מדגם ניסיוני של דיאטה-Induced סינדרום מטבולי בקרב ארנב: שיקולים מתודולוגי, פיתוח והערכה
Summary
אנו מתארים שיטות לפיתוח מודל ניסיוני של דיאטה-induced תסמונת מטבולית (גרורות) בארנבים באמצעות דיאטה עתירת שומן, בסוכרוז. בעלי החיים התפתחו השמנה מרכזית, יתר לחץ דם מתון, קדם סכרת ו dyslipidemia, וכך מתרבה המרכיבים העיקריים של המטס אנושי. מודל כרוני זה יאפשר רכישת הידע הבסיסי מנגנונים של התקדמות המחלה.
Abstract
בשנים האחרונות, השמנת יתר, תסמונת מטבולית (גרורות) הפכו בעיה גוברת על בריאות הציבור ועל הקלינית, בהתחשב שלהם שכיחות מוגברת עקב העלייה בישיבה אורחות חיים, הרגלי אכילה לא בריאים. בזכות דגמים בעלי חיים, מחקר בסיסי יכול לחקור את המנגנונים תהליכים פתולוגיים כגון גרורות. כאן, אנו מתארים את שיטות השתמשו כדי לפתח מודל ניסיוני הארנב של המטס דיאטה-induced והערכה שלה. לאחר תקופת והפיזיולוגי, בעלי חיים ניזונים עתירי שומן (שמן קוקוס מוקשה 10% ו- 5% שומן), בסוכרוז (15% סוכרוז מומס במים) דיאטה במשך 28 שבועות. במהלך תקופה זו בוצעו מספר הליכים ניסיוני כדי להעריך את הרכיבים השונים של המטס: מורפולוגי, מדידות לחץ דם, גלוקוז סובלנות נחישות ועמידה הניתוח של מספר סמנים פלזמה. בקצה של תקופה ניסיונית, חיות שפותחה במרכז השמנת יתר, לחץ דם מתון, קדם סכרת, dyslipidemia עם HDL נמוך, LDL גבוה, גידול של רמות טריגליצרידים (TG), וכך מתרבה המרכיבים העיקריים של המטס אנושי. דגם כרוני זה מאפשר במרכיבי הבנת המנגנונים שבבסיס ב התקדמות המחלה, זיהוי סמנים קליניות המאפשרים את הזיהוי של חולים בסיכון, או אפילו בדיקה של חדש טיפולית גישות לטיפול של הפתולוגיה המורכבת הזאת.
Introduction
השמנת יתר, תסמונת מטבולית (גרורות) הפכו להיות בעיה גוברת על בריאות הציבור ועל הקלינית, בהתחשב שלהם שכיחות מוגברת עקב העלייה בישיבה אורחות חיים, הרגלי אכילה לא בריאים1. קיימות מספר הגדרות של גרורות, אך רובם מתארים מקבץ של שינויים מטבוליים וכלי דם כגון השמנה של הבטן, HDL מופחתת של כולסטרול LDL גבוהות, רמות טריגליצרידים גבוהות, גלוקוז בחוסר סובלנות יתר לחץ דם2 3, ,4. האבחנה דורשת כי שלושה מתוך חמישה קריטריונים אלה נוכחים.
בשל חייתיים, מחקר בסיסי כבר מסוגל לחקור את המנגנונים שבבסיס תהליכים פתולוגיים כגון גרורות. השתמשו במספר דגמים בעלי חיים, אבל זה חשיבות מכרעת כי המודל של הבחירה מתרבה המאפיינים הקליניים העיקריים של פתולוגיה אנושית (איור 1). במטרה זו, מודלים בעלי חיים נחשבים דומים לבני אדם, בעיקר כלב, חזיר, פותחו (ראה Verkest5 ואבשלום & לרמן6 לבדיקה). עם זאת, מודלים הכלבים אינם מראים כל הרכיבים של המטס, בהתחשב בכך התפתחות טרשת עורקים או היפרגליקמיה בכלבים באמצעות הדיאטה היא בספק5. מודלים החזירים להציג את הדמיון ביותר אנטומית, פיזיולוגית עם בני אדם, ולכן מציעים כוח הניבוי משמעותי עבור שחקרתי המנגנונים מטס, אבל התחזוקה שלהם ואת המורכבות של ההליכים ניסיוני לעשות שימוש זה מודל העבודה מאוד אינטנסיבית ויקרות6.
