Summary
השפעות תכולת שומן תזונתית הן צריכת האנרגיה והרכב שומן גוף אצל יונקים. על ידי בחינת ההעדפה של חולדות במזון עתיר שומן בסדרה של ניסויי בחירה, ניתן לבחון את ההבדלים גנטיים והתערבויות תרופתיים על ההעדפה שלהם למזון עתיר שומן.
Abstract
השמנת יתר היא בעיה הולכת וגדלה בארצות הברית של אמריקה, עם יותר משליש מהאוכלוסייה סווגה כהשמנת יתר. גורם אחד תורם להפרעת multifactorial זה הצריכה של דיאטת שומן גבוהה, התנהגות שהוכחה להגדיל את שניהם צריכת קלוריות ושומן בגוף. עם זאת, הגורמים המסדירים את ההעדפה למזון עתיר שומן על פני מזונות אחרים יישארו understudied.
כדי להתגבר על גירעון זה, מודל לבדיקה במהירות ובקלות שינויים בהעדפה לשומן פותח. מודל העדפות השומן מציג חולדות עם סדרה של בחירות בין מזונות עם תכולת שומן שונה. כמו בני אדם, יש לי חולדות נטייה טבעית לכיוון צריכת מזון עתיר שומן, מה שהופך את מודל חולדה אידיאלי למחקרי translational. שינויים בהעדפות ניתן לייחס להשפעה של שני הבדלים גנטיים או התערבויות תרופתיים. מודל זה מאפשר למחקר של determinates של העדפת השומן וscreening סוכני pharmacotherapeutic כי רכישת השפעה של השמנת יתר.
Introduction
השמנת יתר היא בעיה נפוצה בארצות הברית 1, עם המרכז לבקרת מחלות ומניעתן מעריך כי למעלה משליש מהמבוגרים האמריקאים סובל מהשמנת יתר. השמנה גם זוהתה כגורם סיכון לבעיות בריאותיות רבות, ביניהן סוכרת מהסוג 2, לחץ דם גבוה, ורמות כולסטרול גבוהות 2. בעוד גורמים רבים הוכחו להשפיע על העלייה בשיעורי השמנה, יש עניין מתמשך ומחלוקת בתפקיד macronutrients לשחק ב3,4 השמנת יתר.
גורם תורם אחד להשמנה יתר הוא צריכת שומן תזונתית גבוהה 5. שומן מוגבר הוא בקורלציה עם צריכה מוגברות אנרגיה אנושית 6 ועלייה משמעותית בתכולת שומן בגוף 7,8. בנוסף, יש שומן תזונתי ערך הפרס הן במהלך ואחרי 7,9 הצריכה. לכן, קביעה מה הגורם להעדפת השפעת מזונות עתירים שומן יכול גם דסי pharmacotherapeutic המדריךGN ולקדם הבנת הבחירות התזונתיות הבסיסיים שיכול להוביל להשמנה יתר. מודל העדפות השומן המתואר כאן מבחנים להעדפה של חולדות בין מזונות שונים של שומן, אך ערך תזונתי דומה. באופן ספציפי, מודל זה מציג את החולדות עם מבחר של שני מאכלים שונים בו זמנית ובכך לאפשר כימות של העדפה על בסיס גרם נצרך מהמזון השומן הנמוך פסוקים מזון השומן גבוה יותר. ניתן למדוד השפעות תרופתיים וגנטיות כשינוי בהעדפה למזון עם תכולת שומן גבוהה יותר.
