Az időszakos mérsékelt energiakorlátozás javítja a fogyás hatékonyságát az étrend okozta elhízott egerekben

Tartozás Az elhízás, táplálkozás, testmozgás és étkezési rendellenességek Bodeni Intézete, Sydney Medical School, Charles Perkins Center, Sydney Egyetem, Camperdown, Ausztrália

időszakos

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Tartozás Az elhízás, táplálkozás, testmozgás és étkezési rendellenességek Bodeni Intézete, Sydney Medical School, Charles Perkins Center, Sydney Egyetem, Camperdown, Ausztrália

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Csatlakozási csontbiológiai osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, St Vincent's Hospital, Sydney, NSW, Ausztrália

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Egyformán közreműködött ebben a munkában: Herbert Herzog, Amanda Sainsbury

Társulási idegtudományi osztály, Garvan Orvostudományi Kutató Intézet, Darlinghurst, Ausztrália

Egyformán járult hozzá ehhez a munkához: Herbert Herzog, Amanda Sainsbury

Társulások Az elhízás, táplálkozás, testmozgás és étkezési rendellenességek Bodeni Intézete, Sydney Medical School, Charles Perkins Center, Sydney Egyetem, Camperdown, Ausztrália, Idegtudományi Osztály, Garvan Orvostudományi Kutatóintézet, Darlinghurst, Ausztrália

  • Radhika V. Seimon,
  • Yan-Chuan Shi,
  • Katy Slack,
  • Kailun Lee,
  • Hamish A. Fernando,
  • Amy D. Nguyen,
  • Lei Zhang,
  • Shu Lin,
  • Ronaldo F. Enriquez,
  • Jackie Lau

Ábrák

Absztrakt

Háttér

Az időszakos súlyos energiakorlátozás népszerű a testsúly kezelésében. Annak megvizsgálására, hogy az időszakos mérsékelt energiakorlátozás javíthatja-e ezt a megközelítést a súlycsökkenés hatékonyságának növelésével, egereken végzett vizsgálatot végeztünk, ahol az energiafogyasztás szabályozható.

Mód

A hím C57/Bl6 egereket, amelyeket 22 héten keresztül zsír- és cukortartalmú ad libitum diéta vált elhízottvá, ezután a két energiakorlátozott normál chow-étrend egyikét etették egy 12 hetes súlycsökkentési fázisban. A folyamatos étrend (CD) biztosította az életkornak megfelelő ad libitum chow-táplált kontrollok energiafogyasztásának 82% -át. Az időszakos étrend (ID) 5–6 egymást követő napon át a kontroll bevitel 82% -át, az 1-3 napos ad libitum bevitelt biztosította. A súlycsökkenés hatékonyságát ebben a fázisban (teljes súlyváltozás) ÷ [(egerek teljes energiafogyasztása CD-n vagy ID-n) - (a kontrollok átlagos átlagos energiafogyasztása)] értékkel számoltuk. Ezután az egerek alcsoportjai 3 hetes súlyvisszanyerési fázison estek át, amely ad libitum újratáplálást tartalmaz.

Eredmények

Az ID-n lévő egerek átmeneti hiperfágiát mutattak a kontrollokhoz képest minden 1-3 napos ad libitum táplálási periódus alatt, és összességében lényegesen többet ettek, mint a CD egerek (91,1 ± 1,0, szemben a kontroll bevitel 82,2 ± 0,5% -ával, n = 10, P ábra 1. Tanulmány folyamatábra.

CAC, folyamatos ad libitum chow; CAF, folyamatos ad libitum magas zsírtartalom; CD, folyamatos étrend; ID, időszakos étrend.

A súlycsökkenés hatékonyságát a fogyás fázisának kezdetétől a végéig a következőképpen számoltuk: (az egerek teljes súlyváltozása a folyamatos vagy szakaszos étrenden) ÷ (teljes energiahiány), ahol a teljes energiahiány (az egerek összes energiafogyasztása) a folyamatos vagy szakaszos étrenden) - (a CAC kontrollok átlagos átlagos energiafogyasztása). Ezt g/kJ egységekben fejezzük ki (vagyis az energiakorlátozás kJ-ként elvesztett grammja az életkorhoz illeszkedő kontroll egerek energiafogyasztásához viszonyítva a 12 hetes fogyás fázisában). Ez a számítás a (test energiavesztesége) ÷ (étrendi energiahiány) hiány-hatékonysági tényezőjén alapul, amelyet korábban a súlycsökkentő beavatkozások hatékonyságának számszerűsítésére fejlesztettek ki [23].

