Summary
이 프로토콜은 설치류에서 과식과 비만을 모델링하기 위해 매우 맛있는 서양식 카페테리아 식단의 사용을 설명합니다. 여기에서는 식품 선택, 준비 및 측정에 대한 자세한 개요를 제공하고 견고하고 재현 가능한 표현형을 생성하는 데 도움이 되는 방법론 적 요인을 설명합니다.
Abstract
비만은 선진국과 개발도상국에서 발병률이 급격히 증가하고 있으며 많은 질병을 유발하거나 악화시키는 것으로 알려져 있다. 비만과 그것의 comorbid 조건의 건강 부담은 그것의 병인의 더 나은 이해를 위한 필요를 강조합니다, 그러나 윤리적인 제약은 인간에 있는 연구 결과를 제한합니다. 이를 위해 실험실 동물에서 비만의 외부적으로 유효한 모형은 과체중과 비만의 이해를 위해 필수적입니다. 많은 종은 인간에 있는 비만을 동반하는 변경의 범위를 모델링하기 위하여 이용되는 동안, 설치류는 가장 일반적으로 이용됩니다. 우리의 실험실은 지속적으로 설치류에 있는 신진 대사 질병의 상당한 체중 증가 그리고 마커로 이끌어 내는 서양식 카페테리아 규정식을 개발했습니다. 규정식은 현대 서양 음식 환경을 모델링하는 hyperphagia를 유도하기 위하여 높게 맛있는 음식의 다양한 설치류를 드러낸습니다. 이 다이어트는 신속 하 게 체중 증가 유도 하 고 쥐에 체 지방 축적 과식과 비만의 효과의 연구에 대 한 허용. 카페테리아 식단은 정제된 고지방 또는 고지방, 고당분 식단과 동일한 다량 영양소 및 미량 영양소 프로파일에 대한 제어를 제공하지 않을 수 있지만, 카페테리아 식단은 일반적으로 정제된 것으로 관찰된 것보다 더 심각한 대사 표현형을 유도합니다. 규정식및 과체중과 뚱뚱한 인간 인구에서 관찰된 신진 대사 소요에 더 부합합니다.
Introduction
비만과 그 관련 동반질환은 글로벌 건강 부담1에 엄청난 기여를 하고 호주2에서질병 부담의 7%를 차지합니다. 비만의 주요 위험 요소는 포화 지방과 정제 된 탄수화물이 높고 섬유질과 미량 영양소가 낮은 건강에 해로운 식단을 섭취하는 것입니다3. 비만을 위한 치료 내정간섭을 위한 표적을 확인하는 것은 체계적으로 다중 생화확적인 및 생리적인 시스템에 대한 효력을 평가할 수 있는 모형을 요구합니다. 비만의 병인학에 대한 우리의 이해는 설치류 모형을 사용하여 실질적으로 진보되었습니다, 여기서 행동, 신진 대사 및 분자 효력은 환경 요인이 쉽게 할 수 있는 통제된 조건하에서 시간에 걸쳐 공부될 수 있습니다 조작.
식이 요법으로 인한 비만의 카페테리아 다이어트 (CAF) 모델은 포화 지방, 정제 된 탄수화물 또는 둘 다에서 높은 다양한 맛있는 음식과 설치류의 표준 차우 다이어트를 보충하는 것으로 구성됩니다. 이러한 식품의 예로는 케이크, 달콤한 비스킷, 고지방 풍미 있는 스낵(예: 가공 육류, 치즈 및 칩)이 있습니다. 그것은 안정적으로 설치류에 있는 hyperphagia 및 급속한 체중 증가를 승진시다. 이 모델의 주요 특징은 현대적인 식품 환경을 시뮬레이션하도록 설계된 다양한 고가의 음식 제공입니다. 다양성에 대한 접근은 단기4 및 인간5에 걸쳐 쥐의 음식 섭취량을 증가시키고 음식이 식미를 위해 매칭되는 경우에도 맛과 후각큐에서만변화합니다4,6. 그러나 한 연구에 따르면 맛과 질감이 다양한 에너지 및 다량 영양소와 다량 영양소가 일치하는 정제 식단을 제공하는 것은 쥐7의장기 체중 증가에 영향을 미치지 않았으며, 이는 영양소 조성과 구강 후의 뚜렷한 후 효과를 시사합니다. 다른 음식은 또한 과식에 기여할 수 있습니다. 여러 맛과 질감에 노출은 대안5에비해 최근에 먹은 음식을 먹고 싶은 욕망의 감소를 설명하는 감각 특정 포만감을 극복한다. 우리의 실험실에 있는 많은 코호트에 걸쳐, 우리는 마찬가지로 매우 맛있는 음식의 사용이 더 과식증폭것을 관찰했습니다.