מצד שני, מודלים מכרסמים (עכבר, חולדה), תזונה-induced ספונטנית, מהונדס, בהרחבה שימשו בספרות המחקר השמנה, יתר לחץ דם, מטס, ואת השלכותיה פתולוגיים איברים שונים ומערכות (ראה וונג et al. 7 לסקירה). למרות השימוש של מודלים אלה הוא במחיר נוח יותר מאשר כלב או חזיר, יש להם חסרונות חשוב. אכן, בהתאם המתח, חיות לפתח רכיבים מסוימים של המטס, בעוד אחרים כגון יתר לחץ דם, היפרגליקמיה, היפראינסולינמיה נעדר7. יתר על כן, אחד המרכיבים העיקריים של המטס, השמנת יתר, כמה זנים מהונדסים, תלויה רק גורמים יחד עם הדיאטה, אלא הוכח כי בעלי חיים הופכים כרסתן עם צריכת מזון רגיל או אפילו מופחת8. לבסוף, עכברים וחולדות להראות חוסר טבעי cholesteryl אסתר העברה חלבון (CETP) ועושים שימוש HDL אמצעי עיקרי של תעבורה כולסטרול, מה שהופך אותם יחסית עמידים בפני ההתפתחות של טרשת עורקים. זה הבדל חשוב בנוזל מטבולי עם בני אדם, מי אקספרס CETP ולהעביר את הכולסטרול שלהם בעיקר ב- LDL9.
לעומת זאת, הארנב מעבדה מייצג שלב ביניים בין חיים גדול יותר ניסיוניות מכרסמים. לפיכך, הארנב ניתן להגיש בקלות לסוגים שונים של פרוטוקולים עם דרישות מינימליות של כוח אדם, תחזוקה, מטופל בקלות רבה יותר מאשר דגמים בעלי חיים גדולים בהליכים ניסיוני. יתר על כן, דווח כי ארנבים האכיל עם דיאטה עתירת שומן יש שינויים דומים והמודינמיקה neurohumoral כמו בני אדם שמנים8,10,11. ראוי לציין, לגבי מטבולי, הארנב CETP שופע בפלסמה ונמצא פרופיל ליפופרוטאין LDL-עשיר12, אשר דומה גם לבני אדם. בנוסף, ארנבים לפתח היפרליפידמיה מתפתח מהר מאוד בהתחשב בעובדה, כמו אוכלי עשב, הם רגישים מאוד שמן תזונתיים13.
איור 1: השוואה של המטס חייתיים. לראות Verkest5, ג’אנג ולרמן6ווונג. et al. 7 לסקירה. “
” מצביע על יתרון, “
” מציינת חיסרון. *במחלוקת, תלוי המחקר, *כמו ציין בחוץ על ידי קרול. et al. 8, כמה זנים מהונדסים להשמין ללא תלות צריכת המזון. חוץ מזה: cholesteryl אסתר העברה חלבון. GTT: בדיקת הגלוקוז סובלנות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
כדי להבהיר את המנגנונים הבסיסיים שיפוץ פתולוגיים המיוצר על ידי הגרורות איברים שונים, מערכות, וכדי להשיג הבנה של הפתולוגיה המורכבת הזאת, הבחירה של מדגם ניסיוני מתרבה המרכיבים העיקריים של המטס אנושי חיוני. הארנב יכול לספק יתרונות רבים נותן לדמיונו פיזיולוגיה אנושית ומחיר השימוש בפרוטוקולי כרונית ו מדידות. בשורה זו, היו כמה מודלים ארנב הנוצרות על-ידי תזונה באמצעות תזונה עתירת שומן בסוכרוז בשימוש14,15,16,17,18,19 (טבלה 1), ו- a אפיון של הרכיבים השונים של המטס הוא בעל חשיבות רבה כאשר מתייחסים הפנוטיפ עם איברים שיפוץ. לכן, המטרה העיקרית של מאמר זה היא לתאר את השיטות כדי לפתח מודל של גרורות דיאטה-induced ארנבים המאפשר לימוד פתופיזיולוגיה שלה ואת ההשפעה ב עוגב שיפוץ.
