Evaluación de los efectos metabólicos del ayuno intermitente isocalórico 2:1 en ratones
Summary
El artículo actual describe un protocolo detallado para el ayuno intermitente isocalórico 2:1 para proteger y tratar contra la obesidad y el metabolismo de la glucosa deteriorado en ratones de tipo salvaje y ob/ob.
Abstract
El ayuno intermitente (IF), una intervención dietética que implica restricción de energía periódica, se ha considerado para proporcionar numerosos beneficios y contrarrestar las anomalías metabólicas. Hasta ahora, se han documentado diferentes tipos de modelos IF con diferentes duraciones de ayuno y períodos de alimentación. Sin embargo, interpretar los resultados es un reto, ya que muchos de estos modelos implican contribuciones multifactoriales de estrategias de restricción de tiempo y calorías. Por ejemplo, el modelo de ayuno de día alternativo, a menudo utilizado como un régimen IF roedor, puede resultar en la desnutrición, lo que sugiere que los beneficios para la salud de esta intervención probablemente están mediados a través de la restricción calórica y los ciclos de ayunación- realimentación. Recientemente, se ha demostrado con éxito que 2:1 IF, que comprende 1 día de ayuno seguido de 2 días de alimentación, puede proporcionar protección contra la obesidad inducida por la dieta y mejoras metabólicas sin una reducción en la ingesta calórica general. Aquí se presenta un protocolo de esta intervención isocalórica 2:1 IF en ratones. También se describe un protocolo de alimentación por pares (PF) necesario para examinar un modelo de ratón con comportamientos de alimentación alterados, como la hiperfagia. Usando el régimen 2:1 IF, se demuestra que el IF isocalórico conduce a un aumento de peso corporal reducido, homeostasis de glucosa mejorada y un gasto de energía elevado. Por lo tanto, este régimen puede ser útil para investigar los impactos en la salud de IF en diversas condiciones de la enfermedad.
Introduction
El estilo de vida moderno se asocia con un tiempo de ingesta de alimentos diario más largo y períodos de ayuno más cortos1. Esto contribuye a la actual epidemia mundial de obesidad, con desventajas metabólicas en los seres humanos. El ayuno se ha practicado a lo largo de la historia de la humanidad, y sus diversos beneficios para la salud incluyen una vida útil prolongada, daño oxidativo reducido y homeostasis energética optimizada2,3. Entre varias maneras de practicar el ayuno, la privación periódica de energía, llamada ayuno intermitente (IF), es un método dietético popular que es ampliamente practicado por la población general debido a su régimen fácil y simple. Estudios recientes en modelos preclínicos y clínicos han demostrado que IF puede proporcionar beneficios para la salud comparables al ayuno prolongado y la restricción calórica, lo que sugiere que IF puede ser una estrategia terapéutica potencial para la obesidad y las enfermedades metabólicas2,3,4,5.
Los regímenes IF varían en términos de duración y frecuencia del ayuno. El ayuno de día alterno (es decir, 1 día de alimentación/1 día de ayuno; 1:1 IF) ha sido el régimen IF más utilizado en roedores para estudiar sus impactos beneficiosos para la salud en la obesidad, enfermedades cardiovasculares, enfermedades neurodegenerativas, etc.2,3. Sin embargo, como se ha demostrado en estudios anteriores6,7, y más mecanicidad confirmada en nuestro análisis de ingesta de energía8, 1:1 IF resulta en la subalimentación (80%) debido a la falta de tiempo de alimentación suficiente para compensar la pérdida de energía. Esto hace que no esté claro si los beneficios para la salud conferidos por 1:1 IF están mediados por restricción calórica o modificación de patrones de alimentación. Por lo tanto, se ha desarrollado un nuevo régimen IF que se muestra aquí, que comprende un patrón de alimentación de 2 días/1 día de ayuno (2:1 IF), que proporciona a los ratones tiempo suficiente para compensar la ingesta de alimentos (99%) y el peso corporal. Estos ratones se comparan con un grupo ad libitum (AL). Este régimen permite el examen de los efectos de la IF isocalórica en ausencia de reducción calórica en ratones de tipo salvaje.
