T. Coaceți

a University of Aberdeen, Rowett Institute of Nutrition and Health, Ingestive Behavior Group, Bucksburn, Aberdeen, Marea Britanie

metabolice

D.G.A. Morgan

b AstraZeneca, Mereside, Alderley Park, Macclesfield, Marea Britanie

J.G. Mercer

a University of Aberdeen, Rowett Institute of Nutrition and Health, Ingestive Behavior Group, Bucksburn, Aberdeen, Marea Britanie

Abstract

1. Introducere

Modelele genetice de rozătoare ale obezității cauzate de mutații cu o singură genă și liniile transgenice proiectate au contribuit substanțial la înțelegerea controlului aportului de energie și a greutății corporale [1-3]. Alte investigații ale homeostaziei energetice au fost efectuate folosind modele de rozătoare ale obezității induse de dietă (DIO) prin ad libitum, dar de obicei hrănirea obligatorie a dietelor bogate în grăsimi sau cu conținut ridicat de energie [4,5]. Cu toate acestea, se poate pune întrebarea dacă astfel de manipulări dietetice sunt cele mai potrivite pentru modelarea comportamentului alimentar uman care duce la obezitate [5], unde masa este un element cheie în aportul alimentar și comportamentul alimentar [6]. În acest sens, un model de rozătoare de acces programat la o dietă plăcută fără restricții alimentare poate fi mai potrivit pentru a imita comportamentul alimentar uman și dezvoltarea supraponderalității și a obezității.

2. Metode și materiale

2.1. Animale

32 de șobolani Sprague - Dawley masculi cu o greutate corporală inițială de 190-200 g (Charles River Laboratories, Margate, Marea Britanie) au fost aclimatizați în grupuri într-un ciclu inversat de 12 h: 12 h lumină - întuneric (luminile stinse la 09:00, ZT12; luminile aprinse la 21:00, ZT0; ZT, ora zeitgeber). După două săptămâni, șobolanii au fost adăpostiți singuri în cuști de hrănire/băutură TSE PhenoMaster/LabMaster (TSE Systems, Bad Homburg, Germania) și au fost aclimatizați pentru încă o săptămână înainte de începerea unei săptămâni de măsurare inițială a consumului de alimente. Toate animalele au avut acces ad libitum la o dietă standard pentru pelete (Special Diets Services, Witham, Marea Britanie, # 871505 CRM (P); 22% proteine, 69% carbohidrați, 9% grăsimi energetice, 2,67 kcal/g), cu excepția cazului în care se specifică altfel. Apa era disponibilă gratuit în orice moment. Toate procedurile au fost licențiate în temeiul Legii privind animalele (proceduri științifice) din 1986 și aprobate de comitetul etic CVGI din AstraZeneca, Alderley Park.

2.2. Manipulare dietetică

2.3. Măsurarea aportului alimentar și analiza temporală a aportului alimentar

În ultima săptămână a perioadei de aclimatizare (săptămâna inițială) și în cele 6 săptămâni de manipulare dietetică, aportul de alimente a fost măsurat utilizând sistemul TSE PhenoMaster/LabMaster, care înregistrează automat greutatea alimentelor consumate. Fiecare cușcă avea două seturi de senzori alimentari calibrați, care înregistrau separat mâncarea consumată la o sensibilitate de 0,01 g, dintre care unul avea un manșon controlat automat care permite accesul la dieta bogată în grăsimi numai în timpul hrănirii programate. Vărsarea alimentelor a fost minimizată de o tavă de captură. Aportul cumulativ de alimente a fost înregistrat la intervale de 15 min și rezumat la intervale de 1 oră și apoi calculat în medie pe animal și săptămână de studiu pentru analize statistice.

