Palatável dieta de estilo ocidental cafeteria como um método confiável para modelagem de dieta induzida obesidade em roedores

Summary

Este protocolo descreve o uso de uma dieta altamente palatável, de estilo ocidental cafeteria para modelar excessos e obesidade em roedores. Aqui, fornecemos um esboço detalhado da seleção, preparação e medição de alimentos e explicamos fatores metodológicos que ajudam na geração de um fenótipo robusto e reproduzível.

Abstract

A obesidade está aumentando rapidamente na incidência em países desenvolvidos e em desenvolvimento e é conhecida por induzir ou exacerbar muitas doenças. A carga de saúde da obesidade e suas condições de comórbida destacam a necessidade de uma melhor compreensão de sua patogênese, mas as restrições éticas limitam os estudos em humanos. Para este fim, modelos externamente válidos de obesidade em animais de laboratório são essenciais para a compreensão do excesso de peso e obesidade. Enquanto muitas espécies têm sido usadas para modelar a gama de mudanças que acompanham a obesidade em seres humanos, roedores são mais comumente usados. Nosso laboratório desenvolveu uma dieta de cafeteria de estilo ocidental que consistentemente leva a um ganho de peso considerável e marcadores de doença metabólica em roedores. A dieta expõe roedores a uma variedade de alimentos altamente palatáveis para induzir hiperfagia, modelando o ambiente alimentar ocidental moderno. Esta dieta induz rapidamente o ganho de peso e o acúmulo de gordura corporal em ratos, permitindo o estudo dos efeitos de excessos e obesidade. Enquanto a dieta cafeteria pode não fornecer o mesmo controle sobre o perfil de macronutrientes e micronutrientes como purificado dietas ricas em gordura ou alto teor de gordura, alto teor de açúcar, a dieta cafeteria normalmente induz um fenótipo metabólico mais grave do que o observado com purificado dietas e está mais de acordo com distúrbios metabólicos observados na população humana com sobrepeso e obesidade.

Introduction

A obesidade e suas comorbidades relacionadas dão uma enorme contribuição para a carga de saúde global¹ e respondem por 7% da carga da doença na Austrália². Um dos principais fatores de risco para a obesidade é o consumo de dietas insalubres que são ricos em gordura saturada e carboidratos refinados, e pobre em fibras e micronutrientes³. Identificar alvos para intervenção terapêutica para obesidade requer modelos que possam avaliar sistematicamente os efeitos em múltiplos sistemas bioquímicos e fisiológicos. Nossa compreensão da etiologia da obesidade tem sido avançada substancialmente pelo trabalho usando modelos de roedores, onde efeitos comportamentais, metabólicos e moleculares podem ser estudados ao longo do tempo condições controladas, onde os fatores ambientais podem ser facilmente Manipulado.

O modelo de dieta cafeteria (CAF) de obesidade induzida pela dieta consiste em complementar a dieta padrão de ração dos roedores com uma variedade de alimentos palatáveis que são ricos em gordura saturada, carboidratos refinados, ou ambos. Exemplos desses alimentos incluem bolos, biscoitos doces e lanches salgados ricos em gordura (como carnes processadas, queijo e batatas fritas). Promove de forma confiável a hiperfagia e o rápido ganho de peso em roedores. As principais características do modelo são o fornecimento de uma variedade de alimentos altamente palatáveis, projetados para simular o ambiente alimentar moderno. O acesso à variedade aumenta a ingestão de alimentos em ratos a curto prazo⁴ e em seres humanos^5, mesmo quando os alimentos são combinados para palatabilidade e variam apenas em sabor e pistas olfativas^4,6. No entanto, um estudo mostrou que o fornecimento de dietas purificadas combinadas com energia e macronutrientes que variavam em sabor e textura não teve efeito sobre o ganho de peso corporal a longo prazo em ratos^7,sugerindo que a composição de nutrientes e os efeitos pós-orais distintos de diferentes alimentos também podem contribuir para comer demais. A exposição a múltiplos sabores e texturas supera a saciedade sensorial-específica, que descreve a diminuição do desejo de comer um alimento recentemente comido em relação a uma alternativa⁵. Em muitas coortes em nosso laboratório, observamos da mesma forma que o uso de alimentos altamente palatáveis amplifica ainda mais os excessos.

