Palatable Western-stile caffetteria dieta come un metodo affidabile per la modellazione dell'obesità indotta da dieta nei roditori
1 novembre 2019
Questo protocollo descrive l'uso di una dieta caffetteria molto appetibile e in stile occidentale per modellare l'eccesso di cibo e l'obesità nei roditori. Qui, forniamo un contorno dettagliato della selezione, preparazione e misurazione degli alimenti e spieghiamo i fattori metodologici che aiutano a generare un fenotipo robusto e riproducibile.
Questo metodo mira a modellare l'eccesso di cibo e la successiva obesità fornendo l'accesso a un'ampia varietà di alimenti appetibili ricchi di zucchero e grassi saturi. La varietà e l'appetibilità della dieta assicurano che l'overeating sia promosso in modo affidabile, portando a sostanziali disturbi metabolici nel giro di poche settimane. Fornire una dieta da mensa consente di esaminare in dettaglio i cambiamenti metabolici e neurali associati all'obesità.
La dimostrazione visiva di questo metodo è importante perché è possibile dimostrare vincoli logistici, nonché come la pianificazione e l'organizzazione possono rendere l'alimentazione più efficiente. In secondo luogo, poiché il modello comporta una maggiore interazione con i ratti, è anche importante dimostrare come distribuire e raccogliere il cibo in modo appropriato senza stressarli. A dimostrare la procedura saranno Sarah-Jane Leigh, una studentessa laureata, e Mike Kendig, un ricercatore postdoc del mio laboratorio.
Per iniziare questa procedura, ottenere una quantità appropriata di cibo da mensa e scongelarlo 24 ore prima dell'uso. Il cibo può essere scongelato usando un forno a microonde ma non deve essere presentato mentre è caldo. Cambiare il tipo di cibi dietetici della caffetteria offerti quotidianamente garantisce che la varietà sia massimizzata e che lo sporco della gabbia sia ridotto al minimo.
Poiché i ratti mangiano la maggior parte della loro assunzione giornaliera nella parte iniziale del ciclo buio, pianifica il rifornimento di cibo della caffetteria vicino all'inizio del programma buio in modo che il cibo sia fresco in questo momento. Reintegrare la dieta della caffetteria ogni giorno. Per nutrire i gruppi di chow, ruotare le bottiglie d'acqua in modo che i beccucci siano in alto e posizionare la gabbia sullo spazio di lavoro.
Rimuovere il coperchio e disturbare leggermente la biancheria da letto per circa 20 secondi, per simulare il processo di raccolta degli alimenti dalla biancheria da letto delle gabbie dietetiche della caffetteria. Quindi, posizionare una piccola manciata di pellet di chow dalla tramoggia del cibo nella biancheria da letto, per equiparare l'esposizione al cibo sulla biancheria da letto della gabbia. Sostituire il coperchio della gabbia e riportare la gabbia al rack.
Quando la gabbia è sistemata, riportare le bottiglie d'acqua al loro orientamento originale. Per nutrire i gruppi di caffetteria, posizionare gli articoli dietetici della caffetteria in un contenitore etichettato per ogni gabbia. Ruotare le bottiglie d'acqua in modo che i beccucci siano in alto, posizionare la gabbia sullo spazio di lavoro e rimuovere il coperchio.
Rimuovi quanta più dieta della vecchia caffetteria dalla biancheria da letto possibile e metti la dieta fresca della caffetteria nella gabbia. Dopo questo, chiudere la gabbia e restituirla al rack. Quando la gabbia è sistemata, sostituire le bottiglie d'acqua e le bottiglie di saccarosio.
Ricaricare le bottiglie di chow, acqua e saccarosio, se necessario. Quando si inizia la dieta della caffetteria, misurare il peso corporeo e l'assunzione di cibo 24 ore su 24 almeno due volte a settimana per monitorare l'efficacia della dieta. Inizia le misurazioni dell'assunzione di cibo vicino all'inizio della fase scura.
