Ďakujeme za návštevu nature.com. Verzia prehliadača, ktorú používate, má obmedzenú podporu CSS. Najlepšie skúsenosti odporúčame, aby ste použili aktualizovaný prehliadač (alebo zakázal režim kompatibility v internetovom prieskume). Medzitým, aby sme zaistili pokračujúcu podporu, vykreslíme stránku bez štýlov a JavaScript.
Väčšina metabolických štúdií na myšiach sa vykonáva pri izbovej teplote, hoci za týchto podmienok, na rozdiel od ľudí, myši vynakladajú veľa energie udržiavajúcej vnútornú teplotu. Tu popisujeme normálnu hmotnosť a obezitu vyvolanú diétou (DIO) u myší C57BL/6J kŕmených Chow Chow alebo 45% s vysokým obsahom tukov. Myši sa umiestnili na 33 dní pri 22, 25, 27,5 a 30 ° C v nepriameho kalorimetrického systému. Ukazujeme, že energetické výdavky sa lineárne zvyšujú z 30 ° C na 22 ° C a v oboch myšacích modeloch sú asi o 30% vyššie pri 22 ° C. U myší s normálnou hmotnosťou pôsobilo v príjme potravy EE. Naopak, myši DIO neznížili príjem potravy, keď sa EE znížila. Na konci štúdie mali myši pri 30 ° C vyššiu telesnú hmotnosť, tukovú hmotnosť a plazmatický glycerol a triglyceridy ako myši pri 22 ° C. Nerovnováha u myší DIO môže byť spôsobená zvýšenou diétou založenou na potešení.
Myša je najčastejšie používaným zvieracím modelom na štúdium fyziológie a patofyziológie človeka a je často predvoleným zvieraťom používaným v počiatočných štádiách objavovania a vývoja liekov. Myši sa však líšia od ľudí niekoľkými dôležitými fyziologickými spôsobmi, a hoci allometrické škálovanie sa dá do istej miery použiť na preklad na ľudí, obrovské rozdiely medzi myšami a ľuďmi spočívajú v termoregulácii a energetickej homeostáze. To dokazuje zásadnú nekonzistentnosť. Priemerná telesná hmotnosť dospelých myší je najmenej tisíckrát nižšia ako u dospelých (50 g oproti 50 kg) a pomer povrchovej plochy k hmotnosti sa líši asi 400-krát v dôsledku nelineárnej geometrickej transformácie opísanej MEE . Rovnica 2. V dôsledku toho myši strácajú výrazne viac tepla v porovnaní s objemom, takže sú citlivejšie na teplotu, náchylnejšie na podchladenie a majú priemernú bazálnu rýchlosť metabolizmu o desaťkrát vyššiu ako u ľudí. Pri štandardnej teplote miestnosti (~ 22 ° C) musia myši zvýšiť svoje celkové energetické výdavky (EE) asi o 30%, aby sa udržala telesná teplota jadra. Pri nižších teplotách sa EE ešte viac zvyšuje o 50% a 100% pri 15 a 7 ° C v porovnaní s EE pri 22 ° C. Štandardné podmienky bývania tak vyvolávajú reakciu na studený stres, ktorá by mohla ohroziť prenosnosť výsledkov myši ľuďom, pretože ľudia žijúci v moderných spoločnostiach trávia väčšinu svojho času v termoneutrálnych podmienkach (pretože naše povrchy s nižšími plochami k objemu nás robia menej citlivé Teplota, keď okolo nás vytvárame termoneutrálnu zónu (TNZ). Iba 2–4 ° C7,8 V skutočnosti sa tomuto dôležitému aspektu v posledných rokoch získala značná pozornosť, 7,8,9,10,11,12 a navrhuje sa, že niektoré „druhové rozdiely“ sa môžu zmierniť zvýšením škrupiny Teplota 9. V teplotnom rozsahu však neexistuje konsenzus, ktorý predstavuje termoneutralitu u myší. To, či je nižšia kritická teplota v termoneutrálnom rozsahu u myší s jedným kolenom bližšie k 25 ° C alebo bližšie k 30 ° C4, 7, 8, 10, 12, zostáva kontroverzná. EE a ďalšie metabolické parametre boli obmedzené na hodiny na dni, takže rozsah, v akom predĺžené vystavenie rôznym teplotám môže ovplyvniť metabolické parametre, ako je telesná hmotnosť, nie je jasná. Spotreba, využitie substrátu, tolerancia glukózy a koncentrácie lipidov a glukózy v plazme a hormóny regulujúce chuť do jedla. Okrem toho je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, do akej miery môže diéta ovplyvniť