מניפולציה של צריכת מזון קצבית בעכברים באמצעות מערכת הזנה מותאמת אישית
16 בדצמבר 2022
הגבלת העיתוי של צריכת המזון התגלתה כהתערבות מבטיחה להחלשת מחלות מטבוליות הנגרמות על ידי דיאטה. כתב יד זה מפרט את הבנייה והשימוש במערכת יעילה שנבנתה בתוך הבית למדידה ומניפולציה של צריכת מזון קצבית בעכברים.
הגבלת העיתוי של צריכת המזון התגלתה כהתערבות מבטיחה להחלשת מחלות מטבוליות הנגרמות על ידי דיאטה. פרוטוקול זה מפרט את הבנייה והשימוש במערכת יעילה, מובנית בתוך הבית, למדידה ומניפולציה של צריכת מזון קצבית בעכברים. היתרון העיקרי של המערכת הוא שמדובר במערכת זולה ויעילה שניתן לבנות בחומרים זולים, תוך שהיא ידידותית למשתמש בו זמנית.
מערכת זו יכולה לשמש להאכלת עכברים במשטרי האכלה שונים, כגון אד ליביטום, לוחות זמנים מוגבלים בזמן או הפרעות קצב, והיא יכולה לשלב תזונה עתירת שומן כדי לחקור את השפעתם על הפיזיולוגיה. כדי להתחיל, לרכוש ארבע חתיכות של 0.25 אינץ 'PVC יריעות. חותכים ומדביקים את ארבע חתיכות ה-PVC כדי לקבל את הבסיס.
לאחר מכן, פתח את הטיימר כדי להסיר את התקע ובצע חיבור באמצעות הארכה רגילה או כבל חשמל. הניחו את הטיימר על בסיס PVC כדי ליישר אותו עם החורים שנקדחו לתוכו, וקבעו באמצעות ברגים בקוטר 1.5 אינץ'. קדח ארבעה חורים מעל הטיימר, וקבע ברגים בקוטר 0.75 אינץ' כדי להחזיק את מיכל המזון בעל שמונת התאים.
השתמש בכלוב עכבר ברוחב גדול מ -4.5 אינץ ', וחתוך חור של 4.5 אינץ 'בתחתית הכלוב, באמצעות מסור חור. לאחר מכן הכינו מתקן מזון באמצעות מארגן תכשיטים בגודל ארבעה אינץ 'ושמונה תאים. חותכים את שפת המיכל, כך שהוא מתאים יפה לתוך הצינור.
השתמש במכסה צינור PVC בגודל ארבעה אינץ' וחתוך חור המתאים לגודל של תא מתקן יחיד כדי ליצור פתח שחושף רק אחד משמונת התאים בכל פעם. לאחר שכל הכלובים מוכנים, ההתקנה הסופית מוכנה. כדי להקל על ההובלה, קח שלוש חתיכות של צינור PVC בגודל 0.25 אינץ ', קדח חור בגודל 0.625 אינץ 'במרכז שתי חתיכות והדבק אותן יחד.
ואז להעביר צינור PVC 0.625 אינץ 'דרכם. לאחר מכן ניתן לערום כוסות מזון על הרכבה זו. הערך את קוצבי הזמן לפני הצגת העכברים על-ידי חיבור ההתקנה לשקעי חשמל.
הניחו פיסת קינון בתא אחד בזמן מוקלט, ועקבו אחר מיקום הקן שש שעות מאוחר יותר כדי לוודא שהטיימר מסתובב מיד. העבירו את העכבר לחדר הניסויים והתאקלמו למערך מחזורי אור-חושך, כמתואר בכתב היד. רשום את משקל העכבר לפני שתשכן אותו בנפרד בכלובי ההזנה, וודא שלעכבר יש גישה למים, מצעים וקינים.
הוסיפו 1.5 גרם מזון לכל שמונת התאים של ההזנה והניחו את ההזנה על הטיימר. לאחר מכן הניחו את המכסה על ההזנה, כך שרק תא אחד חשוף. ארבעה תאים מייצגים נקודות יום, וארבעת האחרים מייצגים נקודות לילה.
שנה את המזון כל יום באותה שעה, וספור את מספר הכדורים שנותרו בכל תא כדי לחשב את כמות המזון הנצרכת. עקוב אחר פרופיל ההאכלה במשך שבוע כדי לקבל פרופיל הזנה בסיסי של עכברים שניזונו אד ליביטום, ולדיאטה מוגבלת בלילה. לאחר שלושה עד שבעה ימים של דיאטת אד ליביטום, הכניסו את העכבר לדיאטת מעבר על ידי הפחתה הדרגתית של מספר הכדוריות בתאי היום.
