Summary
Influences de contenu en matières grasses alimentaires à la fois la consommation d'énergie et la composition de la graisse corporelle chez les mammifères. En examinant la préférence des rats de la nourriture riche en graisses dans une série d'expériences de choix, il est possible de tester les différences génétiques et les interventions pharmacologiques sur leur préférence pour des aliments très gras.
Abstract
L'obésité est un problème croissant aux Etats-Unis d'Amérique, avec plus d'un tiers de la population considérée comme obèse. Un facteur contribuant à ce trouble multifactoriel est la consommation d'une alimentation riche en graisses, un comportement qui a été montré pour augmenter à la fois l'apport calorique et la teneur en graisse du corps. Cependant, les éléments de régulation de préférence pour les aliments riches en graisses sur les autres aliments restent peu étudiées.
Pour remédier à ce déficit, un modèle pour tester rapidement et facilement des changements dans la préférence pour les graisses alimentaires a été développé. Le modèle de préférence Fat présente rats avec une série de choix entre les aliments avec différentes teneurs en graisse. Comme les humains, les rats ont une tendance naturelle vers la consommation de nourriture riche en graisse, rendant le modèle de rat idéal pour les études translationnelles. Changements dans les préférences peuvent être attribuées à l'effet soit de différences génétiques ou interventions pharmacologiques. Ce modèle permet l'exploration des déterminants de la préférence de la graisse et screforcement agents pharmacothérapeutiques qui influence l'acquisition de l'obésité.
Introduction
L'obésité est un problème répandu aux États-Unis 1, avec les Centers for Disease Control and Prevention estimant que plus d'un tiers des adultes américains sont obèses. L'obésité a également été identifiée comme un facteur de risque pour de nombreux problèmes de santé, dont le diabète de type 2, l'hypertension artérielle, taux élevé de cholestérol et 2. Bien que il a été démontré de nombreux facteurs à influer sur l'augmentation des taux d'obésité, il existe un intérêt continu et la controverse dans le rôle macronutriments jouent dans l'obésité 3,4.
Un facteur contribuant à l'obésité est élevée consommation de graisses alimentaires 5. Graisses alimentaires accrue est corrélée à une augmentation de la consommation d'énergie humaine 6 et des augmentations significatives dans le corps teneur en graisse 7,8. En outre, les graisses alimentaires a valeur de récompense à la fois pendant et après la consommation de 7,9. Par conséquent, la détermination des facteurs d'influence préférence pour les aliments riches en matières grasses peuvent tous deux desi pharmacothérapeutiques de guidagegn et favoriser la compréhension des choix alimentaires sous-jacentes qui peuvent conduire à l'obésité. Le modèle de préférence Fat décrit ici teste pour la préférence de rats entre les aliments de différentes teneurs en matières grasses, mais la valeur nutritive similaire. Plus précisément, ce modèle présente les rats avec un choix de deux aliments différents en même temps permettant ainsi la quantification de préférence fondée sur la grammes consommés de la nourriture faible en gras vers la nourriture en matières grasses supérieure. Les effets pharmacologiques et génétiques peuvent être mesurés comme un changement de la préférence pour les aliments avec une teneur plus élevée en matières grasses.
Le modèle de préférence Fat sert à compléter les modèles de consommation alimentaire appétentes largement utilisés 10 mais offre également plusieurs avantages. Ce modèle permet à l'expérimentateur d'évaluer précisément le comportement alimentaire dans un environnement contrôlé dans lequel deux options de restauration sont disponibles. Les modèles traditionnels riches en matières grasses de l'alimentation offrent un seul aliment qui élimine la capacité d'étudier le choix des aliments, un atout importantpect de la consommation alimentaire humaine. Certains essais offrent plusieurs types d'aliments et sont souvent désignés comme des études de type d'alimentation "cafétéria" 11. Ces études souffrent de reproductibilité car l'alimentation humaine est souvent utilisé dans le test et n'est pas bien adapté à l'environnement de laboratoire en raison de la variabilité des éléments nutritifs. Nous utilisons des régimes définis qui contiennent des ingrédients purifiés individuels améliorant ainsi grandement la reproductibilité et la flexibilité de modifier le contenu en macronutriments tels que les graisses alimentaires. Avec l'apport de graisses alimentaires plus élevés associés à l'obésité chez l'homme 5 et la préférence naturelle de l'homme pour les aliments gras élevés 12, les traitements qui modifient la préférence de rat pour les aliments riches en matières grasses peuvent fournir de précieuses informations sur l'obésité.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Toutes les procédures expérimentales sont en accord avec le Guide pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire (Institut de Laboratory Animal Resources (États-Unis), 1996) et avec l'approbation de l'établissement de soins et d'utilisation des animaux Comité à l'Université du Texas Medical Branch.
