Приемлемый западный стиль кафетерий диета как надежный метод для моделирования диеты индуцированной ожирения у грызунов

Резюме

Этот протокол описывает использование очень приемлемой, западного стиля кафетерия диеты для моделирования переедания и ожирения у грызунов. Здесь мы предоставляем подробный план отбора, подготовки и измерения продуктов питания, а также разъясняем методологические факторы, которые помогают в создании надежного и воспроизводимого фенотипа.

Аннотация

Ожирение быстро растет в заболеваемости в развитых и развивающихся странах и, как известно, вызывает или усугубляет многие заболевания. Бремя ожирения для здоровья и сопутствующие условия подчеркивают необходимость лучшего понимания его патогенеза, однако этические ограничения ограничивают исследования среди людей. С этой целью внешне действительные модели ожирения у лабораторных животных имеют важное значение для понимания избыточного веса и ожирения. Хотя многие виды были использованы для моделирования спектр изменений, которые сопровождают ожирение у людей, грызуны наиболее часто используются. Наша лаборатория разработала в западном стиле столовой диеты, которая последовательно приводит к значительному набору веса и маркеры метаболических заболеваний у грызунов. Диета подвергает грызунов к различным очень вкусные продукты, чтобы вызвать гиперфагию, моделирование современной западной пищевой среды. Эта диета быстро индуцирует увеличение веса и накопление жировых отложений у крыс, что позволяет изучать эффекты переедания и ожирения. В то время как столовая диета не может обеспечить такой же контроль над макроэлементами и микроэлементами профиля, как очищенные с высоким содержанием жира или с высоким содержанием жира, с высоким содержанием сахара диеты, кафетерий диеты обычно вызывает более серьезный метаболический фенотип, чем наблюдается с очищенной диеты и в большей степени в соответствии с нарушениями обмена веществ наблюдается в избыточном весе и ожирением населения человека.

Введение

Ожирение и связанные с ним сопутствующие заболевания вносят огромный вклад в глобальное бремя здравоохранения¹ и составляют 7% бремени болезней в Австралии². Ведущим фактором риска ожирения является потребление нездоровых диет с высоким содержанием насыщенных жиров и рафинированных углеводов, а также низким содержанием клетчатки и микроэлементов^3. Определение целей терапевтического вмешательства при ожирении требует моделей, которые могут систематически оценивать воздействие на несколько биохимических и физиологических систем. Наше понимание этиологии ожирения было значительно расширено в ходе работы с использованием моделей грызунов, где поведенческие, метаболические и молекулярные эффекты могут быть изучены во времени в контролируемых условиях, где экологические факторы могут быть легко Манипулировать.

Столовая диета (CAF) модель диетического ожирения состоит из дополнения грызунов стандартная чау диета с различными приемлемыми продуктами, которые с высоким содержанием насыщенных жиров, рафинированных углеводов, или обоих. Примеры таких продуктов включают торты, сладкое печенье и с высоким содержанием жира пикантные закуски (такие как переработанное мясо, сыр и чипсы). Он надежно способствует гиперфагии и быстрому набору веса у грызунов. Ключевыми особенностями модели являются предоставление различных высоковкусных продуктов питания, предназначенных для имитации современной пищевой среды. Доступ к разнообразию увеличивает потребление пищи у крыс в течение краткосрочных⁴ и у людей^5, даже когда продукты соответствуют вкусу и различаются только по вкусу и обонятельные сигналы^4,6. Тем не менее, одно исследование показало, что предоставление энергии и макроэлементов соответствующих очищенных диет, которые варьировались по вкусу и текстуре не влияет на долгосрочное увеличение веса тела у крыс⁷, предполагая, что питательный состав и различные пост-оральные эффекты различные продукты могут также способствовать перееданию. Воздействие нескольких вкусов и текстур преодолевает сенсорно-специфическое сытость, которое описывает уменьшение желания съесть недавно съеденную пищу по сравнению с альтернативой⁵. Во многих когортах в нашей лаборатории, мы также заметили, что использование очень вкусные продукты еще больше усиливает переедание.

Эта диета CAF используется уже более 40 лет, так как Sclafani⁸ сообщил, что самки крыс, подвергшихся ассортименту "супермаркет продуктов" (зефир, шоколад, арахисовое масло, печенье, салями и сыром среди них) демонстрируют ускоренное увеличение веса по отношению к элементам управления. Это и другие ранние исследования отметили, что CAF-стиль диеты, как представляется, ускорить увеличение веса более эффективно, чем чистый с высоким содержанием жира или высоким содержанием углеводов диеты ^8,9. Работа в 1980-х годов характеризуется макроэлементов профилей¹⁰ и еды моделей¹¹ крыс кормили CAF диеты, и показал глубокие изменения в жировой массы и уровня инсулина^9,10 и термогенез¹². Наша группа использовала диету CAF для моделирования ожирения на протяжении более двух десятилетий^13,14 и за это время мы использовали несколько вариантов диеты. Крысы представлены по крайней мере два сладких и два соленых продуктов питания каждый день, в дополнение к регулярным чау и воды. В последние годы мы начали дополнять твердые продукты CAF 10% сахарозы раствором. Способность адаптировать диету CAF к различным экспериментальным проектам является сильной стороной модели.

