Нагодування та метаболічні наслідки запланованого споживання великих страв із високим вмістом жиру з високим вмістом жиру у щура Спраг-Доулі

Т. Випікати

Абердинський університет, Інститут харчування та здоров’я Роветта, Група поглинаючих поведінок, Баксберн, Абердін, Великобританія

D.G.A. Морган

b AstraZeneca, Mereside, Alderley Park, Macclesfield, Великобританія

Дж. Мерсер

Абердинський університет, Інститут харчування та здоров'я Роветта, Група поглинання поведінки, Баксберн, Абердін, Великобританія

Анотація

1. Вступ

Генетичні моделі ожиріння, спричинені мутаціями одного гена, та спроектовані трансгенні лінії суттєво сприяли розумінню контролю над споживанням енергії та вагою тіла [1–3]. Інші дослідження енергетичного гомеостазу проводились із використанням гризучих моделей ожиріння, спричиненого дієтою (DIO), за умови, що це, як правило, обов’язкове годування дієтами з високим вмістом жиру або високою енергією [4,5]. Однак можна поставити під сумнів, чи є такі дієтичні маніпуляції найбільш доцільними для моделювання харчової поведінки людини, що призводить до ожиріння [5], де їжа є ключовим елементом вживання їжі та харчової поведінки [6]. У зв'язку з цим модель гризунів запланованого доступу до смачної дієти без обмеження їжі може бути більш доречною для імітації харчової поведінки людини та розвитку надмірної ваги та ожиріння.

2. Методи та матеріали

2.1. Тварини

32 самці щурів Спрег-Доулі з початковою масою тіла 190–200 г (лабораторії Чарльз-Рівер, м. Маргате, Великобританія) були акліматизовані в групах у зворотному циклі 12 год: 12 год світло-темно (вимкнення о 09:00, ZT12; загоряється о 21:00, ZT0; ZT, час Zeitgeber). Через два тижні щурів одиночно поселили в клітинах для годування/поїння TSE PhenoMaster/LabMaster (TSE Systems, Бад-Хомбург, Німеччина) та акліматизували на наступний тиждень до початку тижня вимірювань споживання їжі. Усі тварини мали доступ до звичайної дієти на гранулах (Special Diets Services, Witham, Великобританія, # 871505 CRM (P); 22% білка, 69% вуглеводів, 9% жиру за енергією, 2,67 ккал/г), якщо не зазначено інше. Вода була у вільному доступі в усі часи. Усі процедури були ліцензовані відповідно до Закону про тварин (наукові процедури) 1986 року та схвалені етичним комітетом CVGI АстраЗенеки, парк Олдерлі.

2.2. Дієтичні маніпуляції

2.3. Вимірювання споживання їжі та часовий аналіз споживання їжі

В останній тиждень періоду акліматизації (базовий тиждень) та протягом 6 тижнів дієтичних маніпуляцій споживання їжі вимірювали за допомогою системи TSE PhenoMaster/LabMaster, яка автоматично реєструє вагу з'їденої їжі. Кожна клітка мала два набори каліброваних харчових датчиків, які окремо реєстрували з’їдену їжу до чутливості 0,01 г, одна з яких мала автоматично керований рукав, що дозволяв отримати доступ до дієти з високим вмістом жиру лише під час планового годування. Розлив їжі був мінімізований за допомогою лотка для вилову. Кумулятивне споживання їжі реєстрували з інтервалом у 15 хв і підсумовували через 1 год, а потім усереднювали для тварини та дослідного тижня для статистичного аналізу.

2.4. Профілі глюкози, профілі інсуліну та пероральні тести на толерантність до глюкози

2.5. Циркулюючі гормони та метаболіти

Кінцеві зразки крові аналізували на вміст лептину, інсуліну, греліну, GLP-1, глюкози, тригліцеридів та неестерифікованих жирних кислот (NEFA). Концентрації лептину в сироватці крові вимірювали за допомогою набору для радіоімуноаналізу щурів (# RL-83K; LINCO Research, Пул, Великобританія). Чутливість становила 0,5 нг/мл, а коефіцієнт серцево-судинної діагностики становив 5,37%. Інсулін у плазмі крові вимірювали, як зазначено вище. Загальні концентрації греліну в плазмі вимірювали за допомогою набору для багаторазового аналізу щурів/мишей (# K150IOC-1; Meso Scale Discovery, Гейтерсберг, Меріленд, США) з чутливістю 1,3 пг/мл та CV протягом 3,94 % Активні концентрації GLP-1 у плазмі визначали, використовуючи багатовидовий набір ELISA (# EGLP-35K; Millipore, Billerica, MA, США). Чутливість аналізу становила 2 пг/мл, а коефіцієнт CV у межах аналізу становив 6,09%. Кров для активного аналізу GLP-1 відбирали в плазмові пробірки EDTA, що містять 10 мкл інгібітора DPP-IV (# DPP4; Millipore, Billerica, MA, США) та інгібітор протеази 500 мг одиниці апротиніну (# 10981532001; Roche Diagnostics Ltd., Burgess Hill, Великобританія) на 1 мл крові. Глюкозу в плазмі, тригліцериди та NEFA визначали за допомогою повністю автоматизованого аналізатора Konelab (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Чутливість аналізів становила 0,3 ммоль/л, 0,05 ммоль/л та 0,01 ммоль/л відповідно, з CV внутрішньо-аналізу 1,32%, 1,08% та 1,67%, відповідно.

