Artículo de método

Modelo de ingesta de atracones intermitentes en ratones

DOI:

10.3791/67560

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10 de enero de 2025

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1Department of Physiology, Faculty of Medicine, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)

En este artículo

Resumen

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Se estableció un modelo de atracones en ratones utilizando el acceso intermitente a M&M's (un alimento altamente palatable hecho de grasa y azúcar). Los ratones con acceso intermitente a este alimento rico en grasas y azúcares mostraron comportamientos similares al estrés, una mayor ingesta calórica y una preferencia por ese alimento sobre la comida estándar en comparación con los ratones con acceso continuo o nulo a la comida.

Resumen

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La obesidad afecta a una de cada ocho personas en todo el mundo. Comer en exceso, especialmente los alimentos ricos en calorías, juega un papel importante en la obesidad. El trastorno por atracón (BED, por sus siglas en inglés) es una afección compleja causada por una combinación de factores biológicos, psicológicos y sociales. Implica el consumo excesivo de alimentos ricos en calorías en un corto período de tiempo y, a menudo, se relaciona con la ansiedad y los antojos.

Aquí, presentamos un protocolo que emplea el acceso continuo e intermitente a un nuevo alimento altamente palatable (HPF, por sus siglas en inglés), M&M's, para desarrollar un modelo de ratón para investigar el trastorno por atracón (BED). El HPF, elegido por su alto contenido en grasas y azúcares, representa una fuente de alimento óptima para estudiar debido a su fuerte palatabilidad, lo que lo hace particularmente adecuado para examinar comportamientos alimentarios compulsivos. Con el uso de ratones C57BL/6, proporcionamos acceso continuo o intermitente a los M&M's, al tiempo que permitimos el acceso sin restricciones a la comida y el agua estándar. Aloctavo día, los ratones del grupo de acceso intermitente mostraron comportamientos de atracón pronunciados, que persistieron hastael día 26. Estos ratones también consumieron significativamente más calorías, sobre todo de la golosina, que los de los grupos de control y de acceso continuo. El contraste entre el acceso continuo e intermitente subraya el papel fundamental de los horarios de alimentación en la promoción del consumo excesivo de alimentos sabrosos.

Además, las evaluaciones conductuales revelaron un acceso intermitente a los comportamientos similares a la ansiedad inducidos por el HPF, lo que pone de manifiesto el impacto psicológico de los patrones de acceso tanto en el comportamiento alimentario como en los estados emocionales. Al incorporar estos dos paradigmas de alimentación distintos, este estudio ofrece información valiosa sobre cómo la disponibilidad de alimentos altamente palatables puede exacerbar las tendencias a los atracones. Este modelo proporciona un enfoque más realista para estudiar las conductas de atracones y sus consecuencias metabólicas. Destaca la importancia de los modelos estandarizados en la investigación biomédica. Nuestros hallazgos ofrecen información sobre los mecanismos fisiológicos y neuronales que subyacen al trastorno por atracón, lo que podría allanar el camino para el desarrollo de intervenciones terapéuticas efectivas para el trastorno por atracón y la obesidad.

Introducción

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Según datos de la Organización Mundial de la Salud1, una de cada ocho personas en todo el mundo es obesa. Aunque comer es una necesidad fisiológica, se sabe que comer en exceso sin una necesidad fisiológica es un factor asociado con el sobrepeso y la obesidad. Es bien sabido que los seres humanos prefieren los alimentos sabrosos y ricos en calorías, como las grasas y los azúcares, a los alimentos más saludables3.

Desde la perspectiva de la ciencia de la complejidad, los trastornos alimentarios, particularmente el trastorno por atracón (BED), son fenómenos multifacéticos que emergen de la interacción de varios factores biológicos, psicológicos y sociales que exhiben comportamientos emergentes como patrones cíclicos de atracones, comportamientos compensatorios complejos y relaciones interpersonales disfuncionales4. El trastorno por atracón se caracteriza por la ingesta excesiva de alimentos ricos en calorías en un corto periodo de tiempo, aproximadamente 2 h, según el Manual Diagnóstico y Estadístico de los Trastornos Mentales, 5ª ed.5 (DSM-V). Además, el trastorno por atracón se asocia con comorbilidades conductuales como ansiedad y antojos 6,7. La complejidad de estos trastornos requiere mejores modelos experimentales que puedan capturar esta interacción de factores y proporcionar una comprensión más completa del comportamiento de atracones y sus implicaciones para la obesidad.

