Abstract

fundal

Studiile de intervenție dietetică pe modele animale de obezitate sunt cruciale pentru a elucida efectele mecaniciste ale nutrienților și dietelor specifice. Deși mai multe modele de obezitate indusă de dietă au fost examinate la rozătoare pentru a evalua obezitatea, există puține studii care au cercetat influența diferitelor diete bogate în grăsimi și/sau occidentalizate. Scopul acestui studiu a fost de a compara o dietă bogată în grăsimi și o dietă de cafenea pe parametrii biochimici și fiziologici legați de obezitate la șobolanii masculi tineri.

Metode

Șobolanii masculi Wistar în vârstă de cinci săptămâni au fost hrăniți cu o dietă de control chow (C), o dietă bogată în grăsimi (HF) pe bază de unt sau o dietă de cafenea (CAF) timp de douăsprezece săptămâni. În HF, 40% din energie provenea din grăsimi și acest raport a fost de 46% în CAF. CAF compus din alimente umane extrem de energice și plăcute, împreună cu dieta chow. La sfârșitul protocolului de hrănire, toate animalele au fost sacrificate folosind asfixia CO2 și luxația cervicală după un post peste noapte.

Rezultate

Consumul total de energie și grăsimi din CAF a fost semnificativ mai mare decât C și HF. CAF a fost mai eficient în inducerea obezității, după cum s-a demonstrat prin creșterea în greutate crescută, indicele Lee, greutățile depozitelor de grăsime și grăsimea corporală totală în comparație cu C și HF. În ciuda creșterii adipozității în CAF, nivelurile de glucoză plasmatică, insulină și HOMA-IR au fost similare între grupuri. Nivelurile plasmatice de leptină și colesterol au fost semnificativ mai mari în CAF decât C și HF.

Discuţie

Am demonstrat că există efecte diferențiale ale dietei bogate în grăsimi și ale celei de cafenea asupra obezității și a parametrilor legați de obezitate, CAF ducând la o adipozitate mai pronunțată în comparație cu dieta bogată în grăsimi la șobolanii masculi tineri. Studiile viitoare ar trebui să ia în considerare rezultatele variate ale diferitelor modele de obezitate induse de dietă și dezvoltarea unei abordări standardizate în practici de cercetare similare.

Introducere

Obezitatea este o epidemie mondială care crește într-un ritm alarmant. Obezitatea are o natură multifactorială, dar se datorează în primul rând echilibrului energetic pozitiv și obiceiurilor alimentare nesănătoase (Lifshitz & Lifshitz, 2014). O adipozitate crescută se dezvoltă atunci când consumul de energie depășește cheltuielile de energie. Creșterea rezultată a indicelui de masă corporală crește riscul de boli cardiovasculare, diabet, hipertensiune arterială, dislipidemie și tipuri specifice de cancer (Neeland, Poirier și Després, 2018). Mai mult, parametrii fiziologici ai bolii metabolice care se presupuneau că odinioară erau limitați în etapele ulterioare ale vieții se dezvoltă acum la copiii cu supraponderalitate și obezitate (Liang și colab., 2015). În mod clar, există o cerință imediată de a elucida mecanismele prin care obezitatea se dezvoltă și de a prezenta noi intervenții pentru prevenirea acestei tulburări (Zolotarjova, Ten Velde și Vreugdenhil, 2018).

Studiile dietetice pe modele animale sunt cruciale pentru a examina mecanismele implicate în progresia obezității (Bagnol și colab., 2012). În acest sens, modelele obezității induse de dietă sunt unul dintre modelele cele mai frecvent utilizate pentru studierea obezității (Giles, Jackman & MacLean, 2016). Modele de obezitate induse de dietă, inclusiv diete bogate în grăsimi și diete de cafenea, au fost utilizate pentru a studia obezitatea la șobolani (Crew, Waddell & Mark, 2016; Nguyen și colab., 2017; Xia și colab., 2018). Aceste modele au prezentat dovezi ale rolului supranutriției în homeostazia energetică, reglarea greutății corporale și adipozitatea, dar există puține date cu privire la compoziția lor nutrițională (Hariri & Thibault, 2010). De exemplu, dietele bogate în grăsimi pot fi compuse din diverse surse de grăsimi sau purificate în proporții distincte (Buettner și colab., 2006; Dziedzic și colab., 2007; Crescenzo și colab., 2015). Prin urmare, fenotipul rezultat poate reprezenta parametri fiziologici și biochimici diferiți reprezintă o provocare pentru a face comparații între studii (Tracy și colab., 2015).