| המחקר | דיאטה | משך | גזע | רכיבים מטס | |||
| Ob | HT | HG | Dl | ||||
| היין et al. (2002)14 | · 10% שומן | 24 שבועות | · NZW זכר | |
– | |
|
| · 37% סוכרוז | · 2 ק ג | ||||||
| ז’או et al. (2007)15 | · 10% שומן | 36 שבועות | · JW זכר | |
|
|
|
| · 30% סוכרוז | · 16 שבועות | ||||||
| Helfestein et al. (2011)16 | · 10% שומן | 24 שבועות | · NZW זכר | |
– | |
|
| · 40% סוכרוז | · 12 שבועות | ||||||
| · 0.5-0.1 כולסטרול | |||||||
| נינג et al. (2015)17 | · 10% שומן | 8-16 שבועות | · WHHL זכר | |
– | |
|
| · 30% פרוקטוז * | · 12 שבועות | ||||||
| ליו et al. (2016)18 | · 10% שומן | 48 שבועות | · NZW זכר | |
– | |
|
| · 30% סוכרוז | · 12 שבועות | ||||||
| אריות-Mutis et al. (2017)19 | · 15% שומן | 28 שבועות | · NZW זכר | |
|
|
|
טבלה 1: מטס דיאטה-induced ארנב מודלים באמצעות תזונה עתירת שומן, בסוכרוז. הסמל ““מצביע על היעדרות,”” נוכחות, ו “-” לא מוערכים. * מוגבל. WHHL, וואטאנאבה heritable hiperlipidemic ארנבים. . ג’. וו, יפני וארנבים לבנים. אבוב, השמנת יתר. HT, יתר לחץ דם. כספית, היפרגליקמיה. Dl, dyslipidemia.
Protocol
Representative Results
Discussion
הקמת מדגם ניסיוני המתאים יכול לספק שיטה עקבית ומהימנה יותר ללמוד על התפתחות הגרורות, יש גם צורך להבין את המנגנונים הבסיסיים העומדים בבסיס האיברים ומערכות שיפוץ. כאן, אנו מתארים את שיטות השתמשו כדי לפתח מודל ניסיוני הרלוונטיים של המטס דיאטה-induced וכיצד להעריך את המרכיבים העיקריים של מקבץ של…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי Generalitat Valenciana (GV2015-062), València דה אוניברסיטט (UV-INV-PRECOMP14-206372) כדי MZ, Generalitat Valenciana (PROMETEOII/2014/037) וקרנות אינסטיטוטו דה סאלוד קרלוס השלישי-פדר (CIBERCV CB16/11/0486) כדי FJC.
Materials
| Veterinary scale | SOEHNLE | 7858 | Scale https://www.soehnle-professional.com/en/productgroup/details/103/veterinary-scale |
| Shovel for aluminum feed | COPELE | 10308 | Shovel for aluminum feed http://copele.com/es/herramientas/48-pala-para-pienso-de-aluminio.html |
| Balance | PCE Ibérica | PCE-TB 15 | Balance http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/balanzas/balanza-compacta-pce-bdm.htm |
| Strainer (20 cm diam.) | ZWILLING | 39643-020-0 | Strainer https://es.zwilling-shop.com/Menaje-del-hogar/Menaje-de-cocina/Menaje-especial/Accesorios/Colador-20-cm-ZWILLING-39643-020-0.html |
| Bowl | ZWILLING | 40850-751-0 | Scale https://www.soehnle-professional.com/en/productgroup/details/103/veterinary-scale |
| Funnel | BT Ingenieros | not available | Funnel http://www.bt-ingenieros.com/fluidos-y-combustibles/961-juego-de-4-embudos-de-plastico.html?gclid=EAIaIQobChMIuInui_y-1QIVASjTCh28Zwf-EAQYBSABEgK7xPD_BwE |
| Introcan Certo 22G blue | B Braun | 4251318 | Peripheral intravenous catheter http://www.bbraun-vetcare.es/producto/introcan- |
| Propofol Lipuro 10 mg/ml vial 20 ml | B Braun | 3544761VET | General intravenous anesthetic http://www.bbraun-vetcare.es/producto/propofol-lipuro-1- |
| FisioVet serum solution 500ml | B Braun | 472779 | Scale https://www.soehnle-professional.com/en/productgroup/details/103/veterinary-scale |
| Askina Film Vet 1,25cm x 5m | B Braun | OCT13501 | Plastic Plaster http://www.bbraun-vetcare.es/producto/askina-film-vet |
| Askina Film Vet 2,50cm x 5m | B Braun | OCT13502 | Plastic Plaster http://www.bbraun-vetcare.es/producto/askina-film-vet |
| Injekt siringe 10ml luer | B Braun | 4606108V | Injection-aspiration syringe of two single-use bodies http://www.bbraun-vetcare.es/producto/injekt- |
| Seca 201 | seca | seca 201 | Ergonomic tape for measuring perimeters https://www.seca.com/es_es/productos/todos-los-productos/detalles-del-producto/seca201.html#referred |
