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Le système de surveillance du métabolisme animal de Tow-Int Tech permet d'étudier les effets des changements métaboliques systémiques

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Causée par la température ambiante sur la réponse immunitaire des tumeurs

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Contexte

La température ambiante est liée à notre vie et a un impact important sur la santé humaine. Des études récentes ont établi un lien entre les changements de température ambiante et le métabolisme, les microbes intestinaux et les réponses immunitaires anticancéreuses. Les changements métaboliques systémiques induits par la température ambiante génèrent des réponses immunitaires antitumorales. Des interactions entre le microbiome intestinal et l'immunométabolisme se produisent lors des changements de température. L'observation des effets de la température ambiante sur le métabolisme corporel pourrait permettre de découvrir des maladies métaboliques et de nouveaux traitements contre le cancer.

Le système de surveillance du métabolisme animal peut non seulement détecter la température ambiante, mais aussi surveiller et enregistrer en temps réel les indicateurs liés aux mouvements métaboliques des petits animaux, mesurer et analyser qualitativement et quantitativement les activités comportementales des animaux et leur relation avec le métabolisme respiratoire, et être largement utilisé dans les domaines de la nutrition, de l'obésité, du diabète et de la recherche sur les maladies cardiovasculaires et d'autres maladies liées au métabolisme.

Comment les changements métaboliques systémiques causés par la température ambiante affectent-ils la réponse immunitaire antitumorale ?

1. Température ambiante et métabolisme des graisses

Les différences de température ambiante peuvent affecter les besoins physiques, l'activité métabolique et le microbiote intestinal d'un organisme. Le tissu adipeux est composé d'un grand nombre d'amas de cellules adipeuses, séparées en lobules par de fines couches de tissu conjonctif lâche. L'absorption de glucose et de lipides est une source d'énergie essentielle pour les cellules cancéreuses, et le tissu adipeux joue un rôle important dans la régulation de l'équilibre énergétique lors des changements de température ambiante

Les exigences biophysiques des organismes à différentes températures environnementales, y compris leurs activités métaboliques dans les différents tissus et le microbiote intestinal, sont différentes.

Les tremblements musculaires sont déclenchés dans un environnement froid, ce qui favorise la production de chaleur dans le tissu adipeux brun. Le brunissement du tissu adipeux blanc lors d'une exposition prolongée au froid est également impliqué dans la thermogenèse par le biais de divers mécanismes, notamment la stimulation du FGF21 hépatique et des acides biliaires (BA). L'augmentation du métabolisme hépatique de l'acylcarnitine contribue à l'oxydation des lipides dans le foie et dans d'autres tissus.

Dans les environnements chauds, l'exposition à la chaleur provoque des changements opposés dans le microbiote, ce qui favorise considérablement le remodelage osseux grâce à une production accrue de polyamines. Après l'adaptation hépatique à la chaleur, la consommation d'oxygène au repos diminue. Lorsque les températures augmentent, les cellules adipeuses blanches peuvent subir une reprogrammation épigénétique.

2. Réponse immunitaire à différentes températures

Les cellules immunitaires surveillent et réagissent aux signaux métaboliques environnementaux et à divers déclencheurs endogènes, ce qui entraîne des changements dans leur fonction. Des études sur l'homme et l'animal ont montré que la variation de la température ambiante peut modifier les réponses immunitaires cellulaires et humorales. La figure montre les effets métaboliques et immunitaires de la température ambiante chez la souris et l'homme

Nous savons que les cellules immunitaires sont renforcées dans un environnement thermoneutre, et que les températures ambiantes froides ont des effets à la fois inhibiteurs et favorables sur le système immunitaire, ce qui, dans une certaine mesure, dépend de la durée de l'exposition au froid. Plusieurs études ont également montré que, bien que la stimulation par le froid à court terme réduise les réponses lymphoprolifératives humaines et la production de cytokines Th1, elle déclenche également des réponses inflammatoires et des gènes signatures immunosuppresseurs. D'après les données obtenues chez la souris, l'adaptation à long terme à l'exposition au froid entraîne une réponse anti-inflammatoire, ce qui suggère que les modifications des réponses immunitaires au cours de l'acclimatation au froid peuvent avoir une importance générale.

