Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com. Versiunea browserului pe care o utilizați are suport CSS limitat. Pentru cea mai bună experiență, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați modul de compatibilitate în Internet Explorer). Între timp, pentru a asigura sprijinul continuu, vom reda site -ul fără stiluri și JavaScript.
Majoritatea studiilor metabolice la șoareci sunt efectuate la temperatura camerei, deși în aceste condiții, spre deosebire de oameni, șoarecii cheltuiesc multă energie menținând temperatura internă. Aici, descriem greutatea normală și obezitatea indusă de dietă (DIO) la șoarecii C57BL/6J hrăniți Chow Chow sau, respectiv, o dietă cu 45% bogate în grăsimi. Șoarecii au fost plasați timp de 33 de zile la 22, 25, 27,5 și 30 ° C. într -un sistem indirect de calorimetrie. Arătăm că cheltuielile cu energia cresc liniar de la 30 ° C la 22 ° C și sunt cu aproximativ 30% mai mari la 22 ° C în ambele modele de șoarece. La șoarecii cu greutate normală, aportul alimentar a contracarat EE. În schimb, șoarecii DIO nu au scăzut aportul alimentar atunci când EE a scăzut. Astfel, la sfârșitul studiului, șoarecii la 30 ° C au avut o greutate corporală mai mare, masa de grăsime și glicerolul plasmatic și trigliceridele decât șoarecii la 22 ° C. Dezechilibrul la șoarecii DIO se poate datora dietei crescute pe bază de plăcere.
Șoarecele este cel mai utilizat model animal pentru studiul fiziologiei umane și fiziopatologiei și este adesea animalul implicit utilizat în stadiile incipiente ale descoperirii și dezvoltării medicamentelor. Cu toate acestea, șoarecii diferă de oameni în mai multe moduri fiziologice importante, iar în timp ce scalarea alometrică poate fi utilizată într -o oarecare măsură pentru a se traduce în oameni, diferențele uriașe dintre șoareci și oameni se află în termoreglare și homeostază energetică. Acest lucru demonstrează o inconsecvență fundamentală. Masa medie corporală a șoarecilor adulți este de cel puțin o mie de ori mai mică decât cea a adulților (50 g vs. 50 kg), iar raportul suprafață-masă diferă de aproximativ 400 de ori datorită transformării geometrice neliniare descrise de Mee . Ecuația 2. Ca urmare, șoarecii pierd semnificativ mai multă căldură în raport cu volumul lor, deci sunt mai sensibili la temperatură, mai predispuși la hipotermie și au o rată metabolică bazică medie de zece ori mai mare decât cea a oamenilor. La temperatura standard a camerei (~ 22 ° C), șoarecii trebuie să -și crească cheltuielile totale de energie (EE) cu aproximativ 30% pentru a menține temperatura corporală a miezului. La temperaturi mai scăzute, EE crește și mai mult cu aproximativ 50% și 100% la 15 și 7 ° C comparativ cu EE la 22 ° C. Astfel, condițiile standard ale locuinței induc un răspuns la stres la rece, care ar putea compromite transferabilitatea rezultatelor mouse -ului către oameni, deoarece oamenii care trăiesc în societăți moderne își petrec cea mai mare parte a timpului în condiții termoneutrale (deoarece suprafețele noastre de raport inferior la volum ne face mai puțin sensibili la Temperatura, pe măsură ce creăm o zonă termoneutrală (TNZ) în jurul nostru. Doar 2–4 ° C7,8 De fapt, acest aspect important a primit o atenție considerabilă în ultimii ani4, 7,8,9,11,11,12 și s -a sugerat că unele „diferențe de specii” pot fi atenuate prin creșterea cochiliei Temperatura 9. Cu toate acestea, nu există un consens asupra intervalului de temperatură care constituie termoneutralitatea la șoareci. Astfel, dacă temperatura critică mai scăzută în intervalul termoneutral la șoarecii cu un singur genunchi este mai aproape de 25 ° C sau mai aproape de 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 rămâne controversat. EE și alți parametri metabolici s -au limitat la ore în zile, astfel încât măsura în care expunerea prelungită la diferite temperaturi poate afecta parametrii metabolici, cum ar fi greutatea corporală, nu este clară. consum, utilizarea substratului, toleranța la glucoză și concentrațiile plasmatice de lipide și glucoză și hormoni care reglează apetitul. În plus, sunt necesare cercetări suplimentare pentru a stabili în ce măsură dieta poate influența acești parametri (șoarecii DIO pentru o dietă bogată în grăsimi pot fi mai orientați către o dietă bazată pe plăcere (hedonică)). Pentru a oferi mai multe informații despre acest subiect, am examinat efectul temperaturii de creștere asupra parametrilor metabolici menționați mai sus la șoarecii de sex masculin adulți cu greutate normală și la șoarecii obezi (DIO) induși de dietă (DIO) pentru o dietă cu 45% bogate în grăsimi. Șoarecii au fost păstrați la 22, 25, 27,5 sau 30 ° C timp de cel puțin trei săptămâni. Temperaturile sub 22 ° C nu au fost studiate, deoarece locuințele pentru animale standard sunt rareori sub temperatura camerei. Am constatat că șoarecii DIO cu greutate normală și cu un singur cerc au răspuns în mod similar la modificările temperaturii de incintă din punct de vedere al EE și indiferent de starea de incintă (cu sau fără material de adăpost/de cuibărit). Cu toate acestea, în timp ce șoarecii cu greutate normală și -au ajustat aportul alimentar în funcție de EE, aportul alimentar de șoareci DIO a fost în mare parte independent de EE, ceea ce a dus la creșterea mai multă greutate. Conform datelor greutății corporale, concentrațiile plasmatice ale lipidelor și corpurilor cetone au arătat că șoarecii DIO la 30 ° C au avut un echilibru energetic mai pozitiv decât șoarecii la 22 ° C. Motivele care stau la baza diferențelor de echilibru al aportului de energie și EE între greutatea normală și șoarecii DIO necesită un studiu suplimentar, dar pot fi legate de modificările fiziopatologice ale șoarecilor DIO și de efectul dietei bazate pe plăcere ca urmare a unei diete obeze.
EE a crescut liniar de la 30 la 22 ° C și a fost cu aproximativ 30% mai mare la 22 ° C comparativ cu 30 ° C (Fig. 1A, B). Rata de schimb respirator (RER) a fost independentă de temperatură (Fig. 1C, D). Aportul alimentar a fost în concordanță cu dinamica EE și a crescut odată cu scăderea temperaturii (de asemenea, cu 30% mai mare la 22 ° C, comparativ cu 30 ° C (Fig. 1E, F). Aportul de apă. Volumul și nivelul de activitate nu depindeau de temperatură (Fig. 1G).
Șoarecii de sex masculin (C57BL/6J, 20 de săptămâni, locuințe individuale, n = 7) au fost adăpostiți în cuști metabolice la 22 ° C pentru o săptămână înainte de începerea studiului. La două zile de la colectarea datelor de fundal, temperatura a fost crescută în pași de 2 ° C la 06:00 pe zi (începutul fazei de lumină). Datele sunt prezentate ca medie ± eroare standard a mediei, iar faza întunecată (18: 00–06: 00 h) este reprezentată de o casetă gri. B Cheltuieli cu energie (kcal/h), B Cheltuieli cu energie totală la diferite temperaturi (kcal/24 h), C rata de schimb respirator (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D RER medie în lumină și întuneric (VCO2/VO2) (Valoarea zero este definită ca 0,7). E aportul de alimente cumulative (G), F 24H Aportul total alimentar, G 24H Aportul total de apă (ML), H 24H Aportul total de apă, nivelul de activitate cumulativ (M) și nivelul total de activitate (M/24H). ) Șoarecii au fost păstrați la temperatura indicată timp de 48 de ore. Datele prezentate pentru 24, 26, 28 și 30 ° C se referă la ultimele 24 de ore ale fiecărui ciclu. Șoarecii au rămas hrăniți pe tot parcursul studiului. Semnificația statistică a fost testată prin măsurători repetate ale ANOVA unidirecțional, urmată de testul de comparație multiplă al lui Tukey. Asteriscurile indică o semnificație pentru valoarea inițială de 22 ° C, umbrirea indică o semnificație între alte grupuri, așa cum este indicat. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0.0001. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05 ， ** P <0,01 ， ** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05 ， ** P <0,01 ， ** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0.0001. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001.Valorile medii au fost calculate pentru întreaga perioadă experimentală (0-192 ore). n = 7.
