Summary
식이 지방 함량에 영향 에너지 섭취와 포유류의 신체 지방 성분 모두. 선택 일련의 실험에서 고지방 음식에 대한 쥐 '환경 설정을 검사하여, 높은 지방 음식에 대한 자신의 선호에 유전 적 차이와 약물 개입을 테스트 할 수 있습니다.
Abstract
비만은 비만으로 분류 된 인구의 3 분의 1 이상을 가진 미국에있는 성장하고있는 문제입니다. 이 인성 질환에 기여하는 하나의 요인은 고지방 다이어트, 칼로리 섭취와 신체의 지방 함량이 모두 증가하는 것으로 나타났다 행동의 소비입니다. 그러나, 다른 음식에 높은 지방 음식에 대한 기본 설정을 조절 요소는 understudied 아르 남아있다.
이 적자를 극복하기 위해 신속하고 간편하게식이 지방에 대한 선호의 변화를 테스트 할 수있는 모델이 개발되었다. 지방의 환경 모델은 지방 함량을 각기 다른 음식 사이의 일련의 선택을 가진 쥐를 제공합니다. 인간처럼, 쥐 번역 연구에 대한 쥐 모델에 이상적, 높은 지방 음식을 소비하는 방향으로 자연 편견이있다. 환경의 변화는 유전 적 차이 또는 약물 개입 하나의 효과에 기인 할 수있다. 이 모델은 지방 환경 설정 및 SCRE의 determinates의 탐사를 허용pharmacotherapeutic 에이전트를, 체결 비만의 영향을 취득.
Introduction
비만은 미국 성인의 3 이상이 비만인 것으로 추정 질병 통제 예방 센터 (CDC)와 미국 1에서 널리 문제입니다. 비만은 또한 타입 2 당뇨병, 고혈압, 고 콜레스테롤이 등 수많은 건강 문제에 대한 위험 인자로 확인되었다. 많은 요인이 비만 율의 증가에 영향을 미치는 것으로 알려져 있지만, 다량 영양소가 비만 3,4에서하는 역할에 지속적인 관심과 논쟁이있다.
비만에 대한 하나의 기여 요인은 높은식이 지방 섭취 5입니다. 증가식이 지방은 증가 인간의 에너지 소비 6 체지방 함량 7,8 상당한 증가와 상관 관계가있다. 또한,식이 지방은시와 소비 7,9 후 모두 보상 값이 있습니다. 따라서, 고지방 식품에 영향을 미치는 환경 요인을 어떻게 결정 할 수있는 가이드 pharmacotherapeutic의 desi의 두GN과 비만으로 이어질 수있는 기본이되는 식생활의 이해를 증진. 여기에 설명 된 지방의 환경 모델 쥐 '지방 함량을 다른의 음식과 환경, 비슷하지만 영양 가치를 테스트합니다. 특히,이 모델은 동시에 이렇게 높은 지방 음식 구절 지방이 적은 음식을 섭취 그램을 기준으로 환경의 정량화를 가능하게 두 개의 서로 다른 음식의 선택에 쥐를 선물한다. 약물 및 유전 적 영향이 높은 지방 함량을 가진 음식에 대한 선호의 변화로 측정 할 수있다.
지방의 환경 모델은 널리 사용되는 입에 음식 섭취 모델 (10)을 보완하는 역할을하지만, 또한 몇 가지 장점을 제공합니다. 이 모델은 실험이 구체적으로 두 가지 음식의 옵션을 사용할 수있는 환경에서 먹이의 행동을 평가할 수 있습니다. 전통적인 고지방 먹이 모델은 음식 선택을 연구 할 수있는 능력을 제거 한 음식과 같은 중요한 제공인간의 음식 섭취의 PECT. 일부 분석은 다수의 식품 유형을 제공 할 종종 "식당"형식이 연구 (11)이라고합니다. 인간의 음식은 종종 분석에 사용되는 잘 의한 영양소의 변화에 실험실 환경에 적합하지 않기 때문에 이러한 연구는 재현성 고통. 우리는 각각의 정제 성분 따라서 크게 같은식이 지방과 같은 다량 영양소의 내용을 변경하는 재현성과 유연성 향상을 포함하는 정의 규정 식을 사용합니다. 인간의 5 이상 지방 식품 (12), 고지방 음식은 비만에 귀중한 통찰력을 제공 할 수 있습니다에 대한 쥐의 기본 설정을 변경 처리를위한 자연적인 사람의 취향에 비만과 관련된 높은식이 지방의 섭취.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
모든 실험 절차는 실험 동물의 관리 및 사용 (실험 동물 자원 연구소 (미국), 1996)에 대한 안내에 따라 텍사스 의료 지점의 대학 기관 동물 케어 및 사용위원회의 승인을합니다.