Диеты CAF способствуют немедленной гиперфагии (т.е. в течение первых 24 ч) и неуклонному увеличению массы тела и жировой массы. Тем не менее, следствием максимизации разнообразия является то, что потребление макроэлементов и микроэлементов не контролируется, точка некоторая точка зрения, как непреодолимый недостаток¹⁵. Исследования диетического ожирения чаще используют очищенные с высоким содержанием жира (HF) или комбинированные диеты с высоким содержанием жира с высоким содержанием сахара (HFHS), которые обеспечивают точный контроль над содержанием питательных веществ и менее трудоемкие, чем модель CAF, которая требует ежедневного мониторинга и тщательное планирование и выполнение графика. Переводная актуальность коммерчески доступных очищенных диет HF является темой текущих дебатов, так как их жирные кислоты профиля и пропорций жира и сахарозы не может выровнять с человеком диетического потребления¹⁶. Хотя диета CAF не предлагает такую же степень контроля над составом питательных веществ, как очищенные диеты, она направлена на моделирование вкуса и разнообразия, которое характеризует варианты питания в большинстве современных обществ.

протокол

Описанный здесь протокол был оптимизирован для использования у крыс. Хотя мы использовали диету CAF успешно у мышей^17,18, мягкая пища шлифовка может ввести дальнейшую ошибку снижения надежности пищевых мер¹⁹. Этот протокол утверждается Комитетом по уходу за животными и этике при Университете Нового южного Уэльса и соответствует австралийским руководящим принципам по использованию и уходу за животными в научных целях (8-е издание), предоставляемых Австралийским национальным здравоохранением и Медицинский научно-исследовательский совет.

ПРИМЕЧАНИЕ: Очень немногие побочные эффекты наблюдались в наших краткосрочных исследованиях (т.е. lt;10 недель ad libitum CAF доступа); нет никаких доказательств изменений в общем благополучии, активности, коммуникабельности или тревожно-подобное поведение у крыс на диете CAF²⁰. После более длительных интервалов (16 недель) очень случайные сердечно-сосудистые инциденты наблюдались у крыс, кормях каф-

1. Акклиматизация животных и жилищное строительство

1. Акклиматизировать крыс на объект в течение 5-7 дней после прибытия с бесплатным доступом к контролю диеты и воды. Обработка крыс ежедневно, начиная с 24 ч после прибытия; CAF диета включает в себя ежедневное взаимодействие с клеткой так регулярное обращение имеет важное значение.
2. Обеспечить экологическое обогащение предоставляется всем клеткам. Стандартная клетка содержит красный полиметил метакрилат поле, гнездования материала и деревянной жевательной палкой, что важно, потому что мягкие продукты, предоставляемые в рамках диеты CAF может привести к крыс развивающихся malocclusion без доступа к труднее пунктов жевать.
3. До начала диеты CAF, назначить клетки CAF или чау групп и обеспечить их подобраны для начала веса тела, сравнивая средний и диапазон веса тела между группами и перевыделения по мере необходимости. Как освещение воздействия может повлиять на циркадные ритмы, потребление пищи и деятельности, обеспечить CAF и чау клетки распределяются равномерно в комнате колонии.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Грызуны формируют социальную иерархию, когда групповые (особенно мужчины). Последствия социального стресса частично контролируются путем обеспечения крыс размещаются с другими аналогичной массы тела (для уменьшения издевательств в клетке). Кроме того, столовая диета должна быть равномерно распределены вокруг клетки, так что все крысы имеют доступ к диете.

