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El sistema de monitorización del metabolismo animal de Tow-Int Tech puede estudiar los efectos de los cambios metabólicos sistémicos

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Causada por la temperatura ambiente en la respuesta inmunitaria tumoral

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Fondo

La temperatura ambiente está relacionada con nuestras vidas y tiene un importante impacto en la salud humana. Estudios recientes han relacionado los cambios en la temperatura ambiental con el metabolismo, la microbiota intestinal y las respuestas inmunitarias contra el cáncer. Los cambios metabólicos sistémicos inducidos por la temperatura ambiente generan respuestas inmunitarias antitumorales. Durante los cambios de temperatura se producen interacciones entre el microbioma intestinal y el inmunometabolismo. Observar los efectos de la temperatura ambiente en el metabolismo corporal podría ayudar a descubrir enfermedades metabólicas y nuevos tratamientos contra el cáncer.

El sistema de monitorización del metabolismo animal no sólo puede detectar la temperatura ambiente, sino también monitorizar y registrar indicadores metabólicos relacionados con el movimiento de animales pequeños en tiempo real, medir y analizar cualitativa y cuantitativamente las actividades de comportamiento de los animales y su relación con el metabolismo respiratorio, y ser ampliamente utilizado en nutrición, obesidad, diabetes e investigación sobre enfermedades cardiovasculares y otras enfermedades relacionadas con el metabolismo.

¿Cómo afectarán los cambios metabólicos sistémicos causados por la temperatura ambiente a la respuesta inmunitaria antitumoral?

1. Temperatura ambiental y metabolismo de las grasas

Las diferencias en la temperatura ambiente pueden afectar a las necesidades físicas, la actividad metabólica y la microbiota intestinal de un organismo. El tejido adiposo está compuesto por un gran número de grupos de células adiposas, separadas en lobulillos por finas capas de tejido conjuntivo laxo. La captación de glucosa y lípidos son fuentes de energía esenciales para las células cancerosas, y el tejido adiposo desempeña un papel importante en la regulación del equilibrio energético durante los cambios de temperatura ambiente

Los requisitos biofísicos de los organismos a diferentes temperaturas ambientales, incluidas sus actividades metabólicas en los distintos tejidos y la microbiota intestinal, son diferentes.

En un ambiente frío se desencadenan temblores musculares que promueven la producción de calor en el tejido adiposo marrón. El oscurecimiento del tejido adiposo blanco durante la exposición prolongada al frío también participa en la termogénesis a través de diversos mecanismos, incluida la estimulación del FGF21 hepático y de los ácidos biliares (BA). El aumento del metabolismo hepático de la acilcarnitina contribuye a la oxidación de lípidos en el hígado y otros tejidos.

En ambientes cálidos, la exposición al calor provoca cambios opuestos en la microbiota, beneficiando significativamente la remodelación ósea a través de una mayor producción de poliaminas. Tras la adaptación hepática al calor, disminuye el consumo de oxígeno en reposo. A medida que aumentan las temperaturas, las células grasas blancas pueden sufrir una reprogramación epigenética.

2. Respuesta inmunitaria a diferentes temperaturas

Las células inmunitarias vigilan y responden a las señales metabólicas ambientales y a diversos desencadenantes endógenos, lo que provoca cambios en su funcionamiento. Estudios en humanos y animales han demostrado que la variación de la temperatura ambiental puede alterar la respuesta inmunitaria celular y humoral. La figura muestra los efectos metabólicos e inmunitarios de la temperatura ambiente en ratones y humanos

Sabemos que las células inmunitarias se fortalecen en un entorno termoneutral, y las temperaturas ambientales frías tienen efectos tanto inhibidores como favorecedores sobre el sistema inmunitario, lo que, en cierta medida, depende de la duración de la exposición al frío. Varios estudios también han demostrado que, aunque la estimulación por frío a corto plazo reduce las respuestas linfoproliferativas humanas y la producción de citoquinas Th1, también desencadena respuestas inflamatorias y genes inmunosupresores característicos. Según los datos obtenidos en ratones, la adaptación a largo plazo a la exposición al frío da lugar a una respuesta antiinflamatoria, lo que sugiere que los cambios en las respuestas inmunitarias durante la aclimatación al frío pueden tener una importancia general.