tieto parametre (DIO myši na diéte s vysokým obsahom tuku môžu byť viac orientované na diétu založenú na potešení). Aby sme poskytli viac informácií o tejto téme, skúmali sme vplyv teploty chovu na vyššie uvedené metabolické parametre u dospelých samcov myší s normálnou hmotnosťou a strava vyvolané obézne (DIO) samce myší na 45% vysokej tukovej strave. Myši sa udržiavali pri 22, 25, 27,5 alebo 30 ° C najmenej tri týždne. Teploty pod 22 ° C neboli študované, pretože štandardné puzdro zvierat je zriedka pod teplotou miestnosti. Zistili sme, že myši s normálnou hmotnosťou a jednokruhovými DIO reagovali podobne na zmeny teploty krytu, pokiaľ ide o EE a bez ohľadu na stav krytu (s alebo bez materiálu na prístrešok/hniezdenie). Zatiaľ čo myši s normálnou hmotnosťou upravili svoj príjem potravy podľa EE, príjem potravín DIO myší bol do značnej miery nezávislý od EE, čo viedlo k zvýšeniu hmotnosti myší. Podľa údajov o telesnej hmotnosti plazmatické koncentrácie lipidov a ketónových teliesok ukázali, že DIO myši pri 30 ° C mali pozitívnejšiu energetickú bilanciu ako myši pri 22 ° C. Základné dôvody rozdielov v rovnováhe príjmu energie a EE medzi normálnou hmotnosťou a DIO myšami si vyžadujú ďalšie štúdium, ale môžu súvisieť s patofyziologickými zmenami u DIO myší a účinkom diéty založenej na potešení v dôsledku obéznej stravy.
EE sa lineárne zvýšila z 30 na 22 ° C a bola asi o 30% vyššia pri 22 ° C v porovnaní s 30 ° C (obr. 1A, B). Výmenný kurz dýchacích ciest (RER) bol nezávislý od teploty (obr. 1C, D). Príjem potravy bol v súlade s dynamikou EE a zvýšil sa so zníženou teplotou (tiež ~ 30% vyššia pri 22 ° C v porovnaní s 30 ° C (obr. 1E, F). Príjem vody. Objem a úroveň aktivity nezáviseli od teploty (obr. 1G).
Samce myší (C57BL/6J, 20 týždňov, individuálne bývanie, n = 7) boli umiestnené v metabolických klietkach pri 22 ° C počas jedného týždňa pred začiatkom štúdie. Dva dni po zhromažďovaní údajov o pozadí sa teplota zvýšila v prírastkoch 2 ° C o 06:00 hodín denne (začiatok svetelnej fázy). Dáta sú uvedené ako priemer ± štandardná chyba priemeru a tmavá fáza (18: 00–06: 00 h) je znázornená šedou skrinkou. Energetické výdavky (KCAL/H), B celkové energetické výdavky pri rôznych teplotách (KCAL/24 h), C respiračné výmenné kurzy (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D Priemerný RER v svetle a tme (VCO2/VO2) fázy fázy (Nulová hodnota je definovaná ako 0,7). E kumulatívny príjem potravy (G), F 24H Celkový príjem potravy, celkový príjem vody G 24H (ml), H 24H Celkový príjem vody, I kumulatívna úroveň aktivity (M) a celková úroveň aktivity J (M/24H). ). Myši sa udržiavali pri uvedenej teplote počas 48 hodín. Údaje uvedené pre 24, 26, 28 a 30 ° C sa vzťahujú na posledných 24 hodín každého cyklu. Myši zostali kŕmené počas celej štúdie. Štatistická významnosť sa testovala opakovanými meraniami jednosmernej ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyov viacnásobný porovnávací test. Hviezdičky označujú významnosť pre počiatočnú hodnotu 22 ° C, zatienenie naznačuje význam medzi ostatnými skupinami, ako je uvedené. *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.Priemerné hodnoty sa vypočítali pre celé experimentálne obdobie (0-192 hodín). n = 7.
Rovnako ako v prípade myší s normálnou hmotnosťou sa EE lineárne zvýšila so zníženou teplotou a v tomto prípade bola EE tiež asi o 30% vyššia pri 22 ° C v porovnaní s 30 ° C (obr. 2A, B). RER sa pri rôznych teplotách nezmenil (obr. 2C, D). Na rozdiel od myší s normálnou hmotnosťou nebol príjem potravy v súlade s EE ako funkcia teploty miestnosti. Príjem potravín, príjem vody a úroveň aktivity boli nezávislé od teploty (obrázky 2E - J).
