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Anwendung des tierischen Energiestoffwechselsystems bei der Untersuchung von Fettleibigkeit

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Adipositas ist eine chronische Erkrankung und trägt wesentlich zur Entwicklung von Bluthochdruck, koronarer Herzkrankheit, Schlaganfall, Typ-II-Diabetes, Dyslipidämie und anderen chronischen Krankheiten bei.

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Eine wesentliche Ursache für Fettleibigkeit 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 der Grundumsatzindikatoren und der täglichen 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.

Wichtige Messungen

Sauerstoffverbrauch (O2-Verbrauch, ml/kg/hr)

Kohlendioxid-Produktion (CO2-Produktion, ml/kg/Std.)

Austauschverhältnis der Atemwege (RER)

Wärmeproduktion (Wärme, kcal/kg/Std.)

Horizontale/vertikale Bewegung (Bewegung, Anzahl)

Nahrungsaufnahme (Nahrungsaufnahme, g)

Wasseraufnahme (Wasseraufnahme, g)

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.

Schlussfolgerung

Wie aus den Abbildungen 1A und 2A hervorgeht, stabilisiert sich der RER-Wert im Adipositas-Modell bei etwa 0,75, mit einem leichten Anstieg auf etwa 0,8 im Laufe 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 von 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 sich genau auf die Metaboliten bezieht und die Beziehung zwischen Atmungsstoffwechsel und körperlicher Aktivität in Form von Aktivitätsniveau und Energieverbrauch erörtert.

Praktische Anwendung

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