Ca și în cazul șoarecilor cu greutate normală, EE a crescut liniar odată cu scăderea temperaturii, iar în acest caz, EE a fost, de asemenea, cu aproximativ 30% mai mare la 22 ° C, comparativ cu 30 ° C (Fig. 2A, B). RER nu s -a schimbat la diferite temperaturi (Fig. 2C, D). Spre deosebire de șoarecii cu greutate normală, aportul alimentar nu a fost în concordanță cu EE ca funcție a temperaturii camerei. Aportul alimentar, aportul de apă și nivelul activității au fost independente de temperatură (Fig. 2E - J).
Șoarecii DIO masculi (C57BL/6J, 20 de săptămâni) au fost adăpostiți individual în cuști metabolice la 22 ° C pentru o săptămână înainte de începerea studiului. Șoarecii pot utiliza 45% HFD ad libitum. După aclimatizare timp de două zile, au fost colectate date de bază. Ulterior, temperatura a fost crescută în pași de 2 ° C în fiecare altă zi la 06:00 (începutul fazei de lumină). Datele sunt prezentate ca medie ± eroare standard a mediei, iar faza întunecată (18: 00–06: 00 h) este reprezentată de o casetă gri. B Cheltuieli cu energie (kcal/h), B Cheltuieli cu energie totală la diferite temperaturi (kcal/24 h), C rata de schimb respirator (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D RER medie în lumină și întuneric (VCO2/VO2) (Valoarea zero este definită ca 0,7). E aportul de alimente cumulative (G), F 24H Aportul total alimentar, G 24H Aportul total de apă (ML), H 24H Aportul total de apă, nivelul de activitate cumulativ (M) și nivelul total de activitate (M/24H). ) Șoarecii au fost păstrați la temperatura indicată timp de 48 de ore. Datele prezentate pentru 24, 26, 28 și 30 ° C se referă la ultimele 24 de ore ale fiecărui ciclu. Șoarecii au fost menținuți la 45% HFD până la sfârșitul studiului. Semnificația statistică a fost testată prin măsurători repetate ale ANOVA unidirecțional, urmată de testul de comparație multiplă al lui Tukey. Asteriscurile indică o semnificație pentru valoarea inițială de 22 ° C, umbrirea indică o semnificație între alte grupuri, așa cum este indicat. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001. *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001.Valorile medii au fost calculate pentru întreaga perioadă experimentală (0-192 ore). n = 7.
Într -o altă serie de experimente, am examinat efectul temperaturii ambiante asupra acelorași parametri, dar de data aceasta între grupuri de șoareci care au fost menținuți constant la o anumită temperatură. Șoarecii au fost împărțiți în patru grupuri pentru a minimiza modificările statistice ale mediei și abaterii standard a greutății corporale, a grăsimilor și a greutății corporale normale (Fig. 3A - C). După 7 zile de aclimatizare, s -au înregistrat 4,5 zile de EE. EE este afectat semnificativ de temperatura ambiantă atât în timpul zilei, cât și noaptea (Fig. 3D) și crește liniar, deoarece temperatura scade de la 27,5 ° C la 22 ° C (Fig. 3E). Comparativ cu alte grupuri, RER -ul grupului de 25 ° C a fost oarecum redus și nu au existat diferențe între grupurile rămase (Fig. 3F, G). Aportul alimentar paralel cu modelul EE A a crescut cu aproximativ 30% la 22 ° C, comparativ cu 30 ° C (Fig. 3H, I). Consumul de apă și nivelul de activitate nu au diferit semnificativ între grupuri (Fig. 3J, K). Expunerea la temperaturi diferite până la 33 de zile nu a dus la diferențe de greutate corporală, masă slabă și masă de grăsime între grupuri (Fig. 3N-S), dar a dus la o scădere a masei corporale slabe de aproximativ 15% în comparație cu Scoruri auto-raportate (Fig. 3N-S). 3b, r, c)) și masa de grăsime a crescut cu mai mult de 2 ori (de la ~ 1 g la 2–3 g, Fig. 3c, t, c). Din păcate, dulapul de 30 ° C are erori de calibrare și nu poate furniza date exacte EE și RER.
- Greutatea corporală (A), masa slabă (B) și masa de grăsime (C) după 8 zile (cu o zi înainte de transferul în sistemul Sable). D consum de energie (kcal/h). E consum mediu de energie (0-108 ore) la diferite temperaturi (kcal/24 ore). F raport de schimb respirator (RER) (VCO2/VO2). g media rer (vCO2/VO2). H Aportul total de alimente (G). Adică aportul alimentar (G/24 ore). J Consumul total de apă (ML). K Consumul mediu de apă (ml/24 h). L Nivel de activitate cumulativ (M). M Nivel mediu de activitate (M/24 h). n Greutate corporală în a 18 -a zi, o schimbare a greutății corporale (de la -8th la a 18 -a zi), P Masa slabă în ziua a 18 -a, Q Schimbare în masa slabă (de la -8th la a 18 -a zi), r Masa de grăsime în ziua 18 și schimbarea în masa grasă (de la -8 la 18 zile). Semnificația statistică a măsurilor repetate a fost testată de Oneway-Anova urmată de testul de comparație multiplă al lui Tukey. *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0.0001. *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05 ， ** P <0,01 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05 ， ** P <0,01 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0.0001. *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001.Datele sunt prezentate ca medie + eroare standard a mediei, faza întunecată (18: 00-06: 00 h) este reprezentată de cutii gri. Punctele de pe histograme reprezintă șoareci individuali. Valorile medii au fost calculate pentru întreaga perioadă experimentală (0-108 ore). n = 7.
Șoarecii au fost potriviți cu greutatea corporală, masa slabă și masa de grăsime la nivelul inițial (Fig. 4A - C) și au fost menținuți la 22, 25, 27,5 și 30 ° C ca în studiile cu șoareci cu greutate normală. . Atunci când compară grupuri de șoareci, relația dintre EE și temperatură a arătat o relație liniară similară cu temperatura în timp la aceiași șoareci. Astfel, șoarecii menținuți la 22 ° C au consumat cu aproximativ 30% mai multă energie decât șoarecii păstrați la 30 ° C (Fig. 4D, E). Când studiați efectele la animale, temperatura nu a afectat întotdeauna RER (Fig. 4F, G). Aportul alimentar, aportul de apă și activitatea nu au fost afectate în mod semnificativ de temperatură (Fig. 4H - M). După 33 de zile de creștere, șoarecii la 30 ° C au avut o greutate corporală semnificativ mai mare decât șoarecii la 22 ° C (Fig. 4N). În comparație cu punctele de bază respective, șoarecii crescuți la 30 ° C au avut greutăți corporale semnificativ mai mari decât șoarecii crescuți la 22 ° C (media ± eroare standard a mediei: Fig. 4O). Creșterea în greutate relativ mai mare s -a datorat unei creșteri a masei de grăsime (Fig. 4p, Q), mai degrabă decât unei creșteri a masei slabe (Fig. 4R, S). În concordanță cu valoarea EE mai mică la 30 ° C, expresia mai multor gene BAT care cresc funcția/activitatea BAT a fost redusă la 30 ° C comparativ cu 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 și PRDM16. Alte gene cheie care cresc, de asemenea, funcția/activitatea BAT nu au fost afectate: SEMA3A (reglarea creșterii neuritelor), TFAM (biogeneză mitocondrială), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (gluconeogeneză) și CPT1A. Surprinzător, UCP1 și VEGF-A, asociate cu o activitate termogenă crescută, nu au scăzut în grupul de 30 ° C. De fapt, nivelurile de UCP1 la trei șoareci au fost mai mari decât în grupul de 22 ° C, iar VEGF-A și ADRB2 au fost semnificativ crescute. Comparativ cu grupul de 22 ° C, șoarecii menținuți la 25 ° C și 27,5 ° C nu au arătat nicio modificare (figura suplimentară 1).
