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Wie überschüssiges Corticosteron den Stoffwechsel beeinflusst

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männliche und weibliche C57BL/6J-Mäuse

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Einführung

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 Stoffwechselraten sind nach wie vor unklar und sollten sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Mäusen untersucht werden.

Forschungsmethoden

Insgesamt 24 männliche und 24 weibliche C57BL/6J-Mäuse wurden nach dem Zufallsprinzip entweder der Corticosteron-Gruppe (100 mg/L, ca. 300 μg/Tag) oder der Vehikel-Kontrollgruppe zugewiesen. Die Mäuse hatten ad libitum Zugang zu Trinkwasser und erhielten während des gesamten dreiwöchigen Behandlungszeitraums eine Standarddiät. In der letzten Behandlungswoche wurden die Mäuse in ein Tier-Energiestoffwechselsystem gesetzt, um ihre Stoffwechselraten mittels indirekter Kalorimetrie zu bestimmen.

Forschungsergebnisse

Nach der Kortikosteronbehandlung wiesen die Mäuse typische Phänotypen eines Glukokortikoidüberschusses auf. Im Vergleich zu den männlichen Mäusen zeigten die weiblichen Mäuse jedoch eine signifikant größere Fettansammlung und Gewichtszunahme. Während des Tages waren der Energieverbrauch (EE, 25±5,9 %), der Sauerstoffverbrauch (21,7±10,0 %) und die Kohlendioxidproduktion (36,4±14,3 %) bei den mit Kortikosteron behandelten weiblichen Mäusen im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöht, während bei den männlichen Mäusen keine derartigen Veränderungen beobachtet wurden. Die Corticosteron-Behandlung erhöhte jedoch sowohl bei männlichen (10,7±5,7 %) als auch bei weiblichen (11,8±7,0 %) Mäusen das respiratorische Austauschverhältnis (RER) während des Tages signifikant auf etwa 1.

Nachts, wenn die Mäuse von Natur aus aktiver sind und die Energieeffizienz steigt, zeigten die mit Corticosteron behandelten weiblichen Mäuse im Vergleich zur Kontrollgruppe keine erhöhte Energieeffizienz, keinen erhöhten Sauerstoffverbrauch und keine erhöhte Kohlendioxidproduktion mehr. Ihre RER blieb jedoch signifikant höher (7,6±4,8 %), während die RER der männlichen Mäuse mäßig erhöht war (3,2±2,6 %), wobei beide Geschlechter RER-Werte nahe bei oder über 1 beibehielten.

Die mit Kortikosteron behandelten Mäuse befanden sich während der gesamten Behandlung in einem Zustand der Hyperphagie und Polydipsie, wobei die Nahrungsaufnahme sowohl tagsüber als auch nachts im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant höher war, wobei der Höhepunkt der Nahrungsaufnahme nachts erreicht wurde. Die anschließende metabolomische Analyse von Gewebeproben (Skelettmuskel, Leber und Gonadenfett) ergab signifikante Behandlungs- und Geschlechtsunterschiede.

Schlussfolgerung der Forschung

Diese Ergebnisse liefern weitere Erkenntnisse über die metabolischen Folgen eines Glukokortikoidüberschusses bei männlichen und weiblichen Mäusen. Während beide Geschlechter Veränderungen des Energiestoffwechsels und der Stoffwechselraten (insbesondere tagsüber) aufweisen, sind die Auswirkungen eines Glukokortikoidüberschusses bei weiblichen Mäusen möglicherweise stärker ausgeprägt. Künftige Forschungsarbeiten könnten untersuchen, ob diese Veränderungen ausschließlich auf die erhöhte Aktivität der Tiere und die erhöhte Nahrungs- und Wasseraufnahme zurückzuführen sind oder ob andere Mechanismen eine Rolle spielen. Darüber hinaus könnte in weiteren Experimenten untersucht werden, ob ein 11β-HSD1-Knockout (KO) diese Veränderungen verhindern kann, denn es hat sich gezeigt, dass es andere negative metabolische Effekte blockiert, die mit einem Glukokortikoid-Überschuss einhergehen, was die Entwicklung neuer therapeutischer Medikamente vorantreiben könnte.

Die entsprechenden Instrumentenlösungen von Tow-Int Tech

Das von Tow-Int Tech entwickelte System zur Überwachung des Energiestoffwechsels bei Tieren ist eine äußerst flexible und modulare Plattform. Mit einer einzigen Software können gleichzeitig verschiedene Funktionsmodule in den Tierkäfigen gesteuert werden, darunter:

Modul zur Überwachung der Atmung und des Stoffwechsels

Modul zur Kontrolle der Umgebungstemperatur

Modul zur Überwachung von Ernährung und Gewicht

Modul zur Überwachung von Urin und Kot

Modul für autonome Aktivität und Training

Modul Lern- und Gedächtnisüberwachung

Modul Physiologische Telemetrie-Überwachung

Dieses modulare System ermöglicht eine umfassende und präzise Überwachung verschiedener physiologischer Parameter und liefert wertvolle Daten für Stoffwechselstudien und Forschung.

System zur Überwachung des Tierstoffwechsels

Es kann den Sauerstoffverbrauch, die CO2-Produktion, die Stoffwechselrate der Atmung usw. genau messen. Es ist mit 4/8/16 Kanälen ausgestattet, jeder mit einem unabhängigen Controller, die unabhängig voneinander verwendet oder flexibel erweitert werden können, plug-and-play. (Die Kammern können je nach den experimentellen Anforderungen angepasst werden).

Luftstrom-Trocknungsfunktion: Die Luftstromtrocknungsfunktion stellt sicher, dass die Gaszusammensetzung der Probe nicht durch Feuchtigkeit oder andere adsorptive Materialien beeinträchtigt wird, wodurch die Genauigkeit der Gasmessdaten gewährleistet wird.