מודל העדפות השומן משמש כדי להשלים את דגמי צריכת מזון הטעימים בשימוש נרחב 10 אלא גם מציע מספר יתרונות. מודל זה מאפשר למנהל הניסוי כדי להעריך באופן ספציפי התנהגות האכלה בסביבה מבוקרת שבו שתי אפשרויות מזון זמינות. מודלים האכלת שומן גבוה מסורתיים להציע אוכל אחד אשר מבטל את היכולת ללמוד בחירת מזון, חשוב רקpect של צריכת מזון של בני אדם. מבחני חלקם עושים מציעים מספר סוגי מזון, ולעתים קרובות מכונים לימודים "קפיטריה" האכלת סוג 11. מחקרים אלו סובלים משחזור, כי אוכל של בני אדם הוא לעתים קרובות בשימוש assay והוא לא מתאים גם לסביבת המעבדה בשל השתנות חומר מזין. אנו משתמשים דיאטות מוגדרות אשר מכילות מרכיבים מטוהרים בודדים ובכך לשפר באופן משמעותי שחזור וגמישות לשנות את תוכן חומר מזין כגון שומן תזונתי. עם צריכת שומן תזונתית גבוהה יותר הקשורים להשמנה בבני אדם 5 וההעדפה האנושית הטבעית למזונות גבוהים יותר שומן 12, טיפולים המשנים העדפת חולדה למזונות עתירים שומן יכולים לספק תובנה חשובה להשמנה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
כל הליכי הניסוי הינו בהתאם למדריך לטיפול והשימוש בחי מעבדה (מכון למשאבי מעבדה בבעלי חיים (בארה"ב), 1996) ובאישור של הוועדה המוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש באוניברסיטת טקסס רפואי הסניף.
1. נושאים
- חולדות זכרי בית אחד ספראג-Dawley במשקל 225-250 גרם ב21 מעלות צלזיוס ו30-50% לחות היחסית עם מחזור אור חשוך שעות 12 (אורות ב06:00-6: 12:00).
- לשמור על חולדות במזון דל שומן (שומן 10% באנרגיה). להרגיל חולדות לחדר אוכל ומושבה במשך לפחות 7 ימים לפני ניסויים. בעלי חיים מורגלים לטיפול ומינון של רכב במשך שלושה ימים לפני תחילת הלימודים. היום הראשון אחרי ההתרגלות הוא יום ניסיוני 1.
2. העדפות Baseline
- 1 יום, למלא שני מרזבי מזון נקיים, אחד מסומן ובשני עם ב ', עם 10% מזון שומן לכל כלוב. Wיש שמונה מינן אוכל (עם אוכל) ולמקם אותם בכלוב, על מנת להבטיח את עכברוש גישה לשניהם.
- יום 2, בערך באותו זמן מינן מזון הושם בכלוב היום לפני, להקליט את משקולות הופר מזון ולעבור את עמדותיהם של הופר A ו-B הופר זה מפחית את חומרת ההטיה עמדה. תמיד לבחון את הכלוב בבית לכל מזון הוסר מהופר, לשקול את זה, ולהסביר אותו. צריכת מזון נמדדה על ידי שינוי במשקל הופר בין ימים.
- יום 3, להקליט את משקולות הופר אוכל כמו בעבר. בדוק את כמות המזון הנצרכת בכל עמדת הופר מזון וזיהוי הופר מזון (A ו-B). נתונים זה נותן הבנה בסיסית של הטיה עמדה והעדפת הופר ספציפית, וצריכים להיות ציון העדפה של כ 50% המציין אין העדפה. לזרוק את האוכל שנותר.
3. העדפות שומן
- יום 3, להשיג שני מרזבי מזון נקיים לכל כלוב. חשוב להשתמש במינן מזון נקיבכל פעם שהמעבר בין המזונות השונים למניעת ריחות מבלבלים מניסויים קודמים. מלא הופר 12.5% מזון שמן והופר B עם אוכל 15% שומן (טבלת 1). רשום את משקלי ההתחלה של כל הופר ולמקם את שניהם בכלוב.
- יום 4, להקליט את משקליו של כל הופר, מיתוג העמדות של הופר והופר B על הצבת אותם בחזרה בכלוב.
- יום 5, להקליט את משקליו של כל הופר. לאחר הקביעה גרם של כל מזון שנצרך בשני הימים, ניתן לקבוע העדפת המזון של החולדה.
