Summary

Kemirgenlerde Diyetkaynaklı Obezitemodellemeiçin Güvenilir Bir Yöntem olarak Lezzetli Batı tarzı Kafeterya Diyet

Published: November 01, 2019
doi:

Summary

Bu protokol, kemirgenlerde aşırı yeme ve obeziteyi modellemek için son derece lezzetli, batı tarzı bir kafeterya diyetinin kullanımını açıklamaktadır. Burada, gıda seçimi, hazırlanması ve ölçümü nün ayrıntılı bir anahatını sağlamakta ve sağlam ve tekrarlanabilir bir fenotip oluşturmaya yardımcı olan metodolojik faktörleri açıklıyoruz.

Abstract

Obezite hızla gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde insidansı artmaktadır ve birçok hastalık neden veya alevlendirecek bilinmektedir. Obezitenin sağlık yükü ve komorbid koşulları patogenezinin daha iyi anlaşılması gereğini vurgulamakla birlikte, etik kısıtlamalar insanlarda çalışmaları sınırlamaktadır. Bu amaçla laboratuvar hayvanlarında dışarıdan geçerli obezite modelleri kilolu ve obezite olmanın anlaşılması için gereklidir. Birçok tür insanlarda obezite eşlik eden değişikliklerin aralığını modellemek için kullanılmış olsa da, kemirgenler en yaygın olarak kullanılır. Laboratuvarımız sürekli önemli kilo alımı ve kemirgenlerde metabolik hastalık belirteçleri yol açan bir batı tarzı kafeterya diyet geliştirdi. Diyet hiperfaji ikna etmek için son derece lezzetli gıdalar çeşitli kemirgenler ortaya koymaktadır, modern batı gıda ortamı modelleme. Bu diyet hızla aşırı yeme ve obezite etkilerinin incelenmesi için izin sıçanlarda kilo alımı ve vücut yağ birikimi neden olur. Kafeterya diyet arıtılmış yüksek yağlı veya yüksek yağlı, yüksek şekerli diyetler gibi makrobesin ve mikrobesin profili üzerinde aynı kontrol sağlamayabilir iken, kafeterya diyet genellikle saflaştırılmış ile gözlenen daha ciddi bir metabolik fenotip neden olur diyetler ve aşırı kilolu ve obez insan popülasyonunda gözlenen metabolik bozukluklar doğrultusunda daha fazladır.

Introduction

Obezite ve ilgili komorbiditeler küresel sağlık yükü1 büyük bir katkı yapmak veAvustralya’dahastalık yükünün% 7 için hesap 2 . Obezite için önde gelen risk faktörü doymuş yağ ve rafine karbonhidrat yüksek sağlıksız diyetlerin tüketimi, ve lif ve mikro besinler düşük3. Obezite için terapötik müdahale hedeflerinin belirlenmesi, birden fazla biyokimyasal ve fizyolojik sistem üzerindeki etkilerini sistematik olarak değerlendirebilen modeller gerektirir. Obezite nin etyolojisini anlamamız, çevresel faktörlerin kolayca görülebildiği kontrollü koşullarda zaman içinde davranışsal, metabolik ve moleküler etkilerin çalışabildiği kemirgen modelleri kullanılarak önemli ölçüde gelişmiştir. Manipüle.

Diyet kaynaklı obezite kafeterya diyet (CAF) modeli ya doymuş yağ, rafine karbonhidrat, ya da her ikisi de yüksek lezzetli gıdalar çeşitli kemirgenler ‘standart yemek diyet ihtirkileme oluşur. Bu gıdalara örnek olarak kek, tatlı bisküvi ve yüksek yağlı tuzlu atıştırmalıklar (işlenmiş etler, peynir ve cipsler gibi) verilebilir. Bu güvenilir kemirgenlerde hiperfaji ve hızlı kilo alımı teşvik eder. Modelin temel özellikleri modern gıda ortamı simüle etmek için tasarlanmış son derece lezzetli gıdalar, çeşitli sağlanması vardır. Çeşitli erişim kısa vadeli4 üzerinde sıçanlarda gıda alımını artırır ve insanlarda5 gıdalar lezzet için eşleşir bile ve lezzet ve koku ipuçları sadece değişir4,6. Ancak, bir çalışmada, lezzet ve doku çeşitli enerji ve makrobesin uyumlu saflaştırılmış diyetler sağlayansıçanlardauzun vadeli vücut ağırlığı alımı üzerinde hiçbir etkisi olmadığını gösterdi 7 , bu besin kompozisyonu ve farklı post-oral etkileri düşündüren farklı gıdalar da aşırı yeme katkıda bulunabilir. Birden fazla tat ve dokulara maruz kalma duyusal özgü tokluk üstesinden, alternatif bir göre yakın zamanda yenen bir gıda yemek arzusunda azalma açıklar5. Laboratuvarımızda birçok kohort lar arasında, benzer şekilde son derece lezzetli gıdaların kullanımı daha fazla aşırı yeme güçlendirir gözlemledik.

