Summary
Influências de conteúdo de gordura da dieta, tanto o consumo de energia e composição de gordura corporal em mamíferos. Ao examinar a preferência dos ratos por alimentos ricos em gordura em uma série de experimentos de escolha, é possível testar diferenças genéticas e intervenções farmacológicas sobre sua preferência por alimentos ricos em gordura.
Abstract
A obesidade é um problema crescente nos Estados Unidos da América, com mais do que um terço da população classificada como obesos. Um factor que contribui para este distúrbio multifatorial é o consumo de uma dieta rica em gordura, um comportamento que tenha sido demonstrado que o aumento tanto da ingestão calórica e teor de gordura corporal. No entanto, os elementos que regulam a preferência por alimentos ricos em gordura em relação a outros alimentos permanecem escassos.
Para superar esse déficit, um modelo de forma rápida e facilmente testar mudanças na preferência por gordura na dieta foi desenvolvida. O modelo de preferência de gordura apresenta ratos com uma série de escolhas entre alimentos com diferentes conteúdos de gordura. Como seres humanos, os ratos têm um viés natural para consumir alimentos ricos em gordura, tornando o modelo de rato ideal para estudos translacionais. Mudanças na preferência pode ser atribuído ao efeito de qualquer diferenças genéticas ou farmacológicas. Este modelo permite a exploração de determinantes de preferência gordura e screening agentes farmacoterapêuticos que a aquisição influência da obesidade.
Introduction
A obesidade é um problema prevalente nos Estados Unidos 1, com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças estimam que mais de um terço dos adultos americanos são obesos. A obesidade também tem sido identificada como um fator de risco para inúmeras preocupações com a saúde, incluindo diabetes tipo 2, pressão alta e colesterol alto 2. Embora muitos fatores têm sido mostrados para influenciar o aumento das taxas de obesidade, há um interesse contínuo e controvérsia no papel macronutrientes jogar na obesidade 3,4.
Um fator que contribui para a obesidade é alta ingestão de gordura 5. O aumento de gordura na dieta está relacionada com o aumento do consumo de energia humano 6 e aumentos significativos no conteúdo de gordura corporal 7,8. Além disso, a gordura dietética tem valor de recompensa durante e após o consumo de 7,9. Portanto, determinar quais os fatores que influenciam a preferência por alimentos ricos em gordura pode tanto guia farmacoterapêuticas design e promover a compreensão das escolhas alimentares subjacentes que podem levar à obesidade. O modelo de Preferências Fat descrito aqui testa para a preferência dos ratos entre alimentos de diferentes teor de gordura, mas o valor nutricional semelhante. Especificamente, este modelo apresenta os ratos com uma escolha de dois alimentos diferentes ao mesmo tempo, permitindo, assim, a quantificação de preferência baseada em gramas consumidas dos alimentos gordura menor versos a comida de gordura superior. Os efeitos farmacológicos e genéticas pode ser medida como uma mudança na preferência por alimentos com alto teor de gordura.
O modelo de preferência gordura serve para complementar os modelos de ingestão de alimentos saborosos amplamente utilizados 10, mas também oferece várias vantagens. Este modelo permite que o experimentador para avaliar especificamente o comportamento de alimentação em um ambiente controlado no qual duas opções de alimentos estão disponíveis. Os modelos tradicionais de alimentação rica em gordura só oferecer um alimento que elimina a capacidade de estudar a escolha dos alimentos, uma importante quantopecto da ingestão alimentar humana. Alguns ensaios oferecem vários tipos de alimentos e são muitas vezes referida como "cafeteria" estudos tipo de alimentação 11. Estes estudos sofrem de reprodutibilidade porque a alimentação humana é muitas vezes utilizado no ensaio e não é bem adequado ao ambiente do laboratório devido à variabilidade de nutrientes. Usamos dietas definidos que contêm ingredientes purificados individuais melhorando em muito a reprodutibilidade e flexibilidade para alterar o conteúdo de macronutrientes como a gordura da dieta. Com ingestão de gordura mais elevado associado com a obesidade em humanos 5 e a preferência humana natural para alimentos gordos maiores de 12, os tratamentos que alteram preferência rato para alimentos ricos em gordura podem fornecer informações valiosas sobre a obesidade.
