Palatável dieta de estilo ocidental cafeteria como um método confiável para modelagem de dieta induzida obesidade em roedores
1 de novembro de 2019
Este protocolo descreve o uso de uma dieta altamente palatável, de estilo ocidental cafeteria para modelar excessos e obesidade em roedores. Aqui, fornecemos um esboço detalhado da seleção, preparação e medição de alimentos e explicamos fatores metodológicos que ajudam na geração de um fenótipo robusto e reproduzível.
Este método visa modelar o excesso de comer e a obesidade subsequente, fornecendo acesso a uma grande variedade de alimentos palatáveis ricos em açúcar e gordura saturada. A variedade e palatabilidade da dieta garante que comer de forma confiável seja promovido de forma confiável, levando a distúrbios metabólicos substanciais dentro de semanas. Fornecer uma dieta de refeitório permite que as alterações metabólicas e neurais associadas à obesidade sejam examinadas em grande detalhe.
A demonstração visual desse método é importante porque as restrições logísticas podem ser demonstradas, bem como como o planejamento e a organização podem tornar a alimentação mais eficiente. Em segundo lugar, como o modelo envolve maior interação com ratos, também é importante demonstrar como distribuir e coletar os alimentos adequadamente sem estressá-los. Demonstrando o procedimento estarão Sarah-Jane Leigh, uma estudante de pós-graduação, e Mike Kendig, um pesquisador de pós-doutorado do meu laboratório.
Para iniciar este procedimento, obtenha uma quantidade adequada de comida de refeitório e descongele-a 24 horas antes do uso. Os alimentos podem ser descongelados usando um micro-ondas, mas não devem ser apresentados enquanto estiver quente. Mudar o tipo de alimentos diet da cafeteria oferecidos diariamente garante que a variedade seja maximizada e o solo da gaiola seja minimizado.
Como os ratos comem a maior parte de sua ingestão diária na parte inicial do ciclo escuro, agende a reposição de alimentos do refeitório perto do início da programação escura para que a comida esteja fresca neste momento. Reponha a dieta do refeitório todos os dias. Para alimentar os grupos de comida, vire as garrafas de água para que os bicos estejam para cima, e coloque a gaiola no espaço de trabalho.
Retire a tampa e perturbe levemente a cama por aproximadamente 20 segundos, para simular o processo de coleta de alimentos da cama das gaiolas de dieta do refeitório. Em seguida, coloque um punhado de pastilhas de comida do funil de comida na cama, para igualar a exposição à comida na cama da gaiola. Substitua a tampa da gaiola e devolva a gaiola ao rack.
Quando a gaiola estiver instalada, devolva as garrafas de água à sua orientação original. Para alimentar os grupos de refeitório, coloque os itens da dieta do refeitório em um recipiente rotulado para cada gaiola. Vire as garrafas de água para que os bicos estejam para cima, coloque a gaiola no espaço de trabalho e remova a tampa.
Remova o máximo possível da dieta do refeitório da cama e coloque uma dieta fresca na gaiola. Depois disso, feche a gaiola e devolva-a ao rack. Quando a gaiola estiver instalada, substitua as garrafas de água e as garrafas de sacarose.
Cubra a comida, água e garrafas de sacarose, conforme necessário. Ao iniciar a dieta do refeitório, meça o peso corporal e a ingestão alimentar 24 horas por semana para monitorar a eficácia da dieta. Inicie medições de consumo alimentar próximas ao início da fase escura.
O objetivo é apresentar o mesmo conjunto de alimentos de lanchonete nos dias de medição da ingestão de alimentos, pois a equiparação para densidades de sabor e energia permitirá um monitoramento preciso das mudanças ao longo do tempo. Primeiro, prepare a dieta do refeitório e coloque em um recipiente rotulado para cada gaiola, certificando-se de pesar e gravar cada componente. Reabastecer os níveis de água, sacarose e chow conforme necessário.
Para gaiolas de controle, gire as garrafas de água para que os bicos estejam para cima, coloque a gaiola no espaço de trabalho e remova a tampa. Grave o peso das garrafas de água e da comida. Pesar os ratos, e transferi-los para uma gaiola com roupa de cama fresca, juntamente com enriquecimento ambiental.
Em seguida, substitua a tampa da gaiola, devolva a gaiola ao rack e gire as garrafas de água. Pequenos sinais afirmando que a ingestão de alimentos pode ser adicionada à gaiola para notificar atendentes e pesquisadores para não tocar em garrafas e comida. Para as gaiolas do refeitório, realize esse mesmo processo, mas também espalhe o recipiente pré-pesado de alimentos de refeitório ao redor da gaiola com roupa de cama fresca antes que os ratos sejam transferidos.
Deixe os ratos por um período de 24 horas com perturbação mínima, e regise quaisquer interrupções inesperadas. Depois disso, registo o peso das garrafas de água e chow para as gaiolas de chow, e procure cuidadosamente na cama pedaços de comida. Uma vez que isso esteja completo, remova os sinais de ingestão de alimentos das gaiolas.