Sclafani8’in ‘süpermarket gıdaları’ (marshmallow, çikolata, fıstık ezmesi, kurabiye, salam ve peynir gibi) bir ürün yelpazesine maruz kalan kadın farelerin hızlandırılmış kilo alımı sergilediğini bildirmesinden bu yana, bu CAF diyeti 40 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. kontrollere göre. Bu ve diğer erken çalışmalar CAF tarzı diyetler saf yüksek yağlı veya yüksek karbonhidrat diyetleri 8daha etkili kilo alımı hızlandırmak için ortaya çıktı kaydetti,9. 1980’lerde çalışma makrobesin profillerikarakterize 10 ve yemek desenleri11 sıçanların CAF diyetler beslenen, ve yağ kütlesi ve insülin düzeyleri9derin değişiklikler gösterdi,10 ve termogenez12. Grubumuz 20 yılı aşkın bir süredir obezite modeli için CAF diyet kullandı13,14 ve bu süre içinde biz diyet çeşitli türevleri kullandık. Sıçanlar düzenli yemek ve su ek olarak, her gün en az iki tatlı ve iki tuzlu gıda maddeleri ile sunulmaktadır. Son yıllarda biz% 10 sakaroz çözeltisi ile katı CAF gıdalar takviyesi başladı. CAF diyetini farklı deneysel tasarımlara göre uyarlama yeteneği modelin bir gücüdür.

CAF diyetler hemen hiperfaji teşvik (yani, ilk içinde 24 saat) ve vücut ağırlığı ve yağ kütlesi sürekli kazançlar. Ancak, çeşitli maksimize bir sonucu makrobesin ve mikro besin alımı kontrol edilmez, aşılmaz bir kusur olarak bir nokta bazı bakış15. Diyetkaynaklı obezite çalışmaları daha yaygın saflaştırılmış yüksek yağlı (HF) veya kombine yüksek yağlı, yüksek şekerli (HFHS) diyetler, beslenme içeriği üzerinde hassas kontrol sunan ve günlük izleme gerektiren CAF modeli, daha az emek yoğun olan programın dikkatli bir şekilde planlanması ve yürütülmesi. Onların yağ asidi profili ve yağ ve sakaroz oranları insan diyet alımı16ile hizalamayabilir gibi ticari olarak kullanılabilir saflaştırılmış HF diyetlerin çeviri alaka, devam eden tartışma konusudur. CAF diyet saflaştırılmış diyetler gibi besin bileşimi üzerinde kontrol aynı derecede sunmuyor olsa da, en modern toplumlarda gıda seçenekleri karakterize edilebilirlik ve çeşitli modellemek amaçlamaktadır.

Protocol

Burada açıklanan protokol farelerde kullanılmak üzere optimize edilmiştir. Biz farelerde başarıyla CAF diyet kullanmış olsa da17,18, yumuşak gıda öğütme gıda alımı önlemlerinin güvenilirliğini azaltarak daha fazla hata tanıtmak olabilir19. Bu protokol, New South Wales Üniversitesi Hayvan Bakım ve Etik Komitesi tarafından onaylanır ve Avustralya Ulusal Sağlık ve Tıbbi Araştırma Konseyi. <p class="jove_conte…

Representative Results

Şekil 2A’dagösterildiği gibi, CAF diyet beslemesi, erkek Sprague Dawley sıçanlarının üç kohortundan elde edilen verilere dayanarak, 6 hafta boyunca tutarlı olan chow kontrollerine göre enerji alımında 2,5 kat artış sağlar. Diğer çalışmalar hiperfagia bu ölçüde 1021 ve 1622 haftalık deneyler üzerinde sürdürülmektedir doğruladı. Ağırlık eğrisi(Şekil 2B)</str…

