Summary
Dietary vetgehalte beïnvloedt zowel energie-inname en lichaamsvet compositie in zoogdieren. Door het onderzoeken voorkeur ratten voor vetrijk voedsel in een reeks van keuze-experimenten, kan men genetische verschillen en farmacologische interventies hun voorkeur voor vetrijke voeding testen.
Abstract
Obesitas is een groeiend probleem in de Verenigde Staten, met meer dan een derde van de bevolking ingedeeld als zwaarlijvig. Een factor hierbij multifactoriële aandoening is de consumptie van een vetrijke dieet, een gedrag dat is aangetoond dat zowel calorieën en vet lichaam. Echter, de elementen reguleren voorkeur voor vetrijke voeding dan andere voedingsmiddelen blijven weinig bestudeerd.
Om dit tekort te overwinnen, een model snel en eenvoudig veranderingen in de voorkeur voor vet testen ontwikkeld. The Fat voorkeur model presenteert ratten met een reeks van keuzes tussen voedsel met verschillende vetgehalte. Net als mensen, ratten hebben een natuurlijke neiging naar het nuttigen van vetrijk voedsel, waardoor de rat-model ideaal voor translationeel onderzoek. Veranderingen in voorkeur kan worden toegeschreven aan het effect van zowel genetische verschillen of farmacologische interventies. Dit model maakt voor de exploratie van determinanten van vet voorkeur en screking van farmacotherapeutische middelen die invloed overname van obesitas.
Introduction
Obesitas is een voorkomende probleem in de Verenigde Staten 1, met de Centers for Disease Control en Prevention schatten dat meer dan een derde van de Amerikaanse volwassenen lijden aan obesitas. Obesitas is ook geïdentificeerd als een risicofactor voor tal van gezondheidsproblemen, waaronder diabetes type 2, hoge bloeddruk en hoge cholesterol 2. Hoewel veel factoren is aangetoond dat de toename van obesitas beïnvloeden, is er voortdurende belangstelling en controverse in de rol macronutriënten spelen bij obesitas 3,4.
Een factor die bijdraagt aan obesitas is hoog dieetvetopname 5. Verhoogde vet in de voeding is gecorreleerd met een verhoogde menselijke energieverbruik 6 en een aanzienlijke stijging van het lichaam vetgehalte 7,8. Bovendien, vet in de voeding heeft belonende waarde zowel tijdens als na de consumptie 7,9. Daarom is het bepalen welke factoren invloed voorkeur voor vetrijke voedingsmiddelen kan zowel gids farmacotherapeutische design en het bevorderen van begrip van de onderliggende dieetkeuzen dat kan leiden tot obesitas. The Fat voorkeur model hier beschreven test bij voorkeur ratten 'levensmiddelen van verschillende vetgehalte, maar vergelijkbaar voedingswaarde. Specifiek, dit model presenteert de ratten met een keuze uit twee verschillende voedingsmiddelen tegelijk waardoor de kwantificering van voorkeur op basis van gram geconsumeerde van de lagere vet voedsel verzen de hogere vet voedsel. Farmacologische en genetische effecten kunnen worden gemeten als een verandering in voorkeur voor voedsel met hoger vetgehalte.
The Fat Voorkeur model dient om de veelgebruikte smakelijk voedselinname modellen 10 aanvullen, maar biedt ook een aantal voordelen. Dit model maakt de experimentator om eetgedrag concreto te beoordelen in een gecontroleerde omgeving waarin twee eetgelegenheden zijn beschikbaar. Traditionele vetrijke voeding modellen bieden alleen een voedsel die de capaciteit om voedsel keuze studeren elimineert, een belangrijke alspect van het menselijk voedsel inname. Sommige tests bieden meerdere soorten voedsel en worden vaak aangeduid als "cafetaria" tractorvoeding studies 11. Deze studies lijden reproduceerbaarheid omdat de menselijke voeding wordt vaak gebruikt in de assay en is niet geschikt om de laboratoriumomgeving door nutriënten, variabiliteit. We maken gebruik van gedefinieerde diëten die bevatten individuele gezuiverde ingrediënten dus sterk verbeteren reproduceerbaarheid en flexibiliteit om macronutriënten content zoals vet in de voeding te veranderen. Met hogere vetinname geassocieerd met obesitas bij de mens 5 en de natuurlijke menselijke voorkeur voor hogere vet voedsel 12, behandelingen die rat voorkeur voor vetrijke voedingsmiddelen kunnen waardevolle inzichten geven in obesitas veranderen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle experimentele procedures zijn in overeenstemming met de Gids voor de Zorg en gebruik van proefdieren (Institute of Laboratory Animal Resources (US), 1996) en met goedkeuring van het Comite Institutional Animal Care en gebruik bij de Universiteit van Texas Medical Branch.
