방법 논문

생쥐의 간헐적 폭식 모델

DOI:

10.3791/67560

⸱

2025년 1월 10일

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physiology, Faculty of Medicine, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)

이 논문에서

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

M&M(지방과 설탕으로 만든 매우 맛있는 음식)에 간헐적으로 접근하는 것을 사용하여 쥐에서 폭식 모델이 확립되었습니다. 이 고지방, 고설탕 식품에 간헐적으로 접근하는 생쥐는 음식에 지속적으로 접근하거나 전혀 접근하지 않는 쥐에 비해 스트레스와 같은 행동, 칼로리 섭취 증가 및 표준 차우보다 해당 음식을 선호하는 것으로 나타났습니다.

초록

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

비만은 전 세계적으로 8명 중 1명에게 영향을 미칩니다. 과식, 특히 고칼로리 음식은 비만에 중요한 역할을 합니다. 폭식 장애(BED)는 생물학적, 심리적, 사회적 요인의 조합으로 인해 발생하는 복잡한 상태입니다. 단기간에 고칼로리 음식을 과도하게 섭취하는 것과 관련이 있으며 종종 불안 및 갈망과 관련이 있습니다.

여기에서는 폭식 장애(BED)를 조사하기 위한 마우스 모델을 개발하기 위해 새로운 매우 맛있는 음식(HPF)인 M&M's에 대한 지속적이고 간헐적인 접근을 사용하는 프로토콜을 제시합니다. 지방과 설탕 함량이 높기 때문에 선택된 HPF는 기호성이 강하기 때문에 연구에 최적의 식품 공급원이며, 이는 강박적인 섭식 행동을 검사하는 데 특히 적합합니다. C57BL/6 마우스를 사용하여 M&M에 대한 지속적 또는 간헐적 접근을 제공하는 동시에 표준 차우와 물에 대한 제한 없는 접근을 허용했습니다. 8일 째가 되자, 간헐적 접근 그룹의 쥐는 뚜렷한 폭식 행동을 보였으며, 이는 26일째 까지 지속되었습니다. 이 쥐들은 또한 현저하게 더 많은 칼로리를 소비했다 -- 주로 과자류에서 나온 것 -- 지속적인 접근과 통제 집단의 쥐들보다 말이다. 지속적인 접근과 간헐적 접근의 대조는 맛있는 음식의 과소비를 촉진하는 데 있어 급식 일정의 중요한 역할을 강조합니다.

또한, 행동 평가에서는 HPF로 유발된 불안과 유사한 행동에 대한 간헐적인 접근이 밝혀졌으며, 이는 접근 패턴이 섭식 행동과 감정 상태 모두에 미치는 심리적 영향을 강조합니다. 이 두 가지 뚜렷한 섭식 패러다임을 통합함으로써 이 연구는 매우 맛있는 음식의 가용성이 어떻게 폭식 경향을 악화시킬 수 있는지에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 이 모델은 폭식 행동과 그 신진대사 결과를 연구하기 위한 보다 현실적인 접근 방식을 제공합니다. 이는 생물 의학 연구에서 표준화된 모델의 중요성을 강조합니다. 우리의 연구 결과는 BED의 기저에 있는 생리학적 및 신경 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하며, 이는 BED와 비만에 대한 효과적인 치료 개입을 개발하기 위한 길을 열 수 있습니다.

서론

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

세계보건기구(WHO)1의 데이터에 따르면 전 세계 인구 8명 중 1명이 비만입니다. 식사는 생리적으로 필요하지만, 생리적 필요 없이 과식하는 것은 과체중 및 비만과 관련된 요인으로 알려져 있다2. 인간은 건강한 음식보다 지방과 설탕과 같이 칼로리가 높은 맛있는 음식을 선호한다는 것은 잘 알려진 사실입니다3.

복잡성 과학의 관점에서 섭식 장애, 특히 폭식 장애(BED)는 주기적인 폭식 패턴, 복잡한 보상 행동, 역기능적인 대인 관계와 같은 새로운 행동을 보이는 다양한 생물학적, 심리적, 사회적 요인의 상호 작용에서 발생하는 다면적인 현상입니다4. BED는 정신 장애 진단 및 통계 편람(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders), 5th ed.5 (DSM-V)에 따르면 약 2시간의 짧은 기간 내에 고칼로리 음식을 과도하게 섭취하는 것이 특징입니다. 또한, BED는 불안 및 갈망과 같은 행동 동반 질환과 관련이 있습니다 6,7. 이러한 질환의 복잡성으로 인해 이러한 요인의 상호 작용을 포착하고 폭식 행동과 폭식 행동이 비만에 미치는 영향에 대한 보다 포괄적인 이해를 제공할 수 있는 더 나은 실험 모델이 필요합니다.