Mira a presentare lo stesso set di alimenti da mensa nei giorni di misurazione dell'assunzione di cibo, in quanto l'equiparata per le densità di sapore ed energia consentirà un monitoraggio accurato dei cambiamenti nel tempo. In primo luogo, preparare la dieta della caffetteria e posizionare in un contenitore etichettato per ogni gabbia, assicurandosi di pesare e registrare ogni componente. Riempire i livelli di acqua, saccarosio e chow in base alle esigenze.
Per le gabbie di controllo, ruotare le bottiglie d'acqua in modo che i beccucci siano in alto, posizionare la gabbia sullo spazio di lavoro e rimuovere il coperchio. Registrare il peso delle bottiglie d'acqua e del chow. Pesare i ratti e trasferirli in una gabbia con biancheria da letto fresca, insieme all'arricchimento ambientale.
Quindi, sostituire il coperchio della gabbia, riportare la gabbia al rack e girare le bottiglie d'acqua. Piccoli segni che indicano l'assunzione di cibo possono essere aggiunti alla gabbia per avvisare assistenti e ricercatori di non toccare bottiglie e chow. Per le gabbie della caffetteria, eseguire questo stesso processo, ma anche disperdere il contenitore pre-pesato di cibi della caffetteria intorno alla gabbia con biancheria da letto fresca prima che i ratti vengono trasferiti.
Lasciare i ratti per un periodo di 24 ore con disturbi minimi e registrare eventuali interruzioni impreviste. Successivamente, registrare il peso delle bottiglie d'acqua e del chow per le gabbie di chow e cercare attentamente nella biancheria da letto pezzi di chow. Una volta completato questo, rimuovere i segni di assunzione di cibo dalle gabbie.
Successivamente, prepara la dieta fresca della caffetteria per le gabbie della caffetteria. Eseguire il seguente processo per ogni gabbia della caffetteria. Registrare il peso dell'acqua, del chow e del saccarosio.
Rimuovere il coperchio della gabbia e l'arricchimento ambientale. Rimuovere con cura i frammenti di caffetteria dalla biancheria da letto e posizionarsi in contenitori separati, assicurandosi prima di rimuovere i pezzi più grandi, quindi setacciare sistematicamente tutta la biancheria da letto della gabbia da un'estremità all'altra usando delicati movimenti di spazzamento. Distribuire la nuova dieta della caffetteria intorno alla gabbia, restituire l'arricchimento ambientale, chiudere il coperchio della gabbia e riportare la gabbia al rack.
Rimuovere il segno di assunzione di cibo e registrare il peso di ogni cibo della caffetteria al 10 ° più vicino di un grammo. Ai ratti vengono dati cibi appetibili per modellare la cosiddetta dieta occidentale. La dieta della caffetteria aumenta l'assunzione di energia di 2,5 volte rispetto al controllo del chow.
L'alimentazione della caffetteria porta a un aumento del 20% del peso corporeo rispetto ai controlli dopo tre o quattro settimane. Dopo sei settimane di dieta, la differenza media nell'aumento di peso tra i gruppi è del 67% e l'adiposità è approssimativamente raddoppiata. L'assunzione di macronutrienti nella dieta della mensa è coerente tra i sessi e le età, con circa l'8% dell'energia consumata come proteina, il 34% come grasso e il 58% come carboidrati.
Il nostro chow di manutenzione fornisce il 22% di proteine, il 13% di grassi e il 65% di carboidrati. I topi nutriti con mensa troppo a tutti e tre i macronutrienti relativi ai controlli. La drammatica iperfagia è guidata prevalentemente dall'assunzione di carboidrati e grassi.
I ratti femmine possono essere particolarmente vulnerabili agli effetti obesogenici della dieta della mensa. In questa coorte di ratti più anziani, le femmine nutrite con caffetteria erano più pesanti del 20% e hanno mangiato 3,8 volte più energia dopo solo due settimane rispetto ai controlli. Dopo sei settimane di dieta, l'aumento di peso corporeo era maggiore e la massa grassa era raddoppiata nei ratti nutriti con caffetteria.