Dieta pentru cafenea constă în alimente umane extrem de energice și foarte gustabile, împreună cu dieta chow pentru a declanșa obezitatea indusă de dietă la animalele de laborator (Sclafani și Springer, 1976). Dieta pentru cafenea este relativ o alternativă robustă la hrănirea dietelor cu conținut ridicat de grăsimi purificate pentru a induce obezitatea, deoarece împiedică utilizarea unor aporturi foarte mari de un anumit tip de grăsime, inducând în același timp hiperfagie continuă și aport crescut de energie (Lalanza și colab., 2014; Gomez-Smith și colab., 2016). Aceste diete oferă, de asemenea, o cantitate substanțială de zahăr și sare, ceea ce crește pofta de mâncare (Oliva și colab., 2017). În ciuda proprietăților sale utile, s-a raportat că dieta de la cafenea poate produce unele variații ale alimentelor și substanțelor nutritive consumate între animalele din același grup datorită diferitelor alegeri alimentare ale animalelor (Moore, 1987). Dimpotrivă, dieta cafenelei are, de asemenea, practici nestandardizate, deoarece cercetătorii folosesc diferite „alimente nedorite” atunci când formează dieta cafenelei (Shafat, Murray & Rumsey, 2009; Akyol, Langley-Evans & McMullen, 2009). Pe de altă parte, s-a indicat că aceste rezultate sunt mai strâns aliniate cu modelele dietetice observate la om decât dietele convenționale purificate cu conținut ridicat de grăsimi (Martire și colab., 2014). Utilizarea modelelor dietetice occidentale ca măsură a expunerii în studiile umane privind dietele și relațiile cu sindromul metabolic se arată că oferă o bază mai puternică de studiu (Zeeni și colab., 2015).

Până în prezent, mai multe studii au arătat efectele dăunătoare ale dietelor bogate în grăsimi sau ale cafenelelor la șobolani, dar comparațiile directe dintre aceste modele nu au fost examinate (Sampey și colab., 2011). Recent, Oliva și colab. (2017), au raportat că dieta cafenelei a exercitat un impact mai mare asupra consumului de alimente datorită conținutului său de zahăr și sare decât un model clasic de dietă bogată în grăsimi pe bază de ulei de cocos. Studiile anterioare au raportat, de asemenea, rezultate similare cu dietele bogate în grăsimi pe bază de untură (Sampey și colab., 2011; Bortolin și colab., 2018). Până în prezent, o dietă bogată în grăsimi pe bază de unt nu a fost comparată cu dieta de cafenea în studiile la șobolani. În plus, majoritatea studiilor care au examinat diferența dintre dietele bogate în grăsimi și cele de cafenea au folosit șobolani adulți. Prin urmare, scopul acestui studiu a fost de a compara răspunsurile metabolice induse de o dietă bogată în grăsimi pe bază de unt și o dietă de cafenea la șobolani mai tineri.

Materiale și metode

Animale și diete

Compozitia corpului

Compoziția corpului a fost determinată la toate animalele prin analize chimice. Carcasele întregi au fost uscate la cuptor pentru a determina conținutul de apă din corp așa cum s-a descris anterior (Langley și York, 1990). Carcasele uscate au fost omogenizate și prelevate pentru estimarea conținutului de N prin metoda Kjeldahl și pentru conținutul de grăsime prin extracția Soxhlet.

Metaboliții plasmatici și hepatici

Au fost efectuate analize de glucoză plasmatică (Cayman Chemical Company, SUA), insulină (Elabscience Biotechnology, China), leptină (BioVendor Laboratory Medicine, Czech), colesterol total (Shanghai Sunred Biological Technology, China) și trigliceride (Shanghai Sunred Biological Technology, China) folosind kituri ELISA disponibile comercial. Conținutul de trigliceride din ficat a fost analizat utilizând un kit ELISA disponibil comercial (Shanghai Sunred Biological Technology, China) conform instrucțiunilor producătorului.