기초 연구에서 폭식과 같은 행동에 가장 많이 사용되는 모델은 주로 쥐였습니다. 이러한 모델은 일반적으로 폭식과 같은 행동을 유도하기 위해 고지방 또는 고당 음식에 대한 제한적이고 간헐적인 접근을 사용합니다 8,9,10. 대안적 접근법은 지방과 설탕이 혼합된 매우 맛있는 음식(HPF) 페이스트를 사용하여 순환 모델(cyclical model)로 알려진 짧은 기간(2시간) 동안 맛있는 음식을 제공하는 것입니다11. 또 다른 방법은 HPF를 예측할 수 없는 쿠키로 표시합니다12. 마우스 모델에서, 폭식과 같은 행동은 종종 동일한 순환 모델13을 사용하여 연구된다. 쥐를 대상으로 한 또 다른 연구에서는 폭식과 같은 행동을 유도하기 위해 자당에 대한 접근이 제한되어 있습니다14.

쥐의 폭식과 같은 식습관에 대한 광범위한 연구에도 불구하고 쥐의 폭식 모델은 여전히 제한적입니다. 본 연구는 Fazzino와 동료들이 제안한 HPF의 영양 기준에 따라 M&M's(이하 "HPF")를 HPF로 사용하는 폭식 모델을 제안하는 것을 목표로 한다15. 또한, 우리는 HPF가 지속적으로 또는 간헐적으로 제공되는지 여부에 따라 HPF의 보상 속성을 평가하는 것을 목표로 합니다. 본 연구에서는 쥐 모델 내에서 인간의 폭식에 대한 특정 진단 DSM-V 기준, 즉 짧은 시간(2시간) 이내에 음식을 섭취하는 것, 평소보다 많은 양의 음식을 섭취하는 것, 포만감이 있는 상태임에도 불구하고 상당한 양을 섭취하는 것, 일주일에 최소 두 번 폭식 에피소드를 경험하는 것 사이의 유사성을 관찰하는 것을 목표로 했습니다.

실험용 마우스 모델의 사용은 생의학 연구, 특히 인간 질병을 연구하는 데 매우 유용한 도구인데, 마우스는 유전자의 99%를 인간과 공유하기 때문입니다16. 또한 마우스를 활용하면 전사체 정보를 이해하고 다양한 질병과 관련된 세포 기능 및 신경 회로와 관련된 치료 표적을 수정하는 데 상당한 이점을 얻을 수 있다17.

따라서 본 연구는 표준 차우나 수분 부족 없이 C57BL/6 마우스에서 폭식과 같은 식사를 관찰하기 위해 M&M(지방과 설탕으로 만든 HPF)에 대한 지속적이고 간헐적인 접근 모델을 제안합니다. 이 모델은 이러한 복잡한 문제를 연구하는 더 나은 접근 방식을 나타내기 때문에 생물 의학 연구에 새롭고 필요합니다. 재현 가능하고 비교 가능한 결과를 얻기 위해서는 동물 모델을 표준화하는 것이 필수적이며, 이는 중개 연구를 발전시키고 BED 및 비만에 대한 효과적인 치료 개입을 개발하는 데 필수적입니다. 여기에 설명된 접근 방식은 향후 연구에서 폭식과 유사한 섭식 행동 연구의 범위를 확장하여 BED의 잠재적인 치료 대상으로서 다양한 약물의 테스트를 촉진할 것입니다. 생쥐에서 보다 현실적이고 표준화된 모델을 구현하면 섭식 장애와 그 대사 결과와 관련된 복잡한 역학을 더 잘 이해할 수 있으므로 BED의 치료 및 예방을 위한 새로운 대안을 제공할 수 있습니다.

