טעים המערבי בסגנון הקפיטריה דיאט כשיטה אמינה עבור מידול דיאטה הנגרמת השמנה אצל מכרסמים

Summary

פרוטוקול זה מתאר את השימוש בתזונה מערבית בסגנון מערבי בקפיטריה למודל אכילת יתר והשמנה במכרסמים. כאן, אנו מספקים מיתאר מפורט של מבחר מזון, הכנה ומדידה, ולהסביר גורמים מתודולוגיים המסייעות ביצירת פנוטיפים חזקים ומניבים.

Abstract

השמנת יתר הוא גדל במהירות בשכיחות של מדינות מפותחות ומתפתחות, ידוע לגרום או להחריף מחלות רבות. הנטל הבריאותי של השמנת יתר ותנאי התחלואה שלה מדגישים את הצורך להבנה טובה יותר של הפתוגנזה שלה, ועם זאת אילוצים אתיים מגבילים את הלימודים בבני אדם. לשם כך באופן חיצוני מודלים חוקיים של השמנת יתר בבעלי חיים במעבדה חיוניים להבנת היותו עודף משקל והשמנה. בעוד מינים רבים שימשו כדי לדגמן את מגוון השינויים המלווים השמנת יתר אצל בני אדם, מכרסמים הם הנפוצים ביותר. המעבדה שלנו פיתחה דיאטה בסגנון מערבי בקפיטריה המובילה בעקביות לעלייה במשקל ניכרת סמנים של מחלות מטבולית במכרסמים. הדיאטה חושפת מכרסמים למגוון מאכלים מאוד טעים כדי לגרום hyperphagia, מידול הסביבה המודרנית מזון מערבי. דיאטה זו במהירות גורמת לעלייה במשקל הצטברות שומן הגוף חולדות המאפשרות לחקר ההשפעות של אכילת יתר והשמנה. בעוד הדיאטה בקפיטריה לא יכול לספק את אותו שליטה על פיכת ופרופיל מיקרורוני להיות מטוהרים גבוהה שומן או גבוה שומן, סוכר גבוה דיאטות, הדיאטה בקפיטריה בדרך כלל מעורר פנוטיפ חמור יותר מטבולית שנצפתה עם מטוהרים דיאטות והוא יותר בקנה אחד עם הפרעות מטבוליות שנצפו באוכלוסיית האדם השמנה והשמנה.

Introduction

השמנת יתר ובעלי ההקשר הקשורים בו מהווים תרומה עצומה לנטל הבריאות הגלובלי¹ וחשבון עבור 7% מנטל המחלה באוסטרליה². גורם סיכון מוביל עבור השמנת יתר היא צריכת תזונה בריאה, כי הם גבוהים שומן רווי פחמימות מעודן, ו נמוך סיבים וחומרים מיקרוקורט³. זיהוי מטרות עבור התערבות טיפולית עבור השמנת יתר דורש מודלים שיכולים להעריך בשיטתיות את ההשפעות על מערכות מרובות ביוכימיים ופיסיולוגיים. ההבנה שלנו של האטיולוגיה של השמנת יתר כבר מתקדם באופן משמעותי על ידי עבודה באמצעות מודלים מכרסמים, שם התנהגות, מטבולית ואפקטים מולקולריים ניתן לחקור על פני הזמן תחת תנאים מבוקרים שבו גורמים סביבתיים יכולים להיות בקלות ניפולציות.