Discussion

Yağ ve şeker yüksek son derece lezzetli gıdalar çeşitli fareler maruz bırakarak, BURADA açıklanan CAF diyet protokolü birçok kişi tarafından yenen sözde ‘batı diyet’ güvenilir ve sağlam bir model sağlar. Kontrollere göre enerji alımında önemli bir artış olarak değerlendirilen hiperfaji, ilk 24 saat maruziyette gözlenir ve haftalar içinde istatistiksel olarak anlamlı vücut ağırlığı farklılıkları görülür. Böylece, CAF kemirgenler için diyet kaynaklı obezite etkili bir modeldir.</p…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Çalışma MJM’ye NHMRC proje hibeleri (#568728, #150262, #1126929) tarafından desteklenmiştir.

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

References

  1. Swinburn, B. A., et al. The Global Syndemic of Obesity, Undernutrition, and Climate Change: The Lancet Commission report. Lancet. 393 (10173), 791-846 (2019).
  2. . . Australian Institute of Health and Welfare. Vol. Cat. no. PHE 215. , (2017).
  3. GBD Diet Collaborators. Health effects of dietary risks in 195 countries, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. , 30041-30048 (2019).
  4. Treit, D., Spetch, M. L., Deutsch, J. A. Variety in the flavor of food enhances eating in the rat: a controlled demonstration. Physiology & Behavior. 30 (2), 207-211 (1983).
  5. Rolls, B. J. Experimental analyses of the effects of variety in a meal on human feeding. American Journal of Clinical Nutrition. 42, 932-939 (1985).
  6. Louis-Sylvestre, J., Giachetti, I., Le Magnen, J. Sensory versus dietary factors in cafeteria-induced overweight. Physiology & Behavior. 32 (6), 901-905 (1984).
  7. Naim, M., Brand, J. G., Kare, M. R., Carpenter, R. G. Energy Intake, Weight Gain and Fat Deposition in Rats Fed Flavored, Nutritionally Controlled Diets in a Multichoice (“Cafeteria”) Design. The Journal of Nutrition. 115 (11), 1447-1458 (1985).
  8. Sclafani, A., Springer, D. Dietary obesity in adult rats: similarities to hypothalamic and human obesity syndromes. Physiology & Behavior. 17 (3), 461-471 (1976).
  9. Rolls, B. J., Rowe, E. A., Turner, R. C. Persistent obesity in rats following a period of consumption of a mixed, high energy diet. Journal of Physiology. 298, 415-427 (1980).
  10. Prats, E., Monfar, M., Castella, J., Iglesias, R., Alemany, M. Energy intake of rats fed a cafeteria diet. Physiology & Behavior. 45 (2), 263-272 (1989).
  11. Rogers, P. J., Blundell, J. E. Meal patterns and food selection during the development of obesity in rats fed a cafeteria diet. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 8 (4), 441-453 (1984).
  12. Rothwell, N. J., Stock, M. J. Thermogenesis induced by cafeteria feeding in young growing rats. Proceedings of the Nutrition Society. 39 (2), 45 (1980).
  13. Hansen, M. J., Ball, M. J., Morris, M. J. Enhanced inhibitory feeding response to alpha-melanocyte stimulating hormone in the diet-induced obese rat. Brain Research. 892 (1), 130-137 (2001).
  14. Hansen, M. J., Schioth, H. B., Morris, M. J. Feeding responses to a melanocortin agonist and antagonist in obesity induced by a palatable high-fat diet. Brain Research. 1039 (1-2), 137-145 (2005).
  15. Moore, B. J. The cafeteria diet–an inappropriate tool for studies of thermogenesis. The Journal of Nutrition. 117 (2), 227-231 (1987).
  16. Speakman, J. R. Use of high-fat diets to study rodent obesity as a model of human obesity. International Journal of Obesity (London). , 0363-0367 (2019).
  17. Hansen, M. J., et al. The lung inflammation and skeletal muscle wasting induced by subchronic cigarette smoke exposure are not altered by a high-fat diet in mice. PLoS One. 8 (11), 80471 (2013).
