Экспериментальная модель диета индуцированной метаболического синдрома в кролика: методологические соображения, развития и оценки
Summary
Мы описываем методы в разработке экспериментальной модели диета индуцированной метаболического синдрома (Мец) в кроликов, с помощью диеты высоким содержанием жиров, высоким сахарозы. Животные разработали Центральное ожирение, мягкой гипертензии, заранее диабет и дислипидемия, таким образом воспроизводить основные компоненты человеческого Мец. Эта хроническая модель позволит приобретение базовых знаний механизмов прогрессирования заболевания.
Abstract
В последние годы ожирение и метаболический синдром (Мец) стали растущей проблемой для общественного здравоохранения и клинической практике, учитывая их увеличение распространенности за ростом сидячий образ жизни и нездорового питания. Благодаря Животные модели фундаментальные исследования можно изучить механизмы, лежащие в основе патологических процессов, таких как Мец. Здесь мы описываем методы, используемые для разработки экспериментальных кролик модель диета индуцированной Мец и его оценки. После периода acclimation животные питаются высоким содержанием жира (10% гидрогенизированные кокосовое масло и сало 5%), высоким сахарозы (15% сахарозы, растворенных в воде) диета для 28 недель. В этот период, были выполнены несколько экспериментальных процедур для оценки различных компонентов Мец: Морфологические и измерения артериального давления, определение толерантности глюкозы и анализ нескольких маркеров плазмы. В конце экспериментального периода, Центральное ожирение развитых животных, мягкой гипертензии, преддиабет и дислипидемия с низкой ЛПВП, высокой LDL и увеличение уровня триглицеридов (ТГ) таким образом воспроизводить основные компоненты человеческого Мец. Эта хроническая модель позволяет новые перспективы для понимания основополагающих механизмов в прогрессирование болезни, выявление доклинических и клинических маркеров, которые позволяют выявление пациентов риску, или даже испытания новых терапевтических подходы для лечения этой сложной патологии.
Introduction
Ожирение и метаболический синдром (Мец) стали растущей проблемой для общественного здравоохранения и клинической практике, учитывая их увеличение распространенности за ростом сидячий образ жизни и нездоровой еде привычки1. Существует несколько определений Мец, но большинство из них описывают его как кластер сердечно-сосудистые и метаболические изменения, такие как абдоминальное ожирение, снижение ЛПВП и повышенный уровень холестерина ЛПНП, повышенные триглицериды, нетерпимость глюкозы и гипертонии2 ,3,4. Диагноз требует, что три из этих пяти критериев присутствуют.
Благодаря Животные модели фундаментальные исследования удалось изучить механизмы, лежащие в основе патологических процессов, таких как Мец. Были использованы несколько животных моделей, но это важно что модель выбора воспроизводит основные клинические проявления патологии человека (рис. 1). С этой целью были разработаны Животные модели, считается похож на людей, главным образом собак и свиней, (см. Verkest5 и6 Чжан и Лерман для обзора). Однако собак модели не показывать все компоненты Мец, учитывая, что развитие атеросклероза или гипергликемии у собак с помощью диеты является сомнительной5. Свиней модели представляют наиболее анатомические и физиологические сходство с людьми и таким образом предлагают значительные прогностической силой для выяснения механизмов лежащие в основе Мец, но их содержание и сложность экспериментальных процедур делают использование Эта модель очень труда интенсивной и дорогостоящих6.
С другой стороны, модели грызунов (мыши и крысы), диета индуцированной спонтанное и трансгенных, широко используются в литературе для изучения ожирение, гипертензия и Мец и его патологических последствий в различных органах и системах (см. Вонг и др. 7 для обзора). Хотя использование этих моделей является более доступным, чем собак или свиней, они имеют важные недостатки. Действительно в зависимости от штамма, животные разработать некоторые компоненты Мец, тогда как другие, такие как гипертония, гипергликемия и гиперинсулинемия отсутствуют7. Кроме того одним из основных компонентов Мец, ожирения, некоторых генетически модифицированных штаммов, зависит не только факторы, связанные с питанием, скорее было показано, что некоторые животные становятся ожирением с нормальным или даже снижение питания потребление8. Наконец мышей и крыс показать естественный недостаток в cholesteryl эфира передачи белка (ПООППО) и использовать HDL в качестве основных средств транспорта холестерина, что делает их относительно устойчив к развитию атеросклероза. Это важное отличие метаболизма липидов с людьми, которые выражают ПООППО и перевозить их холестерина, главным образом в ЛПНП9.