Em seguida, prepare uma nova dieta de refeitório para as gaiolas do refeitório. Realize o seguinte processo para cada gaiola de refeitório. Regisso peso da água, comida e sacarose.
Remova a tampa da gaiola e o enriquecimento ambiental. Remova cuidadosamente fragmentos de refeitório da cama e coloque em recipientes separados, certificando-se de remover as maiores peças primeiro e, em seguida, peneirar sistematicamente toda a cama da gaiola de uma extremidade para a outra usando movimentos suaves de varredura. Distribua a nova dieta do refeitório ao redor da gaiola, devolva o enriquecimento ambiental, feche a tampa da gaiola e devolva a gaiola para o rack.
Remova o sinal de ingestão de alimentos e registre o peso de cada alimento de refeitório até o décimo de grama mais próximo. Ratos recebem alimentos palatáveis para modelar a chamada dieta ocidental. A dieta do refeitório aumenta a ingestão de energia 2,5 vezes em relação ao controle da comida.
A alimentação no refeitório leva a um aumento de 20% no peso corporal em comparação com os controles após três a quatro semanas. Após seis semanas de dieta, a diferença média no ganho de peso entre os grupos é de 67% e a adiposidade é aproximadamente dobrada. As ingestão de macronutrientes na dieta do refeitório são consistentes entre os sexos e idades, com aproximadamente 8% da energia consumida como proteína, 34% como gordura e 58% como carboidrato.
Nossa comida de manutenção fornece 22% de proteína, 13% de gordura e 65% de carboidrato. Ratos alimentados com refeitório sobreem todos os três macronutrientes em relação aos controles. A hiperfagia dramática é impulsionada predominantemente pelo consumo de carboidratos e gorduras.
Ratos fêmeas podem ser particularmente vulneráveis aos efeitos obesogênicos da dieta do refeitório. Nesta coorte de ratos mais velhos, as fêmeas alimentadas com refeitório eram 20% mais pesadas e comiam 3,8 vezes mais energia após apenas duas semanas em relação aos controles. Após seis semanas de dieta, o ganho de peso corporal foi maior, e a massa gorda foi dobrada em ratos alimentados com refeitório.
Fornecer alimentos insuficientes para refeitórios pode restringir o consumo, por isso verifique se há comida nas gaiolas do refeitório. Além disso, diferentes conjuntos de alimentos para refeitório podem alterar a ingestão de macronutrientes. A realização de procedimentos de ingestão de alimentos de forma consistente garantirá uma medição precisa.
Um planejamento cuidadoso da dieta para garantir que os alimentos sejam palatáveis e variados é fundamental. A administração efetiva da dieta do refeitório pode ser demorada e requer um planejamento cuidadoso e trabalho piloto para estabelecer hiperfagia constante e ganho de peso resultante. Podemos monitorar a função metabólica através de testes de tolerância à glicose, bem como função cognitiva através de testes de memória de reconhecimento, enquanto expõe os animais à dieta do refeitório.
Podemos então analisar muitos tecidos metabólicos periféricos e regiões cerebrais após a morte. Este método pode ser usado em ratos e camundongos e tem sido ocasionalmente estendido em primatas não humanos. A dieta do refeitório pode ser usada para estudar o comportamento alimentar disregulado na presença de hiperpalatabilidade, bem como o impacto da obesidade em todos os sistemas de órgãos.
Este método de dieta de refeitório tem adicionado ao nosso entendimento da etiologia e das consequências do excesso de alimentação e obesidade, bem como potenciais abordagens de estilo de vida e farmacológicos para melhorar os resultados de saúde.
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Visão Geral
Este protocolo descreve o uso de uma dieta cafeteria de estilo ocidental altamente palatável para modelar a alimentação excessiva e a obesidade em roedores. O método promove a alimentação excessiva por meio de uma variedade de alimentos palatáveis, permitindo a análise detalhada das alterações metabólicas e neurais associadas à obesidade.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Pesquisa sobre Obesidade
- Estudos Metabólicos
Contexto
- O consumo excessivo de alimentos e a obesidade são problemas de saúde significativos.
- Modelos com roedores são comumente utilizados para estudar essas condições.
- Uma dieta do tipo cafeteria pode efetivamente induzir o consumo excessivo de alimentos.
- Compreender os efeitos da dieta sobre o metabolismo é crucial para o desenvolvimento de intervenções.
Objetivo do Estudo
- Modelar a alimentação excessiva e a obesidade em roedores.
- Examinar as perturbações metabólicas causadas por uma dieta palatável.
- Fornecer um método reprodutível para estudar alterações relacionadas à obesidade.
Métodos Utilizados
- Implementação de uma dieta do tipo cantina com alto teor de açúcar e gordura.
- Medição da seleção e consumo de alimentos.