Sclafani8은 '슈퍼마켓 식품'(마시멜로, 초콜릿, 땅콩 버터, 쿠키, 살라미, 치즈)에 노출된 암컷 쥐가 체중 증가를 가속화했다고 보고한 이후 40년 이상 사용되어 왔습니다. 컨트롤을 기준으로 합니다. 이 및 기타 초기 연구는 CAF 스타일의 다이어트가 순수한 고지방 또는 고탄수화물 식단보다 체중 증가를 더 효과적으로 가속화하는 것으로 나타났다는것을 지적했다8,9. 1980년대에는 다량영양소 프로파일10과 식사 패턴11마리의 식이패턴이 CAF 식단을 공급하고, 지방량과 인슐린 수치가9,10, 열발생12에큰 변화를 보였다. 우리 그룹은 2 년 이상 비만을 모델링하기 위해 CAF 다이어트를사용했습니다 13,14 그리고이 시간 동안 우리는 다이어트의 여러 변종을 사용했다. 쥐는 일반 차우와 물 외에 매일 적어도 두 개의 달콤한 음식과 두 가지 의 맛있는 음식 품목을 제공합니다. 최근 몇 년 동안 우리는 10 % 자당 용액으로 고체 CAF 식품을 보충하기 시작했습니다. 다양한 실험 설계에 맞게 CAF 다이어트를 조정할 수 있는 능력은 모델의 강점입니다.
CAF 다이어트는 즉각적인 고phagia촉진 (즉, 처음 24 시간 이내) 체중과 지방 량의 꾸준한 증가. 그러나, 다양성을 극대화한 결과는 다량영양소와 미량영양소 섭취가 통제되지 않는다는 점이며, 일각에서는 극복할 수 없는 결함으로 보고 있다15. 규정식 유도한 비만의 연구 결과는 영양 내용에 정밀한 통제를 제공하고 매일 감시를 요구하는 CAF 모형 보다는 더 적은 노동 집약적이고 결합된 고지방 (HFHS) 규정식을 더 일반적으로 이용합니다 일정을 신중하게 계획하고 실행합니다. 시판되는 정제된 HF 식이의 번역 관련성은 그들의 지방산 프로필 및 지방 및 자당의 비율이 인간의 식이 섭취량과 일치하지 않을 수 있기 때문에 지속적인 논쟁의 주제이다16. CAF 규정식은 정제된 규정식과 같은 양분 통제를 제공하지 않지만, 대부분의 현대 사회에서 음식 선택권을 특징짓는 식미와 다양성을 모델링하는 것을 작정입니다.
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Protocol
여기에 설명된 프로토콜은 쥐에 사용하도록 최적화되었습니다. 우리는 생쥐17,18에서CAF 다이어트를 성공적으로 사용했지만, 부드러운 음식 분쇄는 식품 섭취 조치19의신뢰성을 감소시키는 추가 오류를 도입 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 뉴사우스웨일즈 대학의 동물 관리 및 윤리 위원회의 승인을 받았으며, 호주 국립 보건및 호주 국립 보건에서 제공하는 과학적 목적(8판)을 위해 동물의 사용 및 관리에 대한 호주 지침을 준수합니다. 의학 연구 위원회.
참고: 아주 몇몇 부작용은 우리의 단기 적인 연구 결과에서 관찰되었습니다 (즉,lt;10 주 광고 libitum CAF 접근); 일반적인 복지에 변화의 증거가 없다, 활동, 사교성 또는 CAF 다이어트에 쥐에 불안 같은 행동20. 더 긴 간격 후 (>16 주) 매우 가끔 심장 혈관 사건 CAF 먹이 쥐에서 관찰 되었습니다.
1. 동물 적응 및 주택
- 도착 후 5-7 일 동안 시설에 쥐를 적응시키고 식단과 물을 무료로 제어 할 수 있습니다. 도착 후 24 시간 시작 매일 쥐를 처리; CAF 규정식은 케이지와 매일 상호 작용을 관련시킵니다 그래서 정규 취급은 중요합니다.
- 모든 케이지에 환경 농축이 제공되도록 합니다. 표준 케이지에는 붉은 폴리메틸 메타크릴레이트 상자, 중첩 재료 및 나무 츄 스틱이 포함되어 있는데, 이는 CAF 식단에 제공되는 부드러운 음식이 쥐가 더 단단한 항목에 접근하지 않고 부정교합을 일으킬 수 있기 때문에 중요합니다.
- CAF 규정식을 시작하기 전에, CAF 또는 차우 단에 케이지를 할당하고 이들이 그룹 사이 체중의 평균 그리고 범위를 비교하고 필요에 따라 재할당해서 체중을 시작하기 위한 일치되는지 확인하십시오. 조명 노출은 circadian 리듬, 음식 섭취량 및 활동에 영향을 미칠 수 있기 때문에 CAF와 차우 케이지가 식민지 방에 고르게 분포되도록합니다.
참고: 설치류는 그룹 수용 (특히 남성)을 수용 할 때 사회적 계층을 형성한다. 사회적 스트레스의 효과 쥐 (케이지 내에서 괴롭힘을 줄이기 위해) 비슷한 체중의 다른 사람과 함께 보관 되도록 하 여 부분적으로 제어 됩니다. 또한, 카페테리아 다이어트는 모든 쥐가 식단에 접근 할 수 있도록 케이지 주위에 고르게 분포해야합니다.
2. 다이어트 선택 및 설정
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일정
- 정기적인 차우와 물은 항상 사용할 수 있으며 매일 최소 2 개의 단맛과 두 가지 풍미있는 품목으로 보충됩니다 (주간 일정의 예는 표 1에나와 있습니다. 그림 1에표시된 3 일 동안의 음식 옵션). 옵션으로 제공되는 추가 제품은 고지방, 고당분 차우 및 10% 자당 용액입니다.
