Mäusehaltung in der Konstantklima-Kammer

In der Regel sind Mensch und Tier enorm anpassungsfähig. Der gesunde Körper stellt sich problemlos auf veränderte Umgebungsbedingun- gen und Nahrungsquellen ein. 

Am Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin des Else Kröner-Fresenius Zentrums der Technischen Universität München geht man in Forschungsprojekten am Modellorganismus Maus der Frage auf den Grund, warum bei manchen Säugetieren der Energiehaushalt in eine Schieflage gerät und sich in der Folge Übergewicht, Untergewicht oder Diabetes Typ II einstellen. Die Mäuse werden in zwei, speziell für diesen Zweck angepassten Memmert Konstantklimakammern unter kontrollierten Bedingungen gehalten.

Ungleichgewicht im Energiehaushalt verursacht Krankheiten

Memmert Konstantklimakammer der Gerätegeneration 2012 mit LED-Lichtmodul

 

‚Dicke Menschen sind faul, genusssüchtig und antriebslos‘. In vielen Fällen bestimmen Vorurteile die Wahrnehmung von Übergewichtigen, erläutert Verhaltensforscherin Tanya Berry die Ergebnisse einer Studie der Universität von Alberta. Dabei weiß man längst, dass neben falscher Ernährung und Bewegungsmangel auch Erbanlagen, Umweltfaktoren, Stress sowie Krankheiten wie z.B. eine Schilddrüsenunterfunktion Übergewicht und Fettleibigkeit auslösen können.

Der gesunde Körper ist in der Lage, sich unterschiedlichen Nahrungskomponenten und Ernährungsweisen anzupassen. Warum bei manchen Menschen die Balance des Energiehaushalts aus dem Ruder läuft und sich so ein dauerhaftes Ungleichgewicht zwischen Energieaufnahme und Energieverbrauch einstellt, untersucht der Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin unter der Leitung von Prof. Dr. Martin Klingenspor am Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt der Technischen Universität München. Bei positiver Energiebilanz sind Übergewicht und langfristig Fettleibigkeit (Adipositas) die Folge, während Anorexie und Cachexie (krankhafte Abmagerung) bei negativen Energiebilanzen auftreten. Überwiegend am ‚Modellorganismus Maus‘ wird der Einfluss hochkalorischer, fettreicher Ernährung auf den Energiehaushalt sowie der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Entwicklung ernährungsbedingter Fettleibigkeit untersucht. Insbesondere werden die Regulation der täglichen Energiezufuhr über die Nahrung, der Energiespeicherung im Fettgewebe sowie der Energieverbrauch für Grundumsatz, Verdauung und Resorption, Wachstum, Thermoregulation und Aktivität erforscht.

Der Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin erforscht genetisch bedingte Ursachen für die Adipositas

Der Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin erforscht genetisch bedingte Ursachen für die Adipositas

 

Einfluss der Umgebungstemperatur auf Energiebedarf

„Die Umgebungstemperatur hat einen wesentlichen Einfluss auf den Energiebedarf für den Wärmehaushalt“, erläutert Professor Dr. Klingenspor, Leiter des Lehrstuhls für Molekulare Ernährungsmedizin. „Säugetiere müssen bei Temperaturen unterhalb ihrer thermischen Komfortzone (Thermoneutralzone) zusätzliche Energie für Wärmeproduktion aufbringen, um die erhöhte Wärmeabgabe an die Umgebung auszugleichen.“ Für die Projekte in der Ernährungs- und Stoffwechselforschung ist es daher von Bedeutung, die Stoffwechselrate unter definierten thermischen Bedingungen zu messen. „Die Thermoneutralzone von Mäusen liegt bei +30 bis +32 °C, jedoch beträgt die Raumtemperatur in einer normalen Mäusehaltung in der Regel ca. +22 °C. Diese normale Raumtemperatur stellt für die Mäuse bereits einen leichten Kältereiz dar, der zu erheblichen physiologischen Anpassungen führt. Bei einer Maus, die von +30 °C nach +22 °C überführt wird, steigt der Puls von 350 - 440 auf 550 - 600 Schläge pro Minute und die Stoffwechselrate steigt um das 2 - 3 fache“, erklärt Dipl.-Biologin Nadine Rink, Doktorandin am Lehrstuhl weiter. „Die Futteraufnahme wird gesteigert, um den erhöhten Energiebedarf zu decken. Das auf die sogenannte „zitterfreie Wärmebildung“ spezialisierte „Braune Fettgewebe“ wächst bei Kälteexposition und erreicht eine höhere Heizleistung.“ Durch kurz- und langfristige Haltung - die Bandbreite reicht dabei von wenigen Stunden bis zu einigen Monaten - bei verschiedenen Temperaturen kann die thermoregulatorische Leistungs- und Anpassungsfähigkeit untersucht werden. Mäuse können problemlos bis +5 °C akklimatisiert werden, ohne dass sich eine negative Energiebilanz entwickelt. Eine Animation auf der Internetseite des Lehrstuhls für Molekulare Ernährungsmedizin zeigt beispielhaft wie mithilfe der Computertomographie die Körperzusammensetzung einer narkotisierten Maus nicht-invasiv untersucht wird. 

