Dieta de cafetería de estilo occidental palatable como un método confiable para modelar la obesidad inducida por la dieta en roedores

Summary

Este protocolo describe el uso de una dieta de cafetería de estilo occidental altamente apetecible para modelar la alimentación excesiva y la obesidad en roedores. Aquí, proporcionamos un esquema detallado de la selección, preparación y medición de alimentos, y explicamos factores metodológicos que ayudan a generar un fenotipo robusto y reproducible.

Abstract

La obesidad está aumentando rápidamente en la incidencia en los países desarrollados y en desarrollo y se sabe que induce o exacerba muchas enfermedades. La carga sanitaria de la obesidad y sus condiciones comorbilidades ponen de relieve la necesidad de una mejor comprensión de su patogénesis, pero las limitaciones éticas limitan los estudios en los seres humanos. Con este fin, los modelos de obesidad externamente válidos en animales de laboratorio son esenciales para la comprensión de tener sobrepeso y obesidad. Mientras que muchas especies se han utilizado para modelar la gama de cambios que acompañan a la obesidad en los seres humanos, los roedores se utilizan más comúnmente. Nuestro laboratorio ha desarrollado una dieta de cafetería de estilo occidental que conduce constantemente a un aumento considerable de peso y marcadores de enfermedad metabólica en roedores. La dieta expone a los roedores a una variedad de alimentos altamente apetecibles para inducir la hiperfagia, modelando el ambiente alimentario occidental moderno. Esta dieta induce rápidamente el aumento de peso y la acumulación de grasa corporal en ratas permitiendo el estudio de los efectos de comer en exceso y la obesidad. Si bien la dieta de la cafetería puede no proporcionar el mismo control sobre el perfil de macronutrientes y micronutrientes que las dietas purificadas con alto contenido de grasa o alto contenido en grasas, con alto contenido de azúcar, la dieta de la cafetería normalmente induce un fenotipo metabólico más grave que el observado con dietas y está más en línea con las alteraciones metabólicas observadas en la población humana con sobrepeso y obesidad.

Introduction

La obesidad y sus comorbilidades relacionadas hacen una enorme contribución a la carga sanitaria mundial¹ y representan el 7% de la carga de morbilidad en Australia². Un factor de riesgo principal para la obesidad es el consumo de dietas poco saludables que son altas en grasas saturadas y carbohidratos refinados, y bajos en fibra y micronutrientes³. La identificación de objetivos de intervención terapéutica para la obesidad requiere modelos que puedan evaluar sistemáticamente los efectos en múltiples sistemas bioquímicos y fisiológicos. Nuestra comprensión de la etiología de la obesidad ha avanzado sustancialmente mediante el trabajo utilizando modelos de roedores, donde los efectos conductuales, metabólicos y moleculares pueden ser estudiados a través del tiempo en condiciones controladas donde los factores ambientales pueden ser fácilmente Manipulado.

El modelo de dieta de cafetería (CAF) de obesidad inducida por la dieta consiste en complementar la dieta de coma estándar de los roedores con una variedad de alimentos palpables que son altos en grasas saturadas, carbohidratos refinados, o ambos. Algunos ejemplos de estos alimentos son las tortas, las galletas dulces y los refrigerios salados con alto contenido de grasa (como carnes procesadas, queso y patatas fritas). Promueve de forma fiable la hiperfagia y el rápido aumento de peso en roedores. Las características clave del modelo son la provisión de una variedad de alimentos altamente agradables, diseñados para simular el entorno alimentario moderno. El acceso a la variedad aumenta la ingesta de alimentos en ratas a corto plazo⁴ y en humanos⁵ incluso cuando los alimentos se igualan para la palatabilidad y varían sólo en sabor y señales olfativas^4,6. Sin embargo, un estudio mostró que proporcionar dietas purificadas igualadas de energía y macronutrientes que variaban en sabor y textura no tuvo ningún efecto en el aumento de peso corporal a largo plazo en ratas^7,lo que sugiere que la composición de nutrientes y efectos post-orales distintos de diferentes alimentos también pueden contribuir a comer en exceso. La exposición a múltiples sabores y texturas supera la saciedad sensorialmente específica, que describe la disminución en el deseo de comer un alimento recién comido en relación con una alternativa⁵. En muchas cohortes de nuestro laboratorio, hemos observado de manera similar que el uso de alimentos altamente apetecibles amplifica aún más la alimentación excesiva.