3. Efecto de la temperatura ambiente en la microbiota intestinal

El microbioma humano está distribuido en varias partes del cuerpo, como las vías respiratorias, la piel y los intestinos. Entre ellos hay muchos tipos de enterovirus y hongos. Además del papel de la microbiota intestinal en la digestión de los alimentos y la regulación fisiológica del huésped, cada vez hay más pruebas que sugieren su función inmunitaria protectora para potenciar la inmunoterapia antitumoral en pacientes con cáncer.

Los componentes básicos de la vida son intrínsecamente sensibles a la temperatura. Cuando la temperatura es demasiado alta, las proteínas se desnaturalizan, los ácidos nucleicos pierden el emparejamiento de bases y la membrana plasmática se vuelve demasiado fluida. Cuando la temperatura es demasiado baja, todo se ralentiza: las enzimas funcionan con menos eficacia, los ácidos nucleicos forman estructuras secundarias inconvenientes y la membrana plasmática se endurece. Como resultado, los microorganismos y otros organismos ajustan sus procesos celulares para crecer dentro de unos rangos de temperatura específicos y responden cuando se supera su rango óptimo de temperatura.

Cabe señalar que, aunque los estudios han demostrado que la microbiota sometida a aclimatación térmica desempeña un papel importante en la regulación inmunitaria del huésped, estudios recientes han puesto de relieve que, a nivel de especie, los seres humanos y los ratones tienen composiciones de microbiota intestinal diferentes. En los humanos, el filo Bacteroidetes está compuesto principalmente por el filo Firmicutes de las familias Bacteroidetesceae y Ruminococcaceae. En cambio, en los ratones, los Bacteroidetes se componen principalmente de la familia S24-7, mientras que los Firmicutes se componen de los Clostridiales. Basándose en estos informes, se pueden imaginar diferentes enfoques para superar los retos de utilizar la microbiota del ratón como sustituto de la humana. Algunos ejemplos son la creación de modelos de ratón mediante el trasplante de la microbiota intestinal humana a ratones libres de gérmenes y el descubrimiento de homólogos funcionales entre las especies de ratón y la microbiota humana. Aunque los estudios en modelos animales han demostrado que la microbiota desempeña un papel clave en la regulación del inmunometabolismo a diferentes temperaturas ambientales, la importancia de la microbiota intestinal humana a este respecto sigue pendiente de investigación.

4. La temperatura ambiental con el cáncer y la inmunoterapia

La temperatura ambiental puede promover la tumorigénesis a través de diversos procesos fisiológicos, como los cambios metabólicos y endocrinos, los cambios en las respuestas inmunitarias y la microbiota intestinal. Las células cancerosas y malignas experimentan cambios metabólicos, principalmente a través de un metabolismo glucolítico acelerado, con el fin de obtener energía para promover su proliferación, supervivencia y migración. Sin embargo, la deficiencia de glucosa en el microambiente tumoral y en el entorno del huésped también puede conducir a una reprogramación metabólica de las células cancerosas, como la activación del metabolismo lipídico, alterando así la progresión tumoral y la resistencia a los fármacos.

El estrés crónico por frío (leve) a una temperatura ambiente estándar de aproximadamente 22 °C acelera el crecimiento tumoral; por lo tanto, la eficacia de la respuesta inmunitaria antitumoral varía significativamente en función de la temperatura. En un modelo de ratón, se observó un aumento significativo de las células T CD8+ efectoras antitumorales en el microambiente tumoral y los ganglios linfáticos de drenaje, mientras que tanto las células T reguladoras como las inmunosupresoras se redujeron a 30°C, lo que sugiere que sólo la cría de los ratones a 22°C dará lugar a una supresión significativa de la respuesta inmunitaria antitumoral. También observamos que este efecto se perdía si los tumores crecían en ratones inmunodeficientes, lo que sugiere un papel de la respuesta inmunitaria adaptativa.

La mejora de la vigilancia inmunitaria es fundamental para la inmunoterapia del cáncer, ya que puede aumentar la eliminación de las células cancerosas mediada por el sistema inmunitario. La microbiota intestinal produce una variedad de pequeñas moléculas y metabolitos que desempeñan un papel integral en la respuesta inmunitaria y la salud metabólica del organismo. Cada vez hay más pruebas que apoyan el papel de la microbiota intestinal en el crecimiento tumoral, que influye en la inmunidad antitumoral y en la eficacia de los efectos inmunitarios anticancerígenos de diversos inhibidores de puntos de control inmunitarios. Por lo tanto, es importante entender hasta qué punto los cambios en la microbiota intestinal debidos a cambios en la temperatura ambiental están implicados en el inmunometabolismo del cáncer.

