Yoriko Kimura

Laboratorul de creștere a animalelor, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Japonia

Atsushi Yamada

Laboratorul de creștere a animalelor, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Japonia

Yoko Takabayashi

Laboratorul de creștere a animalelor, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Japonia

Tsunehiko Tsubota

Laboratorul de creștere a animalelor, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Japonia

Hisao Kasuga

Laborator de creștere a animalelor, TAKEDA RABICS, LTD., 2-17-85 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka 532-8686, Japonia

Abstract

Introducere

Obezitatea este o problemă de sănătate socioeconomică din ce în ce mai severă nu numai în rândul țărilor dezvoltate, ci și în rândul națiunilor în creștere. Numeroase investigații privind problemele de sănătate induse de obezitate, cum ar fi diabetul, hiperlipidemia și hipertensiunea, au fost efectuate folosind rozătoare cu obezitate genetică [4, 8]. Pe lângă factorii genetici, factorii de mediu sunt de asemenea importanți pentru dezvoltarea obezității umane [3, 13]. În special, supra-nutriția în timpul perioadelor fetale și/sau ale copilăriei afectează procesele metabolice în timpul maturității [1, 3, 9]. Prin urmare, obezitatea indusă de dietă (DIO) este un model bun de obezitate umană datorită aportului excesiv de calorii, în special în perioada fetală și a copilăriei.

Unul dintre cele două obiective ale acestui studiu a fost de a stabili un nou model DIO folosind șobolani Wistar slabi (+/+ sau +/−) prin hrănirea unei diete bogate în grăsimi la baraje în ultimul termen de gestație și perioada de lactație. Celălalt scop a fost de a examina efectul nutriției post-înțărcare, independent de nutriția maternă, hrănind fie o dietă bogată în grăsimi, fie o dietă de laborator, pentru copii până la vârsta de 21 de săptămâni. Ca rezultat, au fost produse modele DIO unice cu diferite severități ale obezității.

Materiale și metode

Animale și alimente

dezvoltarea

Proiectarea hrănirii. CE-2: o dietă de laborator, D12451: o dietă bogată în grăsimi.

Proiectare hrănire

Șobolanii gravide au fost hrăniți cu dieta CE-2 ad libitum până la 16 zile după detectarea dopului vaginal și apoi separați în 4 grupuri: grupurile A și B au fost hrăniți cu dieta CE-2 în timp ce grupurile C și D au fost hrăniți cu dieta D12451 până la înțărcare la vârsta de 4 săptămâni (Fig. 1). La înțărcare, greutatea corporală medie a puilor a fost potrivită în mod egal între grupurile A și B și între grupurile C și D. Apoi, grupurile A și C au fost hrănite cu dieta CE-2, în timp ce grupurile B și D au fost hrănite cu dieta D12451 până la 21 săptămâni de vârstă (Fig. 1).

Analize clinice

Greutatea corporală a fost măsurată în fiecare săptămână până la vârsta de 21 de săptămâni. Testul oral de toleranță la glucoză (OGTT) a fost efectuat pe animale postite peste noapte (19 ore) prin administrarea de glucoză orală (soluție de glucoză 20%, 1 g/5 ml/kg greutate corporală). Creșterile de la nivelurile bazale de glucoză plasmatică în OGTT au fost calculate ca suprafața totală = (a + 2b + 3c + 2d) × 1/4 (mg/dL ∙ h), unde a reprezintă nivelurile bazale înainte de încărcarea glucozei și b, c, și d sunt nivelurile la 30, 60 și, respectiv, 120 de minute după încărcarea glucozei. Glicemia a fost măsurată folosind un instrument ACCU-CHEK ® Aviva (Roche Diagnostics K.K., Tokyo, Japonia).

La vârsta de 21 de săptămâni, probele de sânge au fost prelevate dintr-o venă de coadă în condiții de hrănire și următorii parametri biochimici au fost măsurați în plasmă. Glicohemoglobina (GHb) a fost măsurată utilizând un analizor automat HLC-723GHbG8 (Tosoh Corporation, Yamaguchi, Japonia), în timp ce glucoza plasmatică, colesterolul total (TC), lipoproteinele de înaltă densitate (HDL) -colesterolul (HDL-C), trigliceridele (TG ) și acidul gras neesterificat (NEFA) au fost măsurați utilizând un analizor automat 7600 (Hitachi High-Technologies Corporation, Tokyo, Japonia). Colesterolul non-HDL a fost calculat prin scăderea HDL-C din TC.

