Determinazione del dispendio energetico basale e della capacità degli adipociti termogenici di spendere energia nei topi obesi

Questo manoscritto descrive un protocollo per misurare il metabolismo basale e la capacità ossidativa degli adipociti termogenici nei topi obesi.

Questo protocollo consente a un ricercatore di determinare se ci sono differenze nell'equilibrio energetico dei topi, che possono aiutare a identificare i processi fisiologici responsabili di un cambiamento nel peso corporeo. Può anche essere usato per determinare la capacità del grasso bruno di spendere energia. Questa tecnica quantifica l'ossigeno consumato e la CO2 prodotta da un singolo topo in un ambiente controllato.

Consente agli utenti di calcolare il dispendio energetico in questo singolo topo e determinare se diversi trattamenti o manipolazioni genetiche possono modificare il dispendio energetico. Per iniziare, aprire il software che controlla l'involucro e il flusso d'aria e lasciare che il software verifichi la comunicazione del computer con l'apparecchiatura. Una volta stabilita la comunicazione, fare clic su File, quindi aprire configurazione esperimento e selezionare la configurazione dell'esperimento pre-progettata dal fornitore o configurata da un test precedente.

Quindi, fai clic su esperimento, quindi fai clic su Proprietà per aprire la finestra delle proprietà dell'esperimento. Nella finestra delle proprietà, impostare i parametri dell'involucro ambientale, tra cui la temperatura ambiente e i cicli di luce di 12 ore. Quindi fare clic su esperimento, seguito da configurazione per aprire la finestra di configurazione dell'esperimento in cui sono definiti i parametri di ciascuna gabbia metabolica.

Quindi, aggiungi una quantità pre-pesata di cibo agli alimentatori nelle gabbie metaboliche che ospitano topi femmina di otto settimane. Inoltre, posizionare le bottiglie d'acqua e controllare che le bottiglie siano sigillate correttamente e non perdano. Dopo 24 ore, pesare il cibo rimasto nelle gabbie e pesare i topi.

Due o tre giorni dopo che i topi sono stati alloggiati nel sistema, iniziare la calorimetria indiretta e le misurazioni dell'attività. In primo luogo, calibrare il rilevatore a base di ossigeno e zirconia dei sistemi CLAMS utilizzando un gas di calibrazione di composizione nota. Dopo aver acceso e assicurato che la pressione di uscita del serbatoio sia compresa tra 5 e 10 libbre per pollice quadrato, aprire il software di utilità di calibrazione per calibrare e testare i sensori di gas.

Fai clic su esperimento, quindi calibra e premi Start. Attendere che i sensori vengano testati e che il software chieda all'utente di ruotare le manopole del sensore di gas fino a quando il valore dell'identità dell'ossigeno è uno. Fare clic su Avanti al termine del passaggio.

Dopo aver misurato il peso corporeo e la composizione dei topi, avvia le misurazioni di ossigeno, anidride carbonica e attività facendo clic su sperimenta ed esegui. Dopo un minimo di 48 ore, interrompi l'esperimento facendo clic su Esperimento, quindi interrompi. Per esportare i dati, fai clic su file, quindi esporta ed esporta tutti i soggetti come file CSV.

Durante la fase oscura, i topi hanno un maggiore consumo di ossigeno e produzione di anidride carbonica, e quindi hanno un maggiore dispendio energetico. I topi con una dieta regolare e uno stato alimentato con ingestione di cibo che si verifica nel ciclo buio sono caratterizzati da valori di rapporto di scambio respiratorio vicini a uno, indicando una preferenza per l'uso di carboidrati. Durante il ciclo di luce, quando i topi dormono per lo più e quindi velocemente, c'è un passaggio all'ossidazione dei grassi con valori RER più vicini a 0,7.

Di conseguenza, l'attività fisica misurata come numero di interruzioni del raggio laser XYZ aumenta durante la fase oscura e diminuisce durante la fase di luce. L'alimentazione dietetica ricca di grassi aumenta il peso corporeo e la massa grassa senza modificare la massa magra. I topi alimentati con dieta ad alto contenuto di grassi mangiavano più chilocalorie al giorno, principalmente a causa della maggiore densità calorica per grammo di cibo.

Tuttavia, l'attività fisica è simile tra il chow e i topi nutriti con dieta ricca di grassi anche durante il periodo buio. I valori più bassi del coefficiente respiratorio dei topi alimentati con diete ad alto contenuto di grassi indicano una preferenza per l'uso del grasso come substrato primario per l'ossidazione. Il consumo di ossigeno, ma non la produzione di anidride carbonica, aumenta nei topi alimentati con dieta ricca di grassi, il che si traduce in un aumento significativo del dispendio energetico per topo.

Il dispendio energetico è aumentato da un'iniezione di beta-3 agonisti, principalmente a seguito dell'attivazione adrenergica degli adipociti termogenici, che aumenta il consumo di ossigeno, la produzione di anidride carbonica e quindi il dispendio energetico stesso. Per misurare il dispendio energetico con il CLAMS, la calibrazione deve essere completata e il peso corporeo deve essere misurato per eseguire l'analisi ANCOVA. Inoltre, l'assunzione di cibo deve essere misurata sia nel periodo di adattamento che durante le misurazioni.

Il periodo di adattamento è finito quando i topi recuperano l'assunzione iniziale di cibo e il peso corporeo. Questa procedura può anche essere utilizzata per testare gli effetti acuti dei farmaci sull'attività e sul comportamento del topo. Usiamo anche questo sistema in uno studio collaborativo che ha dimostrato quale popolazione di neuroni controllata Questa tecnica è essenziale per studiare le malattie legate all'aumento di peso e per identificare i processi che controllano le preferenze nutrizionali, nonché l'attività fisica, la termogenesi e l'equilibrio energetico.