1. Onderwerpen
- Enkel huis mannelijke Sprague-Dawley ratten met een gewicht 225-250 g bij 21 ° C en 30-50% relatieve vochtigheid met een 12 uur licht-donker cyclus (lichten aan 06:00-6: 12:00).
- Handhaaf ratten op een vetarm voedsel (10% vet door energie). Wennen ratten voedsel en kolonie ruimte voor ten minste 7 dagen vóór de experimenten. Dieren zijn gewend om het hanteren en het doseren van het voertuig gedurende drie dagen voorafgaand aan het starten van de studies. De eerste dag na gewenning experimentele dag 1.
2. Baseline voorkeur
- Dag 1, vullen twee schoon voedsel hoppers, een gemarkeerd met een A en de andere met B, met 10% vet voedsel voor elke kooi. WEigh het eten hoppers (met voedsel) en plaats ze in de kooi, zodat de rat heeft toegang tot beide.
- Dag 2, op ongeveer dezelfde tijd eten hoppers waren in de kooi geplaatst de dag ervoor, nemen het voedsel hopper gewichten en schakel de posities van hopper A en hopper B. Dit vermindert positie vooringenomenheid. Onderzoeken altijd de kooi voor alle gerechten uit de hopper, weeg, en verklaren. Inname van voedsel wordt gemeten door verandering in hopper gewicht tussen dagen.
- Dag 3, nemen het voedsel hopper gewichten als voorheen. Onderzoek de hoeveelheid voedsel geconsumeerd in elk voedsel hopper positie en voedsel hopper identificatie (A en B). Deze data geeft een baseline begrip van de positie van vertekening en specifieke hopper voorkeur, en moet een voorkeur score van ongeveer 50% heeft geen voorkeur aangeeft. Gooi de overgebleven voedsel.
3. Fat Voorkeur
- Dag 3, krijgen twee schone voedsel hoppers voor elke kooi. Het is belangrijk om schoon voedsel trechters gebruikenwanneer wordt overgeschakeld tussen de verschillende voedingsmiddelen om te voorkomen dat storende geuren uit eerdere experimenten. Vul hopper A met 12,5% vet voedsel en trechter B met 15% vet voedsel (Tabel 1). Noteer de start gewicht van elke hopper en plaats zowel in de kooi.
- Dag 4, noteer de gewichten van elk hopper, schakelen de posities van hopper A en B trechter op het plaatsen van hen terug in de kooi.
- Dag 5, noteer de gewichten van elk hopper. Na het bepalen van de massa van elke verbruikte op beide dagen eten, kan de rat voedsel voorkeur worden bepaald.
- Herhaal stap 3.1 tot 3.3 meerdere keren met dezelfde dieren met behulp van 12,5% vet voedsel in vergelijking met voedingsmiddelen met toenemende vetgehalte (bv. eerste 15%, de volgende 17,5%, daarna 20%, en ten slotte 45% vet).
4. Gegevens Berekeningen en analyse
- Bereken de dagelijkse inname van voedsel voor elk dier door het aftrekken van de uiteindelijke massa van het eten + hopper van het starten van de massa van het voedsel+ Hopper. Omdat elk voedsel wordt gemeten over 2 dagen, kan de 2 dag totaal bij elkaar worden opgeteld voor elke vetgehalte%.
- Bereken het vet voorkeur score door het verdelen van de inname van de hogere vet voedsel van de totale verbruikte over elke periode van twee dagen eten. Bijvoorbeeld, een rat at 8.9 g 12,5% vet dieet en 27,5 g 17,5% dieet dan 2 dagen. Daarom is de voorkeur score voor dat individuele dier is 76% (27,5 gedeeld door 36,4).
- Gemiddelde en grafiek de voorkeur score voor elk dieet (15%, 17,5%, 20% en 45% vet) (figuur 3). Het totale voedselinname is informatief en gemakkelijk in gram worden uitgezet (figuur 4).
- Druk de voorkeur score (Figuur 5A) en de totale voedselinname (figuur 5B) als functie van de totale energie-inname (kcal) met de energiedichtheid in tabel 1.