- Greutatea corporală (A), masa slabă (B) și masa de grăsime (C) după 9 zile (cu o zi înainte de transferul în sistemul Sable). D consum de energie (EE, KCAL/H). E consum mediu de energie (0–96 ore) la diferite temperaturi (kcal/24 ore). F raport de schimb respirator (RER, VCO2/VO2). g media rer (vCO2/VO2). H Aportul total de alimente (G). Adică aportul alimentar (G/24 ore). J Consumul total de apă (ML). K Consumul mediu de apă (ml/24 h). L Nivel de activitate cumulativ (M). M Nivel mediu de activitate (M/24 h). n Greutate corporală în ziua 23 (G), o Schimbare în greutatea corporală, m Masa slabă, Q Schimbare în masa slabă (G) în ziua 23 comparativ cu ziua 9, schimbarea în masa de grăsime (G) la 23 -zile, grăsime Masa (G) comparativ cu ziua 8, ziua 23 comparativ cu -8a zi. Semnificația statistică a măsurilor repetate a fost testată de Oneway-Anova urmată de testul de comparație multiplă al lui Tukey. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001. *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001.Datele sunt prezentate ca medie + eroare standard a mediei, faza întunecată (18: 00-06: 00 h) este reprezentată de cutii gri. Punctele de pe histograme reprezintă șoareci individuali. Valorile medii au fost calculate pentru întreaga perioadă experimentală (0-96 ore). n = 7.
La fel ca oamenii, șoarecii creează adesea microambiente pentru a reduce pierderea de căldură în mediu. Pentru a cuantifica importanța acestui mediu pentru EE, am evaluat EE la 22, 25, 27,5 și 30 ° C, cu sau fără paznici din piele și material de cuibărit. La 22 ° C, adăugarea de piei standard reduce EE cu aproximativ 4%. Adăugarea ulterioară a materialului de cuibărit a redus EE cu 3–4% (Fig. 5A, B). Nu s -au observat modificări semnificative în RER, aportul alimentar, aportul de apă sau nivelurile de activitate cu adăugarea de case sau piei + lenjerie de pat (Figura 5i - p). Adăugarea pielii și a materialului de cuibărit a redus semnificativ EE la 25 și 30 ° C, dar răspunsurile au fost cantitativ mai mici. La 27,5 ° C nu a fost observată nicio diferență. În special, în aceste experimente, EE a scăzut odată cu creșterea temperaturii, în acest caz cu aproximativ 57% mai mică decât EE la 30 ° C, comparativ cu 22 ° C (Fig. 5C - H). Aceeași analiză a fost efectuată doar pentru faza ușoară, unde EE a fost mai aproape de rata metabolică bazală, deoarece în acest caz șoarecii s -au sprijinit în cea mai mare parte în piele, rezultând dimensiuni comparabile la temperaturi diferite (Fig. 2A -H) .
Date pentru șoareci de la adăpost și material de cuibărit (albastru închis), acasă, dar fără material de cuibărit (albastru deschis) și material pentru casă și cuib (portocaliu). Consumul de energie (EE, KCAL/H) pentru camerele A, C, E și G la 22, 25, 27,5 și 30 ° C, B, D, F și H înseamnă EE (kcal/h). Date IP pentru șoareci adăpostiți la 22 ° C: I Rata respiratorie (RER, VCO2/VO2), J Media RER (VCO2/VO2), K A INFORMAȚIA Cumulativă a alimentelor (G), L aportul mediu alimentar (G/24 h), M Aportul total de apă (ML), n AUC mediu de apă (ML/24H), O activitate totală (M), p nivel mediu de activitate (M/24H). Datele sunt prezentate ca medie + eroare standard a mediei, faza întunecată (18: 00-06: 00 h) este reprezentată de cutii gri. Punctele de pe histograme reprezintă șoareci individuali. Semnificația statistică a măsurilor repetate a fost testată de Oneway-Anova urmată de testul de comparație multiplă al lui Tukey. *P <0,05, ** p <0,01. *P <0,05, ** p <0,01. *Р <0,05, ** р <0,01. *P <0,05, ** p <0,01. *P <0,05 ， ** p <0,01。 *P <0,05 ， ** p <0,01。 *Р <0,05, ** р <0,01. *P <0,05, ** p <0,01.Valorile medii au fost calculate pentru întreaga perioadă experimentală (0-72 ore). n = 7.
La șoarecii cu greutate normală (2-3 ore de post), creșterea la diferite temperaturi nu a dus la diferențe semnificative în concentrațiile plasmatice de TG, 3-HB, colesterol, ALT și AST, ci HDL în funcție de temperatură. Figura 6a-e). Concentrațiile plasmatice de post de leptină, insulină, c-peptidă și glucagon nu au diferit, de asemenea, între grupuri (figurile 6G-J). În ziua testului de toleranță la glucoză (după 31 de zile la temperaturi diferite), nivelul de bază al glicemiei (5-6 ore de post) a fost de aproximativ 6,5 mm, fără nicio diferență între grupuri. Administrarea de glucoză orală a crescut concentrațiile de glicemie semnificativ în toate grupurile, dar atât concentrația de vârf, cât și zona incrementală sub curbele (IAUC) (15-120 min) au fost mai mici în grupul de șoareci adăpostiți la 30 ° C (puncte de timp individuale: P <0,05 - p <0,0001, Fig. 6K, L) comparativ cu șoarecii adăpostiți la 22, 25 și 27,5 ° C (care nu diferă între ele). Administrarea de glucoză orală a crescut concentrațiile de glicemie semnificativ în toate grupurile, dar atât concentrația de vârf, cât și zona incrementală sub curbele (IAUC) (15-120 min) au fost mai mici în grupul de șoareci adăpostiți la 30 ° C (puncte de timp individuale: P <0,05 - p <0,0001, Fig. 6K, L) comparativ cu șoarecii adăpostiți la 22, 25 și 27,5 ° C (care nu diferă între ele). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыыиии (IAUC) (15–120 мин) ыыли ниже вихих п п ыш °, °, ° ° C°, ° C° ° Cr (отдельные временные точкtări: p <0,05 - p <0,0001, рис. 6k, l) по сравимися ыш ышышаniu 16 разлised Administrarea orală de glucoză a crescut semnificativ concentrațiile de glucoză din sânge la toate grupurile, dar atât concentrația de vârf, cât și zona incrementală sub curbe (IAUC) (15-120 min) au fost mai mici în grupul de șoareci de 30 ° C (puncte de timp separate: P <0,05- P <0,0001, Fig. 6K, L) comparativ cu șoarecii păstrați la 22, 25 și 27,5 ° C (care nu diferă unul de celălalt).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度 ， 但在 30 ° C 饲养的小鼠组中 ， 峰值浓度和曲线下增加面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点： P <0,05 - p <0,0001 ， 图 6K ， L） 与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异） 相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 ， 浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点点 ： ： P <0.05 - p < 0.0001 ， 图 6k ， l） 与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异） 相比。Administrarea orală de glucoză a crescut semnificativ concentrațiile de glucoză din sânge la toate grupurile, dar atât concentrația de vârf, cât și zona sub curbă (IAUC) (15-120 min) au fost mai mici în grupul de șoareci hrăniți cu 30 ° C (toate punctele de timp).: P <0,05 - p <0,0001, рис. : P <0,05 - p <0,0001, fig.6L, l) comparativ cu șoarecii păstrați la 22, 25 și 27,5 ° C (nicio diferență unul față de celălalt).