2.4. Profiluri de glucoză, profiluri de insulină și teste orale de toleranță la glucoză

2.5. Hormoni circulanți și metaboliți

Probele de sânge terminale au fost testate pentru leptină, insulină, grelină, GLP-1, glucoză, trigliceride și acizi grași neesterificați (NEFA). Concentrațiile serice de leptină au fost măsurate folosind un kit de radioimunologie specific șobolanului (# RL-83K; LINCO Research, Poole, Marea Britanie). Sensibilitatea a fost de 0,5 ng/ml și CV-ul intra-test a fost de 5,37%. Insulina plasmatică a fost măsurată ca mai sus. Concentrațiile totale de grelină în plasmă au fost măsurate utilizând un kit de testare multi-matrice specific șobolanului/șoarecelui (# K150IOC-1; Meso Scale Discovery, Gaithersburg, MD, SUA) cu o sensibilitate de 1,3 pg/ml și un CV intra-test de 3,94 %. Concentrațiile plasmatice active de GLP-1 au fost determinate folosind un kit ELISA cu mai multe specii (# EGLP-35K; Millipore, Billerica, MA, SUA). Sensibilitatea testului a fost de 2 pg/ml și CV-ul intra-test a fost de 6,09%. Sângele pentru testul GLP-1 activ a fost colectat în tuburi de plasmă EDTA care conțin 10 μl inhibitor DPP-IV (# DPP4; Millipore, Billerica, MA, SUA) și 500 Ki unitate inhibitor de prototină aprotinină (# 10981532001; Roche Diagnostics Ltd., Burgess Hill, Marea Britanie) la 1 ml de sânge. Glucoza plasmatică, trigliceridele și NEFA au fost determinate folosind analizorul Konelab complet automatizat (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, SUA). Sensibilitățile testelor au fost de 0,3 mmol/l, 0,05 mmol/l și respectiv 0,01 mmol/l, cu CV-uri intra-test de 1,32%, 1,08% și respectiv 1,67%.

2.7. analize statistice

Analiza statistică a folosit software-ul SigmaPlot 11.0 (Systat Software, Chicago, IL, SUA). Pentru a dezvălui efectele manipulării dietetice între cele 4 grupuri, datele au fost analizate prin analiza unică a varianței (ANOVA) sau de către Kruskal - Wallis ANOVA unidirecțională pe ranguri atunci când datele nu erau distribuite în mod normal și/sau variațiile nu erau egale. S-au analizat măsurători repetate pentru aportul de alimente, oGTT, profilul glucozei sau datele profilului insulinei cu măsuri repetate (RM) ANOVA pentru efectul dietei și al timpului și pentru interacțiuni. Comparațiile post hoc și planificate au fost evaluate cu testele Student - Newman - Keul (SNK). Corelațiile dintre variabile au fost analizate prin corelația Spearman Rank Order. Rezultatele au fost considerate semnificative statistic dacă valorile P au fost mai mici de 0,05. Datele sunt prezentate ca medie de grup ± SEM.

3. Rezultate

3.1. Aportul alimentar

3.2. Analiza consumului de alimente temporare

3.5. Teste orale de toleranță la glucoză

Datele sunt prezentate ca medie ± SEM. Diferite litere indică P Fig. 1). Șobolanii hrăniți ad libitum cu aceeași dietă bogată în grăsimi au acționat ca martori pozitivi cu dezvoltarea DIO, niveluri crescute de leptină și creștere în greutate corporală.

În timp ce studiul nostru anterior [8] nu a găsit dovezi de perturbare potențial cauzală în expresia genelor neuropeptidelor homeostatice hipotalamice, cum ar fi neuropeptida Y sau transcriptul reglementat de cocaină și amfetamină, care ar putea contribui la consumul unei mese atât de mari de tip binge, informațiile cu privire la tiparele de aport temporal de energie au fost limitate la cântărirea manuală a alimentelor consumate în perioada de 2 ore programată de hrănire și în perioada rămasă de 22 ore. Informații mai detaliate cu privire la structura temporală a aportului alimentar înainte de perioada de hrănire programată și impactul hrănirii programate asupra hormonilor din sânge și a metaboliților vor oferi un context important nivelurilor de expresie genică observate la aceste animale [8]. În consecință, în acest studiu de urmărire ne-am concentrat asupra: (i) diferențelor în structura temporală a comportamentului de hrănire între șobolanii hrăniți cu program (2 h-HF sau 2 × 1 h-HF) și șobolanii de control (CON sau HF), (ii) consecințele metabolice ale alimentării cu conținut ridicat de grăsimi în cadrul acestor regimuri și (iii) hormonii care ar putea fi implicați în anticiparea meselor programate.