- Monitoramento de alterações metabólicas ao longo do tempo.
- Demonstração visual da logística de alimentação e da interação com os indivíduos.
Resultados Principais
- Perturbações metabólicas significativas observadas em questão de semanas.
- Promoção confiável da alimentação excessiva por meio da variedade da dieta.
- Exame detalhado das alterações neurais associadas à obesidade.
- Metodologia eficaz para estudar o impacto da dieta na saúde.
Conclusões
- A dieta de cafeteria é um modelo valioso para a pesquisa sobre obesidade.
- Compreender o comportamento alimentar pode orientar estratégias de tratamento.
- Estudos futuros podem se basear nesta metodologia para obter mais insights.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A dieta ocidental palatável do tipo restaurante universitário fornece um modelo fisiologicamente relevante para o estudo da obesidade induzida pela dieta, capturando a hiperfagia e a desregulação metabólica observadas em populações humanas expostas a ambientes alimentares obesogênicos. Essa abordagem aumenta a confiança preditiva na pesquisa pré-clínica de obesidade ao modelar a interação complexa entre palatabilidade, variedade e alimentação excessiva que impulsiona o ganho de peso e adiposidade. Ela permite a validação precoce de alvos terapêuticos e a redução de riscos mecanicistas para intervenções direcionadas ao comportamento alimentar e às doenças metabólicas.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas relacionadas à alimentação excessiva e ao balanço energético, induzindo hiperfagia acentuada e ganho de peso.
- Valor Operacional: Oferece um sistema confiável e reprodutível para validar alvos envolvidos na regulação do apetite e na homeostase metabólica.
- Valor Preditivo: Apoia a triagem de portfólios ao modelar um fenótipo metabólico grave que reflete de perto as alterações associadas à obesidade humana.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Prepara sistemas biológicos validados com fenótipos metabólicos e neurais consistentes para triagem de compostos posteriores.
- Valor Operacional: Garante prontidão do ensaio por meio da administração padronizada de dieta e resultados mensuráveis, como ingestão alimentar e peso corporal.
- Escalabilidade: Permite reutilização da plataforma em diferentes estudos devido à indução consistente de marcadores de obesidade em ambos os sexos e em diversas idades.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância Translacional: Modela distúrbios metabólicos observados em humanos com sobrepeso e obesidade, melhorando a relevância da doença.
- Redução de Riscos Mecanísticos: Permite examinar os efeitos da obesidade em tecidos periféricos e regiões cerebrais, apoiando decisões de avanço com ajuste de risco.
- Continuidade: Conecta a descoberta à validação pré-clínica, permitindo o monitoramento longitudinal do ganho de peso, adiposidade e tolerância à glicose.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O modelo da dieta de cantina insere-se no continuum de descoberta, desde a validação inicial de alvos até a identificação de compostos promissores e os testes de eficácia pré-clínicos, especialmente para programas voltados à obesidade e doenças metabólicas.
- Biologia da Descoberta: Apoia testes de hipóteses sobre o comportamento alimentar e os circuitos neurais envolvidos na recompensa e saciedade.
- Triagem: Permite avaliação confiável de compostos por meio de leituras metabólicas padronizadas, como ganho de peso corporal e ingestão alimentar.
- Análises: Fornece medidas quantitativas de variáveis dependentes, incluindo ingestão alimentar nas 24 horas, peso corporal e adiposidade, para comparar condições experimentais.
- Pesquisa Translacional: Conecta-se ao trabalho pré-clínico por meio de desfechos mensuráveis, como adiposidade duplicada e intolerância à glicose após seis semanas.
- Reutilização Empresarial: Funciona como uma capacidade reutilizável para modelar ambientes obesogênicos em diversas áreas terapêuticas.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva ao modelar uma dieta que induz ingestão excessiva e síndrome metabólica de forma mais acentuada do que dietas purificadas.
- Valor Operacional: Aprimora a reprodutibilidade por meio da padronização na apresentação do alimento, reposição diária e protocolos consistentes de monitoramento.
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de avançar/não avançar ao reduzir a incerteza biológica na validação de alvos relacionados à obesidade.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco com base em alterações fenotípicas robustas induzidas pela dieta.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em manejo de roedores, preparação da dieta e monitoramento comportamental para evitar estresse e garantir consistência.
- Necessita de infraestrutura para armazenamento de alimentos, rotulagem e reposição diária alinhada ao ciclo escuro.
- Exige padronização entre equipes nos procedimentos de medição da ingestão alimentar para assegurar dados precisos e reprodutíveis.
- Requer considerações de adaptação ao ser estendido a diferentes linhagens, idades ou sexos de roedores, devido à variabilidade na vulnerabilidade aos efeitos obesogênicos.
- As limitações práticas incluem o tempo intensivo necessário para a preparação e distribuição dos alimentos, além da variabilidade potencial decorrente da inconsistência na variedade ou apresentação dos alimentos.