Concentrațiile plasmatice de TG, 3-HB, Colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, Glicerol, Leptină, Insulină, C-Peptidă și Glucagon sunt prezentate la șoarecii Dio (AL) adulți după 33 de zile de hrănire la temperatura indicată de temperatură indicată . Șoarecii nu au fost hrăniți cu 2-3 ore înainte de prelevarea de sânge. Excepția a fost un test de toleranță la glucoză orală, care a fost efectuat cu două zile înainte de sfârșitul studiului pe șoareci post timp de 5-6 ore și menținut la temperatura corespunzătoare timp de 31 de zile. Șoarecii au fost contestați cu 2 g/kg greutate corporală. Zona de sub curba datele (L) este exprimată ca date incrementale (IAUC). Datele sunt prezentate ca medie ± SEM. Punctele reprezintă probe individuale. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0.0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *P <0,05 ， ** p <0,01 ， ** p <0,001 ， **** p <0,0001 ， n = 7。 *P <0,05 ， ** p <0,01 ， ** p <0,001 ， **** p <0,0001 ， n = 7。 *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0.0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7.
La șoarecii DIO (de asemenea, timp de 2-3 ore), concentrațiile de colesterol plasmatic, HDL, ALT, AST și FFA nu diferă între grupuri. Atât TG, cât și glicerolul au fost semnificativ crescute în grupul de 30 ° C comparativ cu grupul de 22 ° C (Figurile 7A - H). În schimb, 3 GB a fost cu aproximativ 25% mai mic la 30 ° C comparativ cu 22 ° C (Figura 7B). Astfel, deși șoarecii menținuți la 22 ° C au avut un echilibru energetic pozitiv general, așa cum sugerează creșterea în greutate, diferențele în concentrațiile plasmatice de TG, glicerol și 3-HB sugerează că șoarecii la 22 ° C atunci când prelevarea a fost mai mică decât la 22 ° C. ° C. Șoarecii crescuți la 30 ° C au fost într -o stare relativ mai energetică negativă. În concordanță cu aceasta, concentrațiile hepatice de glicerol extras și TG, dar nu glicogen și colesterol, au fost mai mari în grupul de 30 ° C (Fig. 3A-D suplimentar). Pentru a investiga dacă diferențele de dependență de temperatură în lipoliză (măsurată de TG plasmatic și glicerol) sunt rezultatul modificărilor interne ale grăsimii epididimale sau inghinale, am extras țesut adipos din aceste magazine la sfârșitul studiului și cuantificat acidul gras liber cuantificat ex vivo. și eliberarea glicerolului. În toate grupurile experimentale, probele de țesut adipos din depozitele epididimale și inghinale au arătat cel puțin o creștere de două ori a producției de glicerol și FFA ca răspuns la stimularea izoproterenolului (Fig. 4A-D). Cu toate acestea, nu a fost găsit niciun efect al temperaturii cochiliei asupra lipolizei bazate sau izoproterenol. În concordanță cu o greutate corporală mai mare și o masă de grăsime, nivelurile de leptină plasmatică au fost semnificativ mai mari în grupul de 30 ° C decât în grupul de 22 ° C (Figura 7I). Dimpotrivă, nivelurile plasmatice ale insulinei și peptidei C nu au diferit între grupurile de temperatură (Fig. 7K, K), dar glucagonul plasmatic a arătat o dependență de temperatură, dar în acest caz aproape 22 ° C în grupul opus a fost de două ori comparat de două ori comparat până la 30 ° C. DIN. Grupul C (Fig. 7L). FGF21 nu a diferit între diferite grupuri de temperatură (Fig. 7m). În ziua OGTT, glicemia de bază a fost de aproximativ 10 mm și nu a diferit între șoarecii adăpostiți la temperaturi diferite (Fig. 7N). Administrarea orală de glucoză a crescut nivelul glicemiei și a atins maximul în toate grupurile la o concentrație de aproximativ 18 mM 15 minute după dozare. Nu au existat diferențe semnificative în IAUC (15-120 min) și concentrații la diferite puncte de timp după doză (15, 30, 60, 90 și 120 min) (Figura 7N, O).
Concentrațiile plasmatice de Tg, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, Glicerrol, leptină, insulină, C-peptidă, glucagon și FGF21 au fost prezentate la șoarecii DIO masculi adulți (AO) după 33 de zile de hrănire. temperatura specificată. Șoarecii nu au fost hrăniți cu 2-3 ore înainte de prelevarea de sânge. Testul de toleranță la glucoză orală a fost o excepție, deoarece a fost efectuată la o doză de 2 g/kg greutate corporală cu două zile înainte de sfârșitul studiului la șoareci care au fost posteniți timp de 5-6 ore și păstrat la temperatura corespunzătoare timp de 31 de zile. Zona de la datele curbei (O) este prezentată ca date incrementale (IAUC). Datele sunt prezentate ca medie ± SEM. Punctele reprezintă probe individuale. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0.0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *P <0,05 ， ** p <0,01 ， ** p <0,001 ， **** p <0,0001 ， n = 7。 *P <0,05 ， ** p <0,01 ， ** p <0,001 ， **** p <0,0001 ， n = 7。 *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0.0001, n = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7.
Transferabilitatea datelor de rozătoare către oameni este o problemă complexă care joacă un rol central în interpretarea importanței observațiilor în contextul cercetării fiziologice și farmacologice. Din motive economice și pentru a facilita cercetările, șoarecii sunt adesea ținuți la temperatura camerei sub zona lor termoneutrală, ceea ce duce la activarea diferitelor sisteme fiziologice compensatorii care cresc rata metabolică și potențialul care poate afecta translabilitatea9. Astfel, expunerea șoarecilor la frig poate face ca șoarecii să fie rezistenți la obezitatea indusă de dietă și poate preveni hiperglicemia la șobolani tratați cu streptozotocină din cauza transportului crescut de glucoză dependentă de non-insulină. Cu toate acestea, nu este clar în ce măsură expunerea prelungită la diferite temperaturi relevante (de la cameră la termoneutral) afectează diferitele homeostază energetică a șoarecilor normali de greutate (pe alimente) și șoareci DIO (pe HFD) și parametri metabolici, precum și în măsura la care au reușit să echilibreze o creștere a EE cu o creștere a aportului alimentar. Studiul prezentat în acest articol își propune să aducă o anumită claritate acestui subiect.
Arătăm că la șoarecii adulți cu greutate normală și la șoarecii DIO masculi, EE este invers legată de temperatura camerei între 22 și 30 ° C. Astfel, EE la 22 ° C a fost cu aproximativ 30% mai mare decât la 30 ° C. în ambele modele de mouse. Cu toate acestea, o diferență importantă între șoarecii cu greutate normală și șoarecii DIO este aceea că, în timp ce șoarecii normali s -au potrivit cu EE la temperaturi mai scăzute prin reglarea aportului alimentar în consecință, aportul alimentar de șoareci DIO a variat la diferite niveluri. Temperaturile studiului au fost similare. După o lună, șoarecii DIO menținuți la 30 ° C au câștigat mai multă greutate corporală și masă de grăsime decât șoarecii menținuți la 22 ° C, în timp ce oamenii normali au menținut la aceeași temperatură și pentru aceeași perioadă de timp nu au dus la febră. Diferența dependentă de greutatea corporală. Șoareci în greutate. În comparație cu temperaturile din apropierea termoneutralului sau la temperatura camerei, creșterea la temperatura camerei a dus la DIO sau la șoareci cu greutate normală la o dietă bogată în grăsimi, dar nu la o dietă normală de mouse pentru a câștiga o greutate relativ mai mică. corp. Susținut de alte studii17,18,19,20,21, dar nu de All22,23.