3. Effet de la température ambiante sur le microbiote intestinal

Le microbiome humain est réparti dans diverses parties du corps, notamment les voies respiratoires, la peau et les intestins. Parmi eux, on trouve de nombreux types d'entérovirus et de champignons. Outre le rôle du microbiote intestinal dans la digestion des aliments et la régulation physiologique de l'hôte, des preuves de plus en plus nombreuses suggèrent son rôle immunitaire protecteur dans l'amélioration de l'immunothérapie antitumorale chez les patients atteints de cancer.

Les éléments constitutifs de la vie sont intrinsèquement sensibles à la température. Lorsque les températures sont trop élevées, les protéines se dénaturent, les acides nucléiques perdent l'appariement des bases et la membrane plasmique devient trop fluide. Lorsque les températures sont trop basses, tout ralentit : les enzymes fonctionnent moins efficacement, les acides nucléiques forment des structures secondaires gênantes et la membrane plasmique se rigidifie. Par conséquent, les micro-organismes et autres organismes ajustent leurs processus cellulaires pour se développer dans des plages de température spécifiques et réagissent lorsque leur plage de température optimale est dépassée.

Il convient de noter que, bien que des études aient montré que le microbiote en acclimatation de température joue un rôle important dans la régulation immunitaire de l'hôte, des études récentes ont mis en évidence qu'au niveau de l'espèce, les humains et les souris ont des compositions de microbiote intestinal différentes. Chez l'homme, l'embranchement des Bacteroidetes est principalement composé des Firmicutes des familles Bacteroidetesceae et Ruminococcaceae. En revanche, chez la souris, les Bacteroidetes sont principalement composés de la famille S24-7, tandis que les Firmicutes sont composés des Clostridiales. Sur la base de ces rapports, différentes approches peuvent être imaginées pour surmonter les difficultés liées à l'utilisation du microbiote de la souris comme substitut de celui de l'homme. Les exemples incluent l'établissement de modèles de souris en transplantant le microbiote intestinal humain dans des souris sans germes et en découvrant des homologues fonctionnels entre les espèces de souris et le microbiote humain. Bien que des études sur des modèles animaux aient montré que le microbiote joue un rôle clé dans la régulation de l'immunométabolisme à différentes températures environnementales, l'importance du microbiote intestinal humain à cet égard doit faire l'objet d'études plus approfondies.

4. Température environnementale, cancer et immunothérapie

La température ambiante peut favoriser la tumorigenèse par le biais de divers processus physiologiques, tels que les changements métaboliques et endocriniens, les modifications des réponses immunitaires et le microbiote intestinal. Les cellules cancéreuses et malignes subissent des changements métaboliques, principalement par le biais d'un métabolisme glycolytique accéléré, afin d'obtenir l'énergie nécessaire à leur prolifération, leur survie et leur migration. Cependant, une carence en glucose dans le microenvironnement tumoral et l'environnement de l'hôte peut également entraîner une reprogrammation métabolique des cellules cancéreuses, telle que l'activation du métabolisme des lipides, modifiant ainsi la progression de la tumeur et la résistance aux médicaments.

Le stress chronique (léger) dû au froid à une température ambiante standard d'environ 22°C accélère la croissance des tumeurs ; par conséquent, l'efficacité de la réponse immunitaire anti-tumorale varie de manière significative en fonction de la température. Dans un modèle de souris, une augmentation significative des cellules T CD8+ effectrices anti-tumorales a été observée dans le microenvironnement tumoral et les ganglions lymphatiques drainants, alors que les cellules T régulatrices et les cellules immunosuppressives étaient réduites à 30°C, ce qui suggère que le seul fait d'élever les souris à 22°C entraînera une suppression significative de la réponse immunitaire antitumorale. Nous avons également observé que cet effet disparaissait si les tumeurs se développaient chez des souris immunodéficientes, ce qui suggère un rôle pour la réponse immunitaire adaptative.

L'amélioration de la surveillance immunitaire est essentielle pour l'immunothérapie du cancer car elle peut augmenter l'élimination des cellules cancéreuses à médiation immunitaire. Le microbiote intestinal produit une variété de petites molécules et de métabolites qui jouent un rôle essentiel dans la réponse immunitaire et la santé métabolique de l'organisme. De plus en plus de preuves confirment le rôle du microbiote intestinal dans la croissance tumorale, qui influence l'immunité antitumorale et l'efficacité des effets immunitaires anticancéreux de divers inhibiteurs de points de contrôle immunitaire. Il est donc important de comprendre dans quelle mesure les modifications du microbiote intestinal dues aux changements de température environnementale sont impliquées dans l'immunométabolisme du cancer.

