Conceptualizarea rolurilor, curatarea datelor, achiziționarea de fonduri, investigație, metodologie, administrarea proiectului, resurse, supraveghere, scriere - schiță originală, scriere - revizuire și editare

dietei

Departamentul de afiliere pentru psihiatrie, Universitatea din Michigan, Ann Arbor, Michigan, Statele Unite ale Americii

Roluri Conceptualizare, Curarea datelor, Analiza formală, Investigație, Metodologie, Administrarea proiectului, Supraveghere, Vizualizare, Scriere - schiță originală, Scriere - revizuire și editare

Departamentul de afiliere al științelor sănătății populației, Universitatea din Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, Statele Unite ale Americii

Roluri Achiziție finanțare, Scriere - recenzie și editare

Afiliere Global Health Institute, Universitatea din Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, Statele Unite ale Americii

Roluri Scriere - schiță originală, Scriere - recenzie și editare

Departamentul de afiliere pentru epidemiologie, Universitatea din Michigan, Ann Arbor, Michigan, Statele Unite ale Americii

Conceptualizarea rolurilor, curatarea datelor, achiziționarea de fonduri, investigație, metodologie, resurse, supraveghere, scriere - proiect original, scriere - revizuire și editare

Departamentul de afiliere al științelor sănătății populației, Universitatea din Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, Statele Unite ale Americii

  • Rachel S. Bergmans,
  • Maria Nikodemova,
  • Valerie J. Stull,
  • Ashley Rapp,
  • Kristen M. C. Malecki

Cifre

Abstract

Citare: Bergmans RS, Nikodemova M, Stull VJ, Rapp A, Malecki KMC (2020). PLOS ONE 15 (6): e0234559. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234559

Editor: François Blachier, Institutul Național de Cercetări Agronomice, FRANȚA

Primit: 10 februarie 2020; Admis: 27 mai 2020; Publicat: 11 iunie 2020

Disponibilitatea datelor: Toate datele relevante se află în manuscris și în fișierele sale de informații suport.

Finanțarea: RSB a fost sprijinit de Institutul Național de Sănătate (NIH) Eunice Kennedy Shriver Institutul Național pentru Sănătatea și Dezvoltarea Copilului (T32 HD07014). RSB și VJS au fost susținute de Biroul de Sustenabilitate al Universității din Wisconsin-Madison (2015 Climate Quest Award). KMCM a fost susținut de premiul CTSA al Centrului Național pentru Progresul Științelor Translaționale (UL1TR000427), al Premiului Institutului Național pentru Sănătate a Minorităților și Disparități în Sănătate (1P60MD0003428) și o subvenție de bază acordată Centrului pentru Demografie și Ecologie de la Universitatea din Wisconsin-Madison (P2C HD047873).

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Abrevieri: ELISA, test imunosorbent legat de enzime; IL-4, interleukină 4; IL-1β, interleukina 1b; INFγ, interferon gamma; TLR4, receptor 4 de tip taxă; TNFα, factor alfa de necroză tumorală

Introducere

Soluții noi pentru a atenua malnutriția globală sunt necesare dincolo de abordările convenționale de suplimentare și fortificare alimentară [12-14]. Intervențiile actuale de malnutriție se bazează în primul rând pe făini fortificate sau suplimente cu un conținut ridicat de lipide. În timp ce făina îmbogățită oferă acces la energie calorică suplimentară, acestea sunt obținute de obicei din surse ieftine (de exemplu, cereale, leguminoase) care nu sunt ideale pentru a oferi un răspuns rapid la malnutriție [15]. Caracteristicile nutriționale optime pentru tratarea malnutriției nu sunt pe deplin cunoscute, dar proteinele sunt un factor cheie - nu numai cantitatea, ci și calitatea și digestibilitatea [16-18]. Animalele convenționale sunt adesea considerate o sursă ideală de proteine; cu toate acestea, pot fi dificil de produs în multe locuri și costisitoare datorită resurselor necesare pentru creșterea lor [19].