- 다량 영양소 비율이 비슷한 각 카테고리 내에서 음식을 선택하십시오: 모든 달콤한 품목은 지방보다 탄수화물에서 상대적으로 높고 모든 짭짤한 품목은 탄수화물보다 지방이 더 높습니다. 매일 CAF 식품 세트마다 지방, 탄수화물, 설탕 및 단백질의 비슷한 비율을 제공하는 것을 목표로 합니다.
- 실험 전반에 걸쳐 정기적으로 소비를 모니터링하여 필요한 경우 하이퍼파통을 유지하기 위해 메뉴를 맞춤화할 수 있도록 합니다. 표 2는 여러 가지 예시 식품에 대한 에너지 밀도 및 다량 영양소 정보를 제공하고, 200 g의 수컷 스프라그 Dawley 랫트에 대해 시동량을 제안하였다.
- 연속일 또는 일주일에 너무 자주 단일 음식을 먹이지 마십시오, 이 그 음식의 섭취를 줄일 수 있습니다. 이 경우, 다시 통합하기 전에 며칠 동안 일정에서 음식을 생략하십시오.
참고: 쥐는 신공포증을 표시할 수 있고 대부분의 새로운 음식은 소모될 지 여부를 결정하기 위하여 반복한 노출을 요구합니다. 쥐는 일반적으로 효모 (빵, 피자 등)를 함유 한 음식이나 감귤류 또는 커피 맛이있는 음식을 선호하지 않습니다.
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젖은 음식
- 침구가 더럽지 않도록 참치 주석과 같은 용기에 수분 함량이 높은 식품을 제시하는 것이 좋습니다. 이 작업이 완료되면 케이지를 제어하기 위해 빈 컨테이너도 제공되어야 합니다.
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다이어트 소싱
- 사용되는 CAF 식품이 스테이플이거나 전체 실험에 충분한 식품을 확보하여 식품이 일관되게 유지되고 대체될 필요가 없도록 하십시오.
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다이어트 수납
- 포장또는 -20°C에 표시된 식품을 보관하고 사용하기 전날 밤에 해동하십시오. 건식 제품(비스킷)을 밀폐 용기에 보관하십시오.
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자당 용액 (선택 사항)
- 자당 용액을 준비하십시오, 일반적으로 10% (w/v) 대량 (2-5 L)에 사용하지 않을 때 4 °C에서 저장.
- 세균이나 곰팡이 의 성장을 방지하기 위해 매주 (최소한) 자당 병을 교체하십시오. 매일 병을 검사하고 성장 징후가 관찰되면 교체하십시오.
참고: 자당은 항상 사용할 수있는 물 뿐만 아니라 제공됩니다.
3. 카페테리아 다이어트 준비
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없애다
- 사용하기 전에 ~ 24 시간 해동하기 위해 적절한 양의 CAF 식품을 꺼내십시오. 음식은 전자 레인지를 사용하여 해동 될 수 있지만 뜨거운 동안 제시해서는 안됩니다.
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CAF 다이어트의 일일 보충
- 매일 CAF 다이어트 식품을 변경하면 다양성을 극대화하고 케이지 오염을 최소화합니다. 쥐는 어두운 주기의 초기 부분에서 그들의 일일 섭취량의 대부분을 먹는, 음식이 이 시간에 신선한 되도록 어두운 일정의 발병에 가까운 CAF 음식 보충 일정. 음식 섭취량이 측정되지 않는 날에 CAF 식단을 보충하십시오.
- 다음과 같이 이 그룹이 비슷한 일일 경험을 갖도록 하는 방식으로 차우 그룹에 먹이를 주세요.
- 물병을 돌리고(주유를 위로), 케이지를 작업 공간에 놓고 뚜껑을 제거합니다.
- 약 20s의 침구를 가볍게 방해하여 CAF 케이지의 침구에서 식품을 수집하는 과정을 시뮬레이션하십시오.
- 케이지 침구에 음식에 노출을 동일시하기 위해, 침구에 식품 호퍼에서 차우 펠릿의 작은 소수를 배치합니다.
- 케이지 뚜껑을 반납하고 랙으로 되돌리고, 유출을 최소화하기 위해 케이지가 정착된 경우에만 물병을 교체하십시오.
- 카페테리아 그룹 먹이주기
- 각 케이지에 라벨이 붙은 용기에 CAF 다이어트 용품을 준비합니다.
- 물병을 돌리고(주유를 위로), 케이지를 작업 공간에 놓고 뚜껑을 제거합니다.
- 침구에서 오래된 카페테리아 식단을 최대한 제거하십시오.
- 신선한 카페테리아 다이어트를 케이지에 넣습니다.
- 케이지를 닫고 랙으로 돌아갑니다.
- 물과 자당 병을 교체하십시오.
참고: 차우 쥐를 CAF 식단에 노출하지 않으려면 CAF 케이지 전에 차우 케이지를 먹이거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 장갑은 다른 규정식 단에서 쥐를 취급 사이에서 변경되어야 합니다.
- 필요에 따라 차우, 물, 자당 병을 위로 올려 보시고 자당병을 마무리합니다. 음식과 물을 토핑 한 후 상자가 무거워지기 때문에 다른 절차 후에이 작업을 수행하는 것이 더 효율적입니다.