И наоборот кролик лаборатория представляет промежуточный этап между крупных животных и грызунов экспериментальные модели. Таким образом кролик может быть легко передан различных типов протоколов с минимальными требованиями персонала и технического обслуживания, чем больше животных моделей более легко обрабатывается в экспериментальных процедур. Кроме того сообщалось, что кролики, кормили с высоким содержанием жиров диеты имеют аналогичные изменения гемодинамики и нейрогуморальные как ожирением люди8,10,11. Записки, касающиеся метаболизма липидов кролик имеет обильные ПООППО в плазме и их профиль липопротеидов ЛПНП богатые12, что является также похожи на людей. Кроме того кролики развивать гиперлипидемии довольно быстро, учитывая, что, как травоядных животных, они очень чувствительны к диетического жира13.
Рисунок 1: сравнение животных моделей Мец. Verkest5, Чжан и Лерман6и Wong et al. 7 для обзора. «
» указывает на преимущества и «
» указывает на недостаток. *спорным, зависит исследования, *как указал вне Carroll et al. 8, некоторые генетически модифицированных штаммов становятся ожирением независимо от приема пищи. ЕКПТ: cholesteryl эфира передачи белка. ГЦГ: тест на переносимость глюкозы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Для того, чтобы разъяснить основные механизмы, лежащие в основе патологического реконструкции производства Мец в различных органах и системах и получить представление об этой сложной патологии, выбор Экспериментальная модель, которая воспроизводит основные компоненты Мец человека имеет важное значение. Кролик может предоставить множество преимуществ, учитывая ее сходство с человеческой физиологии и доступность использования в хронический протоколы и измерения. В этой строке несколько кролик диета индуцированной модели с помощью диеты высоким содержанием жиров и высоким сахарозы были использованы14,,1516,,1718,19 (Таблица 1) и характеристика различных компонентов Мец имеет большое значение при связанных фенотип с реконструкции органа. Таким образом основная цель этой статьи является описать методы для разработки модели диета индуцированной Мец в кроликов, что позволяет изучение его патофизиологии и влияние в реконструкции органа.
| Исследование | Диета | Продолжительность | Порода | Мец компоненты | |||
| Обь | HT | HG | DL | ||||
| Инь et al. (2002)14 | · 10% жирности | 24 недели | · Мужской NZW | |
– | |
|
| · 37% сахарозы | · 2 кг | ||||||
| Чжао et al. (2007)15 | · 10% жирности | 36 недель | · Мужчин JW | |
|
|
|
| · 30%-ая сахароза | · 16 недель | ||||||
| Helfestein et al. (2011)16 | · 10% жирности | 24 недели | · Мужской NZW | |
– | |
|
| · 40%-ая сахароза | · 12 недель | ||||||
| · 0,5-0,1 холестерина | |||||||
| Нин et al. (2015)17 | · 10% жирности | 8-16 недель | · Мужской WHHL | |
– | |
|
| · 30% фруктозы * | · 12 недель | ||||||
| Лю et al. (2016)18 | · 10% жирности | 48 недель | · Мужской NZW | |
– | |
|
| · 30%-ая сахароза | · 12 недель | ||||||
| Ариас Мутис et al. (2017)19 | · 15% жирности | 28 недель | · Мужской NZW | |
|
|
|
Таблица 1: диета индуцированной Мец кролик модели с помощью высоким жира, высокой сахароза. Символ ««указывает на отсутствие,»» присутствие, и «-» не оценены. * ограничено. WHHL, Ватанабэ наследственные hiperlipidemic кроликов. JW, японский белого кролика. Обь, ожирение. HT, гипертонии. HG, гипергликемия. DL, дислипидемии.
Protocol
Representative Results
Discussion
Создание соответствующей экспериментальной модели может обеспечить более последовательный и надежный метод для изучения развития Меца, и это также необходимо понимать основные механизмы, которые лежат в основе органов и систем ремоделирования. Здесь мы описываем методы, используемы…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана генералитета Valenciana (GV2015-062), Университат де Валенсия (УФ-INV-PRECOMP14-206372) к MZ, генералитета Valenciana (PROMETEOII/2014/037) и Институт де Salud Карлоса III-ФЕДЕР фондов (CIBERCV CB16/11/0486) для 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).