Fornire cibi da mensa insufficienti può limitare il consumo, quindi controlla che ci sia ancora cibo nelle gabbie della caffetteria. Inoltre, diversi set di cibi da mensa possono alterare l'assunzione di macronutrienti. Condurre le procedure di assunzione degli alimenti in modo coerente garantirà misurazioni accurate.
Un'attenta pianificazione della dieta per garantire che gli alimenti siano appetibili e vari è fondamentale. Una somministrazione efficace della dieta della caffetteria può richiedere molto tempo e richiede un'attenta pianificazione e un lavoro pilota per stabilire un'iperfagia costante e un conseguente aumento di peso. Possiamo monitorare la funzione metabolica attraverso test di tolleranza al glucosio, così come la funzione cognitiva attraverso test di memoria di riconoscimento, esponendo gli animali alla dieta della caffetteria.
Possiamo quindi analizzare molti tessuti metabolici periferici e regioni cerebrali postmortem. Questo metodo può essere utilizzato nei ratti e nei topi ed è stato occasionalmente esteso a primati non umani. La dieta della caffetteria può essere utilizzata per studiare il comportamento alimentare disregolato in presenza di iperpalatability, così come l'impatto dell'obesità su tutti i sistemi di organi.
Questo metodo dietetico della caffetteria ha aggiunto alla nostra comprensione dell'eziologia e delle conseguenze del sovraelimento e dell'obesità, nonché del potenziale stile di vita e approcci farmacologici per migliorare i risultati della salute.
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Panoramica
Questo protocollo descrive l'uso di una dieta da mensa di tipo occidentale altamente appetibile per modellare l'alimentazione eccessiva e l'obesità nei roditori. Il metodo favorisce l'alimentazione eccessiva attraverso una varietà di alimenti appetibili, consentendo un'esame dettagliata dei cambiamenti metabolici e neurali associati all'obesità.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Ricerca sull'obesità
- Studi metabolici
Sfondo
- L'eccesso di cibo e l'obesità sono problemi sanitari significativi.
- I modelli rodentici sono comunemente utilizzati per studiare queste condizioni.
- Una dieta tipo mensa può indurre efficacemente l'alimentazione eccessiva.
- Comprendere gli effetti della dieta sul metabolismo è fondamentale per sviluppare interventi.
Scopo dello studio
- Modellare l'alimentazione eccessiva e l'obesità nei roditori.
- Esaminare le alterazioni metaboliche causate da una dieta appetibile.
- Fornire un metodo riproducibile per lo studio dei cambiamenti legati all'obesità.
Metodi Utilizzati
- Implementazione di una dieta da mensa con elevato contenuto di zuccheri e grassi.
- Misurazione della selezione e del consumo di cibo.
- Monitoraggio dei cambiamenti metabolici nel tempo.
- Dimostrazione visiva delle modalità di somministrazione del cibo e dell'interazione con i soggetti.
Risultati principali
- Gravi alterazioni metaboliche osservate entro poche settimane.
- Promozione affidabile dell'iperfagia attraverso la varietà della dieta.
- Analisi dettagliata dei cambiamenti neurali associati all'obesità.
- Metodologia efficace per lo studio dell'impatto della dieta sulla salute.
Conclusioni
- La dieta da mensa è un modello prezioso per la ricerca sull'obesità.
- La comprensione del comportamento alimentare può orientare le strategie terapeutiche.
- Studi futuri possono basarsi su questa metodologia per ulteriori approfondimenti.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale Direttiva
La dieta da mensa di tipo occidentale appetibile fornisce un modello fisiologicamente rilevante per lo studio dell'obesità indotta da dieta, riproducendo l'iperfagia e la disregolazione metabolica osservate nelle popolazioni umane esposte a ambienti alimentari obesogeni. Questo approccio aumenta la fiducia predittiva nella ricerca preclinica sull'obesità, modellando l'interazione complessa tra appetibilità, varietà e alimentazione eccessiva che determina l'aumento di peso e l'adiposità. Supporta la validazione precoce degli obiettivi terapeutici e la riduzione del rischio meccanicistico per interventi mirati al comportamento alimentare e alle malattie metaboliche.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche relative al consumo eccessivo di cibo e al bilancio energetico inducendo un'iperfagia e un aumento di peso marcati.
