Informații despre articol

Laborator de fiziologie integrată, Departamentul de sănătate și performanță umană, Universitatea din Houston, 3855 Holman Street, 104U Garrison Gym, Houston TX 77004–6016, SUA. E-mail: [e-mail protejat]

conținut

Abstract

Scopul acestui studiu a fost de a compara creșterea în greutate și aportul de alimente în timpul hrănirii cu conținut ridicat de grăsimi la șoarecii masculi CD-1 învechite, luând în considerare mai multe modele experimentale diferite. Acest studiu a fost finalizat folosind date din trei experimente separate și a fost conceput pentru a aborda diferite probleme experimentale de proiectare. Experimentul 1 a comparat șoarecii găzduiți în grup sau individual. Experimentul 2 a comparat șoareci adolescenți și adulți tineri. Experimentul 3 a examinat șoareci care au fost pregătiți anterior exerciții fizice înainte de creșterea în greutate indusă de dietă. Datele din fiecare experiment au fost analizate utilizând măsuri repetate de analiză a varianței și regresiei liniare. În timp ce locuința și vârsta nu au afectat în mod semnificativ creșterea în greutate, șoarecii care anterior erau antrenați la mișcare au consumat semnificativ mai multe kilocalorii decât șoarecii sedentari, menținând în același timp greutăți corporale comparabile. Am generat un model de predicție liniar folosind datele din Experimentele 1 și 2, care vor permite anchetatorilor să calculeze săptămânile de hrănire bogată în grăsimi necesare pentru a atinge o greutate corporală țintă. Descoperirile noastre cheie caracterizează problemele legate și care afectează proiectarea experimentală atunci când se utilizează un model de creștere în greutate indusă de dietă de șoareci și va servi drept ghid pentru viitorii cercetători.

Scopul acestui studiu a fost de a compara creșterea în greutate și consumul de alimente în timpul hrănirii cu conținut ridicat de grăsimi la șoarecii masculi CD-1 învechite, luând în considerare mai multe modele experimentale diferite (de exemplu, tipul de locuință, vârsta, exercițiul). Am folosit datele colectate în timpul finalizării a trei experimente separate. Aceste experimente au fost concepute pentru a compara și contrasta efectele locuinței (adică individuale față de grupuri mici), antrenamentele anterioare de exerciții aerobice și efectul schimbării dietei rozătoarelor în timpul maturității asupra creșterii în greutate induse de dietă. Obiectivul principal al acestei abordări este identificarea și descrierea temeinică a factorilor care pot influența creșterea în greutate corporală la șoarecii CD-1. Un scop secundar a fost acela de a genera un model liniar, care prezice numărul de săptămâni de hrănire bogată în grăsimi necesare pentru a atinge greutatea corporală țintă la șoarecii CD-1.

Astfel de informații pot servi drept bază pentru cercetările viitoare în acest domeniu.

Animale, materiale și metode

Animale

Dietele

Regimul alimentar furnizat în perioada de aclimatizare a fost achiziționat de la Purina (Lab Diet 5001 Rodent Diet, Purina, Richmond, IN, SUA). Dieta cu tratament bogat în grăsimi (# D12492) a fost achiziționată de la Research Diets Inc (New Brunswick, NJ, SUA). Cele două diete au diferit în ceea ce privește conținutul de macronutrienți (Tabelul 1) și s-au bazat pe formularea AIN-76A. Deoarece această dietă diferă în nivelurile de micronutrienți de formularea AIN-93, este posibil ca acest lucru să fi afectat măsurile noastre de rezultat. Mâncarea a fost prezentată sub formă de doză săptămânală în bolus într-un suport pentru alimente din capacul barei de sârmă din cușca de acasă. Sticle de apă erau de asemenea ținute în capacul barei de sârmă. Șoarecii au fost furnizați ad libitum acces la alimente și apă pe parcursul tuturor experimentelor.

Tabelul 1 Defalcarea macronutrienților din stoc și dietele bogate în grăsimi

Tabelul 1 Defalcarea macronutrienților din stoc și dietele bogate în grăsimi

Greutatea corporală și aportul de alimente

Greutatea corporală și aportul de alimente au fost măsurate săptămânal cu ajutorul unei scale digitale. Greutatea corporală a fost raportată ca o modificare procentuală față de valoarea inițială și ca o schimbare absolută. Aportul alimentar a fost raportat ca aport caloric total. În timpul măsurării săptămânale a consumului de alimente, toate alimentele găsite în fundul cuștii au fost colectate și cântărite împreună cu alimentele rămase în raftul pentru alimente.

