Restricția pe termen scurt a alimentelor, urmată de reîncărcarea controlată, promovează comportamentul gorging, îmbunătățește
Kara L. Kliewer
un Departament de Științe Umane, Colegiul de Educație și Ecologie Umană, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, OH, SUA
Jia-Yu Ke
un Departament de Științe Umane, Colegiul de Educație și Ecologie Umană, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, OH, SUA
Michael B. Stout
un Departament de Științe Umane, Colegiul de Educație și Ecologie Umană, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, OH, SUA
Rachel Cole
un Departament de Științe Umane, Colegiul de Educație și Ecologie Umană, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, OH, SUA
Varman T. Samuel
b Departamentul de Medicină Internă, Școala de Medicină a Universității Yale, New Haven, CT, SUA
Gerald I. Shulman
b Departamentul de Medicină Internă, Școala de Medicină a Universității Yale, New Haven, CT, SUA
c Departamentul de Fiziologie Celulară și Moleculară, Școala de Medicină a Universității Yale, New Haven, CT, SUA
d Institutul Medical Howard Hughes, Școala de Medicină a Universității Yale, New Haven, CT, SUA
Martha A. Belury
un Departament de Științe Umane, Colegiul de Educație și Ecologie Umană, Universitatea de Stat din Ohio, Columbus, OH, SUA
Abstract
1. Introducere
Majoritatea persoanelor care pierd în greutate nu sunt în măsură să mențină pierderea în greutate în timp [1]. Depozitele de lipide ale țesutului adipos sunt completate eficient cu recâștigarea greutății [2] și a fost observată o recăpătare disproporționată a masei grase în raport cu țesutul slab la femeile aflate în postmenopauză [3] și la persoanele în vârstă [4]. În mod similar, s-a observat acumularea preferențială de grăsime în timpul creșterii recuperării la sugarii cu greutate mică la naștere [5] și după înfometare [6].
Modelele de rozătoare sunt utilizate în mod obișnuit pentru a elucida mecanismele biologice care promovează restabilirea țesutului adipos după pierderea în greutate și depunerea accelerată a grăsimilor după oprirea creșterii [7-17]. În aceste studii de „realimentare”, rozătoarele sunt restricționate caloriile/alimentele pentru a induce pierderea în greutate sau pentru a stopa creșterea și, ulterior, se refera la niveluri echivalente cu aporturile de controale potrivite sau cu acces ad-libitum la alimente. Utilizarea energiei sau expresia și activitatea genelor și proteinelor implicate în metabolismul lipidic sunt apoi examinate pentru a caracteriza mecanismele care promovează acumularea de grăsime după încetarea restricției alimentare.
Un potențial factor de confuzie în studiile de realimentare a rozătoarelor este efectul comportamentului hrănirii asupra exprimării genelor și proteinelor, metabolismul întregului corp și depozitele de lipide. Atunci când rațiile zilnice de alimente sunt limitate sub ceea ce ar fi consumat ad-libitum (de exemplu, restricție alimentară) sau raționat la nivelurile consumate prin controale potrivite (de exemplu, reîncărcarea), rozătoarele pot prezenta un model de consum de alimente în care toate alimentele alocate sunt ingerate la scurt timp după este prezentat [18-20]. Acest comportament de hrănire contrastează cu tiparul de ronțăit al consumului de alimente la rozătoarele hrănite ad-libitum, în care alimentele sunt consumate intermitent mai ales în timpul orelor întunecate și în perioade scurte în timpul orelor de lumină [18]. Ca rezultat al acestor modele de alimentație, stările metabolice zilnice ale rozătoarelor care consumă o dietă rațională includ o stare scurtă de hrănire și o stare de post extinsă până la repartizarea alimentară a zilei următoare [18], care contrastează cu rozătoarele care ronțăesc, care rămân efectiv într-o hrănire constantă. stat. În consecință, nivelurile de exprimare a genelor și proteinelor legate de metabolism, răspunsurile metabolice și depozitele de lipide la rozătoarele gorging pot varia considerabil într-un ciclu zilnic de hrănire și pot fi la extreme imediat înainte și după hrănire.
După cunoștințele noastre, niciun studiu nu a examinat modificările legate de metabolismul zilnic, ca urmare a înghițirii induse de restricții în timpul redobândirii greutății. În consecință, în studiile actuale, șoarecii au fost supuși unei restricții alimentare pe termen scurt care a declanșat gorging și, ulterior, au alimentat rații similare cu aporturile zilnice de șoareci de control hrăniți ad-libitum. Depozitele de lipide, metaboliții și hormonii, precum și expresia genelor implicate în metabolismul și inflamația țesutului adipos au fost apoi măsurate la șoarecii gorging în timpul perioadei lor zilnice de hrănire (gorging) și la sfârșitul perioadei lor zilnice de post. În plus, utilizând cleme hiperinsulinemice-euglicemice, sensibilitatea la insulină a fost investigată la șoarecii gorging supuși unor restricții/rații alimentare similare. Obiectivele noastre au fost de a captura oscilațiile intraday în depozitele de lipide și expresia genei țesutului adipos la șoarecii gorging și de a identifica consecințele metabolice ale gorging precipitat de restricția alimentară în timpul recuperării greutății.
2. Materiale și metode
2.1 Animale și proiectarea studiului
Două studii, aproape identice ca design, au fost utilizate pentru a îndeplini obiectivele acestei lucrări. Diferențele primare dintre studii au fost localizarea locuințelor și datele colectate (a se vedea paragrafele următoare). Studiul 1 a fost realizat la Universitatea de Stat din Ohio (OSU) și Studiul 2 la Universitatea Yale. Toate procedurile de studiu au fost aprobate de Comitetele instituționale de îngrijire și utilizare a animalelor din instituțiile respective.
În studiul 1, șoarecii masculi CD2F1 de cinci săptămâni (BALB/cx DBA/2, Charles River Laboratories, Wilmington, MA, SUA) au fost randomizați în funcție de greutate în două grupuri: Control (n = 10) și Restricted (n = 20) ).). Șoarecii au fost adăpostiți individual la o temperatură de 22 ± 0,5 ° C pe un ciclu de lumină-întuneric de 12: 12 ore și au oferit acces gratuit la apă. Șoarecii martori au fost hrăniți ad-libitum cu dietă AIN-93G cu granule semi-purificate (Research Diets, New Brunswick, NJ, SUA). Șoarecii restricționați au fost raționați cu dieta AIN-93G la începutul ciclului de lumină (0830 - 1000). Rațiile alimentare au fost restricționate cu 30 - 75% (în medie