- חזור על שלבים 3.1 דרך 3.3 מספר פעמים עם אותו בעלי החיים באמצעות 12.5% מזון שומן בהשוואה למזונות עם תכולת שומן גובר (15% לדוגמא הראשונים, 17.5% הבאים, ואז 20%, ולבסוף שומן 45%).
4. חישובי נתונים וניתוח
- לחשב את צריכת מזון היומית לכל בעל חיים על ידי הפחתת המסה הסופית של הופר המזון + מהמוני החל מהאוכל+ הופר. מכיוון שכל מזון נמדד מעל 2 ימים, סך הכל 2 היום ניתן להוסיף ביחד לכל תוכן% שומן.
- חישוב הציון העדפת שומן על ידי חלוקת צריכת מזון השומן גבוה יותר מהמזון שנצרך בסך הכל מעל כל פרק זמן של יומיים. לדוגמא, חולדה אחת אכלה 8.9 גרם של 12.5% הדיאטה דל שומן ו27.5 גרם של דיאטת 17.5% מעל 2 ימים. לכן ציון ההעדפה שלבעלי חיים הבודדים הוא 76% (27.5 מחולקים 36.4).
- ממוצע וגרף ציון ההעדפה לכל דיאטה (15%, 17.5%, 20%, ושומן 45%) (איור 3). סך צריכת המזון היא גם אינפורמטיבי וקלות ניתן להתוות כגרם (איור 4).
- לבטא את ציון ההעדפה (איור 5 א) וסך צריכת מזון (איור 5 ב) כפונקציה של צריכת אנרגיה כוללת (קילו קלוריות) באמצעות צפיפות האנרגיה בטבלה 1.
- אם אתה משתמש יותר מקבוצה אחת של בעלי חיים, לבצע חוזר דו כיווניתאד מודד ANOVA ואחרי Bonferroni שלאחר בדיקה. ניתוח צריכת חשמל מציין כי n = 8 חיות לכל קבוצה מתאימה לאיתור הבדל של 7% בין קבוצות טיפול.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
היו חולדות גישה פיזית לשני מרזבי המזון בו זמנית (איור 1), במטרה להפגין העדפה לבחירות מזון זמינות עם תכולת שומן שונה (טבלת 1). אוכל עכברוש נשקל מדי יום וכל דליפת מזון נמצאה בקלות ובהיווה (איור 2). דליפה של חלקיקי מזון משובחים נמצא להיות מינימאלי ולא משמעותי להשפיע על הנתונים. שימוש במודל העדפות השומן, העדפה ברורה בין מזונות המכילים שומן 12.5% ומזון שומן גבוה יותר ניתן לצפות (p <0.05 עדיפות על פני 12.5% בהשוואה ל17.5%, 20%, ו45%, על ידי ANOVA ואחרי שלאחר בדיקת הוק) ( איור 3 א) שהיה תלוי בתכולת השומן (איור 3 ב). נתונים אלה יכולים גם לבוא לידי ביטוי בגרם של מזון (איור 4) או בצריכת אנרגיה (איור 5), המאפשרים בחירה במצגת נתונים לפרסום. במחקרי האכלה לטווח קצר אלה ing מזונות עתירים שומן, עלייה בסך צריכת האנרגיה היא בדרך כלל נצפתה כאשר מקבלים בעלי חיים גישה להגדלת תכולת שומן בתזונה (איור 5).
ניתוח סטטיסטי של הנתונים בוצע באמצעות SPSS 20 תוכנה. ANOVA צעדים חוזר ונשנה עם פוסט מבחן t הוק (מבחן t שימש מאז לא היו קבוצות ניסוי) שימש כדי לקבוע את ההשפעות משמעותיות עיקריות, אינטראקציה של השפעות עיקריות, והבדלים בהעדפה למזונות בודדים.
