Dieta de cafetería de estilo occidental palatable como un método confiable para modelar la obesidad inducida por la dieta en roedores
1 de noviembre de 2019
Este protocolo describe el uso de una dieta de cafetería de estilo occidental altamente apetecible para modelar la alimentación excesiva y la obesidad en roedores. Aquí, proporcionamos un esquema detallado de la selección, preparación y medición de alimentos, y explicamos factores metodológicos que ayudan a generar un fenotipo robusto y reproducible.
Este método tiene como objetivo modelar la sobreacención y la obesidad posterior proporcionando acceso a una amplia variedad de alimentos apetecibles ricos en azúcar y grasas saturadas. La variedad y palatabilidad de la dieta asegura que el exceso de aireación se promueve de forma fiable, lo que conduce a una alteración metabólica sustancial en cuestión de semanas. Proporcionar una dieta de cafetería permite que los cambios metabólicos y neuronales asociados con la obesidad se examinen con gran detalle.
La demostración visual de este método es importante porque se pueden demostrar las limitaciones logísticas, así como cómo la planificación y la organización pueden hacer que la alimentación sea más eficiente. En segundo lugar, como el modelo implica una mayor interacción con las ratas, también es importante demostrar cómo distribuir y recoger los alimentos adecuadamente sin estresarlos. Demostrando el procedimiento estarán Sarah-Jane Leigh, una estudiante de posgrado, y Mike Kendig, un investigador postdoctorado de mi laboratorio.
Para comenzar este procedimiento, obtener una cantidad adecuada de comida de cafetería, y descongelarlo 24 horas antes de su uso. Los alimentos se pueden descongelar con un microondas, pero no deben presentarse mientras estén calientes. Cambiar el tipo de alimentos de la dieta de la cafetería que se ofrecen diariamente garantiza que la variedad se maximice y se minimice la suciedad de la jaula.
A medida que las ratas comen la mayor parte de su ingesta diaria en la parte inicial del ciclo oscuro, programe la reposición de alimentos de la cafetería cerca del inicio del horario oscuro para que los alimentos estén frescos en este momento. Reponer la dieta de la cafetería todos los días. Para alimentar a los grupos de comida, gire las botellas de agua para que las boquillas estén arriba, y coloque la jaula en el espacio de trabajo.
Retire la tapa y moleste ligeramente la ropa de cama durante aproximadamente 20 segundos, para simular el proceso de recolección de alimentos de la ropa de cama de las jaulas dietéticas de la cafetería. A continuación, coloque un pequeño puñado de pellets de comida de la tolva de alimentos en la ropa de cama, para equiparar la exposición a los alimentos en la ropa de cama de la jaula. Vuelva a colocar la tapa de la jaula y devuelva la jaula al bastidor.
Cuando la jaula esté asentada, devuelva las botellas de agua a su orientación original. Para alimentar a los grupos de la cafetería, coloque los artículos dietéticos de la cafetería en un recipiente etiquetado para cada jaula. Gire las botellas de agua para que las boquillas estén arriba, coloque la jaula en el espacio de trabajo y retire la tapa.
Retire la mayor cantidad posible de la antigua dieta de la cafetería de la ropa de cama y coloque la dieta de la cafetería fresca en la jaula. Después de esto, cierre la jaula y devuélvala al estante. Cuando la jaula esté asentada, sustituya las botellas de agua y las botellas de sacarosa.
Re cubra las botellas de comida, agua y sacarosa según sea necesario. Al comenzar la dieta de la cafetería, mida el peso corporal y la ingesta de alimentos las 24 horas al menos dos veces por semana para controlar la eficacia de la dieta. Comience las mediciones de ingesta de alimentos cerca del inicio de la fase oscura.
El objetivo es presentar el mismo conjunto de alimentos de cafetería en los días de medición de la ingesta de alimentos, ya que la equiparación de las densidades de sabor y energía permitirá un monitoreo preciso de los cambios a lo largo del tiempo. Primero, prepara la dieta de la cafetería y colólala en un recipiente etiquetado para cada jaula, asegurándote de pesar y registrar cada componente. Rellene los niveles de agua, sacarosa y chow según sea necesario.
Para las jaulas de control, gire las botellas de agua para que las boquillas estén hacia arriba, coloque la jaula en el espacio de trabajo y retire la tapa. Registre el peso de las botellas de agua y la comida. Pesar las ratas, y transferirlos a una jaula con ropa de cama fresca, junto con el enriquecimiento ambiental.
Luego, reemplace la tapa de la jaula, devuelva la jaula al estante y dé la vuelta a las botellas de agua. Se pueden añadir pequeños signos que indiquen la ingesta de alimentos en la jaula para notificar a los asistentes e investigadores que no toquen botellas y comida. Para las jaulas de la cafetería, realice este mismo proceso, pero también esparza el recipiente prepesado de los alimentos de la cafetería alrededor de la jaula con ropa de cama fresca antes de que las ratas sean transferidas.
