설치류에서 다이어트 유발 비만 모델링을위한 신뢰할 수있는 방법으로 맛있는 서양식 카페테리아 다이어트

요약

이 프로토콜은 설치류에서 과식과 비만을 모델링하기 위해 매우 맛있는 서양식 카페테리아 식단의 사용을 설명합니다. 여기에서는 식품 선택, 준비 및 측정에 대한 자세한 개요를 제공하고 견고하고 재현 가능한 표현형을 생성하는 데 도움이 되는 방법론 적 요인을 설명합니다.

초록

비만은 선진국과 개발도상국에서 발병률이 급격히 증가하고 있으며 많은 질병을 유발하거나 악화시키는 것으로 알려져 있다. 비만과 그것의 comorbid 조건의 건강 부담은 그것의 병인의 더 나은 이해를 위한 필요를 강조합니다, 그러나 윤리적인 제약은 인간에 있는 연구 결과를 제한합니다. 이를 위해 실험실 동물에서 비만의 외부적으로 유효한 모형은 과체중과 비만의 이해를 위해 필수적입니다. 많은 종은 인간에 있는 비만을 동반하는 변경의 범위를 모델링하기 위하여 이용되는 동안, 설치류는 가장 일반적으로 이용됩니다. 우리의 실험실은 지속적으로 설치류에 있는 신진 대사 질병의 상당한 체중 증가 그리고 마커로 이끌어 내는 서양식 카페테리아 규정식을 개발했습니다. 규정식은 현대 서양 음식 환경을 모델링하는 hyperphagia를 유도하기 위하여 높게 맛있는 음식의 다양한 설치류를 드러낸습니다. 이 다이어트는 신속 하 게 체중 증가 유도 하 고 쥐에 체 지방 축적 과식과 비만의 효과의 연구에 대 한 허용. 카페테리아 식단은 정제된 고지방 또는 고지방, 고당분 식단과 동일한 다량 영양소 및 미량 영양소 프로파일에 대한 제어를 제공하지 않을 수 있지만, 카페테리아 식단은 일반적으로 정제된 것으로 관찰된 것보다 더 심각한 대사 표현형을 유도합니다. 규정식및 과체중과 뚱뚱한 인간 인구에서 관찰된 신진 대사 소요에 더 부합합니다.

서문

비만과 그 관련 동반질환은 글로벌 건강 부담^1에 엄청난 기여를 하고 호주^2에서질병 부담의 7%를 차지합니다. 비만의 주요 위험 요소는 포화 지방과 정제 된 탄수화물이 높고 섬유질과 미량 영양소가 낮은 건강에 해로운 식단을 섭취하는 것입니다^3. 비만을 위한 치료 내정간섭을 위한 표적을 확인하는 것은 체계적으로 다중 생화확적인 및 생리적인 시스템에 대한 효력을 평가할 수 있는 모형을 요구합니다. 비만의 병인학에 대한 우리의 이해는 설치류 모형을 사용하여 실질적으로 진보되었습니다, 여기서 행동, 신진 대사 및 분자 효력은 환경 요인이 쉽게 할 수 있는 통제된 조건하에서 시간에 걸쳐 공부될 수 있습니다 조작.

식이 요법으로 인한 비만의 카페테리아 다이어트 (CAF) 모델은 포화 지방, 정제 된 탄수화물 또는 둘 다에서 높은 다양한 맛있는 음식과 설치류의 표준 차우 다이어트를 보충하는 것으로 구성됩니다. 이러한 식품의 예로는 케이크, 달콤한 비스킷, 고지방 풍미 있는 스낵(예: 가공 육류, 치즈 및 칩)이 있습니다. 그것은 안정적으로 설치류에 있는 hyperphagia 및 급속한 체중 증가를 승진시다. 이 모델의 주요 특징은 현대적인 식품 환경을 시뮬레이션하도록 설계된 다양한 고가의 음식 제공입니다. 다양성에 대한 접근은 단기⁴ 및 인간^5에 걸쳐 쥐의 음식 섭취량을 증가시키고 음식이 식미를 위해 매칭되는 경우에도 맛과 후각^큐에서만변화합니다^4,6. 그러나 한 연구에 따르면 맛과 질감이 다양한 에너지 및 다량 영양소와 다량 영양소가 일치하는 정제 식단을 제공하는 것은 쥐^7의장기 체중 증가에 영향을 미치지 않았으며, 이는 영양소 조성과 구강 후의 뚜렷한 후 효과를 시사합니다. 다른 음식은 또한 과식에 기여할 수 있습니다. 여러 맛과 질감에 노출은 대안^5에비해 최근에 먹은 음식을 먹고 싶은 욕망의 감소를 설명하는 감각 특정 포만감을 극복한다. 우리의 실험실에 있는 많은 코호트에 걸쳐, 우리는 마찬가지로 매우 맛있는 음식의 사용이 더 과식증폭것을 관찰했습니다.