A súlycsökkenési szakasz végén 4 egeret a CAC csoportból, 5 egeret a CAF-ből és 5 egeret a folyamatos étrendből és az időszakos étrendből álló csoportokból 8: 00 órától éheztettünk, majd 11 között méhnyak diszlokációval megöltük őket.: 00 és 14:00 óra. Ezután a törzsvért összegyűjtöttük, majd a szérumot összegyűjtöttük és -80 ° C-on lefagyasztottuk az alábbiakban leírt elemzésig. Az agyakat izoláltuk és a hipotalamust lefelé fagyasztva, alumínium lemezen, száraz jégen. Ezután -80 ° C-on tároltuk a későbbi elemzésig, az alábbiakban leírtak szerint. A tetemeket kettős energiájú röntgenabszorpciós geometriával (Lunar PIXImus2 egér denzitométer; GE Healthcare, Waukesha, WI, USA) szkenneltük (a fej és a farok nélkül), hogy meghatározzuk a sovány (g) és a zsír (% és g) tömeget . A következő fehér zsírszövet (WAT) depótokat és más szöveteket ezután boncoltuk és lemértük; inguinalis (WATi), epididymalis (WATe), retroperitoneális (WATr) és mesentericus (WATm) WAT depók, interscapularis barna zsírszövet (BAT) depó, valamint hasnyálmirigy, máj, szív, vese, lép, herék és a maghólyagok.

Ezután az összes megmaradt egér egy 3 hetes (22 napos) „súlyvisszanyerési fázisba” lépett, ahol az energia korlátozott csoportokból származó egereknek az első 10 napban ad libitum hozzáférést biztosítottak a normál chow-hoz és a magas zsírtartalmú étrendhez. ezt követő 12 nap. A súly visszanyerési fázist követően az egereket leöltük, és a tetemeket és szöveteket a fent leírtak szerint összegyűjtöttük.

Az éhomi szérum glükóz, inzulin és inzulinrezisztencia meghatározása

A szérum glükóz- és inzulin-koncentrációt a Trace Scientific (Clayton, Victoria, Ausztrália) glükóz-oxidáz készletével, illetve a Millipore Corporation (Billerica, MA, USA) radioimmun-assay készletével mértük. Ezek alapján az inzulinrezisztencia indexét megbecsültük az inzulinrezisztencia homeosztatikus modell értékelésének képletével (HOMA-IR), amely (éhomi inzulin [mU/L] x éhomi glükóz [mmol/L])/22,5 [35 ].

Valós idejű PCR

A neuropeptid Y (NPY), az agouti-rokon peptid (AgRP) és a proopiomelanocortin (POMC) hipotalamusz mRNS expressziós szintjének meghatározásához a fagyasztott agyak hipotalamusz régióját boncoltuk ki, és a teljes RNS-t Trizol Reagent (Sigma, St Louis, USA) segítségével izoláltuk. MO, USA) a gyártó protokolljának megfelelően. A teljes RNS minőségét és koncentrációját spektrofotométerrel (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, LLC, USA) mértük. 1 μg teljes RNS-t fordítottunk át cDNS-be a Superscript III First-Strand szintézis rendszer (Invitrogen, Mount Waverley, Victoria, Ausztrália) alkalmazásával. Az NPY, AgRP vagy POMC primerek alkalmazásával végzett kvantitatív valós idejű PCR-t egy Light-Cycler® 480 valós idejű PCR rendszeren (Roche Applied Science, Németország) hajtottuk végre a SensiMix ™ Probe (Bioline Australia Pty Ltd, Alexandria, Új-Dél-Wales) alkalmazásával., Ausztrália) a gyártó utasításainak betartásával. Az L19 riboszomális fehérje (RPL19) expresszióját használtuk a kérdéses gének mRNS expressziójának normalizálására. Az NPY, az AgRP és a POMC primerek az alábbiak:

NPY: Előre: GAAAGCACAGAAAACGCCCCCAG, hátramenet: AAATGGGGCGGAGTCCAGCCTA; AgRP: Előre: TTTGTCCTCTGAAGCTGTATGC, Hátra: GCATGAGGTGCCTCCCTA; POMC: Előre: AGTGCCAGGACCTCACCA, hátramenet: CAGCGAGAGGTCGAGTTTG .

