
如图2所示，与ND-Sham组相比，ND-BLG组小鼠的过敏症状评分显著增加（P < 0.05），肛温显著下降（P < 0.05），腹泻率显著增加（P < 0.05）；但与ND-BLG组相比，HFD-BLG组小鼠的这些指标均无显著性差异。综合过敏症状评分、腹泻率和肛温的测定结果可知，BLG刺激会引发小鼠的食物过敏症状，但肥胖和普通母鼠子代在BLG刺激后的过敏症状无明显差别。
（A）过敏症状评分；（B）肛温；（C）腹泻率
图2 子代小鼠过敏症状的评价
子代小鼠血清指标的测定
与ND-Sham组相比，BLG致敏小鼠导致血清IgE、IgG1、组胺和mMCP-1含量显著升高（P < 0.05）(图3)。HFD-BLG组血清IgE、mMCP-1含量显著高于ND-BLG组（P < 0.05），IgG1和组胺含量与ND-BLG组无显著性差异。
(A）IgE；（B）IgG1；（C）组胺；（D）mMCP-1
图3 子代小鼠的血清学指标
子代小鼠肠道屏障功能评价
为了探究BLG过敏对小鼠肠道通透性的影响，进一步测定了小鼠空肠中紧密连接蛋白的基因表达量。如图4所示，与ND-Sham组相比，ND-BLG组小鼠ZO-1、occludin和cluadin1的mRNA相对表达量均显著下降（P < 0.05），表明BLG致敏破坏小鼠的肠道屏障过敏导致小鼠肠道屏障损伤。与ND-BLG组相比，HFD-BLG组小鼠occludin的mRNA相对表达量显著下降（P < 0.05），表明母代亲肥胖会加剧子代小鼠在BLG过敏后肠道屏障的损伤程度；但两组ZO-1和claudin1的mRNA相对表达量没有显著性差异。
（A）ZO1；（B）Occludin；（C）Claudin1
图4 子代小鼠空肠TJ蛋白的mRNA表达量
子代小鼠Th1/Th2免疫平衡评价
为了探究小鼠在BLG致敏过敏后机体免疫平衡的变化，测定各组小鼠空肠中Th1型转录调节因子T-bet，细胞因子IL-2、IFN-γ，以及Th2型转录调节因子GATA-3，细胞因子IL-4、IL-10的基因表达量，结果如图5所示。与ND-Sham组相比，ND-BLG组小鼠空肠T-bet和IFN-γ的mRNA相对表达量显著下降（P < 0.05），IL-2的mRNA相对表达量没有显著性差异；与ND-BLG组相比，HFD-BLG组小鼠空肠T-bet、IL-2和IFN-γ的mRNA相对表达量均没有显著性差异。与ND-Sham组相比，ND-BLG组小鼠空肠GATA-3、IL-4和IL-10的mRNA相对表达量显著上升（P < 0.05）；与ND-BLG组相比，HFD-BLG组小鼠空肠GATA-3、IL-4和IL-10的mRNA相对表达量显著上升（P < 0.05）。以上结果表明，母代肥胖会加剧子代小鼠BLG过敏后的Th2型免疫反应。
（A）T-bet；（B）GATA-3；（C）IL-2；（D）IFN-γ；（E）IL-4；（F）IL-10
图5 子代小鼠空肠中Th1、Th2转录调节因子和细胞因子mRNA的相对表达
Conclusion
与普通母鼠子代相比，肥胖母鼠子代BLG过敏后过敏症状未发生明显改变，但血清IgE和mMCP-1水平显著升高，空肠TJ蛋白的mRNA表达降低，Th2型免疫反应增强。综上所述，母代的肥胖加剧了子代小鼠对BLG诱导的食物过敏的反应。
作者简介
第一作者
高婧昕，中国农业大学食品科学与营养工程学院食品科学专业2019级硕士研究生。研究方向为食物过敏。
通信作者
毛学英，博士，中国农业大学食品科学与营养工程学院教授，博士研究生导师。奶牛产业技术体系北京市创新团队岗位科学家。国际乳品联合会中国国家委员会首席专家，中国奶业协会乳品工业委员会主任，中国乳制品工业协会乳品深加工委员会主任，中国营养保健协会婴配食品产业委员会专家，国家市场监管总局特殊医学用途配方食品、特殊膳食食品抽检监测专家委员会委员。主要从事乳品及特医和功能性乳配料加工关键技术研发与应用、食源活性成分稳定化及功能特性提升与分子营养机制、功能乳制品和特种乳产品开发等相关研究。近年来承担承担国家/省部级/企业横向合作等50余项。以第一/通讯作者发表学术论文120余篇，SCI/EI收录论文80余篇。获得授权国家发明专利12项，成果转化4项。获得国家级/省部级科技奖励7项。
Maternal obesity exacerbates the responsiveness of offspring BALB/c mice to cow’s milk protein-induced food allergy
Jingxin Gaoa, Tiange Lib, Dong Liangc, Han Gonga, Liang Zhaoa, Xueying Maoa,*
a Key Laboratory of Functional Dairy, Ministry of Education, College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China
b Henan Engineering Technology Research Center of Food Processing and Circulation Safety Control, College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China
c Applied Nutrition I, China National Center for Food Safety Risk Assessment, Beijing 100022, China
*Corresponding author.
Abstract
Food allergy has become a significant public health problem affecting a large number of people worldwide. Maternal obesity causes inflammation and alters the immune system of offspring, which may exacerbate their food allergy. The aim of this study was to determine whether offspring mice born to obese mothers would have more serve reactions to cow’s milk protein-induced food allergy, and further investigate the underlying mechanisms. Female offspring BALB/c mice of mothers with normal and high-fat diets were sensitized with β-lactoglobulin (BLG), respectively. Maternal obesity increased the serum immunoglobulin E and mouse mast cell protease levels, though did not have significant influence on anaphylactic symptom score, core temperature and diarrhea rate of offspring mice after BLG sensitization. Furthermore, maternal obesity led to a lower level of occludin mRNA expression in BLG -sensitized mice. The mice born to obese mothers exhibited increased mRNA expression levels of GATA-3, interleukin (IL)-4 and IL-10 in jejunum after BLG sensitization, indicating maternal obesity intensified Th2-type biased immune responses. In conclusion, maternal obesity exerted exacerbating effects on the responsiveness of their offspring to cow’s milk protein sensitization.
Reference:
GAO J X, LI T G, LIANG D, et al. Maternal obesity exacerbates the responsiveness of offspring BALB/c mice to cow’s milk protein-induced food allergy[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(3): 920-928. DOI:10.1016/j.fshw.2022.09.029.
文章编译内容由作者提供
编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅
为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
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