Analize statistice

Toate datele au fost analizate folosind pachetul statistic pentru științe sociale (versiunea 16; SPSS, Inc., Chicago, IL, SUA). Efectul dietei asupra rezultatelor metabolice a fost evaluat folosind un model liniar general ANOVA. În cazul în care datele longitudinale erau disponibile (de exemplu, greutăți corporale săptămânale sau aport de energie), săptămâna de studiu (timpul de tratament) a fost utilizată într-o analiză cu măsuri repetate. Valorile sunt exprimate ca valori medii cu erorile lor standard. p

Rezultate

Toți șobolanii s-au îngrășat în timp (Fig. 1A). În general, dieta (p = 0,004) a influențat semnificativ greutatea corpului animalelor. Modificările greutății corporale au fost semnificativ diferite între grupuri pe parcursul săptămânilor (interacțiunea cu dieta și timpul de tratament, P 3; HF, 305,45 ± 3,06 g/cm 3; CAF, 318,56 ± 3.068 g/cm 3; p = 0,021). Indicele Lee al C și HF au fost similare (Fig. 1B).

adipozitatea

Figura 1: Modificări ale greutății corporale în timpul săptămânilor de studiu și indicele Lee la sfârșitul studiului la șobolani.

Figura 2 prezintă consumul de energie și nutrienți al șobolanilor în timpul protocolului de studiu. Efectele hrănirii cafenelelor s-au reflectat și în datele care arată consumul de energie și macronutrienții. Aportul de energie a fost semnificativ diferit între grupuri de-a lungul săptămânilor (interacțiunea cu dieta și timpul de tratament, P = 0,034). Șobolanii hrăniți cu CAF au avut un aport de energie semnificativ crescut în comparație cu cei hrăniți cu C și HF (C, 53,00 ± 1,66 kcal/zi; HF, 61,26 ± 1,66 kcal/zi; CAF, 163,83 ± 1,66 kcal/zi). Mai mult, aportul de energie al IC a fost similar cu C. Impactul dietei asupra consumului de grăsimi al animalelor a fost evident deoarece șobolanii hrăniți cu CAF și HF au avut un aport semnificativ crescut de grăsime în comparație cu cei hrăniți cu C (C, 0,55 ± 0,10 g/zi; HF, 2,72 ± 0,10 g/zi; CAF, 8,83 ± 0,10 g/zi). (Dieta și interacțiunea timpului de tratament, P = 0,047). Similar consumului de energie, aportul de grăsimi din CAF a fost semnificativ mai mare decât HF. Aportul de proteine ​​a fost semnificativ diferit între grupurile de dietă pe parcursul săptămânilor (Dieta și interacțiunea în timpul tratamentului, P

Figura 2: Consum de energie și nutrienți în timpul săptămânilor de studiu la șobolani hrăniți cu control (C, n = 6), bogat în grăsimi (HF, n = 6) sau dieta de cafenea (CAF, n = 6).

Greutatea organelor majore și depozitele de grăsime în raport cu greutatea corporală a animalelor sunt prezentate în tabelul 1. Dieta a influențat în mod semnificativ toate greutățile organelor majore și depozitele de grăsime (p

GrupuriDepozit de organe și grăsimi (% din greutatea corporală) C HF CAF
Ficat 2,69 ± 0,07 a 2,45 ± 0,07 b 2,44 ± 0,07 b
Creier 0,47 ± 0,03 a, b 0,52 ± 0,03 a 0,41 ± 0,03 b
Rinichi 0,33 ± 0,01 a 0,33 ± 0,01 a 0,28 ± 0,01 b
Grăsime peri-renală 1,01 ± 0,21 a 0,74 ± 0,21 a 3,47 ± 0,21 b
Grăsime epididimală 1,31 ± 0,09 a 1,33 ± 0,09 a 2,51 ± 0,09 b
Țesut adipos maro 0,23 ± 0,04 a 0,35 ± 0,04 a, b 0,44 ± 0,04 b

Mărimea organelor și masa depozitului de grăsime în raport cu greutatea corporală și valorile absolute la șobolanii hrăniți cu un control (C, n = 6), bogat în grăsimi (HF, n = 6) sau dieta de cafenea (CAF, n = 6).

Valori medii cu erorile lor standard.

Figura 3: Grăsime corporală, proteine ​​și apă corporală la șobolanii hrăniți cu control (C, n = 6), bogat în grăsimi (HF, n = 6) sau dieta de cafenea (CAF, n = 6).