- Bij gebruik van meer dan een groep dieren, het uitvoeren van een twee-weg repeated meet ANOVA gevolgd door een Bonferroni post-test. Vermogen analyse blijkt dat n = 8 dieren per groep geschikt voor het detecteren van een verschil van 7% tussen behandelingsgroepen is.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Ratten fysieke toegang tot zowel voedsel hoppers tegelijk (figuur 1) om voorkeur voor beschikbare voedsel keuzes met verschillende vetgehalte (tabel 1) te tonen. Rat voedsel werd dagelijks gewogen en geen voedsel morsen was gemakkelijk te vinden en goed voor (figuur 2). Morsen van fijne voedseldeeltjes bleek minimaal te zijn en niet wezenlijk van de gegevens te beïnvloeden. Met behulp van de Fat Voorkeur model, kan een duidelijke voorkeur tussen voedingsmiddelen met 12,5% vet en meer vet voedsel worden waargenomen (p <0,05 preferente meer dan 12,5% vergeleken met 17,5%, 20% en 45%, met ANOVA gevolgd post hoc test) ( Figuur 3A) die afhankelijk van het vetgehalte (figuur 3B) was. Deze gegevens kunnen ook worden uitgedrukt als gram voedsel (figuur 4) of energieopname (figuur 5), waardoor een keuze gegevenspresentatie voor publicatie. In deze korte termijn voedingstudies onsing vetrijke voedingsmiddelen, is een toename van de totale verbruikte energie meestal waargenomen wanneer de dieren toegang tot toenemende vetgehalte dieet (Figuur 5B) worden gegeven.
Statistische analyse van de gegevens werd uitgevoerd met SPSS software 20. Een herhaalde metingen ANOVA met post hoc t-test (t-test werd gebruikt omdat er geen experimentele groepen) werd gebruikt om significante hoofdeffecten, interactie hoofdeffecten, en verschillen in voorkeur voor afzonderlijke levensmiddelen bepalen.
Figuur 1. Een rat in zijn homecage met twee voedingskeuzes. De rat heeft fysieke toegang tot de twee hoppers voedsel en water. Eten hoppers zijn gevuld om ad libitum toegang tot zowel levensmiddelen te waarborgen.
Figuur 2. Eten morsen is goed zichtbaar en kan worden verantwoord. Terwijl een gewicht voedsel per dag, is geen voedsel dat niet is opgenomen in de hopper gevonden en gewogen.
Figuur 3. Ratten tonen een toenemende voorkeur voor voedingsmiddelen met een hoger vetgehalte. A) Ratten toont een significante voorkeur voor 15%, 17,5%, 20% en 45% vet voedsel tegen 12,5%. (* P <0,05, ANOVA gevolgd post hoc test). B) Vet Voorkeur methode resulteert in een 'dosis-effect "curve waar de voorkeur verandert met vet cNHOUD tegenover 12,5% vet voedsel. Fout balken geven de standaardafwijking van het gemiddelde.
Figuur 4. Vertegenwoordiging in gram voorkeur ratten hogere vet voedsel. Voorkeur uitgedrukt in gram voedsel geconsumeerd aanvullende informatie geven over veranderingen in totale voedselinname in de loop van het experiment. (* P <0,05, ANOVA gevolgd post hoc test). Fout balken geven de standaardafwijking van het gemiddelde.
Figuur 5. Vertegenwoordiging in calorieën van voorkeur ratten 'voor een hogere vet voedsel.
