Aqui, apresentamos um protocolo para estabelecer um modelo murino de ritmo circadiano desordenado mais dieta rica em gordura e açúcar (HFHS), que imita estilos de vida pouco saudáveis e induz distúrbios metabólicos e fenótipos de envelhecimento.
Artigo de método
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Aqui, apresentamos um protocolo para estabelecer um modelo murino de ritmo circadiano desordenado mais dieta rica em gordura e açúcar (HFHS), que imita estilos de vida pouco saudáveis e induz distúrbios metabólicos e fenótipos de envelhecimento.
O objetivo desse protocolo é estabelecer um modelo padronizado de camundongos que recapitule os danos multifatoriais induzidos por estilos de vida modernos e pouco saudáveis. Para isso, desenvolvemos um modelo inovador C57BL/6J que combina a disrupção randomizada do ritmo circadiano e uma dieta rica em gordura e açúcar (HFHS), com grupos de HFHS de fator único e de perturbação circadiana como controles. Comparado aos controles, o modelo composto apresentou distúrbios metabólicos mais graves, incluindo aumento do peso corporal, níveis elevados de glicose e lipídios em jejum e esteatose hepática marcante, além de óbvios défices cognitivos e motores. O modelo composto também apresentou envelhecimento acelerado mais significativo, conforme confirmado pelo índice de fragilidade e pela coloração de hematoxilina e eosina (HE). Esse modelo integrado imita de forma confiável o declínio metabólico-cognitivo relacionado ao estilo de vida e o envelhecimento prematuro. Esse protocolo reproduzível passo a passo apoia estudos mecanicistas sobre o envelhecimento mediado pelo estilo de vida e a avaliação de estratégias terapêuticas direcionadas.
Estilos de vida modernos acelerados expõem cada vez mais as populações a comportamentos que desregulam o ritmo e dietas obesogênicas, com evidências convincentes que ligam esses fatores ao declínio funcional sistêmico e à patogênese de doençascrônicas 1. Dados epidemiológicos revelam comorbidades marcantes: trabalhadores em turnos apresentam alta prevalência de marcadores metabólicos da síndrome, enquanto a ingestão prolongada de uma dieta rica em gorduras e açúcar está fortemente associada a um risco elevado dedemência 2,3. Esses insultos convergem para impulsionar a patologia multiorgânica — disfunção metabólica frequentemente coincide com declínio cognitivo acelerado e remodelação cardiovascular, demonstrando interferência bidirecional entre deterioração periférica e central. Apesar das sinergias clínicas reconhecidas, modelos pré-clínicos padronizados que capturam a fisiopatologia integrada do declínio dos órgãos induzidos pelo estilo de vida permanecem subdesenvolvidos.
No nível molecular, o desalinhamento circadiano crônico inicia uma cascata patológica originada no núcleo supraquiasmático, interrompendo a sinalização glutamatérgica para o hipotálamo paraventricular e embotando a pulsatilidade do hormônio liberador de corticotropina. Isso prejudica o feedback negativo do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal(HPA) 4, causando dessensibilização dos receptores de glucocorticoide e elevação sustentada do cortisol. Consequentemente, a ativação da gliconeogênese hepática e a supressão da fosforilação do substrato do receptor de insulina do músculo esquelético impulsionam coletivamente a resistência periférica à insulina, estabelecendo uma base metabólica para hiperglicemia edislipidemia 5,6. Simultaneamente, ácidos graxos saturados na dieta permeiam a barreira hematoencefálica comprometida por meio da regulação para baixo das proteínas da junção estreitaendotelial 7,8, ativando a sinalização microglial TLR4/NF-κB. Isso desencadeia neuroinflamação9 mediada por TNF-α/IL-1β. O ponto chave é que esses dois fatores de estilo de vida pouco saudável não agem de forma independente, mas sim de forma sinérgica. No entanto, ainda há uma significativa falta de pesquisas sistemáticas sobre a exposição combinada deles na literatura atual. Portanto, é significativo realizar estudos de modelagem integrando a perturbação do ritmo circadiano com dietas ricas em gordura e açúcar como fatores compostos.
Apesar de sua utilidade no estudo de mecanismos isolados de envelhecimento, os modelos murinos atuais não conseguem recapitular a fisiopatologia integrada da deterioração induzida pelo estilo de vida. O envelhecimento natural apresenta uma variabilidade interindividual pronunciada e requer prazos prolongados incompatíveis com a eficiência experimental. Agentes farmacológicos como a doxorrubicina induzem principalmente danos ao DNA e senescência aguda sem replicar desregulação metabólicacrônica 10. Modelos geneticamente modificados têm como alvo vias moleculares simples, ignorando a intercomunicação neuroendócrina-metabólicasistêmica 11,12. A administração de d-galactose, embora induza estresse oxidativo, imita inadequadamente o impacto da perturbação circadiana na ritmicidade dos glicocorticoides ou na neuroinflamação mediada por lipídios na dieta13. Criticamente, intervenções de fator único não conseguem capturar padrões sinérgicos de declínio multiorgânico observados clinicamente. Essa lacuna translacional exige uma plataforma combinatória avançada que incorpore simultaneamente a perturbação crônica da circadiana e estressores alimentares obesogênicos para acelerar fielmente a neurodegeneração interdependente, a disfunção cardíaca e o comprometimento metabólico.
