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Applicazione del sistema di metabolismo energetico animale nello studio dell'obesità

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L'obesità è una condizione cronica e contribuisce in modo determinante allo sviluppo di ipertensione, malattie coronariche, ictus, diabete di tipo II, dislipidemia e altre malattie croniche.

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Una causa importante dell'obesità e della sindrome metabolica è la disregolazione del metabolismo energetico, dovuta principalmente all'assunzione eccessiva di alimenti ad alto contenuto energetico.

Metodi di ricerca
Il sistema Animal Energy Metabolism System (EM-4M/R, Tow-Int Tech) è stato progettato per il monitoraggio in tempo reale dei parametri fisiologici di base e dell'attività spontanea degli animali. Include funzioni quali l'analisi dei gas, il monitoraggio dell'assunzione di cibo e acqua, la misurazione del peso corporeo, il rilevamento dell'attività sull'asse XYZ e il monitoraggio dell'attività sulla ruota di corsa. Questo sistema consente di analizzare qualitativamente e quantitativamente il comportamento degli animali e la sua relazione con il metabolismo respiratorio. È ampiamente utilizzato negli studi sulle malattie metaboliche, sui ritmi circadiani e sul sonno, dove è necessario un monitoraggio continuo degli indicatori metabolici basali e dell'attività quotidiana.

Durante l'esperimento, gli animali possono muoversi liberamente all'interno di una gabbia. Il sistema utilizza la calorimetria indiretta per monitorare in tempo reale parametri quali il tasso di consumo di ossigeno (VO2), il tasso di produzione di anidride carbonica (VCO2), il rapporto di scambio respiratorio (RER) e la produzione di calore (EE). Inoltre, il sistema comprende una mangiatoia e una bottiglia d'acqua monitorate per registrare i comportamenti di alimentazione e abbeveraggio. Il sistema può monitorare contemporaneamente 4-16 animali.

Misure chiave
Consumo di ossigeno (consumo di O2, ml/kg/ora)

Produzione di anidride carbonica (produzione di CO2, ml/kg/ora)

Rapporto di scambio respiratorio (RER)

Produzione di calore (calore, kcal/kg/ora)

Movimento orizzontale/verticale (Movimento, conteggi)

Assunzione di cibo (assunzione di cibo, g)

Assunzione di acqua (assunzione di acqua, g)

Materiali sperimentali
Animali: Topi, C57BL/6, di 3-5 settimane, maschi, 20 soggetti.

Dieta: dieta ad alto contenuto di grassi.

Apparecchiature: Sistema di metabolismo energetico animale (EM-4M/R, Tow-Int Tech).

Modellazione e misurazione
I topi sono stati divisi in un gruppo di controllo e in un gruppo modello. Il gruppo di controllo è stato alimentato con una normale dieta di mantenimento, mentre il gruppo modello è stato alimentato con una dieta ad alto contenuto di grassi per stabilire un modello di obesità per 15 settimane. Alla 16a settimana è stato condotto un test del metabolismo energetico di 24 ore.

Conclusioni
Come mostrato nelle figure 1A e 2A, il valore RER nel modello di obesità si stabilizza intorno a 0,75, con un leggero aumento a circa 0,8 durante il giorno, indicando che il grasso è il substrato principale che viene ossidato negli animali modello obesi. Al contrario, i topi di controllo hanno un valore RER di circa 0,85, con un aumento notturno di circa 0,95, suggerendo che il metabolismo dei carboidrati predomina durante i periodi di maggiore attività. I valori più elevati di VO2, VCO2 ed EE sono stati osservati di notte a causa dell'aumento dell'attività, dimostrando un chiaro ritmo circadiano. L'Animal Energy Metabolism System è indispensabile per l'analisi del metabolismo respiratorio in modelli simili, in quanto si riferisce accuratamente ai metaboliti e analizza la relazione tra metabolismo respiratorio e attività fisica in termini di livello di attività e dispendio energetico.

Applicazione pratica
Una scoperta nel metabolismo cellulare rivela un nuovo meccanismo di omeostasi metabolica del glucosio

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