참고: CAF 상자는 더 빨리 토양과 젖은 침구뿐만 아니라 강한 냄새에 노출에 의해 유도 스트레스를 피하기 위해 더 자주 변경해야합니다. 매일 침구를 검사하고 적절하게 변경하십시오.
4. 24 H 이상 음식 섭취
참고: 음식 섭취량 측정은 일주일에 여러 번 개별 24 시간 기간에 걸쳐 수행됩니다.
- CAF 다이어트를 시작하면 체중을 측정하고 24 h 음식 섭취량을 일주일에 두 번 이상 섭취하여 식단의 효과를 모니터링하십시오. 암흑기의 발병에 가까운 음식 섭취 측정을 시작합니다. 맛과 에너지 밀도와 동일시하면 시간이 지남에 따라 변화를 정확하게 모니터링할 수 있기 때문에 식품 섭취 측정 일에 동일한 CAF 식품 세트를 제시하는 것을 목표로 합니다.
참고: 이는 동일한 음식에 과도하게 노출되면 시간이 지남에 따라 과다증을 감소시킬 수 있기 때문에 주당 음식 섭취량을 >2로 측정하는 연구가 불가능할 수 있습니다. -
CAF 및 제어 식이 섭취 조치
- CAF 식단을 준비하고 각 케이지에 라벨이 부착된 용기에 넣고 각 구성 요소를 계량하고 기록합니다. 그림 1은 완성된 CAF 식품 세트를 나타낸다. 표 3은 예시식품 섭취 모니터링 시트로 구성된다.
- 필요에 따라 물, 자당 및 차우 레벨을 리필하십시오.
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차우(제어) 케이지용
- 물병을 돌리고(주유를 위로), 케이지를 작업 공간에 놓고 뚜껑을 제거합니다.
- 쥐의 무게를 측정한 다음 환경 농축과 함께 신선한 침구가있는 케이지로 옮김하십시오.
- 물병과 차우의 무게를 기록합니다.
- 케이지 뚜껑을 교체하고 케이지를 랙에 돌려서 물병을 돌립니다. 'FOOD INTAKE'라는 작은 표지판을 케이지에 추가하여 승무원과 연구자에게 병과 차우를 만지지 않도록 알릴 수 있습니다.
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CAF 케이지의 경우:
- 4.3단계와 동일한 단계를 수행합니다. 또한 쥐가 옮겨지기 전에 신선한 침구로 케이지 주변에 미리 계량된 CAF 식품 용기를 뿌립니다.
- 최소한의 교란으로 24 시간 동안 쥐를 둡니다. 예기치 않은 중단(예: 식민지 방에 새 쥐의 도착 또는 주변 소음의 변화)을 기록합니다.
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음식 섭취량 측정 완료
- 차우 케이지의 물병과 차우의 무게를 기록하고, 조심스럽게 차우 조각을 위해 침구를 검색합니다. 케이지가 완성되면 케이지에서 '음식 섭취' 기호를 제거합니다.
- CAF 케이지에 대한 신선한 카페 다이어트를 준비합니다.
- 각 CAF 케이지용
- 물, 차우, 자당의 무게를 기록합니다.
- 케이지 뚜껑과 환경 농축을 제거합니다.
- 침구에서 CAF 파편을 조심스럽게 제거하고 별도의 용기에 넣습니다. 가장 큰 조각을 먼저 제거한 다음 부드러운 스위핑 동작을 사용하여 모든 케이지 침구를 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 체계적으로 선별합니다.
참고: 음식을 수집할 때 각 케이지에 동일한 정도의 주의를 기울이면 됩니다. 케이지가 특히 지저분한 곳을 기록하십시오 - 어떤 경우에는 쥐가 케이크 및 / 또는 비스킷을 수집하기 어려운 미세 분말로 갈아 넣을 수 있습니다. 이것은 인위적으로 음식 섭취 조치를 팽창시킬 수 있습니다. - 새장 주위에 새로운 CAF 식단을 배포하고, 환경 농축을 반환하고, 케이지 뚜껑을 닫고 랙에 반환하여 '음식 섭취' 기호를 제거합니다.
- 각 CAF 식품의 무게가 가장 가까운 0.1 g에 이르는 기록무게를 초기 식품 무게에서 남은 음식을 빼서 케이지당 소비된 총 식품을 얻은 다음 각 상자의 쥐 수로 나눕니다(따라서 동등한 섭취량을 가정함).
- 제조업체에서 제공하는 각 식품의 에너지 밀도(kJ/g)를 곱한 값(g/rat)을 곱합니다.
참고: 다량 영양소 섭취량을 계산하기 위해 탄수화물과 단백질의 경우 에너지 밀도가 16.7 kJ/g, 지방은 37kJ/g입니다.
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Representative Results
그림 2A에도시된 바와 같이, CAF 다이어트 수유는 6주 동안 일관된 수컷 스프라그 Dawley 쥐의 3개의 코호트에서 얻은 데이터를 기반으로 차우 대조군을 기준으로 에너지 섭취량이 2.5배 증가합니다. 다른 연구는 hyperphagia의이 범위는 이상 지속 확인 1021 그리고 1622 주 실험. 체중곡선(도 2B)은CAF 다이어트 수유가 3-4주 후 대조군과 비교하여 평균 체중의 20% 차이를 나타내며, 이는 인간에서 비만의 발병과 일치하는 체중 증가와 비교할 수 있다. 6주에서, CAF와 대조군 사이의 체중 증가의 평균 차이는 67%(도2C)이고,EchoMRI에 의해 결정된 적분은 약 두 배이다(도2D). 카페테리아를 먹는 쥐는 일반적으로 차우 (~5 g/쥐/일)로 매일 에너지의 5-10%를 먹습니다.