| Vet | Koolhydraat | Eiwit | Energiedichtheid | |||||||
| Dieet | % Gram | % Kcal | % Gram | % Kcal | % Gram | % Kcal | kcal / gram | |||
| 10% vet | 4.3 | 10 | 67.3 | 70 | 19.2 | 20 | 3.85 | |||
| 12.5% vet | 5.4 | 12.5 | 65.7 | 67 | 19.5 | 20 | 3.9 | |||
| 15% vet | 6.6 | 15 | 64.2 | 65 | 19.8 | 20 | 3.95 | |||
| 17.5% vet | 7.8 | 17.5 | 62.5 | 62 | 20.1 | 20 | 4.01 | |||
| 20% vet | 9 | 20 | 61 | 60 | 20.3 | 20 | 4.06 | |||
| 45% vet | 24 | 45 | 41 | 35 | 24 | 20 | 4.73 | |||
Tabel 1. Macronutriënt inhoud van experimentele voedingsmiddelen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
The Fat voorkeur model is een informatieve en gemakkelijk uit te voeren analyse van eetgedrag. Deze test biedt de mogelijkheid om neurale en moleculaire mechanismen die voedsel voorkeur, dat is een belangrijke maar understudied gebied van obesitas onderzoek ten grondslag liggen te identificeren. Veranderingen in vetverdeling voorkeur uit genetische verschillen of farmacologische manipulaties kunnen worden gevisualiseerd als rechts of links verschuivingen in de voorkeur curve (Figuur 3B). Het is belangrijk de middelste vet voedsel (15%, 17,5% en 20%) om verschuivingen in de voorkeur curve zichtbaar zijn. De verschuivingen in het vet voorkeur curve kan op dezelfde manier worden uitgelegd hoe de verschillende twee fles keuze voorkeur tests worden geïnterpreteerd 13,14. Als de ratten hebben een voorkeur voor het eten van vetrijk voedsel, een aanzienlijk gedaald voorkeur vetrijk voedsel een mogelijke farmacologisch relevante verandering in de samenstelling van voedsel keuzes. Inderdaad, neuromedine U receptor 2 expressie heeft onlangs been getoond om vet voorkeur met behulp van dit model 15 te wijzigen. De gekleurde eten (tabel 1) maakt het gemakkelijk om het vrijkomende water te bepalen voordat dagelijks voedsel wegen (figuur 2). Dit helpt zorgen voor nauwkeurige meting van de dagelijkse inname van voedsel. De methode is ook snel uit te voeren en kan worden herhaald met toenemende concentraties van vet in het voedsel.
Er zijn een aantal speciale overwegingen voor farmacologische en genetische manipulaties van vet in de voeding de voorkeur. In farmacologische studies verbinding blootstelling is een belangrijke overweging omdat deze test duurt tot 8 dagen. Daarom moet farmacologische verbindingen een of meer keren per dag worden toegediend, afhankelijk van de halfwaardetijd en de totale dosis voor elke geteste verbinding. In genetische studies, kunnen behandelingen zoals virale neerhalen van een gen 14 dagen voor stabiele uitdrukking die de experimentele tijdlijn wordt langer nodig.
De samenstelling van het voedsel in
Een beperking van deze methode is het grote aantal levensmiddelen hoppers vereisen dagelijkse wegen en schoonmaken. Gelukkigly, deze hoge arbeid en apparatuur periodes zijn kort (twee dagen per preferent test), vereisen een minimale training en kan worden afgewisseld met periodes van slechts 10% vet toegang voedsel als dat nodig is.
Dit model heeft wel een aantal beperkingen. Eerst worden de voedingsmiddelen gepresenteerd in een oplopende vetgehalte die een orde effect kan produceren. Echter, deze volgorde moeten de lange termijn effecten van vetrijk voedsel consumptie voedselkeus minimaliseren. Lucas en collega's hebben aangetoond dat rat gebruik van zuivere of geëmulgeerd vet naast rattenvoer, zal afnemen of toenemen dagen, respectievelijk 16. Dit zou het moeilijk maken om de resultaten van dalende vetgehalte experimenten of na toegang tot de 45% vet voedsel in een Latijns vierkant type experiment interpreteren. Een tweede beperking is het herhaald gebruik van de 12,5% vet voedsel als een basislijn voor vergelijking. Een verminderde voorkeur voor de 12,5% vet voedsel zou een duidelijke toename van de preferente veroorzakenvoor de hogere vet voedsel. Echter, bij gebrek aan een constante basislijn voedsel hebben kunnen beïnvloeden vetinname 16 en maakt het vergelijken van de voorkeuren onmogelijk. Tenslotte zouden onze resultaten worden geïnterpreteerd als een voorkeur voor lagere koolhydraten en niet hoger vet. Echter, ratten liever verhogen (niet verlagen) koolhydraten 14,15 beperking van de geldigheidsduur van deze interpretatie.