La vârsta de 21 de săptămâni, șobolanii au fost sacrificați sub anestezie cu izofluran. Apoi, țesuturile adipoase din 5 poziții anatomice (mezenterice, peri-renale, peri-epididimale, subcutanate și țesuturi adipoase brune) au fost cântărite.

metode statistice

Fiecare cifră a fost prezentată ca medie ± SD. Semnificația statistică a diferențelor dintre cele 4 grupuri a fost analizată prin comparații multiple parametrice cu testul lui Tukey, iar semnificația diferențelor a fost exprimată ca P Figura 2 prezintă curbele de creștere post-înțărcare de la 4 la 21 de săptămâni în cele 4 grupuri. La vârsta de 4 săptămâni, greutățile corporale ale puilor din grupele C și D, în care o dietă bogată în grăsimi (D12451) a fost hrănită la baraje, au fost semnificativ mai grele, cu aproximativ 20 g, decât cele din grupele A și B, în care barajele au fost hrănite cu o dietă de laborator (CE-2) (Tabelul 1). Rata de creștere a fost aproape egală între grupurile C și D și între grupurile A și B, până la vârsta de 9 săptămâni (Fig. 2). Ulterior, ratele de creștere au depins de dieta din fiecare grup. Rata de creștere a încetinit treptat în grupa C, dar a rămas rapidă în grupa B. La vârsta de 21 de săptămâni, ordinea grupelor în funcție de greutatea corporală a fost D> B = C> A (Tabelul 1).

Curbele de creștere post-înțărcare. Cerc: Grup A, cerc negru: Grup B, triunghi: Grup C, triunghi negru: Grup D. Medie ± SD (n = 5).

tabelul 1.

Analize de sânge și plasmă

OGTT: OGTT a fost efectuat după 19 ore de post la vârsta de 16 săptămâni. Curbele de răspuns pentru glicemia sunt prezentate în Fig. 3. Nivelurile de post ale glucozei din sânge au arătat o diferență semnificativă între grupurile D și A. Ordinea grupurilor în funcție de nivelurile lor de 30 de minute de glucoză din sânge a fost D> B> C> A, iar grupurile D, B și C au prezentat o semnificativă diferență în comparație cu grupul A. Nivelurile de 60 de minute ale glicemiei au arătat o diferență semnificativă între grupurile D, B și A. Tabelul 2 prezintă suprafețele totale sub curbele de răspuns la glucoză. Grupurile D, B și C au prezentat toate o intoleranță semnificativă la glucoză în comparație cu grupa A, dar nu a existat nicio diferență semnificativă în toleranța la glucoză între grupurile D, B și C.

Curbele de răspuns ale glicemiei în testele orale de toleranță la glucoză. Cerc: Grup A, cerc negru: Grup B, triunghi: Grup C, triunghi negru: Grup D. Medie ± SD (n = 5). * P Fig. 4). Nivelul de glucoză plasmatică a fost semnificativ mai mare în grupul D decât în ​​grupul A. Colesterolul plasmatic total și nivelurile de colesterol non-HDL au fost semnificativ mai mari în grupurile B și D decât în ​​grupurile A și C. Nivelurile plasmatice de HDL-C nu au diferit între cele 4 grupuri. Nivelurile plasmatice TG și NEFA au fost ușor mai mari în grupul D comparativ cu alte grupuri, dar nu au existat diferențe semnificative în nivelurile plasmatice TG (71 ± 26, 78 ± 24, 79 ± 11 și 111 ± 27 mg/dL) și NEFA plasmatică. niveluri (0.175 ± 0.100, 0.230 ± 0.100, 0.192 ± 0.089 și 0.339 ± 0.128 µEq/L) printre grupurile A, B, C și, respectiv, D.

Nivelurile plasmatice de glucoză și lipide din grupele A, B, C și D. Media ± SD (n = 5). * P Tabelul 3). Greutățile țesutului adipos din cele 5 părți ale corpului diferite au fost mai grele în grupa D în comparație cu celelalte grupuri. Greutățile adipoase din pozițiile peri-renale și subcutanate din grupul D au fost proeminent și semnificativ mai grele decât cele din grupele B, C și A. Țesuturile adipoase mezenterice și peri-epididimale din grupul D au fost, de asemenea, semnificativ mai grele decât cele din grupele A și C. În grupul B, țesuturile adezive mezenterice, peri-renale, peri-epididimale și subcutanate au fost semnificativ mai grele decât cele din grupa A. În grupul C, țesuturile adipose peri-renale au fost mai grele decât cele din grupa A. Cu toate acestea, ., nu a existat nicio diferență semnificativă în greutatea țesutului adipos maro între cele 4 grupuri.

Tabelul 3.

Discuţie

Genotipurile șobolanilor slabi Wistar utilizate în acest experiment au fost sălbatice (+/+) sau heterozigote (+/−). Greutatea corporală, parametrii biochimici din sânge sau plasmă și greutățile țesutului adipos au fost raportate anterior că nu diferă între aceste genotipuri [5].

