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【J. Adv. Res. 】 Il sistema di monitoraggio del metabolismo energetico animale TOW-INT aiuta a svelare il meccanismo degli oligosaccaridi alginati

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Una ricerca del CAU rivela che gli AOS prevengono l'obesità aumentando il dispendio energetico del grasso bruno, non il GM. I sistemi metabolici Tow-Int hanno convalidato i risultati.

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Astratto

1 settembre 2025 - Il professor Jiang Zhengqiang (National Science Fund for Distinguished Young Scholars, autore corrispondente) e il professor Yang Shaoqing (National Science Fund for Excellent Young Scholars, autore corrispondente) del College of Food Science and Nutritional Engineering della China Agricultural University hanno pubblicato una ricerca intitolata "Alginate oligosaccharides prevent and treat obesity by promoting brown fat thermogenesis rather than regulating gut microbiota" sull'autorevole rivista internazionale Journal of Advanced Research (Top, Q1, IF2024=13).

Questo studio ha rivelato sistematicamente un nuovo meccanismo attraverso il quale gli oligosaccaridi alginati (AOS) prevengono e trattano efficacemente l'obesità, promuovendo la termogenesi del tessuto adiposo bruno e migliorando il metabolismo energetico, piuttosto che affidarsi alla regolazione del microbiota intestinale. In questa ricerca, il Sistema di Monitoraggio del Metabolismo Energetico Animale di TOW-INT ha fornito un supporto fondamentale per la misurazione accurata dei parametri del metabolismo energetico, fungendo da strumento sperimentale di base.

Background della ricerca

L'obesità è diventata un problema di salute pubblica globale, strettamente associato a malattie metaboliche come il diabete di tipo 2, la malattia del fegato grasso non alcolica e le malattie cardiovascolari. I farmaci anti-obesità comunemente utilizzati, come Orlistat e Liraglutide, hanno una certa efficacia, ma devono affrontare problemi come effetti collaterali significativi e ripresa del peso dopo la sospensione. Pertanto, la ricerca di principi attivi naturali sicuri ed efficaci è diventata un punto di riferimento per la ricerca.

Come oligosaccaride funzionale di origine naturale, gli oligosaccaridi di alginato sono stati segnalati per possedere varie attività fisiologiche, come effetti antiossidanti, antinfiammatori e immunomodulatori. Tuttavia, il loro meccanismo specifico nella prevenzione e nel trattamento dell'obesità è rimasto poco chiaro. Questo studio è il primo a delucidare sistematicamente, attraverso approcci multi-modello e multi-omici, un nuovo percorso attraverso il quale gli AOS combattono l'obesità attivando il grasso bruno e migliorando il metabolismo energetico, indipendentemente dal microbiota intestinale.

Disegno della ricerca e risultati principali

1. Gli AOS prevengono e trattano in modo significativo l'obesità, con un'efficacia paragonabile a quella dell'orlistat
Utilizzando un modello di prevenzione dell'obesità di 12 settimane e un modello di trattamento di 8 settimane, lo studio ha rilevato che 1000 mg/kg di AOS hanno inibito in modo significativo l'aumento di peso, l'accumulo di grasso e la steatosi epatica indotti da una dieta ad alto contenuto di grassi, con effetti paragonabili al farmaco di controllo positivo Orlistat. In particolare, gli AOS non hanno ridotto l'assunzione di cibo, ma hanno addirittura aumentato in una certa misura l'assunzione di energia, suggerendo che il loro meccanismo d'azione potrebbe essere legato al miglioramento del dispendio energetico.

2. L'intervento antibiotico non ha ridotto gli effetti degli AOS, suggerendo un meccanismo indipendente dal microbiota intestinale
Per verificare ulteriormente se gli AOS agiscono attraverso la modulazione del microbiota intestinale, il team di ricerca ha utilizzato antibiotici ad ampio spettro per impoverire il microbiota intestinale. I risultati hanno mostrato che anche quando il microbiota intestinale è stato abbattuto, gli AOS hanno comunque migliorato efficacemente l'obesità e gli indicatori metabolici correlati, indicando che il loro meccanismo d'azione è indipendente dal microbiota intestinale.

3. Gli AOS migliorano il metabolismo energetico e attivano la termogenesi del grasso bruno
Dopo aver monitorato i topi sperimentali con il sistema di monitoraggio del metabolismo energetico animale TOW-INT, i ricercatori hanno scoperto che il gruppo trattato con gli AOS mostrava un aumento significativo del consumo di ossigeno (VO₂), della produzione di anidride carbonica (VCO₂) e del dispendio energetico (EE), oltre a una diminuzione del rapporto di scambio respiratorio (RER), a indicare che l'organismo utilizzava maggiormente i grassi come fonte di energia. Ulteriori studi hanno rivelato che gli AOS hanno aumentato significativamente l'espressione di geni e proteine termogenici chiave come UCP1, PGC1α e PRDM16 nel tessuto adiposo bruno, promuovendo la biogenesi e la funzione mitocondriale e migliorando così la capacità termogenica.

