Aquí presentamos un protocolo para establecer un modelo murino de ritmo circadiano desordenado más dieta alta en grasas y azúcares (HFHS), que imita estilos de vida poco saludables e induce trastornos metabólicos y fenotipos de envejecimiento.
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Aquí presentamos un protocolo para establecer un modelo murino de ritmo circadiano desordenado más dieta alta en grasas y azúcares (HFHS), que imita estilos de vida poco saludables e induce trastornos metabólicos y fenotipos de envejecimiento.
El objetivo de este protocolo es establecer un modelo estandarizado de ratón que recapitule el daño multifactorial inducido por estilos de vida modernos y poco saludables. Con este fin, desarrollamos un modelo novedoso C57BL/6J que combina la disrupción aleatoria del ritmo circadiano y una dieta alta en grasas y azúcares (HFHS), con grupos de interferencia de factor único HFHS y de disrupción circadiana como controles. En comparación con los controles, el modelo compuesto mostró trastornos metabólicos más graves, incluyendo aumento del peso corporal, niveles elevados de glucosa y lípidos en ayunas, y una marcada esteatosis hepática, así como evidentes deterioros cognitivos y motores. El modelo compuesto también mostró un envejecimiento acelerado más significativo, como lo confirman el índice de fragilidad y la tinción de hematoxilina y eosina (HE). Este modelo integrado imita de forma fiable el deterioro metabólico-cognitivo relacionado con el estilo de vida y el envejecimiento prematuro. Este protocolo reproducible paso a paso apoya estudios mecanicistas sobre el envejecimiento mediado por el estilo de vida y la evaluación de estrategias terapéuticas dirigidas.
Los estilos de vida modernos acelerados exponen cada vez más a las poblaciones a comportamientos que alteran el ritmo y a dietas obesogénicas, con evidencia contundente que vincula estos factores con el deterioro funcional sistémico y la patogénesis de enfermedadescrónicas 1. Los datos epidemiológicos revelan comorbilidades llamativas: los trabajadores por turnos muestran una alta prevalencia de marcadores metabólicos del síndrome, mientras que la ingesta a largo plazo de una dieta alta en grasas y azúcares está fuertemente asociada con un mayor riesgo dedemencia 2,3. Estos insultos convergen para impulsar la patología multiorgánica: la disfunción metabólica coincide frecuentemente con un deterioro cognitivo acelerado y la remodelación cardiovascular, demostrando una diafonía bidireccional entre deterioro periférico y central. A pesar de las sinergias clínicas reconocidas, los modelos preclínicos estandarizados que capturan la fisiopatología integrada del deterioro de órganos inducido por el estilo de vida siguen siendo poco desarrollados.
A nivel molecular, la desalineación circadiana crónica inicia una cascada patológica que se origina en el núcleo supraquiasmático, interrumpiendo la señalización glutamátergica hacia el hipotálamo paraventricular y embotando la pulsabilidad de la hormona liberadora de corticotropina. Esto afecta la retroalimentación negativa del eje hipotalámico-hipófisis-suprarrenal(HPA), causando desensibilización de los receptores glucocorticoides y una elevación sostenida del cortisol. La consiguiente activación de la gluconeogénesis hepática y la supresión de fosforilación del sustrato del receptor de insulina del músculo esquelético impulsan colectivamente la resistencia periférica a la insulina, estableciendo una base metabólica para la hiperglucemia y ladislipidemia 5,6. Simultáneamente, los ácidos grasos saturados dietéticos penetran la barrera hematoencefálica comprometida mediante la regulación a la baja de las proteínas de unión estrechaendotelial 7,8, activando la señalización microglial TLR4/NF-κB. Esto desencadena una neuroinflamación9 mediada por TNF-α/IL-1β. El punto clave es que estos dos factores de estilo de vida poco saludable no actúan de forma independiente, sino que son sinérgicos. Sin embargo, sigue existiendo una importante falta de investigación sistemática sobre su exposición combinada en la literatura actual. Por lo tanto, es significativo realizar estudios de modelización que integren la alteración del ritmo circadiano con dietas ricas en grasas y azúcares como factores compuestos.
A pesar de su utilidad en el estudio de mecanismos aislados de envejecimiento, los modelos murinos actuales no logran recapitular la fisiopatología integrada del deterioro inducido por el estilo de vida. El envejecimiento natural muestra una marcada variabilidad interindividual y requiere plazos prolongados incompatibles con la eficiencia experimental. Los agentes farmacológicos como la doxorrubicina inducen principalmente daño en el ADN y senescencia aguda sin replicar una desregulación metabólica crónica10. Los modelos genéticamente modificados se dirigen a vías moleculares individuales, pasando por alto la interacción neuroendocrina-metabólicasistémica 11,12. La administración de d-galactosa, aunque induce estrés oxidativo, imita inadecuadamente el impacto de la alteración circadiana en la ritmicidad glucocorticoide o en la neuroinflamación mediada por lípidos en la dieta13. De forma crítica, las intervenciones de un solo factor no pueden capturar patrones sinérgicos de declive multiorgánico observados clínicamente. Esta brecha traslacional requiere una plataforma combinatoria avanzada que incorpore simultáneamente la alteración circadiana crónica y los factores de estrés dietético obesogénico para acelerar fielmente la neurodegeneración interdependiente, la disfunción cardíaca y el deterioro metabólico.