תזונה קפיטריה (בית קפה) מודל של השמנת יתר דיאטה מורכב להשלים את דיאטת האוכל הרגיל של מכרסמים עם מגוון רחב של מאכלים טעים כי הם גבוהים שומן רווי, פחמימות מעודן, או שניהם. דוגמאות למאכלים אלה כוללות עוגות, ביסקוויטים מתוקים וחטיפים מלוחים עתירי שומן (כגון בשרים מעובדים, גבינות וצ). הוא מסייע באופן מהימן hyperphagia ועלייה במשקל מהיר במכרסמים. התכונות העיקריות של המודל הם האספקה של מגוון רחב של מזון טעים מאוד, נועד לדמות את סביבת המזון המודרני. גישה מגוון מגביר את צריכת המזון בחולדות על לטווח קצר⁴ ובבני אדם⁵ גם כאשר המזונות מתאימים הפלאשים ולהשתנות רק טעם וריח רמזים^4,6. עם זאת, מחקר אחד הראה כי אספקת אנרגיה-ו-פיכת התאמה דיאטות מטוהרים כי מגוון טעם ומרקם לא היתה השפעה על לטווח ארוך משקל הגוף לעלות חולדות⁷, מציע כי הרכב מזינים השפעות ברורות לאחר האוראלי של מאכלים שונים עשויים גם לתרום לאכילת יתר. חשיפה לטעמים ומרקמים מרובים מתגבר על השובע הייחודית, המתארת את הירידה בשאיפה לאכול מזון שנאכל לאחרונה ביחס לחלופה⁵. על פני כנופיית רבים במעבדה שלנו, יש לנו גם ציין כי השימוש של מאכלים מאוד טעים מגביר יותר הגבירה אכילת יתר.

זו דיאטה קפה שימש במשך יותר מ 40 שנים, מאז Sclafani⁸ דיווחו כי חולדות נקבה נחשף מבחר של ' מזון סופרמרקט ' (מרשמלו, שוקולד, חמאת בוטנים, עוגיות, סלאמי וגבינה ביניהם) הציגו עלייה במשקל מואץ יחסית לפקדים. זה ומחקרים מוקדמים אחרים ציינו כי דיאטות בסגנון קפה הופיע כדי להאיץ את העלייה במשקל בצורה יעילה יותר מאשר טהור גבוה שומן או דיאטות גבוהות פחמימות ^8,9. העבודה בשנות ה-80 המאופיינת בפרופילי הפיכת¹⁰ ובתבניות הארוחות¹¹ של חולדות שניזונו מדיאטות קפה, והראה שינויים עמוקים ברמות המסה והאינסולין^9,10 ו תרמוגנזה¹². הקבוצה שלנו השתמשה בדיאטה קפה למודל השמנת יתר במשך שני עשורים^13,14 ובמהלך הזמן הזה השתמשנו מספר גרסאות של הדיאטה. החולדות מוצגות עם לפחות שני מתוקים ושני פריטי מזון מלוחים מדי יום, בנוסף לאוכל רגיל ומים. בשנים האחרונות התחלנו להשלים מזון מוצק בקפה עם 10% סוכרוז פתרון. היכולת להתאים את הדיאטה קפה לעיצובים ניסיוניים שונים היא חוזק של המודל.

דיאטות קפה לקדם hyperphagia מיידית (כלומר, בתוך 24 h הראשון) ורווחים יציבים במשקל הגוף מסת השומן. עם זאת, תוצאה של למקסם את הגיוון הוא כי צריכת הפיכת וללא מיקרוקורט אינו נשלט, נקודה כמה השקפה כפגם בלתי נדלה¹⁵. מחקרים של השמנת יתר בדיאטה הנגרמת לשימוש נפוץ יותר להשתמש מטוהרים גבוהה שומן (HF) או משולב גבוהה שומן, סוכר גבוה (hfhs) דיאטות, אשר מציעים שליטה מדויקת על התוכן התזונתי הם פחות עבודה אינטנסיבית מאשר המודל של קפה, אשר דורש ניטור יומי ו תכנון קפדני וביצוע של לוח הזמנים. הרלוונטיות הטרנסלטיתיות של דיאטות מסחריות מטוהרים מבחינה מסחרית היא נושא של דיון מתמשך, כמו הפרופיל שלהם חומצת שומן ופרופורציות של שומן וסוכות לא יכול להתיישר עם צריכת התזונה האנושית¹⁶. בעוד שדיאטת קפה לא מציעה את אותה מידה של שליטה על הרכב מזינים כמו דיאטות מטוהרים, היא מטרתה לדגמן את הפלטוביליות והמגוון המאפיינת אפשרויות מזון ברוב החברות המודרניות.