Deși au fost influențați în mod semnificativ de tratamentul dietetic, șobolanii alimentați cu HF și CAF au prezentat puține dovezi ale perturbării metabolice a homeostaziei glucozei (Tabelul 2). Nivelurile de glucoză plasmatică, insulină și HOMA-IR nu au fost afectate de dietă. Pe de altă parte, a existat un efect semnificativ al dietei (p

GrupuriParametru biochimic C HF CAF
Glucoza (mg/dL) 114,49 ± 12,26 142,38 ± 12,26 129,14 ± 12,26
Insulină (µIU/mL) 68,08 ± 18,01 52,72 ± 18,01 73,99 ± 17,73
HOMA-IR 17,64 ± 5,70 18,44 ± 5,70 29,03 ± 6,98
Leptină (ng/ml) 1,93 ± 0,70 a 1,57 ± 0,70 a 7,24 ± 0,70 b
Colesterol (mg/dL) 148,65 ± 7,66 a 172,93 ± 7,66 a 184,57 ± 7,66 b
Trigliceridă (mg/dl) 195,50 ± 13,26 234,58 ± 13,26 237,41 ± 13,26
Trigliceride hepatice (mg/g) 7,78 ± 0,26 a 8,63 ± 0,26 b 8,73 ± 0,26 b

Concentrațiile parametrilor biochimici de post în plasmă și ficat la șobolani hrăniți cu un control (C, n = 6), cu conținut ridicat de grăsimi (HF, n = 6) sau dieta de cafenea (CAF, n = 6).

Valori medii cu erorile lor standard.

Discuţie

Modelele de rozătoare ale obezității induse de dietă sunt metode utilizate în mod obișnuit pentru a evalua mecanismele subiacente ale tulburărilor metabolice care sunt prezente în timpul supranutriției. Spre deosebire de dietele cu conținut ridicat de grăsimi purificate mai preferate în astfel de studii, efectele comparabile ale hranei dietetice de la cafenea la șobolani tineri rămân în mare parte necunoscute. Puține studii susțin ipoteza că pot exista implicații evidente pentru animalele hrănite cu dietă de cafenea în comparație cu animalele hrănite cu dietă bogată în grăsimi, în ceea ce privește inducerea parametrilor legați de obezitate (Sampey și colab., 2011; Higa și colab., 2014; Oliva și colab. ., 2017). Prin urmare, obiectivul principal al prezentei cercetări a fost de a compara o dietă bogată în grăsimi bazată pe unt și dieta cafenelei într-un interval apropiat de procent energetic provenit din grăsimi (40% din energie în IC și 46,9% din energie în CAF) în creștere, aportul alimentar și parametrii obezității la șobolanii masculi. Acesta este primul studiu care compară o dietă bogată în grăsimi pe bază de unt cu dieta de la cafenea la șobolani în perioada de după înțărcare, deși ambele modele de dietă au fost utilizate în literatura de specialitate, anterior.

Animalele hrănite cu CAF au avut o greutate corporală semnificativ crescută decât HF în studiul actual. Mai multe alte studii au raportat rezultate similare (Sampey și colab., 2011; Zeeni și colab., 2015; Oliva și colab., 2017; Bortolin și colab., 2018) cu excepția unui studiu care a găsit greutăți corporale similare la sfârșitul celor douăsprezece săptămâni între control, diete bogate în grăsimi și cantină (Higa și colab., 2014). Sampey și colab. (2011) au sugerat că similitudinea dintre C și HF ar putea fi cauzată de durata protocolului de studiu sau de utilizarea animalelor relativ în vârstă pentru a induce sindromul metabolic. Datele noastre au indicat faptul că utilizarea animalelor mai tinere nu a schimbat acest rezultat, deoarece inițierea protocolului de hrănire după înțărcare a dus la greutăți corporale comparabile între C și HF. Cu toate acestea, o durată extinsă a protocolului de studiu ar fi putut schimba greutatea corporală a IC. Cu toate acestea, niciunul dintre datele despre depozite de grăsime și grăsime corporală nu a prezentat o diferență semnificativă între C și HF, în timp ce acești parametri au fost consecvenți în CAF. Aceste rezultate sunt de acord cu constatarea că grupul HF a utilizat preponderent lipidele pentru oxidare și a transformat practic starea dezavantajoasă a carbohidraților mici într-o stare metabolică compensatorie (Oliva și colab., 2017).

