Розробка нової моделі ожиріння, спричиненого дієтою (DIO), використовуючи худих щурів Wistar

Йоріко Кімура

Лабораторія розведення тварин, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Японія

Ацусі Ямада

Лабораторія розведення тварин, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Японія

Йоко Такабаясі

Лабораторія розведення тварин, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Японія

Цунехіко Цубота

Лабораторія розведення тварин, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Японія

Ісао Касуга

Лабораторія розведення тварин, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Японія

Анотація

Вступ

Ожиріння стає все більш серйозною соціально-економічною проблемою охорони здоров'я не лише серед розвинених країн, а й серед країн, що зростають. З використанням генетично ожирених гризунів було проведено численні дослідження проблем здоров'я, спричинених ожирінням, таких як діабет, гіперліпідемія та гіпертонія [4, 8]. Окрім генетичних факторів, для розвитку ожиріння людини важливі також фактори навколишнього середовища [3, 13]. Зокрема, надмірне харчування протягом внутрішньоутробного та/або дитячого періодів впливає на обмінні процеси у дорослому віці [1, 3, 9]. Отже, ожиріння, спричинене дієтою (DIO), є хорошою моделлю ожиріння людини через надмірне споживання калорій, особливо у внутрішньоутробний та дитячий періоди.

Однією з двох цілей цього дослідження було встановлення нової моделі DIO з використанням нежирних (+/+ або +/−) щурів Wistar, годуючи дам дарами з високим вмістом жиру протягом останнього терміну вагітності та періоду лактації. Іншою метою було вивчити ефект харчування після відлучення від їжі незалежно від харчування матері, годуючи нащадками або дієту з високим вмістом жиру, або лабораторну дієту чау до 21-тижневого віку. В результаті були вироблені унікальні моделі DIO з різним ступенем ожиріння.

Матеріали і методи

Тварини та продукти харчування

Дизайн годівлі. CE-2: лабораторна дієта чау, D12451: дієта з високим вмістом жиру.

Дизайн годівлі

Вагітних щурів годували дієтою CE-2 ad libitum до 16 днів після виявлення вагінальної пробки, а потім розділили на 4 групи: Групи A і B годували CE-2 дієтою, а групи C і D - дієтою D12451 до відлучення у віці 4 тижнів (рис. 1). Під час відлучення середня маса тіла щенят однаково відповідала між групами A і B, а також групами C і D. Потім групи A і C годували дієтою CE-2, тоді як групи B і D годували дієтою D12451 до 21 року. тижневого віку (рис. 1).

Клінічні тести

Вагу тіла вимірювали щотижня до 21-тижневого віку. Пероральний тест на толерантність до глюкози (OGTT) проводили на тваринах, які голодували протягом ночі (19 год), вводячи перорально глюкозу (20% розчин глюкози, 1 г/5 мл/кг маси тіла). Приріст базових рівнів глюкози в плазмі крові при ОГТТ розраховували як загальну площу = (a + 2b + 3c + 2d) × 1/4 (мг/дл ∙ год), де a являє собою базальні рівні до навантаження глюкози та b, c, d - рівні через 30, 60 та 120 хв після навантаження глюкозою відповідно. Вимірювали рівень глюкози в крові за допомогою приладу ACCU-CHEK ® Aviva (Roche Diagnostics K.K., Токіо, Японія).

У віці 21 тижня зразки крові відбирали з хвостової вени в умовах годування та вимірювали наступні біохімічні параметри в плазмі. Глікогемоглобін (GHb) вимірювали за допомогою автоматизованого аналізатора HLC-723GHbG8 (Tosoh Corporation, Ямагучі, Японія), тоді як глюкоза в плазмі, загальний холестерин (TC), ліпопротеїни високої щільності (HDL) -холестерин (HDL-C), тригліцериди (TG) ), а неестерифіковані жирні кислоти (NEFA) вимірювали за допомогою автоматичного аналізатора 7600 (Hitachi High-Technologies Corporation, Токіо, Японія). Холестерин, що не є ЛПВЩ, розраховували шляхом віднімання ХС ЛПВЩ з ТС.

У віці 21 тижня щурів забивали під наркозом із ізофлураном. Потім зважували жирові тканини з 5 анатомічних положень (брижової, надниркової, периепідидимальної, підшкірної та коричневої жирових тканин).

