Spiselig vestlig stil kafeteria Diet som en pålitelig metode for modellering Diet-indusert fedme i gnagere

Summary

Denne protokollen beskriver bruken av en svært velsmakende, vestlig stil kafeteria diett å modellere overspising og fedme i gnagere. Her gir vi en detaljert oversikt over valg av mat, forberedelse og måling, og forklarer metodisk faktorer som bidrar til å generere en robust og reproduserbar fenotype.

Abstract

Fedme er raskt økende i forekomst i utviklede og utviklingsland og er kjent for å indusere eller forverre mange sykdommer. Helse byrden av fedme og dens komorbide forhold markere behovet for bedre forståelse av sine patogenesen, men etiske begrensninger grense studier hos mennesker. For dette formål eksternt gyldige modeller av fedme i forsøksdyr er avgjørende for forståelsen av å være overvektig og fedme. Mens mange arter har blitt brukt til å modellere omfanget av endringer som følger med fedme hos mennesker, gnagere er mest brukt. Laboratoriet vårt har utviklet en kafé-diett i vestlig stil som konsekvent fører til betydelig vektøkning og markører for metabolsk sykdom hos gnagere. Dietten eksponerer gnagere til en rekke svært velsmakende mat for å indusere hyperphagia, modellering av moderne vestlig mat miljø. Denne dietten raskt induserer vektøkning og kroppsfett akkumulering i rotter slik at studiet av effekter av overspising og fedme. Mens kantina dietten ikke kan gi den samme kontroll over macronutrient og micronutrient profil som renset høy-fett eller høy-fett, høy-sukker dietter, kafeteriaen dietten vanligvis induserer en mer alvorlig metabolsk fenotype enn det som er observert med renset dietter og er mer i tråd med metabolske forstyrrelser observert i overvektige og overvektige menneskelige befolkning.

Introduction

Fedme og relaterte komorbiditeter gjør et enormt bidrag til global helse byrde¹ og står for 7% av sykdoms byrde i Australia². En ledende risikofaktor for fedme er forbruket av usunn dietter som er høy i mettet fett og raffinerte karbohydrater, og lav i fiber og mikronæringsstoffer³. Identifisering av mål for terapeutisk intervensjon for fedme krever modeller som systematisk kan vurdere effekter på flere biokjemiske og fysiologiske systemer. Vår forståelse av etiologi av fedme har blitt kraftig avansert ved hjelp av gnager modeller, hvor atferdsmessige, metabolske og molekylære virkninger kan bli studert over tid under kontrollerte forhold der miljømessige faktorer lett kan Manipulert.

Den kafeteria diett (CAF) modell av diett-indusert fedme består av supplere gnagere ‘ standard Chow diett med en rekke velsmakende mat som er høy i enten mettet fett, raffinerte karbohydrater, eller begge deler. Eksempler på disse matvarer inkluderer kaker, søt kjeks, og høy-fett savory snacks (for eksempel bearbeidet kjøtt, ost og chips). Det fremmer pålitelig hyperphagia og rask vektøkning i gnagere. De viktigste funksjonene i modellen er tilbudet av en rekke svært velsmakende mat, designet for å simulere moderne mat miljø. Adgang å variasjon øker næringen inntak inne rotter over det kort-frist⁴ og inne human⁵ aften når det matvarerne er passet for palatability og variere bare inne smak og olfactory stikkordene^4,6. Imidlertid viste en studie som gir energi-og macronutrient-matchet renset dietter som varierte i smak og tekstur hadde ingen effekt på langsiktig kroppsvektøkning i rotter⁷, tyder på at nærings sammensetning og distinkte post-muntlige virkningene av ulike matvarer kan også bidra til overspising. Eksponering for flere smaker og teksturer overvinner sensorisk-spesifikke metthetsfølelse, som beskriver nedgangen i ønske om å spise en nylig spist mat i forhold til et alternativ⁵. På tvers av mange kohorter i laboratoriet har vi på samme måte observert at bruk av svært velsmakende mat forsterker overspising ytterligere.

