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Aplicación de sistemas de monitorización del metabolismo energético en modelos de ratón de hígado graso

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Metabolism System puede utilizarse en modelos de ratón de hígado graso.

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La enfermedad del hígado graso y su asociación con la obesidad

El hígado graso está estrechamente asociado a la obesidad y suele ir acompañado de trastornos metabólicos como la resistencia a la insulina y la dislipidemia. La obesidad, en particular la visceral, es uno de los principales factores de riesgo de la enfermedad del hígado graso asociada a disfunción metabólica (MAFLD). Por tanto, establecer modelos animales adecuados de hígado graso es esencial para estudiar en profundidad la patogénesis de la MAFLD y explorar posibles estrategias terapéuticas.

Diferencias del metabolismo energético en modelos de ratón de hígado graso

Los modelos de ratón de hígado graso (normalmente inducidos por dietas ricas en grasas), los modelos de ratón obeso y los ratones normales de control presentan diferencias significativas en el metabolismo energético. Estas diferencias se reflejan principalmente en el consumo de oxígeno (VO₂), la producción de dióxido de carbono (VCO₂), la relación de intercambio respiratorio (RER), el gasto energético (EE) y los niveles de actividad. Las siguientes secciones detallan cada uno de estos parámetros:

1. Consumo de oxígeno (VO₂) y producción de dióxido de carbono (VCO₂)

Ratones modelo con hígado graso/obesos frente a grupo de control: Los ratones modelo de hígado graso y obesos suelen presentar un VO₂ y VCO₂ más bajos. Por ejemplo, un estudio descubrió que la deleción del gen Foxp1 conducía a una mayor actividad del tejido adiposo marrón, un gasto energético elevado y resistencia a la obesidad inducida por una dieta alta en grasas (Liu et al., 2019). Como se muestra en la Figura 1, los ratones Foxp1 knockout (Foxp1-/-) tenían un mayor consumo de oxígeno que los ratones Foxp1⁺/⁺ (Liu et al., 2019).

La alimentación rica en grasas a largo plazo deteriora la función mitocondrial y el metabolismo energético, reduciendo el consumo de oxígeno. Los estudios demuestran que las dietas ricas en grasas alteran la función respiratoria y afectan a los ritmos circadianos en ratones (Wu et al., 2024).

La spexina modula el metabolismo energético aumentando el consumo de oxígeno. Un estudio demostró que la Spexina potencia el oscurecimiento del tejido adiposo blanco a través de la vía JAK2-STAT3, mejorando los trastornos metabólicos relacionados con la obesidad (Zeng et al., 2024).

2. Relación de intercambio respiratorio (RER)

Definición:
El RER es la relación entre la producción de dióxido de carbono y el consumo de oxígeno y refleja el tipo de sustrato que se metaboliza. Un RER cercano a 1 indica la utilización de hidratos de carbono, mientras que un RER cercano a 0,7 sugiere la utilización de grasas.

Ratones modelo de hígado graso/obesidad frente a grupo de control: Estos ratones suelen tener un RER más bajo, lo que indica una mayor dependencia de la grasa como fuente de energía (Liu et al., 2019). En el mismo estudio, la Figura 1 muestra que los valores de RER en ratones deficientes en Foxp1 eran más bajos que en los controles, lo que sugiere un metabolismo lipídico mejorado debido a la deleción de Foxp1.

3. Gasto energético (EE)

Ratones modelo de hígado graso/obesidad frente a grupo control: Aunque estos modelos tienen RER más bajos, su EE no está necesariamente reducido y depende de varios factores, como el nivel de actividad, la ingesta de alimentos y la adaptación metabólica.

Efecto de la temperatura:
La temperatura ambiental influye significativamente en la EE. Los estudios demuestran que los ratones consumen más energía para mantener la temperatura corporal a la temperatura ambiente estándar (John et al., 2022).

4. Nivel de actividad

Ratones modelo de hígado graso/obesos frente a grupo de control: Los ratones de hígado graso y obesos suelen tener niveles de actividad más bajos, posiblemente debido al aumento de peso, la resistencia a la insulina y la inflamación.

El ejercicio voluntario puede modular los fenotipos inmunitarios hepáticos y mejorar los parámetros metabólicos (Gehrke et al., 2019).

5. Resumen

En resumen, los modelos de hígado graso y ratones obesos generalmente muestran menor consumo de oxígeno, menor RER, gasto energético variable y menor actividad física. Sin embargo, estos índices están influidos por múltiples factores, como la composición de la dieta, los antecedentes genéticos, la temperatura ambiental y las condiciones experimentales. Por ejemplo, en ratones C57BL/6J, la duración de la intervención dietética es crucial. Marvyn et al. (2016) informaron de que la alimentación rica en grasas a corto plazo (3 días) aumenta la oxidación de grasas, mientras que la alimentación a largo plazo conduce a resultados metabólicos diferentes.

Por lo tanto, al comparar el metabolismo energético entre diferentes grupos, es importante tener en cuenta todas estas variables y aplicar un análisis estadístico riguroso.

