Palatable Western-style Cafeteria Diet as a Reliable Method for Modeling Diet-induced Obesity in Rodents

Summary

Ce protocole décrit l’utilisation d’un régime de cafétéria très appétissant de style occidental pour modéliser la suralimentation et l’obésité chez les rongeurs. Ici, nous fournissons un aperçu détaillé de la sélection, de la préparation et de la mesure des aliments, et expliquons les facteurs méthodologiques qui aident à générer un phénotype robuste et reproductible.

Abstract

L’obésité augmente rapidement dans les pays développés et en développement et est connue pour induire ou exacerber de nombreuses maladies. Le fardeau sanitaire de l’obésité et de ses affections comorbides soulignent la nécessité d’une meilleure compréhension de sa pathogénie, mais les contraintes éthiques limitent les études chez l’homme. À cette fin, des modèles externes valides de l’obésité chez les animaux de laboratoire sont essentiels pour la compréhension de l’embonpoint et l’obésité. Alors que de nombreuses espèces ont été utilisées pour modéliser l’éventail des changements qui accompagnent l’obésité chez l’homme, les rongeurs sont le plus couramment utilisés. Notre laboratoire a développé un régime de cafétéria de style occidental qui conduit constamment à un gain de poids considérable et des marqueurs de maladies métaboliques chez les rongeurs. Le régime expose les rongeurs à une variété d’aliments très appétissants pour induire l’hyperphagie, la modélisation de l’environnement alimentaire occidental moderne. Ce régime induit rapidement le gain de poids et l’accumulation de graisse corporelle chez les rats permettant l’étude des effets de la suralimentation et l’obésité. Bien que le régime de cafétéria ne puisse pas fournir le même contrôle sur le profil de macronutriments et de micronutriments que les régimes purifiés à haute teneur en matières grasses ou à haute teneur en matières grasses et en sucre, le régime de cafétéria induit typiquement un phénotype métabolique plus grave que celui observé avec purifié régimes alimentaires et est plus en ligne avec les perturbations métaboliques observées dans la population humaine en surpoids et obèses.

Introduction

L’obésité et ses comorbidités connexes contribuent énormément au fardeau sanitaire mondial¹ et représentent 7 % de la charge de morbidité en Australie². Un facteur de risque principal pour l’obésité est la consommation des régimes malsains qui sont riches en graisses saturées et hydrates de carbone raffinés, et bas dans la fibre et les micronutriments^3. L’identification de cibles d’intervention thérapeutique pour l’obésité nécessite des modèles qui peuvent évaluer systématiquement les effets sur de multiples systèmes biochimiques et physiologiques. Notre compréhension de l’étiologie de l’obésité a été avancée considérablement par le travail utilisant des modèles de rongeurs, où les effets comportementaux, métaboliques et moléculaires peuvent être étudiés à travers le temps dans des conditions contrôlées où les facteurs environnementaux peuvent être facilement Manipulé.

Le modèle de régime de cafétéria (CAF) de l’obésité diète induite par le régime consiste à compléter le régime standard de chow des rongeurs avec une variété d’aliments appétissants qui sont riches en graisses saturées, glucides raffinés, ou les deux. Des exemples de ces aliments comprennent les gâteaux, les biscuits sucrés et les collations salées riches en matières grasses (comme les viandes transformées, le fromage et les croustilles). Il favorise de façon fiable l’hyperphagie et le gain de poids rapide chez les rongeurs. Les principales caractéristiques du modèle sont la fourniture d’une variété d’aliments très appétissants, conçus pour simuler l’environnement alimentaire moderne. L’accès à la variété augmente l’apport alimentaire chez les rats à court terme⁴ et chez l’homme^5, même lorsque les aliments sont appariés pour la palatabilité et varient uniquement en saveur et les indices olfactifs^4,6. Cependant, une étude a montré que la fourniture de régimes purifiés assortis d’énergie et de macronutriments qui variaient en saveur et en texture n’avait aucun effet sur le gain de poids corporel à long terme chez les rats⁷, suggérant que la composition nutritive et les effets post-oraux distincts de différents aliments peuvent également contribuer à la suralimentation. L’exposition à de multiples goûts et textures surmonte la satiété sensorielle spécifique, qui décrit la diminution du désir de manger un aliment récemment mangé par rapport à une alternative⁵. Dans de nombreuses cohortes de notre laboratoire, nous avons également observé que l’utilisation d’aliments hautement appétissants amplifie davantage la suralimentation.