다량 영양소 섭취 프로필은 제품 제조업체의 영양 정보를 사용하여 식품 섭취 측정 일에 계산할 수 있습니다. 우리는 남녀 에 걸쳐 일관된 다량 영양소 섭취를 관찰, 단백질로 에너지의 약 8 %를 소비 하는 CAF 먹이 쥐와 함께, 34% 지방으로 그리고 58% 탄수화물로. 우리의 유지 보수 차우는 22 %의 단백질, 13 %의 지방 및 65 %의 탄수화물을 제공합니다. 인간 인구에 있는 다량 영양소 소비의 추정에 비해 (18.3% 단백질, 44.9% 탄수화물 및 30.9% 호주에서 지방23;15.7% 단백질, 48.7% 탄수화물 및 33.7% 미국에서 지방24),우리의 CAF 공급 쥐 단백질로 에너지의 낮은 비율을 소비, 탄수화물로 높은 비율, 지방에서 비교 비율. 그러나, 절대 섭취를 고려할 때, CAF 공급 쥐 는 대조군(수컷에 대 한 그림 3A-C, 여성을 위한 그림 3D-F) 3 개의 다량 영양소를 과식, 그들은 단백질 결핍 되지 않습니다 나타내는. 오히려, 다량 영양소 조성은 과잉 탄수화물과 지방 섭취에 의해 주로 구동되는 극적인 hyperphagia에서 유래, 일반적으로 과체중이 되고 비만을 더 점차적으로 개발하는 경향이 인간 과목에서 관찰되지 않습니다.
최근 연구에 따르면 암컷 쥐는 CAF 식단의 순종 효과에 특히 취약할 수 있습니다. 에너지 섭취량은 대조군대비 CAF 공급 여성에서 3.8배 더 컸으며, 이는 6주 동안 지속되었다(그림4A). 그룹 간의 20% 체중 차이는 단지 2주 간의 CAF 노출 후에 관찰되었다(도4B). 6주간의 다이어트 노출 후, 체중 증가는 CAF 쥐에서 12배 더 컸으며(도4C)지방량이 두 배로 증가하였다(도4D). 여성의 다이어트 유발 체중 증가에 더 큰 감수성의 제안은 Sclafani와 Gorman에 의해 이전 연구에 의해 지원됩니다, 이는 카페테리아 다이어트남성에서보다 여성에서 상당히 큰 체중 증가를 유도 것으로 나타났다25.
각 CAF 식품을 너무 적게 제공하면 인위적으로 에너지 섭취 측정을 제한할 수 있습니다. 이것은 가장 쉽게 (음식이 새로 고침 될 때) 먹이 후 24 시간 CAF 케이지에 남아있는 몇 가지 음식이 있는지 확인하여 해결됩니다. 그림 5는 식품 섭취량에 여러 식품 세트를 사용하면 전반적인 에너지 섭취량이 비슷함에도 불구하고 다량 영양소 섭취량의 상당한 변화로 이어질 수 있는 방법을 보여줍니다. 이 경우에, 가변성은 일관된 단백질 섭취량의 배경에 대하여 지방과 탄수화물의 균형에 주로 기인했습니다. 사용 된 식품 세트의 분석은 높은 탄수화물 섭취가 매우 선호 케이크가 제공 되었을 때 관찰되었다는 것을 나타냈다; 이 케이크가 없을 때 더 높은 지방 섭취가 관찰되었습니다.
그림 1: 3일에 걸친 카페테리아 식단의 예. CAF 규정식은 지속적인 hyperphagia를 유도하기 위하여 매일 다양한 음식으로 이루어져야 합니다. CAF 식품 을 준비하는 것은 각 케이지의 음식을 지정된 용기에 넣어 서 간소화 할 수 있습니다. 이를 통해 각 케이지에 쉽고 시기 가 정시에 배송할 수 있습니다. 1일차 = 치킨 너겟, 소고기 맛 개 사료, 초콜릿 크림 비스킷, 잼 롤, 고지방 정제 다이어트. 2일차 = 고기 파이, 치킨 너겟, 스카치 핑거 비스킷, 캐러멜 머드 케이크. 3일차 = 딤섬, 닭맛 개 사료, 커스터드 크림 비스킷, 블루베리 치즈케이크. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 대표적인 결과 여러 남성 코호트. CAF 규정식은 남성 성인 쥐에 있는 에너지 섭취량(A)및 체중(B)에있는 일관된 증가를 일으킵니다 6 주. 이것은 4 주 다이어트에서 EchoMRI에 의해 평가 될 때 체중 증가(C)및 지방 질량(D)에상당한 증가와 함께. 데이터는 평균 ± SEM으로 표현됩니다. n = 48 개별 데이터에 대한; n = 에너지 섭취 데이터(분석 단위로 케이지)의 경우 12입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 다중 남성 코호트에서 다량 영양소 섭취. CAF 다이어트 노출은 수컷 쥐를 위한 탄수화물(A),지방(B)및 단백질(C)의총 섭취량을 증가시킵니다. 이러한 증가는탄수화물(D),지방(E)및단백질(F)섭취에 대한 암컷 쥐와 비슷하다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표현됩니다. n = 12 또는 n = 4 케이지 (각각 수컷과 암컷)는 6 주 이상 평균. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 대표적인 여성 코호트 결과. 카페테리아 다이어트는 여성 성인 쥐에서 6 주 이상 에너지 섭취량(A)및 체중(B)의일관된 증가를 생성합니다. 6주 식이 후 체중증가(C)와지방량(D)의 실질적인 차이가 관찰된다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표현됩니다. n = 개별 데이터에 대해 12; n = 에너지 섭취 데이터의 경우 4입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 시간이 지남에 따라 다량 영양소 섭취. 