1. 주제
- 21 ° C에서 225-250g 무게 단독 주택 수컷 흰쥐와 12 시간의 명암주기에 30 % ~ 50 % 상대 습도 (오전 6시-6에 점등 : 00시).
- 저지방 음식 (에너지 10 % 지방)에 쥐를 유지한다. 이전의 실험에 최소 7 일 동안 음식과 식민지 방에 쥐를 길들. 동물 연구를 시작하기 전에 사흘 동안 차량의 취급 및 투약에 길들여있다. 습관화 후 첫 날은 실험 1 일입니다.
2. 초기 환경 설정
- 1 일 각 케이지에 대한 10 %의 지방 음식으로, 두 음식 청소 호퍼, B와 다른 표시를 입력합니다. W(음식을) 식품 호퍼 eigh 케이지에 배치, 쥐를 보장하는 것은 모두에 액세스 할 수 있습니다.
- 2 일, 거의 동시에 음식 호퍼는 전날 케이지에 넣고, 음식 호퍼의 무게를 기록하고이 위치 편견을 완화 호퍼와 호퍼 (B)의 위치를 전환 할 수 있습니다. 항상 호퍼에서 분리 한 모든 음식의 홈 케이지 검사를 무게, 그리고 차지하고있다. 음식 섭취는 일 사이 호퍼 무게 변화를 측정한다.
- 3 일이 이전과 음식 호퍼의 무게를 기록한다. 각 식품 호퍼의 위치와 음식 호퍼 식별 (A와 B)에서 소비되는 음식의 양을 검사합니다. 이 데이터는 위치 바이어스 특정 호퍼 취향의 기본 이해를 제공하고, 선호하는이 없음을 나타내는 약 50 %의 선호도 점수가 있어야합니다. 남은 음식을 던져.
3. 지방의 환경 설정
- 3 일 각 케이지 두 깨끗한 음식 호퍼을 구하십시오. 그것은 깨끗한 음식 호퍼를 사용하는 것이 중요합니다이전의 실험에서 혼란 냄새를 방지하기 위해 다른 음식 사이를 전환 할 때마다. 15 % 지방 식품 (표 1)과 12.5 %의 지방 음식과 호퍼 B와 호퍼를 입력합니다. 각 호퍼의 시작 무게를 기록하고 새장에 모두 배치합니다.
- 하루 4, 새장에서 그들을 다시 배치에 호퍼와 호퍼 B의 위치를 전환, 각 호퍼의 무게를 기록한다.
- 5 일 각 호퍼의 무게를 기록한다. 둘 다 일에 소비되는 각 음식의 그램을 결정한 후, 쥐의 음식 취향을 결정할 수있다.
- 반복이 증가하고 지방 함량 (예를 들어, 첫 번째 15 %, 다음 17.5 %, 다음 20 %, 그리고 마지막 45 % 지방)와 음식에 비해 12.5 %의 지방 음식을 사용하여 같은 동물들과 함께 3.1 3.3을 통해 여러 번 반복합니다.
4. 데이터 계산 및 분석
- 후드의 출발 질량으로부터 음식 + 호퍼의 최종 질량을 감산하여 각 동물에 대해 하루 음식 섭취량을 계산+ 호퍼. 각각의 음식을 2 일 동안 측정되기 때문에, 2 일 총 각 %의 지방 함량을 위해 함께 추가 할 수 있습니다.
- 각 2 일 동안 소비하는 전체 음식에서 높은 지방 음식의 섭취를 분할하여 지방 환경 점수를 계산합니다. 예를 들어, 쥐가 12.5 % 지방 다이어트 2 일 동안 17.5 % 다이어트의 27.5 g 8.9 g을 먹었다. 따라서 개별 동물에 대한 기본 점수 (27.5 36.4로 나눈 값) 76 %입니다.
- 평균 각각의 다이어트 (15 %, 17.5 %, 20 % 및 45 % 지방) (그림 3)에 대한 그래프 선호 점수. 총 식품 섭취량은 유익하고 쉽게 (그림 4) 그램으로 그릴 수 있습니다.
- 표 1의 에너지 밀도를 사용하여 전체 에너지 섭취량 (킬로 칼로리)의 함수로서 선호 점수 (도 5a) 및 전체 식품 섭취량 (도 5b)을 표현한다.
