Velsmagende vestlig stil cafeteria kost som en pålidelig metode til modellering diæt-induceret fedme i gnavere

Summary

Denne protokol beskriver brugen af en meget velsmagende, vestlig stil cafeteria kost til model overspisning og fedme i gnavere. Her giver vi en detaljeret skitse af mad udvælgelse, forberedelse og måling, og forklare metodologiske faktorer, der hjælper med at generere en robust og reproducerbar fænotype.

Abstract

Fedme er hastigt stigende i forekomsten i de udviklede lande og udviklingslandene og er kendt for at inducere eller forværre mange sygdomme. Den sundhedsmæssige byrde af fedme og dens comorbiditet betingelser fremhæver behovet for en bedre forståelse af dens patogenese, men etiske begrænsninger begrænser undersøgelser hos mennesker. Til dette formål eksternt gyldige modeller af fedme i forsøgsdyr er afgørende for forståelsen af at være overvægtige og fedme. Mens mange arter er blevet brugt til at modellere rækken af ændringer, der ledsager fedme hos mennesker, gnavere er mest almindeligt anvendt. Vores laboratorium har udviklet en vestlig stil cafeteria kost, der konsekvent fører til betydelig vægtøgning og markører for metabolisk sygdom i gnavere. Kosten udsætter gnavere til en række meget velsmagende fødevarer for at fremkalde hyperphagia, modellering det moderne vestlige fødevare miljø. Denne diæt hurtigt inducerer vægtøgning og kropsfedt ophobning i rotter giver mulighed for undersøgelse af virkningerne af overspisning og fedme. Mens cafeteria kosten ikke kan give den samme kontrol over makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer profil som renset højt fedtindhold eller højt fedtindhold, høj-sukker kost, cafeteriet kosten typisk inducerer en mere alvorlig metabolisk fænotype end observeret med renset kostvaner og er mere i overensstemmelse med metaboliske forstyrrelser observeret i overvægtige og fede menneskelige befolkning.

Introduction

Fedme og dens relaterede komorbiditeter yder et enormt bidrag til den globale sundhedsbyrde¹ og tegner sig for 7% af sygdomsbyrden i Australien². En førende risikofaktor for fedme er indtagelse af usunde kostvaner, der er højt indhold af mættet fedt og raffinerede kulhydrater, og lav i fiber og mikronæringsstoffer³. Identificering af mål for terapeutisk intervention for fedme kræver modeller, der systematisk kan vurdere virkningerne på flere biokemiske og fysiologiske systemer. Vores forståelse af etiologien af fedme er blevet fremskreden væsentligt ved at arbejde ved hjælp af gnaver modeller, hvor adfærdsmæssige, metaboliske og molekylære virkninger kan undersøgt på tværs af tid under kontrollerede forhold, hvor miljømæssige faktorer let kan Manipuleret.

Cafeteriet Diet (CAF) model af diæt-induceret fedme består af supplere gnavere ‘ standard Chow kost med en række velsmagende fødevarer, der er høje i enten mættet fedt, raffinerede kulhydrater, eller begge. Eksempler på disse fødevarer omfatter kager, søde kiks og højt fedt salte snacks (såsom forarbejdet kød, ost og chips). Det fremmer pålideligt Hyperfagi og hurtig vægtøgning i gnavere. De vigtigste elementer i modellen er levering af en række meget velsmagende fødevarer, der er designet til at simulere det moderne fødevare miljø. Adgang til sorten øger fødeindtagelse i rotter over kortsigtede⁴ og i mennesker⁵ , selv når fødevarer matches for smagsevne og varierer kun i smag og olfaktoriske cues^4,6. Men, en undersøgelse viste, at levere energi-og makronæringsstoffer-matchede renset kostvaner, der varierede i smag og tekstur havde ingen effekt på langsigtede kropsvægt øgning i rotter⁷, tyder på, at næringsstofsammensætning og særskilte post-orale virkninger af forskellige fødevarer kan også bidrage til overspisning. Udsættelse for flere smag og teksturer overvinder sensorisk-specifik mæthed, som beskriver faldet i lyst til at spise en nyligt spist mad i forhold til en alternativ⁵. På tværs af mange kohorter i vores laboratorium, har vi ligeledes observeret, at brugen af meget velsmagende fødevarer yderligere forstærker overspisning.

