Smakelijke westerse stijl cafetaria dieet als een betrouwbare methode voor het modelleren van dieet-geïnduceerde obesitas bij knaagdieren

Summary

Dit protocol beschrijft het gebruik van een zeer smakelijke, westerse stijl cafetaria dieet om te modelleren overeten en obesitas bij knaagdieren. Hier geven we een gedetailleerd overzicht van de selectie, voorbereiding en meting van voedsel, en leggen we methodologische factoren uit die helpen bij het genereren van een robuust en reproduceerbaar fenotype.

Abstract

Obesitas neemt snel toe in ontwikkelde en ontwikkelingslanden en is bekend om het opwekken of verergeren van vele ziekten. De gezondheids last van obesitas en de comorbide omstandigheden benadrukken de noodzaak van een beter begrip van de pathogenese, maar ethische beperkingen beperken studies bij de mens. Hiertoe zijn extern geldige modellen van obesitas bij laboratoriumdieren essentieel voor het begrijpen van overgewicht en obesitas. Terwijl vele soorten zijn gebruikt om het bereik van veranderingen die gepaard gaan met obesitas bij de mens te modelleren, knaagdieren worden meestal gebruikt. Ons laboratorium heeft een cafetaria dieet in westerse stijl ontwikkeld dat consequent leidt tot aanzienlijke gewichtstoename en markers van metabole ziekte bij knaagdieren. Het dieet onthult knaagdieren aan een verscheidenheid van zeer smakelijk voedsel voor het opwekken van hyperphagia, het modelleren van de moderne westerse voedsel omgeving. Dit dieet induceert snel gewichtstoename en lichaamsvet ophoping bij ratten waardoor de studie van de effecten van overeten en obesitas. Hoewel het cafetaria dieet niet dezelfde controle over macronutriënten en micronutriënten profiel kan bieden als gezuiverde vetrijke of vetrijke, hoge-suiker diëten, induceert het cafetaria dieet doorgaans een ernstiger metabool fenotype dan dat waargenomen met gezuiverde dieet en is meer in lijn met metabole verstoringen waargenomen in de menselijke populatie met overgewicht en obesitas.

Introduction

Obesitas en de bijbehorende comorbiditeiten leveren een enorme bijdrage aan de mondiale gezondheids belasting¹ en zijn 7% van de ziektelast in Australië². Een toonaangevende risicofactor voor obesitas is de consumptie van ongezonde diëten die hoog zijn in verzadigd vet en geraffineerde koolhydraten, en laag in vezels en micronutriënten³. Het identificeren van streefdoelen voor therapeutische interventie voor obesitas vereist modellen die systematisch effecten op meerdere biochemische en fysiologische systemen kunnen beoordelen. Ons begrip van de etiologie van obesitas is aanzienlijk gevorderd door werk met behulp van knaagdieren modellen, waar gedrags-, metabole en moleculaire effecten kunnen worden bestudeerd in de tijd onder gecontroleerde omstandigheden waar omgevingsfactoren gemakkelijk kunnen worden Gemanipuleerd.

Het cafetaria Diet (CAF) model van dieet-geïnduceerde obesitas bestaat uit het aanvullen van knaagdieren ‘ standaard Chow dieet met een verscheidenheid van smakelijk voedsel dat hoog in ofwel verzadigd vet, geraffineerde koolhydraten, of beide. Voorbeelden van deze voedingsmiddelen zijn cakes, zoete koekjes en vetrijke hartige hapjes (zoals verwerkte vleeswaren, kaas en chips). Het bevordert betrouwbaar hyperphagia en snelle gewichtstoename bij knaagdieren. De belangrijkste kenmerken van het model zijn de levering van een verscheidenheid aan zeer smakelijk voedsel, ontworpen om de moderne voedsel omgeving te simuleren. Toegang tot variëteit verhoogt de voedselinname bij ratten over de korte termijn⁴ en bij de mens⁵ , zelfs wanneer de voedingsmiddelen worden gematcht voor smadigbaarheid en variëren alleen in smaak en olfactorische cues^4,6. Echter, een studie toonde aan dat het verstrekken van energie-en macronutrient-gecompenseerde gezuiverde diëten die varieerden in smaak en textuur had geen effect op lange termijn lichaam gewichtstoename bij ratten⁷, wat suggereert dat nutriënten samenstelling en afzonderlijke post-orale effecten van verschillende voedingsmiddelen kunnen ook bijdragen aan overeten. Blootstelling aan meerdere smaken en texturen overkomt sensorische-specifieke verzadiging, die de afname van het verlangen om een onlangs gegeten voedsel te eten in vergelijking met een alternatief⁵beschrijft. Over vele cohorten in ons laboratorium hebben we ook opgemerkt dat het gebruik van zeer smakelijke voedingsmiddelen de overeten verder versterkt.