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

Referenzgas-Detektion: Kann den O2- und CO2-Gehalt in der Referenzluft der Versuchsumgebung überwachen.

CO2-Messung: Messbereich: 0-10.000 ppm, Messauflösung ≤0,0001%.

Sauerstoff-Messung: 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 ist. Die Daten werden in einem integrierten Format angezeigt und können Trendkurven für verschiedene Indikatoren liefern.

Das Animal Respiratory Metabolism Monitoring System ist eine vereinfachte Version des Animal Energy Metabolism Monitoring System (HOME CAGES). Es wird in erster Linie zur Überwachung von Parametern wie Sauerstoffverbrauch, CO2-Produktion und Atmungsstoffwechselrate verwendet und dient als Standardgerät für die Messung des Energiestoffwechsels bei Tieren.

System zur Überwachung des Atmungsstoffwechsels bei Tieren

Es kann den Sauerstoffverbrauch, die CO2-Produktion, die Stoffwechselrate der Atmung und andere verwandte Parameter genau messen. Ausgestattet mit 4/8/16 Kanälen, jeder mit einem unabhängigen Controller, kann es unabhängig verwendet oder flexibel erweitert werden, plug-and-play. (Die Kammern können je nach den experimentellen Anforderungen angepasst werden).

Luftstrom-Trocknungsfunktion: Stellt sicher, dass die Zusammensetzung der Probengase nicht durch Feuchtigkeit oder andere adsorptive Materialien beeinträchtigt wird, wodurch die Genauigkeit der Gasmessdaten gewährleistet wird.

Digitales Durchflussregelventil: Regelt den Gasfluss mit einer Genauigkeit von 0,01 l/min.

Referenzgas-Erkennung: Kann den O2- und CO2-Gehalt in der Referenzluft der Versuchsumgebung überwachen.

CO2-Messung:

Messbereich: 0-10.000 ppm

Auflösung der Messung: ≤0,0001%

Sauerstoff-Messung:

Messbereich: 0.1-25%

Auflösung: 0.0001%

Datenerfassungs- und Analysesystem (Software):

Umfasst einen integrierten Datensammler und eine Software, die über USB mit einem Computer verbunden ist. Die Daten werden in einem integrierten Format angezeigt, das Trendkurven für verschiedene Indikatoren liefert.

Das Animal Metabolism Monitoring System ist ein umfassendes System zur Überwachung der Stoffwechselparameter von Tieren. Es kann die Nahrungsaufnahme, den Wasserverbrauch und das Aktivitätsniveau kontinuierlich in Echtzeit verfolgen. Zusätzlich kann es optional so konfiguriert werden, dass es unter anderem den Sauerstoffverbrauch, die CO2-Produktion und die Stoffwechselrate der Atemwege überwacht.

Das System ist in der Lage, Tierkot und -urin zu trennen und zu sammeln. Es ermöglicht auch die Überwachung des Gewichts von Kot und Urin in Echtzeit, um den Stoffwechselzustand des Tieres zu analysieren.

Das Tierstoffwechsel-Monitoring-System besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten:

Datenerfassung und Steuerung

Metabolische Käfige

Umweltkabinett

Computer und Software

Dieses System bietet eine integrierte Lösung für die Untersuchung verschiedener Aspekte des Tierstoffwechsels und unterstützt eine breite Palette von Forschungsanwendungen in metabolischen, pharmakologischen und physiologischen Studien.

System zur Überwachung des Tierstoffwechsels

Der Tierstoffwechselkäfig und die Kot-/Harnsammelröhrchen bestehen aus hochwertigem PSU-Material (Polysulfon) mit einer hohen Oberflächengüte, die das Anhaften von Tierkot und -urin an den Wänden wirksam verhindert und sicherstellt, dass keine Rückstände zurückbleiben.

Hauptmerkmale:

Leicht zu entfernende Wasser- und Futterbehälter

Die Wasser- und Futterbehälter lassen sich leicht herausnehmen, ohne dass das Experiment unterbrochen werden muss. So werden die Tiere beim Füttern oder Nachfüllen von Wasser nicht gestört.

Auslaufsicheres Design der Wasserrückgewinnung

Die Wasserbehälter sind auslaufsicher konstruiert, um die Genauigkeit der Wasseraufnahmemessungen zu erhöhen und eine Kontamination der Urinsammlung zu vermeiden.

Modularer Aufbau

Das System ist hochflexibel und modular aufgebaut, so dass es je nach experimentellen Anforderungen funktionell angepasst und erweitert werden kann.

Unabhängige Steuerungen und flexible Kanalerweiterung

Das System ist mit unabhängigen Controllern ausgestattet, und die Anzahl der Kanäle kann leicht erweitert werden, was anpassbare Konfigurationen für verschiedene Experimente ermöglicht.

Fäkalien- und Urinsammlung mit Kühlmodul

Das System umfasst ein Kühlmodul für die Kot- und Urinsammlung, das das Einfrieren und Konservieren von Proben für spätere Analysen ermöglicht.

Diese Einrichtung bietet eine rationelle, nicht-invasive und hochpräzise Lösung für die Überwachung des Tierstoffwechsels, die eine hochwertige Datenerfassung bei minimaler Beeinträchtigung der Tiere ermöglicht.

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Wir setzen uns dafür ein, Ihre Forschung einfacher, genauer und effizienter zu machen und Ihnen zu helfen, Vertrauen in Ihre Daten aufzubauen! Wir haben bereits für eine Vielzahl von Kunden Dienstleistungen erbracht und verfügen über reiche Erfahrungen, wenn es darum geht, maßgeschneiderte, professionelle Lösungen für Ihre Bedürfnisse anzubieten.