Esta dieta CAF se ha utilizado durante más de 40 años, desde que Sclafani⁸ informó que las ratas hembra expuestas a una variedad de “alimentos de supermercado” (malvaviscos, chocolate, mantequilla de maní, galletas, salami y queso entre ellos) mostraron aumento de peso acelerado en relación con los controles. Este y otros estudios tempranos señalaron que las dietas al estilo CAF parecían acelerar el aumento de peso más eficazmente que las dietas puras con alto contenido de grasa o alto en carbohidratos ^8,9. El trabajo en la década de 1980 caracterizó los perfiles macronutrientes¹⁰ y los patrones de comida¹¹ de ratas alimentadas con dietas CAF, y mostró profundos cambios en la masa grasa y los niveles de insulina^9,10 y termogénesis¹². Nuestro grupo ha utilizado la dieta CAF para modelar la obesidad durante más de dos décadas^13,14 y durante este tiempo hemos utilizado varias variantes de la dieta. Las ratas se presentan con al menos dos alimentos dulces y dos salados cada día, además de la comida regular y el agua. En los últimos años hemos comenzado a complementar alimentos sólidos CAF con 10% solución de sacarosa. La capacidad de adaptar la dieta CAF a diferentes diseños experimentales es una fortaleza del modelo.

Las dietas de CAF promueven la hiperfagia inmediata (es decir, dentro de los primeros 24 h) y ganancias constantes en peso corporal y masa grasa. Sin embargo, una consecuencia de maximizar la variedad es que la ingesta de macronutrientes y micronutrientes no está controlada, un punto de vista como un defecto insuperable¹⁵. Los estudios de obesidad inducida por la dieta utilizan con mayor frecuencia dietas purificadas con alto contenido de grasa (HF) o combinadas con alto contenido de azúcar (HFHS), que ofrecen un control preciso sobre el contenido nutricional y consumen menos mano de obra que el modelo CAF, que requiere monitoreo diario y planificación y ejecución cuidadosas de la programación. La relevancia traslacional de las dietas de IC purificadas disponibles comercialmente es un tema de debate en curso, ya que su perfil de ácidos grasos y las proporciones de grasa y sacarosa pueden no alinearse con la ingesta dietética humana¹⁶. Si bien la dieta CAF no ofrece el mismo grado de control sobre la composición de nutrientes que las dietas purificadas, tiene como objetivo modelar la palatabilidad y variedad que caracteriza las opciones alimentarias en la mayoría de las sociedades modernas.

Protocol

El protocolo descrito aquí ha sido optimizado para su uso en ratas. Si bien hemos utilizado la dieta CAF con éxito en ratones17,18, la molienda de alimentos blandos puede introducir más errores reduciendo la fiabilidad de las medidas de ingesta de alimentos19. Este protocolo es aprobado por el Comité de Cuidado y Etica Animal de la Universidad de Nueva Gales del Sur y cumple con las directrices australianas para el uso y cuidado de ani…

Representative Results

Como se muestra en la Figura 2A,la alimentación de la dieta CAF produce un aumento de 2,5 veces en la ingesta de energía en relación con los controles de la coma, basado en datos de tres cohortes de ratas macho Sprague Dawley, que es consistente durante 6 semanas. Otros estudios han confirmado que esta extensión de la hiperfagia se mantiene en más de 1021 y 16 experimentos de22 semanas. La curva de peso<strong class="xfig"…

Discussion

Al exponer a las ratas a una variedad de alimentos altamente apetecibles ricos en grasas y azúcares, el protocolo de dieta CAF descrito aquí proporciona un modelo confiable y robusto de la llamada “dieta occidental” que consumen muchas personas. La hiperfagia, evaluada como un aumento significativo en la ingesta de energía en relación con los controles, se observa dentro de las primeras 24 horas de exposición, con diferencias de peso corporal estadísticamente significativas observadas en cuestión de semanas. Por l…

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