1 Неврологична служба (127C), Медицински център по въпросите на ветераните, Източен Ориндж 07018; и Катедра по неврология, Медицинско училище в Ню Джърси, Нюарк, Ню Джърси 07103

диетичния

1 Неврологична служба (127C), Медицински център по въпросите на ветераните, Източен Ориндж 07018; и Катедра по неврология, Медицинско училище в Ню Джърси, Нюарк, Ню Джърси 07103

Резюме

Плъховете Sprague-Dawley, селективно отглеждани за индуцирано от диета затлъстяване (DIO) или диетична резистентност (DR), се характеризират с диети с различно енергийно съдържание и вкус. Над 10 седмици плъховете DR на високоенергийна (НЕ) диета (31% мазнини) натрупват тегло подобно на DR плъхове, хранени с чау (4,5% мазнини), но те затлъстяват при вкусна течна диета (Уверете се). DIO плъховете са наддавали с 22% по-голямо тегло при HE диета и 50% повече при Ensure, отколкото DIO плъхове, хранени с чау. DIO телесното тегло нараства, когато се превключва от НЕ диета към чау. Но, уверете се, че хранените плъхове DIO, преминали към чау, спонтанно намалиха приема и теглото си до тези на плъховете, преминали от ВЕ диета към чау. Те също така намаляват експресията на хипоталамусния проопиомеланокортин и динорфин, но не и експресията на иРНК на невропептид Y със 17–40%. Когато се излагат отново на Ensure след 7 седмици, те отново прекаляват и съчетават телесното си тегло с плъхове, поддържани на Ensure през цялото време. Всички плъхове, хранени с Ensure, са имали селективна редукция на иРНК на динорфин във вентромедиалното ядро ​​на хипоталамуса. По този начин генетичният фон, съставът на диетата и вкусовите качества взаимодействат, за да се получат различни нива на защитено телесно тегло и експресия на централния невропептид.

моделът на затлъстяване, предизвикано от диета (DIO), е бил полезен при изучаването на ролята на мозъка в регулирането на енергийната хомеостаза. При безпородните плъхове на Sprague-Dawley има редица аномалии на невронната функция при плъхове, склонни към затлъстяване, които се коригират само след като тези животни имат право да затлъстяват на диета с относително високо съдържание на мазнини, захароза и калоричност [високо- енергийна (НЕ) диета] (14-16, 18). След като се установи затлъстяването и тези нервни аномалии бъдат „нормализирани“, плъховете DIO жадно защитават по-високото си телесно тегло срещу хронично ограничаване на калориите (14, 19,23). По същия начин безплодните плъхове, които са резистентни на DIO [резистентни към диета (DR) плъхове], не затлъстяват при ХЕ диета, но могат да бъдат затлъстели, като ги хранят с изключително вкусна течна диета (23). Успоредно с плъховете DIO, плъховете DR защитават телесното си тегло както срещу хронично ограничаване на калориите, така и срещу прехранване (19, 23).

Преди това създадохме субстрати на безпородния щам Sprague-Dawley чрез селективно отглеждане на най-високите и най-ниските наддаващи на тегло на диета с високо съдържание (21). Тези селективно отглеждани плъхове DIO и DR се отделят в рамките на три до пет поколения в генетично различни субстрати, което предполага полигенен начин на наследяване. Това селективно разплод произвежда DIO и DR плъхове, които се размножават 100% вярно на техния фенотип на наддаване на тегло. В допълнение, селективно отглежданите DIO плъхове започват да затлъстяват на възраст 4-5 седмици, дори когато се хранят с нискомаслена чау след отбиване (21). За разлика от това, безплодните плъхове DIO стават затлъстели само когато се хранят с ХЕ диета (14-16, 18). По този начин изглежда, че процесът на селективно размножаване е концентрирал гените, насърчаващи затлъстяването, произвеждайки силно метаболитно ефективен плъх.

Въпреки че безплодните плъхове DIO и DR са добре характеризирани както по отношение на периферните метаболитни, така и по отношение на централните невронни функции, направени са малко проучвания за характеризиране на селективно отглежданите плъхове DIO и DR. Настоящите проучвания са предприети, за да характеризират начина, по който селективно отглежданите плъхове DIO и DR реагират на диети с ниско съдържание на мазнини и калории (чау); умерено съдържание на мазнини, захароза и калории (HE диета); и висока вкусовост (Гарантирайте). В допълнение, ние изследвахме нервните корелати на хроничното излагане на изключително вкусна диета спрямо техния отговор на колоездене сред трите вида диети. Тези проучвания показват, че селективно отглежданите DIO плъхове ще защитават точно различни, специфични телесни тегла, които зависят от състава и/или вкуса на диетата, на която са изложени.

Животни и експериментален протокол.

Мъжки плъхове Sprague-Dawley от нашата вътрешна колония от плъхове, селективно отглеждани за развитие на DIO и DR (21), бяха използвани във всеки от трите експеримента, започващи на възраст 10-12 седмици. Всички плъхове се държат при 23–24 ° C при 12: 12-часов цикъл светлина-тъмнина и се хранят с отблъскване от плъхове Purina (# 5008). Като цяло, приемът на храна и телесното тегло се наблюдават за седмицата преди началото на диетичните манипулации и след това се проследяват през цялото време.

