Резюме

Затлъстяването достига пандемични размери в западното общество. Това доведе до увеличаване на тежестта за здравеопазването и намаляване на продължителността на живота. Затлъстяването е сложно, хронично заболяване, включващо десетилетия на патофизиологични промени и адаптация. Следователно е трудно да се установят точните механизми за този дългосрочен процес при хората. За да се заобиколят някои от тези проблеми, са на разположение няколко сурогатни модела, включително миши генетични загуби на функция, трансгенни мутации на печалба на функция, полигенни модели и различни модели на излагане на околната среда. Моделът на мишката за затлъстяване, предизвикано от диета, се превърна в един от най-важните инструменти за разбиране на взаимодействието на западните диети с високо съдържание на мазнини и развитието на затлъстяването. Моделът на затлъстяване, предизвикан от диетата, имитира отблизо нарастващата наличност на храни с високо съдържание на мазнини/висока плътност в съвременното общество през последните две десетилетия, които допринасят главно за тенденцията за затлъстяване при хората. Този модел е довел до много открития на важните сигнали при затлъстяването, като Akt и mTOR. Главата описва протоколи за модел на затлъстяване, предизвикано от диета при мишки, и протоколи за измерване на инсулинова резистентност и чувствителност.

индуцирано

1. Въведение

Затлъстяването е резултат от дисбаланс между приема на храна, основния метаболизъм и енергийните разходи. На индивидуално ниво множество ендогенни или екологични причини могат да доведат до затлъстяване (1). Въпреки това, в повечето случаи се смята, че комбинацията от прекомерен калориен прием и наличие на енергийно гъсти ястия е основният фактор за затлъстяването (2). Тъй като усложненията от затлъстяване като диабет и сърдечно-съдови заболявания обикновено изискват десетилетия, сурогатните животински модели са важни за изучаване на молекулярните аспекти на затлъстяването и неговите патофизиологични ефекти. Един от тези модели, които привличат все по-голямо внимание, е моделът на затлъстяване, предизвикан от диета при мишки.

Доказано е, че храни, богати на мазнини, произвеждат повишено телесно тегло и диабет при различни щамове мишки и плъхове (3). През последните 20–30 години има много изследвания, характеризиращи отговорите на животни, изложени на диети с високо съдържание на мазнини (4). Някои животни показват дълбоко повишаване на телесното съдържание на мазнини, докато някои са устойчиви на наддаване на тегло с високомаслена диета (5). Например безплодните плъхове Spraque-Dawley, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, имат различни реакции по отношение на развитието на затлъстяване. При мишките мишката A/J и мишката C57BL/KsJ са относително устойчиви на диета с високо съдържание на мазнини в сравнение с мишка C57BL/6J (6). Мишката B6 е особено добър модел, имитиращ човешки метаболитни нарушения, които се наблюдават при затлъстяване, тъй като когато се хранят ad libitum с диета с високо съдържание на мазнини, тези мишки развиват затлъстяване, хиперинсулинемия, хипергликемия и хипертония, но когато се хранят ad libitum за чау диета, те остават слаби без метаболитни отклонения (8).

Метаболитните аномалии на мишката B6 са почти успоредни с тези на модела на прогресия на човешкото затлъстяване. Въпреки че увеличение на телесното тегло може да се забележи след 2 седмици, увеличаването става постепенно и става очевидно след 4 седмици. След 16–20 седмици диетично хранене с високо съдържание на мазнини, мишката обикновено показва 20–30% увеличение на телесното тегло в сравнение с мишката, хранена с чау (9). Ефектите на диетата с високо съдържание на мазнини върху кръвната глюкоза са по-различни и зависят от вида на диетичния режим. Хипергликемията обикновено се развива в рамките на 4 седмици след диета с високо съдържание на мазнини (11). Повишаването на глюкозата на гладно обикновено се придружава от повишаване на нивата на инсулин на гладно. По това време експериментите с хиперинсулинемично-евгликемична скоба ще демонстрират инсулинова резистентност на цялото тяло. Няма обаче надеждни прогнози за развитието или началото на диабета и съобщеното развитие на явен диабет е противоречиво. Независимо от това, пълната проявена картина на затлъстяването се развива след 16 седмици диета с високо съдържание на мазнини с адипоцитна хиперплазия, отлагане на мазнини в мезентерията, повишена мастна маса, диабет и хипертония (12).

Akt и mTOR пътеката интегрира няколко важни сигнала, които регулират клетъчния растеж и метаболизма. Активирането на сигнали за Akt и mTOR от приема на храна има голямо значение за затлъстяването и инсулиновата резистентност (9). Инхибирането на Akt и mTOR пътя от рапамицин има ефекти върху дълголетието (13), диференциацията на адипоцитите и затлъстяването (14). Скорошни проучвания показват, че мишките с дефицит на S6K1 и ноктите на Akt1 при нокаутирани мишки са възпрепятствани от затлъстяване, предизвикано от диета, чрез модел на затлъстяване, предизвикано от диетата при мишки, описано по-долу (15).

Няколко фактора също са важни при използването на този модел на диета, предизвикано от затлъстяване. Първо, генетичната същност и степента на характеризиране на модела, както и разликите в миши произход могат да доведат до различен фенотип (16). Например мишките AKR/J и DBA/2J са много отзивчиви към диета с високо съдържание на мазнини, докато мишките A/J и Balb/cJ са по-устойчиви. Мишките C57BL/6J се характеризират по-добре от някои други модели. Второ, полът обикновено играе важна роля. Обикновено мъжките мишки са по-засегнати от диабет, отколкото женските мишки и по този начин се използват по-често в проучвания за затлъстяване, предизвикани от диета (17). Трето, факторите на околната среда са важни и трябва да се имат предвид. Затлъстелите мишки са чувствителни към стрес и техните настройки на околната среда ще повлияят на експерименталните резултати (18). Следователно, поставянето на клетки, плътността на мишките, качеството на храната, боравенето с тях, постелките и честотата на проверка на мишките ще доведат до нарушаване на развитието на затлъстяване при експериментални мишки.

2. Материали

2.1. Мишки

C57BL/6J мъже на възраст 4–6 седмици (лабораторията Джаксън, запас 000664).

Инвентаризирани (DIO) мъже C57BL/6J (лабораторията Джаксън) (вж. Бележка 1).