Capacitatea de a crea un microambient pentru a reduce pierderea de căldură este ipotezată pentru a schimba neutralitatea termică la stânga8, 12. În studiul nostru, atât adăugarea de material de cuibărit, cât și ascunderea a redus EE, dar nu a dus la neutralitate termică până la 28 ° C. Astfel, datele noastre nu susțin faptul că punctul scăzut al termoneutralității la șoarecii adulți cu un singur genunchi, cu sau fără case îmbogățite din punct de vedere mediu, ar trebui să fie de 26-28 ° C, așa cum este arătat 8,12, dar susține alte studii care arată termoneutralitatea. Temperaturi de 30 ° C la șoareci cu punct scăzut, 10, 24. Pentru a complica problemele, punctul termoneutral la șoareci s -a dovedit a nu fi static în timpul zilei, deoarece este mai scăzut în faza de repaus (lumină), posibil din cauza caloriilor mai mici producția ca urmare a activității și a termogenezei induse de dietă. Astfel, în faza de lumină, punctul inferior al neutralității termice se dovedește a fi ~ 29 ° с, iar în faza întunecată, ~ 33 ° с25.
În cele din urmă, relația dintre temperatura ambiantă și consumul total de energie este determinată de disiparea căldurii. În acest context, raportul dintre suprafață și volum este un determinant important al sensibilității termice, afectând atât disiparea căldurii (suprafața), cât și generarea de căldură (volum). În plus față de suprafață, transferul de căldură este determinat și prin izolare (rata transferului de căldură). La om, masa de grăsime poate reduce pierderea de căldură prin crearea unei bariere izolatoare în jurul cochiliei corpului și s -a sugerat că masa de grăsime este importantă și pentru izolarea termică la șoareci, scăzând punctul termoneutral și reducând sensibilitatea la temperatură sub punctul neutru termic ( pantă curbă). Temperatura ambiantă comparativ cu EE) 12. Studiul nostru nu a fost conceput pentru a evalua direct această relație putativă, deoarece datele de compoziție a corpului au fost colectate cu 9 zile înainte de colectarea datelor privind cheltuielile cu energia și pentru că masa de grăsime nu a fost stabilă pe parcursul studiului. Cu toate acestea, întrucât șoarecii cu greutate normală și DIO au cu 30% mai mic EE la 30 ° C decât la 22 ° C, în ciuda cel puțin unei diferențe de 5 ori de masă grasă, datele noastre nu susțin că obezitatea ar trebui să ofere izolație de bază. factor, cel puțin nu în intervalul de temperatură investigat. Acest lucru este în conformitate cu alte studii mai bine concepute pentru a explora acest 4,24. În aceste studii, efectul izolant al obezității a fost mic, dar s-a constatat că blana furnizează 30-50% din izolarea termică totală4,24. Cu toate acestea, la șoarecii morți, conductivitatea termică a crescut cu aproximativ 450% imediat după moarte, ceea ce sugerează că efectul izolant al blană este necesar pentru ca mecanismele fiziologice, inclusiv vasoconstricția, să funcționeze. În plus față de diferențele de specii de blană între șoareci și oameni, efectul izolant slab al obezității la șoareci poate fi influențat și de următoarele considerente: Factorul izolant al masei de grăsime umană este mediat în principal de masa subcutanată a grăsimii (grosime) 26,27. De obicei la rozătoare mai puțin de 20% din totalul FAT28 animal. În plus, masa totală a grăsimii nu poate fi chiar o măsură suboptimală a izolației termice a unui individ, deoarece s -a susținut că izolația termică îmbunătățită este compensată de creșterea inevitabilă a suprafeței (și, prin urmare, a creșterii pierderilor de căldură) pe măsură ce masa de grăsime crește. .
La șoarecii cu greutate normală, concentrațiile plasmatice de post de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT și AST nu s-au schimbat la diferite temperaturi timp de aproape 5 săptămâni, probabil pentru că șoarecii erau în aceeași stare de echilibru energetic. au fost aceleași în ceea ce privește greutatea și compoziția corpului ca la sfârșitul studiului. În concordanță cu asemănarea în masa de grăsime, nu au existat, de asemenea, diferențe în nivelurile de leptină plasmatică și nici în insulina în post, peptida C și glucagon. Mai multe semnale au fost găsite la șoarecii DIO. Deși șoarecii la 22 ° C nu au avut, de asemenea, un echilibru energetic negativ în această stare (pe măsură ce au câștigat în greutate), la sfârșitul studiului au fost relativ mai deficienți de energie în comparație cu șoarecii crescuți la 30 ° C, în condiții precum cetone înalte. producția de către organism (3-GB) și o scădere a concentrației de glicerol și TG în plasmă. Cu toate acestea, diferențele de dependență de temperatură în lipoliză nu par a fi rezultatul unor modificări intrinseci ale grăsimii epididimale sau inghinale, cum ar fi modificările în expresia lipzei de răspuns adipohormon Grupurile sunt similare între ele. Deși nu am investigat tonul simpatic în studiul curent, alții au descoperit că (bazat pe ritmul cardiac și presiunea arterială medie) este liniar legat de temperatura ambiantă la șoareci și este cu aproximativ mai mică la 30 ° C decât la 22 ° C 20% C Astfel, diferențele dependente de temperatură în tonul simpatic pot juca un rol în lipoliză în studiul nostru, dar întrucât o creștere a tonului simpatic stimulează mai degrabă decât inhibă lipoliza, alte mecanisme pot contracara acest lucru Scăderea șoarecilor de cultură. Rolul potențial în defalcarea grăsimii corporale. Temperatura camerei. Mai mult, o parte a efectului stimulator al tonului simpatic asupra lipolizei este mediat indirect de o inhibare puternică a secreției de insulină, subliniind efectul suplimentării întreruptării insulinei asupra lipolizei30, dar în studiul nostru, au fost insulină plasmatică în post și ton simpatic peptid la diferite temperaturi, au fost nu este suficient pentru a modifica lipoliza. În schimb, am constatat că diferențele de statut energetic au fost cel mai probabil principalul contribuitor la aceste diferențe la șoarecii DIO. Motivele care stau la baza care duc la o mai bună reglare a aportului alimentar cu EE la șoarecii cu greutate normală necesită un studiu suplimentar. În general, cu toate acestea, aportul alimentar este controlat de Homeostatic și Hedonic Cues31,32,33. Deși există dezbateri cu privire la care dintre cele două semnale este cantitativ mai important, 31,32,33 se știe că consumul pe termen lung al alimentelor cu conținut ridicat de grăsimi duce la un comportament alimentar bazat pe plăcere, care este într-o oarecare măsură fără legătură cu Homeostază. . - Aportul alimentar reglementat34,35,36. Prin urmare, comportamentul crescut de hrănire hedonică a șoarecilor DIO tratați cu 45% HFD poate fi unul dintre motivele pentru care acești șoareci nu au echilibrat aportul alimentar cu EE. Interesant este că, de asemenea, au fost observate diferențe de apetit și hormoni care reglementează glicemia la șoarecii DIO controlate de temperatură, dar nu la șoarecii cu greutate normală. La șoarecii DIO, nivelurile de leptină plasmatică a crescut odată cu temperatura și nivelurile de glucagon au scăzut odată cu temperatura. Măsura în care temperatura poate influența în mod direct aceste diferențe merită un studiu suplimentar, dar în cazul leptinei, echilibrul energetic negativ negativ și, astfel, o masă de grăsime mai scăzută la șoareci la 22 ° C a jucat cu siguranță un rol important, deoarece masa de grăsime și leptina plasmatică este extrem de corelat37. Cu toate acestea, interpretarea semnalului glucagonului este mai nedumerită. Ca și în cazul insulinei, secreția de glucagon a fost puternic inhibată de o creștere a tonului simpatic, dar s -a prevăzut că cel mai mare ton simpatic a fost în grupul de 22 ° C, care a avut cele mai mari concentrații de glucagon plasmatic. Insulina este un alt regulator puternic al glucagonului plasmatic, iar rezistența la insulină și diabetul de tip 2 sunt puternic asociate cu hiperglucagonemia postprandială 38,39. Cu toate acestea, șoarecii DIO din studiul nostru au fost, de asemenea, insensibili la insulină, astfel încât acest lucru nu a putut fi, de asemenea, principalul factor în creșterea semnalizării glucagonului în grupul de 22 ° C. Conținutul de grăsime hepatică este, de asemenea, asociat pozitiv cu o creștere a concentrației de glucagon plasmatic, a căror mecanisme pot include rezistența la glucagon hepatic, scăderea producției de uree, creșterea concentrațiilor de aminoacizi circulante și creșterea secreției de glucagon stimulat de aminoacizi 40,41, 42. Cu toate acestea, întrucât concentrațiile extratabile de glicerol și TG nu au diferit între grupurile de temperatură din studiul nostru, acest lucru nu a putut fi, de asemenea, un factor potențial în creșterea concentrațiilor plasmatice din grupul 22 ° C. Triiodotironina (T3) joacă un rol critic în rata metabolică generală și inițierea apărării metabolice împotriva hipotermiei43,44. Astfel, concentrația plasmatică de T3, posibil controlată de mecanisme mediate central, 45,46 crește atât la șoareci, cât și la oameni în condiții mai mici decât termoneutrale47, deși creșterea oamenilor este mai mică, ceea ce este mai predispus la șoareci. Acest lucru este în concordanță cu pierderea de căldură a mediului. Nu am măsurat concentrațiile plasmatice de T3 în studiul curent, dar concentrațiile ar fi putut fi mai mici în grupul de 30 ° C, ceea ce poate explica efectul acestui grup asupra nivelurilor de glucagon plasmatic, așa cum noi (Figura 5A actualizată) și alții au arătat că T3 crește glucagonul plasmatic într-o manieră dependentă de doză. S -a raportat că hormonii tiroidieni induc expresia FGF21 în ficat. La fel ca glucagonul, concentrațiile plasmatice de FGF21 au crescut, de asemenea, cu concentrații plasmatice de T3 (Fig. Suplimentare Fig. 5B și Ref. 48), dar în comparație cu glucagonul, concentrațiile plasmatice FGF21 în studiul nostru nu au fost afectate de temperatură. Motivele care stau la baza acestei discrepanțe necesită un studiu suplimentar, dar inducția FGF21 condusă de T3 ar trebui să apară la niveluri mai mari de expunere la T3 în comparație cu răspunsul observat al glucagonului T3 (Fig. 5B suplimentar).