2.7. Статистичний аналіз

Для статистичного аналізу було використано програмне забезпечення SigmaPlot 11.0 (Systat Software, Чикаго, Іллінойс, США). Щоб виявити ефекти дієтичних маніпуляцій між 4 групами, дані аналізували одностороннім дисперсійним аналізом (ANOVA) або одностороннім ANOVA Крускала – Уолліса на ранги, коли дані не були розподіленими нормально та/або дисперсії не були рівними. Повторні вимірювання споживання їжі, даних oGTT, профілю глюкози або профілю інсуліну аналізували за допомогою двосторонніх повторних вимірювань (RM) ANOVA щодо впливу дієти та часового періоду та взаємодії. Порівняльні та планові порівняння оцінювали за допомогою тестів Стьюдента – Ньюмена – Кіля (SNK). Кореляційні зв’язки між змінними аналізували за співвідношенням ордерів Спірмена. Результати вважалися статистично значущими, якщо значення P були менше 0,05. Дані представлені як середнє значення групи ± SEM.

3. Результати

3.1. Прийом їжі

3.2. Аналіз тимчасового споживання їжі

3.5. Пероральні тести на толерантність до глюкози

Дані представлені як середнє значення ± SEM. Різні літери позначають P Рис. 1). Щури, яких годували дозвільно на тій же дієті з високим вмістом жиру, виступали позитивними контролями при розвитку ДІО, підвищеному рівні лептину та збільшенні маси тіла.

Беручи до уваги, що наше попереднє дослідження [8] не виявило жодних доказів потенційно збудницьких збурень у експресії гіпоталамічних гомеостатичних нейропептидних генів, таких як нейропептид Y або кокаїн- та амфетамін-регульована транскрипція, які могли б сприяти споживанню такої великої кількості запою, інформація про тимчасові схеми споживання енергії обмежувалась ручним зважуванням їжі, спожитої протягом 2 год запланованого періоду годування та решти 22 год періоду. Більш детальна інформація про тимчасову структуру споживання їжі до запланованого періоду годування та вплив запланованого годування на гормони крові та метаболіти забезпечить важливий контекст рівня експресії генів, що спостерігається у цих тварин [8]. Отже, у цьому подальшому дослідженні ми зосередили увагу на: (i) відмінностях у часовій структурі поведінки годування між щурами, що годувались за розкладом (2 год-СН або 2 × 1 год-СН) та контрольними (ЩО або СН) щурами, (ii) метаболічні наслідки годування з високим вмістом жиру за цих режимів та (iii) гормони, які можуть брати участь в очікуванні запланованих прийомів їжі.

Під час вихідних умов годування ad libitum щури демонстрували чіткий добовий ритм прийому їжі, споживаючи більшу частину їжі під час активної темної фази, з чіткими піками на початку та в кінці темної фази (рис. 2 А) [9, 10]. Годування з високим вмістом жиру ad libitum характеризувалося посиленням піків споживання калорій на початку, в середині та в кінці темної фази (рис. 2 B – D). Раніше повідомлялося про більші розміри прийомів годування у щурів, які годувались з високим вмістом жиру гранулами [11] або з високим вмістом жиру [12], а також у щурів, схильних до ДІО, порівняно з щурами, стійкими до ДІО, які годувались на дієті з високим вмістом жиру [13]. ]. Споживання ad libitum у ВЧ щурів було максимальним протягом 1 тижня, ймовірно, це відображало поєднання новизни та підвищеної смакової якості порівняно з контрольною дієтою [11].

Часовий аналіз споживання їжі в 15-хвилинних контейнерах припустив, що стан, що наближається до насичення, було досягнуто протягом перших 15 хв кожного запланованого періоду годування (рис. 3 А-С). Хоча під час базового рівня всі щури мали найвищий загальний прийом протягом останньої години темної фази, щури, що годувались за графіком 2 × 1h-HF, мали більший рівень споживання калорій з дієти з високим вмістом жиру під час першого доступу, ніж під час другого доступу. Ця закономірність свідчить про те, що графік 2 × 1 ВЧ впливає на нормальні циркадні ритми та переваги макроелементів темної фази, як виявляється, коли щурам надається вибір із трьох чистих макроелементів, і вони демонструють перевагу їжі, багатій на вуглеводи, у темний час, тоді як у пізні години темної фази перевагу надають білку та жиру [18].

У той час як на профілі глюкози, як видається, головним чином впливає планове годування, профілі інсуліну відображають приріст маси тіла та масу жиру в організмі, при цьому підвищені концентрації інсуліну у щурів, що годували HF ad libitum, та щурів, що годували щурів 2 × 1 h-HF, стали очевидними через 2 тижні та статистично значущим через 5 тижнів (рис. 5 Д, Ж), оскільки маса тіла розходяться. Зміни інсуліну протягом запланованих періодів годування не спостерігались. Подібність між СН і групами, що харчуються за графіком 2 × 1 h-HF, свідчить про те, що збільшене споживання дієти з високим вмістом жиру в групі 2 × 1 HF у порівнянні з 2-HF може представляти собою переломний момент щодо резистентності до інсуліну. Впродовж профільних досліджень щури, які годували HF з високим рівнем лімфоциту, були нормоглікемічними або гіпоглікемічними та гіперінсулінемічними щодо CON, що також було підтверджено в кінцевій пробі крові (таблиця 1). Низькі концентрації глюкози натощак у щурів з дієтичними маніпуляціями порівняно з щурами CON можуть відображати диференційований ефект адаптації до високочастотної дієти на метаболічний обмін або ендогенне вироблення глюкози протягом 22 год, що передували оГТТ. Навряд чи рівень глюкози натще пов’язаний із захистом від резистентності до інсуліну, оскільки кінцеві концентрації інсуліну були підвищені через 6 тижнів на високотемпературній дієті ad libitum (Таблиця 1).