1. Sujets
- Maison individuelle mâles Sprague-Dawley rats pesant 225-250 g à 21 ° C et une humidité relative de 30-50% avec un cycle lumière-obscurité de 12 heures (les lumières sur 6h00-6 h 00).
- Maintenir les rats sur une faible aliments gras (10% de matière grasse par l'énergie). Habituer les rats à la nourriture et colonie ambiante pendant au moins 7 jours avant l'expérimentation. Les animaux sont habitués à la manipulation et le dosage de véhicule pendant trois jours avant de commencer les études. Le premier jour après l'accoutumance est expérimental Jour 1.
2. Préférence de base
- Jour 1, remplir deux trémies d'alimentation propre, celui marqué d'un A et l'autre avec B, avec 10% de matière grasse nourriture dans chaque cage. WEigh les trémies d'alimentation (avec de la nourriture) et les placer dans la cage, assurant le rat a accès à la fois.
- Jour 2, à peu près les mêmes trémies d'alimentation de temps ont été placés dans la cage la veille, enregistrer le poids de la trémie d'alimentation et de changer les positions de la trémie A et B. Cette trémie atténue biais de position. Toujours examiner la cage de la maison pour un aliment retiré de la trémie, le peser, et en rendre compte. La prise d'aliments est mesurée par les changements dans le poids de la trémie entre les jours.
- Jour 3, enregistrer le poids de la trémie d'alimentation comme avant. Examiner la quantité de nourriture consommée dans chaque position de la trémie d'alimentation et l'identification de la trémie d'aliments (A et B). Ces données donne une compréhension de base de la polarisation de la position et de la préférence de la trémie spécifique, et devrait avoir un score de préférence d'environ 50%, indiquant aucune préférence. Jetez la nourriture restante.
3. Orientation Fat
- Jour 3, obtenir deux trémies d'alimentation propres à chaque cage. Il est important d'utiliser des trémies d'alimentation propreschaque fois que la commutation entre les différents aliments pour éviter les parfums de confusion des expériences précédentes. Remplir la trémie A avec 12,5% de matière grasse alimentaire et la trémie B avec 15% de graisse alimentaire (tableau 1). Noter les poids de départ de chaque trémie et placer les deux dans la cage.
- Jour 4, enregistrer les poids de chaque trémie, le changement de position de la trémie A et B sur la trémie de les remettre dans la cage.
- Jour 5, enregistrer les poids de chaque trémie. Après avoir déterminé la quantité de chaque aliment consommé sur les deux jours, la préférence alimentaire du rat peut être déterminée.
- Répétez les étapes 3.1 à 3.3 plusieurs fois avec les mêmes animaux en utilisant 12,5% des aliments gras par rapport aux aliments avec l'augmentation de la teneur en graisse (15% par exemple premier, 17,5% suivants, puis 20% et enfin 45% de matières grasses).
4. Calculs et l'analyse des données
- Calculer la ration alimentaire quotidienne pour chaque animal en soustrayant la masse finale de l'aliment + trémie de la masse de départ de l'aliment+ Trémie. Parce que chaque aliment est mesurée sur deux jours, le total de 2 jours peuvent être additionnées pour chaque teneur en matières grasses%.
- Calculer le score de préférence de la graisse en divisant la consommation de l'aliment en matières grasses supérieure de la nourriture totale consommée pour chaque période de deux jours. Par exemple, un rat mange 8,9 g de l'alimentation en matières grasses de 12,5% et de 27,5 g de l'alimentation de 17,5% en 2 jours. Par conséquent, le score de préférence pour que chaque animal est de 76% (27,5 divisé par 36,4).
- Moyenne et graphique du score de préférence pour chaque régime (15%, 17,5%, 20%, et 45% de matière grasse) (figure 3). L'apport alimentaire total est aussi informatif et peut être facilement porté en grammes (Figure 4).
- Exprimer le score de préférence (figure 5A) et de la prise alimentaire totale (figure 5B) en fonction de l'apport énergétique total (kilocalories) en utilisant la densité d'énergie dans le tableau 1.