S -a dovedit că HFD este puternic asociat cu toleranța la glucoză afectată și rezistența la insulină (markeri) la șoareci crescuți la 22 ° C. Cu toate acestea, HFD nu a fost asociat cu toleranța la glucoză afectată, nici cu rezistența la insulină atunci când este cultivată într -un mediu termoneutral (definit aici ca 28 ° C) 19. În studiul nostru, această relație nu a fost replicată la șoarecii DIO, dar șoarecii cu greutate normală au menținut la 30 ° C au îmbunătățit semnificativ toleranța la glucoză. Motivul acestei diferențe necesită un studiu suplimentar, dar poate fi influențat de faptul că șoarecii DIO din studiul nostru au fost rezistenți la insulină, cu concentrații de peptide C plasmatice în post și concentrații de insulină de 12-20 de ori mai mari decât șoarecii normali de greutate. Și în sânge pe stomacul gol. Concentrații de glucoză de aproximativ 10 mM (aproximativ 6 mM la greutatea corporală normală), ceea ce pare să lase o fereastră mică pentru orice efecte benefice potențiale ale expunerii la condiții termoneutrale pentru a îmbunătăți toleranța la glucoză. Un posibil factor confuz este faptul că, din motive practice, OGTT se realizează la temperatura camerei. Astfel, șoarecii adăpostiți la temperaturi mai ridicate au avut un șoc ușor la rece, ceea ce poate afecta absorbția/clearance -ul glucozei. Cu toate acestea, pe baza concentrațiilor similare de glicemie în posturi în diferite grupuri de temperatură, modificările temperaturii ambientale poate să nu fi afectat semnificativ rezultatele.
Așa cum am menționat anterior, s -a subliniat recent că creșterea temperaturii camerei poate atenua unele reacții la stresul rece, ceea ce poate pune în discuție transferabilitatea datelor mouse -ului către oameni. Cu toate acestea, nu este clar care este temperatura optimă pentru păstrarea șoarecilor pentru a imita fiziologia umană. Răspunsul la această întrebare poate fi influențat și de domeniul de studiu și de punctul final studiat. Un exemplu în acest sens este efectul dietei asupra acumulării de grăsimi hepatice, toleranței la glucoză și rezistenței la insulină19. În ceea ce privește cheltuielile cu energia, unii cercetători consideră că termoneutralitatea este temperatura optimă pentru creștere, deoarece oamenii necesită puțină energie suplimentară pentru a -și menține temperatura corporală de bază și definesc o temperatură cu un singur tur pentru șoarecii adulți ca 30 ° C7,10. Alți cercetători consideră că o temperatură comparabilă cu faptul că oamenii experimentează de obicei cu șoarecii adulți pe un genunchi este de 23-25 ° C, deoarece au descoperit că termoneutralitatea este de 26-28 ° C și pe baza oamenilor fiind mai mică cu aproximativ 3 ° C. Temperatura lor critică mai mică, definită aici ca 23 ° C, este ușor 8,12. Studiul nostru este în concordanță cu alte câteva studii care afirmă că neutralitatea termică nu este obținută la 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, ceea ce indică faptul că 23-25 ° C este prea scăzut. Un alt factor important de luat în considerare în ceea ce privește temperatura camerei și termoneutralitatea la șoareci este carcasa unică sau de grup. Când șoarecii au fost adăpostiți în grupuri, mai degrabă decât individual, ca în studiul nostru, sensibilitatea la temperatură a fost redusă, posibil din cauza aglomerării animalelor. Cu toate acestea, temperatura camerei era încă sub LTL de 25 când au fost utilizate trei grupuri. Poate că cea mai importantă diferență de interspecie în această privință este semnificația cantitativă a activității BAT ca apărare împotriva hipotermiei. Astfel, în timp ce șoarecii s -au compensat în mare măsură pentru pierderea lor mai mare de calorii prin creșterea activității BAT, care este de peste 60% EE la 5 ° C, doar 51,52 contribuția activității BAT umane la EE a fost semnificativ mai mare, mult mai mică. Prin urmare, reducerea activității BAT poate fi o modalitate importantă de a crește traducerea umană. Reglarea activității BAT este complexă, dar este adesea mediată de efectele combinate ale stimulării adrenergice, hormonilor tiroidieni și UCP114,54,55,56,57 expresie. Datele noastre indică faptul că temperatura trebuie ridicată peste 27,5 ° C în comparație cu șoarecii la 22 ° C pentru a detecta diferențele în expresia genelor BAT responsabile de funcție/activare. Cu toate acestea, diferențele constatate între grupuri la 30 și 22 ° C nu au indicat întotdeauna o creștere a activității BAT în grupul 22 ° C, deoarece UCP1, ADRB2 și VEGF-A au fost reglementate în jos în grupul de 22 ° C. Cauza principală a acestor rezultate neașteptate rămâne de determinat. O posibilitate este ca expresia lor crescută să nu reflecte un semnal de temperatură ridicată a camerei, ci mai degrabă un efect acut al mutării lor de la 30 ° C la 22 ° C în ziua îndepărtării (șoarecii au experimentat acest 5-10 minute înainte de decolare) . )
O limitare generală a studiului nostru este că am studiat doar șoarecii de sex masculin. Alte cercetări sugerează că genul poate fi o considerație importantă în indicațiile noastre primare, deoarece șoarecii de sex feminin cu un singur genunchi sunt mai sensibili la temperatură din cauza conductivității termice mai mari și menținerea temperaturilor de miez mai strict controlate. În plus, șoarecii de sex feminin (pe HFD) au arătat o asociere mai mare a aportului de energie cu EE la 30 ° C în comparație cu șoarecii de sex masculin care au consumat mai mulți șoareci de același sex (20 ° C în acest caz) 20. Astfel, la șoarecii de sex feminin, conținutul subtermonetral al efectului este mai mare, dar are același model ca la șoarecii de sex masculin. În studiul nostru, ne-am concentrat pe șoareci de sex masculin cu un singur genunchi, deoarece acestea sunt condițiile în care sunt efectuate majoritatea studiilor metabolice care examinează EE. O altă limitare a studiului nostru a fost aceea că șoarecii au fost pe aceeași dietă pe parcursul studiului, ceea ce a împiedicat studierea importanței temperaturii camerei pentru flexibilitatea metabolică (măsurată prin modificări RER pentru modificările dietetice în diferite compoziții de macronutrienți). La șoarecii de sex feminin și masculin menținut la 20 ° C în comparație cu șoarecii corespunzători menținuți la 30 ° C.