- 동물의 하나 이상의 그룹을 사용하는 경우, 양방향 반복 수행ED는 ANOVA는 Bonferroni 사후 테스트 한 다음 측정한다. 전력 분석은 군당 N = 8 동물 처리 군 7 % 사이의 차이를 검출하기위한 적절한 것을 나타낸다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
쥐 지방 함량 (표 1) 다른 사용할 수 음식 선택에 대한 기본 설정을 설명하기 위해 동시에 식품 호퍼 (그림 1)에 물리적으로 접근했다. 쥐의 음식은 매일 칭량 및 식품 누출을 쉽게 발견되었다 (그림 2)를 차지했다. 훌륭한 음식 입자의 유출을 최소화하고 실질적으로 데이터에 영향을주지 않습니다 발견되었다. 지방의 환경 모델을 사용하여, 12.5 %의 지방과 높은 지방 음식을 포함하는 음식을 사이에 명확한 환경 설정을 관찰 할 수있다 (p <ANOVA 17.5 %, 20 % 및 45 %에 비해 12.5 % 이상 0.05 선호, 사후 테스트를 다음에 () 지방 함량 (그림 3B)에 의존했다 그림 3a). 또한이 데이터는 게시에 대한 데이터 프레 젠 테이션의 선택을 허용, 음식의 그램 (그림 4) 또는 에너지 섭취 (그림 5)과 같이 표현 될 수있다. 이러한 단기간의식이 연구에서 우리동물식이 지방 함량 (그림 5B)를 증가에 액세스 할 수있는 권한을 부여하는 경우 고지방 음식을 보내고, 총 에너지 소비량의 증가는 일반적으로 관찰된다.
데이터의 통계 분석은 SPSS 소프트웨어 (20)를 사용하여 실시 하였다. 사후 t 테스트 (더 실험 그룹이 없었다 때문에 t 검정을 사용 하였다)와 반복 측정 분산 분석은 중요한 주 효과, 주 효과의 상호 작용, 개별 식품에 대한 선호도의 차이를 결정하는 데 사용되었다.
그림 1. 두 음식 선택과의 homecage에서 쥐. 쥐 두 식품 호퍼에 물에 물리적으로 액세스 할 수 있습니다. 식품 호퍼는 모두 음식에 무제한 사료 접근을 보장하기 위해 채워집니다.
그림 2. 음식의 유출은 매우 볼 수 있고 설명 할 수 있습니다. 매일 음식을 계량하는 동안, 호퍼에 포함되지 않은 음식을 발견하고 무게를 측정한다.
그림 3. 쥐 쥐가 중요한 15 %에 대한 선호, 17.5 %, 20 %, 12.5 %에 비해 45 % 지방 식품을 보여 주) 높은 지방 함량.와 식품에 대한 증가하는 환경 설정을 보여줍니다. (* P <0.05, ANOVA는 사후 테스트 다음으로) 선호 지방의 C로 변경하는 "용량 - 효과"곡선. B) 지방 환경 설정 방법의 결과를ontent 12.5 % 지방 음식에 비해. 오차 막대는 평균의 표준 오차를 나타냅니다.
소비 음식의 그램 실험의 과정을 통해 총 식품 섭취량의 변화에 대한 추가 정보를 제공 할 수있는 높은 지방 음식에 대한 쥐 '선호 그램 그림 4. 대표. 성향 표현. (* P <0.05, ANOVA로는 사후 테스트를 따라). 오차 막대는 평균의 표준 오차를 나타냅니다.
높은 지방 음식에 대한 쥐 '환경의 칼로리가 그림 5. 대표.