Deși au fost raportate anterior modele DIO de șobolani și șoareci, este important să se ia în considerare faptul că diferite tulpini de rozătoare prezintă răspunsuri diferite în ceea ce privește rata de creștere, greutățile țesutului adipos și metabolismul glucozei și lipidelor la o dietă bogată în calorii [2]. Șoarecii C57BL/6J și AKR au prezentat un răspuns obezogen ridicat, dar șoarecii SWR/J și A/J au fost rezistenți la o astfel de dietă. La șobolanii Sprague-Dawley, se știe că diferite tulpini sunt fie predispuse, fie rezistente la apariția obezității ca răspuns la o dietă bogată în grăsimi [6]. Prezentul studiu demonstrează că șobolanul slab Wistar este predispus la dezvoltarea obezității ca răspuns la o dietă bogată în grăsimi.

Pentru a estima utilitatea șobolanilor DIO ca model de obezitate, este important să se determine asemănările lor cu obezitatea la vârsta adultă la om, cum ar fi dacă dezvoltă intoleranță la glucoză, hiperlipidemie și o greutate crescută a țesutului adipos visceral pe lângă o greutate corporală crescută. Grupul D a prezentat toate aceste schimbări. Programul de hrănire utilizat pentru grupa D are ca rezultat dezvoltarea DIO încă din vârsta de 12 săptămâni. Ca rezultat, metoda utilizată pentru inducerea obezității în grupa D oferă costuri economice mai mici pentru dezvoltarea unui model DIO decât cel utilizat pentru grupa B, cărora li s-a administrat o dietă bogată în grăsimi după înțărcare. Șobolanii din grupa C, care au fost alăptați de baraje care au fost hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi până la înțărcare, au prezentat caracteristici interesante, cum ar fi creșterea crescută după înțărcare, intoleranța la glucoză și creșterea greutății țesutului adipos visceral. Aceste observații sugerează puternic influența efectelor materne asupra fătului în timpul gestației.

Thompson și colab. [11] a raportat generarea unui model DIO interesant folosind șobolani Wistar. În modelul lor DIO, puii născuți din baraje care au fost restricționate la 70% din aportul alimentar ad libitum în timpul gestației au fost încrucișate pe baraje care au fost hrănite ad libitum pe tot parcursul sarcinii și au primit o dietă bogată în grăsimi după înțărcare. Modelele lor DIO s-au caracterizat prin hipersecreție de insulină în repaus alimentar și adipozitate crescută, dar nu au arătat nicio diferență în sensibilitatea la insulină în comparație cu modelul de control DIO în care puii au fost alăptați de baraje standard care au fost hrănite ad libitum de-a lungul gestației și au fost ținute la mare dieta grasa dupa intarcare. În modelul nostru DIO, descendenții au fost născuți și alăptați de baraje care au fost hrănite cu o dietă bogată în grăsimi din a 17-a zi de sarcină și au primit o dietă bogată în grăsimi după înțărcare. Madsen și colab. [7] au raportat obezitate indusă de dietă, modele de specii sensibile și rezistente provenite de la șobolani Sprague-Dawley În proiectarea lor, descendenții au fost ținuți pe o dietă bogată în grăsimi după înțărcare. Modelul nostru DIO este ușor superior celor două modele DIO de mai sus în ceea ce privește rapiditatea dezvoltării și gradul fenotipului obezității.

Sun și colab. [10] a raportat că, atunci când puii născuți din baraje hrănite cu o dietă bogată în grăsimi (60% grăsime) în timpul gestației au fost alăptați de baraje hrănite cu o dietă de laborator, după naștere, greutățile corporale ale acestor pui nu s-au diferit de greutățile puilor o dietă de laborator în timpul gestației și continuu după înțărcare. Mai mult, au detectat concentrații de leptină de până la 5-6 ori mai mari în laptele de la barajele hrănite cu o dietă bogată în grăsimi, comparativ cu cele de la barajele hrănite cu o dietă de laborator, și au sugerat că rezistența la leptină în hipotalamus ar fi importantă pentru DIO indusă de o dietă bogată în grăsimi. Yura și colab. [12] a demonstrat că șoarecii neonatali au devenit sever obezi după ce au primit injecții cu leptină între 6-11 zile după naștere și au fost hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi după vârsta de 11 săptămâni, comparativ cu șoarecii tratați fără leptină. Deși nu am putut măsura nivelurile de leptină din lapte în experimentul nostru din cauza dificultății tehnice a mulsului șobolanilor, aceste fapte sugerează că rezistența la leptină ar putea fi legată de dezvoltarea DIO în grupele C și D, în plus față de supra-nutriția.

Concluzii

Acest studiu a arătat că hrănirea unei diete bogate în grăsimi șobolanilor slabi Wistar în timpul perioadelor materne și/sau post-înțărcare a produs modele utile de obezitate la vârsta adultă umane induse de dietă, care prezentau fenotipuri de obezitate la o vârstă fragedă.