Sclafani^8은 '슈퍼마켓 식품'(마시멜로, 초콜릿, 땅콩 버터, 쿠키, 살라미, 치즈)에 노출된 암컷 쥐가 체중 증가를 가속화했다고 보고한 이후 40년 이상 사용되어 왔습니다. 컨트롤을 기준으로 합니다. 이 및 기타 초기 연구는 CAF 스타일의 다이어트가 순수한 고지방 또는 고탄수화물 식단보다 체중 증가를 더 효과적으로 가속화하는 것으로 ^{나타났다는}것을 지적했다^8,9. 1980년대에는 다량영양소 프로파일^10과 식사 패턴^11마리의 식이패턴이 CAF 식단을 공급하고, 지방량과 인슐린 수치가^9,10, 열발생^12에큰 변화를 보였다. 우리 그룹은 2 년 이상 비만을 모델링하기 위해 CAF 다이어트를^{사용했습니다 13,14} 그리고이 시간 동안 우리는 다이어트의 여러 변종을 사용했다. 쥐는 일반 차우와 물 외에 매일 적어도 두 개의 달콤한 음식과 두 가지 의 맛있는 음식 품목을 제공합니다. 최근 몇 년 동안 우리는 10 % 자당 용액으로 고체 CAF 식품을 보충하기 시작했습니다. 다양한 실험 설계에 맞게 CAF 다이어트를 조정할 수 있는 능력은 모델의 강점입니다.

CAF 다이어트는 즉각적인 고phagia촉진 (즉, 처음 24 시간 이내) 체중과 지방 량의 꾸준한 증가. 그러나, 다양성을 극대화한 결과는 다량영양소와 미량영양소 섭취가 통제되지 않는다는 점이며, 일각에서는 극복할 수 없는 결함으로 보고 있다^15. 규정식 유도한 비만의 연구 결과는 영양 내용에 정밀한 통제를 제공하고 매일 감시를 요구하는 CAF 모형 보다는 더 적은 노동 집약적이고 결합된 고지방 (HFHS) 규정식을 더 일반적으로 이용합니다 일정을 신중하게 계획하고 실행합니다. 시판되는 정제된 HF 식이의 번역 관련성은 그들의 지방산 프로필 및 지방 및 자당의 비율이 인간의 식이 섭취량과 일치하지 않을 수 있기 때문에 지속적인 논쟁의 주제이다^16. CAF 규정식은 정제된 규정식과 같은 양분 통제를 제공하지 않지만, 대부분의 현대 사회에서 음식 선택권을 특징짓는 식미와 다양성을 모델링하는 것을 작정입니다.

프로토콜

여기에 설명된 프로토콜은 쥐에 사용하도록 최적화되었습니다. 우리는 생쥐^17,18에서CAF 다이어트를 성공적으로 사용했지만, 부드러운 음식 분쇄는 식품 섭취 조치^19의신뢰성을 감소시키는 추가 오류를 도입 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 뉴사우스웨일즈 대학의 동물 관리 및 윤리 위원회의 승인을 받았으며, 호주 국립 보건및 호주 국립 보건에서 제공하는 과학적 목적(8판)을 위해 동물의 사용 및 관리에 대한 호주 지침을 준수합니다. 의학 연구 위원회.

참고: 아주 몇몇 부작용은 우리의 단기 적인 연구 결과에서 관찰되었습니다 (즉,lt;10 주 광고 libitum CAF 접근); 일반적인 복지에 변화의 증거가 없다, 활동, 사교성 또는 CAF 다이어트에 쥐에 불안 같은 행동^20. 더 긴 간격 후 (>16 주) 매우 가끔 심장 혈관 사건 CAF 먹이 쥐에서 관찰 되었습니다.