음식 섭취량을 평가하기 위해 여러 음식 세트를 사용하면 남성 쥐 집단에서 개별 선호도의 차이를 감안할 때 시간이 지남에 따라 다량 영양소 섭취량의 차이로 이어질 수 있습니다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표현됩니다. n = 케이지 4개. 전체 다량 영양소 섭취량은 일반적으로 관찰되는 패턴과 일치합니다. CAF를 먹는 쥐는 탄수화물로 60% 에너지, 33% 지방 및 8% 단백질을 에너지로 소비했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 월요일 | 화요일 | 수요일 | 목요일 | 금요일 | 토요일 | 일요일 | |
| 일일 식품 | 건강한 차우와 식수 | ||||||
| 케이크 | A. | D | B | A. | C | B | 전자 |
| 단백질 1 | A. | C | D | A. | C | D | A. |
| 단백질 2 | B | B | A. | B | B | A. | C |
| 쿠키 | B | A. | C | B | D | C | A. |
| 추가 일일 음식 옵션 | HFHS 차우, 10% 자당 용액 | ||||||
표 1: 카페테리아 식단에 대한 주간 음식 계획을 예로 들 수 있다. CAF 다이어트는 이 예시주간 음식 계획에 나타난 바와 같이 매일 다양한 다양한 맛있는 음식을 제공함으로써 과혈증을 촉진합니다. Letters A-E는 해당 식품 그룹에 대한 고유한 식품을 나타냅니다(예: 케이크 A는 초콜릿 진흙 케이크와 케이크 B 바닐라 스폰지를 나타낼 수 있음). 회색으로 그늘진 음식 섭취 일은 일주일 에 걸쳐 균등하게 배치되어야하며 이상적으로는 가능한 한 일관되게 유지되어야합니다. CAF 식단에는 항상 건강한 차우와 물에 대한 지속적인 접근이 포함되어 있지만, 선택 사양인 추가 일일 식품에는 HF 또는 HFHS 차우, 10% 자당 용액이 포함될 수 있습니다.
| PER 100g (제조업체에서 파생) | 에너지 1g당 | 권장 시작 값(kJ/래트) | |||||||||||
| 음식 | 에너지 (kJ) | 단백질 (g) | 총 지방 (g) | 포화 지방 (g) | 총 탄수화물 (g) | 설탕 (g) | 에너지(kJ/g) | 단백질 (kJ) | 총 지방 (kJ) | 포화 지방 (kJ) | 총 탄수화물 (kJ) | 설탕 (kJ) | |
| 단백질 A | 830.00 | 6.00 | 6.10 | 3.20 | 28.90 | 2.20 | 8.19 | 1.02 | 2.26 | 1.18 | 4.91 | 0.37 | 350.00 |
| 단백질 B | 906.00 | 7.30 | 11.10 | 4.60 | 21.10 | 1.80 | 8.94 | 1.24 | 4.11 | 1.70 | 3.59 | 0.31 | 350.00 |
| 케이크 A | 1470.00 | 4.60 | 13.30 | 3.70 | 52.40 | 33.10 | 14.61 | 0.78 | 4.92 | 1.37 | 8.91 | 5.63 | 200.00 |
| 케이크 B | 1660.00 | 4.00 | 18.40 | 4.30 | 53.60 | 36.30 | 16.60 | 0.68 | 6.81 | 1.59 | 9.11 | 6.17 | 200.00 |
| 쿠키 A | 1920.00 | 4.30 | 20.60 | 12.70 | 63.20 | 33.20 | 19.10 | 0.73 | 7.62 | 4.70 | 10.74 | 5.64 | 200.00 |
| 쿠키 B | 2040.00 | 5.70 | 21.00 | 11.20 | 8.50 | 4.10 | 10.18 | 0.97 | 7.77 | 4.14 | 1.45 | 0.70 | 200.00 |
표 2: 선택한 카페테리아 식품에 대한 영양 정보. 이 표는 CAF 규정식에 있는 몇몇 핵심 품목을 위해 얻은 영양 정보를 묘사합니다. 일일 옵션에서 유사한 다량 영양소 가용성을 제공하고 쥐가 적절한 단백질에 접근할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 매일 사용되는 각 식품 세트에 대해 전체 에너지 밀도와 다량 영양소 함량을 계산하는 것이 좋습니다. 마지막 열은 200g에서 남성 스프라그 Dawley 쥐에 대한 각 음식 (쥐 당 에너지로)의 권장 시작 볼륨을 포함합니다.
| 케이지 | 물 (g) | 차우 (g) | 케이크 A (g) | 단백질 A (g) | 단백질 B (g) | 쿠키 B (g) | ||||||
| 에서 | OUT (주) | 에서 | OUT (주) | 에서 | OUT (주) | 에서 | OUT (주) | 에서 | OUT (주) | 에서 | OUT (주) | |
| 1 (차우) | ||||||||||||
| 2 (카페) | ||||||||||||
| 3 (차우) | ||||||||||||
| 4 (CAF) | ||||||||||||
표 3: 예시 식품 섭취 시트. 각 CAF 식품 항목(케이지당 g)의 가중치는 스프레드시트에 신중하게 기록해야 합니다.