În concluzie, studiul nostru arată că, ca și în alte studii, șoarecii cu greutate normală din turul 1 sunt termoneutri peste 27,5 ° C. În plus, studiul nostru arată că obezitatea nu este un factor izolant major la șoareci cu greutate normală sau DIO, ceea ce duce la raporturi similare de temperatură: EE la DIO și la șoarecii cu greutate normală. În timp ce aportul alimentar de șoareci cu greutate normală a fost în concordanță cu EE și a menținut astfel o greutate corporală stabilă pe întregul interval de temperatură, aportul alimentar de șoareci DIO a fost același la temperaturi diferite, rezultând un raport mai mare de șoareci la 30 ° C . la 22 ° C a câștigat mai multă greutate corporală. În general, studiile sistematice care examinează importanța potențială a vieții sub temperaturile termoneutrale sunt justificate din cauza tolerabilității slabe observate între studiile de șoarece și uman. De exemplu, în studiile de obezitate, o explicație parțială pentru translabilitatea în general mai slabă se poate datora faptului că studiile de pierdere în greutate murină sunt de obicei efectuate pe animale stresate moderat la rece, menținute la temperatura camerei din cauza creșterii EE. Pierderea în greutate exagerată în comparație cu greutatea corporală preconizată a unei persoane, în special dacă mecanismul de acțiune depinde de creșterea EE prin creșterea activității BAP, care este mai activă și activată la temperatura camerei decât la 30 ° C.
În conformitate cu Legea experimentală a animalelor daneze (1987) și cu Institutele Naționale de Sănătate (Publicația nr. 85-23) și Convenția Europeană pentru protecția vertebratei utilizate în scopuri experimentale și alte științifice (Consiliul Europei nr. 123, Strasbourg , 1985).
Șoarecii de sex masculin C57BL/6J în vârstă de douăzeci de săptămâni au fost obținuți de la Janvier Saint Berthevin Cedex, Franța și au primit ad libitum standard Chow (Altrom 1324) și apă (~ 22 ° C) după o lumină de 12:12 ore: ciclu întunecat. Temperatura camerei. Șoarecii DIO de sex masculin (20 de săptămâni) au fost obținuți de la același furnizor și au primit acces ad libitum la o dietă cu 45% bogate în grăsimi (Cat. Nr. D12451, Research Diet Inc., NJ, SUA) și apă în condiții de creștere. Șoarecii au fost adaptați mediului cu o săptămână înainte de începerea studiului. Cu două zile înainte de transferul la sistemul de calorimetrie indirect, șoarecii au fost cântăriți, supuși scanării RMN (Echomritm, TX, SUA) și împărțite în patru grupuri corespunzătoare greutății corporale, grăsimii și greutății corporale normale.
O diagramă grafică a proiectării studiului este prezentată în figura 8. Șoarecii au fost transferați într-un sistem indirect de calorimetrie indirect închis și controlat la temperatură la Sable Systems Internationals (Nevada, SUA), care a inclus monitoare de calitate alimentară și de apă și un cadru de promethion BZ1 înregistrat înregistrat Niveluri de activitate prin măsurarea pauzelor de fascicul. XYZ. Șoarecii (n = 8) au fost adăpostiți individual la 22, 25, 27,5 sau 30 ° C folosind așternut, dar fără adăpost și material de cuibărit pe o lumină de 12: 12 ore: ciclu întunecat (lumină: 06: 00–18:00) . 2500ml/min. Șoarecii au fost aclimatizați timp de 7 zile înainte de înregistrare. Înregistrările au fost colectate patru zile la rând. După aceea, șoarecii au fost menținuți la temperaturile respective la 25, 27,5 și 30 ° C timp de 12 zile suplimentare, după care s -au adăugat concentrații de celule așa cum s -a descris mai jos. Între timp, grupuri de șoareci menținuți la 22 ° C au fost menținute la această temperatură încă două zile (pentru a colecta noi date de bază), iar apoi temperatura a fost crescută în pași de 2 ° C în fiecare zi la începutul fazei de lumină ( 06:00) până la 30 ° C după aceea, temperatura a fost scăzută la 22 ° C și datele au fost colectate pentru alte două zile. După două zile suplimentare de înregistrare la 22 ° C, s -au adăugat piei la toate celulele la toate temperaturile, iar colectarea datelor a început în a doua zi (ziua 17) și timp de trei zile. După aceea (ziua 20), a fost adăugat material de cuibărit (8-10 g) la toate celulele la începutul ciclului de lumină (06:00) și datele au fost colectate pentru încă trei zile. Astfel, la sfârșitul studiului, șoarecii păstrați la 22 ° C au fost menținuți la această temperatură timp de 21/33 zile și la 22 ° C pentru ultimele 8 zile, în timp ce șoarecii la alte temperaturi au fost menținute la această temperatură timp de 33 de zile. /33 de zile. Șoarecii au fost hrăniți în perioada de studiu.
Șoarecii cu greutate normală și DIO au urmat aceleași proceduri de studiu. În ziua -9, șoarecii au fost cântăriți, scanați RMN și împărțiți în grupuri comparabile în greutatea corporală și în compoziția corpului. În ziua -7, șoarecii au fost transferați într -un sistem de calorimetrie indirect controlat de temperatură închisă fabricat de Sable Systems International (Nevada, SUA). Șoarecii au fost adăpostiți individual cu așternuturi, dar fără cuiburi sau materiale de adăpost. Temperatura este setată la 22, 25, 27,5 sau 30 ° C. După o săptămână de aclimatizare (zile -7 până la 0, animalele nu au fost perturbate), datele au fost colectate în patru zile consecutive (zilele 0-4, datele prezentate în Fig. 1, 2, 5). După aceea, șoarecii păstrați la 25, 27,5 și 30 ° C au fost păstrați în condiții constante până în a 17 -a zi. În același timp, temperatura din grupul 22 ° C a fost crescută la intervale de 2 ° C în fiecare altă zi prin reglarea ciclului de temperatură (06:00 h) la începutul expunerii la lumină (datele sunt prezentate în Fig. 1) . În ziua 15, temperatura a scăzut la 22 ° C și două zile de date au fost colectate pentru a furniza date de bază pentru tratamentele ulterioare. S -au adăugat piei la toți șoarecii în ziua 17, iar materialul de cuibărit a fost adăugat în ziua 20 (Fig. 5). În ziua de 23, șoarecii au fost cântăriți și supuși scanării RMN, apoi lăsate singuri timp de 24 de ore. În ziua 24, șoarecii au fost postați de la începutul fotoperiodului (06:00) și au primit OGTT (2 g/kg) la 12:00 (6-7 ore de post). După aceea, șoarecii au fost returnați în condițiile lor respective și s -au eutanasiat în a doua zi (ziua 25).
Șoarecii Dio (n = 8) au urmat același protocol ca și șoarecii cu greutate normală (așa cum s -a descris mai sus și în figura 8). Șoarecii au menținut 45% HFD pe parcursul experimentului de cheltuieli energetice.