Por el contrario, en un modelo de ratón que presenta un comportamiento de alimentación alterado, la alimentación AL puede no ser una condición de control adecuada para comparar y examinar los efectos de 2:1 IF. Por ejemplo, dado que los ratones ob/ob (un modelo genético comúnmente utilizado para la obesidad) presentan hiperfagia debido a la falta de leptina que regula el apetito y la saciedad, aquellos con 2:1 IF exhiben una ingesta calórica reducida del 20% en comparación con ratones ob/ob con alimentación AL. Por lo tanto, para examinar y comparar adecuadamente los efectos de IF en ratones ob/ob, es necesario emplear un grupo de alimentación de parejas como un control adecuado.
En general, se proporciona un protocolo integral para realizar isocalóricos 2:1 IF, incluido el uso de un control de alimentación por parejas. Se demuestra además que isocalórico 2:1 IF protege a los ratones de la obesidad inducida por la dieta alta en grasas y / o disfunción metabólica en ratones de tipo salvaje y ob/ob. Este protocolo se puede utilizar para examinar los impactos beneficiosos para la salud de 2:1 IF en diversas condiciones patológicas, incluyendo trastornos neurológicos, enfermedades cardiovasculares, y el cáncer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ha sido bien documentado que IF proporciona efectos beneficiosos para la salud de diversas enfermedades tanto en humanos como en animales8,15,16,17,18,19. Sus mecanismos subyacentes, como la autofagia y el microbioma intestinal, han sido recientemente aclarados. El protocolo presentado describe un régimen isocalórico 2:1 IF…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
K.-H.K contó con el apoyo de la Beca en Ayuda de la Fundación Corazón y Accidente Cerebrovascular de Canadá (G-18-0022213), la Fundación J. P. Bickell y el fondo de puesta en marcha de la Universidad de Ottawa Heart Institute; H.-K.S. fue apoyado por subvenciones de los Institutos Canadienses de Investigación Sanitaria (PJT-162083), Reuben y Helene Dennis Scholar y Sun Life Financial New Investigator Award for Diabetes Research de Banting & Best Diabetes Centre (BBDC) y Natural Sciences Y el Consejo de Investigación de Ingeniería (NSERC) de Canadá (RGPIN-2016-06610). R.Y.K. fue apoyado por una beca de la Universidad de Ottawa Cardiology Research Endowment Fund. J.H.L. fue apoyado por la Beca de Doctorado NSERC y la Beca de Posgrado de Ontario. Y.O. fue apoyado por UOHI Endowed Graduate Award y La Beca de Posgrado Reina Isabel II en Ciencia y Tecnología.
Materials
| Comprehensive Lab Animal Monitoring System (CLAMS) | Columbus Instruments | Indirect calorimeter | |
| D-(+)-Glucose solution | Sigma-Aldrich | G8769 | For GTT |
| EchoMRI 3-in-1 | EchoMRI | EchoMRI 3-in-1 | Body composition analysis |
| Glucometer and strips | Bayer | Contour NEXT | These are for GTT and ITT experiments |
| High Fat Diet (45% Kcal% fat) | Research Diets Inc. | #D12451 | 3.3 Kcal/g |
| High Fat Diet (60% Kcal% fat) | Research Diets Inc. | #D12452 | 4.73 Kcal/g |
| Insulin | El Lilly | Humulin R | For ITT |
| Mouse Strain: B6.Cg-Lepob/J | The Jackson Laboratory | #000632 | Ob/Ob mouse |
| Mouse Strain: C57BL/6J | The Jackson Laboratory | #000664 | |
| Normal chow (17% Kcal% fat) | Harlan | #2918 | |
| Scale | Mettler Toledo | Body weight and food intake measurement |
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