  18. Chen, H., Iglesias, M. A., Caruso, V., Morris, M. J. Maternal cigarette smoke exposure contributes to glucose intolerance and decreased brain insulin action in mice offspring independent of maternal diet. PLoS One. 6 (11), 27260 (2011).
  19. Cameron, K. M., Speakman, J. R. The extent and function of ‘food grinding’ in the laboratory mouse (Mus musculus). Laboratory Animals. 44 (4), 298-304 (2010).
  20. Beilharz, J. E., Kaakoush, N. O., Maniam, J., Morris, M. J. Cafeteria diet and probiotic therapy: cross talk among memory, neuroplasticity, serotonin receptors and gut microbiota in the rat. Molecular Psychiatry. 23 (2), 351-361 (2018).
  21. South, T., Holmes, N. M., Martire, S. I., Westbrook, R. F., Morris, M. J. Rats eat a cafeteria-style diet to excess but eat smaller amounts and less frequently when tested with chow. PLoS One. 9 (4), 93506 (2014).
  22. Martire, S. I., et al. Extended exposure to a palatable cafeteria diet alters gene expression in brain regions implicated in reward, and withdrawal from this diet alters gene expression in brain regions associated with stress. Behavioral Brain Research. 265, 132-141 (2014).
  23. Grech, A., Rangan, A., Allman-Farinelli, M. Macronutrient Composition of the Australian Population’s Diet; Trends from Three National Nutrition Surveys 1983, 1995 and 2012. Nutrients. 10 (8), (2018).
  24. Austin, G. L., Ogden, L. G., Hill, J. O. Trends in carbohydrate, fat, and protein intakes and association with energy intake in normal-weight, overweight, and obese individuals: 1971-2006. American Journal of Clinical Nutrition. 93 (4), 836-843 (2011).
  25. Sclafani, A., Gorman, A. N. Effects of age, sex, and prior body weight on the development of dietary obesity in adult rats. Physiology & Behavior. 18 (6), 1021-1026 (1977).
  26. Sampey, B. P., et al. Cafeteria diet is a robust model of human metabolic syndrome with liver and adipose inflammation: comparison to high-fat diet. Obesity (Silver Spring). 19 (6), 1109-1117 (2011).
  27. Buyukdere, Y., Gulec, A., Akyol, A. Cafeteria diet increased adiposity in comparison to high fat diet in young male rats. PeerJ. 7, 6656 (2019).
  28. Oliva, L., et al. In rats fed high-energy diets, taste, rather than fat content, is the key factor increasing food intake: a comparison of a cafeteria and a lipid-supplemented standard diet. PeerJ. 5, 3697 (2017).
  29. Higa, T. S., Spinola, A. V., Fonseca-Alaniz, M. H., Evangelista, F. S. Comparison between cafeteria and high-fat diets in the induction of metabolic dysfunction in mice. International Journal of Physiology, Pathophysiololgy and Pharmacology. 6 (1), 47-54 (2014).
  30. Zeeni, N., Dagher-Hamalian, C., Dimassi, H., Faour, W. H. Cafeteria diet-fed mice is a pertinent model of obesity-induced organ damage: a potential role of inflammation. Inflammation Research. 64 (7), 501-512 (2015).
  31. Bortolin, R. C., et al. A new animal diet based on human Western diet is a robust diet-induced obesity model: comparison to high-fat and cafeteria diets in term of metabolic and gut microbiota disruption. International Journal of Obesity (London). 42 (3), 525-534 (2018).
  32. Hansen, M. J., Jovanovska, V., Morris, M. J. Adaptive responses in hypothalamic neuropeptide Y in the face of prolonged high-fat feeding in the rat. Journal of Neurochemistry. 88 (4), 909-916 (2004).
  33. Martire, S. I., Westbrook, R. F., Morris, M. J. Effects of long-term cycling between palatable cafeteria diet and regular chow on intake, eating patterns, and response to saccharin and sucrose. Physiology & Behavior. 139, 80-88 (2015).
  34. Shiraev, T., Chen, H., Morris, M. J. Differential effects of restricted versus unlimited high-fat feeding in rats on fat mass, plasma hormones and brain appetite regulators. Journal of Neuroendocrinology. 21 (7), 602-609 (2009).