VO2 și VCO2, precum și presiunea de vapori de apă, au fost înregistrate la o frecvență de 1 Hz cu o constantă de timp celulară de 2,5 min. Aportul de alimente și apă a fost colectat prin înregistrarea continuă (1 Hz) a greutății alimentelor și a apei de apă. Monitorul de calitate utilizat a raportat o rezoluție de 0,002 g. Nivelurile de activitate au fost înregistrate folosind un monitor 3D XYZ Beam Array, datele au fost colectate la o rezoluție internă de 240 Hz și raportate în fiecare secundă pentru a cuantifica distanța totală parcursă (m) cu o rezoluție spațială eficientă de 0,25 cm. Datele au fost procesate cu Systems Systems Macro Interpreter v.2.41, calculând EE și RER și filtrarea valorilor (de exemplu, evenimente false de masă). Interpretul macro este configurat pentru a ieși date pentru toți parametrii la fiecare cinci minute.
În plus față de reglarea EE, temperatura ambiantă poate regla și alte aspecte ale metabolismului, inclusiv metabolismul postprandial al glucozei, prin reglarea secreției de hormoni de metabolizare a glucozei. Pentru a testa această ipoteză, am finalizat în cele din urmă un studiu de temperatură corporală provocând șoareci cu greutate normală cu o sarcină de glucoză orală dio (2 g/kg). Metodele sunt descrise în detaliu în materiale suplimentare.
La sfârșitul studiului (ziua 25), șoarecii au fost postați timp de 2-3 ore (începând cu ora 06:00), anesteziați cu izofluran și complet sângerați de venipunctură retroorbitală. Cuantificarea lipidelor plasmatice și a hormonilor și lipidelor în ficat este descrisă în materiale suplimentare.
Pentru a investiga dacă temperatura cochiliei provoacă modificări intrinseci ale țesutului adipos care afectează lipoliza, țesutul adipos inghinal și epididimal a fost excizat direct de la șoareci după ultima etapă de sângerare. Țesuturile au fost procesate folosind testul de lipoliză ex vivo recent dezvoltat descris în metodele suplimentare.
Țesutul adipos maro (BAT) a fost colectat în ziua sfârșitului studiului și prelucrat așa cum este descris în metodele suplimentare.
Datele sunt prezentate ca medie ± SEM. Graficele au fost create în Graphpad Prism 9 (La Jolla, CA) și grafică au fost editate în Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Semnificația statistică a fost evaluată în Prismul Graphpad și testată prin test t pereche, măsuri repetate ANOVA unidirecțional/două sensuri, urmate de testul de comparații multiple ale lui Tukey sau ANOVA unidirecțional nepereche, urmată de testul de comparație multiplă al lui Tukey, după cum a fost necesar. Distribuția gaussiană a datelor a fost validată prin testul de normalitate D'Agostino-Pearson înainte de testare. Mărimea eșantionului este indicată în secțiunea corespunzătoare a secțiunii „Rezultate”, precum și în legendă. Repetarea este definită ca orice măsurare luată pe același animal (in vivo sau pe o probă de țesut). În ceea ce privește reproductibilitatea datelor, o asociere între cheltuielile energetice și temperatura cazului a fost demonstrată în patru studii independente folosind șoareci diferiți cu un proiect similar de studiu.
Protocoalele experimentale detaliate, materialele și datele brute sunt disponibile la o cerere rezonabilă de la autorul principal Rune E. Kuhre. Acest studiu nu a generat noi reactivi unici, linii transgenice de animale/celule sau date de secvențiere.
Pentru mai multe informații despre proiectarea studiului, consultați rezumatul raportului de cercetare a naturii legat de acest articol.
Toate datele formează un grafic. 1-7 au fost depuse în depozitul de baze de date științifice, numărul de aderare: 1253.11.sciencedb.02284 sau https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Datele prezentate în ESM pot fi trimise la Rune E Kuhre după testarea rezonabilă.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Animalele de laborator ca modele surogat ale obezității umane. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Animalele de laborator ca modele surogat ale obezității umane.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. și Tang-Christensen M. Animale de laborator ca modele surogat ale obezității umane. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. 实验动物作为人类肥胖的替代模型。 Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Animalele experimentale ca model substitut pentru oameni.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. și Tang-Christensen M. Animale de laborator ca modele surogat de obezitate la om.Farmacologie Acta. Crime 33, 173-181 (2012).
Gilpin, DA Calculul noii determinări constante și experimentale a mărimii arsurilor. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Sistemul termoregulator al mouse -ului: implicațiile sale pentru transferul de date biomedicale către oameni. fiziologie. Comportament. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. și Nedergaard, J. Fără efect izolant al obezității. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. și Nedergaard, J. Fără efect izolant al obezității.Fischer AW, Chikash RI, Von Essen G., Cannon B. și Nedergaard J. Niciun efect de izolare a obezității. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. și Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. și Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, Ri, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. жжирение не имеет изолирующего ээээеекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. și Nedergaard, J. Obezitatea nu are efect de izolare.Da. J. Fiziologie. endocrin. metabolism. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. și colab. Țesutul adipos maroniu adaptat la temperatură modulează sensibilitatea la insulină. Diabet 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ și colab. Temperatura critică mai scăzută și termogeneza indusă de frig au fost invers legate de greutatea corporală și de rata metabolică bazală la persoanele slabe și supraponderale. J. cu căldură. biologie. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. Temperaturi optime ale locuințelor pentru ca șoarecii să imite mediul termic al oamenilor: un studiu experimental. Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. Temperaturi optime ale locuințelor pentru ca șoarecii să imite mediul termic al oamenilor: un studiu experimental.Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. Temperaturi optime ale casei pentru șoareci pentru a imita mediul termic uman: un studiu experimental. Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度 ： 一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. și Nedergaard J. Temperatura optimă a locuinței pentru șoarecii care simulează mediul termic uman: un studiu experimental.Moore. metabolism. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Care este cea mai bună temperatură a locuinței pentru a traduce experimentele de șoarece la oameni? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Care este cea mai bună temperatură a locuinței pentru a traduce experimentele de șoarece la oameni?Keyer J, Lee M și Speakman Jr Care este cea mai bună temperatură a camerei pentru transferul experimentelor de mouse la oameni? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr 将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？ Keijer, J., Li, M. & Speakman, JrKeyer J, Lee M și Speakman Jr Care este temperatura optimă a cochiliei pentru transferul experimentelor de șoarece la oameni?Moore. metabolism. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ și MacDougald, OA șoareci ca modele experimentale pentru fiziologia umană: când mai multe grade în temperatura locuinței. Seeley, RJ și MacDougald, OA șoareci ca modele experimentale pentru fiziologia umană: când mai multe grade în temperatura locuinței. Seeley, RJ & MacSougald, Oa ыш как эксперmet/Eнтальные модели для физиолоягии человека: ко extrem нил văgă значение. Seeley, RJ și MacDougald, OA șoareci ca modele experimentale pentru fiziologia umană: când câteva grade într -o locuință fac diferența. Seeley, RJ și MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型 ： 当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ și MacDougald, OA Ышыши Seeley, RJ & MacDougald, Oa как ээссериментальная модель физиологии человека: когда несколькооврада: имеюю значение. Seeley, RJ și MacDougald, OA șoareci ca model experimental al fiziologiei umane: când contează câteva grade de temperatură a camerei.Metabolismul național. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. Răspunsul la întrebarea „Care este cea mai bună temperatură a locuinței pentru a traduce experimentele mouse -ului la oameni?” Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. Răspunsul la întrebarea „Care este cea mai bună temperatură a locuinței pentru a traduce experimentele mouse -ului la oameni?” Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. Răspunde la întrebarea „Care este cea mai bună temperatură a camerei pentru transferul experimentelor de șoarece la oameni?” Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J. 问题的答案 „将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？” Fischer, AW, Cannon, B. și Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. și Nedergaard J. Răspunde la întrebarea „Care este temperatura optimă a cochiliei pentru transferul experimentelor de șoarece la oameni?”Da: Thermoneutral. Moore. metabolism. 26, 1-3 (2019).
Timpul post: 28-202.2022