Importancia más amplia del sistema metabólico

Además de dilucidar las características metabólicas del hígado graso, los sistemas de metabolismo energético en animales son valiosos en los siguientes aspectos:

Evaluación de la progresión del hígado graso

Detección precoz: Las alteraciones metabólicas suelen preceder a los cambios histológicos del hígado. La monitorización del metabolismo energético puede permitir la detección precoz y la intervención oportuna.
Seguimiento de la enfermedad: El seguimiento continuo de los parámetros metabólicos puede revelar la progresión o mejora de la enfermedad, ayudando a guiar los ajustes terapéuticos.

Comprender la patogénesis

Trastornos del metabolismo de la glucosa y los lípidos: Mediante el análisis de los datos metabólicos, los investigadores pueden estudiar el papel de la resistencia a la insulina, la síntesis de lípidos y la lipólisis en la patogénesis del hígado graso.
Estrés oxidativo e inflamación: El hígado graso a menudo implica estrés oxidativo e inflamación. La combinación de datos metabólicos con otros bioquímicos puede ayudar a aclarar sus interrelaciones.

Evaluación de estrategias terapéuticas

Eficacia de los fármacos: Los sistemas metabólicos pueden evaluar cómo afectan los fármacos al metabolismo energético en modelos animales. Por ejemplo, los cambios en la RER y la EE pueden indicar si un fármaco mejora la función metabólica.
Intervenciones nutricionales: Los estudios sobre diferentes dietas (por ejemplo, ricas en grasas o bajas en carbohidratos) y sus efectos metabólicos pueden informar sobre estrategias nutricionales basadas en la evidencia.

Predicción del riesgo de enfermedad y pronóstico

Evaluación del riesgo: Los marcadores metabólicos, como un RER elevado, pueden indicar un mayor riesgo de hígado graso, lo que ayuda a identificar precozmente a las personas en riesgo.
Evaluación pronóstica: Las alteraciones metabólicas persistentes pueden predecir la progresión de la enfermedad y los malos resultados.
Registro y análisis de datos sincronizados para garantizar la precisión y seguridad de los datos

Fomento de la investigación básica y traslacional

Conocimiento de los mecanismos: Los estudios del metabolismo energético en animales profundizan en el conocimiento de la patología del hígado graso y apoyan la generación de hipótesis clínicas.
Aplicaciones translacionales: Los hallazgos de los modelos animales pueden integrarse en la investigación clínica, acelerando el desarrollo de nuevas herramientas de diagnóstico y terapias.
El cumplimiento de las normas éticas y de seguridad garantiza el bienestar tanto de los animales como de los participantes humanos
Sistema de monitorización del metabolismo energético animal

Una de las características fundamentales de la vida es el metabolismo energético activo: la ingesta y el consumo constantes de energía. En los mamíferos, la mayor parte de la energía procede de la oxidación de tres macronutrientes: carbohidratos, grasas y proteínas.

El Sistema de Monitorización del Metabolismo Energético Animal, desarrollado de forma independiente por Tawang Technology, calcula la producción de energía analizando el intercambio de oxígeno-dióxido de carbono durante el metabolismo. Al evaluar el consumo de oxígeno (O₂) y la producción de dióxido de carbono (CO₂), el sistema determina el contenido energético de los alimentos consumidos. También admite la monitorización de múltiples parámetros y la integración de diversas funciones opcionales.

Referencias:
[1]Liu P, Huang S, Ling S, et al. Foxp1 controla la diferenciación de adipocitos marrones/beige y la termogénesis mediante la regulación de la desensibilización β3-AR[J]. Comunicaciones de la naturaleza, 2019, 10(1): 5070.[2] Zeng B, Shen Q, Wang B, et al. Spexin ameliorated obesity-related metabolic disorders through promoting white adipose browning mediated by JAK2-STAT3 pathway[J]. Nutrición y Metabolismo, 2024, 21(1): 22.

[3] Gehrke N, Biedenbach J, Huber Y, et al. El ejercicio voluntario en ratones alimentados con una dieta obesogénica altera el fenotipo inmune hepático y mejora los parámetros metabólicos: un modelo animal de intervención de estilo de vida en NAFLD[J]. Informes científicos, 2019, 9(1): 4007.

[4] Marvyn P M, Bradley R M, Mardian E B, et al. Datos sobre la tasa de consumo de oxígeno, la relación de intercambio respiratorio y el movimiento en ratones hembra C57BL/6J al tercer día de consumir una dieta rica en grasas[J]. Datos en breve, 2016, 7: 472-475.

[5]John L M, Petersen N, Gerstenberg M K, et al. La temperatura de la vivienda revela que la ingesta de energía contrarresta el gasto energético en ratones machos de peso normal, pero no obesos inducidos por la dieta[J]. Comunicaciones biología, 2022, 5(1): 946.

[6]Wu Y, Yang M, Wu S, et al. Zinc finger BED-type containing 3 promotes hepatic steatosis by interacting with polypyrimidine tract-binding protein 1[J]. Diabetologia, 2024, 67(10): 2346-2366.