Dette CAF dietten har blitt brukt i over 40 år, siden Sclafani⁸ rapporterte at kvinnelige rotter utsatt for et utvalg av “supermarked Foods” (marshmallows, sjokolade, peanøttsmør, kjeks, salami og ost blant dem) utstilt akselerert vektøkning i forhold til kontroller. Dette og andre tidlige studier bemerket at CAF-stil dietter syntes å akselerere vektøkning mer effektivt enn ren høy-fett eller høy-karbohydrat dietter ^8,9. Arbeid på 1980-tallet preget macronutrient profiler¹⁰ og måltid mønstre¹¹ av rotter matet CAF dietter, og viste dyptgripende endringer i fett masse og insulin nivåer^9,10 og termotilblivelsen¹². Vår gruppe har brukt CAF dietten til modell fedme i over to ti år^13,14 og i løpet av denne tiden har vi brukt flere varianter av dietten. Rotter er forevist med det vil si to søt og to savory næringen artikler hver dag, foruten stamgjest Chow og vann. I de senere årene har vi begynt å supplere solid CAF mat med 10% sukrose løsning. Evnen til å skreddersy CAF dietten til ulike eksperimentelle design er en styrke av modellen.

CAF dietter fremme umiddelbar hyperphagia (dvs. innen de første 24 h) og jevn gevinst i kroppsvekt og fett masse. Men en konsekvens av å maksimere variasjon er at macronutrient og micronutrient inntak ikke er kontrollert, et punkt noen syn som en umulig feil¹⁵. Studier av diett-indusert fedme oftere bruk renset høy fett (HF) eller kombinert høy-fett, høy-sukker (HFHS) dietter, som gir presis kontroll over næringsinnhold og er mindre arbeidskrevende enn CAF modellen, som krever daglig overvåking og nøye planlegging og gjennomføring av planen. Den translational relevansen av kommersielt tilgjengelige renset HF dietter er et tema for pågående debatt, som deres fettsyrer profil og proporsjoner av fett og sukrose kan ikke justere med menneskelig inntak¹⁶. Mens CAF kosthold ikke tilbyr samme grad av kontroll over næringsstoff sammensetning som renset dietter, har som mål å modellere palatability og variasjon som karakteriserer mat alternativer i de fleste moderne samfunn.

Protocol

Protokollen som beskrives her, er optimalisert for bruk i rotter. Mens vi har brukt CAF dietten med hell i mus17,18, kan myk mat sliping innføre ytterligere feil å redusere påliteligheten av matinntak tiltak19. Denne protokollen er godkjent av Animal Care og etikk Committee ved University of New South Wales og er i samsvar med den australske retningslinjer for bruk og stell av dyr for vitenskapelige formål (8th Edition) levert av Austr…

Representative Results

Som vist i figur 2A, CAF ernæring fôring produserer en 2,5-fold økning i energiinntaket i forhold til Chow kontroller, basert på data fra tre kohorter av mannlige Sprague Dawley rotter, som er konsistent over 6 uker. Andre studier har bekreftet at dette omfanget av hyperphagia er opprettholdt over 1021 og 1622 ukers eksperimenter. Vekten kurve (figur 2B) indikerer CAF kosthold …

Discussion

Ved å utsette rotter til en rekke svært velsmakende matvarer høy i fett og sukker, den CAF diett protokollen beskrevet her gir en pålitelig og robust modell av den såkalte “vestlige diett” spist av mange mennesker. Hyperphagia – vurdert som en betydelig økning i energiinntaket i forhold til kontroller – er observert innen de første 24 h av eksponering, med statistisk signifikante kroppsvekt forskjeller sett i løpet av uker. Således er CAF en effektiv modell av diett-indusert fedme for gnagere.

<p class="…

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