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프로토콜

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모든 실험은 실험 동물의 생산 및 사용에 대한 멕시코 공식 기술 사양 표준(NOM-062-ZOO-1999)에 따라 수행되었으며 멕시코 국립 자치 대학교(UNAM)의 실험실 동물 관리 및 사용 내부 위원회(CICUAL)에서 정한 지침을 완전히 준수했습니다.

1. 동물

  1. 이 프로토콜을 따르기 위해 생후 1개월, 체중 16-20g의 C57BLC/6 수컷 마우스 27마리를 통제된 환경 조건(12-12시간 명암 주기(06:00 켜기, 18:00 끄기))에서 21 ± 22 °C의 온도와 70 ± 10%의 습도 수준을 유지합니다.
    참고: 이 연구에서는 폭식 섭취 중 여성 호르몬의 영향을 제거하기 위해 수컷 마우스만 사용했습니다. 그러나 다른 연구에서는 18 암컷 쥐에 동일한 모델을 적용한 결과 폭음 섭취량에 차이가 없음을 관찰했다.

2. 습관화

  1. 30일 된 생쥐에게 표준 차우와 물을 즉석에서 이용할 수 있도록 합니다. 물과 음식 소비량을 쉽게 측정할 수 있도록 개별 케이지에 넣으십시오.
  2. 모든 쥐에게 종이 튜브를 포함한 풍요로운 환경을 제공하고 나무 부스러기를 침구로 제공합니다.
  3. 7일 동안 24시간마다 체중, 음식, 물 섭취량을 측정합니다.

3. 폭식 모델

  1. 습관화 기간의 7일째에 설치류(N=27)를 다음 세 그룹 중 하나에 무작위로 할당합니다.
  2. 모든 피험자에게 HPF(100당 영양 성분: 480kcal, 지방 19g, 탄수화물 70g, 단백질 5.1g, 소금 0.13g)를 2시간(16:00부터 18:00까지) 동안 제공하여 HPF에 대한 신공포증을 최소화합니다.
  3. 26일 동안 각 그룹에 대해 지정된 수유 조건을 일관되게 계속하십시오.
    1. 차우 그룹 (CG) n = 9 : 표준 차우 및 물에 대한 임시적 접근을 제공합니다.
    2. 연속 그룹(CoG) n = 9; 표준 차우, HPF 및 물에 대한자유로운 접근을 제공합니다.
    3. 간헐적 그룹 (IG) n = 9 : 표준 차우와 물에 대한 임시 적 접근을 제공하지만 2 시간 (16:00부터 18:00 시간까지) 동안 특정 요일 (1, 3, 5, 8, 10, 12, 15, 17, 19, 22, 24 및 26)에만 HPF를 제공합니다.
  4. 첫 번째 세션부터 세션 26까지 16:00시와 18:00시에 모든 피험자의 체중, 표준 차우 섭취량, 맛있는 음식 섭취량 및 수분 섭취량을 측정합니다.

4. 구체적인 지침

  1. 표준 차우를 케이지 랙에 놓고 HPF를 작은 플라스틱 용기에 넣습니다. 각 세션에서 이러한 용기를 케이지 모서리(왼쪽 후방, 오른쪽 후방, 오른쪽 전방 및 왼쪽 전방)에 무작위로 배치합니다.
  2. 월요일, 수요일, 금요일에 물(280-300mL)과 표준 차우(10-15g)를 보충하십시오.
  3. CoG를 위해 HPF(4-4.5g)를 매일 교체하십시오. IG의 경우 월요일, 수요일, 금요일 4.5:16에 HPF(4.5-00g)를 놓습니다. HPF를 색상(갈색, 파란색, 빨간색, 주황색, 녹색, 노란색)별로 무작위로 분포시키며, 어떤 색상에 대한 선호도도 관찰되지 않습니다.
  4. 습관화 7일차에 CoG 그룹에 배정된 마우스에게 16:00시에 HPF를 제공합니다. 표준 차우 섭취량, 체중 및 물 소비량에 대해 모든 동물을 측정합니다.