עקוב אחר צריכת המזון במשך שבועיים לאחר שהעכבר הסתגל למשטר המוגבל בלילה. במהלך תקופה זו, התאם את כמות המזון הניתנת לכל עכבר כך שתתאים טוב יותר לצריכת המזון הכוללת שלו. שקול את העכבר בסוף השבועיים כדי לפקח על כל שינוי במשקל עקב משטר האכלה.
לאחר שבוע של דיאטה אד-ליביטום, יש לחשב את צריכת המזון היומית הממוצעת ואת כמות המזון שיש לספק בכל תא, כמתואר בכתב היד. השיגו הזנה בקצב קצב על ידי הבטחת כמות שווה של מזון בעכברים בכל שמונת התאים לאורך כל היום. לאחר מכן הכניסו את העכברים לדיאטת מעבר על ידי הפחתה הדרגתית של כמות המזון הניתנת בכל תא, במשך שלושה עד חמישה ימים, כדי לבטל כל קצב של צריכת מזון.
במהלך דיאטה בקצב קצב, להתאים את המזון מדי יום כדי להבטיח כי עכברים להשאיר רק כמה כדורים מאחור ולקבל את הכמות הנכונה של מזון. בצע התאמות כמתואר בכתב היד. כדי לפקח על כל שינוי במשקל עקב משטר האכלה, לשקול את העכבר בסוף השבועיים.
פרופיל ההאכלה מצביע על כך שעכברי בר שניזונו מצ'או אד ליבטום רגילים אוכלים כ-75% ממזונם במהלך הלילה. עכברים שניזונו מדיאטה עתירת שומן אכלו יותר מזון ביומיים הראשונים של החשיפה, ככל הנראה בגלל החידוש של דיאטה עתירת שומן. צריכת המזון היומית הממוצעת כל שלוש שעות.
הממוצע ואחוז צריכת המזון במהלך היום והלילה עבור עכברים שניזונו מצ'או רגיל או תזונה עתירת שומן היו דומים. עכברים זכרים הראו עלייה משמעותית במשקל לאחר שבוע של דיאטה רגילה ועתירת שומן. עכברים שעברו לדיאטה מוגבלת בלילה אכלו את סך הקלוריות היומי שלהם רק בלילה, מבלי להפחית משמעותית את צריכת הקלוריות במשך שלושת עד חמשת השבועות הראשונים.
עכברים שעברו לדיאטה של הפרעות קצב צרכו את סך הקלוריות היומי שלהם בכמויות שוות לאורך היום, מה שפגע באופן דרמטי בקצב צריכת המזון היומית שלהם. עכברים הראו עלייה במשקל לאחר משטר האכלה מוגבל והפרעות קצב בלילה. הדבר החשוב ביותר שיש לזכור בעת שימוש במערכת הזנה זו הוא לוודא שהטיימרים פועלים כראוי לאורך כל הניסוי.
באמצעות מערכת הזנה זו, חוקרים יכולים להתאים אישית את משלוחי המזון בהתאם לדרישותיהם, מה שבסופו של דבר יכול לעזור להם לענות על שאלות על ההשפעות של תזמוני ארוחות מגוונים על בריאות ומחלות.
סקירה כללית
מחקר זה בוחן את השפעת תזמון צריכת המזון כאסטרטגיה להפחתת מחלות מטבוליות מושראות תזונה, תוך שימוש במערכת חדשנית להגשת מזון עבור עכברים. המערכת מאפשרת לוחות זמנים מבוקרים של האכלה, ובכך מאפשרת לחוקרים להעריך השפעות תזונתיות על הפיזיולוגיה ברמת דיוק גבוהה.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מחקר
- מחלות מטבוליות המושרות על ידי תזונה
- צריכת מזון מחזורית
- עכברים כאורגניזמי מודל
רקע
- חשיבות תזמון ההאכלה בבריאות המטבולית
- מגבלות קיימות של מחקרי האכלה נוכחיים
- יתרונות של מערכת האכלה מותאמת אישית
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מערכת אספקת מזון שנבנתה במעבדה
- עכברים כמודל ביולוגי
- משטרי הזנה מבוקרים (ad libitum, מוגבלי זמן, אריתמיים)
תוצאות עיקריות
- עכברים בתזונה מוגבלת לשעות הלילה שינו באופן משמעותי את דפוסי צריכת המזון שלהם
- שינויים במשקל היו במתאם עם תנאי התזונה ומקצבי ההאכלה
- המערכת הוכחה כיעילה למדידה ולמניפולציה של מקצבי הצריכה
מסקנות
- מחקר זה מדגים כי תזמון מבוקר של צריכת מזון יכול להשפיע על תוצאות מטבוליות בעכברים
- לממצאים יש השלכות על הבנת התערבויות תזונתיות במחקר של מחלות מטבוליות
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
שליטה מדויקת במקצבי ההאכלה במודלים פרה-קליניים של עכברים מאפשרת בחינה מעמיקה של מסלולים מטבוליים ושל ויסות גנים צירקדיים, ובכך מספקת מידע ישיר לתיקוף יעדים בשלבים מוקדמים עבור פורטפוליו של מחלות מטבוליות. מערכת ההאכלה המתוארת תומכת בהתערבויות תזונתיות מבוקרות וניתנות לשחזור, ובכך מגבירה את הביטחון החזוי במחקרים מכניסטיים של פנוטיפים מושרי תזונה. יכולת זו היא קריטית להפחתת סיכונים ביעדים מטבוליים ולאופטימיזציה של הרצף התרגומי משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה קפדנית של היפותזות מטבוליות על ידי בידוד השפעת תזמון ההאכלה על נקודות סיום פיזיולוגיות.