Denne CAF kost har været brugt i over 40 år, da Sclafani⁸ rapporterede, at hunrotter udsat for et sortiment af ‘ supermarked Foods ‘ (marshmallows, chokolade, jordnøddesmør, småkager, salami og ost blandt dem) udstillet accelereret vægtøgning i forhold til kontrolelementer. Dette og andre tidlige undersøgelser bemærkede, at CAF-stil kostvaner syntes at accelerere vægtøgning mere effektivt end ren højt fedtindhold eller høj kulhydrat kost ^8,9. Arbejde i 1980 ‘ erne karakteriseret makronæringsstoffer profiler¹⁰ og måltid mønstre¹¹ af rotter fodret CAF kostvaner, og viste dybtgående ændringer i fedtmasse og insulin niveauer^9,10 og termogenese¹². Vores gruppe har brugt CAF kost til at modellere fedme i over to årtier^13,14 og i løbet af denne tid har vi brugt flere varianter af kosten. Rotter er præsenteret med mindst to søde og to salte fødevarer hver dag, ud over regelmæssig Chow og vand. I de seneste år er vi begyndt at supplere solid CAF fødevarer med 10% saccharose opløsning. Evnen til at skræddersy CAF-kosten til forskellige eksperimentelle designs er en styrke i modellen.

CAF kostvaner fremme umiddelbar Hyperfagi (dvs., inden for de første 24 h) og støt gevinster i kropsvægt og fedtmasse. Men, en konsekvens af maksimering variation er, at makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer indtag ikke er kontrolleret, et punkt nogle Se som en uovervindelig fejl¹⁵. Undersøgelser af diæt-induceret fedme mere almindeligt brug renset højt fedtindhold (HF) eller kombinerede højt fedtindhold, høj-sukker (HFHS) kostvaner, som tilbyder præcis kontrol over næringsindholdet og er mindre arbejdskraftintensive end CAF model, som kræver daglig overvågning og omhyggelig planlægning og udførelse af tidsplanen. Den translationelle relevans af kommercielt tilgængelige renset HF kostvaner er et emne i igangværende debat, som deres fedtsyre profil og proportioner af fedt og saccharose ikke kan tilpasse sig den menneskelige indtagelse af kosten¹⁶. Mens CAF kost ikke tilbyder den samme grad af kontrol over næringsstofsammensætning som renset kost, det har til formål at modellere smagen og sorten, der karakteriserer mad muligheder i de fleste moderne samfund.

Protocol

Den protokol, der er beskrevet her, er optimeret til brug i rotter. Mens vi har brugt CAF kost med succes i mus17,18, blød mad slibning kan indføre yderligere fejl at reducere pålideligheden af fødeindtagelse foranstaltninger19. Denne protokol er godkendt af dyresundheds-og etiske komité ved University of New South Wales og er i overensstemmelse med de australske retningslinjer for brug og pleje af dyr til videnskabelige formål (8. u…

Representative Results

Som vist i figur 2a, CAF kost fodring producerer en 2,5-fold stigning i energi indtag i forhold til Chow kontrol, baseret på data fra tre kohorter af mandlige Sprague dawley rotter, der er konsekvent over 6 uger. Andre undersøgelser har bekræftet, at dette omfang af Hyperfagi er opretholdt over 1021 og 1622 uge eksperimenter. Vægt kurven (figur 2B) indikerer, at CAF diæt føre…

Discussion

Ved at udsætte rotter til en række meget velsmagende fødevarer højt indhold af fedt og sukker, CAF kost protokol beskrevet her giver en pålidelig og robust model af den såkaldte “vestlige kost” spist af mange mennesker. Hyperphagia — vurderet som en signifikant stigning i energi indtag i forhold til Kontroller — observeres inden for den første 24 h eksponering, med statistisk signifikant vægt forskelle set i løbet af uger. Således er CAF en effektiv model af diæt-induceret fedme for gnavere.

<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