1 november 2019
Dit protocol beschrijft het gebruik van een zeer smakelijke, westerse stijl cafetaria dieet om te modelleren overeten en obesitas bij knaagdieren. Hier geven we een gedetailleerd overzicht van de selectie, voorbereiding en meting van voedsel, en leggen we methodologische factoren uit die helpen bij het genereren van een robuust en reproduceerbaar fenotype.
Deze methode is gericht op het model te veel eten en de daaropvolgende obesitas door het verstrekken van toegang tot een breed scala van smakelijke voedingsmiddelen rijk aan suiker en verzadigd vet. De verscheidenheid en smakelijkheid van het dieet zorgt ervoor dat te veel eten betrouwbaar wordt bevorderd, wat leidt tot aanzienlijke metabole verstoring binnen enkele weken. Het verstrekken van een cafetaria dieet maakt het mogelijk voor de metabole en neurale veranderingen in verband met obesitas te worden onderzocht in detail.
Visuele demonstratie van deze methode is belangrijk omdat logistieke beperkingen kunnen worden aangetoond, evenals hoe planning en organisatie de voeding efficiënter kunnen maken. Ten tweede, als het model gaat om een grotere interactie met ratten, is het ook belangrijk om aan te tonen hoe te distribueren en verzamelen van het voedsel op de juiste manier zonder ze te benadrukken. Het aantonen van de procedure zal Sarah-Jane Leigh, een grad student, en Mike Kendig, een postdoc onderzoeker van mijn laboratorium.
Om deze procedure te beginnen, het verkrijgen van een passende hoeveelheid cafetaria voedsel, en ontdooien 24 uur voor gebruik. Voedsel kan worden ontdooid met behulp van een magnetron, maar mag niet worden gepresenteerd terwijl warm. Het veranderen van het type cafetaria dieet voedingsmiddelen dagelijks aangeboden zorgt ervoor dat de verscheidenheid wordt gemaximaliseerd en kooi vervuiling wordt geminimaliseerd.
Als ratten eten het grootste deel van hun dagelijkse inname in het eerste deel van de donkere cyclus, schema cafetaria voedsel aanvulling dicht bij het begin van het donkere schema, zodat voedsel is vers op dit moment. Vul cafetaria dieet elke dag. Om de chow-groepen te voeden, draait u de flessen water om zodat de tuiten omhoog zijn en plaatst u de kooi op de werkruimte.
Verwijder het deksel, en licht verstoren het beddengoed voor ongeveer 20 seconden, om het proces van het verzamelen van voedsel items te simuleren uit het beddengoed van cafetaria dieet kooien. Plaats vervolgens een klein handvol chow-pellets van de voedselhopper in het beddengoed, om blootstelling aan voedsel op het kooibed gelijk te stellen. Vervang het kooideksel en breng de kooi terug naar het rek.
Wanneer de kooi is geregeld, breng de flessen water terug naar hun oorspronkelijke oriëntatie. Om de cafetaria groepen te voeden, plaats de cafetaria dieet items in een gelabelde container voor elke kooi. Draai de waterflessen om zodat de tuiten omhoog zijn, plaats de kooi op de werkruimte en verwijder het deksel.
Verwijder zo veel van de oude cafetaria dieet uit het beddengoed mogelijk, en plaats verse cafetaria dieet in de kooi. Sluit hierna de kooi en breng deze terug naar het rek. Wanneer de kooi is geregeld, vervang de flessen water en de sacharose flessen.
Vul de chow, water, en sacharose flessen als dat nodig is. Bij het starten van de cafetaria dieet, meet lichaamsgewicht en 24-uurs voedselinname ten minste twee keer per week om de effectiviteit van het dieet te controleren. Begin met voedselinnamemetingen dicht bij het begin van de donkere fase.
Doel om dezelfde set van cafetaria voedingsmiddelen presenteren op voedselinname meting dagen, zoals gelijkstelling voor smaak en energiedichtheden zal nauwkeurige monitoring van veranderingen in de tijd mogelijk te maken. Ten eerste, bereid de cafetaria dieet en plaats in een gelabelde container voor elke kooi, zorg ervoor dat te wegen en elk onderdeel op te nemen. Vul het water, sacharose, en chow niveaus als nodig is.
Voor controlekooien, draai de flessen water rond, zodat de tuiten omhoog zijn, plaats de kooi op de werkruimte, en verwijder het deksel. Noteert het gewicht van de flessen water en chow. Weeg de ratten, en breng ze naar een kooi met vers beddengoed, samen met milieuverrijking.
Vervang vervolgens het kooideksel, breng de kooi terug naar het rek en draai de waterflessen om. Kleine borden met vermelding van voedselinname kan worden toegevoegd aan de kooi om begeleiders en onderzoekers niet aan te raken flessen en chow. Voor de cafetaria kooien, voer dit zelfde proces, maar ook verstrooi de voorgewogen container van cafetaria voedsel rond de kooi met vers beddengoed voordat de ratten worden overgedragen.
Laat de ratten voor een periode van 24 uur met minimale verstoring, en registrerens registreren. Na deze, record het gewicht van de flessen water en chow voor de chow kooien, en zorgvuldig zoeken in het beddengoed voor stukken van chow. Zodra dit is voltooid, verwijder de voedselinname borden uit de kooien.