- תומך בתיקוף פונקציונלי של מטרות צירקדיות ומטבוליות באמצעות התערבויות תזונתיות מבוקרות.
- מסייע בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי הבחנה בין השפעות קצב ההאכלה להרכב התזונה.
- משפר את הביטחון החזוי לבחירת מטרות במחקר של מחלות מטבוליות.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מספק משטרי הזנה סטנדרטיים וניתנים לשחזור לצורך סריקה פנוטיפית בהמשך התהליך.
- מייצר נתונים כמותיים של צריכת מזון ומשקל בנקודות זמן שונות לצורך פיתוח הבדיקה.
- מאפשר פרוטוקולים ניתנים להרחבה ומוכנים לפלטפורמה להערכת השפעות של תרכובות תחת מצבים מטבוליים מוגדרים.
- תומך בהשוואה מהימנה של תוצאות התערבות על פני לוחות זמני הזנה שונים.
מחקר תרגומי וקליני-קדם
- מתאימה מודלים פרה-קליניים לדפוסי האכלה רלוונטיים לבני אדם כדי לשפר את גילוי הביומארקרים התרגומיים.
- שומרת על רציפות משלב הגילוי ועד לאימות הפרה-קליני על ידי אפשור מחקרים מטבוליים אורך (longitudinal).
- תומכת בהחלטות קידום מותאמות סיכון המבוססות על נתונים פנוטיפיים חסונים ומבוקרי זמן.
- מספקת תובנה מכניסטית לגבי השילוב בין תזמון התזונה לבין התקדמות המחלה.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
מערכת האכלה זו משתלבת ברצף שלב הגילוי ועד לשלב הפרה-קליני על ידי מתן אפשרות למניפולציה מונחית-השערה של משתנים מטבוליים in vivo.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערת האפס למעורבות של מסלולים מטבוליים וציר צירקדי במודלים של מחלה.
- סריקה: מספק נתונים כמותיים הניתנים לשחזור של צריכה ומשקל לצורך סטנדרטיזציה של הבדיקה.
- אנליטיקה: מספק נתוני צריכה מחולקים למדורים עם חותמת זמן עבור ניתוח סטטיסטי חסון.
- מחקר תרגומי: מגשר בין שלבי הגילוי לשלבים הפרה-קליניים על ידי מידול של התערבויות תזונתיות הרלוונטיות לבני אדם.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה בעלות נמוכה הניתנת להתאמה אישית וניתפסת לשימוש בתוכניות מחקר מטבוליות וצירקדיות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות מטבוליות.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של התערבויות תזונתיות, המבטיחה הדירות ויכולת הרחבה בין מחקרים.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת של go/no-go וניהול פורטפוליו יעיל מבחינת הון בקווי פיתוח של מחלות מטבוליות.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים ובקידום של מטרות מטבוליות וצירקדיות.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בטיפול במכרסמים ובביולוגיה צירקדית לביצוע אופטימלי של הפרוטוקול.
- נדרש ציוד בסיסי לשינוי כלובים ולכיול טיימרים.
- נדרשת סטנדרטיזציה בין צוותים של לוחות הזמנים להאכלה ושל פרוטוקולי איסוף הנתונים.
- ניתן להתאימו לזני עכברים שונים ולמשטרי תזונה שונים באמצעות התאמות מינוריות.
- הפרוטוקול נסמך על תפקוד עקבי של הטיימר וניטור יומי להבטחת שלמות הנתונים.