Ce régime CAF a été utilisé pendant plus de 40 ans, depuis Sclafani⁸ a signalé que les rats femelles exposées à un assortiment de «aliments de supermarché» (guimauves, chocolat, beurre d’arachide, biscuits, salami et fromage parmi eux) ont montré un gain de poids accéléré par rapport aux contrôles. Ceci et d’autres études tôt ont noté que les régimes de CAF-modèle ont semblé accélérer le gain de poids plus efficacement que les régimes à haute teneur en graisses ou à haute teneur en glucides purs ^8,9. Le travail dans les années 1980 a caractérisé les profils de macronutriments¹⁰ et les modèles de repas¹¹ des rats ont alimenté des régimes de CAF, et a montré des changements profonds à la masse grasse et aux niveaux d’insuline^9,10 et thermogenèse¹². Notre groupe a utilisé le régime CAF pour modéliser l’obésité depuis plus de deux décennies^13,14 et pendant ce temps, nous avons utilisé plusieurs variantes de l’alimentation. Les rats sont présentés avec au moins deux aliments sucrés et deux aliments salés chaque jour, en plus de chow régulière et de l’eau. Ces dernières années, nous avons commencé à compléter les aliments solides CAF avec 10% solution de saccharose. La capacité d’adapter le régime CAF à différentes conceptions expérimentales est une force du modèle.

Les régimes de CAF favorisent l’hyperphagie immédiate (c.-à-d., dans les 24 premiers h) et des gains réguliers dans le poids corporel et la masse grasse. Cependant, une conséquence de la maximisation de la variété est que l’apport en macronutriments et en micronutriments n’est pas contrôlé, un point que certains considèrent comme un défaut insurmontable¹⁵. Les études sur l’obésité induite par l’alimentation utilisent plus couramment des régimes purifiés à haute teneur en matières grasses (HF) ou combinés à haute teneur en matières grasses et en sucre (HFHS), qui offrent un contrôle précis sur le contenu nutritionnel et sont moins exigeants en main-d’œuvre que le modèle CAF, qui nécessite une surveillance quotidienne et planification et exécution minutieuses du calendrier. La pertinence translationnelle des régimes purifiés de HF disponibles commercialement est un sujet de débat continu, car leur profil d’acide gras et les proportions de graisse et de saccharose peuvent ne pas s’aligner avec la prise diététique humaine^16. Bien que le régime ALIMENTAIRE des FAC n’offre pas le même degré de contrôle sur la composition nutritive que les régimes purifiés, il vise à modéliser la palatabilité et la variété qui caractérise les options alimentaires dans la plupart des sociétés modernes.

Protocol

Le protocole décrit ici a été optimisé pour une utilisation chez les rats. Alors que nous avons utilisé le régime CAF avec succès chez les souris17,18, broyage des aliments mous peut introduire d’autres erreurs réduisant la fiabilité des mesures d’apport alimentaire19. Ce protocole est approuvé par le Comité des soins et de l’éthique des animaux de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud et est conforme aux lignes directrices a…

Representative Results

Comme le montre la figure 2A, l’alimentation par régime des FAC produit une augmentation de 2,5 fois de l’apport énergétique par rapport aux contrôles de la chow, d’après les données de trois cohortes de rats mâles de Sprague Dawley, ce qui est constant sur une période de 6 semaines. D’autres études ont confirmé que cette étendue d’hyperphagie est soutenue sur 1021 et 16 expériences de22 semaines. La courbe de poids…

Discussion

En exposant les rats à une variété d’aliments très appétissants riches en gras et en sucre, le protocole de régime DE CAF décrit ici fournit un modèle fiable et robuste de la soi-disant « alimentation occidentale » mangée par beaucoup de personnes. L’hyperphagie, évaluée comme une augmentation significative de l’apport énergétique par rapport aux témoins, est observée dans les 24 premières heures d’exposition, avec des différences de poids corporel statistiquement significatives observées en quelques …

Materials

2-5 L plastic bottle			For preparing 10% sucrose solution, if applicable
Chopping board			Plastic is advised
Freezer			For storing CAF foods
Gordon's maintenance rodent chow	Gordon's Specialty Stockfeeds (Australia)		Maintenance diet used in our laboratory (14 kJ/g; 65% carb, 13% fat and 22% protein, as energy)
Large plastic storage boxes			All items above can be stored in containers for easy access
Large spoon			For CAF diet preparation
Microwave			For CAF diet thawing (when required)
Non-serrated knife			For CAF diet preparation
Paper towel			Important for cleaning work surfaces and the knife during CAF prep
Plastic containers			These are for weighing CAF food items on measurement days
Plastic funnel			For preparing 10% sucrose solution, if applicable
Red light			As CAF diet should be refreshed near the onset of the dark phase each day, a red light will assist when working in the dark
Tuna tins			For presenting 'wetter' CAF food items. Plastic containers may also be suitable
Weigh container x 3			Separate containers should be used to weigh rats, chow & bottles, and CAF foods
Weighing scale			Sensitivity to 0.1g is recommended
White sugar			For 10% sucrose solution, if applicable