Fettleibigkeit

System des tierischen Energiestoffwechsels - EM

Überblick über Adipositas

Adipositas ist eine chronische Erkrankung und trägt wesentlich zur Entwicklung von Bluthochdruck, koronarer Herzkrankheit, Schlaganfall, Typ-II-Diabetes, Dyslipidämie und anderen chronischen Krankheiten bei. Eine wesentliche Ursache für Adipositas und das metabolische Syndrom ist die Fehlregulierung des Energiestoffwechsels, die in erster Linie auf den übermäßigen Verzehr von energiereichen Lebensmitteln zurückzuführen ist.

Forschungsmethoden

Das Animal Energy Metabolism System (EM-4M/R, Tow-Int Tech) ist für die Echtzeit-Überwachung der grundlegenden physiologischen Parameter und der spontanen Aktivität von Tieren konzipiert. Es umfasst Funktionen wie die Gasanalyse, die Überwachung der Futter- und Wasseraufnahme, die Messung des Körpergewichts, die Verfolgung der Aktivität auf der XYZ-Achse und die Überwachung der Laufradaktivität. Dieses System ermöglicht eine qualitative und quantitative Analyse des Tierverhaltens und seiner Beziehung zum Atmungsstoffwechsel. Es wird häufig bei Studien über Stoffwechselkrankheiten, zirkadiane Rhythmen und Schlaf eingesetzt, bei denen eine kontinuierliche Überwachung von Grundumsatzindikatoren und täglicher Aktivität erforderlich ist.

Während des Experiments können sich die Tiere in einem Heimkäfig frei bewegen. Das System nutzt die indirekte Kalorimetrie, um Parameter wie die Sauerstoffverbrauchsrate (VO2), die Kohlendioxidproduktionsrate (VCO2), das Atmungsaustauschverhältnis (RER) und die Wärmeproduktion (EE) in Echtzeit zu überwachen. Außerdem umfasst das System einen überwachten Futtertrog und eine Wasserflasche zur Aufzeichnung des Fress- und Trinkverhaltens. Das System kann 4-16 Tiere gleichzeitig überwachen.

Wichtigste Messungen

Sauerstoffverbrauch (O2-Verbrauch, ml/kg/hr): Das Volumen an Sauerstoff, das pro Einheit Körpergewicht und pro Zeiteinheit verbraucht wird.

Kohlendioxid-Produktion (CO2-Produktion, ml/kg/Std.): Das Volumen an Kohlendioxid, das pro Körpergewichtseinheit und pro Zeiteinheit produziert wird.

Respiratorisches Austauschverhältnis (RER): RER = CO2-Produktion/O2-Verbrauch.

Wärmeproduktion (Heat, kcal/kg/hr): Die pro Körpergewichtseinheit und Zeiteinheit erzeugte Wärmemenge.

Horizontale/vertikale Bewegung (Bewegung, Anzahl): Die Menge der Bewegung in horizontaler (XY) und vertikaler (Z) Richtung pro Zeiteinheit.

Nahrungsaufnahme (Nahrungsaufnahme, g): Die Menge der verzehrten Nahrung.

Wasseraufnahme (Wasseraufnahme, g): Die Menge des konsumierten Wassers.

Experimentelle Materialien

Tiere: Mäuse, C57BL/6, 3-5 Wochen alt, männlich, 20 Tiere.

Ernährung: Fettreiche Diät.

Ausrüstung: Tierisches Energiestoffwechselsystem (EM-4M/R, Tow-Int Tech).

Modellierung und Messung

Die Mäuse wurden in eine Kontrollgruppe und eine Modellgruppe unterteilt. Die Kontrollgruppe wurde mit einer normalen Erhaltungsdiät gefüttert, während die Modellgruppe 15 Wochen lang mit einer fettreichen Diät gefüttert wurde, um ein Fettleibigkeitsmodell zu erstellen. In der 16. Woche wurde ein 24-Stunden-Energiestoffwechseltest durchgeführt.

Ergebnisse

Abbildungen 1 A-D: Zeigen die Mittelwerte von RER, VO2, VCO2 und EE während des Tages, der Nacht und des gesamten 24-Stunden-Zeitraums

Abbildungen 2 A-D: Zeigen die Trends von RER, VO2, VCO2 und EE über einen Zeitraum von 24 Stunden

Schlussfolgerung

Wie in den Abbildungen 1A und 2A dargestellt, stabilisiert sich der RER-Wert im Adipositas-Modell bei etwa 0,75, mit einem leichten Anstieg auf etwa 0,8 während des Tages, was darauf hindeutet, dass Fett das primäre Substrat ist, das in den fettleibigen Modelltieren oxidiert wird. Im Gegensatz dazu haben die Kontrollmäuse einen RER-Wert von etwa 0,85, mit einem nächtlichen Anstieg auf etwa 0,95, was darauf hindeutet, dass der Kohlenhydratstoffwechsel in Zeiten erhöhter Aktivität vorherrscht. Nachts wurden aufgrund erhöhter Aktivität höhere VO2-, VCO2- und EE-Werte beobachtet, was einen klaren zirkadianen Rhythmus belegt. Das Animal Energy Metabolism System ist für die Analyse des Atmungsstoffwechsels in ähnlichen Modellen unverzichtbar, da es die Metaboliten genau angibt und die Beziehung zwischen dem Atmungsstoffwechsel und der körperlichen Aktivität in Form von Aktivitätsniveau und Energieaufwand erörtert.

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