- Si vous utilisez plus d'un groupe d'animaux, effectuer une répétition dans les deux sensed mesure ANOVA suivi d'un post-test de Bonferroni. L'analyse de puissance indique que n = 8 animaux par groupe est approprié pour détecter une différence de 7% entre les groupes de traitement.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Les rats ont un accès physique à deux trémies d'alimentation simultanément (figure 1) afin de démontrer la préférence pour des choix alimentaires disponibles avec différentes teneurs en matière grasse (Tableau 1). la nourriture de rat a été pesé tous les jours et tout débordement de nourriture a été facilement trouvé et pris en compte (figure 2). Déversement de particules de nourriture fines a été jugée minime et n'influence pas sensiblement les données. En utilisant le modèle de préférence Fat, une nette préférence entre les aliments contenant 12,5% de matières grasses et des aliments riches en matières grasses peut être observée (p <0,05 préférence plus de 12,5% comparativement à 17,5%, 20% et 45%, par analyse de variance suivie test post hoc) ( Figure 3A) qui est dépendant de la teneur en matière grasse (figure 3B). Ces données peuvent également être exprimée en grammes de nourriture (figure 4) ou de l'apport d'énergie (figure 5), ce qui permet un choix dans la présentation des données de publication. Dans ces études d'alimentation à court terme noustion des aliments riches en matières grasses, une augmentation de la consommation totale d'énergie est généralement observé lorsque les animaux ont accès à augmenter la teneur en graisses alimentaires (figure 5B).
L'analyse statistique des données a été réalisée avec le logiciel SPSS 20. Une analyse de variance à mesures répétées avec le post test t hoc (test t a été utilisé car il n'y avait pas de groupes expérimentaux) a été utilisé pour déterminer les effets significatifs principales, interaction des effets principaux, et les différences de préférence pour les aliments individuels.
Figure 1. Un rat dans son homecage avec deux choix alimentaires. Le rat a un accès physique aux deux trémies d'alimentation et à l'eau. trémies d'alimentation sont remplies pour assurer un accès ad libitum à la fois des aliments.
Figure 2. Déversement des aliments est très visible et peut être pris en compte. Bien peser les aliments tous les jours, toute la nourriture qui n'est pas contenue dans la trémie est trouvé et pesé.
Figure 3. Rats montrent une préférence croissante pour les aliments à plus forte teneur en matières grasses. A) Les rats montrent une préférence marquée pour 15%, 17,5%, 20%, et 45% des aliments gras par rapport à 12,5%. (* P <0,05, ANOVA suivie par test post hoc). B) Méthode Fat privilégiées des résultats dans une courbe «dose-effet» où la préférence change avec de la graisse contenu par rapport à 12,5% des aliments gras. Les barres d'erreur représentent l'erreur standard de la moyenne.
Figure 4. Représentation en grammes de la préférence des rats pour des aliments de graisse. Préférence exprimée en grammes d'aliments consommés peuvent fournir des informations supplémentaires sur les changements dans la consommation totale de nourriture au cours de l'expérience. (* P <0,05, ANOVA suivi par test post hoc). Les barres d'erreur représentent l'erreur standard de la moyenne.
Figure 5. Représentation en calories de la préférence des rats pour des aliments de graisse.