Статистичні методи

Кожна цифра була показана як середнє значення ± SD. Статистичну значущість відмінностей між 4 групами аналізували за допомогою параметричного багаторазового порівняння з тестом Тукі, а значимість відмінностей виражали, як P Рисунок 2 показує криві зростання після відлучення віком від 4 до 21 тижнів у 4 групах. У віці 4 тижнів вага тіла щенят у групах C та D, у яких дам отримував дієту з високим вмістом жиру (D12451), була значно важчою, приблизно на 20 г, ніж у групах A і B, в яких дамб годували лабораторним раціоном (CE-2) (табл. 1). Швидкість росту була майже рівною між групами C і D, а також між групами A і B, до 9-тижневого віку (рис. 2). Після цього темпи зростання залежали від дієти в кожній групі. Темп росту поступово сповільнювався в групі С, але залишався швидким у групі В. У віці 21 тижня порядок груп за масою тіла становив D> B = C> A (Таблиця 1).

Криві зростання після відлучення. Коло: Група A, чорне коло: Група B, трикутник: Група C, чорний трикутник: Група D. Середнє значення ± SD (n = 5).

Таблиця 1.

Аналіз крові та плазми

ОГТТ: ОГТТ проводили після 19 год голодування у віці 16 тижнів. Криві відповіді на рівень глюкози в крові зображені на рис. 3. Рівні глюкози в крові натще показали значну різницю між групами D та A. Порядок груп за їх 30-хвилинним рівнем глюкози в крові становив D> B> C> A, а групи D, B та C - всі різниця порівняно з групою А. 60-хвилинні рівні глюкози в крові показали значну різницю серед груп D, B та A. У таблиці 2 наведено загальні площі під кривими глюкозної реакції. Усі групи D, B та C демонстрували значну непереносимість глюкози порівняно з групою A, але не було значної різниці в толерантності до глюкози серед груп D, B та C.

Криві реакції глюкози в крові при пероральних тестах на толерантність до глюкози. Коло: Група A, чорне коло: Група B, трикутник: Група C, чорний трикутник: Група D. Середнє значення ± SD (n = 5). * P Рис. 4). Рівень глюкози у плазмі крові був значно вищим у групі D, ніж у групі А. Рівень загального холестерину та холестерину, що не є ЛПВЩ, був значно вищим у групах В та D, ніж у групах А та С. Рівень ЛПВЩ у плазмі не відрізнявся серед 4 групи. Рівні TG та NEFA у плазмі були дещо вищими у групі D порівняно з іншими групами, проте не було значущих відмінностей у рівнях TG у плазмі (71 ± 26, 78 ± 24, 79 ± 11 та 111 ± 27 мг/дл) та плазмі крові. Рівні NEFA (0,175 ± 0,100, 0,230 ± 0,100, 0,192 ± 0,089 та 0,339 ± 0,128 мкЕк/л) серед груп A, B, C та D відповідно.

Рівень глюкози та ліпідів у плазмі крові в групах A, B, C та D. Середнє значення ± SD (n = 5). * P Таблиця 3). Вага жирової тканини з 5 різних частин тіла був важчим у групі D порівняно з іншими групами. Жирова маса з надниркових та підшкірних положень у групі D була помітно і значно важча, ніж у групах B, C та A. Мезентеріальна та периепідидимальна жирові тканини у групі D були також значно важчими, ніж у групах A і C. У групі B брижові, надниркові, периепідидимальні та підшкірні жирові тканини були значно важчими, ніж у групі A. У групі C жирові тканини надниркових залоз були важчі, ніж у групі A. Однак, не було значної різниці у масі коричневої жирової тканини серед 4 груп.

Таблиця 3.

Обговорення

Генотипи худих щурів Вістар, використані в цьому експерименті, були дикими (+/+) або гетерозиготними (+/−). Раніше повідомлялося, що маса тіла, біохімічні показники в крові або плазмі та вага жирової тканини не відрізняються між цими генотипами [5].