4. Gli AOS migliorano l'infiammazione sistemica e lo stress ossidativo
Per chiarire la funzione delle CTSS derivate dai LEC, lo studio ha costruito un modello murino Prox1-creER²; Ctssflox/flox ad eliminazione condizionata. Dopo l'induzione di tamoxifene, il knockout Ctss specifico per le LEC ha ritardato significativamente il tasso di degradazione degli eritrociti extravasati nelle CLN e ha migliorato efficacemente i deficit neurologici e la neuroinfiammazione indotti dalla SAH. Analogamente, anche la somministrazione sistemica dell'inibitore CTSS a piccola molecola LY3000328 ha prodotto effetti neuroprotettivi consistenti.

5. Anche l'iniezione intraperitoneale di AOS è stata efficace, suggerendo un'azione sistemica
Lo studio ha inoltre rilevato che anche l'iniezione intraperitoneale di una bassa dose di AOS (200 mg/kg) ha migliorato significativamente i disturbi metabolici nei topi obesi, confermando ulteriormente che gli AOS potrebbero agire direttamente sui tessuti metabolici attraverso il sistema circolatorio, piuttosto che solo attraverso effetti locali intestinali.

Sistema di monitoraggio del metabolismo energetico animale TOW-INT: Il "Gold Standard" per la ricerca sul metabolismo energetico

In questo studio, il sistema di monitoraggio del metabolismo energetico animale TOW-INT ha svolto il compito critico di misurare i parametri del metabolismo energetico, fornendo dati diretti, affidabili e di alta precisione a sostegno della scoperta che gli AOS aumentano il dispendio energetico e promuovono l'ossidazione dei grassi. Grazie a questo sistema, i ricercatori hanno monitorato costantemente parametri quali VO₂, VCO₂, RER ed EE nei topi, chiarendo il meccanismo con cui gli AOS combattono l'obesità attraverso il miglioramento della termogenesi del grasso bruno e del metabolismo energetico dell'intero corpo.

I vantaggi del sistema includono:

Analisi dei gas ad alta precisione: Monitoraggio in tempo reale delle concentrazioni di O₂ e CO₂ per un calcolo accurato del dispendio energetico e dell'utilizzo dei substrati.

Funzionamento non presidiato a lungo termine: Supporta il monitoraggio simultaneo di più gabbie, adattandosi alle esigenze degli esperimenti metabolici a lungo termine.

Visualizzazione completa dei dati: Con un software professionale, consente la visualizzazione in tempo reale delle curve metaboliche e l'analisi multidimensionale.

Compatibilità con diversi modelli animali: Adatto per topi, ratti, organismi acquatici, insetti, conigli, cani, maiali, bovini, pecore, cavalli, scimmie e persino esseri umani, ampiamente utilizzato nella ricerca relativa a obesità, diabete, metabolismo energetico e altro.

Implicazioni per la ricerca e prospettive di applicazione delle apparecchiature

Questo studio non solo fornisce una solida base scientifica per lo sviluppo degli oligosaccaridi di alginato come ingredienti naturali anti-obesità, ma offre anche nuove prospettive per la ricerca sul metabolismo energetico. Il Sistema di Monitoraggio del Metabolismo Energetico Animale di TOW-INT, in quanto strumento fondamentale per la ricerca sul metabolismo energetico, ha svolto un ruolo chiave in numerosi studi metabolici all'avanguardia, aiutando i ricercatori a scoprire i meccanismi profondi del bilancio energetico.

In futuro, con lo sviluppo approfondito della nutrizione di precisione e della ricerca sulla salute metabolica, il sistema di monitoraggio del metabolismo energetico avrà un valore ancora maggiore nei seguenti campi:

Valutazione degli alimenti funzionali: Valutazione degli effetti sul metabolismo energetico di componenti come oligosaccaridi, fibre alimentari e polifenoli.

Sviluppo di farmaci: Valutazione dell'impatto di farmaci per la perdita di peso, ipoglicemizzanti, ecc. sul dispendio energetico.

Ricerca metabolica ambientale e comportamentale: Indagine sulla regolazione del metabolismo energetico da parte di fattori come la temperatura, l'esercizio fisico e la luce.

Fenotipizzazione metabolica di modelli geneticamente modificati: Analisi delle caratteristiche del metabolismo energetico in modelli come UCP1 o PGC1α knockout.

Sistema di monitoraggio del metabolismo energetico animale TOW-INT - Fornisce dati visibili per la ricerca sul metabolismo energetico.

riferimento】

[1] Xu Y, Jiang J, Li T, et al. Gli oligosaccaridi alginati prevengono e trattano l'obesità promuovendo la termogenesi del grasso bruno piuttosto che regolando il microbiota intestinale[J]. Journal of Advanced Research, 2025.