Experimentul 1: efectul locuinței individuale față de grup

Șoarecii au fost adăpostiți individual (HF-I, n = 20 șoareci) sau în grupuri de patru șoareci pe cușcă (HF-G, n = 12 șoareci). Ambele grupuri au fost monitorizate pe o perioadă de 12 săptămâni și au consumat un ad libitum dieta bogată în grăsimi pe durata experimentului (Figura 1). Toți șoarecii aveau 6-8 săptămâni la începutul hrănirii și 18-20 săptămâni în săptămâna 12.

Figura 1 Termene de testare pentru (a) Experimentul 1, (b) Experimentul 2 și (c) Experimentul 3

Experimentul 2: efectul hrănirii cu conținut ridicat de grăsimi în timpul vârstei tinere versus vârsta adultă

După o perioadă de aclimatizare de 10 săptămâni, șoarecii cu vârsta cuprinsă între 19 și 22 de săptămâni au fost trecuți de la dieta de rezervă la o dietă bogată în grăsimi și monitorizați săptămânal timp de încă 12 săptămâni (HF-A, n = 12 șoareci). Dietele pe bază de cereale (stoc) și ingredientele purificate au alte diferențe dincolo de nivelul pur macronutrienților și aceste diferențe pot fi proble-matice; cu toate acestea, deoarece dietele de bază au fost folosite doar pentru îmbătrânirea șoarecilor, nu anticipăm că acesta este un factor de confuzie major. Toți șoarecii aveau vârsta de 31-34 săptămâni la săptămâna 12. Acest grup a fost comparat cu un grup care a început cele 12 săptămâni de hrănire bogată în grăsimi la vârsta de 8-10 săptămâni (HF-YA, n = 12 șoareci) făcându-i vârsta de 20-22 săptămâni la săptămâna 12 (Figura 1).

Experimentul 3: efectul exercițiului de detrenare

Șoarecii au fost repartizați aleatoriu la unul dintre următoarele două grupuri (n = 12 șoareci): exerciții sedentare cu conținut ridicat de grăsimi (HF-S) sau cu conținut ridicat de grăsimi (HF-EX). HF-EX a finalizat cinci sesiuni de rulare forțată pe săptămână, în timp ce HF-S a rămas sedentar. Fiecare sesiune de exerciții a constat în până la o oră de rulare pe banda rulantă (Columbus Instruments, Columbus, OH, SUA) la

21-22 m/min și 1% grad. Șoarecii au fost exercitați în aceeași ordine în fiecare zi pentru a minimiza efectele diurne. Când șoarecii nu au fost dispuși să mențină ritmul de alergare prescris, au fost împinși ușor de o mână. Dacă șoarecii au apărut obosiți sau nu au putut continua, au fost scoși de pe banda de alergare și timpul sesiunii a fost înregistrat. Sesiunile de exerciții au fost finalizate în aceeași cameră în care au fost adăpostite animalele, astfel încât toate animalele să fie expuse zgomotului asociat exercițiului cu bandă de alergat. Toate sesiunile de exerciții au fost finalizate în decurs de 3 ore după începerea ciclului de întuneric al animalelor (11: 00-14: 00). Timpul mediu săptămânal de funcționare pentru HF-EX a fost de 3,5 ore, grupul rulând o distanță medie de 35,2 km pe parcursul întregii intervenții de șase săptămâni. Ambele grupuri au fost furnizate ad libitum acces la o dietă bogată în grăsimi. Intervenția de exercițiu a durat șase săptămâni. În timpul săptămânilor 7-25, ambele grupuri au rămas sedentare și au continuat ad libitum consumul dietei bogate în grăsimi (Figura 1). Toți șoarecii aveau 8-10 săptămâni la începutul hrănirii și 34-36 săptămâni în săptămâna 25.