Protocol

הפרוטוקול המתואר כאן הותאם לשימוש בחולדות. בעוד השתמשנו הדיאטה קפה בהצלחה בעכברים^17,18, מזון רך שחיקה עשוי להציג שגיאה נוספת להפחתת המהימנות של צריכת מזון מידות¹⁹. פרוטוקול זה מאושר על-ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים באוניברסיטת ניו סאות ' וויילס ומקיים את ההנחיות האוסטרליות לשימוש ולטיפול בבעלי חיים למטרות מדעיות (המהדורה השמינית) המסופקת על ידי הבריאות הלאומית האוסטרלית ו . מועצת המחקר הרפואי

הערה: מעט מאוד תופעות לוואי נצפו במחקרים לטווח קצר שלנו (כלומר < 10 שבועות לפני הגישה בקפה); אין כל עדות לשינויים ברווחה כללית, פעילות, התנהגות חברתית או חרדה, כמו בחולדות על הדיאטה קפה²⁰. לאחר מרווחי זמן ארוכים יותר (> 16 שבועות) מקרים מזדמנים וכלי דם נצפו בחולדות בקפה-הפדרלי.

1. ההסתגלות לבעלי חיים ודיור

1. עכברים acclimate למתקן עבור 5 – 7 ימים לאחר ההגעה עם גישה חופשית לשלוט בתזונה ובמים. התחילו לטפל בחולדות מדי יום 24 שעות לאחר ההגעה; הדיאטה בקפה כרוכה באינטראקציה יומית עם הכלוב כך שטיפול רגיל חשוב.
2. הקפדה על העשרה סביבתית מסופקת לכל הכלובים. כלוב רגיל מכיל קופסה אדומה פולימתיל בצבע אדום, חומר קינון ומקל ללעיסה מעץ, שהוא חשוב משום שמאכלים רכים המסופקים בתוך הדיאטה של בית הקפה עלולים לגרום לחולדות המתפתחות ללא גישה לפריטים קשים יותר ללעוס.
3. לפני תחילת הדיאטה קפה, להקצות כלובים לקבוצות קפה או צ'או ולהבטיח שאלה מתאימים להפעלת משקל הגוף על ידי השוואת הממוצע והטווח של משקולות הגוף בין קבוצות להקצאה מחדש לפי הצורך. כאשר החשיפה לתאורה יכולה להשפיע על מקצבים מעגליות, צריכת מזון ופעילות, להבטיח בעלי בית קפה וכלובי צ'או מופצים באופן שווה בחדר המושבה.
   הערה: מכרסמים יוצרים היררכיות חברתיות כאשר הקבוצה שוכנת (בעיקר זכרים). ההשפעות של מתח חברתי נשלטים באופן חלקי על ידי הבטחת חולדות מוחזקים עם אחרים של משקל הגוף דומה (כדי להפחית הצקה בתוך כלוב). בנוסף, הדיאטה בקפיטריה צריך להיות מופץ באופן שווה סביב הכלוב כך כל החולדות יש גישה לדיאטה.