5. 데이터 분석

  1. 24시간 흡기 측정의 경우 전날 16:00시, 당일 16:00시에 값을 기록합니다. 예를 들어, 2일차의 소비량을 평가하려면 동일한 매개변수에 대해 1일차의 표준 차우, HPF, 수분 및 체중 값을 2일차의 값에서 뺍니다.
  2. 2시간 흡기 측정의 경우 같은 날 16:00 및 18:00에 값을 기록합니다. 예를 들어, 동일한 매개변수에 대해 18:00h의 값에서 16:00h의 표준 차우, HPF, 물 및 체중 값을 뺍니다.
  3. 매일 두 시점(16:00 및 18:00)에서 모든 데이터를 수집하고 스프레드시트에 입력한 다음 kcal 계산을 수행합니다.
    1. kcal을 계산하려면 표준 차우 및 HPF의 소비 그램을 비율을 사용하여 각 식품의 에너지 값에 따라 kcal로 변환합니다 (예 : 표준 차우 : 3.02 kcal / g; HPF : 4.80 kcal / g).
  4. 선택한 소프트웨어를 사용하여 데이터를 분석하고 플롯합니다.
    1. 통계 분석을 위해 Kruskal-Wallis 및 Mann-Whitney U 검정을 사용합니다.

6. 개방 필드 테스트

참고: 22일, 14:00 시간, 개방 필드 테스트는 Kraeuter와 동료19가 설명한 프로토콜에 따라 수행되었습니다. 이 프로토콜은 동물을 검은색 아크릴 시트 상자 중앙에 배치하는 것으로 구성됩니다. 투기장의 바닥은 하얗고, 격자는 검은색이었다. 행동은 비디오 추적 시스템으로 기록되고 정량화되었습니다. 이 시스템은 동물들이 경기장의 중앙 또는 주변에서 보낸 거리, 속도 및 시간을 기록했습니다.

  1. 시험실 및 야외 장치 준비
    1. 경기장의 경우 검은색 비다공성 플라스틱으로 만든 60cm(길이) x 60cm(너비) x 20cm(높이)의 정사각형 챔버를 사용합니다.
    2. 냄새 신호를 제거하기 위해 70% vol/vol 에탄올로 사용 전과 사용 사이에 장치를 청소하십시오.
    3. 최적의 탐사를 위해 장치 위에 카메라를 놓습니다.
    4. 스트레스를 최소화하려면 일반적인 주거 조건과 같이 온도와 습도를 유지하십시오. 실험을 위해 생쥐를 한 수용실에서 다른 수용실로 옮긴 경우 사용하기 전에 매일 최소 1시간 동안 새 방에 적응시킵니다.
  2. 오픈 필드 테스트 수행
    1. 케이지에서 쥐 한 마리를 꺼내려면 꼬리를 부드럽게 잡고 열린 필드 미로의 중앙에 놓습니다. 조사자가 더 이상 카메라의 초점에 있지 않는 즉시 조사자를 감지하고 녹화를 시작하는 자동 시작 기능을 사용하여 비디오 추적 소프트웨어를 활성화합니다.
    2. 마우스가 5분 동안 미로를 따라 자유롭게 움직이도록 합니다. 이 시간 동안 추적 소프트웨어는 움직임을 기록합니다.
    3. 시험 기간이 끝나면 경기장에서 동물을 꺼내 집 우리로 되돌려 놓으십시오.
    4. 미로를 청소하기 전에 퇴적된 배설물을 육안으로 세고 나중에 분석할 수 있도록 기록하십시오.
    5. 모든 배설물 알갱이를 제거하고 소변 얼룩을 청소하십시오. 장치 바닥과 벽에 70% 에탄올을 뿌린 다음 깨끗한 종이 타월로 닦습니다. 에탄올 용액이 완전히 건조되도록 합니다.
    6. 모든 동물을 실험한 후 사육장으로 돌아가 투기장을 청소하고 사용한 모든 재료를 정리하십시오.
  3. 데이터 분석
    참고: 비디오 추적 소프트웨어는 동물의 평균 속도, 이동 거리, 장치의 중앙 및 주변에서 보낸 시간과 같은 다양한 데이터를 쉽게 추출할 수 있습니다.
    1. 이동 거리와 장치의 중앙과 주변에있는 동물이 보낸 시간을 선택하십시오.
    2. 추가 통계 분석을 위해 추적 소프트웨어의 데이터를 스프레드시트 또는 기타 선호하는 형식으로 내보냅니다.
    3. 선택한 소프트웨어로 데이터를 분석합니다.