- Valore operativo: Fornisce un sistema affidabile e riproducibile per convalidare bersagli coinvolti nella regolazione dell'appetito e nell'omeostasi metabolica.
- Valore predittivo: Supporta la selezione di progetti modellando un fenotipo metabolico grave che rispecchia da vicino le alterazioni associate all'obesità umana.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Prepara sistemi biologici validati con fenotipi metabolici e neurali costanti per lo screening di composti successivi.
- Valore operativo: Garantisce la prontezza del saggio attraverso l'amministrazione standardizzata della dieta e risultati misurabili come l'assunzione di cibo e il peso corporeo.
- Scalabilità: Permette il riutilizzo della piattaforma in diversi studi grazie all'induzione costante di marcatori dell'obesità in entrambi i sessi e in diverse fasce d'età.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Rilevanza traslazionale: Modella i disturbi metabolici osservati in soggetti umani in sovrappeso e obesi, migliorando la rilevanza per la malattia.
- De-risking meccanicistico: Permette l'esame degli effetti dell'obesità sui tessuti periferici e sulle regioni cerebrali, supportando decisioni di avanzamento con rischio adeguatamente valutato.
- Continuità: Collega la fase di scoperta alla validazione preclinica consentendo il monitoraggio longitudinale dell'aumento di peso, dell'adiposità e della tolleranza al glucosio.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il modello di dieta da mensa si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla validazione iniziale del target fino all'identificazione dei composti promettenti e ai test di efficacia preclinica, in particolare per i programmi legati all'obesità e alle malattie metaboliche.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi sul comportamento alimentare e sui circuiti neurali coinvolti nella ricompensa e nella sazietà.
- Screening: Permette la valutazione affidabile di composti mediante letture metaboliche standardizzate, come l'aumento di peso corporeo e l'assunzione di cibo.
- Analisi: Fornisce misurazioni quantitative di variabili dipendenti, inclusi l'assunzione di cibo nelle 24 ore, il peso corporeo e l'adiposità, per confrontare condizioni sperimentali.
- Ricerca traslazionale: Si collega a studi preclinici attraverso esiti misurabili come il raddoppio dell'adiposità e l'intolleranza al glucosio dopo sei settimane.
- Riutilizzo aziendale: Funziona come capacità riutilizzabile per modellare ambienti obesogeni in diverse aree terapeutiche.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva modellando una dieta che induce un'eccessiva assunzione di cibo e sindrome metabolica in modo più grave rispetto alle diete purificate.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità attraverso una presentazione standardizzata del cibo, un reintegro giornaliero e protocolli di monitoraggio costanti.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione dello sviluppo progettuale riducendo l'incertezza biologica nella validazione di bersagli legati all'obesità.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione aggiustata per il rischio basata su cambiamenti fenotipici robusti indotti dalla dieta.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella manipolazione dei roditori, nella preparazione della dieta e nel monitoraggio comportamentale per evitare stress e garantire coerenza.
- Necessita di un'infrastruttura per lo stoccaggio, l'etichettatura e il rifornimento giornaliero degli alimenti sincronizzato con il ciclo scuro.
- Richiede una standardizzazione tra i gruppi nei protocolli di misurazione dell'assunzione alimentare per garantire dati accurati e riproducibili.
- Richiede considerazioni adattative quando si estende a diverse ceppi, età o sessi di roditori a causa della diversa vulnerabilità agli effetti obesogeni.
- I limiti pratici includono la preparazione e la distribuzione degli alimenti, che richiedono molto tempo, e la variabilità potenziale derivante da una varietà o presentazione non costante del cibo.
