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Studie über die Auswirkungen von übermäßigem Kortison

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stoffwechselrate von männlichen und weiblichen C57BL/6J-Mäusen

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Einführung in die Studie

Glukokortikoide sind für die Regulierung von Stoffwechselprozessen von entscheidender Bedeutung und finden in der medizinischen Behandlung eine wichtige Anwendung. Es ist jedoch bekannt, dass ein Überschuss an Glukokortikoiden negative Auswirkungen auf den Stoffwechsel hat, einschließlich Hyperglykämie, Muskelschwund und Fettansammlung, was letztlich zum Cushing-Syndrom führt. Die Auswirkungen von Glukokortikoiden auf den Energiestoffwechsel und die Stoffwechselrate sind nach wie vor unklar und sollten bei männlichen und weiblichen Mäusen untersucht werden.

Forschungsmethoden

Insgesamt 24 männliche und 24 weibliche C57BL/6J-Mäuse wurden nach dem Zufallsprinzip entweder der Cortison-Gruppe (100 mg/L, ca. 300 μg/Tag) oder der Vehikel-Kontrollgruppe zugewiesen. Die Mäuse hatten freien Zugang zu Trinkwasser und wurden drei Wochen lang mit einer Standarddiät gefüttert. In der letzten Behandlungswoche wurden die Mäuse in ein Tier-Energiestoffwechselsystem gesetzt, um eine indirekte Kalorimetrie durchzuführen.

Forschungsergebnisse

Nach der Kortisonbehandlung wurden die typischen Phänotypen eines Glukokortikoidüberschusses beobachtet. Im Vergleich zu männlichen Mäusen wiesen weibliche Mäuse jedoch eine deutlich stärkere Fettansammlung und Gewichtszunahme auf. Während des Tages zeigten weibliche Mäuse, die mit Kortison behandelt wurden, im Vergleich zur Kontrollgruppe einen erhöhten Energieverbrauch (EE, 25 ± 5,9 %), Sauerstoffverbrauch (21,7 ± 10,0 %) und Kohlendioxidproduktion (36,4 ± 14,3 %), während männliche Mäuse keine ähnlichen Steigerungen aufwiesen. Allerdings erhöhte Cortison das Atemaustauschverhältnis (RER) sowohl bei männlichen (10,7 ± 5,7 %) als auch bei weiblichen Mäusen (11,8 ± 7,0 %) signifikant auf 1.

Abends, wenn die Mäuse von Natur aus aktiver sind und die Energieeffizienz zunimmt, stiegen Energieeffizienz, Sauerstoffverbrauch und Kohlendioxidproduktion bei weiblichen Cortisonmäusen im Vergleich zur Kontrollgruppe nicht mehr an. Dennoch behielten die weiblichen Mäuse einen höheren RER-Wert (7,6 ± 4,8 %) bei, während der RER-Wert bei den männlichen Mäusen mäßig erhöht war (3,2 ± 2,6 %), wobei beide nahe bei oder über 1 lagen. Die mit Kortison behandelten Mäuse wiesen eine anhaltende Hyperphagie und Polydipsie auf und nahmen sowohl nachts als auch tagsüber deutlich mehr Nahrung zu sich als die Kontrollgruppe, wobei die Nahrungsaufnahme nachts ihren Höhepunkt erreichte. Die anschließende metabolomische Analyse von Gewebeproben (Skelettmuskel, Leber und Gonadenfett) ergab signifikante Behandlungs- und Geschlechtsunterschiede.

Schlussfolgerungen der Forschung

Diese Ergebnisse liefern weitere Erkenntnisse über die metabolischen Folgen eines Glukokortikoidüberschusses bei männlichen und weiblichen Mäusen. Während sich der Energiestoffwechsel und die Stoffwechselraten bei beiden Geschlechtern ändern (insbesondere tagsüber), sind die Auswirkungen des Glukokortikoidüberschusses auf den Stoffwechsel weiblicher Mäuse möglicherweise ausgeprägter. Die Forscher können weiter untersuchen, ob diese Veränderungen ausschließlich auf eine erhöhte Aktivität der Tiere, auf vermehrtes Fressen und Trinken oder auf andere Mechanismen zurückzuführen sind. Darüber hinaus kann in weiteren Experimenten festgestellt werden, ob ein 11β-HSD1-Knockout (KO) diese Veränderungen verhindern kann, wie dies auch bei anderen negativen Stoffwechseleffekten im Zusammenhang mit einem Glukokortikoidüberschuss der Fall ist, und so die Entwicklung neuer Medikamente vorantreiben.