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Protocol
Todos os procedimentos experimentais estão de acordo com o Guia para o (Institute of Laboratory Animal Resources (EUA), 1996) Cuidado e Uso de Animais de Laboratório e com a aprovação do Comitê Animal Care Institucional e Use na Universidade do Texas Medical Branch.
1. Assuntos
- Única casa ratos machos Sprague-Dawley pesando 225-250 g a 21 ° C e 30-50% de humidade relativa, com um ciclo de luz-escuro de 12 horas (luzes acesas 06:00-6: 00).
- Manter ratos em um alimento de baixa gordura (10% de gordura, energia). Habituar ratos para alimentos e colónia ambiente durante pelo menos 7 dias antes da experimentação. Animais estão habituados ao manuseio e dosagem de veículo por três dias antes de iniciar os estudos. No primeiro dia após a habituação é o Dia experimental 1.
2. Preferências de linha de base
- Dia 1, encher dois alimentadores limpo, um marcado com um A e B com o outro, com 10% de gordura de alimentos para cada gaiola. Weigh os funis de alimentos (com alimentos) e colocá-los na gaiola, garantindo o rato tem acesso a ambos.
- Dia 2, aproximadamente ao mesmo tempo alimentadores foram colocados na gaiola no dia anterior, registrar os pesos da tremonha de alimentação e mudar as posições da tremonha A e B. Esta tremonha atenua viés posição. Sempre examinar a gaiola para qualquer alimento removido do funil, pesá-lo e explicá-la. A ingestão de alimentos é medido pela mudança no peso funil entre os dias.
- Dia 3, registra os pesos funil de alimentos como antes. Examine a quantidade de alimentos consumidos em cada posição comedouro e identificação comedouro (A e B). Estes dados dão um entendimento básico de viés posição e preferência funil específico, e deve ter uma pontuação de preferência de cerca de 50% indicando que não há preferência. Jogue fora a comida restante.
3. Fat Preferências
- Dia 3, obter dois funis de alimentos limpos para cada gaiola. É importante a utilização de alimentadores limpassempre que alternar entre os diferentes alimentos para evitar confusão perfumes a partir de experiências anteriores. Preencha funil A, com 12,5% de gordura e alimentos hopper B com alimentos de gordura de 15% (Tabela 1). Anote os pesos de partida de cada funil e coloque ambos na gaiola.
- Dia 4, registrar os pesos de cada funil, alternando as posições de hopper A e B funil em cima de colocá-los de volta na gaiola.
- Dia 5, registrar os pesos de cada funil. Depois de determinar a massa de cada alimento consumido em ambos os dias, de preferência de alimentos do rato pode ser determinada.
- Repita os passos 3.1 a 3.3 várias vezes com os mesmos animais, utilizando 12,5% de gordura de alimentos, em comparação com os alimentos, com o aumento do teor de gordura (por exemplo, em primeiro lugar 15%, próximo de 17,5%, depois 20% e, finalmente, 45% de gordura).
4. Cálculos e Análise de Dados
- Calcula-se a ingestão diária de alimentos para cada animal, subtraindo a massa final do comedouro + a partir da massa inicial do alimento+ Funil. Como cada alimento é medido ao longo de 2 dias, 2 dias de total pode ser somados para cada teor de gordura%.
- Calcule a pontuação preferência gordura dividindo a ingestão de alimentos de gordura maior do total de alimentos consumidos durante cada período de dois dias. Por exemplo, uma ratazana comeram 8,9 g de dieta de gordura de 12,5% e 27,5 g de dieta de 17,5% ao longo de 2 dias. Portanto, a pontuação de preferência para que cada animal é de 76% (27,5 dividido por 36,4).
- Média e do gráfico da contagem de preferência para cada dieta (15%, 17,5%, 20%, e 45% de gordura) (Figura 3). A ingestão total de alimento também é informativa e pode facilmente ser representados como gramas (Figura 4).
- Expressam o marcador de preferência (Figura 5A) e da ingestão de alimentos totais (Figura 5B) como uma função do consumo total de energia (kcal), utilizando a densidade de energia na Tabela 1.