Deje a las ratas por un período de 24 horas con mínima perturbación, y registre cualquier interrupción imprevista. Después de esto, registre el peso de las botellas de agua y chow para las jaulas de comida, y busque cuidadosamente en la ropa de cama trozos de comida. Una vez que esto esté completo, retire los letreros de ingesta de alimentos de las jaulas.
A continuación, preparar una dieta de cafetería fresca para las jaulas de la cafetería. Realice el siguiente proceso para cada jaula de cafetería. Registre el peso del agua, la comida y la sacarosa.
Retire la tapa de la jaula y el enriquecimiento ambiental. Retire cuidadosamente los fragmentos de la cafetería de la ropa de cama y colóquelos en recipientes separados, asegurándose de retirar primero las piezas más grandes y, a continuación, tamizar sistemáticamente todas las camas de la jaula de un extremo al otro mediante movimientos de barrido suaves. Distribuir la nueva dieta de la cafetería alrededor de la jaula, devolver el enriquecimiento ambiental, cerrar la tapa de la jaula, y devolver la jaula al estante.
Retire el signo de ingesta de alimentos y registre el peso de cada alimento de la cafetería hasta el décimo de cada gramo más cercano. A las ratas se les dan alimentos agradables para modelar la llamada dieta occidental. La dieta de cafetería aumenta la ingesta de energía 2.5 veces en relación con el control de la comida.
La alimentación de la cafetería conduce a un aumento del 20% en el peso corporal en comparación con los controles después de tres a cuatro semanas. Después de seis semanas de dieta, la diferencia media en el aumento de peso entre los grupos es 67%y la adiposidad se duplica aproximadamente. Las ingestas de macronutrientes en la dieta de la cafetería son consistentes en sexos y edades, con aproximadamente 8% de energía consumida como proteína, 34% como grasa y 58% como carbohidrato.
Nuestra comida de mantenimiento proporciona 22%proteína, 13%grasa y 65% carbohidratos. Las ratas alimentadas por cafeterías comen en exceso los tres macronutrientes en relación con los controles. La hiperfagia dramática es impulsada predominantemente por la ingesta de carbohidratos y grasas.
Las ratas hembra pueden ser particularmente vulnerables a los efectos obesogénicos de la dieta de la cafetería. En esta cohorte de ratas mayores, las hembras alimentadas por cafetería eran un 20% más pesadas y comían 3,8 veces más energía después de sólo dos semanas en relación con los controles. Después de seis semanas de dieta, el aumento de peso corporal fue mayor, y la masa grasa se duplicó en ratas alimentadas por cafeterías.
Proporcionar alimentos insuficientes en la cafetería puede restringir el consumo, así que compruebe que quede comida en las jaulas de la cafetería. Además, diferentes conjuntos de alimentos de cafetería pueden alterar la ingesta de macronutrientes. La realización de procedimientos de ingesta de alimentos de manera consistente garantizará una medición precisa.
Una planificación cuidadosa de la dieta para garantizar que los alimentos sean agradables y variados es clave. La administración eficaz de la dieta de la cafetería puede llevar mucho tiempo y requiere una planificación cuidadosa y un trabajo piloto para establecer una hiperfagia constante y un aumento de peso resultante. Podemos controlar la función metabólica a través de pruebas de tolerancia a la glucosa, así como la función cognitiva a través de pruebas de memoria de reconocimiento, mientras que la exposición de los animales a la dieta de la cafetería.
A continuación, podemos analizar muchos tejidos metabólicos periféricos y regiones cerebrales postmortem. Este método se puede utilizar en ratas y ratones y ocasionalmente se ha extendido a primates no humanos. La dieta de la cafetería se puede utilizar para estudiar el comportamiento de alimentación desregulada en presencia de hiperpalabilidad, así como el impacto de la obesidad en todos los sistemas de órganos.
Este método de dieta de cafetería ha añadido a nuestra comprensión de la etiología y las consecuencias de comer en exceso y la obesidad, así como el estilo de vida potencial y enfoques farmacológicos para mejorar los resultados de salud.
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Descripción general
Este protocolo describe el uso de una dieta cafetería de estilo occidental altamente palatable para modelar el consumo excesivo de alimentos y la obesidad en roedores. El método promueve el consumo excesivo mediante una variedad de alimentos palatables, lo que permite un examen detallado de los cambios metabólicos y neuronales asociados con la obesidad.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Investigación sobre obesidad
- Estudios metabólicos
Antecedentes
- El consumo excesivo de alimentos y la obesidad son problemas de salud importantes.
- Los modelos en roedores se utilizan comúnmente para estudiar estas afecciones.
- Una dieta de cafetería puede inducir eficazmente el consumo excesivo de alimentos.
- Comprender los efectos de la dieta sobre el metabolismo es fundamental para desarrollar intervenciones.
Objetivo del estudio
- Modelar el consumo excesivo de alimentos y la obesidad en roedores.
- Examinar las alteraciones metabólicas provocadas por una dieta sabrosa.
- Proporcionar un método reproducible para estudiar los cambios relacionados con la obesidad.
Métodos Utilizados
- Implementación de una dieta de cafetería con alto contenido de azúcar y grasa.