איור 1. עכברוש בhomecage עם שתי בחירות מזון. יש עכברוש גישה פיזית לשתי מינן מזון ומים. מינן מזון מלא לגישה כרצונך מודעת שני המזונות להבטיח.
together.within-page = "תמיד"> 
איור 2. דליפת מזון היא בולטת מאוד והוא יכול להיות בחשבון. תוך שקילת מזון יומית, כל מזון שאינו כלול בהופר נמצא ומשקלו.
איור 3. חולדות להפגין העדפה הולכת וגוברת למזונות עם תכולת שומן גבוהה יותר.) חולדות להפגין העדפה משמעותית ל15%, 17.5%, 20%, ומזונות שמנים 45% לעומת 12.5%. (* P <0.05, על ידי ANOVA ואחרי שלאחר בדיקת הוק). ב ') את תוצאות שיטת העדפות שומן בעקומה "מינון אפקט" שבו העדפה משתנה עם השומן גontent לעומת 12.5% מזון שמן. ברים שגיאה מייצגים את שגיאת התקן של הממוצע.
איור 4. ייצוג בגרמים של ההעדפה של החולדות למזון שומן גבוה יותר. העדפות הביעו כגרם של מזון הנצרך יכול לספק מידע נוסף אודות שינויים בסך צריכת מזון במהלך הניסוי. (* P <0.05, על ידי ANOVA ואחרי שלאחר בדיקת הוק). ברים שגיאה מייצגים את שגיאת התקן של הממוצע.
איור 5. ייצוג בקלוריות של ההעדפה של החולדות למזון שומן גבוה יותר.
| שומן | פחמימה | חלבון | צפיפות אנרגיה | |||||||
| דיאטה | גרם% | % קלוריות | גרם% | % קלוריות | גרם% | % קלוריות | קלוריות / גרם | |||
| שומן 10% | 4.3 | 10 | 67.3 | 70 | 19.2 | 20 | 3.85 | |||
| שומן 12.5% | 5.4 | 12.5 | 65.7 | 67 | 19.5 | 20 | 3.9 | |||
| שומן 15% | 6.6 | 15 | 64.2 | 65 | 19.8 | 20 | 3.95 | |||
| שומן 17.5% | 7.8 | 17.5 | 62.5 | 62 | 20.1 | 20 | 4.01 | |||
| שומן 20% | 9 | 20 | 61 | 60 | 20.3 | 20 | 4.06 | |||
| שומן 45% | 24 | 45 | 41 | 35 | 24 | 20 | 4.73 | |||
טבלת 1. תוכן חומר מזין של מזונות ניסיוניים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
מודל העדפות השומן הוא assay של התנהגות האכלה אינפורמטיבי וקל לביצוע. assay זה מציע הזדמנות לזהות עצבי ומנגנונים מולקולריים העומדים בבסיס העדפת מזון, שהוא אזור עדיין understudied חשוב של מחקר השמנה. שינויים בהעדפת שומן מהבדלים גנטיים או מניפולציות תרופתיים יכולים להיות דמיינו כמו משמרות ימינה או שמאלה בעקומת ההעדפה (איור 3 ב). זה חשוב לכלול מזונות אמצע השומן (15%, 17.5%, ו20%) כדי לחזות במשמרות כל בעקומת ההעדפה. השינויים בעקומת העדפת השומן ניתן לפרש באופן דומה לאופן שבו שתי בדיקות העדפת בחירת הבקבוק השונות מתפרשות 13,14. כמו שיש לי החולדות הטיה כלפי אכילת מזון עתיר שומן, ירד באופן משמעותי מזון עתיר שומן העדפה מייצג שינוי רלוונטי פרמקולוגית אפשרי בבחירות הרכב מזון. ואכן, neuromedin קולט U 2 ביטוי יש לאחרונה דבורהn הראה לשנות העדפת שומן באמצעות מודל זה 15. המזון הצבעוני (טבלת 1) שעושה את זה קל לקבוע כל דליפה לפני מזון יומי במשקל (איור 2). הדבר מסייע להבטיח מדידה מדויקת של צריכת מזון יומית. השיטה היא גם מהירה לביצוע וניתן לחזור עם הגדלת ריכוזים של שומן במזון.