Los modelos más utilizados para el comportamiento compulsivo en la investigación básica han sido principalmente las ratas. Estos modelos suelen utilizar el acceso limitado e intermitente a alimentos con alto contenido de grasa o azúcar para inducir comportamientos similares a los atracones 8,9,10. Un enfoque alternativo consiste en proporcionar alimentos palatables durante un corto período (2 h) cada 8 días, conocido como modelo cíclico, utilizando una pasta de alimentos altamente palatables (HPF) que contiene una mezcla de grasas y azúcares11. Otro método presenta el HPF como galletas de manera impredecible12. En los modelos de ratón, los comportamientos similares a los atracones a menudo se estudian utilizando el mismo modelo cíclico13. Otro estudio con ratones utiliza el acceso limitado a la sacarosa para inducir comportamientos similares a los atracones14.

A pesar de la extensa investigación sobre los comportamientos alimentarios similares a los atracones en ratas, los modelos de atracones en ratones siguen siendo limitados. Este estudio tiene como objetivo proponer un modelo de alimentación tipo atracón utilizando M&M's (en adelante "HPF") como HPF según los criterios nutricionales de HPF propuestos por Fazzino y colaboradores15. Además, nuestro objetivo es evaluar las propiedades gratificantes del HPF en función de si se presentan de forma continua o intermitente. En nuestra investigación, nos propusimos observar similitudes entre los criterios diagnósticos específicos del DSM-V para los atracones en humanos dentro de un modelo murino: consumir alimentos en un período corto (2 h), ingerir una cantidad de comida mayor de lo habitual, comer una cantidad sustancial a pesar de estar en un estado de saciedad y experimentar episodios de atracones al menos dos veces por semana.

El uso de modelos de ratón de laboratorio es una herramienta invaluable en la investigación biomédica, especialmente para el estudio de enfermedades humanas, ya que los ratones comparten el 99% de sus genes con los humanos16. El uso de ratones también ofrece ventajas significativas en la comprensión de la información transcriptómica y la modificación de objetivos terapéuticos relacionados con las funciones celulares y los circuitos neuronales asociados con diversas enfermedades17.

Por lo tanto, este estudio propone un modelo de acceso continuo e intermitente a M&M's (un HPF hecho de grasa y azúcar) para observar la alimentación compulsiva en ratones C57BL/6 sin comida estándar ni privación de agua. Este modelo es novedoso y necesario para la investigación biomédica, ya que representa un mejor enfoque para el estudio de estos problemas complejos. La estandarización de modelos animales es esencial para obtener resultados reproducibles y comparables, lo cual es fundamental para avanzar en la investigación traslacional y desarrollar intervenciones terapéuticas efectivas para el trastorno por atracón y la obesidad. El enfoque descrito aquí ampliará el alcance de la investigación sobre el comportamiento alimentario en atracones en estudios futuros, lo que facilitará la prueba de varios medicamentos como posibles objetivos terapéuticos para el trastorno por atracón. La implementación de modelos más realistas y estandarizados en ratones permitirá una mejor comprensión de las complejas dinámicas implicadas en los trastornos alimentarios y sus consecuencias metabólicas, ofreciendo así nuevas alternativas para el tratamiento y la prevención del trastorno por atracón.

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Protocolo

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Todos los experimentos se llevaron a cabo de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana de Especificaciones Técnicas para la Producción y Uso de Animales de Laboratorio (NOM-062-ZOO-1999) y en total cumplimiento de los lineamientos establecidos por el Comité Interno para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio (CICUAL) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

1. Animales

  1. Para seguir este protocolo, aloje individualmente 27 ratones machos C57BLC/6, de 1 mes de edad y 16-20 g de peso, en jaulas bajo condiciones ambientales controladas: un ciclo de luz-oscuridad de 12-12 h (06:00 encendido, 18:00 apagado), manteniendo la temperatura a 21 ± 22 °C y los niveles de humedad entre 70 ± 10%.
    NOTA: En este estudio, utilizamos exclusivamente ratones machos para eliminar los efectos de las hormonas femeninas durante la ingesta de tipo atracón. Sin embargo, en otro estudio18, aplicamos el mismo modelo a ratones hembra y no observamos diferencias en la ingesta de atracones.

2. Habituación

  1. Proporcione a los ratones de 30 días de edad acceso ad libitum a comida y agua estándar. Colóquelos en jaulas individuales para facilitar la medición del consumo de agua y alimentos.
  2. Proporcione un entorno enriquecido, incluido un tubo de papel, a todos los ratones y proporcione virutas de madera como ropa de cama.
  3. Mida el peso corporal, el consumo de alimentos y agua cada 24 horas durante 7 días.