- Se usar mais do que um grupo de animais, realizar uma de duas vias de repetiçãoed mede ANOVA seguido de um pós-teste de Bonferroni. A análise de energia indica que n = 8 animais por grupo é adequado para a detecção de uma diferença de 7% entre os grupos de tratamento.
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Representative Results
Os ratos tiveram acesso físico para ambos os alimentadores simultaneamente (Figura 1), a fim de demonstrar a preferência para as escolhas alimentares disponíveis com diferentes matérias gordas (Tabela 1). Rat comida foi pesada diariamente e qualquer derrame comida foi facilmente encontrados e contabilizados (Figura 2). Derramamento de partículas de alimentos finos foi encontrado para ser mínima e não influenciar substancialmente os dados. Usando o modelo de Preferência de gordura, uma clara preferência entre os alimentos que contêm 12,5% de gordura e alimentos ricos em gordura mais elevados podem ser observados (p <0,05 preferência sobre 12,5% em comparação com 17,5%, 20% e 45%, por ANOVA seguida de teste post hoc) ( Figura 3A), que era dependente do teor de gordura (Figura 3B). Esta informação pode também ser expressa em gramas de alimento (Figura 4) ou no consumo de energia (Figura 5), o que permite uma escolha de apresentação de dados para publicação. Nestes estudos de alimentação de curto prazo nosção alimentos ricos em gordura, o aumento da energia total consumida é tipicamente observado quando os animais têm acesso a aumento do teor de gordura na dieta (Figura 5B).
A análise estatística dos dados foi realizada utilizando o software SPSS 20. A ANOVA de medidas repetidas com teste post hoc de t (teste t foi utilizado já que não havia grupos experimentais) foi utilizado para determinar efeitos significativos principais, a interação dos efeitos principais, e as diferenças de preferência por alimentos individuais.
Figura 1. Um rato em sua homecage com duas opções de alimentos. O rato tem acesso físico aos dois funis de alimentos e água. Funis de alimentos estão cheios para garantir o acesso ad libitum para ambos os alimentos.
Figura 2. Food derrame é altamente visível e pode ser contabilizado. Durante a pesagem diária de alimentos, qualquer alimento que não está contido no reservatório é encontrado e pesados.
Figura 3. Ratos demonstram uma crescente preferência por alimentos com alto teor de gordura. A) Os ratos demonstram uma significativa preferência por 15%, 17,5%, 20%, e 45% de gordura de alimentos, em comparação com 12,5%. (* P <0,05, ANOVA seguido pelo teste post hoc). B) resultados do método de gordura de preferência em uma curva "dose-efeito", onde a preferência muda com gordura cEOR, em comparação com 12,5% de gordura alimentar. As barras de erro representam o erro padrão da média.
Figura 4. Representação em gramas de preferência dos ratos para alimentar gordura superior. Preferência expressa em gramas de alimento consumido pode fornecer informações adicionais sobre as mudanças na ingestão total de alimentos ao longo do experimento. (* P <0,05, ANOVA seguido pelo teste post hoc). As barras de erro representam o erro padrão da média.
Figura 5. Representação em calorias de preferência dos ratos para alimentar gordura superior.
| Gordura | Carboidrato | Proteína | Densidade de Energia | |||||||
| Dieta | % Grama | % Kcal | % Grama | % Kcal | % Grama | % Kcal | kcal / grama | |||
| 10% de gordura | 4.3 | 10 | 67,3 | 70 | 19,2 | 20 | 3.85 | |||
| 12,5% de gordura | 5.4 | 12,5 | 65,7 | 67 | 19,5 | 20 | 3,9 | |||
| 15% de gordura | 6.6 | 15 | 64,2 | 65 | 19,8 | 20 | 3.95 | |||
| 17,5% de gordura | 7.8 | 17,5 | 62,5 | 62 | 20,1 | 20 | 4.01 | |||
| 20% de gordura | 9 | 20 | 61 | 60 | 20,3 | 20 | 4.06 | |||
| 45% de gordura | 24 | 45 | 41 | 35 | 24 | 20 | 4,73 | |||
Tabela 1. Teores de macronutrientes dos alimentos experimentais.
