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Tierisches Energiestoffwechselsystem - hilft bei der Bewertung der Arzneimittelsicherheit

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Forschung zur Substitution traditioneller Beruhigungsmittel durch Passionsblumenextrakt

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Hintergrund

In den letzten Jahrzehnten hat der Gebrauch von Schlafmitteln zusammen mit der Zahl der Menschen, die an Schlafstörungen leiden, dramatisch zugenommen. Auch die Abhängigkeit von diesen Medikamenten hat stark zugenommen. Die übermäßige Einnahme von Schlafmitteln kann jedoch zu unerwarteten Verhaltensauffälligkeiten und nachfolgenden Stoffwechselerkrankungen führen, insbesondere zu Stoffwechselstörungen, die auf ein abnormales Essverhalten und psychische Instabilität zurückzuführen sind. Jüngste Studien haben über zahlreiche Nebenwirkungen von verschreibungspflichtigen Schlafmitteln berichtet, was darauf hindeutet, dass bei Patienten mit unregelmäßigem Schlafverhalten Stoffwechselstörungen auftreten können. Insbesondere die übermäßige und längere Einnahme von Schlaftabletten wurde mit abnormen Verhaltensweisen während des Schlafs in Verbindung gebracht, und Berichte deuten auf eine hohe Sterblichkeitsrate bei Patienten mit Schlaflosigkeit hin.

Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass pflanzliche Heilmittel eine wichtige Lösung für die Linderung von Schlaflosigkeit darstellen. Wissenschaftler haben entdeckt, dass der Ethanolextrakt der Passionsblume, der wichtige Flavonoidverbindungen enthält, die allgemein als Passionsblume bekannt sind, schlaffördernde Eigenschaften hat. Eine frühere Studie hat bestätigt, dass dieser Extrakt bei Tieren den Schlaf fördert, wenn er entweder als Einzeldosis oder wiederholt verabreicht wird. In der folgenden Studie haben wir die Verhaltens- und Stoffwechselveränderungen bei Mäusen nach fünf Tagen wiederholter oraler Verabreichung des PI-Extrakts beobachtet.

Ziel der Studie

In dieser Studie untersuchten wir die Sicherheit des PI-Extrakts als Alternative zu Schlafmedikamenten, indem wir die Stoffwechsel- und Verhaltensänderungen nach wiederholter oraler Verabreichung bewerteten.

Materialien und Methoden

Mäuse wurden in zwei Gruppen aufgeteilt: eine Kontrollgruppe (mit Vehikel behandelt) und eine PI-Gruppe (mit Passionsblume behandelt). Die Mäuse wurden mit einem tierischen Energiestoffwechselsystem überwacht. Vor dem Versuch wurden die Mäuse zwei Tage lang in Stoffwechselkäfigen mit Futter und Wasser akklimatisiert. Die Haltungsbedingungen wurden bei Raumtemperatur (22±2°C), 60 % Luftfeuchtigkeit und einem 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus (Lichtperiode: von 07:00 bis 19:00 Uhr) beibehalten, wobei sichergestellt wurde, dass die Tiere während der Eingewöhnungszeit freien Zugang zu Futter und Wasser hatten. Die Kontroll- und die PI-Gruppe wurden dann an fünf aufeinanderfolgenden Tagen mit Wasser (500 mg/kg/Tag) bzw. PI (500 mg/kg/Tag) gefüttert, wobei die Fütterung standardmäßig zwei Stunden vor dem Ausschalten der Beleuchtung erfolgte. Der Sauerstoffverbrauch (VO2), die Kohlendioxidproduktion (VCO2) und der Nahrungsverbrauch wurden mit dem Energiestoffwechselsystem gemessen. Die Atmungsaustauschraten und der Energieverbrauch (EE) wurden mit einer internen Standardsoftware berechnet.

Ergebnisse Analyse 1: Das Stoffwechselüberwachungssystem für Tiere zeichnete die Nahrungs- und Wasseraufnahme von Mäusen auf, die an fünf aufeinanderfolgenden Tagen mit Veh- und PI 500 behandelt wurden, und berechnete den durchschnittlichen Echtzeitverbrauch für einen 24-Stunden-Hell/Dunkel-Zyklus. In der PI 500-Gruppe zeigten sowohl die Nahrungs- als auch die Wasseraufnahme 2-4 Stunden vor dem Einschalten des Lichts eine signifikante Abnahme bzw. einen Abwärtstrend. Nach dem Ausschalten des Lichts nahmen beide Gruppen mehr Nahrung und Wasser auf; es gab jedoch keinen statistisch signifikanten Unterschied in der Nahrungs- und Wasseraufnahme zwischen den beiden Gruppen.