1. 동물 적응 및 주택

1. 도착 후 5-7 일 동안 시설에 쥐를 적응시키고 식단과 물을 무료로 제어 할 수 있습니다. 도착 후 24 시간 시작 매일 쥐를 처리; CAF 규정식은 케이지와 매일 상호 작용을 관련시킵니다 그래서 정규 취급은 중요합니다.
2. 모든 케이지에 환경 농축이 제공되도록 합니다. 표준 케이지에는 붉은 폴리메틸 메타크릴레이트 상자, 중첩 재료 및 나무 츄 스틱이 포함되어 있는데, 이는 CAF 식단에 제공되는 부드러운 음식이 쥐가 더 단단한 항목에 접근하지 않고 부정교합을 일으킬 수 있기 때문에 중요합니다.
3. CAF 규정식을 시작하기 전에, CAF 또는 차우 단에 케이지를 할당하고 이들이 그룹 사이 체중의 평균 그리고 범위를 비교하고 필요에 따라 재할당해서 체중을 시작하기 위한 일치되는지 확인하십시오. 조명 노출은 circadian 리듬, 음식 섭취량 및 활동에 영향을 미칠 수 있기 때문에 CAF와 차우 케이지가 식민지 방에 고르게 분포되도록합니다.
   참고: 설치류는 그룹 수용 (특히 남성)을 수용 할 때 사회적 계층을 형성한다. 사회적 스트레스의 효과 쥐 (케이지 내에서 괴롭힘을 줄이기 위해) 비슷한 체중의 다른 사람과 함께 보관 되도록 하 여 부분적으로 제어 됩니다. 또한, 카페테리아 다이어트는 모든 쥐가 식단에 접근 할 수 있도록 케이지 주위에 고르게 분포해야합니다.

2. 다이어트 선택 및 설정

1. 일정
   1. 정기적인 차우와 물은 항상 사용할 수 있으며 매일 최소 2 개의 단맛과 두 가지 풍미있는 품목으로 보충됩니다 (주간 일정의 예는 표 1에나와 있습니다. 그림 1에표시된 3 일 동안의 음식 옵션). 옵션으로 제공되는 추가 제품은 고지방, 고당분 차우 및 10% 자당 용액입니다.
   2. 다량 영양소 비율이 비슷한 각 카테고리 내에서 음식을 선택하십시오: 모든 달콤한 품목은 지방보다 탄수화물에서 상대적으로 높고 모든 짭짤한 품목은 탄수화물보다 지방이 더 높습니다. 매일 CAF 식품 세트마다 지방, 탄수화물, 설탕 및 단백질의 비슷한 비율을 제공하는 것을 목표로 합니다.
   3. 실험 전반에 걸쳐 정기적으로 소비를 모니터링하여 필요한 경우 하이퍼파통을 유지하기 위해 메뉴를 맞춤화할 수 있도록 합니다. 표 2는 여러 가지 예시 식품에 대한 에너지 밀도 및 다량 영양소 정보를 제공하고, 200 g의 수컷 스프라그 Dawley 랫트에 대해 시동량을 제안하였다.
   4. 연속일 또는 일주일에 너무 자주 단일 음식을 먹이지 마십시오, 이 그 음식의 섭취를 줄일 수 있습니다. 이 경우, 다시 통합하기 전에 며칠 동안 일정에서 음식을 생략하십시오.
      참고: 쥐는 신공포증을 표시할 수 있고 대부분의 새로운 음식은 소모될 지 여부를 결정하기 위하여 반복한 노출을 요구합니다. 쥐는 일반적으로 효모 (빵, 피자 등)를 함유 한 음식이나 감귤류 또는 커피 맛이있는 음식을 선호하지 않습니다.
2. 젖은 음식
   1. 침구가 더럽지 않도록 참치 주석과 같은 용기에 수분 함량이 높은 식품을 제시하는 것이 좋습니다. 이 작업이 완료되면 케이지를 제어하기 위해 빈 컨테이너도 제공되어야 합니다.
3. 다이어트 소싱
   1. 사용되는 CAF 식품이 스테이플이거나 전체 실험에 충분한 식품을 확보하여 식품이 일관되게 유지되고 대체될 필요가 없도록 하십시오.
4. 다이어트 수납
   1. 포장또는 -20°C에 표시된 식품을 보관하고 사용하기 전날 밤에 해동하십시오. 건식 제품(비스킷)을 밀폐 용기에 보관하십시오.
5. 자당 용액 (선택 사항)
   1. 자당 용액을 준비하십시오, 일반적으로 10% (w/v) 대량 (2-5 L)에 사용하지 않을 때 4 °C에서 저장.
   2. 세균이나 곰팡이 의 성장을 방지하기 위해 매주 (최소한) 자당 병을 교체하십시오. 매일 병을 검사하고 성장 징후가 관찰되면 교체하십시오.
      참고: 자당은 항상 사용할 수있는 물 뿐만 아니라 제공됩니다.