Експеримент 1: Влияние на диетата върху енергийната хомеостаза.

Групи от шест до осем селективно отглеждани плъхове DIO и DR бяха поддържани или на чау, HE диета, или на Ensure с вкус на шоколад (продукти на Ross) плюс HE (тази комбинация е наричана „Осигурете“ през цялото време). Purina плъх чау съдържа 3,30 kcal/g с 23,4% като протеин, 4,5% като мазнини и 72,1% като въглехидрати, който е предимно под формата на сложен полизахарид (22). Хранителната диета се състои от 8% царевично масло, 44% подсладено кондензирано мляко и 48% пурина от Purina (Research Diets) и съдържа 4,47 kcal/g с 21% от метаболизираното енергийно съдържание като протеин, 31% като мазнини и 48 % като въглехидрати, 50% от които са захароза (22). Уверете се, че е течна диета, която съдържа 1,06 kcal/ml с 14% от метаболизираното енергийно съдържание като протеин, 22% като мазнини и 64% като въглехидрати. Плъховете се държат на съответните им диети в продължение на 10 седмици, като телесното тегло се следи ежеседмично (фиг. 1). През последната седмица беше наблюдаван приемът на храна. В края на 10 седмици плъховете са обезглавени и е взета кръв в багажника за плазмени нива на глюкоза, инсулин и лептин. Епидидималните, ретроперитонеалните, периреналните и мезентериалните мастни подложки бяха отстранени и претеглени.

Фиг. 1.Увеличаване на телесното тегло при селективно отглеждани мъжки мъжки Sprague-Dawley, устойчиви на диета (DR) и индуцирани от диета плъхове (DIO), хранени с чау, високоенергийна (HE) диета или Ensure + HE диета (En) за 10 седмици инч експеримент 1. Данните са средно ± SE;н = 6–8/група.

Експеримент 2: Защита на индуцирана от хиперфагия телесна маса, получена чрез прием на вкусна диета.

Експеримент 3: Ефект от превключването на диетата върху възстановяването на теглото и защитата на предизвиканото от вкуса телесно тегло.

Фиг. 2.Хронология за превключване на диета при селективно отглеждани DIO плъхове в експеримент 3. Селективно отглеждани DIO плъхове бяха поставени на HE диета или En за 14 седмици и след това всички бяха превключени на чау (Ch) с изключение на 1 група, която беше поддържана на En (En/En/En). Плъховете се поддържат на съответните им диети в продължение на 7 седмици (седмица 21). По това време 1 група плъхове HE/Ch е преминала на HE режим (HE/Ch/HE). Една група плъхове En/Ch е превключена на HE (En/Ch/HE), докато друга е била превключена обратно на Ensure (En/Ch/En). Крайна група плъхове беше държана на чау от отбиване и след това поставена на Осигурете при седмица 21(Ch/Ch/En). Диети 1, 2, и 3 се отнасят до 3-те различни фази на манипулация с диета; н = 8 плъха/група.

In situ хибридизация за NPY, динорфин и POMC иРНК.

NE в урината и плазмени нива на лептин, инсулин и глюкоза.

Урината се събира в метаболитни клетки на интервали от 12 часа в продължение на 24 часа и се анализира чрез високоефективна течна хроматография с електрохимично откриване (15). Кръвта от опашката се събира в капилярни епруветки, покрити с EGTA, и плазмата се изследва за глюкоза чрез автоматизиран глюкозооксидазен метод (Beckman) и за инсулин и лептин чрез радиоимуноанализи (Linco), като се използват антитела съответно на автентичен инсулин от плъх и лептин.

Статистика.

Приемът на храна и телесното тегло се измерват два пъти седмично през целия период. Следователно ANOVA за повтарящи се мерки първоначално се използва за сравняване на междугруповите разлики. Когато са открити значителни междугрупови разлики (P≤ 0,05), множество хоризонтални тестове за сравнение на Scheffé бяха проведени във всеки момент от време, когато настъпиха значителни разлики през дадена фаза. Еднопосочният ANOVA се използва за едноточково измерване на теглото на крайното тяло и мастното депо, плазмената глюкоза, инсулин и лептин в края на всяка фаза.

Експеримент 1.

Таблица 1. Ефект на диетата върху телесното тегло, приема и плазмените хормони при селективно отглеждани плъхове DR срещу DIO

Данните са средно ± SE. Плъховете са били хранени или с чау, високоенергийна (НЕ) диета, или с диета Осигурете + НЕ (Осигурете) за 10 седмици вексперимент 1. BWi, първоначално телесно тегло; BWf, крайно телесно тегло; BW печалба, наддаване на тегло над 10 седмици; DR, устойчив на диета; DIO, затлъстяване, предизвикано от диета; FI, прием на храна през последната седмица от излагането на диета. Стойностите с различен горен индекс се различават помежду си при P ≤ 0,05 или по-малко чрез post hoc тест, след като ANOVA показа, че има значителни междугрупови разлики.