3. Modelo de atracones

  1. En el día 7 del período de habituación, asigne aleatoriamente los roedores (N = 27) a uno de los tres grupos siguientes.
  2. Proporcionar a todos los sujetos acceso al HPF (contenido nutricional por 100: 480 kcal, 19 g de grasa, 70 g de hidratos de carbono, 5,1 g de proteínas, 0,13 g de sal) durante 2 h (de 16:00 a 18:00) para minimizar la neofobia hacia el HPF.
  3. Continúe con las condiciones de alimentación especificadas para cada grupo de manera constante durante un período de 26 días.
    1. Grupo Chow (CG) n = 9: proporcionar acceso ad libitum a la comida y al agua estándar.
    2. Grupo continuo (CoG) n = 9; proporcionar unacceso de libitum a comida estándar, HPF y agua.
    3. Grupo Intermitente (GI) n = 9: proporcionar acceso ad libitum a la comida y el agua estándar, pero darles HPF solo en días específicos (1, 3, 5, 8, 10, 12, 15, 17, 19, 22, 24 y 26) durante 2 h (de 16:00 a 18:00 h).
  4. Desde la primera sesión hasta la sesión 26, mida el peso corporal, la ingesta estándar de comida, la ingesta de alimentos palatables y el consumo de agua de todos los sujetos a las 16:00 h y nuevamente a las 18:00 h.

4. Instrucciones específicas

  1. Coloque la comida estándar en los estantes de la jaula y el HPF en pequeños recipientes de plástico. En cada sesión, coloque aleatoriamente estos recipientes en las esquinas de las jaulas (posterior izquierdo, posterior derecho, anterior derecho e izquierdo anterior).
  2. Reponga agua (280-300 mL) y comida estándar (10-15 g) los lunes, miércoles y viernes.
  3. Sustituya el HPF (4-4,5 g) diariamente por el CoG. Para el IG, colocar el HPF (4-4,5 g) los lunes, miércoles y viernes a las 16:00 h. Distribuya aleatoriamente el HPF por color (marrón, azul, rojo, naranja, verde y amarillo), sin observar preferencia por ningún color.
  4. El día 7 de habituación, dar a los ratones asignados al grupo CoG el HPF a las 16:00 h. Mida a todos los animales para determinar la ingesta estándar de comida, el peso corporal y el consumo de agua.

5. Análisis de datos

  1. Para las mediciones de ingesta de 24 h, registre los valores a las 16:00 h del día anterior y a las 16:00 h del día actual. Por ejemplo, para evaluar el consumo del día 2, reste los valores de la comida estándar, el HPF, el agua y el peso corporal del día 1 de los del día 2 para los mismos parámetros.
  2. Para mediciones de ingesta de 2 h, registre los valores a las 16:00 h y a las 18:00 h del mismo día. Por ejemplo, reste los valores de la comida estándar, el HPF, el agua y el peso corporal a las 16:00 h de los de las 18:00 h para los mismos parámetros.
  3. Recopile todos los datos diariamente en dos puntos de tiempo (16:00 h y 18:00 h), introdúzcalos en una hoja de cálculo y realice cálculos de kcal.
    1. Para calcular las kcal, convierta los gramos consumidos de comida estándar y HPF a kcal en función del valor energético de cada alimento utilizando una proporción (por ejemplo, comida estándar: 3,02 kcal/g; HPF: 4,80 kcal/g).
  4. Analice y trace los datos utilizando el software de su elección.
    1. Para el análisis estadístico, utilice las pruebas U de Kruskal-Wallis y Mann-Whitney.

6. Prueba de campo abierto

NOTA: Se realizó una prueba de campo abierto de 22 días, a las 14:00 h, de acuerdo con el protocolo descrito por Kraeuter y colaboradores19. Este protocolo consiste en colocar a los animales en el centro de una caja de lámina acrílica negra. El suelo de la arena era blanco y la rejilla era negra. El comportamiento se registró y cuantificó con un sistema de seguimiento de video. El sistema registraba la distancia, la velocidad y el tiempo que los animales pasaban en el centro o la periferia de la arena.