Una dintre principalele constatări ale studiului actual a fost că alimentarea cu dietă a cafenelei a indus un fenotip metabolic și markeri legați de obezitate în comparație cu HF, dar homeostazia glucozei a fost menținută în toate grupurile de studiu. Spre deosebire de acest rezultat, alte studii care au comparat dietele bogate în grăsimi și cantina au raportat o afecțiune pre-diabetică (Sampey și colab., 2011); hiperglicemie, intoleranță la glucoză și hiperinsulinemie (Higa și colab., 2014); o afectare mai mare a homeostaziei glucozei (Bortolin și colab., 2018) și un răspuns mai mic al toleranței la glucoză la o provocare a glucozei (Zeeni și colab., 2015). Un studiu nu a găsit, de asemenea, o diferență aparentă în nivelurile de control ale glucozei, șobolanii cu hrană bogată în grăsimi sau în cantină (Oliva și colab., 2017). Cu toate acestea, un număr mare de dovezi au arătat că acumularea excesivă de țesut adipos a fost puternic corelată cu dezvoltarea intoleranței la glucoză și a rezistenței la insulină (Kohlgruber & Lynch, 2015; Rebuffat și colab., 2018). Prin urmare, lipsa unei homeostazii afectate de glucoză în studiul actual se poate datora perioadei de studiu, diferențelor dintre modelele de dietă și tulpina de șobolan. S-a arătat că unii rozători hrăniți cu diete bogate în grăsimi tind să prezinte o rezistență sau suprimare în parametrii metabolici ai obezității în comparație cu rozătoarele predispuse la obezitate (Akieda-Asai și colab., 2013).

S-a raportat că creșterea secreției de leptină sau sensibilitatea atenuată a leptinei sunt asociate cu acumularea excesivă de trigliceride în țesuturile sensibile la insulină, inclusiv ficatul (Yadav și colab., 2013). În studiul actual, nivelurile de leptină au fost crescute dramatic în grupul CAF, ceea ce a indicat o condiție de rezistență la leptină în comparație cu C și HF. Deși atât IC cât și CAF au avut un conținut semnificativ mai mare de trigliceride în ficat, starea de rezistență la leptină a fost mai distinctă în CAF datorită nivelului crescut de adipozitate și colesterol însoțit de o hiperfagie mai mare. Efectul agravării lipidemiei din dieta CAF a fost, de asemenea, arătat într-un studiu diferit în care nivelurile de colesterol au crescut într-o măsură mai mare decât dieta HF (Zeeni și colab., 2015).

Relația untului, care este cea mai ridicată în grăsimi lactate, cu boli cronice a fost demonstrată în studii epidemiologice (Engel & Tholstrup, 2015). Conținutul mai ridicat de acizi grași saturați din unt este, de asemenea, utilizat în modele animale de obezitate indusă de dietă în diferite studii (Hariri și Thibault, 2010; Ressler și colab., 2015; Song și colab., 2018). Cu toate acestea, se știe că compoziția de acizi grași saturați a untului este mai mică decât alte surse de lipide dense cu acizi grași saturați, cum ar fi uleiul de cocos (Khaw și colab., 2018). Efectele moderate ale dietei IC în studiul actual ar putea fi cauzate de compoziția de acizi grași a untului. Efectele diferitelor surse de grăsimi dietetice asupra consumului de alimente, a markerilor metabolici și a nivelurilor de adipozitate pot varia nu numai în funcție de clasificarea generală a acizilor grași componenți principali ca fiind saturați sau nesaturați, ci probabil datorită compozițiilor distincte din acizi grași individuali și, de asemenea, alimentelor din care există sau tipare dietetice. Aceste rezultate evidențiază cerința pentru examinarea viitoare a modelelor standardizate de obezitate indusă de dietă la animalele de laborator.

Concluzii

În concluzie, studiul actual a arătat o obezitate mai pronunțată ca răspuns la hrana cu CAF în comparație cu o dietă bogată în grăsimi la șobolanii masculi tineri. Cu toate acestea, există încă o cerință suplimentară pentru evaluarea modelului de obezitate indusă de dieta optimizată la rozătoare în studiile viitoare. În acord cu studiile anterioare, arătăm că dieta de la cafenea este o metodă robustă de evaluare a influenței alimentelor procesate și energetice, care sunt consumate pe scară largă în dietele occidentale.