Calorimetry in mouse models to determine gene-environment interactionsin the balance between energy intake, storage and expenditure.

Onderzoek van de stofwisseling, zoals de vetverbranding of de glucosehuishouding, is belangrijk voor het begrijpen van ziektebeelden als obesitas. Voor zulk onderzoek bij proefdieren als muizen zijn speciale kooien nodig, waarmee onderzoekers nauwkeurig de stofwisseling kunnen bijhouden. Dit doordat ze het exacte gebruik van voedsel, water, zuurstof, de productie van CO2 en de lichamelijke activiteit van de dieren kunnen meten gedurende enkele dagen achtereen. Door het gebruik van deze ‘metabole kooien’ werd ontdekt dat niet te energierijk voedsel of het gebrek aan bewegen leidt tot vetzucht bij muizen, maar dat dit komt door een verandering van de energiestofwisseling als gevolg van het vet in het dieet. De metabole kooien zijn ook gebruikt door andere onderzoeksgroepen voor studies naar onder meer muizenmodellen voor migraine, veroudering en energiehuishouding en voor onderzoek naar de glucose- en vetstofwisseling in verschillende weefsels.

Producten

Titel: Impaired metabolic flexibility parallels peripheral insulin resistance and can be reversed by estrogen supplementation.
Titel: Acute and long term changes in energy metabolism in response to a high fat diet in c57bl/6 mice.
Titel: Impaired metabolic flexibility parallels peripheral insulin resistance.
Titel: Dietary fat composition differentially affects whole body metabolism and the development of obesity and tissue-specific insulin resistance.
Titel: Post-prandial tissue lipid retention is the major contributor to steatosis development during nutritional overfeeding.
Titel: Dynamic changes in respiratory exchange rate and food intake in response to a high fat diet in C57BL/6 mice.
Titel: The level of tristearin in high fat diets determines the hepatic insulin sensitivity.
Titel: Impaired metabolic flexibility parallels peripheral insulin resistance.
Titel: High fat diets induce insulin resistance in mice independent of chain length.
Titel: Diets high in medium- versus long-chain fatty acids induce insulin resistance in mice via distinct patterns.
Titel: The etiology of organ specific insulin resistance is determined by dietary fat source.
Titel: MIF Deficiency Reduces Chronic Inflammation in White Adipose Tissue and Impairs the Development of Insulin Resistance, Glucose Intolerance, and Associated Atherosclerotic Disease.
Auteur: Verschuren L, Kooistra T, Bernhagen J, Voshol PJ, Ouwens DM, van Erk M, de Vries-van der Weij J, Leng L, van Bockel JH, Willems van Dijk K, Fingerle-Rowson G, Bucala R, Kleemann R.
Magazine: Circulation Research
Titel: Endogenous interleukin-10 protects against hepatic steatosis but does not improve insulin sensitivity during high-fat feeding in mice.
Auteur: den Boer MA, Voshol PJ, Schröder-van der Elst JP, Korsheninnikova E, Ouwens DM, Kuipers F, Havekes LM, Romijn JA
Magazine: Endocrinology
Titel: Chronic PYY3-36 treatment promotes fat oxidation and ameliorates insulin resistance in C57BL6 mice.
Auteur: van den Hoek AM, Heijboer AC, Voshol PJ, Havekes LM, Romijn JA, Corssmit EP, Pijl H
Magazine: American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism
Titel: cAMP-dependent signaling regulates the adipogenic effect of n-6 polyunsaturated fatty acids.
Auteur: Madsen L, Pedersen LM, Liaset B, Ma T, Petersen RK, van den Berg S, Pan J, Müller-Decker K, Dülsner ED, Kleemann R, Kooistra T, Døskeland SO, Kristiansen K.
Magazine: Journal of Biological Chemistry
Titel: Effect of plasma triglyceride metabolism on lipid storage in adipose tissue: Studies using genetically engineered mouse models.
Auteur: Voshol PJ, Rensen PC, Willems van Dijk K, Romijn JA, Havekes LM
Magazine: Biochimica et Biophysica Acta