analize statistice

Înainte de analiza statistică formală, datele au fost evaluate pentru normalitate și varianță folosind funcția de explorare din SPSS (v.17.0, Chicago, IL, SUA). Datele non-normale au fost transformate în log înainte de testarea statistică. Pentru experimentul 1, datele au fost analizate utilizând o analiză de varianță 2 (grup: HF-I sau HF-G) x 4 (timp: 0, 4, 8, 12) (ANOVA) cu măsuri repetate pe al doilea factor. Pentru experimentul 2, datele au fost analizate folosind un ANOVA 2 (grup: HF-YA sau HF-A) x 4 (timp: 0, 4, 8, 12) cu măsuri repetate pe al doilea factor. Pentru experimentul 3, datele au fost analizate folosind un 2 (grup: HF-S sau HF-EX) x 19 (timp: măsurători săptămânale pentru săptămâna 7-25) cu măsuri repetate pe al doilea factor. Semnificația a fost stabilită la P 2 schimbare. Semnificația pentru regresia liniară R 2 modificări au fost stabilite la P Figura 2). A existat un efect de interacțiune pentru aportul caloric, cu diferențe semnificative între grupurile inițiale, săptămâna 8 și săptămâna 12 (F = 349,09, P > 0,001). Mai precis, aportul caloric de HF-I a fost cu 84% mai mare decât HF-G la momentul inițial, cu 76% mai mare în săptămâna 12 și cu 45% mai mic în săptămâna 8 (Tabelul 2).

Tabelul 2 Aportul săptămânal de energie (kJ): Experimentele 1 și 2

Tabelul 2 Aportul săptămânal de energie (kJ): Experimentele 1 și 2

Figura 2 Greutățile corporale sunt prezentate atât ca câștig absolut (sus), cât și procentual câștig de la linia de bază (jos) pentru (a) Experimentul 1: tipul de locuință, (b) Experimentul 2: vârsta și (c) Experimentul 3: antrenament anterior de exerciții. Valorile sunt prezentate ca mijloace ± eroare standard. * Diferență semnificativă între grupuri. ** Diferență semnificativă față de valoarea inițială

Efectul hrănirii cu conținut ridicat de grăsimi în timpul vârstei tinere față de vârsta adultă

În cele 12 săptămâni de creștere în greutate, ambele grupuri au avut un efect principal în timp, HF-YA câștigând 82%, iar HF-A câștigând 63% din greutatea corporală (F = 386,36, P Figura 2). Un efect semnificativ de interacțiune pentru aportul caloric a existat doar la momentul inițial, HF-A consumând aproximativ 418,4 kJ sau 100 kcal mai mult decât HF-YA (F = 359,74, P > 0,001). Nu au existat diferențe semnificative în aportul caloric săptămânal între grupuri în niciun alt moment (Tabelul 2). Având în vedere că ambele grupuri de adulți au consumat o dietă stoc pentru o perioadă de 10 săptămâni înainte de hrănirea cu conținut ridicat sau scăzut de grăsimi, acest lucru ar fi putut modifica măsurile noastre de rezultat pentru acest experiment.

Efectul antrenării exercițiului

După terminarea tratamentului de șase săptămâni care rulează banda de alergare (perioada de detrenare; săptămânile 7-26), atât HF-S, cât și HF-EX au cunoscut o creștere semnificativă a greutății corporale (F = 12,95, P > 0,001). HF-S a crescut cu 45% din săptămâna 7 și HF-EX a crescut cu 47%. Nu a existat nicio diferență semnificativă în greutatea corporală absolută sau creșterea procentuală în greutate față de valoarea inițială între grupuri în orice moment al studiului (Figura 2); cu toate acestea, aportul caloric mediu săptămânal de HF-EX a fost cu 10% mai mare decât cel al HF-S pe toată perioada de detrenare (P = 0,021, F = 4,07). Șoarecii din grupul HF-EX au consumat în mod constant o medie de 46 kJ sau 11 kcal mai mult pe săptămână decât șoarecii din grupul HF-S (Tabelul 3).

Tabelul 3 Aportul săptămânal de energie în perioada de detrenare: Experimentul 3

Tabelul 3 Aportul săptămânal de energie în perioada de detrenare: Experimentul 3

Model liniar pentru prezicerea creșterii în greutate

Scopul abordării noastre de model liniar a fost de a genera un model pentru a prezice săptămânile de hrănire necesare pentru a atinge o greutate corporală țintă pe baza includerii treptate a variabilelor specifice. Un total de patru modele au fost analizate pentru a testa impactul fiecărei variabile independente (Tabelul 4). Includerea fiecăreia dintre cele patru variabile independente a dus la o schimbare semnificativă în R 2. Pentru a calcula săptămânile de hrănire necesare, cercetătorul poate introduce greutatea țintă, greutatea corporală inițială, tipul de carcasă (0 = unic, 1 = grup) și vârsta în săptămâni în următoarea ecuație de regresie:

Săptămâni de sentiment = 14. 842+ (0. 171 × Greutatea corporală țintă) - (0. 650 × Greutatea corporală inițială) + (0. 548 × Vârsta în săptămâni) - (3. 691 × Tip carcasă) .