| Sterican 21Gx1" – 0,8x25mm verde | B Braun | 4657543 | Single Use Hypodermic Needle http://www.bbraun-vetcare.es/producto/agujas-hipodermicas-sterican- |
| CONTOURNEXT-Meter | BAYER | 84413470 | Blood glucose analysis system http://www.contournextstore.com/en/contour-next-meter-2 |
| CONTOUR NEXT test strips | BAYER | 83624788 | Blood glucose test strips http://www.contournextstore.com/en/contour-next-test-strips-100-ct-package |
| MICROLET NEXT LANCING DEVICE | BAYER | 6702 | Lancing device http://www.contournextstore.com/en/new-microlet-next-lancing-device |
| MICROLET 2 Colored Lancets | BAYER | 81264857 | Ultra-thin sterile lancet for capillary puncture http://www.contournextstore.com/en/microlet2-colored-lancets-100s |
| Injekt 20ml luer siringe | B Braun | 4606205V | Scale https://www.soehnle-professional.com/en/productgroup/details/103/veterinary-scale |
| Askina Mullkompressen 7,5×7,5cm – sterile | B Braun | 9031219N | Sterile gauze packets in envelopes http://www.bbraun-vetcare.es/producto/askina-mullkompressen-esteril |
| Emla lidocaine/prilocaine | AstraZeneca | not available | Local anesthetics https://www.astrazeneca.es/areas-terapeuticas/neurociencias.html |
| Introcan Certo 18G short | B Braun | 4251342 | Peripheral intravenous catheter http://www.bbraun-vetcare.es/producto/introcan- |
| Introcan Certo 20G | B Braun | 4251326 | Peripheral intravenous catheter http://www.bbraun-vetcare.es/producto/introcan- |
| Blood Pressure Transducers-MA1 72-4497 | Harvard Apparatus | 724497 | Transducer for monitoring blood pressure http://www.harvardapparatus.com/physiology/physiological-measurements/transducers/pressure-transducers/research-grade-pressure-transducers.html |
| PowerLab 2/26 | AD Instruments | ML826 | Amplifier https://www.adinstruments.com/products/powerlab |
| LabChart ver. 6 | AD Instruments | not available | Acquisition software https://www.adinstruments.com/products/labchart |
| Animal Bio Amp | AD Instruments | FE136 | Amplifier https://www.adinstruments.com/products/bio-amps#product-FE136 |
| K2EDTA 7.2mg | BD | 367861 | Blood collection tubes http://catalog.bd.com/nexus-ecat/getProductDetail?productId=367861 |
| Centrifuge | SciQuip | 2-16KL | Centrifuge http://www.sigma-centrifuges.co.uk/store/products/refrigerated-sigma-2-16k-centrifuge/ |
| Eppendorf Reference 2, 100 – 1000 μL | Eppendorf | 4920000083 | Pipette https://online-shop.eppendorf.es/ES-es/Pipeteo-44563/Pipetas-44564/Eppendorf-Reference2-PF-42806.html |
| Eppendorf Safe-Lock Tubes, 0.5 mL | Eppendorf | 30121023 | Tubes https://online-shop.eppendorf.es/ES-es/Puntas-tubos-y-placas-44512/Tubos-44515/Eppendorf-Safe-Lock-Tubes-PF-8863.html |
| NZW rabbits (16-18 weeks old) | Granja San Bernardo | not available | New Zealand White rabbits http://www.granjasanbernardo.com/en/welcome/ |
| Sucrose | Sigma | S0389-5KG | Sucrose for drinking solution http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s0389?lang=es®ion=ES |
| Rabbit maintenance control diet | Ssniff | V2333-000 | Control diet http://www.ssniff.com/ |
| Rabbit high-fat diet | Ssniff | S9052-E020 | High-fat diet http://www.ssniff.com/ |
| Rabbit rack and drinker | Sodispan | not available | Rack for rabbits https://www.sodispan.com/jaulas-y-racks/racks-conejo-y-cobaya/ |
| Rabbit restrainer | Zoonlab | 3045601 | http://www.zoonlab.de/en/index.html |
References
- Cornier, M. A., Dabelea, D., Hernandez, T. L., Lindstrom, R. C., Steig, A. J., Stob, N. R., et al. The metabolic syndrome. Endocr rev. 29 (7), 777-822 (2008).