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결과

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HPF를 사용하여 C57BL/6 마우스에서 폭식 모델을 성공적으로 확립했습니다. 8일차에는 폭식 행동(2시간 동안 과도한 음식을 섭취하는 행동)이 확고하게 확립되어 26일차까지 유지되었습니다(그림 1A). 간헐적 세션 동안, IG 그룹은 CG 및 CoG 그룹보다 표준 차우와 HPF 모두에서 유의하게 더 높은 총 kcal 소비량을 보였습니다(그림 1A, ### p < 0.0001, *** p < 0.0001, ** p < 0.001, Kruskal-Wallis 테스트). CG와 CoG 그룹 간에 총 kcal 소비량의 유의미한 차이는 관찰되지 않았습니다(그림 1A, ns, p > 0.5, Kruskal-Wallis 검정). 실험일(22일, 24일, 26일)에 IG 그룹은 CG 및 CoG 그룹보다 더 큰 kcal 소비량을 보여주었습니다(

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토론

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우리는 2006년 Corwin이 제안한 폭식 모델을 이 프로토콜을 개발하기 위한 기초로 사용했습니다. 그러나 본 연구는 CoG8에 대해 2시간 동안 맛있는 음식을 제공하는 변수를 수정했습니다. 대신, 우리는 모든 음식에 24시간 접근할 수 있는 현실을 더 잘 시뮬레이션하기 때문에 CoG에 맛있는 음식을 무료로 제공했습니다. 우리는 또한 지방과 설탕을 별도로 사용하는 다른 폭식 모델과 달리 지방과 설탕을 결합하기 때문에 M&M을 HPF로 사용했습니다 8,20,21,22. 마지막으로, Corwin은 쥐에서만 모델을 표준화했기 때문에 C57BLC/6 마우스에서 폭식 모델을 표준화했습니다.<...

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공개 사항

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저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.

감사의 글

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

멕시코 국립자치대학교(National Autonomous University of Mexico)의 의생명과학 박사 과정과 Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías(CONAHCYT)에서 제공한 지원에 감사를 표하고 싶습니다. CVU: 11025222. 이 작업은 UNAM-DGAPA-PAPIIT 보조금 IN207423의 일부 지원을 받았습니다. 기술 지원에 응해주신 Andrea Mondragón García와 José Enrique Ramírez Sánchez에게 감사드립니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
ANY-maze 비디오 추적 소프트웨어Stoelting Co.4.73 버전
C270 HD 웹캠LogitechC270 HD특정 비디오 레코더를 사용할 필요는 없습니다. 만족스러운 이미지 품질과 해상도를 가진 웹캠이나 캠코더로 충분합니다.
장갑 Ambiderm (black)Ambiderm7.50222E+12
GraphPad Prism 9GraphPad
Laboratory 설치류 다이어트 5001LabDiet1320
https://di.facmed.unam.mx/comisiones/Composici%C3%B3n%20del%20alimento%20Laboratory%20Rodent%20Diet%205001.pdf M& Ms 43.8g (갈색 포장)M& M&급성; S 100 당 영양 성분 : 480kcal, 지방 19g, 탄수화물 70g, 단백질 5.1g, 소금 0.13g성분:  설탕, 코코아 덩어리, 탈지  우유  파우더, 코코아 버터,  락토스, 전분,  우유  지방, 팜 지방, 포도당 시럽, 시어 지방, 안정제 (아라비아 고무), 덱스트린, 광택제 (밀랍, 카르나우 바 왁스), 색소 (E100, 카민, E132, E133, E150a, E150c, E150d, E153, E160a, E160e, E162, E163, E170), 비트 농축액, 유화제 (콩  레시틴, E445), 소금, 향료, 팜커넬오일, 산화방지제 (E306). (다음을 포함할 수 있습니다:  땅콩, 헤이즐넛, 아몬드). 밀크 초콜릿에는 최소 14%의 우유 고형분이 포함되어 있습니다. 밀크 초콜릿에는 코코아 버터 외에도 식물성 지방이 포함되어 있습니다.
오픈 필드 미로 
폴리 프로필렌 마우스 케이지난초 과학SMP 01
설치류 술꾼SunnypetSP-3656
Uline Balanza-220g x 0.01 gunike.mxH-9884
UniMask4Uniseal
플라스틱 병unike.mxS-14487
위생 침대, 동물 용 톱밥BIOINVERT번호 없음10kg

참고문헌

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