  35. Beilharz, J. E., Maniam, J., Morris, M. J. Short exposure to a diet rich in both fat and sugar or sugar alone impairs place, but not object recognition memory in rats. Brain, Behavior and Immunity. 37, 134-141 (2014).
  36. Bhagavata Srinivasan, S. P., Raipuria, M., Bahari, H., Kaakoush, N. O., Morris, M. J. Impacts of Diet and Exercise on Maternal Gut Microbiota Are Transferred to Offspring. Frontiers in Endocrinology. 9, 716-716 (2018).
  37. Kaakoush, N. O., et al. Alternating or continuous exposure to cafeteria diet leads to similar shifts in gut microbiota compared to chow diet. Molelcular Nutrition & Food Research. 61 (1), (2017).
  38. Raipuria, M., Bahari, H., Morris, M. J. Effects of maternal diet and exercise during pregnancy on glucose metabolism in skeletal muscle and fat of weanling rats. PLoS One. 10 (4), 0120980 (2015).
  39. Beilharz, J. E., Maniam, J., Morris, M. J. Short-term exposure to a diet high in fat and sugar, or liquid sugar, selectively impairs hippocampal-dependent memory, with differential impacts on inflammation. Behavioral Brain Research. 306, 1-7 (2016).
  40. Darling, J. N., Ross, A. P., Bartness, T. J., Parent, M. B. Predicting the effects of a high-energy diet on fatty liver and hippocampal-dependent memory in male rats. Obesity (Silver Spring). 21 (5), 910-917 (2013).
  41. Gomez-Smith, M., et al. Reduced Cerebrovascular Reactivity and Increased Resting Cerebral Perfusion in Rats Exposed to a Cafeteria Diet. 신경과학. 371, 166-177 (2018).
  42. Martire, S. I., Holmes, N., Westbrook, R. F., Morris, M. J. Altered feeding patterns in rats exposed to a palatable cafeteria diet: increased snacking and its implications for development of obesity. PLoS One. 8 (4), 60407 (2013).
  43. Del Bas, J. M., et al. Alterations in gut microbiota associated with a cafeteria diet and the physiological consequences in the host. International Journal of Obesity (London). 42 (4), 746-754 (2018).
  44. Ferreira, A., Castro, J. P., Andrade, J. P., Dulce Madeira, M., Cardoso, A. Cafeteria-diet effects on cognitive functions, anxiety, fear response and neurogenesis in the juvenile rat. Neurobiology of Learning and Memory. 155, 197-207 (2018).
  45. Ribeiro, A., Batista, T. H., Veronesi, V. B., Giusti-Paiva, A., Vilela, F. C. Cafeteria diet during the gestation period programs developmental and behavioral courses in the offspring. International Journal of Developmental Neuroscience. 68, 45-52 (2018).
  46. Leffa, D. D., et al. Effects of Acerola (Malpighia emarginata DC.) Juice Intake on Brain Energy Metabolism of Mice Fed a Cafeteria Diet. Molecular Neurobiology. 54 (2), 954-963 (2017).
  47. Mn, M., Smvk, P., Battula, K. K., Nv, G., Kalashikam, R. R. Differential response of rat strains to obesogenic diets underlines the importance of genetic makeup of an individual towards obesity. Scientific Reports. 7 (1), 9162 (2017).
  48. Schemmel, R., Mickelsen, O., Gill, J. L. Dietary obesity in rats: Body weight and body fat accretion in seven strains of rats. The Journal of Nutrition. 100 (9), 1041-1048 (1970).
  49. Montgomery, M. K., et al. Mouse strain-dependent variation in obesity and glucose homeostasis in response to high-fat feeding. Diabetologia. 56 (5), 1129-1139 (2013).
  50. Krzizek, E. C., et al. Prevalence of Micronutrient Deficiency in Patients with Morbid Obesity Before Bariatric Surgery. Obesity Surgery. 28 (3), 643-648 (2018).
check_url/kr/60262?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Leigh, S., Kendig, M. D., Morris, M. J. Palatable Western-style Cafeteria Diet as a Reliable Method for Modeling Diet-induced Obesity in Rodents. J. Vis. Exp. (153), e60262, doi:10.3791/60262 (2019).

View Video