- . IDF Consensus Worldwide Definition of the Metabolic Syndrome Available from: https://www.idf.org/e-library/consensus-statements.html (2006)
- Alberti, K. G., Eckel, R. H., Grundy, S. M., Zimmet, P. Z., Cleeman, J. I., Donato, K. A., et al. Harmonizing the metabolic syndrome: a joint interim statement of the International Diabetes Federation Task Force on Epidemiology and Prevention; National Heart, Lung, and Blood Institute; American Heart Association; World Heart Federation; International Atherosclerosis Society; and International Association for the Study of Obesity. Circulation. 120 (16), 1640-1645 (2009).
- Grundy, S. M. Pre-diabetes, metabolic syndrome, and cardiovascular risk. JACC. 59 (7), 635-643 (2012).
- Verkest, K. R. Is the metabolic syndrome a useful clinical concept in dogs? A review of the evidence. Vet J. 199 (1), 24-30 (2014).
- Zhang, X., Lerman, L. O. Investigating the Metabolic Syndrome: Contributions of Swine Models. Toxicol Pathol. 44 (3), 358-366 (2016).
- Wong, S. K., Chin, K. Y., Suhaimi, F. H., Fairus, A., Ima-Nirwana, S. Animal models of metabolic syndrome: a review. Nutr Metab (Lond). 13, 65 (2016).
- Carroll, J. F., Dwyer, T. M., Grady, A. W., Reinhart, G. A., Montani, J. P., Cockrell, K., et al. Hypertension, cardiac hypertrophy, and neurohumoral activity in a new animal model of obesity. Am J Physiol. 271 (1 Pt 2), H373-H378 (1996).
- Grooth, G. J., Klerkx, A. H., Stroes, E. S., Stalenhoef, A. F., Kastelein, J. J., Kuivenhoven, J. A. A review of CETP and its relation to atherosclerosis. J Lipid Res. 45 (11), 1967-1974 (2004).
- Zarzoso, M., Mironov, S., Guerrero-Serna, G., Willis, B. C., Pandit, S. V. Ventricular remodelling in rabbits with sustained high-fat diet. Acta Physiol (Oxf). 211 (1), 36-47 (2014).
- Filippi, S., Vignozzi, L., Morelli, A., Chavalmane, A. K., Sarchielli, E., Fibbi, B., Saad, F., Sandner, P., Ruggiano, P., Vannelli, G. B., Mannucci, E., Maggi, M. Testosterone partially ameliorates metabolic profile and erectile responsiveness to PDE5 inhibitors in an animal model of male metabolic syndrome. J Sex Med. 6 (12), 3274-3288 (2009).
- Waqar, A. B., Koike, T., Yu, Y., Inoue, T., Aoki, T., Liu, E., et al. High-fat diet without excess calories induces metabolic disorders and enhances atherosclerosis in rabbits. Atherosclerosis. 213 (1), 148-155 (2010).
- Fan, J., Watanabe, T. Cholesterol-fed and transgenic rabbit models for the study of atherosclerosis. J Atheroscler Thromb. 7 (1), 26-32 (2000).