2. בחירת דיאט והתקנה

1. תזמון
   1. הקפידו שאוכל רגיל ומים יהיו תמיד זמינים והינם מצורפים למינימום של שני פריטים מתוקים ושני מוצרים מלוחים בכל יום (דוגמה ללוח זמנים שבועי מוצג בטבלה 1; אפשרויות מזון במשך 3 ימים המוצג באיור 1). תוספות אופציונליות הן בעלי שומן גבוהה, אוכל בסוכר גבוה ו-10% סוכרוז פתרון.
   2. בחר מאכלים בתוך כל קטגוריה דומים בפרופורציות פיכת: כל הפריטים המתוקים הם גבוהים יחסית פחמימות משומן כל הפריטים מלוחים גבוה יותר בשומן מאשר פחמימות. המטרה לספק פרופורציות דומות של שומן, פחמימות, סוכר וחלבון בכל קבוצה יומית של מאכלי קפה.
   3. באופן קבוע לפקח על הצריכה במהלך הניסוי, כך ניתן להתאים את התפריט, במידת הצורך, כדי לקיים hyperphagia. טבלה 2 מספקת צפיפות אנרגיה ומידע פיכת עבור מספר מאכלים לדוגמה, והציע סכומי התחלתי עבור 200 g זכר ג ' ולני מנצ.
   4. הימנע מהאכלת כל מזון בודד בימים רצופים או לעתים קרובות מדי בשבוע, מאחר שפעולה זו עלולה להקטין את צריכת המזון. אם הדבר יתרחש, השמט את המזון מלוח הזמנים למשך מספר ימים לפני שילוב מחדש.
      הערה: חולדות עשויות להציג מנופוביה ורוב המאכלים החדשים דורשים חשיפות חוזרות כדי לקבוע אם הם ייצרכו. חולדות בדרך כלל לא מעדיפים מאכלים המכילים שמרים (לחמים, פיצה, וכו ') או אלה עם טעמים הדרים או קפה.
2. מזון רטוב
   1. שקלו להציג מאכלים גבוהים יותר בתכולת הלחות במיכל כגון פח טונה, כדי להימנע מללכלך את המצעים. כמו כן, יש לספק מכולות ריקות כדי לשלוט בכלובים אם זה נעשה.
3. דיאט לחיזוי
   1. ודא כי מאכלי קפה בשימוש הם סיכות או להשיג מספיק עבור הניסוי כולו, כך שפריטי מזון יישארו עקביים ולא צריך להיות מוחלף.
4. דיאט אחסון
   1. חנות מזון כפי שצוין על האריזה או ב-20 ° c ולהפשיר את הלילה לפני השימוש. אחסן מוצרים יבשים (ביסקוויטים) במיכל אטום.
5. הפתרון של סוכרוז (אופציונלי)
   1. הכינו את הפתרון המקובל, בדרך כלל 10% (w/v) בכמויות גדולות (2 – 5 ל) ואחסן ב-4 ° c כאשר לא בשימוש.
   2. החליפו בקבוקי השאיבה בשבוע (לכל הפחות) כדי למנוע גידול חיידקי או פטרייתי. בדיקת בקבוקים מדי יום ולהחליף אם הסימנים של הצמיחה הם נצפו.
      הערה: סוכרוז מסופקת בנוסף למים, הזמינים תמיד.