Bereid vervolgens verse cafetaria dieet voor de cafetaria kooien. Voer het volgende proces uit voor elke cafetariakooi. Record het gewicht van het water, chow, en sacharose.
Verwijder het deksel van de kooi en de verrijking van het milieu. Verwijder zorgvuldig cafetariafragmenten uit beddengoed en plaats in aparte containers, zorg ervoor dat de grootste stukken eerst te verwijderen, en vervolgens systematisch ziften alle kooi beddengoed van de ene kant naar de andere met behulp van zachte vegen bewegingen. Verdeel het nieuwe cafetariadieet rond de kooi, breng de milieuverrijking terug, sluit het kooideksel en breng de kooi terug naar het rek.
Verwijder het bordje voedselinname en leg het gewicht van elk cafetariavoedsel vast op de dichtstbijzijnde 10e van een gram. Ratten krijgen smakelijk voedsel om het zogenaamde westerse dieet te modelleren. Cafetaria dieet verhoogt de energie-inname 2,5 keer ten opzichte van chow controle.
Cafetaria voeding leidt tot een 20% toename van het lichaamsgewicht in vergelijking met controles na drie tot vier weken. Na zes weken dieet, het gemiddelde verschil in gewichtstoename tussen groepen is 67%en adipositeit is ongeveer verdubbeld. Macronutriënten inname op cafetaria dieet zijn consistent over geslachten en leeftijden, met ongeveer 8% van de energie verbruikt als eiwit, 34% als vet, en 58%als koolhydraten.
Onze onderhoudschow levert 22%eiwit, 13% vet en 65% koolhydraten. Cafetaria gevoed ratten overeat alle drie macronutriënten met betrekking tot controles. De dramatische hyperfagie wordt voornamelijk gedreven door koolhydraat- en vetinname.
Vrouwelijke ratten kunnen bijzonder kwetsbaar zijn voor de obesogene effecten van cafetaria dieet. In dit cohort van oudere ratten, cafetaria gevoed vrouwtjes waren 20% zwaarder en aten 3,8 keer meer energie na slechts twee weken ten opzichte van controles. Na zes weken van dieet, het gewicht van het lichaamsgewicht was groter, en de vetmassa werd verdubbeld in cafetaria gevoed ratten.
Het verstrekken van onvoldoende cafetaria voedingsmiddelen kan beperken de consumptie, dus controleer of er voedsel links in cafetaria kooien. Bovendien, verschillende sets van cafetaria voedingsmiddelen kunnen macronutriënten inname veranderen. Het uitvoeren van voedselinnameprocedures op een consistente manier zorgt voor een nauwkeurige meting.
Zorgvuldige planning van het dieet om ervoor te zorgen voedingsmiddelen zijn smakelijk en gevarieerd is de sleutel. Effectieve toediening van de cafetaria dieet kan tijdrovend zijn en vereist een zorgvuldige planning en pilot werk om gestage hyperfagie en de daaruit voortvloeiende gewichtstoename vast te stellen. We kunnen metabole functie te controleren via glucose tolerantie tests, evenals cognitieve functie door middel van erkenning geheugentests, terwijl het blootstellen van dieren aan de cafetaria dieet.
We kunnen dan analyseren veel perifere metabole weefsels en hersengebieden postmortem. Deze methode kan worden gebruikt bij ratten en muizen en is af en toe uitgebreid tot niet-menselijke primaten. De cafetaria dieet kan worden gebruikt om gedysreguleerd voedingsgedrag te bestuderen in aanwezigheid van hyperpalatability, evenals de impact van obesitas op alle orgaansystemen.
Deze cafetaria dieet methode heeft bijgedragen aan ons begrip van de etiologie en de gevolgen van te veel eten en obesitas, evenals potentiële levensstijl en farmacologische benaderingen om de gezondheidsresultaten te verbeteren.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Dit protocol beschrijft het gebruik van een zeer smakelijk cafeteria-dieet naar westers model om overeten en obesitas bij knaagdieren te simuleren. De methode stimuleert overeten door een verscheidenheid aan smakelijke voedingsmiddelen, waardoor een gedetailleerd onderzoek mogelijk is naar metabole en neurale veranderingen die geassocieerd worden met obesitas.
Het smakelijke cafeteria-dieet in westerse stijl biedt een fysiologisch relevant model voor het bestuderen van dieet-geïnduceerde obesitas, waarbij de hyperfagie en metabole ontregeling worden nagebootst die worden gezien bij menselijke populaties die zijn blootgesteld aan obesogene voedselomgevingen. Deze benadering vergroot het voorspellende vertrouwen in preklinisch obesitasonderzoek door de complexe interactie tussen smakelijkheid, variatie en overeten te modelleren, wat leidt tot gewichtstoename en adipositeit. Het ondersteunt de vroege validatie van targets en het mechanistische risico-beperking voor therapeutische interventies gericht op eetgedrag en metabole ziekten.
Het cafeteria-dieetmodel past binnen het ontdekkingscontinuüm van vroege target-validatie via lead-identificatie tot preklinische effectiviteitstests, in het bijzonder voor programma's gericht op obesitas en metabole ziekten.