| Graisse | Glucides | Protéine | Densité d'énergie | |||||||
| Régime | % G | % Kcal | % G | % Kcal | % G | % Kcal | kcal / gramme | |||
| 10% de matière grasse | 4.3 | 10 | 67,3 | 70 | 19.2 | 20 | 3.85 | |||
| 12,5% de matière grasse | 5.4 | 12,5 | 65,7 | 67 | 19,5 | 20 | 3.9 | |||
| 15% de matière grasse | 6.6 | 15 | 64,2 | 65 | 19,8 | 20 | 3,95 | |||
| 17,5% de matières grasses | 7.8 | 17,5 | 62,5 | 62 | 20.1 | 20 | 4.01 | |||
| 20% de matière grasse | 9 | 20 | 61 | 60 | 20.3 | 20 | 4.06 | |||
| 45% de matière grasse | 24 | 45 | 41 | 35 | 24 | 20 | 4,73 | |||
Tableau 1. Du contenu en macronutriments des aliments expérimentaux.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Le modèle de préférence Fat est un test instructif et facile à réaliser du comportement alimentaire. Ce test offre la possibilité d'identifier les neurones et mécanismes moléculaires qui sous-tendent les préférences alimentaires, qui est une zone encore peu étudié important de la recherche sur l'obésité. Les changements dans la graisse de préférence des différences génétiques ou des manipulations pharmacologiques peuvent être visualisés comme décalages vers la droite ou vers la gauche dans la courbe de la préférence (figure 3B). Il est important d'inclure les aliments gras moyennes (15%, 17,5% et 20%) pour visualiser tout changement dans la courbe de la préférence. Les variations de la courbe de préférence des graisses peuvent être interprétés de manière similaire à la façon dont les deux différents tests de préférence de choix de bouteilles sont interprétés 13,14. Comme les rats ont un penchant pour manger de la nourriture riche en graisses, une sensiblement diminué préférence riche en matières grasses des aliments représente un possible changement pharmacologiquement pertinente dans les choix de composition des aliments. En effet, neuromédine récepteur U 2 expression a récemment abeillen montré de modification des préférences de graisse en utilisant ce modèle 15. La nourriture de couleur (tableau 1), il est facile de déterminer tout déversement avant le repas quotidien de pesage (Figure 2). Cela permet de garantir une mesure précise de l'apport alimentaire quotidien. Le procédé est également rapide à réaliser et peut être répété avec des concentrations croissantes de matières grasses dans l'aliment.
Il ya des considérations spéciales pour les manipulations pharmacologiques et génétiques de la préférence pour les graisses alimentaires. Dans les études pharmacologiques, exposition composé est un facteur important, car ce test peut prendre jusqu'à 8 jours. Par conséquent, peuvent avoir besoin d'être administrée une ou plusieurs fois par jour en fonction de la demi-vie et de la dose totale de chaque composé à l'essai des composés pharmacologiques. Dans les études génétiques, les traitements tels que knockdown virale d'un gène peuvent nécessiter 14 jours pour une expression stable qui va allonger le délai expérimental.
La composition alimentaire à
Une limitation de cette méthode est le grand nombre de larves alimentaires qui nécessitent quotidiennement de pesage et de nettoyage. Heureuxment, ces périodes de forte main-d'œuvre et d'équipement sont de courte durée (deux jours par test de préférence), nécessitent un minimum de formation et peuvent être entrecoupées de périodes de seulement 10% l'accès aux aliments gras que nécessaire.
Ce modèle a quelques limitations. Tout d'abord, les aliments sont présentés dans un ordre croissant de teneur en matières grasses qui peuvent produire un effet de commande. Toutefois, cette mesure est nécessaire pour minimiser les effets à long terme de haute graisse consommation alimentaire sur les choix alimentaires. Lucas et ses collègues ont montré que la consommation de rat de graisse pure ou en émulsion, en plus de la nourriture pour rats, diminue ou augmente au fil des jours, respectivement 16. Cela rendrait difficile l'interprétation des résultats de la baisse des expériences teneur en matière grasse ou à la suite l'accès à la graisse alimentaire de 45% dans une expérience de type latin carré. Une deuxième limite est l'utilisation répétée de la graisse alimentaire de 12,5% comme base de comparaison. Une diminution de préférence de la graisse alimentaire de 12,5% entraînerait une augmentation apparente de la préférencepour la nourriture en matières grasses supérieure. Toutefois, à défaut d'avoir un aliment de base constante pourrait influencer la consommation de gras 16 et de faire la comparaison des préférences impossible. Enfin, nos résultats pourraient être interprétés comme une préférence pour les glucides inférieurs et pas pour plus gras. Cependant, les rats préfèrent de plus en plus (ne pas diminuer) la teneur en glucides 14,15 réduire la validité de cette interprétation.
En conclusion, le modèle de préférence de graisse peut être utilisée pour déterminer la préférence d'un rat entre deux aliments de différentes teneurs en matière grasse. Ce test permet à l'expérimentateur de déterminer si le patrimoine génétique ou des traitements médicamenteux peuvent manipuler la préférence teneur en matière grasse d'un rat. Cette préférence pour un régime riche en graisses offre une excellente validité apparente et représente un modèle pertinent translation du comportement alimentaire chez les humains.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Acknowledgments
Les auteurs tiennent à remercier le financement de UL1TR000071 (NCATS), P30DK079638 (NIDDK), P30DA028821 (NIDA) et T32DA07287 (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).