Statisztikai analízis

Az adatokat SPSS 18-as verzióval (SPSS Inc, Chicago, Illinois, USA) elemeztük. Az ismételt mértékű varianciaanalízist (ANOVA) alkalmazták az energiafogyasztás, a testtömeg és a WAT ​​depó tömegének értékelésére, az idő vagy a depó típusa a vizsgálati alany tényezőjeként, és a csoport (CAC, CAF, folyamatos étrend és szakaszos diéta). alanyok közötti tényező. A görbe alatti területet (AUC) az energiafogyasztáshoz és a testsúlyhoz a trapézszabály alkalmazásával számítottuk. Egyirányú ANOVA-t alkalmaztak az energiafogyasztás és a testtömeg, valamint a súlycsökkenés hatékonyságának, a kettős energiájú röntgenabszorpciós geometriával meghatározott testösszetételnek, a boncolt szövetek tömegének (a WAT ​​depók mellett), a szérum glükóz és az inzulin elemzésére. koncentrációk, az inzulinrezisztencia index, valamint a hipotalamusz NPY, AgRP és POMC mRNS expressziós szintjei, a csoport tényezőként. Bonferroni korrekciójával többszörös összehasonlításokhoz igazított post-hoc összehasonlításokat végeztek, ahol az ANOVA jelentős hatásokat tárt fel. A statisztikai szignifikanciát P-nél elfogadták. 2. ábra. Energiafelvétel (A) és testtömeg (B) a súlygyarapodás, a fogyás és a visszanyerés fázisában.

CAC, folyamatos ad libitum chow; CAF, folyamatos ad libitum magas zsírtartalmú étrend; CD, folyamatos étrend; ID, szakaszos étrend. Az adatok csoportonként 3–10 egér átlagértékei ± SEM, az 1. ábrán látható módon.

(A) Zsírtömeg (g), (B) zsírtömeg (a testtömeg% -ában) és (C) sovány tömeg (g) a fogyás és a súlyvisszanyerés fázisának végén. CAC, folyamatos ad libitum chow; CAF, folyamatos ad libitum magas zsírtartalmú étrend; CD, folyamatos étrend; ID, szakaszos étrend. Az adatok csoportonként 3–10 egér átlagértékei ± SEM, az 1. ábra szerint. * P 4. ábra. A test összetétele zsírszöveti boncolással meghatározva.

A fehér zsírszövet (WAT) és a barna zsírszövet (BAT) depótömege abszolút tömegben (g) és a testtömeg százalékában (%) jelenik meg a fogyás (A és B) és a súly visszanyerés (C) végén és D) fázisok. CAC, folyamatos ad libitum chow; CAF, folyamatos ad libitum magas zsírtartalmú étrend; CD, folyamatos étrend; ID, időszakos étrend; WATi, inguinalis WAT; WATe, epididymális WAT; WATr, retroperitoneális WAT; WATm, mesenterialis WAT; WATt, a fenti 4 WAT depó tömeg összege. Az adatok csoportonként 3–10 egér átlagértékei ± SEM, amint az az 1. ábrán látható. * P 2. táblázat: A maghólyagok és herék tömege (g és a testtömeg% -ában), a szérum glükóz- és inzulinszintje, valamint inzulinrezisztencia-index, a fogyás és a testsúly visszanyerésének végén a kísérlet.

Nincs különbség a szérum glükózban, az inzulinban vagy az inzulinrezisztencia indexben az egerek között a folyamatos vagy szakaszos étrenden

Az euglikémiás elhízás szindrómával összhangban a CAF csoportba tartozó egerek nem mutattak szignifikáns változást a szérum glükózban és szignifikánsan magasabb szérum inzulin koncentrációkat mutattak a CAC csoport megfelelő értékeihez képest mind a fogyás, mind a súly visszanyerés fázis végén (2. táblázat). . A fogyás fázisának végén a folyamatos és intermittáló étrenden lévő egerek szérum glükóz- és inzulinkoncentrációja szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a CAF csoporté, és nem volt szignifikáns különbség az intermittáló és a folyamatos étrendcsoportok, illetve a CAC csoport között (2. táblázat ). Mind a folyamatos étrend, mind az intermittáló étrend csoportok alacsonyabb inzulinrezisztencia-indexet mutattak, mint a CAF csoporté, szignifikánsan, így a folyamatos étrend-csoport esetében is (2. táblázat). A súlyvisszanyerési fázis végén a szérum inzulin koncentrációja és az inzulinrezisztencia index szignifikánsan magasabb volt a folyamatos, de nem időszakos étrendcsoportban a CAC egerekhez viszonyítva, de az értékek nem különböztek szignifikánsan a CAF csoport egereitől (2. táblázat) . Ismét nem volt szignifikáns különbség a folyamatos étrend és az intermittáló étrendcsoport között (2. táblázat).

A folyamatos, de nem időszakos étrend fokozta a proopiomelanocortin hipotalamusz expresszióját