Tabelul 4 Modele de regresie liniară

Tabelul 4 Modele de regresie liniară

Discuţie

Scopul acestui studiu a fost de a examina factorii experimentali de proiectare care pot afecta creșterea în greutate corporală în timpul hrănirii cu conținut ridicat de grăsimi la șoarecii CD-1. Constatarea cheie a acestui studiu este că antrenamentele anterioare de exerciții au influențat semnificativ și negativ eficiența utilizării alimentelor ca răspuns la hrănirea cu conținut ridicat de grăsimi la șoarecii masculi CD-1. Mai exact, șoarecii care au finalizat un protocol de rulare de șase săptămâni au consumat mai mult decât șoarecii sedentari, menținând în același timp greutăți corporale similare. În schimb, tipul de locuință și factorii biologici nu au avut niciun efect asupra creșterii în greutate. De asemenea, am dezvoltat un model care poate fi utilizat pentru a prezice cantitatea de săptămâni de hrănire cu conținut ridicat de grăsimi care sunt necesare pentru a atinge o greutate corporală țintă, ținând cont de diferite considerații experimentale de proiectare.

Modelul de predicție liniar pe care l-am dezvoltat va permite anchetatorilor să calculeze săptămânile de hrănire bogată în grăsimi necesare pentru a atinge o greutate corporală țintă. Pentru a dezvolta cel mai cuprinzător și mai complet model, am inclus tipul de carcasă, greutatea corporală de bază și vârsta săptămânilor ca factori în modele; fiecare dintre acești factori a crescut semnificativ capacitatea predictivă a modelului. Cu un R valoare de 0,93, modelul nostru final care include fiecare dintre acești factori experimentali de proiectare este un model puternic de predicție care va fi un instrument util pentru noii cercetători. Modelul pe care l-am dezvoltat nu a avut în vedere antrenamentul anterior al exercițiilor fizice, în ciuda importanței sale pentru eficiența hranei. Principalul motiv pentru care alegem să nu includem antrenamentele anterioare pentru exerciții fizice este acela că prezenta investigație a folosit o intervenție foarte specifică și, ca atare, modelul ar fi aplicabil numai dacă s-ar utiliza exact același protocol de antrenament fizic. Cercetările viitoare sunt necesare pentru a compara și a contrasta toate variațiile din protocoalele de antrenament de exerciții care sunt utilizate.

Pe scurt, prezentul studiu a fost conceput pentru a investiga modul în care condițiile de locuință, antrenamentele anterioare de exerciții fizice și vârsta au influențat creșterea în greutate corporală în timpul unei perioade de hrănire bogată în grăsimi la șoarecii masculi CD-1. Am constatat că, în unitatea noastră, istoricul exercițiilor anterioare, dar nu vârsta sau starea de locuință, afectează creșterea în greutate indusă de hrănirea cu conținut ridicat de grăsimi, astfel încât șoarecii pregătiți anterior au consumat mai multe calorii, menținând în același timp greutăți corporale comparabile cu omologii sedentari. Modelul de predicție pe care l-am dezvoltat le va permite cercetătorilor care lucrează cu șoareci masculi CD-1 să prezică rapid cantitatea de timp necesară pentru a atinge o greutate corporală țintă, facilitând utilizarea modelelor de creștere în greutate a șoarecilor în cercetarea obezității. Recunoaștem că diferite tratamente de sex, tulpini și diete pot produce rezultate diferite, iar cercetările viitoare vor explora o gamă mai largă de modele de șoareci pentru a extinde în continuare modelul nostru de predicție. Studii similare studiului prezent sunt menite să ofere un ghid care să permită cercetătorilor să utilizeze modele de șoareci mai eficient.

Mulțumiri

Acest studiu a fost finanțat printr-un premiu TACSM pentru cercetarea dezvoltării studenților acordat de Lisa Esposito, Universitatea din Houston Departamentul de sănătate și performanță umană Premiile de cercetare pentru studenții absolvenți pentru Kelley Strohacker și Lisa Esposito și o subvenție de cercetare pentru dezvoltarea facultății de la Universitatea din Houston. McFarlin.