Conclusiones

Los cambios de temperatura ambiental afectan a las respuestas inmunitarias antitumorales. La interacción entre el microbioma intestinal y el metabolismo inmunitario también cambia con los cambios de temperatura. Aunque recientemente se ha puesto de manifiesto que las alteraciones de la microbiota intestinal pueden provocar una desregulación del sistema inmunitario, aún queda por determinar la naturaleza exacta de esta interacción. Profundizar en el estudio de los mecanismos de regulación de las respuestas inmunitarias por las interacciones mediadas por la temperatura entre el tejido adiposo y la microbiota puede ayudar a dilucidar enfoques terapéuticos para las enfermedades metabólicas y el cáncer.

Soluciones

Sistema de monitorización del metabolismo animal Tow-Int Tech

El sistema de monitorización del metabolismo animal desarrollado independientemente por Tow-Int Tech es una plataforma modular altamente flexible. A través de un software, se pueden controlar simultáneamente diferentes módulos funcionales de la jaula, incluyendo el módulo de monitorización del metabolismo de la entropía respiratoria, el módulo de control de la temperatura ambiental, el módulo de monitorización de la dieta y el peso, el módulo de monitorización de la orina/heces, el módulo de actividad autónoma y entrenamiento, el módulo de monitorización del aprendizaje y la memoria, y el módulo de monitorización de telemetría fisiológica.

Funciones

Puede utilizarse para monitorizar el consumo de oxígeno, la producción de CO2, la respiración, la tasa metabólica, etc., de los animales y también contiene un módulo de control de la temperatura ambiental. El programa del microordenador controla la temperatura, la humedad y la iluminancia, lo que puede simular los cambios de temperatura y humedad durante el día y la noche, y también puede seleccionar una fuente de luz suficiente y estable para el entorno de crecimiento. Puede satisfacer los requisitos ambientales de diferentes experimentos, como proporcionar las condiciones ambientales necesarias para detectar las respuestas inmunitarias de los animales a diferentes temperaturas y proporcionar diferentes condiciones ambientales para el microbioma intestinal con el fin de ayudar a estudiar el papel del microbioma en la regulación del metabolismo inmunitario a diferentes temperaturas ambientales. Teniendo en cuenta los homólogos funcionales entre las especies de ratón y la microbiota humana, los modelos de ratón se establecen generalmente para estudiar por analogía cuestiones humanas relevantes. El sistema de monitorización del metabolismo animal controla y registra los indicadores metabólicos relacionados con el movimiento de animales pequeños en tiempo real para diferentes modelos específicos de ratón y proporciona al mismo tiempo un entorno experimental adecuado.

Los parámetros opcionales incluyen el consumo de energía, la ingesta de alimentos y agua, los modos de alimentación y bebida, la ubicación espacial, la actividad total y el número de rotaciones de las ruedas de actividad, el peso, la frecuencia cardiaca, la temperatura corporal, el análisis automatizado del comportamiento, etc. Todos los datos pueden sincronizarse y almacenarse en el ordenador.

Características del producto

Brand-nuevo diseño exterior, conveniente para el manejo experimental diario y la observación.

Experimental-los animales pueden ser criados y monitorizados durante mucho tiempo sin familiarizarse con nuevos entornos.

Multi-se adopta la medición por canales (el número de canales puede seleccionarse según sea necesario), y cada cámara experimental está equipada con controladores independientes.

The alto caudal de gas puede evitar que se acumulen en el interior de la jaula gases nocivos como el dióxido de carbono y el amoníaco, que pueden afectar negativamente a la fisiología y la cognición de los animales.

Built-dispositivo de secado de gases para evitar que el vapor de agua afecte a la precisión de los datos y dañe los componentes del análisis de gases.

Real-la monitorización en tiempo real registra los datos en bruto sin omisiones, preservando todas las posibilidades para investigaciones posteriores.

Más información sobre el sistema de monitorización del metabolismo animal

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Referencia

Efectos de la temperatura en la regulación del inmunometabolismo y la progresión del cáncer