适口性西方风格自助饮食作为建立啮齿类动物饮食诱导肥胖模型的可靠方法

摘要

本方案描述了使用一种适口性极高的西式自助饮食来建立啮齿类动物暴食和肥胖模型的方法。本文详细介绍了食物的选择、制备和测量步骤，并解释了有助于产生稳定且可重复表型的方法学因素。

摘要

肥胖在发达国家和发展中国家的发病率正迅速上升，已知会引发或加重多种疾病。 肥胖及其共病状况带来的健康负担凸显了深入理解其发病机制的必要性，然而伦理限制使得在人体上开展相关研究受到制约。因此，建立具有良好外部效度的实验动物肥胖模型，对于研究超重和肥胖至关重要。 尽管已有多种动物物种被用于模拟人类肥胖所伴随的一系列变化，啮齿类动物是最常用的模型。本实验室开发了一种西方式的自助餐饮食（cafeteria diet），可使啮齿类动物持续出现显著的体重增加及代谢性疾病的标志物。该饮食通过提供多种高适口性食物诱导动物暴食，模拟现代西方的饮食环境。这种饮食可在大鼠中快速诱导体重增加和体脂积聚，从而便于研究过度进食和肥胖的影响。尽管自助餐饮食在宏量营养素和微量营养素成分的精确控制方面不如纯化高脂或高脂高糖饮食，但其通常诱导出比纯化饮食更严重的代谢表型，且更接近超重和肥胖人群所表现出的代谢紊乱特征。

引言

肥胖及其相关共病对全球健康负担有巨大影响¹，并占澳大利亚疾病负担的7%²。导致肥胖的主要危险因素是摄入富含饱和脂肪和精制碳水化合物、而缺乏膳食纤维和微量营养素的不健康饮食³。要确定治疗肥胖的干预靶点，需要能够系统评估对多种生化和生理系统影响的模型。啮齿类动物模型的应用已显著推动了我们对肥胖病因学的理解，这类模型可在受控条件下随时间研究行为、代谢和分子层面的效应，并便于对环境因素进行操控。

自助饮食（CAF）诱导肥胖模型通过在啮齿类动物的标准饲料饮食基础上，添加多种适口性强、富含饱和脂肪、精制碳水化合物或二者兼有的食物，来建立。这类食物包括蛋糕、甜饼干以及高脂肪的咸味零食（如加工肉类、奶酪和薯片）。该模型能稳定诱导啮齿类动物暴食及快速体重增加。该模型的关键特征是提供多种高度适口的食物，旨在模拟现代食物环境。短期来看，食物种类的可获得性会增加大鼠的摄食量。⁴ 以及在人类中⁵ 即使食物在适口性上相匹配，且仅在风味和嗅觉线索上有所不同^4,6然而，一项研究表明，在能量和宏量营养素相匹配的条件下，提供风味和质地不同的纯化饮食对大鼠的长期....

方案

本方案已针对大鼠的使用进行了优化。尽管我们已成功在小鼠中使用过CAF饮食^17,18，但软质食物的研磨可能引入额外误差，从而降低食物摄入量测量的可靠性¹⁹。本方案已获得新南威尔士大学动物护理与伦理委员会批准，并符合澳大利亚国家卫生与医学研究委员会（NHMRC）发布的《科学用途动物使用与护理指南》（第8版）的要求。

注意：在我们的短期研究中（即自由摄取CAF饮食少于<10周），观察到的不良反应极少；没有证据表明摄取CAF饮食的大鼠在整体健康、活动能力、社交行为或类似焦虑行为方面发生改变²⁰。在较长时间（超过>16周）后，摄取CAF饮食的大鼠中偶有极少数心血管事件被观察到。

1. 动物适应性饲养与管理

1. 大鼠到达后，在设施中适应5–7天，期间自由摄取对照饮食和水。从到达后24小时开始，每天进行抓取操作；由于CAF饮食需要每日与笼具互动，因此规律性的抓取操作非常重要。
2. 确保所有笼具均提供环境丰富化措施。标准笼具内应包含一个红色聚甲基丙烯酸甲酯盒子、筑巢材料和一根木质咀嚼棒，这一点尤为重要，因为CAF饮食提供的软质食物可能导致大鼠....

结果

如图2A所示，根据三组雄性Sprague Dawley大鼠的数据，CAF饮食喂养导致能量摄入量相比普通饲料对照组增加2.5倍，该差异在6周内保持稳定。其他研究已证实，这种程度的摄食过多在持续10²¹和16²²周的实验中仍可维持。体重变化曲线（图2B）显示，从饮食干预第3–4周起，CAF饮食组大鼠的平均体重较对照组高出20%，这一增幅与人类肥胖发生初期的体重增长程度相当。在第6周时，CAF组与对照组之间的平均体重增长差异达到67%（图2C），通过EchoMRI测定的体脂率大约增加了一倍（图2D）。饲喂CAF饮食的大鼠通常每日摄入其总能量的5–10%来自普通饲料（约5 g/只/.......

讨论

通过让大鼠接触多种高脂肪、高糖且适口性极佳的食物，本文所述的CAF饮食方案为许多人群所食用的所谓“西方饮食”提供了一种可靠且稳定的动物模型。在暴露后的最初24小时内即可观察到摄食过多——表现为与对照组相比能量摄入显著增加，数周内即可观察到具有统计学意义的体重差异。因此，CAF是啮齿类动物饮食诱导肥胖的一种有效模型。

多项研究报道，与纯化高脂（HF）或高脂高糖（HFHS）饮食相比，自助餐式（CAF）饮食会导致更显著的肥胖表型。Sampey 等人²⁶发现，与饲喂高脂饮食的大鼠相比，CAF饮食暴露导致更严重的肝脏和脂肪组织炎症、更差的葡萄糖耐受能力以及更强的胰岛素抵抗。尽管该研究采用的是以猪油为基础的高脂饮食（HFD），但另外两项实验发现，与基于黄油²⁷和椰子油²⁸的高脂饮食相比，CAF饮食会进一步增加体脂含量。类似地，Higa 等人发现，在小鼠中，尽管高脂饮食和CAF饮食均会增加内脏脂肪（相对于对照饮食），但只有CAF饮食会增加摄食量，并加速高.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
2-5 L 塑料瓶			配制10%蔗糖溶液（如适用）
砧板			建议使用塑料制品
冷冻机			用于储存 CAF 食品
戈登氏维持性啮齿类动物饲料	戈登特种饲料（澳大利亚）		我们实验室使用的维持饮食（14 kJ/g；碳水化合物占65%，脂肪占13%，蛋白质占22%，以能量计）
大型塑料储物箱			上述所有物品均可存放于容器中，以便于取用
大勺			用于 CAF 饮食制备
微波			对于 CAF 饮食解冻（如需要时）
非锯齿刀			用于 CAF 饮食制备
纸巾			在制备CAF过程中，清洁工作台面和刀具至关重要
塑料容器			这些用于在测量日称量 CAF 食物样品
塑料漏斗			配制10%蔗糖溶液（如适用）
红光			由于CAF饮食应在每天暗期开始前更换，因此在黑暗环境中操作时可使用红光辅助
金枪鱼罐头			用于盛装含水量较高的 CAF 食物样品。塑料容器也可能适用
称量容器 × 3			应使用不同的容器分别称量大鼠和饲料 &和瓶子，以及咖啡因食品
体重秤			建议使用感量为 0.1 g 的天平
白砂糖			如适用，配制10%蔗糖溶液