ישנם כמה שיקולים מיוחדים למניפולציות תרופתיים וגנטיות של העדפת שומן תזונתית. במחקרים פרמקולוגיים, חשיפת מתחם היא שיקול חשוב, כי assay זה לוקח עד 8 ימים. לכן, תרכובות תרופתי עשויות צריכה להינתן פעם אחת או יותר ליום בהתאם לזמן מחצית החיים והמינון כולל של כל מתחם הנבדק. במחקרים גנטיים, טיפולים כגון מציאה נגיפית של גן עשויים לדרוש 14 ימים לביטוי יציב אשר להאריך את ציר זמן הניסוי.
הרכב המזון ב
מגבלה אחת לשיטה זו היא המספר הגדול של מינן מזון הדורשים מדי יום במשקל וניקוי. בר מזלly, תקופות עבודה גבוהה וציוד אלה הן קצרות (יומיים לכל מבחן העדפה), דורשות הכשרה מינימאלית והוא יכולה להיות וביניהם תקופות של 10% בלבד גישת מזון שומן במידת צורך.
מודל זה יש כמה מגבלות גם כן. ראשית, המזונות מוצגים בצו הגדלת תכולת שומן אשר יכול לייצר אפקט סדר. עם זאת, צו זה הוא הכרחי כדי למזער את ההשפעות ארוכות הטווח של צריכת מזון עתירה שומן על בחירת מזון. לוקאס ועמיתיו הראו כי צריכת עכברוש של שומן טהור או תחליב, בנוסף לאוכל עכברוש, תקטן או יגדל במשך ימים, בהתאמה 16. זה יעשה את זה קשה לפרש את תוצאות מניסויי הפחתת תכולת שומן או הבאים גישה ל45% מזון השומן בניסוי מסוג רבוע לטיני. מגבלה שנייה היא השימוש חוזר ונשנה של 12.5% שומן המזון כבסיס להשוואה. העדפה ירדה למזון השמן 12.5% תגרום לעלייה ניכרה בהעדפהלמזון השומן גבוה יותר. עם זאת, שלא הצליח לי מזון בסיסי קבוע יכול להשפיע על צריכת שומן 16 ולעשות השוואה בין ההעדפות בלתי אפשרי. לבסוף, התוצאות שלנו יכולה להתפרש כהעדפה לפחמימות נמוכות יותר ולא לשומן גבוה יותר. עם זאת, חולדות מעדיפות הגדלת (לא קטן) תכולת פחמימות 14,15 הפחתת תקפותה של פרשנות זו.
לסיכום, מודל העדפות השומן יכול לשמש כדי לקבוע ההעדפה של חולדה בין שני מזונות שונים של שומן. בדיקה זו מאפשרת למנהל הניסוי כדי לקבוע אם רקע גנטי או טיפולים תרופתיים יכול לשנות את העדפת תכולת השומן של חולדה. העדפה זו לדיאטה עתירה שומן מציעה מצוין פני תוקף ומהווה מודל רלוונטי translationally של התנהגות אכילה בבני אדם.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
יש המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
המחברים מבקשים להודות מימון מUL1TR000071 (NCATS), P30DK079638 (NIDDK), P30DA028821 (NIDA) וT32DA07287 (NIDA).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Rodent diet with 10 kcal% fat | Research Diets | D12450B | 10% fat rat food |
| Rodent diet with 12.5 kcal% fat | Research Diets | D07040501 | 12.5% fat rat food |
| Rodent diet with 15 kcal% fat | Research Diets | D07040502 | 15% fat rat food |
| Rodent diet with 17.5 kcal% fat | Research Diets | D07040503 | 17.5% fat rat food |
| Rodent diet with 20 kcal% fat | Research Diets | D07040504 | 20% fat rat food |
| Rodent diet with 45 kcal% fat | Research Diets | D12451 | 45% fat rat food |
| Rat feeders (3.75"W x 2.875"D x 5.25"H) | Labex of MA | 2528 | Food hoppers |
References
- Flegal, K. M., Carroll, M. D., Ogden, C. L., Curtin, L. R. Prevalence and trends in obesity among US adults. JAMA. 303 (3), 235-241 (1999).