Para resolver essa questão, desenvolvemos um modelo de camundongos C57BL/6J integrando a perturbação circadiana estocástica com uma dieta rica em gordura e açúcar para recapitular insultos sinérgicos do estilo de vida contemporâneo contemporâneos. Submeter camundongos a horários de luz rotativos combinados com alimentação obesogênica sustentada induziu desequilíbrios metabólicos significativamente agravados, incluindo adiposidade elevada, hiperglicemia em jejum e dislipidemia. Avaliações cognitivas revelaram déficits pronunciados na memória espacial e de reconhecimento, enquanto os testes locomotores indicaram redução da resistência. Crucialmente, a quantificação longitudinal do índice de fragilidade demonstrou acúmulo acelerado de déficits relacionados à idade. Nosso paradigma de duplo desafio, portanto, recapitula robustamente o envelhecimento acelerado multifacetado, fornecendo uma plataforma nova e validada para estudar a fisiopatologia orientada pelo estilo de vida.
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Todos os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa Animal do Instituto de Pesquisa Farmacêutica de Hebei Yiling (Aprovação nº: N2024043). Trinta e dois camundongos machos C57BL/6J de 8 meses (veja Tabela de Materiais) foram alojados em uma instalação específica livre de patógenos (SPF) afiliada ao Centro de Avaliação de Novos Medicamentos, Instituto de Pesquisa Farmacêutica de Hebei Yiling. O ambiente de criação foi mantido sob condições padronizadas: a temperatura ambiente variava de 20–26 °C, a umidade relativa era controlada entre 40% e 70%, e um ciclo de 12 horas de luz e 12 horas de escuridão foi implementado. Os camundongos tinham acesso livre a uma dieta padrão de laboratório para roedores e água potável esterilizada.
1. Estabelecimento de um modelo combinatório de camundongos para a perturbação circadiana e o estresse alimentar (Figura 1)
NOTA: Animais que morreram inesperadamente durante o experimento, apresentaram perda de peso severa ou não completaram o procedimento de modelagem foram excluídos da análise final. O número inicial de animais era 8 por grupo, e o tamanho final válido da amostra era 5 por grupo.
2. Reconhecimento de objetos inovadores
3. Teste de força de aderência
4. Índice de fragilidade (FI)
NOTA: Calibre todos os parâmetros do equipamento para configurações padronizadas antes do teste. Limite o tempo total de avaliação de cada camundongo a menos de 30 minutos para evitar mudanças fenotípicas induzidas pela fadiga. Realize todos os exames dentro de uma janela fixa da manhã (9:00–12:00) para minimizar os efeitos do ritmo circadiano.
5. Detecção de glicose no sangue em jejum
NOTA: Mouse rápido por 12 horas com livre acesso à água para minimizar os efeitos agudos relacionados à alimentação na glicose no sangue. Realize medições entre 9:00 e 12:00 para reduzir as flutuações circadianas. Calibre o glicosômetro com uma solução padrão de glicose antes do experimento para consistência entre lotes.
6. A detecção de lipídios no sangue incluiu colesterol total (CT)
NOTA: Exclua amostras com hemólise ou turbidez severa da análise. Medições repetidas com coeficiente de variação > 10% entre triplicados.
7. Coloração por hematoxilina-eosina (coloração HE)
8. Mancha O em vermelho óleo
9. Análise estatística
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Exacerbação sinérgica da patologia metabólica em coortes de dupla exposição
O monitoramento longitudinal do peso corporal revelou trajetórias de crescimento distintas entre as coortes. O grupo modelo e o grupo HFHS apresentaram ganho de peso acelerado em comparação com os grupos Controle e CR. Notavelmente, o grupo CR demonstrou aceleração modesta em relação ao Controle (Figura 3A). Evidências adicionais de disfunção metabólica foram forn...
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Pesquisas contemporâneas confirmaram inequivocamente que a perturbação circadiana e uma dieta rica em gordura e açúcar são dois fatores independentes do declínio funcional sistêmico do organismo. Nossos dados demonstram que o dano patológico induzido pela ação combinada desses dois fatores é muito mais severo do que o simples efeito aditivo de qualquer um deles isoladamente. Comparado aos grupos de intervenção de fator único, o grupo modelo composto não mostrou diferença significativa na...
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Os autores não têm nada a revelar.
Esse trabalho foi apoiado pelo Projeto do Programa de Ciência e Tecnologia de Hebei (246W2501D, 252W7716D), Programa S&T de Hebei (24462501D) e Plataforma Dourada de Yanzhao (A20240022).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| ANY-maze | Science | SA225 | |
| Accu-Chek Active Blood Glucose Monitor | Switzerland, Roche Diagnostics | accu check active | |
| C75BL/6J mice | BEIJING HFK BIOSCIENCE CO.,LTD | No.110324241101250228 | |
| Grip strength meter | USA, Columbus Instruments | 1027CSM-E54 | |
| High-fat and high-sucrose diet | China, Xietong Biotechnology Co., Ltd. | XT303 | |
| HistoCore MULTICUT - Semi-Automated Rotary Microtome | Germany, Leica | RM2245 | |
| Oil Red O solution | China, Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd. | G1260 | |
| Optimal cutting temperature compound | Japan, Sakura | 4583 | |
| Programmable Timer Socket | China, GONEO | GND-1 | |
| Tissue Tech Prisma Plus | Japan, Sakura | 20B2X00014000034 | |
| Tissue-Tek TEC 6 Embedding Module | Japan, Sakura | M01-021E-02 | |
| Total Cholesterol (TC) Assay Kit | China, Suzhou Grace Biotechnology Co., Ltd. | G0909W |
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