Conclusions de l'étude

Les changements de température ambiante affectent les réponses immunitaires antitumorales. L'interaction entre le microbiome intestinal et le métabolisme immunitaire change également lors des changements de température. Bien qu'il soit récemment apparu clairement que les altérations du microbiote intestinal peuvent entraîner une dysrégulation du système immunitaire, la nature exacte de cette interaction reste à déterminer. L'étude approfondie des mécanismes de régulation des réponses immunitaires par les interactions entre le tissu adipeux et le microbiote médiées par la température pourrait aider à élucider des approches thérapeutiques pour les maladies métaboliques et le cancer.

Solutions

Système de surveillance du métabolisme animal Tow-Int Tech

Le système de surveillance du métabolisme animal développé indépendamment par Tow-Int Tech est une plateforme modulaire très flexible. Un seul logiciel permet de contrôler simultanément différents modules fonctionnels dans la cage, notamment le module de surveillance du métabolisme de l'entropie respiratoire, le module de contrôle de la température ambiante, le module de surveillance du régime alimentaire et du poids, le module de surveillance de l'urine et des fèces, le module d'activité autonome et d'entraînement, le module de surveillance de l'apprentissage et de la mémoire, et le module de surveillance de la télémétrie physiologique.

Fonctions

Il peut être utilisé pour surveiller la consommation d'oxygène, la production de CO2, la respiration, le taux métabolique, etc. des animaux et contient également un module de contrôle de la température ambiante. Le programme du micro-ordinateur contrôle la température, l'humidité et l'éclairement, ce qui permet de simuler les changements de température et d'humidité pendant le jour et la nuit, et de sélectionner une source de lumière suffisante et stable pour l'environnement de croissance. Il peut répondre aux exigences environnementales de différentes expériences, par exemple en fournissant les conditions environnementales requises pour détecter les réponses immunitaires des animaux à différentes températures et en fournissant différentes conditions environnementales pour le microbiome intestinal afin d'étudier le rôle du microbiome dans la régulation du métabolisme immunitaire à différentes températures environnementales. Compte tenu des homologues fonctionnels entre les espèces de souris et le microbiote humain, les modèles de souris sont généralement établis pour étudier les questions humaines pertinentes par analogie. Le système de surveillance du métabolisme animal contrôle et enregistre les indicateurs liés aux mouvements métaboliques des petits animaux en temps réel pour différents modèles spécifiques de souris et fournit en même temps un environnement expérimental approprié.

Les paramètres optionnels comprennent la consommation d'énergie, la prise de nourriture et d'eau, les modes d'alimentation et d'abreuvement, la localisation spatiale, l'activité totale et le nombre de rotations des roues d'activité, le poids, la fréquence cardiaque, la température corporelle, l'analyse comportementale automatisée, etc. Toutes les données peuvent être synchronisées et stockées sur l'ordinateur.

Caractéristiques du produit

Brand-nouveau design extérieur, pratique pour la gestion expérimentale quotidienne et l'observation.

Experimental-les animaux peuvent être élevés et surveillés pendant une longue période sans être habitués à de nouveaux environnements.

Multi-la mesure par canal est adoptée (le nombre de canaux peut être choisi selon les besoins), et chaque chambre expérimentale est équipée de contrôleurs indépendants.

The Le débit de gaz élevé permet d'éviter l'accumulation de gaz nocifs tels que le dioxyde de carbone et l'ammoniac à l'intérieur de la cage, qui peuvent avoir des effets néfastes sur la physiologie et la cognition de l'animal.

Built - un dispositif de séchage des gaz pour éviter que la vapeur d'eau n'affecte la précision des données et n'endommage les composants de l'analyse des gaz.

Real - La surveillance en temps réel enregistre les données brutes sans aucune omission, préservant ainsi toutes les possibilités de recherche ultérieure.

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Référence

Effets de la température sur la régulation de l'immunométabolisme et la progression du cancer