3. 카페테리아 다이어트 준비

1. 없애다
   1. 사용하기 전에 ~ 24 시간 해동하기 위해 적절한 양의 CAF 식품을 꺼내십시오. 음식은 전자 레인지를 사용하여 해동 될 수 있지만 뜨거운 동안 제시해서는 안됩니다.
2. CAF 다이어트의 일일 보충
   1. 매일 CAF 다이어트 식품을 변경하면 다양성을 극대화하고 케이지 오염을 최소화합니다. 쥐는 어두운 주기의 초기 부분에서 그들의 일일 섭취량의 대부분을 먹는, 음식이 이 시간에 신선한 되도록 어두운 일정의 발병에 가까운 CAF 음식 보충 일정. 음식 섭취량이 측정되지 않는 날에 CAF 식단을 보충하십시오.
   2. 다음과 같이 이 그룹이 비슷한 일일 경험을 갖도록 하는 방식으로 차우 그룹에 먹이를 주세요.
      1. 물병을 돌리고(주유를 위로), 케이지를 작업 공간에 놓고 뚜껑을 제거합니다.
      2. 약 20s의 침구를 가볍게 방해하여 CAF 케이지의 침구에서 식품을 수집하는 과정을 시뮬레이션하십시오.
      3. 케이지 침구에 음식에 노출을 동일시하기 위해, 침구에 식품 호퍼에서 차우 펠릿의 작은 소수를 배치합니다.
      4. 케이지 뚜껑을 반납하고 랙으로 되돌리고, 유출을 최소화하기 위해 케이지가 정착된 경우에만 물병을 교체하십시오.
   3. 카페테리아 그룹 먹이주기
      1. 각 케이지에 라벨이 붙은 용기에 CAF 다이어트 용품을 준비합니다.
      2. 물병을 돌리고(주유를 위로), 케이지를 작업 공간에 놓고 뚜껑을 제거합니다.
      3. 침구에서 오래된 카페테리아 식단을 최대한 제거하십시오.
      4. 신선한 카페테리아 다이어트를 케이지에 넣습니다.
      5. 케이지를 닫고 랙으로 돌아갑니다.
      6. 물과 자당 병을 교체하십시오.
         참고: 차우 쥐를 CAF 식단에 노출하지 않으려면 CAF 케이지 전에 차우 케이지를 먹이거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 장갑은 다른 규정식 단에서 쥐를 취급 사이에서 변경되어야 합니다.
3. 필요에 따라 차우, 물, 자당 병을 위로 올려 보시고 자당병을 마무리합니다. 음식과 물을 토핑 한 후 상자가 무거워지기 때문에 다른 절차 후에이 작업을 수행하는 것이 더 효율적입니다.
   참고: CAF 상자는 더 빨리 토양과 젖은 침구뿐만 아니라 강한 냄새에 노출에 의해 유도 스트레스를 피하기 위해 더 자주 변경해야합니다. 매일 침구를 검사하고 적절하게 변경하십시오.

4. 24 H 이상 음식 섭취

참고: 음식 섭취량 측정은 일주일에 여러 번 개별 24 시간 기간에 걸쳐 수행됩니다.