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Discussion
여기에 설명된 CAF 다이어트 프로토콜은 쥐를 지방과 설탕이 많은 고가의 다양한 음식에 노출시킴으로써 많은 사람들이 먹는 이른바 '서양 식단'의 안정적이고 견고한 모델을 제공합니다. Hyperphagia-대조군을 기준으로 에너지 섭취량의 현저한 증가로 평가 -는 노출의 처음 24 시간 내에서 관찰, 통계적으로 유의 한 체중 차이 주 이내에 볼 수 와. 따라서, CAF는 설치류에 대한 식이 유발 비만의 효과적인 모델이다.
여러 연구에 따르면 CAF 스타일의 식단은 정제된 HF 또는 HFHS 다이어트보다 더 과장된 비만 표현형을 생성한다고 합니다. Sampey 등26은 HF 다이어트를 공급한 쥐에 비해, CAF 노출이 더 큰 간 및 지방 조직 염증, 가난한 포도당 내성 및 더 많은 인슐린 저항으로 이어졌다는 것을 보여주었다. 그 연구는 라드 기지를 둔 HFD를 이용하는 동안, 2개의 그밖 실험은 CAF 규정식이 버터27및 코코넛 기름28에근거를 둔 HFDs에 비해 지방을 증가했다는 것을 것을을 발견했습니다. 유사하게, Higa 등은 HF 와 CAF 식이요법이 쥐의 대조군 식단에 비해 내장 지방을 증가시키는 반면, 단지 CAF는 음식 섭취량을 증가시키고 고혈당증, 포도당 불내성 및 인슐린저항성 29의발병을 가속화한다는 것을 발견하였다. 마우스에 있는 또 다른 연구 보고는 더 뚜렷한 신진 대사 효과 이외에, CAF 노출은 정제된 HFD30에상대적인 간 및 심혼 병리 (섬유증, steatosis 및 apoptosis 측정)의 부각을 증가시켰다는 것을 보고했습니다. 그러나, 최근 연구는 구체적으로 공식화 된 '서양 다이어트'는 전통적인 CAF 다이어트31보다신진 대사, 지방 및 염증 조치에 더 강한 효과를 생성한 것으로 나타났습니다. 설탕이 많거나 설탕과 지방이 높은 정제 된 식단과 카페테리아 식단을 비교하는 제한된 데이터가 있기 때문에 다양한 유형의 obesogenic 식이 요법이 신진 대사 결과에 미치는 영향을 확인하는 추가 작업이 필요합니다.
이 모델과 우리의 작업의 대부분은 아워드 스프라그 - Dawley 쥐와 함께하고있다. CAF 프로토콜은 현대 식품 환경의 대사효과(32)를 조사하기 위해 최적화되었습니다. 우리는 하루 에 걸쳐 먹이의 미세 구조를 연구하기 위해이 모델을 사용22,'bingeing'의 간헐적 액세스 모델33 및 에너지 섭취량이 수준을 제어하기 위해 yoked 실험34. 최근 연구는 인식에 식이 효과를 검사20,35 및 창 자 미생물 체전체36,37. CAF 규정식의 버전은 또한 임산부 비만 연구하기 위하여 이용되었습니다38 비만에 있는 시상 하부 공급 펩티드에 공급 반응을 탐구하기 위하여14.
카페테리아 식단이 쥐와 쥐의 과식증과 비만을 유발한다는 증거가 많이 있지만, 이러한 연구는 크게13,14, 20,39,40,41 ,42, 위스타6,26,31,43,44 쥐, Balb/c에서 수행 하는 상대적으로 몇 가지연구와 17,18 그리고 스위스45,46 쥐 뿐만 아니라 다른 설치류 긴장. 따라서 문헌에 보고된 카페테리아 식이요법의 효과가 다른 균주에서 관찰될 지 여부는 미지수이며, 특히 쥐47,48 및 두 쥐 모두에서 순종성 식단에 대한 반응에서 균주 차이가 공지되어 있기 때문에 마우스49. 추가적으로, 시작 나이 및 무게는 또한 신진 대사 결과에 obesogenic 규정식의 효력을 조절할 수 있는 중요한 방법론 요인입니다 25. 우리의 이전 일의 대부분은 여기에서 보고된 대표적인 데이터를 생성하는 연구 결과를 포함하여 초기 성인기에 있는 CAF 규정식에 쥐를 시작했습니다.
몇 가지 로컬 요인도 고려해야 합니다. 여기에 제안 된 음식 일정은 다른 변형 또는 공급 업체와 함께 사용하기 위해 CAF 다이어트를 설정할 때 수정해야 할 수도 있습니다. 현지 식품 공급은 사용할 특정 CAF 식품을 결정하고 새로운 식품이 도입 될 때마다 소비를 주의 깊게 모니터링해야합니다. 식품 포장에 제공된 영양 정보는 다량 영양소 계산이 정확한지 확인하기 위해 시간이 지남에 따라 보관및 점검해야 합니다.