Para abordar este problema, desarrollamos un modelo ratón C57BL/6J que integra la alteración circadiana estocástica con una dieta alta en grasas y azúcares para recapitular insultos sinérgicos del estilo de vida contemporáneo. Someter ratones a horarios de luz rotatorios combinados con alimentación obesogénica sostenida indujo alteraciones metabólicas significativamente agravadas, incluyendo adiposidad elevada, hiperglucemia en ayunas y dislipidemia. Las evaluaciones cognitivas revelaron déficits pronunciados en la memoria espacial y de reconocimiento, mientras que las pruebas locomotoras indicaron una menor resistencia. De manera crucial, la cuantificación longitudinal del índice de fragilidad demostró una acumulación acelerada de déficits relacionados con la edad. Nuestro paradigma de doble desafío recapitula así de forma robusta el envejecimiento acelerado multifacético, proporcionando una plataforma novedosa y validada para estudiar la fisiopatología impulsada por el estilo de vida.
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Todos los procedimientos experimentales fueron aprobados por el Comité de Ética en Investigación con Animales del Instituto de Investigación Farmacéutica Yiling de Hebei (Aprobación: N2024043). Treinta y dos ratones machos C57BL/6J de 8 meses (véase Tabla de Materiales) fueron alojados en una instalación específica para animales libres de patógenos (SPF) afiliada al Centro de Evaluación de Nuevos Fármacos del Instituto de Investigación Farmacéutica de Hebei Yiling. El entorno de cría se mantuvo bajo condiciones estandarizadas: la temperatura ambiente oscilaba entre 20 y 26 °C, la humedad relativa se controlaba entre el 40% y el 70%, y se implementaba un ciclo de 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad. Los ratones tenían acceso libre a una dieta estándar de laboratorio para roedores y agua potable esterilizada.
1. Establecimiento de un modelo combinatorio murino de la alteración circadiana y el estrés dietético (Figura 1)
NOTA: Los animales que murieron inesperadamente durante el experimento, mostraron una pérdida de peso severa o no completaron el procedimiento de modelado fueron excluidos del análisis final. El número inicial de animales fue de 8 por grupo, y el tamaño final válido de la muestra fue de 5 por grupo.
2. Reconocimiento de objetos novedosos
3. Prueba de fuerza de agarre
4. Índice de fragilidad (FI)
NOTA: Calibre todos los parámetros del equipo con configuraciones estandarizadas antes de la prueba. Limitar el tiempo total de evaluación de cada ratón a menos de 30 minutos para evitar cambios fenotípicos inducidos por la fatiga. Realizar todas las pruebas dentro de una ventana horaria fija de la mañana (9:00–12:00) para minimizar los efectos del ritmo circadiano.
5. Detección de glucosa en ayunas
NOTA: Ratones rápidos durante 12 horas con acceso libre a agua para minimizar los efectos agudos relacionados con la alimentación sobre la glucosa en sangre. Realizar mediciones entre las 9:00 y las 12:00 para reducir las fluctuaciones circadianas. Calibra el glucómetro con una solución estándar de glucosa antes del experimento para lograr consistencia entre lotes.
6. La detección de lípidos en sangre incluyó colesterol total (CT)
NOTA: Excluya muestras con hemólisis o turbidez severa del análisis. Repetir mediciones con coeficiente de variación > 10% entre triplicados.
7. Tinción de hematoxilina-eosina (tinción HE)
8. Tinción de O en rojo óleo
9. Análisis estadístico
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Exacerbación sinérgica de la patología metabólica en cohortes de doble exposición
El seguimiento longitudinal del peso corporal reveló trayectorias de crecimiento distintas entre las cohortes. El grupo modelo y el grupo HFHS mostraron un aumento de peso acelerado en comparación con ambos grupos, Control y CR. Cabe destacar que el grupo CR demostró una aceleración modesta respecto a Control (Figura 3A). Se proporcionó más evidencia de disf...
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La investigación contemporánea ha confirmado sin ambigüemente que la alteración circadiana y una dieta alta en grasas y azúcares son dos factores independientes del deterioro funcional sistémico del organismo. Nuestros datos demuestran que el daño patológico inducido por la acción combinada de estos dos factores es mucho más grave que el simple efecto aditivo de cualquiera de los dos por separado. En comparación con los grupos de intervención de factor único, el grupo modelo compuesto no...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Este trabajo fue apoyado por el Proyecto del Programa de Ciencia y Tecnología de Hebei (246W2501D, 252W7716D), el Programa S&T de Hebei (24462501D) y la Plataforma Dorada de Yanzhao (A20240022).
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| ANY-maze | Ciencia | SA225 | |
| Accu-Chek Active Blood Glucose Monitor | Suiza, Roche Diagnostics | accu check active | |
| C75BL/6J mice | BEIJING HFK BIOSCIENCE CO.,LTD | No.110324241101250228 | |
| Grip strength meter | EE.UU., Columbus Instruments | 1027CSM-E54 | |
| High-fat and high-sucrose diet | China, Xietong Biotechnology Co., Ltd. | XT303 | |
| HistoCore MULTICUT - Semi-Automated Rotary Microtome | Alemania, Leica | RM2245 | |
| Oil Red O solution | China, Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd. | G1260 | |
| Optimal cutting temperature compound | Japón, Sakura | 4583 | |
| Programmable Timer Socket | China, GONEO | GND-1 | |
| Tissue Tech Prisma Plus | Japón, Sakura | 20B2X00014000034 | |
| Tissue-Tek TEC 6 Embedding Module | Japón, Sakura | M01-021E-02 | |
| Total Cholesterol (TC) Assay Kit | China, Suzhou Grace Biotechnology Co., Ltd. | G0909W |
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