- Yin, W., Yuan, Z., Wang, Z., Yang, B., Yang, Y. A diet high in saturated fat and sucrose alters glucoregulation and induces aortic fatty streaks in New Zealand White rabbits. Int J Exp Diabetes Res. 3 (3), 179-184 (2002).
- Zhao, S., Chu, Y., Zhang, C., Lin, Y., Xu, K., Yang, P., et al. Diet-induced central obesity and insulin resistance in rabbits. J Anim Physiol Anim Nutr (Berl). 92 (1), 105-111 (2008).
- Helfenstein, T., Fonseca, F. A., Ihara, S. S., Bottos, J. M., Moreira, F. T., Pott, H., et al. Impaired glucose tolerance plus hyperlipidaemia induced by diet promotes retina microaneurysms in New Zealand rabbits. Int J Exp Pathol. 92 (1), 40-49 (2011).
- Ning, B., Wang, X., Yu, Y., Waqar, A. B., Yu, Q., Koike, T., et al. High-fructose and high-fat diet-induced insulin resistance enhances atherosclerosis in Watanabe heritable hyperlipidemic rabbits. Nutr Metab (Lond). 12, 30 (2015).
- Liu, Y., Li, B., Li, M., Yu, Y., Wang, Z., Chen, S. Improvement of cardiac dysfunction by bilateral surgical renal denervation in animals with diabetes induced by high fructose and high fat diet. Diabetes Res Clin Pract. 115, 140-149 (2016).
- Arias-Mutis, O. J., Marrachelli, V. G., Ruiz-Saurí, A., Alberola, A., Morales, J. M., Such-Miquel, L., Monleon, D., Chorro, F. J., Such, L., Zarzoso, M. Development and characterization of an experimental model of diet-induced metabolic syndrome in rabbit. PLoS One. 12 (5), e0178315 (2017).
- Nelson, R. W., Himsel, C. A., Feldman, E. C., Bottoms, G. D. Glucose tolerance and insulin response in normal-weight and obese cats. Am J Vet Res. 51 (9), 1357-1362 (1990).
- Staup, M., Aoyagi, G., Bayless, T., Wang, Y., Chng, K. Characterization of Metabolic Status in Nonhuman Primates with the Intravenous Glucose Tolerance Test. J Vis Exp. (117), e52895 (2016).
- Hall, J. E., do Carmo, J. M., da Silva, A. A., Wang, Z., Hall, M. E. Obesity-induced hypertension: interaction of neurohumoral and renal mechanisms. Circ Res. 116 (6), 991-1006 (2015).
- Linz, D., Hohl, M., Mahfoud, F., Reil, J. C., Linz, W., Hübschle, T., Juretschke, H. P., Neumann-Häflin, C., Rütten, H., Böhm, M. Cardiac remodeling and myocardial dysfunction in obese spontaneously hypertensive rats. J Transl Med. 10 (10), 187 (2012).
- Sasser, T. A., Chapman, S. E., Li, S., Hudson, C., Orton, S. P., Diener, J. M., Gammon, S. T., Correcher, C., Leevy, W. M. Segmentation and measurement of fat volumes in murine obesity models using X-ray computed tomography. J Vis Exp. (62), e3680 (2012).
- Kawai, T., Ito, T., Ohwada, K., Mera, Y., Matsushita, M., Tomoike, H. Hereditary postprandial hypertriglyceridemic rabbit exhibits insulin resistance and central obesity: a novel model of metabolic syndrome. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 26 (12), 2752-2757 (2006).
- Shiomi, M., Kobayashi, T., Kuniyoshi, N., Yamada, S., Ito, T. Myocardial infarction-prone Watanabe heritable hyperlipidemic rabbits with mesenteric fat accumulation are a novel animal model for metabolic syndrome. Pathobiology. 79 (6), 329-338 (2012).
- Hildrum, B., Mykletun, A., Hole, T., Midthjell, K., Dahl, A. A. Age-specific prevalence of the metabolic syndrome defined by the International Diabetes Federation and the National Cholesterol Education Program: The Norwegian HUNT 2 study. BMC Public Health. 7, 220 (2007).