Esta dieta caf tem sido usada há mais de 40 anos, desde Sclafani⁸ relatou que ratos do sexo feminino expostos a uma variedade de “alimentos de supermercado” (marshmallows, chocolate, manteiga de amendoim, biscoitos, salame e queijo entre eles) exibiu ganho de peso acelerado em relação aos controles. Este e outros estudos iniciais observou que as dietas caf estilo parecia acelerar o ganho de peso de forma mais eficaz do que puro alto teor de gordura ou dietas ricas em carboidratos ^8,9. O trabalho na década de 1980 caracterizou os perfis de macronutrientes¹⁰ e padrões de refeição¹¹ de ratos alimentados com dietas CAF, e mostrou profundas mudanças nos níveis de massa gorda e insulina^9,10 e termogênese¹². Nosso grupo tem usado a dieta CAF para modelar a obesidade por mais de duas décadas^13,14 e durante este tempo temos usado várias variantes da dieta. Ratos são apresentados com pelo menos dois alimentos doces e dois salgados por dia, além de comida regular e água. Nos últimos anos, começamos a complementar alimentos sólidos caf com solução de sacarose de 10%. A capacidade de adaptar a dieta CAF a diferentes projetos experimentais é uma força do modelo.

As dietas da CAF promovem hiperfagia imediata (ou seja, dentro das primeiras 24 h) e ganhos constantes em peso corporal e massa gorda. No entanto, uma conseqüência da maximização da variedade é que a ingestão de macronutrientes e micronutrientes não é controlada, um ponto de vista alguma como uma falha intransponível¹⁵. Estudos de obesidade induzida pela dieta mais comumente usam dietas purificadas de alto teor de gordura (HF) ou dietas combinadas com alto teor de gordura e alto teor de açúcar (HFHS), que oferecem controle preciso sobre o conteúdo nutricional e são menos trabalhosas do que o modelo CAF, que requer monitoramento diário e planejamento cuidadoso e execução do cronograma. A relevância translacional das dietas de HF purificadas comercialmente disponíveis é um tema de debate em curso, já que seu perfil de ácidos graxos e proporções de gordura e sacarose podem não se alinhar com a ingestão alimentar humana¹⁶. Embora a dieta caf não oferece o mesmo grau de controle sobre a composição de nutrientes como dietas purificadas, que visa modelar a palatabilidade e variedade que caracteriza as opções alimentares na maioria das sociedades modernas.

Protocol

O protocolo descrito aqui foi otimizado para uso em ratos. Embora tenhamos usado a dieta CAF com sucesso em camundongos17,18, moagem de alimentos moles pode introduzir mais erros reduzindo a confiabilidade da ingestão de alimentos medidas19. Este protocolo é aprovado pelo Animal Care and Ethics Committee da Universidade de Nova Gales do Sul e está em conformidade com as diretrizes australianas para o uso e cuidados de animais para fins …

Representative Results

Como mostrado na Figura 2A, a alimentação dietética caf produz um aumento de 2,5 vezes na ingestão de energia em relação aos controles de ração, com base em dados de três coortes de ratos machos Sprague Dawley, que é consistente ao longo de 6 semanas. Outros estudos confirmaram que essa extensão da hiperfagia é sustentada ao longo de 10 experimentosde 21 e 16semanas 22 semanas. A curva de peso(F…

Discussion

Ao expor ratos a uma variedade de alimentos altamente palatáveis ricos em gordura e açúcar, o protocolo de dieta CAF descrito aqui fornece um modelo confiável e robusto da chamada “dieta ocidental” consumida por muitas pessoas. A hiperfagia- avaliada como um aumento significativo na ingestão de energia em relação aos controles – é observada nos primeiros 24 h de exposição, com diferenças estatisticamente significativas de peso corporal observadas em semanas. Assim, a CAF é um modelo eficaz de obesidade induzi…

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