Обмежене в часі годування викликає незворотні метаболічні порушення та зміну мікробіоти кишечника
Анотація
Передумови
Обмежений за часом режим годування (TRF), тобто відсутність споживання їжі протягом 14-16 годин протягом світлової фази на добу, послаблює риси відгодівлі та порушення обміну речовин у дорослих. Це дослідження має на меті подальше вивчення того, чи буде TRF захищати від подібних харчових проблем у неповнолітніх мишей.
Методи
Мишей в експериментальній групі лікували TRF протягом перших 4 тижнів (вважали фазою дитинства мишей) перед тим, як перейти на режим годування ad libitum (AD) як дорослі; контрольна група з усіма випробуваними дотримується режиму AD. Відстежували масу тіла і визначали біохімію сироватки крові, статеву зрілість, імунну функцію та мікробіоти кишечника у певний час.
Результати
Миші, які отримували TRF протягом дитинства (з віку відлучення), але проходили схему годівлі AD, оскільки дорослі демонстрували тенденцію до вищої маси тіла, вищих рівнів глюкози в сироватці крові, зморщених острівців Лангерганса, жирової хвороби печінки, потовщення стінок аорти, затримки статевого життя розвиток, збільшення частки Т-регуляторних клітин та нездорова мікробіота кишечника.
Висновок
Дитинство TRF викликає плейотропні побічні ефекти, включаючи важкі незворотні метаболічні порушення, пригнічену імунну функцію та відстале статеве дозрівання. Microbiota створила основу для TRF застосовувати реакції нижче за течією на вищезазначені зміни.
Вступ
Світова поширеність метаболічного синдрому значно зросла за останні десятиліття, що викликає велику загрозу як для дорослого, так і для дитячого населення. Надмірна вага, порушення гомеостазу глюкози, гіпертонія та дисліпідемія, за якими часто страждають серцево-судинні захворювання, цукровий діабет, нейродегенеративні захворювання та проблеми з фертильністю, спільно стали серйозним тягарем для всіх суспільств1 і навіть можуть призвести до затримки діагностики важких захворювань, і збільшити ризик ракових захворювань. 2 Фізичні вправи, баріатричні операції та дієтичні режими, включаючи обмеження калорій, періодичне обмеження енергії та обмежене в часі годування (TRF), є ефективними втручаннями при ожирінні та метаболічному синдромі у дорослих. 3 Крім того, голодування може зменшити ожиріння та захворювання, пов'язані з ожирінням, але може також забезпечити користь для неврологічної системи та тривалості життя. 4,5
Хоча фізіологія дітей відрізняється від дорослих, усі попередні дослідження TRF були зосереджені на дорослих. Тому наслідки TRF у дітей невідомі. Беручи до уваги унікальні фізіологічні особливості дітей, ми були надзвичайно обережними щодо екстраполяції позитивних ефектів TRF, що спостерігаються у дорослих. Поточне дослідження пропонує докази використання TRF у політиці та практиці охорони здоров’я серед дитячого населення. Подальші дослідження повинні перекласти шкідливі фізіологічні дані, що спостерігаються у мишей, на людей, що забезпечить інформацію для тих, хто формує політику, щодо відповідної дієти для молодого покоління.
Матеріали і методи
Тварини
Усі експерименти на тваринах проводились відповідно до інструкцій Інституційного комітету з догляду та використання тварин Інституту Солка. Експериментальний догляд за тваринами проводився з дозволу Комітету з питань захисту тварин лікарні Пекінського союзу медичного коледжу (дозвіл № XHDW-2015-1098). Куньмінських самців мишей (Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. (4 Yangshan Road, Beijing, China)) у віці 3 тижнів (вік відлучення) вводили в цикл 12:12 світло-темно. Втручання розпочато після акліматизації за допомогою нормальної їжі чау, доступної за бажанням (AD) протягом 1 тижня. Тиждень 0: мишам було 4 тижні (3 тижні годування груддю + 1 тиждень нормальної дієти чау для акліматизації). 4 тиждень: мишам було 8 тижнів, і режим їх годування був змінений на експериментальний метод. 4 тиждень розглядався, коли неповнолітні миші перетворилися на дорослих мишей. 8 тиждень: мишам було 12 тижнів, і основні дані результатів були зібрані та проаналізовані.
Графік годування та дієти
На 0 тижні мишей випадковим чином розподіляли на два режими годування. В експериментальній групі миші дотримувались TRF, тоді як миші контрольної групи мали доступ до їжі AD. За режимом TRF мишам дозволявся доступ до їжі між Zeitgeber-часом 13 (ZT 13) (ZT 0: ввімкнене світло; ZT 13: 1 год після вимкнення світла) та ZT 21 (3 години до включення світла).
Калорійність була необмеженою в будь-якому режимі. В обох схемах застосовували нормальний чау (стандарт GB14924.3-2010: 29% білка, 13% жиру та 58% вуглеводів) (за посиланням: LabDiet-5010). Їжу поповнювали на ZT 13 щовечора, щоб забезпечити достатню кількість їжі для кожної клітки.
Визначення експериментальної та контрольної груп: Миші TRF – AD (TA) слідували за TRF протягом перших 4 тижнів (5–8 тижнів після народження, після акліматизації), який вважався юнацьким періодом. Через 4 тижні неповнолітні переросли у дорослих мишей і їм дозволили їсти AD. Мишей AD-AD (AA) позначали контрольною групою, і всіх особин годували AD. Група TRF-TRF (TT) була змушена голодувати протягом 16-годинного періоду щодня протягом усього експерименту.
Споживання їжі та вага
Кількість їжі, споживаної для кожної клітки, зважували щодня при ZT 21, а масу тіла контролювали щотижня.
Біохімія сироватки крові
Кров отримували за ZT 21 (початок періоду голодування для TRF). Імуноферментний аналіз використовували для вимірювання концентрації сироваткового інсуліну, тригліцеридів (TG), загального холестерину (TC), ліпопротеїдів низької щільності (LDL), ліпопротеїдів високої щільності (HDL), лептину, греліну, пептиду YY (PYY), глюкагоноподібний пептид 1 (GLP-1), гонадотропін-вивільняючий гормон (GnRH), фолікулостимулюючий гормон (FSH), лютеїнізуючий гормон (LH), андроген та естроген (E). Рівні глюкози в крові вимірювали за допомогою глюкометра OneTouch Ultra при ZT 13 та ZT 21.