Хоча раніше повідомлялося про DIO-моделі щурів та мишей, важливо врахувати, що різні штами гризунів демонструють різну реакцію за швидкістю росту, вагою жирової тканини та метаболізмом глюкози та ліпідів на багату калоріями дієту [2]. Миші C57BL/6J та AKR продемонстрували високу обезогенну реакцію, але миші SWR/J та A/J були стійкими до такої дієти. У щурів Спраг-Доулі відомо, що різні штами схильні або стійкі до розвитку ожиріння у відповідь на дієту з високим вмістом жиру [6]. Це дослідження демонструє, що худа щур Wistar схильна до розвитку ожиріння у відповідь на дієту з високим вмістом жиру.

Щоб оцінити корисність щурів DIO як моделі ожиріння, важливо визначити їх схожість із ожирінням у дорослому віці, наприклад, чи розвивається у них непереносимість глюкози, гіперліпідемія та збільшення маси вісцеральної жирової тканини на додаток до збільшення маси тіла. Група D демонструвала всі ці зміни. Графік годування, що застосовується для групи D, призводить до розвитку ДІО вже у віці 12 тижнів. Як результат, метод, що застосовується для стимулювання ожиріння в групі D, пропонує менші економічні витрати на розробку моделі ДІО, ніж той, що застосовується для групи В, яким годували жирною дієтою після відлучення. Щури в групі С, яких годували дамби, яким до відлучення годували їжу з високим вмістом жиру, показали такі цікаві особливості, як посилений ріст після відлучення, непереносимість глюкози та збільшення маси вісцеральної жирової тканини. Ці спостереження настійно свідчать про вплив материнського впливу на плід під час гестації.

Томпсон та ін. [11] повідомив про створення цікавої моделі DIO з використанням щурів Wistar. За їхньою моделлю DIO, цуценята, народжені від дам, яким було обмежено до 70% споживання їжі на час вагітності, перехресно виховувались на дамах, які годувались довільно протягом усієї вагітності та отримували дієту з високим вмістом жиру після відлучення. Їх моделі DIO характеризувались гіперсекрецією інсуліну натще і підвищеною ожирінням, але не виявляли різниці в чутливості до інсуліну порівняно з контрольною моделлю DIO, в якій цуценят вигодовували стандартні дами, яких годували за бажанням протягом усього періоду вагітності та утримували на високому рівні. жирова дієта після відлучення від грудей. У нашій моделі DIO потомство було народжене та вигодовуване дамами, які годувались жирною дієтою з 17-го дня вагітності та отримували дієту з високим вмістом жиру після відлучення. Медсен та ін. [7] повідомляють про спричинені та стійкі до ожиріння безпородних моделях ожиріння, що походять від щурів Спраг-Доулі. За їхнім дизайном нащадків після відлучення від їжі утримували дієту з високим вмістом жиру. Наша модель DIO трохи перевершує дві вищезазначені моделі DIO з точки зору швидкості розвитку та ступеня фенотипу ожиріння.

Сонце та ін. [10] повідомляв, що коли цуценят, народжених від дам, які годували дієту з високим вмістом жиру (60% жиру) під час виношування, годували дами, яких годували лабораторною дієтою чау після народження, маса тіла цих цуценят не відрізнялася від ваги цуценят, яких годували лабораторна дієта чау як під час вагітності, так і постійно після відлучення. Крім того, вони виявили концентрації лептину у 5–6 разів вищі в молоці від дам, що харчуються дієтою з високим вмістом жиру, порівняно з концентраціями лептину, які годували лабораторною дієтою чау, і вони припустили, що стійкість до лептину в гіпоталамусі буде важливою для ДІО індукована дієтою з високим вмістом жиру. Юра та ін. [12] продемонстрували, що миші у новонароджених сильно страждали ожирінням після того, як отримували ін’єкції лептину між 6–11 днями після народження та отримували дієту з високим вмістом жиру після 11-тижневого віку, порівняно з мишами, які не отримували лептин. Хоча ми не могли виміряти рівні лептину в молоці через технічну складність доїння щурів, ці факти свідчать про те, що стійкість до лептину може бути пов'язана з розвитком ДІО у групах С і D на додаток до надмірного харчування.

Висновки

Це дослідження показало, що годування нежирними щурами Вістар дієтою з високим вмістом жиру протягом періодів матері та/або після відлучення породило корисні моделі ожиріння у дорослому віці, які представляли фенотипи ожиріння в молодому віці.