- Mokdad, A. H., et al. Prevalence of obesity, diabetes, and obesity-related health risk factors. JAMA. 289 (1), 76-79 (2003).
- Abete, I., Astrup, A., Martínez, J. A., Thorsdottir, I., Zulet, M. A. Obesity and the metabolic syndrome: role of different dietary macronutrient distribution patterns and specific nutritional components on weight loss and maintenance. Nutr. Rev. 68 (4), 214-231 (2010).
- Berthoud, H. R., Münzberg, H., Richards, B. K., Morrison, C. D. Neural and metabolic regulation of macronutrient intake and selection. Proc. Nutr. Soc. 71 (3), 390-400 (2012).
- Warwick, Z. S., Schiffman, S. S. Role of dietary fat in calorie intake and weight gain. Neurosci. Biobehav. Rev. 16 (4), 585-596 (1992).
- Kendall, A., Levitsky, D. A., Strupp, B. J., Lissner, L. Weight loss on a low-fat diet: consequence of the imprecision of the control of food intake in humans. Am. J. Clin. Nutr. 53 (5), 1124-1129 (1991).
- Ackroff, K., Sclafani, A. Oral and Postoral Determinants of Dietary Fat Appetite. Fat Detection: Taste, Texture, and Post Ingestive Effects. Chapter 12. Montmayeur, J. P., leCoutre, J. , CRC Press. (2010).
- West, D. B., York, B. Dietary fat, genetic predisposition, and obesity: lessons from animal models. Am. J. Clin. Nutr. 67, 505-512 (1998).
- Sclafani, A., Ackroff, K. Role of gut nutrient sensing in stimulating appetite and conditioning food preferences. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 302 (10), (2012).
- Velloso, L. A. The brain is the conductor: diet-induced inflammation overlapping physiological control of body mass and metabolism. Arq. Bras. Endocrinol. Metabol. 53 (2), 151-158 (2009).
- Vanzela, E. C., et al. Pregnancy restores insulin secretion from pancreatic islets in cafeteria diet-induced obese rats. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 298 (2), (2010).
- Johnson, S. L., McPhee, L., Birch, L. L. Conditioned preferences: young children prefer flavors associated with high dietary fat. Physiol. Behav. 50 (6), 1245-1251 (1991).
- Bolanos, C. A., Barrot, M., Berton, O., Wallace-Black, D., Nestler, E. J. Methylphenidate treatment during pre- and periadolescence alters behavioral responses to emotional stimuli at adulthood. Biol. Psychiatry. 54, 1317-1329 (2003).
- Ignar, D. M., et al. Regulation of Ingestive Behaviors in the Rat by GSK1521498, a Novel {micro}-Opioid Receptor-Selective Inverse Agonist. J. Pharmacol. Exp. Ther. 339, 24-34 (2011).
- Benzon, C. R., Johnson, S. B., McCue, D. L., Li, D., Green, T. A., Hommel, J. D. Neuromedin U receptor 2 knockdown in the paraventricular nucleus modifies behavioral responses to obesogenic high-fat food and leads to increased body weight. Neuroscience. , (2013).
- Lucas, F., Ackroff, K., Sclafani, A. Dietary fat-induced hyperphagia in rats as a function of fat type and physical form. Physiol Behav. 45 (5), 937-946 (1989).