Einschlägige Instrumentenlösungen, die von Tow-Int Tech angeboten werden

System zur Überwachung des Energiestoffwechsels bei Tieren

Das von Tow-Int Tech entwickelte System zur Überwachung des tierischen Stoffwechsels ist eine hochflexible modulare Plattform. Eine Software kann gleichzeitig verschiedene funktionale Module innerhalb des Zuchtkäfigs steuern, darunter:

Modul zur Überwachung des Atmungsentropie-Stoffwechsels

Modul zur Kontrolle der Umgebungstemperatur

Modul zur Überwachung von Fütterung, Trinken und Gewicht

Modul zur Überwachung von Urin und Kot

Modul für autonome Aktivität und Training

Modul zur Überwachung von Lernen und Gedächtnis

Modul zur Überwachung der physiologischen Telemetrie

Merkmale

Es kann den Sauerstoffverbrauch, die CO2-Produktion, die Stoffwechselrate der Atmung und vieles mehr genau messen.

Es ist mit 4/8/16 Kanälen ausgestattet, jeder mit einer unabhängigen Steuerung, die eine eigenständige Nutzung und flexible Erweiterung ermöglicht, Plug-and-Play (die Kammer kann je nach experimentellen Bedürfnissen angepasst werden).

Luftstromtrocknungsfunktion: Die Luftstromtrocknungsfunktion stellt sicher, dass die Gaszusammensetzung der Proben nicht durch Feuchtigkeit und andere adsorptive Materialien beeinträchtigt wird, wodurch die Genauigkeit der Gasmessdaten gewährleistet wird.

Digitales Durchflussventil: Steuert den Gasfluss mit einer Genauigkeit von 0,01 l/min.

Referenzgaserkennung: Kann den O2- und CO2-Gehalt in der Umgebungsluft der Versuchsumgebung überwachen.

Kohlendioxid-Messung: Messbereich: 0-10.000 ppm, Messauflösung ≤ 0,0001%.

Sauerstoffmessung: Auflösung 0,0001%, Messbereich: 0.1-25%.

Datenerfassungs- und Analysesystem (Software): Umfasst einen integrierten Datensammler und eine Software, die über USB mit einem Computer verbunden wird. Die Daten werden auf integrierte Weise angezeigt und bieten Trendkurven für verschiedene Indikatoren.

Erfassungssystem für Tierexspirationen

Das Animal Expiratory Acquisition System ist eine vereinfachte Version des Animal Metabolism Monitoring System (HOME CAGES). Es wird in erster Linie zur Überwachung des Sauerstoffverbrauchs, der CO2-Produktion, der Atmungsstoffwechselrate und anderer Metriken der Tiere verwendet und dient als Standardgerät zur Messung des Energiestoffwechsels der Tiere.

System zur Überwachung des Tierstoffwechsels

Das Animal Metabolism Monitoring System ist ein umfassendes System zur Überwachung der Stoffwechselindikatoren von Tieren. Es kann die Nahrungsaufnahme, den Wasserverbrauch und das Aktivitätsniveau in Echtzeit überwachen und verfügt über optionale Funktionen zur Messung des Sauerstoffverbrauchs, der CO2-Produktion, der Stoffwechselrate der Atemwege und mehr. Das System ermöglicht die Trennung und Sammlung von Tierkot und -urin. Es ermöglicht auch die Echtzeitüberwachung des Gewichts von Kot und Urin, um den Stoffwechselzustand des Tieres zu analysieren. Das Stoffwechselüberwachungssystem für Tiere besteht hauptsächlich aus einem Datenerfassungs- und Steuergerät, Stoffwechselkäfigen, einer Umgebungskammer, einem Computer und Software.

Der Stoffwechselkäfig und das Kot-/Harnsammelrohr sind aus hochglänzendem PSU-Material gefertigt, das das Anhaften und die Rückstände von Tierkot und -urin wirksam verhindert.

Die Tränke- und Futtertröge lassen sich leicht abnehmen, so dass Futter und Wasser nachgefüllt werden können, ohne den Versuch zu unterbrechen, und die Tiere möglichst wenig gestört werden.

Die Konstruktion umfasst ein System zur Rückgewinnung von Leckflüssigkeit aus dem Trinkwasser, das die Genauigkeit der Tränkemessung erhöht und Auswirkungen auf die Urinsammlung vermeidet.

Das System ist modular aufgebaut, so dass Funktionen je nach Bedarf flexibel hinzugefügt oder entfernt werden können.

Es verfügt außerdem über unabhängige Steuerungen mit einer flexiblen Anzahl von Kanälen, die je nach Bedarf erweitert werden können. Außerdem enthält es ein Kühlmodul für den Kot- und Urinsammler, das eine Tiefkühllagerung ermöglicht.

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