Verslagen


Eindverslag

Deze investeringssubsidie heeft ons in staat gesteld om een metabole kooien systeem te kopen waarin we het energiemetabolisme van 16 individuele muizen simultaan en continu kunnen meten over een periode van meerdere dagen. De parameters die gemeten worden zijn: voedselinname, watergebruik, activiteit (continue meting) en O2 gebruik en CO2 productie (een meting per 7 minuten per muis). Uit de O2 en CO2 meting wordt de “respiratory exchange rate” berekend wat een maat is voor het type substraat dat verbrandt wordt (voornamelijk koolhydraten versus vet). Ook is er een systeem geïnstalleerd waarmee voedselinname gereguleerd kan worden.
Na installatie van het systeem zijn experimenten uitgevoerd om de gevoeligheid en reproduceerbaarheid van het systeem te bepalen. Ook zijn nieuwe statistische technieken ontwikkeld om de grote en complexe (met veel pieken) datasets te kunnen analyseren. Onze aanbevelingen zijn om minimaal 8 muizen per groep in te zetten en meerdere vergelijkingen iedere keer paarsgewijs uit te voeren (dus met een “common reference”). Een typisch experiment bestaat dus uit 8 testdieren tegen 8 controledieren.
Onze experimenten met het veelgebruikte model voor dieet-geinduceerde obesitas (DIO), C57Bl/6 mannetjes op een hoog-vet dieet, lieten zien dat de obesitas niet het gevolg is van een hogere calorie-inname. Ook activiteit was niet verschillend, maar de obesitas wordt veroorzaakt door een intrinsieke verandering in het energiemetabolisme als gevolg van het vet in het dieet. Het energiemetabolisme van de muis reageert zeer snel op een dieetverandering. Binnen 4-6 uur na wisseling van laag naar hoog vet dieet verbranden de muizen significant meer vet dan voor de dieetwissel. Muizen vertonen een behoorlijke variatie in de mate van obesitasontwikkeling op een hoog vet dieet. In samenwerking met de groep van Patrick Schrauwen in Maastricht onderzoeken we de rol van mitochondriele functie in deze variabele respons. We hebben het verschil in DIO ontwikkeling tussen C57Bl/6 mannen en vrouwen onderzocht (vrouwtjes zijn DIO resistent). Vrouwtjes blijken op een hoog vet dieet meer koolhydraten te oxideren en ook een hoger energieverbruik te hebben. We hebben ook gevonden dat de (acute) verandering in RER na overnacht vasten en dan opnieuw voeren een maat is voor insuline gevoeligheid.
Een groot aantal groepen in het LUMC en TNO, maar ook vanuit andere academische en commerciële instellingen hebben gebruik gemaakt van de metabole kooien om te onderzoeken of het biologische proces waarin zij geïnteresseerd zijn een effect heeft op het energiemetabolisme. Deze projecten betreffen de relatie tussen glucose en triglyceride (TG)/vetzuur metabolisme, de verdeling van TG/vetzuren naar specifieke weefsels (lever, vet, hart en skelet speir) en de rol van het brein in glucose en TG/vetzuur metabolisme (Romijn, Havekes, Pijl, Rensen, Voshol, Willems van Dijk). In deze projecten zijn de metabole kooien een belangrijke experiment om inzicht te krijgen in de rol van et energiemetabolisme in de verklaring van het fenotype. Voor eenzelfde doel zijn congene en knock-out muizenmodellen geëvalueerd in de metabole kooien (Willems van Dijk, Voshol, Frants). In onze samenwerkinf met TNO zijn specifieke geneesmiddelen getest op hun effecten op het energiemetabolisme (Havekes, van den Hoek). In samenwerking met de migraine onderzoeksgroep van het LUMC (Ferrari, van den Maagdenberg) hebben we het energiemetabolisme in een muismodel voor migraine onderzocht. In samenwerking met de ouderdomsonderzoekers van het LUMC (Westendorp, Slagboom) is een muizen model voor veroudering onderzocht in de metabole kooien. Recent is een project gestart om het effect van verstoring van het circadiaanse ritme op het energiemetabolisme te onderzoeken (Meijer).

Concluderend, met deze investeringssubsidie hebben we een vernieuwende en leidende rol binnen het metabole onderzoek van de muis kunnen verwerven in Nederland en in iets mindere mate Euro

Snel naar

Kenmerken

Projectnummer:
91104001
Looptijd: 100%
2004
2008
Gerelateerde programma's:
Projectleider en penvoerder:
Prof. dr. J.B. van Goudoever MD PhD
Verantwoordelijke organisatie:
Leiden University Medical Center