Obecny artykuł opisuje szczegółowy protokół przerywanego postu izokalorycznego 2:1 w celu ochrony i leczenia przed otyłością i upośledzonym metabolizmem glukozy u myszy typu dzikiego i ob/ob.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Obecny artykuł opisuje szczegółowy protokół przerywanego postu izokalorycznego 2:1 w celu ochrony i leczenia przed otyłością i upośledzonym metabolizmem glukozy u myszy typu dzikiego i ob/ob.
Przerywany post (IF), interwencja dietetyczna polegająca na okresowym ograniczeniu energii, została uznana za przynoszącą liczne korzyści i przeciwdziałającą nieprawidłowościom metabolicznym. Do tej pory udokumentowano różne typy modeli IF z różnym czasem trwania postu i okresów karmienia. Jednak interpretacja wyników jest trudna, ponieważ wiele z tych modeli obejmuje wieloczynnikowy wkład zarówno strategii ograniczania czasu, jak i kalorii. Na przykład model postu alternatywnego dnia, często stosowany jako schemat IF dla gryzoni, może powodować niedożywienie, co sugeruje, że korzyści zdrowotne wynikające z tej interwencji są prawdopodobnie pośredniczone zarówno przez cykle ograniczania kalorii, jak i cyklu postu i ponownego karmienia. Ostatnio z powodzeniem wykazano, że IF: 2:1, składający się z 1 dnia postu, a następnie 2 dni karmienia, może zapewnić ochronę przed otyłością wywołaną dietą i poprawę metaboliczną bez zmniejszania ogólnego spożycia kalorii. Przedstawiono tutaj protokół tej izokalorycznej interwencji IF 2:1 u myszy. Opisano również protokół karmienia w parach (PF) wymagany do zbadania modelu myszy ze zmienionymi zachowaniami żywieniowymi, takimi jak hiperfagia. Stosując schemat IF 2:1, wykazano, że izokaloryczny IF prowadzi do zmniejszenia przyrostu masy ciała, poprawy homeostazy glukozy i zwiększonego wydatku energetycznego. W związku z tym ten schemat może być przydatny do zbadania wpływu IF na zdrowie różnych stanów chorobowych.
Współczesny styl życia wiąże się z dłuższym codziennym przyjmowaniem pokarmów i krótszymi okresami postu1. Przyczynia się to do obecnej globalnej epidemii otyłości, z niekorzystnymi warunkami metabolicznymi obserwowanymi u ludzi. Post był praktykowany w całej historii ludzkości, a jego różnorodne korzyści zdrowotne obejmują wydłużenie życia, zmniejszenie uszkodzeń oksydacyjnych i zoptymalizowaną homeostazę energetyczną2,3. Wśród kilku sposobów praktykowania postu, okresowa deprywacja energetyczna, określana jako post przerywany (IF), jest popularną metodą dietetyczną, która jest szeroko praktykowana przez ogół populacji ze względu na łatwy i prosty schemat. Ostatnie badania na modelach przedklinicznych i klinicznych wykazały, że IF może zapewnić korzyści zdrowotne porównywalne z przedłużonym postem i ograniczeniem kalorii, co sugeruje, że IF może być potencjalną strategią terapeutyczną w przypadku otyłości i chorób metabolicznych2,3,4,5.
Schematy IF różnią się pod względem czasu trwania postu i częstotliwości. Post co drugi dzień (tj. 1 dzień karmienia/1 dzień postu; 1:1 IF) jest najczęściej stosowanym schematem IF u gryzoni w celu zbadania jego korzystnego wpływu na zdrowie otyłości, chorób sercowo-naczyniowych, chorób neurodegeneracyjnych itp.2,3. Jednak, jak wykazano w poprzednich badaniach6,7, i dalej mechanicznie potwierdzone w naszej analizie spożycia energii8, 1:1 IF powoduje niedożywienie (~80%) z powodu braku wystarczającej ilości czasu na karmienie, aby zrekompensować straty energii. To sprawia, że nie jest jasne, czy korzyści zdrowotne wynikające z IF 1:1 są pośredniczone przez ograniczenie kalorii lub modyfikację wzorców żywieniowych. W związku z tym opracowano nowy schemat IF, który jest pokazany tutaj, składający się ze schematu 2 dni karmienia / 1 dnia postu (2:1 IF), który zapewnia myszom wystarczająco dużo czasu na skompensowanie spożycia pokarmu (~ 99%) i masy ciała. Myszy te są następnie porównywane z grupą ad libitum (AL). Schemat ten umożliwia zbadanie skutków izokalorycznego IF przy braku redukcji kalorii u myszy typu dzikiego.
Przeciwnie, w modelu myszy, który wykazuje zmienione zachowanie żywieniowe, karmienie AL może nie być odpowiednim warunkiem kontrolnym do porównania i zbadania efektów 2:1 IF. Na przykład, ponieważ myszy ob / ob (powszechnie stosowany model genetyczny otyłości) wykazują hiperfagię z powodu braku leptyny regulującej apetyt i sytość, te z IF 2: 1 wykazują ~ 20% zmniejszone spożycie kalorii w porównaniu z myszami ob / ob z karmieniem AL. W związku z tym, aby właściwie zbadać i porównać działanie IF u myszy ob / ob, należy zastosować grupę karmiącą parami jako odpowiednią kontrolę.