- Medición de la selección y el consumo de alimentos.
- Monitoreo de los cambios metabólicos a lo largo del tiempo.
- Demuestra visualmente la logística de alimentación y la interacción con los sujetos.
Resultados principales
- Alteraciones metabólicas importantes observadas en cuestión de semanas.
- Promoción confiable del exceso de alimentación mediante la variedad en la dieta.
- Examen detallado de los cambios neuronales asociados con la obesidad.
- Metodología efectiva para estudiar el impacto de la dieta sobre la salud.
Conclusiones
- La dieta de cafetería es un modelo valioso para la investigación de la obesidad.
- Comprender el comportamiento alimentario puede orientar las estrategias de tratamiento.
- Estudios futuros pueden basarse en esta metodología para obtener mayores conocimientos.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La dieta de cafetería de estilo occidental agradable al paladar proporciona un modelo fisiológicamente relevante para estudiar la obesidad inducida por la dieta, capturando la hiperfagia y la desregulación metabólica observadas en poblaciones humanas expuestas a entornos alimentarios obesogénicos. Este enfoque mejora la confianza predictiva en la investigación preclínica de la obesidad al modelar la compleja interacción entre palatabilidad, variedad y consumo excesivo que impulsa el aumento de peso y la adiposidad. Asimismo, facilita la validación temprana de objetivos y la reducción mecanicista de riesgos para intervenciones terapéuticas dirigidas al comportamiento alimentario y las enfermedades metabólicas.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite investigar hipótesis terapéuticas relacionadas con el exceso de alimentación y el equilibrio energético al inducir hiperfagia y aumento de peso marcados.
- Valor operativo: Proporciona un sistema confiable y reproducible para validar dianas implicadas en la regulación del apetito y la homeostasis metabólica.
- Valor predictivo: Facilita la selección de proyectos al modelar un fenotipo metabólico grave que refleja de cerca las alteraciones asociadas con la obesidad humana.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Prepara sistemas biológicos validados con fenotipos metabólicos y neuronales consistentes para la selección de compuestos posteriores.
- Valor operativo: Garantiza la disponibilidad del ensayo mediante la administración estandarizada de dieta y resultados medibles como la ingesta de alimento y el peso corporal.
- Escalabilidad: Permite la reutilización de la plataforma en diversos estudios debido a la inducción consistente de marcadores de obesidad en ambos sexos y en diferentes edades.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Relevancia traslacional: Modela las alteraciones metabólicas observadas en humanos con sobrepeso y obesidad, mejorando la relevancia de la enfermedad.
- Reducción de riesgos mecanicistas: Permite examinar los efectos de la obesidad en tejidos periféricos y regiones cerebrales, apoyando decisiones de avance ajustadas al riesgo.
- Continuidad: Conecta el descubrimiento con la validación preclínica al permitir el monitoreo longitudinal del aumento de peso, la adiposidad y la tolerancia a la glucosa.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El modelo de dieta de cafetería se encaja dentro del continuo de descubrimiento, desde la validación inicial de dianas hasta la identificación de compuestos prometedores y la evaluación de la eficacia preclínica, particularmente para programas de obesidad y enfermedades metabólicas.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre el comportamiento alimentario y los circuitos neuronales implicados en la recompensa y la saciedad.
- Selección: Permite la evaluación fiable de compuestos mediante lecturas metabólicas estandarizadas, como la ganancia de peso corporal y la ingesta de alimento.
- Análisis: Proporciona mediciones cuantitativas de variables dependientes, incluyendo la ingesta de alimento durante 24 horas, el peso corporal y la adiposidad, para comparar condiciones experimentales.
- Investigación Traducional: Se conecta con trabajos preclínicos mediante resultados medibles como la adiposidad duplicada y la intolerancia a la glucosa tras seis semanas.
- Reutilización Empresarial: Funciona como una capacidad reutilizable para modelar entornos obesogénicos en múltiples áreas terapéuticas.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva al modelar una dieta que induce el consumo excesivo y el síndrome metabólico de forma más severa que las dietas purificadas.
- Valor operativo: Mejora la reproducibilidad mediante la presentación estandarizada de alimentos, el reabastecimiento diario y protocolos de monitoreo consistentes.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción al reducir la incertidumbre biológica en la validación de objetivos relacionados con la obesidad.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo basada en cambios fenotípicos sólidos inducidos por la dieta.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en el manejo de roedores, preparación de dietas y monitoreo conductual para evitar estrés y garantizar consistencia.
- Necesita infraestructura para almacenamiento de alimentos, etiquetado y reposición diaria sincronizada con el ciclo oscuro.
- Exige estandarización entre equipos en los procedimientos de medición del consumo alimentario para asegurar datos precisos y reproducibles.
- Requiere consideraciones de adaptación al extenderse a diferentes cepas, edades o sexos de roedores debido a la variabilidad en la vulnerabilidad a los efectos obesogénicos.
- Las limitaciones prácticas incluyen la preparación y distribución de alimentos intensivas en tiempo, y la variabilidad potencial derivada de la falta de uniformidad en la variedad o presentación de los alimentos.