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Discussion
O modelo de Preferências Fat é um ensaio informativo e fácil de realizar do comportamento alimentar. Este ensaio oferece uma oportunidade para identificar neural e mecanismos moleculares subjacentes preferência alimentar, que é uma importante área ainda pouco estudado de pesquisa da obesidade. Alterações na preferência de gordura a partir de diferenças genéticas ou manipulações farmacológicas podem ser visualizadas como desvios para a direita ou para a esquerda na curva de preferência (Figura 3B). É importante incluir os alimentos de gordura média (15%, 17,5% e 20%) para visualizar qualquer mudança na curva de preferência. As mudanças na curva de preferência gordura pode ser interpretado da mesma forma como os dois vários testes de preferência escolha garrafas são interpretados 13,14. Como os ratos têm um viés em direção a comer alimentos ricos em gordura, uma diminuição significativa preferência alimentos ricos em gordura representa uma possível mudança farmacologicamente relevantes nas escolhas de composição de alimentos. De fato, neuromedina U receptor 2 expressão tem recentemente abelhan mostrado para alterar a preferência de gordura usando este modelo 15. A comida colorida (Tabela 1) faz com que seja fácil de determinar qualquer derrame antes alimentação diária de pesagem (Figura 2). Isso ajuda a garantir uma medição precisa do consumo diário de alimentos. O método também é rápido de executar e pode ser repetido com concentrações crescentes de gordura do alimento.
Há algumas considerações especiais para manipulações farmacológicas e genéticas de preferência de gordura na dieta. Em estudos farmacológicos, exposição composto é uma consideração importante, porque este ensaio leva até 8 dias. Portanto, os compostos farmacológicos podem precisar de ser administrada uma ou mais vezes por dia, dependendo da meia-vida e a dose total de cada composto a ser testado. Em estudos genéticos, tais como tratamentos de knockdown viral de um gene pode necessitar de 14 dias para a expressão estável, o que vai prolongar o cronograma experimental.
A composição de alimentos em
Uma limitação deste método é o grande número de funis de alimentos que requerem diária de pesagem e limpeza. Afortunadoly, estes períodos de alta do trabalho e de equipamentos são de curta duração (dois dias por teste de preferência), exigem um mínimo de treinamento e podem ser intercalados com períodos de apenas 10% o acesso a alimentos de gordura, conforme necessário.
Este modelo tem algumas limitações também. Em primeiro lugar, os alimentos são apresentados numa ordem crescente de teor de gordura, o que pode produzir um efeito de ordem. No entanto, esta ordem é necessária para minimizar os efeitos de longo prazo de alto teor de gordura do consumo de alimentos na escolha dos alimentos. Lucas e colegas demonstraram que o consumo de gordura de ratos pura ou emulsionada, em adição à ração, irá aumentar ou diminuir ao longo de dias, respectivamente 16. Isso tornaria mais difícil de interpretar resultados de experimentos diminuindo conteúdo de gordura ou após o acesso ao alimento de gordura de 45% em um experimento latin tipo quadrado. A segunda limitação é a utilização repetida do alimento gordura de 12,5%, como uma base para comparação. A preferência diminuiu para o alimento de gordura de 12,5% causaria um aumento aparente na preferênciapara o alimento de gordura superior. No entanto, deixando de ter um alimento de base constante poderia influenciar a ingestão de gordura de 16 e fazer comparação entre as preferências impossível. Por último, os nossos resultados podem ser interpretados como uma preferência por carboidratos inferiores e não para maior gordura. No entanto, os ratos preferem aumentar (e não diminuindo) teor de carboidratos 14,15 reduzindo a validade dessa interpretação.
Em conclusão, o modelo de preferência de gordura pode ser utilizado para determinar a preferência de um rato entre dois alimentos diferentes de conteúdo de gordura. Este teste permite ao experimentador para determinar se fundo genético ou tratamentos com medicamentos pode manipular a preferência teor de gordura de um rato. Esta preferência por uma dieta rica em gordura oferece excelente validade de face e representa um modelo de translação relevante do comportamento alimentar em humanos.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
Os autores gostariam de reconhecer financiamento UL1TR000071 (NCATS), P30DK079638 (NIDDK), P30DA028821 (NIDA) e 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).