Folosind un model de șoarece, scopul acestui studiu a fost de a investiga eficacitatea utilizării unei diete pe bază de greier pentru a-și reveni de la proteina-malnutriție la începutul vieții și de a evalua cum se compară cu sursele de proteine ​​utilizate în mod tradițional pentru fortificarea și suplimentarea alimentelor. Proteina-malnutriția a fost indusă prin administrarea unei diete de hipoproteine ​​izocalorice la șoareci masculi tineri timp de două săptămâni în timpul pubertății, urmată de o perioadă de recuperare de șase săptămâni pe o dietă pe bază de greier, arahide sau lapte. Am examinat impactul malnutriției proteinelor și al recuperării ulterioare asupra greutății corporale, a creșterii și a selectat biomarkeri de inflamație și metabolism.

Material si metode

Animale

Șoareci masculi de trei săptămâni (n = 65) au fost cumpărați de la Charles River CD1-IGS (Wilmington, MA, SUA). Animalele au fost adăpostite în facilități acreditate AAA-LAC în condiții standard (ciclu de lumină/întuneric de 12 ore, hrană și apă disponibile ad libitum). Toate experimentele au fost efectuate în conformitate cu protocolul M005599 aprobat de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea din Wisconsin. După o perioadă de 10 zile de aclimatizare, animalele au fost împărțite în grupuri experimentale (n = 10-12). Starea de bine a animalelor a fost monitorizată zilnic, iar greutatea corporală a fost înregistrată de trei ori pe săptămână. La sfârșitul experimentelor, animalele au fost eutanasiate de supradozajul cu izofluran, urmat de colectarea de sânge prin puncție cardiacă și colectarea țesutului splinei. Sângele a fost lăsat să se coaguleze timp de 30-40 min la temperatura camerei urmat de centrifugare timp de 10 minute. Serul a fost transferat imediat în crioviale și congelat la -80 ° C până la utilizare ulterioară. Țesuturile splinei au fost înghețate imediat pe gheață uscată și depozitate la -80 ° C până la utilizare ulterioară. Toate animalele au fost sacrificate între orele 11:00 și 13:00 pentru a minimiza diferențele de leptină și adiponectină serice datorate ritmului diurn [33-35].

Compoziția și regimul dietei

Compoziția dietei.

Regimul alimentar.

Fig. 1 ilustrează cele trei faze ale regimului alimentar. Toți șoarecii au fost înțărcați (faza 1) pentru o perioadă de zece zile folosind dieta de control 2020. Proteina-malnutriția a fost indusă în trei grupuri experimentale timp de două săptămâni folosind dieta hipoproteică (faza 2). Un grup de control normal alimentat cu dieta din 2018 a fost, de asemenea, inclus pentru a modela creșterea și dezvoltarea sănătoasă fără malnutriție proteică. La sfârșitul a două săptămâni, o porție de șoareci din toate grupurile a fost eutanasiată pentru recoltarea țesuturilor. În următoarele șase săptămâni (faza 3), șoarecii hrăniți anterior cu dieta hipoportein au fost repartizați la una dintre cele trei diete de recuperare pe bază de proteine ​​(adică greier, lapte sau arahide) și grupul de control a continuat să primească dieta din 2018. Toți șoarecii au fost apoi eutanasiați pentru recoltarea țesuturilor.

La vârsta de 3 săptămâni, șoarecii masculi au început dieta 2020 pentru 10 zile. După aceea, animalele au fost împărțite în grupuri de control și grupuri cu dietă săracă în proteine. Grupul de control a primit dieta din 2018 (control), în timp ce animalele din grupul de hipoproteine ​​au primit dietă săracă în proteine ​​timp de 2 săptămâni. După această perioadă, o porție de șoareci din fiecare grup a fost eutanasiată pentru recoltarea țesuturilor. Șoarecii rămași din grupul de control au continuat în dieta din 2018. Șoarecii din grupul cu hipoproteine ​​au fost împărțiți în trei grupuri care au primit diete de intervenție cu surse diferite de proteine ​​(fie lapte, alune sau greier). După 6 săptămâni pe dietele de control sau de intervenție, șoarecii au fost eutanasiați, urmată de o recoltare de țesuturi.