Ogólnie, dostarczony jest kompleksowy protokół do przeprowadzenia izokalorycznego IF-a 2:1, w tym użycie kontroli karmienia parami. Ponadto wykazano, że izokaloryczny IF 2:1 chroni myszy przed otyłością wywołaną dietą wysokotłuszczową i / lub dysfunkcją metaboliczną zarówno u myszy typu dzikiego, jak i myszy typu ob / ob. Protokół ten może być wykorzystany do zbadania korzystnego wpływu 2:1 IF na różne stany patologiczne, w tym zaburzenia neurologiczne, choroby sercowo-naczyniowe i raka.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie metody i protokoły tutaj zostały zatwierdzone przez Komitety ds. Opieki nad Zwierzętami w Służbie Opieki nad Zwierzętami i Służbie Weterynaryjnej (ACVS) Uniwersytetu w Ottawie oraz Centrum Fenogenomiki (TCP) i są zgodne ze standardami Kanadyjskiej Rady ds. Opieki nad Zwierzętami. Należy zauważyć, że wszystkie opisane tutaj procedury powinny być wykonywane za zgodą instytucji i rządu, a także przez personel biegły technicznie. Wszystkie myszy trzymano w standardowych, wentylowanych klatkach w pomieszczeniach o kontrolowanej temperaturze i wilgotności z cyklami światła/ciemności 12 godzin/12 godzin (21–22 °C, wilgotność 30%–60% w normalnych warunkach) i swobodnym dostępem do wody. Samce myszy C57BL/6J i ob/ob uzyskano z Jackson Laboratory.
1. 2:1 Izokaloryczny schemat IF
2. Grupa kontrolna karmienia parami (PF)
UWAGA: Dla eksperymentu IF, w którym obserwuje się zmienione zachowanie żywieniowe w modelu mysim (np. hiperfagia u myszy ob/ob), konieczne jest posiadanie grupy karmiącej parami jako kontroli dla prawidłowego porównania niezależnego od kalorii do IF.
3. Analiza składu ciała
UWAGA: Ponieważ długotrwały IF wpływa na masę ciała u myszy, skład ciała może być mierzony w odpowiednich cyklach (np. co 3 lub 4 cykle) za pomocą analizatora składu ciała do ilościowego określenia tkanki tłuszczowej i beztłuszczowej masy u żywych, nieznieczulonych myszy.
4. Testy tolerancji glukozy i insuliny
5. Kalorymetria pośrednia
UWAGA: Metabolizm energetyczny myszy leczonych IF-em może być dalej oceniany za pomocą kalorymetrii pośredniej w pojedynczym cyklu IF. Będzie on mierzył zużycie tlenu (VO2), produkcję dwutlenku węgla (VCO2), współczynnik wymiany oddechowej (RER) i ciepło (kcal/h).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 1 przedstawia analizy żywieniowe po 24 h głodówki oraz porównanie postu przerywanego w schematach 1:1 i 2:1. Okres 24 h głodówki spowodował redukcję masy ciała o ok. 10%, która została w pełni odzyskana po 2 dniach dokarmiania (Rysunek 1A). Okres 24 h głodówki wywołał hiperfagię podczas następnych 2 dni dokarmiania (Rysunek 1B). Niemniej jednak, porównanie spożycia energii pomiędzy postem na...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zostało dobrze udokumentowane, że IF zapewnia korzystny wpływ na zdrowie w różnych chorobach zarówno u ludzi, jak i zwierząt 8,15,16,17,18,19. Mechanizmy leżące u jego podstaw, takie jak autofagia i mikrobiom jelitowy, zostały niedawno wyjaśnione. Przedstawiony protokół opisuje izokaloryczny schemat IF 2:1 u myszy w celu zbad...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
K.-H.K był wspierany przez Heart and Stroke Foundation of Canada Grant-in-Aid (G-18-0022213), J. P. Bickell Foundation oraz University of Ottawa Heart Institute Start-up fund; Projekt H.-K.S. był wspierany przez granty Kanadyjskiego Instytutu Badań nad Zdrowiem (PJT-162083), Reuben and Helene Dennis Scholar oraz Sun Life Financial New Investigator Award for Diabetes Research od Banting & Best Diabetes Centre (BBDC) oraz Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) z Kanady (RGPIN-2016-06610). Projekt R.Y.K. był wspierany przez stypendium z University of Ottawa Cardiology Research Endowment Fund. J.H.L. był wspierany przez stypendium doktoranckie NSERC i stypendium dla absolwentów Ontario. Y.O. był wspierany przez UOHI Endowed Graduate Award i Queen Elizabeth II Graduate Scholarship in Science and Technology.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Kompleksowy system monitorowania zwierząt laboratoryjnych (CLAMS) | Columbus Instruments | Kalorymetr pośredni | |
| D-(+)-Roztwór glukozy | Sigma-Aldrich | G8769 | Do GTT |
| EchoMRI 3 w 1 | EchoMRI | EchoMRI 3 w 1 | Analiza składu ciała |
| Glukometr i paski | Bayer | Contour NASTĘPNY | Są przeznaczone do eksperymentów |
| GTT i ITTDieta wysokotłuszczowa (45% Kcal% tłuszczu) | Research Diets Inc. | #D12451 | 3,3 kcal/g |
| Dieta wysokotłuszczowa (60% Kcal% tłuszczu) | Research Diets Inc. | #D12452 | 4,73 kcal/g |
| Insulina | El Lilly | Humulin R | myszy ITT |
| : B6. Cg-Lepob/J | The Jackson Laboratory | #000632 | Mysz Ob/Ob |
| Szczep myszy: C57BL/6J | The Jackson Laboratory | #000664 | |
| Normalna karma (17% Kcal% tłuszczu) | Waga Harlan | #2918 | |
| Mettler Toledo | Pomiar masy ciała i spożycia pokarmu |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.