3. קפטריה דיאט הכנה

1. הפשיר
   1. קחו כמויות מתאימות של מאכלי קפה להפשיר ~ 24 שעות לפני השימוש. מזון ניתן להשר באמצעות מיקרוגל, אבל לא צריך להיות מוצג בזמן חם.
2. משוב יומי של דיאטת קפה
   1. החלפת מזון של מאכלי-קפה באופן יומיומי מבטיחה שמגוון הינו מוגדל, וכלוב הכלוב ממוזער. כמו חולדות לאכול את רוב הצריכה היומית שלהם בחלק ההתחלתי של מחזור כהה, לוח הזמנים של מזון קפה קרוב לתחילתה של לוח הזמנים החשוך, כך אוכל הוא טרי בשלב זה. לחדש את הדיאטה קפה ביום כאשר צריכת המזון אינו נמדד .
   2. האכילו את קבוצות האוכל באופן המבטיח שלקבוצה זו תהיה חוויה יומיומית דומה, כדלקמן.
      1. להפוך את בקבוקי המים סביב (spouts למעלה), למקם את הכלוב על סביבת העבודה ולהסיר את המכסה.
      2. מפריעים בקלות למצעים בערך 20 ס מ, כדי לדמות את תהליך איסוף פריטי המזון ממצע כלובי הקפה.
      3. מניחים קומץ קטן של כדורי אוכל מן החגב המזון לתוך המצעים, כדי להשוות את החשיפה למזון על מצעים הכלוב.
      4. החזר את מכסה הכלוב וחזור לארון התקשורת, החלפת בקבוקי מים רק כאשר הכלוב מיושב על מנת למזער את התעלה.
   3. האכלת קבוצות בקפיטריה
      1. הכינו פריטי תזונה של בית קפה למכל מסומן עבור כל כלוב.
      2. להפוך את בקבוקי המים סביב (spouts למעלה), למקם את הכלוב על סביבת העבודה ולהסיר את המכסה.
      3. להסיר את הדיאטה הישנה של הקפטריה מן המצעים ככל האפשר.
      4. מניחים דיאטה טרייה בקפיטריה לתוך הכלוב.
      5. סגור את הכלוב וחזור למדף.
      6. החליפו את בקבוקי המים והסוכות.
         הערה: כדי להימנע מחשיפת עכברי האוכל לדיאטת קפה, שקלו להאכיל כלובים באוכל לפני כלובי קפה, או להיפך. יש לשנות כפפות בין טיפול בחולדות מקבוצות דיאטה שונות.
3. למעלה אוכל, מים ובקבוקי סוכרוז לפי הצורך. לעשות את זה לאחר הליכים אחרים יעיל יותר כמו תיבות הן כבדות יותר לאחר הציפוי מזון ומים.
   הערה: הקרקע תיבות קפה במהירות רבה יותר צריך להיות שונה לעתים קרובות יותר כדי למנוע לחץ הנגרמת על ידי חשיפה למצעים רטוב, כמו גם ריחות חזקים. בדוק מצעים מדי יום ושנה לפי הצורך.

4. צריכת המזון מעל 24 שעות

הערה: מדידות צריכת המזון מתבצעות על תקופה בדידה 24 h מספר פעמים בשבוע.