2. Диета Выбор и настройка

1. Планирования
   1. Убедитесь, что регулярные чау и вода всегда доступны и дополняются как минимум двумя сладкими и двумя пикантными предметами каждый день (пример еженедельного расписания показан в таблице 1;варианты питания на 3 дня, показанные на рисунке 1). Дополнительные услуги с высоким содержанием жира, высоким содержанием сахара чау и 10% сахарозы раствора.
   2. Выберите продукты в каждой категории, которые похожи в пропорциях макроэлементов: все сладкие предметы относительно выше в углеводах, чем жир, и все пикантные элементы выше в жире, чем углеводы. Цель обеспечить аналогичные пропорции жира, углеводов, сахара и белка в каждом ежедневном наборе продуктов CAF.
   3. Регулярно следите за потреблением на протяжении всего эксперимента, так что меню может быть адаптировано, при необходимости, для поддержания гиперфагии. Таблица 2 обеспечивает плотность энергии и макроэлементную информацию для нескольких примеров продуктов, и предложил анамовые количества для 200 g мыжских крыс Sprague Dawley.
   4. Избегайте кормления любой одной пищи на последовательных дней или слишком часто в неделю, так как это может уменьшить потребление этой пищи. Если это происходит, опустить пищу из графика в течение нескольких дней до повторного включения.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Крысы могут отображать неофобии и большинство новых продуктов питания требуют повторного воздействия, чтобы определить, будут ли они потребляться. Крысы обычно не предпочитают продукты, содержащие дрожжи (хлеб, пицца и т.д.) или те, с цитрусовыми или кофейных ароматизаторов.
2. Влажные продукты
   1. Рассмотрите возможность представления продуктов с более высоким содержанием влаги в контейнере, таких как тунец окоты, чтобы избежать загрязнения постельных принадлежностей. Пустые контейнеры также должны быть предоставлены для контроля клетки, если это делается.
3. Диета источников
   1. Убедитесь, что продукты CAF, используемые являются основными продуктами питания или получить достаточно для всего эксперимента, так что продукты питания остаются последовательными и не должны быть заменены.
4. Хранение диеты
   1. Храните продукты, указанные на упаковке или при -20 градусах По Цельсию и оттаивайте ночь перед использованием. Храните сухие товары (печенье) в герметичном контейнере.
5. Сахароза решение (необязательно)
   1. Подготовка сахарозы решение, как правило, 10% (w/v) навалом (2-5 L) и хранить на 4 кк С, когда не используется.
   2. Заменить сахарозы бутылки еженедельно (как минимум), чтобы предотвратить бактериальный или грибковый рост. Проверяйте бутылки ежедневно и заменяйте, если наблюдаются признаки роста.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Сахароза предоставляется в дополнение к воде, которая всегда доступна.

3. Приготовление диеты кафетерия

1. Оттайки
   1. Вынь из соответствующих количествах продуктов CAF, чтобы оттаять 24 ч до использования. Пища может быть разморожена с помощью микроволновой печи, но не должна быть представлена в то время как горячая.
2. Ежедневное пополнение диеты CAF
   1. Изменение CAF диетические продукты ежедневно гарантирует, что разнообразие максимизируется, и клетки загрязнения сводится к минимуму. Как крысы едят большую часть своего ежедневного потребление в начальной части темного цикла, график CAF пополнения пищи близко к началу темного графика, так что пища свежая в это время. Пополнить CAF диеты в день, когда потребление пищи не измеряется.
   2. Кормите группы чау таким образом, чтобы гарантировать, что эта группа имеет аналогичный ежедневный опыт, следующим образом.
      1. Включите бутылки с водой вокруг (носы вверх), поместите клетку на рабочее пространство и удалить крышку.
      2. Слегка нарушить постельные принадлежности в течение примерно 20 с, чтобы имитировать процесс сбора продуктов питания из постельных принадлежностей клетки CAF.
      3. Поместите небольшую горсть чау гранулы из пищевой бункер в постельные принадлежности, чтобы приравнять воздействие пищи на клетке постельных принадлежностей.
      4. Вернуть крышку клетки и вернуться к стойке, заменив бутылки с водой только тогда, когда клетка поселилась для того, чтобы свести к минимуму утечки.
   3. Кормление групп кафетерия
      1. Подготовка CAF диеты пунктов в маркированных контейнер для каждой клетки.
      2. Включите бутылки с водой вокруг (носы вверх), поместите клетку на рабочее пространство и удалить крышку.
      3. Удалите как можно больше старой диеты кафетерия из постельных принадлежностей, как это возможно.
      4. Поместите свежую диету кафетерия в клетку.
      5. Закройте клетку и вернитесь к стойке.
      6. Замените бутылки с водой и сахарозой.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы избежать разоблачения чау крыс CAF диеты, рассмотреть вопрос о кормлении чау клетки до КЛЕТКи CAF, или наоборот. Перчатки должны быть изменены между обработки крыс из разных групп диеты.
3. Пополнить чау, воду и сахарозу бутылки по мере необходимости. Делать это после других процедур является более эффективным, как коробки тяжелее после пополнения пищи и воды.
   ПРИМЕЧАНИЕ: CAF коробки почвы быстрее и должны быть изменены чаще, чтобы избежать стресса, вызванного воздействием мокрых постельных принадлежностей, а также сильные запахи. Осматривайте постельные принадлежности ежедневно и меняйте по мере необходимости.