 

Mäusehaltung in Memmert Konstantklima-Kammern

In einem Reinraum des Lehrstuhls für Molekulare Ernährungsmedizin werden verschiedene Mäusearten bei +30 °C respektive +5 °C sowie 55 – 60 % relativer Luftfeuchte in zwei Memmert Konstantklimakammern HPP 750 „Spezifiziert PathogenFrei“ (SPF) gehalten. Um auch bei niedrigen Temperaturen die für die tierschutzgerechte Mäusehaltung empfohlene Luftfeuchte zwischen 45 und 65 % rh zu gewährleisten, integrierte der Memmert-Sonderbau auf Vermittlung des oberbayerischen Laborfachhändlers Zefa-Laborservice eine Drucklufttrocknung. Zusätzlich sorgt eine LED-Beleuchtung mit Zeitschaltuhr für die Simulation des Tag-Nacht-Rhythmus.

In herkömmlichen Wärmeschränken können Mäuse und Ratten nur bei Raumtemperatur oder wärmer gehalten werden, da der Luftwechsel in Kombination mit Kühlung und Entfeuchtung in der Regel ein Problem darstellt. Begehbare Klimakammern mit Temperatur- und Feuchteregulation, wie sie am Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin vor Anschaffung der beiden Memmert Konstantklimakammern genutzt wurden, haben den Nachteil, dass vor allem das Arbeiten bei +30 °C eine Belastung für das tierpflegerische Personal darstellt. Die jetzige „mobile“ Lösung ist platzsparend und ermöglicht die Frischwasserzufuhr über Wassertanks; ein weiterer Pluspunkt, denn in der Mäusehaltung gibt es keinen Wasseranschluss, um die Keimbelastung zu minimieren. Über den geräteinternen Datenlogger können auf Wunsch auch alle geregelten Parameter protokolliert und dokumentiert werden. 

 
Themenschwerpunkte in der Übersicht
  • Adipositas, Übergewicht, Fettleibigkeit
  • Konstantklima-Kammer
  • Sonderlösungen myAtmoSAFE
  • Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin
  • Technische Universität München 
  • Modellorganismus Maus 
  • Physiologie, Zellbiologie, Molekularbiologie
  • Ernährungsmedizin
 

Der Text dieses Artikels basiert im Wesentlichen auf Erläuterungen des Lehrstuhls für Molekulare Ernährungsmedizin. AtmoSAFE bedankt sich bei Herrn Prof. Dr. Martin Klingenspor und Frau Dipl.-Biol. Nadine Rink für die freundliche Unterstützung.

Der Lehrstuhl für Molekulare Ernährungsmedizin ist in der nationalen und internationalen Adipositas-Forschungslandschaft hervorragend vernetzt. Unter anderem ist er Partner des FP7-Projektes DIABAT und Teil des Verbundprojektes "Molekulare Mechanismen der Adipostas" im Nationalen Genforschungsnetz.

Weitere Informationen und Literatur: www.molekulare-ernaehrungsmedizin.de

Klingenspor M, Fromme, T. Brown Adipose Tissue. 2012. In: Adipose Tissue Biology; edited by Symonds MEE; Springer New York, pp39-69. Link

Karp CL. Unstressing intemperate models: how cold stress undermines mouse modeling. J Exp Med. 2012 Jun 4;209(6):1069-74.

Meyer CW, Willershäuser M, Jastroch M, Rourke B, Fromme T, Oelkrug R, Heldmaier G, Klingenspor M. Adaptive thermogenesis and thermal conductance in wildtype and UCP1-KO mice. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 299(5):R1396-406, 2010.

Bildnachweis: Memmert; geo_c/sxc.hu; alptraum/istockphoto