În timpul condițiilor inițiale de hrănire ad libitum, șobolanii au prezentat un ritm clar diurn al consumului de alimente, consumându-și cea mai mare parte a alimentelor în timpul fazei întunecate active, cu vârfuri limpezi la începutul și sfârșitul fazei întunecate (Fig. 2 A) [9, 10 ]. Hrana ad libitum bogată în grăsimi a fost caracterizată prin vârfuri de aport caloric amplificat la începutul, mijlocul și sfârșitul fazei întunecate (Fig. 2 B - D). S-au raportat anterior dimensiuni mai mari de hrănire la șobolani hrăniți ad libitum pe diete cu conținut ridicat de grăsimi [11] sau cu diete bogate în grăsimi lichide [12], precum și la șobolani predispuși la DIO comparativ cu șobolanii rezistenți la DIO hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi [13] ]. Aportul ad libitum la șobolani HF a fost maxim în săptămâna 1, reflectând probabil o combinație de noutate și gust crescut în comparație cu dieta de control [11].

Analiza temporală a aportului alimentar în coșurile de 15 minute a sugerat că s-a atins o stare care se apropie de sațietate în primele 15 minute din fiecare perioadă de hrănire programată (Fig. 3 A - C). Deși, în momentul inițial, toți șobolanii au avut cel mai mare aport global în ultima oră a fazei întunecate, șobolanii hrăniți cu program de 2 × 1h-HF au avut un aport caloric mai mare din dieta bogată în grăsimi în timpul primului acces decât în ​​timpul celui de-al doilea acces. Acest model sugerează că programul 2 × 1 h-HF influențează ritmurile circadiene normale și preferințele macronutrienților în fază întunecată, așa cum se arată atunci când șobolanilor li se oferă o alegere de trei macronutrienți puri și afișează o preferință pentru mesele bogate în carbohidrați la debut întunecat, în timp ce în ultimele ore ale fazei întunecate, proteinele și grăsimile sunt favorizate [18].

În timp ce profilurile de glucoză par să fie influențate în principal de hrănirea programată, profilurile de insulină reflectă creșterea în greutate corporală și masa de grăsime corporală, cu concentrații crescute de insulină la șobolani ad libitum hrăniți cu HF și șobolani hrăniți cu program de 2 × 1 h-HF devenind evidente după 2 săptămâni și statistic semnificativ după 5 săptămâni (Fig. 5 E, F), deoarece greutățile corporale diverg. Nu a existat nicio modificare a insulinei în timpul perioadelor de hrănire programate. Similitudinea dintre grupurile HF și 2 × 1 h-HF alimentate cu program sugerează că aportul crescut de dietă bogată în grăsimi în grupul 2 × 1 h-HF comparativ cu 2 h-HF poate reprezenta un punct de bascul spre rezistența la insulină. De-a lungul studiilor de profil, șobolanii alimentați cu HF ad libitum au fost normoglicemici sau hipoglicemici și hiperinsulinemici față de CON, ceea ce a fost confirmat și în proba de sânge terminală (Tabelul 1). Concentrațiile mai mici de glucoză în repaus alimentar la șobolani cu manipulare dietetică vs. Șobolanii CON ar putea reflecta un efect diferențiat al adaptării la dieta HF asupra fluctuației metabolice sau producției endogene de glucoză în timpul postului de 22 de ore care precede oGTT. Este puțin probabil ca nivelurile de glucoză în repaus să se raporteze la protecția împotriva rezistenței la insulină, deoarece concentrațiile terminale de insulină au fost crescute după 6 săptămâni în dieta HF ad libitum (Tabelul 1).

5. Concluzie