Ergebnisse Analyse 2: Die Respiratory Exchange Ratio (RER) in der PI 500 Gruppe war während der Lichtperiode höher und blieb für ungefähr 11 Stunden nach der oralen Verabreichung von PI erhöht. Nach dem Zeitraum zwischen 04:00-06:00 Uhr (Dauer durch gestrichelte Linien angegeben) kehrte sich das Muster des RER jedoch um, und der RER in der PI 500-Gruppe begann zu sinken. Darüber hinaus ergab die Studie, dass die Ergebnisse des Energieverbrauchs (EE) während der Dunkelheit in der PI 500-Gruppe deutlich niedriger waren. Das Echtzeit-Aktivitätsdiagramm zeigte auch, dass die Aktivität während der Dunkelheit in der PI 500-Gruppe deutlich geringer war als in der Veh-Gruppe, was darauf hindeutet, dass die PI 500-Gruppe während der Dunkelheit ein konstant niedriges Aktivitätsniveau beibehielt.

Schlussfolgerung

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die PI-Behandlung den Energieaufwand wirksam reduziert. Mit anderen Worten: Es wurde weder eine Zunahme des Appetits noch eine Gewichtszunahme beobachtet, und es wurden keine Veränderungen der Körperzusammensetzung festgestellt, sondern lediglich eine Veränderung des Schlafverhaltens. In Anbetracht der Tatsache, dass die wiederholte Einnahme verschiedener verschreibungspflichtiger Schlafmittel zu Verhaltensstörungen und Stoffwechselveränderungen führen kann, wollten wir herausfinden, ob die wiederholte Verabreichung von PI-Extrakt ähnliche Probleme in einem Tiermodell hervorrufen könnte. Insgesamt zeigten die Ergebnisse nach der wiederholten Verabreichung von PI-Extrakt an Mäuse über 5 Tage keine nachteiligen Wirkungen wie abnorme Stoffwechselphänotypen oder Verhaltensweisen, einschließlich Hyperphagie oder unerwartete Stoffwechselveränderungen. Durch diese Studie haben wir bestätigt, dass die Verwendung von PI-Extrakt in erster Linie eine schlafinduzierende Wirkung hat, zumindest in Tiermodellen, ohne negative Verhaltens- oder Stoffwechselstörungen zu verursachen.

Tow-Int Tech System zur Überwachung des Tierstoffwechsels

Das Tow-Int Tech-System zur Überwachung des Tierstoffwechsels besteht in erster Linie aus einer Umgebungskammer, Tierversuchskäfigen, einem Datenerfassungsgerät, einer Gasquelle und Filtrationskomponenten, einem Computer-Host und Software. Es verwendet eine bodenstehende Umgebungskammer, in die bis zu 64 Kanäle integriert werden können, was die gleichzeitige kontinuierliche Überwachung des Atmungsstoffwechsels, der Futter- und Wasseraufnahme, der Spontanaktivität und der freiwilligen Bewegung von Kleintieren in ein und derselben Charge ermöglicht. Das System zeichnet relevante Daten für die Analyse auf und bietet ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. Es kann u. a. für Studien zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Insulintoleranz, dem Zusammenhang zwischen metabolischem Syndrom, Diabetes und Alterung, Stoffwechselerkrankungen, neurologischen Schäden, epigenetischen Faktoren, Veränderungen der Gehirnfunktion aufgrund von Antibiotikaeinsatz oder Toxinexposition, zur Bewertung des Stoffwechselbedarfs, der relativen thermogenen Wirkung verschiedener Nahrungsmittel, Getränke, Aktivitäten und Medikamente, zur Analyse des metabolischen Phänotyps, für Verhaltensstudien, für die Ernährungsforschung, für die Tierforschung und für Mikrobiomstudien eingesetzt werden.

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Referenz

Kim GH, Yi SS. Chronische orale Verabreichung von Passiflora incarnata-Extrakt hat keine abnormen Auswirkungen auf Stoffwechsel- und Verhaltensparameter bei Mäusen, außer um Schlaf zu induzieren. Lab Anim Res. 2019 Dec 30;35:31. doi: 10.1186/s42826-019-0034-9. PMID: 32257918; PMCID: PMC7081546.