  1. Preparación de la sala de pruebas y del aparato de campo abierto
    1. Para la arena, use una cámara cuadrada de 60 cm (largo) x 60 cm (ancho) x 20 cm (alto) hecha de plástico negro no poroso.
    2. Limpie el dispositivo antes y entre usos con etanol al 70% vol/vol para eliminar las señales de olor.
    3. Coloque la cámara sobre el aparato para obtener una vista óptima de la exploración.
    4. Para minimizar el estrés, mantenga la temperatura y la humedad como las condiciones normales de la vivienda. Si los ratones se trasladan de una habitación a otra para el experimento, aclimatación a la nueva habitación durante al menos 1 hora cada día antes de usarlos.
  2. Realización de la prueba de campo abierto
    1. Para sacar un solo ratón de la jaula, agarra suavemente su cola y colócalo en el centro del laberinto de campo abierto. Active el software de seguimiento de video mediante la función de inicio automático, que detecta al investigador y comienza a grabar tan pronto como el investigador ya no está enfocado por la cámara.
    2. Permita que el ratón se mueva libremente por el laberinto durante 5 minutos. Durante este tiempo, el software de seguimiento registrará el movimiento.
    3. Al final del período de prueba, retire al animal de la arena y devuélvalo a su jaula de origen.
    4. Antes de limpiar el laberinto, cuente visualmente las heces depositadas y regístrelas para su posterior análisis.
    5. Retire todos los gránulos fecales y limpie las manchas de orina. Rocíe el piso y las paredes del aparato con etanol al 70%, luego limpie con una toalla de papel limpia. Deje que la solución de etanol se seque por completo.
    6. Después de probar a todos los animales, regrese al vivero, limpie la arena y organice todos los materiales usados.
  3. Análisis de datos
    NOTA: El software de seguimiento de video facilita la extracción de una variedad de datos, como la velocidad promedio de los animales, la distancia recorrida y el tiempo que pasan en el centro y la periferia del aparato.
    1. Seleccione la distancia recorrida y el tiempo que pasan los animales en el centro y en la periferia del aparato.
    2. Exporte los datos del software de seguimiento a una hoja de cálculo u otro formato preferido para un análisis estadístico posterior.
    3. Analice los datos con el software de su elección.

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Resultados

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Usando HPF, establecimos con éxito un modelo de atracones en ratones C57BL/6. Para el día 8, el comportamiento de atracón (consumir comida en exceso durante 2 h) estaba firmemente establecido y se mantuvo hasta el día 26 (Figura 1A). Durante las sesiones intermitentes, el grupo IG exhibió un consumo total de kcal significativamente mayor (tanto de la comida estándar como del HPF que del GC y el CoG) (Figura 1A, ### p < 0,0001, *** p < 0,0001, ** p < 0,0...

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Discusión

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Utilizamos el modelo de atracones propuesto por Corwin en 2006 como base para el desarrollo de este protocolo. Sin embargo, el presente estudio modificó la variable de proporcionar alimento palatable durante 2 h para el CoG8. En su lugar, ofrecimos comida palatable ad libitum a CoG, ya que simula mejor una realidad en la que tenemos acceso las 24 horas a cualquier alimento. También utilizamos los M&M's como HPF porque combinan grasas y azúcares, a diferen...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.

Agradecimientos

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Queremos expresar nuestro agradecimiento al Programa de Doctorado en Ciencias Biomédicas de la Universidad Nacional Autónoma de México y al apoyo brindado por el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT), No. CVU: 11025222. Este trabajo fue parcialmente apoyado por el IN207423 de becas UNAM-DGAPA-PAPIIT. Agradecemos a Andrea Mondragón García y José Enrique Ramírez Sánchez por su apoyo técnico.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
CUALQUIER-laberinto Software de seguimiento de videoStoelting Co.4.73 versión
C270 HD WebcamLogitechC270 HDNo es necesario utilizar una grabadora de vídeo específica, bastará con cualquier webcam o videocámara con una calidad de imagen y resolución satisfactorias.
Guantes Ambiderm (negro)Ambiderm7.50222E+12
GraphPad Prisma 9GraphPad
Laboratorio Dieta para roedores 5001LabDiet1320https://di.facmed.unam.mx/comisiones/Composici%C3%B3n%20del%20alimento%20Laboratory%20Rodent%20Diet%205001.pdf
M& Ms 43.8g (Embalaje marrón)M& M&agudo; S Contenido nutricional por 100 : 480 kcal, 19 g de grasa, 70 g de hidratos de carbono, 5,1 g de proteínas, 0,13 g de salIngredientes:  azúcar, pasta de cacao, desnatado  leche  polvo, manteca de cacao,  lactosa, almidón,   leche  grasa, grasa de palma, jarabe de glucosa, grasa de karité, estabilizante (goma arábiga), dextrina, agentes de recubrimiento (cera de abeja, cera de carnauba), colorantes (E100, carmín, E132, E133, E150a, E150c, E150d, E153, E160a, E160e, E162, E163, E170), concentrado de remolacha, emulgentes (soja  lecitina, E445), sal, aromas, aceite de palmiste, antioxidante (E306). (Puede contener:  cacahuete, avellana, almendra). El chocolate con leche contiene un 14% de sólidos lácteos como mínimo. El chocolate con leche contiene grasas vegetales además de la manteca de cacao.
Laberinto de campo abierto 
Jaula de ratones de polipropilenoOrchid ScientificSMP 01
Bebederos para roedoresSunnypetSP-3656
Uline Balanza-220 g x 0.01 gunike.mxH-9884
UniMask4Uniseal
Botellas de plásticounike.mxS-14487
Cama Sanitaria, Aserrín para AnimalesBIOINVERTNº 10kg

Referencias

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