1. כאשר מתחיל את הדיאטה קפה, למדוד משקל הגוף ו 24 מזון h צריכת המזון לפחות פעמיים בשבוע כדי לפקח על האפקטיביות של הדיאטה. התחל מדידות צריכת המזון קרוב לתחילתה של השלב האפל. המטרה להציג את אותה קבוצה של מאכלי קפה בימי מדידה צריכת מזון, כמו שווה עבור טעם וצפיפות האנרגיה יאפשר ניטור מדויק של שינויים לאורך זמן.
   הערה: זה לא יכול להיות אפשרי עבור מחקרים הדורשים > 2 מדידות של צריכת מזון בשבוע, כחשיפות מוגזם לאותם מזון עשוי להפחית hyperphagia לאורך זמן.
2. בקרת צריכת המזון והבקרה של קפה
   1. הכינו דיאטה ומקום למכולה בעלת תווית לכל כלוב, במשקל והקלטת כל רכיב. איור 1 מציג קבוצה משלימה של מאכלי קפה. טבלה 3 מורכב מזון לדוגמה הגיליון ניטור.
   2. מילוי מים, סוכות והצ'או רמות כנדרש.
3. עבור כלובים לאוכל (בקרה)
   1. להפוך בקבוקי מים סביב (spouts למעלה), למקם את הכלוב על סביבת העבודה ולהסיר את המכסה.
   2. שוקלים את העכברושים והעבירו אותם לכלוב עם מצעים טריים, יחד עם העשרה סביבתית.
   3. משקל שיא של בקבוקי מים ואוכל.
   4. החלף את מכסה הכלוב, החזר את הכלוב לארון התקשורת, ולאחר מכן הפוך את בקבוקי המים סביב. שלטים קטנים הקובעים "צריכת מזון" ניתן להוסיף לכלוב כדי להודיע לדיילות וחוקרים לא לגעת בקבוקים ואוכל.
4. לכלובים בקפה:
   1. בצע את אותם שלבים כמו בשלב 4.3. בנוסף מפזרים את המיכל הטרום שקלת מזון מאכלים מסביב לכלוב עם מצעים טריים לפני העברת חולדות.
   2. השאירו חולדות למשך 24 שעות. עם הפרעה מינימלית הקלט כל שינוי בלתי צפוי (למשל, הגעתו של חולדות חדשות לחדר המושבה, או שינויים ברעשי הסביבה).
5. מדידת צריכת המזון הסיום
   1. משקל השיא של בקבוקי מים ואוכל עבור כלובי האוכל, בזהירות לחפש את המצעים עבור חתיכות של אוכל. הסירו את השלט "צריכת המזון" מהכלובים לאחר השלמתו.
   2. הכינו דיאטת קפה טרייה לכלובים מתוצרת קפה.
   3. לכל כלוב קפה
      1. . משקל הקלטה של מים, אוכל וסוכרוז
      2. הסר את מכסה הכלוב ואת ההעשרה הסביבתית.
      3. הסירו בזהירות שברי קפה ממצעים ומניחים לתוך מכולות נפרדות. הסר את החלקים הגדולים ביותר תחילה ולאחר מכן לנפות באופן שיטתי את כל המצעים מקצה אחד לשני באמצעות תנועות גורף עדין.
         הערה: החל את אותה מידה של טיפול בכל כלוב בעת איסוף מזון. שיא שבו כלוב היה מבולגן במיוחד-במקרים מסוימים חולדות לטחון את העוגה ו/או ביסקוויט לתוך אבקה משובחת קשה לאסוף. זה יכול באופן מלאכותי מנפח צריכת המזון אמצעים.
      4. הפץ את הדיאטה החדשה של הקפה סביב הכלוב, החזר העשרה סביבתית, סגור את מכסה הכלוב והחזר אותו למתלה, והסיר את השלט של צריכת המזון.
      5. שיא משקל של כל מזון בקפה ל0.1 g הקרוב ביותר. לחסר מזון הנותרים ממשקל המזון הראשוני כדי לקבל מזון הכולל נצרך לכלוב, ולאחר מכן לחלק על ידי מספר חולדות בכל תיבה (ובכך בהנחה צריכת שווה).
      6. הכפל סכום נצרך (g/עכברוש) על ידי צפיפות האנרגיה (kJ/g) של כל מזון המסופק על ידי היצרן.
         הערה: כדי לחשב צריכת פיכת אנו משתמשים להניח את צפיפות האנרגיה של 16.7 kJ/g עבור פחמימות וחלבונים, ו 37 kJ/g עבור שומן.

תוצאות

כפי שמוצג באיור 2A, האכלה דיאט קפה מייצרת גידול 2.5 מקפלים בצריכת האנרגיה ביחס לבקרי צ'או, מבוסס על נתונים מתוך שלוש הגדודים של הגברים הג הגברי בחולדות, זה עקבי מעל 6 שבועות. מחקרים אחרים אישרו כי במידה זו של hyperphagia הוא ספג מעל 10²¹ ו 16 ניסויים בשבוע^...

Discussion

על-ידי חשיפת חולדות למגוון מאכלים עשירים במיוחד בשומן ובסוכר, פרוטוקול הדיאטה של בית הקפה המתואר כאן מספק מודל אמין ויציב של "הדיאטה המערבית" הנאכלת על ידי אנשים רבים. Hyperphagia — מוערך כעלייה משמעותית צריכת האנרגיה ביחס לפקדים — הוא נצפתה בתוך 24 הראשון של חשיפה, עם הבדלים משמעותיים משקל הגוף...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
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