Dit CAF dieet is gebruikt voor meer dan 40 jaar, sinds Sclafani⁸ gemeld dat vrouwelijke ratten blootgesteld aan een assortiment van ‘ supermarkt voedingsmiddelen ‘ (marshmallows, chocolade, pindakaas, koekjes, salami en kaas onder hen) tentoongesteld versnelde gewichtstoename ten opzichte van besturingselementen. Deze en andere vroege studies opgemerkt dat CAF-stijl diëten leek te versnellen van de gewichtstoename effectiever dan pure hoog-vet of koolhydraat achtige diëten ^8,9. Werk in de jaren 1980 gekenmerkt de macronutriënten profielen¹⁰ en maaltijd patronen¹¹ van ratten gevoed CAF diëten, en toonde ingrijpende veranderingen aan vet massa en insulineniveaus^9,10 en thermogenese¹². Onze groep heeft het CAF dieet gebruikt om obesitas te modelleren voor meer dan twee decennia^13,14 en gedurende deze tijd hebben we verschillende varianten van het dieet gebruikt. Ratten worden gepresenteerd met ten minste twee zoete en twee hartige etenswaren elke dag, naast de reguliere Chow en water. In de afgelopen jaren zijn we begonnen met het aanvullen van solide CAF voedingsmiddelen met 10% sucrose-oplossing. De mogelijkheid om de CAF dieet op verschillende experimentele ontwerpen aan te passen is een sterkte van het model.

CAF diëten bevorderen onmiddellijke hyperphagia (dat wil zeggen, binnen de eerste 24 h) en gestage winsten in lichaamsgewicht en vet massa. Echter, een gevolg van het maximaliseren van de variëteit is dat macronutriënten en micronutriënt inname niet wordt gecontroleerd, een punt sommige weergave als een onoverkomelijke fout¹⁵. Studies van dieet-geïnduceerde obesitas meer in het algemeen gebruik gezuiverde hoog-vet (HF) of gecombineerde hoog-vet, hoge-suiker (HFHS) diëten, die nauwkeurige controle over de voedingswaarde en zijn minder arbeidsintensief dan de CAF model, die vereist dagelijkse controle en zorgvuldige planning en uitvoering van het schema. De translationele relevantie van de in de handel verkrijgbare gezuiverde HF-diëten is een onderwerp van lopend debat, omdat het vetzuurprofiel en de verhoudingen van vet en sucrose niet kunnen overeenkomen met humane inname¹⁶. Terwijl CAF dieet biedt niet dezelfde mate van controle over de samenstelling van de nutriënten als gezuiverde diëten, het is bedoeld om te modelleren van de smaability en variëteit die voedselopties karakteriseert in de meeste moderne samenlevingen.

Protocol

Het hier beschreven protocol is geoptimaliseerd voor gebruik bij ratten. Terwijl we de CAF dieet met succes gebruikt in muizen17,18, zachte voedsel slijpen kan verdere fout te introduceren vermindering van de betrouwbaarheid van de inname van voedsel19. Dit protocol is goedgekeurd door het Dierenzorg-en ethisch comité aan de Universiteit van New South Wales en voldoet aan de Australische richtlijnen voor het gebruik en de verzorging van d…

Representative Results

Zoals getoond in Figuur 2A, CAF dieet voeden produceert een 2,5-voudige toename van de energie-inname ten opzichte van Chow controles, op basis van gegevens van drie cohorten van mannelijke Sprague Dawley ratten, dat is consistent over 6 weken. Andere studies hebben bevestigd dat deze omvang van hyperphagia wordt gehandhaafd meer dan 1021 en 1622 week experimenten. De gewichts curve (Figuur 2<stron…

Discussion

Door ratten bloot te stellen aan een verscheidenheid aan zeer smakelijke voedingsmiddelen met een hoog vetgehalte en suiker, biedt het CAF-dieet protocol dat hier wordt beschreven een betrouwbaar en robuust model van het zogenaamde ‘ Westerse dieet ‘ dat door veel mensen wordt gegeten. Hyperphagia — beoordeeld als een significante toename van de energie-inname ten opzichte van controles — wordt waargenomen binnen de eerste 24 h van blootstelling, met statistisch significante lichaamsgewicht verschillen gezien binnen …

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