Concluderend kan de Fat voorkeur model worden gebruikt om de voorkeur van een rat tussen twee gerechten van verschillende vetgehalte bepalen. Deze test laat de onderzoeker om te bepalen of de genetische achtergrond of medicamenteuze behandelingen het vetgehalte voorkeur van een rat kan manipuleren. Deze voorkeur voor een hoog vet dieet biedt uitstekende face validity en vertegenwoordigt een translationeel relevant model van eetgedrag in mensen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
De auteurs financiering wensen te erkennen van UL1TR000071 (NCATS), P30DK079638 (NIDDK), P30DA028821 (NIDA) en T32DA07287 (NIDA).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Rodent diet with 10 kcal% fat | Research Diets | D12450B | 10% fat rat food |
| Rodent diet with 12.5 kcal% fat | Research Diets | D07040501 | 12.5% fat rat food |
| Rodent diet with 15 kcal% fat | Research Diets | D07040502 | 15% fat rat food |
| Rodent diet with 17.5 kcal% fat | Research Diets | D07040503 | 17.5% fat rat food |
| Rodent diet with 20 kcal% fat | Research Diets | D07040504 | 20% fat rat food |
| Rodent diet with 45 kcal% fat | Research Diets | D12451 | 45% fat rat food |
| Rat feeders (3.75"W x 2.875"D x 5.25"H) | Labex of MA | 2528 | Food hoppers |
References
- Flegal, K. M., Carroll, M. D., Ogden, C. L., Curtin, L. R. Prevalence and trends in obesity among US adults. JAMA. 303 (3), 235-241 (1999).
- Mokdad, A. H., et al. Prevalence of obesity, diabetes, and obesity-related health risk factors. JAMA. 289 (1), 76-79 (2003).
- Abete, I., Astrup, A., Martínez, J. A., Thorsdottir, I., Zulet, M. A. Obesity and the metabolic syndrome: role of different dietary macronutrient distribution patterns and specific nutritional components on weight loss and maintenance. Nutr. Rev. 68 (4), 214-231 (2010).
- Berthoud, H. R., Münzberg, H., Richards, B. K., Morrison, C. D. Neural and metabolic regulation of macronutrient intake and selection. Proc. Nutr. Soc. 71 (3), 390-400 (2012).
- Warwick, Z. S., Schiffman, S. S. Role of dietary fat in calorie intake and weight gain. Neurosci. Biobehav. Rev. 16 (4), 585-596 (1992).
- Kendall, A., Levitsky, D. A., Strupp, B. J., Lissner, L. Weight loss on a low-fat diet: consequence of the imprecision of the control of food intake in humans. Am. J. Clin. Nutr. 53 (5), 1124-1129 (1991).
- Ackroff, K., Sclafani, A. Oral and Postoral Determinants of Dietary Fat Appetite. Fat Detection: Taste, Texture, and Post Ingestive Effects. Chapter 12. Montmayeur, J. P., leCoutre, J. , CRC Press. (2010).
- West, D. B., York, B. Dietary fat, genetic predisposition, and obesity: lessons from animal models. Am. J. Clin. Nutr. 67, 505-512 (1998).
- Sclafani, A., Ackroff, K. Role of gut nutrient sensing in stimulating appetite and conditioning food preferences. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 302 (10), (2012).
- Velloso, L. A. The brain is the conductor: diet-induced inflammation overlapping physiological control of body mass and metabolism. Arq. Bras. Endocrinol. Metabol. 53 (2), 151-158 (2009).
- Vanzela, E. C., et al. Pregnancy restores insulin secretion from pancreatic islets in cafeteria diet-induced obese rats. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 298 (2), (2010).
- Johnson, S. L., McPhee, L., Birch, L. L. Conditioned preferences: young children prefer flavors associated with high dietary fat. Physiol. Behav. 50 (6), 1245-1251 (1991).
- Bolanos, C. A., Barrot, M., Berton, O., Wallace-Black, D., Nestler, E. J. Methylphenidate treatment during pre- and periadolescence alters behavioral responses to emotional stimuli at adulthood. Biol. Psychiatry. 54, 1317-1329 (2003).
- Ignar, D. M., et al. Regulation of Ingestive Behaviors in the Rat by GSK1521498, a Novel {micro}-Opioid Receptor-Selective Inverse Agonist. J. Pharmacol. Exp. Ther. 339, 24-34 (2011).
- Benzon, C. R., Johnson, S. B., McCue, D. L., Li, D., Green, T. A., Hommel, J. D. Neuromedin U receptor 2 knockdown in the paraventricular nucleus modifies behavioral responses to obesogenic high-fat food and leads to increased body weight. Neuroscience. , (2013).
- Lucas, F., Ackroff, K., Sclafani, A. Dietary fat-induced hyperphagia in rats as a function of fat type and physical form. Physiol Behav. 45 (5), 937-946 (1989).