CAF 모델을 성공적으로 적용하려면 케이지를 신중하게 계획하고 매일 모니터링해야 합니다. 매일 식품을 구매, 해동 및 준비하는 데 추가 시간이 필요하며, 식품 섭취 측정 일은 노동 집약적입니다. 이러한 요소는 로지스틱 제약 조건을 야기할 수 있으며 사용할 모델을 평가할 때 고려해야 합니다. 따라서 CAF 모델을 적응시키는 데 관심이 있는 연구자들은 CAF로 관찰된 신뢰할 수 있는 고두증 및 비만 표현형이 영양소 섭취에 대한 통제력 감소와 준비 시간 증가를 고려할 수 있음을 고려해야 합니다.
CAF 모델의 몇 가지 제한 사항은 고려해야 합니다. 이 모델은 설치류가 음식을 선택할 수 있기 때문에 개별 하우징을 고용하지 않는 한 다량 영양소 섭취량은 개별 쥐에 대해 결정될 수 없습니다. 코호트 전체의 평균 다량 영양소 섭취량은 비교적 안정적이지만, 코호트 내의 CAF 식단에 대한 쥐의 대사 반응의 변동성을 관찰하며, 이는 개별 식단 선택의 차이와 관련이 있을 수 있습니다. 또한, CAF 다이어트 항목 강화 되지 않습니다., 미량 영양소 가용성 낮은 수 있습니다 의미. 그러나, 우리의 쥐는 항상 건강에 액세스 할 수 있습니다, 영양적으로 완전한 차우 (이는 일반적으로 포함 5-7% 에너지 섭취량) 과 함께 영양적으로 완전한 개 롤 짭짤한 음식으로 제공 3-4 주당 일. 또한 지방과 설탕이 높은 인간 서양식 식단에서 낮은 미량 영양소 가용성이 관찰되며, 비만이 있는 성인의 비율이 높은 경우 미량 영양소결핍증(50)이나타났습니다.
또한 음식 섭취 측정에 관한 몇 가지 중요한 주의 사항이 있습니다. 음식의 모든 조각을 찾는 것은 불가능하기 때문에 각 케이지에 동일한 절차를 사용하는 것이 중요합니다. 음식 섭취량은 케이지 단위로 측정됨에 따라 케이지를 분석한 결과, 모든 쥐에 대해 동등한 소비를 가정하여 분석 단위로 에너지 섭취량을 분석합니다. 그러나 이 모델은 선택과 다양성을 극대화하도록 명시적으로 설계되었기 때문에 개별 CAF 쥐에 대한 총 에너지 섭취량, 다량 영양소 및 미량 영양소 프로파일은 다양할 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, 이 소비에 개인 차이 공부 하는 기회를 제공 합니다., 그리고 대사 응답, CAF 다이어트. 수명에 걸쳐 나이 일치 하는 남성 및 여성 설치류를 비교 하는 추가 연구 는 완전히 다이어트에 대 한 응답에서 섹스 차이 특성화 하는 것이 중요 할 것 이다. 마지막으로, 설치류 모델은 인간의 식습관에 영향을 미치는 경제적, 심리적, 사회적 요인의 복잡한 범위를 재현할 수 없으며 시도하지 않습니다. 그러나, 포유류에 걸쳐 먹이 행동을 기본 상동 신경 회로, 그리고 긍정적인 에너지 균형에 유사한 생리 적 반응 (즉, 지방 과 변경 된 신진 대사 기능의 증착에), 우리는이 모델은 가치를 보유 믿습니다. 가난한 다이어트와 비만 신체와 뇌 기능을 변경 하는 방법을 이해.
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Disclosures
저자는 경쟁적인 이익이나 공개를 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
이 프로젝트는 NHMRC 프로젝트 보조금(#568728, #150262, #1126929)을 MJM에 지원했습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2-5 L plastic bottle | For preparing 10% sucrose solution, if applicable | ||
| Chopping board | Plastic is advised | ||
| Freezer | For storing CAF foods | ||
| Gordon's maintenance rodent chow | Gordon's Specialty Stockfeeds (Australia) | Maintenance diet used in our laboratory (14 kJ/g; 65% carb, 13% fat and 22% protein, as energy) | |
| Large plastic storage boxes | All items above can be stored in containers for easy access | ||
| Large spoon | For CAF diet preparation | ||
| Microwave | For CAF diet thawing (when required) | ||
| Non-serrated knife | For CAF diet preparation | ||
| Paper towel | Important for cleaning work surfaces and the knife during CAF prep | ||
| Plastic containers | These are for weighing CAF food items on measurement days | ||
| Plastic funnel | For preparing 10% sucrose solution, if applicable | ||
| Red light | As CAF diet should be refreshed near the onset of the dark phase each day, a red light will assist when working in the dark | ||
| Tuna tins | For presenting 'wetter' CAF food items. Plastic containers may also be suitable | ||
| Weigh container x 3 | Separate containers should be used to weigh rats, chow & bottles, and CAF foods | ||
| Weighing scale | Sensitivity to 0.1 g is recommended | ||
| White sugar | For 10% sucrose solution, if applicable |
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