1. CAF 다이어트를 시작하면 체중을 측정하고 24 h 음식 섭취량을 일주일에 두 번 이상 섭취하여 식단의 효과를 모니터링하십시오. 암흑기의 발병에 가까운 음식 섭취 측정을 시작합니다. 맛과 에너지 밀도와 동일시하면 시간이 지남에 따라 변화를 정확하게 모니터링할 수 있기 때문에 식품 섭취 측정 일에 동일한 CAF 식품 세트를 제시하는 것을 목표로 합니다.
   참고: 이는 동일한 음식에 과도하게 노출되면 시간이 지남에 따라 과다증을 감소시킬 수 있기 때문에 주당 음식 섭취량을 >2로 측정하는 연구가 불가능할 수 있습니다.
2. CAF 및 제어 식이 섭취 조치
   1. CAF 식단을 준비하고 각 케이지에 라벨이 부착된 용기에 넣고 각 구성 요소를 계량하고 기록합니다. 그림 1은 완성된 CAF 식품 세트를 나타낸다. 표 3은 예시식품 섭취 모니터링 시트로 구성된다.
   2. 필요에 따라 물, 자당 및 차우 레벨을 리필하십시오.
3. 차우(제어) 케이지용
   1. 물병을 돌리고(주유를 위로), 케이지를 작업 공간에 놓고 뚜껑을 제거합니다.
   2. 쥐의 무게를 측정한 다음 환경 농축과 함께 신선한 침구가있는 케이지로 옮김하십시오.
   3. 물병과 차우의 무게를 기록합니다.
   4. 케이지 뚜껑을 교체하고 케이지를 랙에 돌려서 물병을 돌립니다. 'FOOD INTAKE'라는 작은 표지판을 케이지에 추가하여 승무원과 연구자에게 병과 차우를 만지지 않도록 알릴 수 있습니다.
4. CAF 케이지의 경우:
   1. 4.3단계와 동일한 단계를 수행합니다. 또한 쥐가 옮겨지기 전에 신선한 침구로 케이지 주변에 미리 계량된 CAF 식품 용기를 뿌립니다.
   2. 최소한의 교란으로 24 시간 동안 쥐를 둡니다. 예기치 않은 중단(예: 식민지 방에 새 쥐의 도착 또는 주변 소음의 변화)을 기록합니다.
5. 음식 섭취량 측정 완료
   1. 차우 케이지의 물병과 차우의 무게를 기록하고, 조심스럽게 차우 조각을 위해 침구를 검색합니다. 케이지가 완성되면 케이지에서 '음식 섭취' 기호를 제거합니다.
   2. CAF 케이지에 대한 신선한 카페 다이어트를 준비합니다.
   3. 각 CAF 케이지용
      1. 물, 차우, 자당의 무게를 기록합니다.
      2. 케이지 뚜껑과 환경 농축을 제거합니다.
      3. 침구에서 CAF 파편을 조심스럽게 제거하고 별도의 용기에 넣습니다. 가장 큰 조각을 먼저 제거한 다음 부드러운 스위핑 동작을 사용하여 모든 케이지 침구를 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 체계적으로 선별합니다.
         참고: 음식을 수집할 때 각 케이지에 동일한 정도의 주의를 기울이면 됩니다. 케이지가 특히 지저분한 곳을 기록하십시오 - 어떤 경우에는 쥐가 케이크 및 / 또는 비스킷을 수집하기 어려운 미세 분말로 갈아 넣을 수 있습니다. 이것은 인위적으로 음식 섭취 조치를 팽창시킬 수 있습니다.
      4. 새장 주위에 새로운 CAF 식단을 배포하고, 환경 농축을 반환하고, 케이지 뚜껑을 닫고 랙에 반환하여 '음식 섭취' 기호를 제거합니다.
      5. 각 CAF 식품의 무게가 가장 가까운 0.1 g에 이르는 기록무게를 초기 식품 무게에서 남은 음식을 빼서 케이지당 소비된 총 식품을 얻은 다음 각 상자의 쥐 수로 나눕니다(따라서 동등한 섭취량을 가정함).
      6. 제조업체에서 제공하는 각 식품의 에너지 밀도(kJ/g)를 곱한 값(g/rat)을 곱합니다.
         참고: 다량 영양소 섭취량을 계산하기 위해 탄수화물과 단백질의 경우 에너지 밀도가 16.7 kJ/g, 지방은 37kJ/g입니다.

결과

그림 2A에도시된 바와 같이, CAF 다이어트 수유는 6주 동안 일관된 수컷 스프라그 Dawley 쥐의 3개의 코호트에서 얻은 데이터를 기반으로 차우 대조군을 기준으로 에너지 섭취량이 2.5배 증가합니다. 다른 연구는 hyperphagia의이 범위는 이상 지속 확인 10²¹ 그리고 16²² 주 실험. 체중곡선(도 2B)은CAF ?...

토론

여기에 설명된 CAF 다이어트 프로토콜은 쥐를 지방과 설탕이 많은 고가의 다양한 음식에 노출시킴으로써 많은 사람들이 먹는 이른바 '서양 식단'의 안정적이고 견고한 모델을 제공합니다. Hyperphagia-대조군을 기준으로 에너지 섭취량의 현저한 증가로 평가 -는 노출의 처음 24 시간 내에서 관찰, 통계적으로 유의 한 체중 차이 주 이내에 볼 수 와. 따라서, CAF는 설치류에 대한 식이 유발 비만의 효과적?...

자료

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