| 지방 | 탄수화물 | 단백질 | 에너지 밀도 | |||||||
| 다이어트 | % 그램 | % 만 kcal | % 그램 | % 만 kcal | % 그램 | % 만 kcal | 킬로 칼로리 / 그램 | |||
| 10 %의 지방 | 4.3 | 10 | 67.3 | (70) | 19.2 | (20) | 3.85 | |||
| 12.5 %의 지방 | 5.4 | 12.5 | 65.7 | 67 | 19.5 | (20) | 3.9 | |||
| 15 % 지방 | 6.6 | 15 | 64.2 | 65 | 19.8 | (20) | 3.95 | |||
| 17.5 %의 지방 | 7.8 | 17.5 | 62.5 | 62 | 20.1 | (20) | 4.01 | |||
| 20 % 지방 | 9 | (20) | 61 | (60) | 20.3 | (20) | 4.06 | |||
| 45 %의 지방 | (24) | 45 | 41 | 35 | (24) | (20) | 4.73 | |||
표 1. 실험 식품의 다량 영양소의 내용.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
지방의 환경 모델은 먹이 행동의 유익한하기 쉬운 분석이다. 이 분석은 신경과 비만 연구의 중요한 아직 understudied 아르 영역입니다 식품 환경 설정을, 기초 분자 메커니즘을 식별 할 수있는 기회를 제공한다. 유전 적 차이 또는 약물 조작에서 지방 환경의 변화는 기본 곡선 (그림 3B)의 우측 또는 좌측으로 이동 된 것과 같이 시각화 될 수있다. 그것은 환경 곡선의 모든 변화를 시각화하는 가운데 지방 식품 (15 %, 17.5 %, 20 %)를 포함하는 것이 중요합니다. 지방 환경 곡선의 이동은 여러 개의 병 선택 기본 테스트는 13, 14를 해석하는 방법과 유사하게 해석 될 수있다. 쥐가 고지방 음식을 먹고 향해 편견을 가지고 같이, 크게 선호 고지방 음식은 식품 성분의 선택에 가능한 약리학 관련 변화를 나타냅니다 감소했다. 사실, U 수용체 2 식을 뉴로 메딘은 최근 꿀벌이N 모델 (15)을 사용하여 지방 환경 설정을 변경하는 것으로. 색깔 음식 (표 1) 매일 음식 (그림 2) 무게 전에 쉽게 어떤 누출을 확인 할 수 있습니다. 이것은 매일 음식 섭취량의 정확한 측정을 보장하는 데 도움이됩니다. 방법은 또한 수행 빠르 식품 지방의 농도가 증가함에 따라 반복 될 수있다.
식이 지방의 환경 설정의 약물 및 유전자 조작에 대한 몇 가지 특별한 고려 사항이 있습니다. 이 분석 8 일까지 걸리기 때문에 약리학 적 연구에서, 화합물 노출은 중요한 고려 사항이다. 따라서, 약물 화합물은 반감기 및 테스트중인 각 화합물의 총 투여 량에 따라 하루에 한 번 이상 투여해야 할 수 있습니다. 유전 연구, 이러한 유전자의 바이러스 최저로 치료 실험 타임 라인을 길게합니다 안정적인 표현을 위해 14 일을 필요로 할 수있다.
식품 조성물에
이 방법에 대한 하나의 제한은 일상의 무게와 청소를 필요로 식품 호퍼의 큰 수입니다. 운이 좋은LY, 이러한 높은 노동 및 장비 기간 (환경 시험 당 두 개의 일간) 짧은 최소한의 교육을 필요로하고 필요에 따라 10 % 지방 식품 액세스의 기간으로 산재 할 수 있습니다.
이 모델은 또한 다음과 같은 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째, 음식은 주문 효과를 생성 할 수 있습니다 지방 함량의 증가 순서입니다. 그러나,이 순서는 식품 선택 고지방 음식 섭취의 장기간 효과를 최소화하는 것이 필요하다. 루카스와 동료는 순수한 유화 지방의 쥐 소비, 16 쥐 차우뿐만 아니라, 감소되거나 각각 일 동안 증가를 보이고있다. 이로 인해 지방 함량 실험을 줄이거 나 라틴 스퀘어 형의 실험에서 45 %의 지방 음식에 대한 액세스 권한을 다음의 결과를 해석 할 것입니다. 두 번째 제한은 비교를위한 기준으로 12.5 %의 지방 음식의 반복 사용하는 것입니다. 12.5 %의 지방 음식을 감소 기본 설정은 환경 설정에서 명백한 증가를 야기높은 지방 식품. 그러나, 일정한 기준의 음식이 실패하면 지방 흡입 16에 영향을 미치는 불가능한 환경 설정을 비교 할 수 있습니다. 마지막으로, 우리의 결과는 높은 지방에 대한 낮은 탄수화물과하지에 대한 선호로 해석 될 수있다. 그러나, 래트 (감소되지 않음)이 해석의 유효성을 감소 탄수화물 함량 14,15 증가 선호한다.
결론적으로, 지방 선호 모델은 지방 함량이 상이한 식품 사이 쥐의 선호도를 결정하기 위해 사용될 수있다. 이 테스트는 유전 적 배경이나 약물 치료가 쥐의 지방 함량 기본 설정을 조작 할 수있는 경우 실험자를 확인할 수 있습니다. 높은 지방 다이어트에 대한이 기본 설정은 우수한 얼굴 유효성을 제공하며, 인간의 행동을 먹는 병진 관련 모델을 나타냅니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자가 공개하는 게 없다.
Acknowledgments
저자는 UL1TR000071 (NCATS), P30DK079638 (NIDDK), P30DA028821 (NIDA)과 T32DA07287 (NIDA)에서 자금을 인정하고 싶습니다.
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).