4. Потребление пищи более 24 H

ПРИМЕЧАНИЕ: Измерения ведоки проводятся в течение дискретного периода 24 ч несколько раз в неделю.

1. При начале диеты CAF, измерить вес тела и 24 ч потребление пищи по крайней мере два раза в неделю, чтобы контролировать эффективность диеты. Начните измерения ведоки в непосредственной близости от начала темной фазы. Цель представить тот же набор продуктов CAF на потребление пищи дней измерения, как приравнивание вкуса и энергии плотности позволит точного мониторинга изменений с течением времени.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Это не может быть возможным для исследований, требующих, чтобы измерения потребления пищи в неделю, так как чрезмерное воздействие на те же продукты могут уменьшить гиперфагию с течением времени.
2. Caf и контроль рацион питания меры
   1. Подготовка CAF диеты и место в маркированный контейнер для каждой клетки, взвешивания и записи каждого компонента. На рисунке 1 показан законченный набор продуктов CAF. Таблица 3 состоит из примера листа мониторинга пищевых продуктов.
   2. Пополнить воду, сахарозу и чау уровнях по мере необходимости.
3. Для чау (контрольных) клеток
   1. Поверните бутылки с водой вокруг (выплески вверх), поместите клетку на рабочее пространство и снимите крышку.
   2. Взвесьте крыс, а затем перенесите их в клетку со свежими постельными принадлежностями, вместе с экологическим обогащением.
   3. Рекордный вес бутылок с водой и чау.
   4. Замените крышку клетки, верните клетку в стойку, а затем поверните бутылки с водой. Небольшие знаки с указанием "FOOD INTAKE" могут быть добавлены в клетку, чтобы уведомить обслуживающего персонала и исследователей не прикасаться к бутылкам и чау.
4. Для клеток CAF:
   1. Выполните те же шаги, что и в шаге 4.3. Дополнительно рассеять предварительно взвешенный контейнер продуктов CAF вокруг клетки со свежими постельными принадлежностями, прежде чем крысы передаются.
   2. Оставьте крыс на 24 ч период с минимальными нарушениями. Запись любых непредвиденных сбоев (например, прибытие новых крыс в комнату колонии, или изменения в окружающем шуме).
5. Готовое измерение вху пищи
   1. Рекордный вес бутылок с водой и чау для чау-клеток, тщательно ища постельные принадлежности на кусочки чау. Удалите знак «потребление пищи» из клеток после завершения.
   2. Приготовьте свежую диету CAF для клеток CAF.
   3. Для каждой клетки CAF
      1. Рекордный вес воды, чау и сахарозы.
      2. Удалите крышку клетки и экологического обогащения.
      3. Тщательно удалите фрагменты CAF из постельных принадлежностей и поместите в отдельные контейнеры. Удалите крупнейших частей, а затем систематически просеять все клетки постельных принадлежностей от одного конца к другому с помощью нежных радикальных движений.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Применяйте ту же степень ухода к каждой клетке при сборе пищи. Запись, где клетка была особенно грязный-в некоторых случаях крысы будут молоть вниз торт и / или печенье в мелкий порошок, который трудно собрать. Это может искусственно раздувать меры по удовению пищи.
      4. Распределите новую диету CAF вокруг клетки, верните экологическое обогащение, закройте крышку клетки и верните ее в стойку, сняв знак «потребление пищи».
      5. Рекордный вес каждой пищи CAF до ближайшего 0,1 г. Вычтите пищу, оставшуюся от первоначального веса пищи, чтобы получить общий объем пищи, потребляемой на клетку, а затем разделить на количество крыс в каждой коробке (таким образом, предполагая равное потребление).
      6. Умножьте потребляемые суммы (g/rat) на плотность энергии (kJ/g) каждой пищи, предоставляемой производителем.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Для расчета потребления макроэлементов мы используем предполагаем плотность энергии 16,7 кДж/г для углеводов и белков и 37 кДж/г для жира.

Результаты

Как показано на рисунке 2A, CAF диеты кормления производит 2,5 раза увеличение потребление энергии по отношению к чау-контроля, на основе данных из трех когорты мужчин Sprague Dawley крыс, что является последовательным в течение 6 недель. Другие исследования подтвердили, ?...

Обсуждение

Путем подвергать действию крыс к разнообразию высоки palatable продуктов с высоким содержанием в сале и сахаре, протокол диетпитания CAF описанный здесь обеспечивает надежную и надежную модель so-called «западной диетпитания» съеденной много людей. Гиперфагия, оцениваемая как значительное уве...

Материалы

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