Testele de trigliceride și adipokine

Nivelurile serice de trigliceride au fost analizate folosind setul de testare a trigliceridelor EnzyChrom (sisteme BioAssay). Probele de ser au fost diluate 1: 5 cu apă și testate în duplicate conform protocolului producătorului. Rezultatele au fost calculate dintr-o curbă standard de 8 puncte.

Leptina și adiponectina serice au fost analizate folosind Quantikine ELISAs (ambele din sistemele de cercetare și dezvoltare). Probele pentru testul leptinei au fost diluate de 20x cu tampon RD5-3 furnizat în kit. Probele pentru testul adiponectinei au fost diluate 2000x cu tampon RD2-26 furnizat în kit. Toate probele au fost testate în duplicate și rezultatele au fost calculate din curbe standard în 8 puncte.

Extracția ARN și qRT-PCR

Pentru a determina expresia genică pentru TLR4, TNFα, IL-1β, IFNγ și IL-4 ARN total a fost extras din spline pentru un subset de șoareci din fiecare grupă de dietă folosind Tri-Reactivi (Sigma) conform protocolului producătorului. Pentru analiza PCR, ARN-ul total a fost transcris mai întâi în ADNc folosind trusa de transcriptază inversă MMLV (Invitrogen) conform protocolului producătorului, urmată de PCR cantitativă utilizând soluția SYBR green master (Applied Biosystems). PCR a fost rulat pe QuantStudio 7 Flex timp de 40 de cicluri. Exemple de secvențe sunt furnizate în tabelul 2. Rezultatele au fost normalizate la niveluri 18S și expresia relativă a genei a fost calculată folosind metoda ΔΔCt [36]. Datele sunt exprimate ca modificări ale pliurilor în raport cu grupul de dietă martor.

analize statistice

ANOVA bidirecțională urmată de testul Holm-Sidak a fost utilizată pentru a determina diferențele semnificative statistic în greutatea corporală în timp și între diferite diete. Biomarkerii serici și nivelurile de ARNm au fost analizați prin ANOVA unidirecțional, urmat de testul lui Dunn, atunci când este cazul. Toate rezultatele sunt exprimate ca medii ± SE. Diferențele dintre grupuri au fost considerate semnificative statistic dacă p Fig 2. Greutatea corporală și creșterea.

A) Greutatea corporală a fost măsurată de trei ori pe săptămână pe tot parcursul experimentului. Șoarecii urmau o dietă de înțărcare în 2020 începând cu vârsta de 3 săptămâni timp de 10 zile. Grupul de șoareci martor a continuat în dieta din 2018, în timp ce șoarecii din grupul experimental au fost supuși dietelor hipoproteice timp de 2 săptămâni. Apoi, s-au administrat trei diete de intervenție (lapte, arahide și proteine ​​din greier) timp de 6 săptămâni. ANOVA cu două căi a dezvăluit diferențe semnificative între grupurile de control și grupurile de hipoproteine ​​pe o perioadă de două săptămâni și grupurile de control și intervenție în perioada de 6 săptămâni. Nu au existat diferențe semnificative statistic între grupurile de intervenție. N = 12/grup. B) Greutatea corporală a grupului de control pe dieta din 2018 și grupul cu proteine ​​scăzute după două săptămâni de malnutriție. C) Procentul de creștere a greutății corporale în perioada de 6 săptămâni de la începutul dietei de intervenție după malnutriție (100%) până la sfârșitul experimentului. Rezultatele sunt exprimate ca medii ± SE. *** p Fig 3. Markeri metabolici.

Nivelurile serice ale trigliceridelor (ANUNȚ), leptina (FI) și adiponectină (C, F) după 2 săptămâni de malnutriție proteică (A-C) iar după 6 săptămâni din perioada de recuperare (D-F). Trigliceridele au fost analizate folosind setul de testare a trigliceridelor EnzyChrom. Leptina și adiponectina au fost testate utilizând Quantikine ELISA. Analiza ANOVA unidirecțională a fost utilizată pentru a determina diferența dintre grupurile experimentale (dietele hipoproteice, laptele, arahide și greier) și grupul de control (dieta din 2018). Rezultatele sunt exprimate ca medii ± SE. n = 10-12/grup, * p Fig 4. Markeri inflamatori.