Mužské (C57BL/6J, 20 týždňov) DIO myši boli individuálne umiestnené v metabolických klietkach pri 22 ° C počas jedného týždňa pred začiatkom štúdie. Myši môžu použiť 45% HFD ad libitum. Po aklimatizácii na dva dni sa zhromaždili základné údaje. Následne sa teplota zvýšila v prírastkoch po 2 ° C každý druhý deň o 06:00 (začiatok svetelnej fázy). Dáta sú uvedené ako priemer ± štandardná chyba priemeru a tmavá fáza (18: 00–06: 00 h) je znázornená šedou skrinkou. Energetické výdavky (KCAL/H), B celkové energetické výdavky pri rôznych teplotách (KCAL/24 h), C respiračné výmenné kurzy (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D Priemerný RER v svetle a tme (VCO2/VO2) fázy fázy (Nulová hodnota je definovaná ako 0,7). E kumulatívny príjem potravy (G), F 24H Celkový príjem potravy, celkový príjem vody G 24H (ml), H 24H Celkový príjem vody, I kumulatívna úroveň aktivity (M) a celková úroveň aktivity J (M/24H). ). Myši sa udržiavali pri uvedenej teplote počas 48 hodín. Údaje uvedené pre 24, 26, 28 a 30 ° C sa vzťahujú na posledných 24 hodín každého cyklu. Myši sa udržiavali na 45% HFD až do konca štúdie. Štatistická významnosť sa testovala opakovanými meraniami jednosmernej ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyov viacnásobný porovnávací test. Hviezdičky označujú významnosť pre počiatočnú hodnotu 22 ° C, zatienenie naznačuje význam medzi ostatnými skupinami, ako je uvedené. *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.Priemerné hodnoty sa vypočítali pre celé experimentálne obdobie (0-192 hodín). n = 7.
V ďalšej sérii experimentov sme skúmali vplyv teploty okolia na rovnaké parametre, ale tentoraz medzi skupinami myší, ktoré sa neustále udržiavali pri určitej teplote. Myši boli rozdelené do štyroch skupín, aby sa minimalizovali štatistické zmeny priemernej a štandardnej odchýlky telesnej hmotnosti, tuku a normálnej telesnej hmotnosti (obr. 3A - C). Po 7 dňoch aklimatizácie bolo zaznamenaných 4,5 dní EE. EE je významne ovplyvnená okolitou teplotou počas denného svetla aj v noci (obr. 3D) a lineárne sa zvyšuje, keď teplota klesá z 27,5 ° C na 22 ° C (obr. 3E). V porovnaní s ostatnými skupinami bola RER zo skupiny 25 ° C trochu znížená a medzi zostávajúcimi skupinami neboli žiadne rozdiely (obr. 3F, G). Príjem potravy rovnobežne so vzorom EE A sa zvýšila približne o 30% pri 22 ° C v porovnaní s 30 ° C (obr. 3H, i). Spotreba vody a úrovne aktivity sa medzi skupinami významne nelíšili (obr. 3J, k). Vystavenie rôznym teplotám až do 33 dní neviedlo k rozdielom v telesnej hmotnosti, chudej hmotnosti a tukovej hmotnosti medzi skupinami (obr. 3N-S), ale viedlo k zníženiu chudej telesnej hmotnosti približne 15% v porovnaní s skóre s vlastným hlásením (obr. 3N-S). 3B, R, C)) a tuk sa hmotnosť zvýšila viac ako 2 krát (od ~ 1 g do 2–3 g, obr. 3C, T, C). Bohužiaľ, skrinka 30 ° C má kalibračné chyby a nemôže poskytnúť presné údaje EE a RER.
- Telesná hmotnosť (a), štíhla hmota (b) a tuk (c) po 8 dňoch (jeden deň pred prenosom do systému Sable). D Spotreba energie (KCAL/H). E Priemerná spotreba energie (0–108 hodín) pri rôznych teplotách (kcal/24 hodín). F pomer respiračnej výmeny (RER) (VCO2/VO2). g Priemerný RER (VCO2/VO2). H Celkový príjem potravy (G). Mám na mysli príjem potravy (g/24 hodín). J Celková spotreba vody (ML). K Priemerná spotreba vody (ml/24 h). L Kumulatívna úroveň aktivity (M). M priemerná úroveň aktivity (m/24 hodín). n telesná hmotnosť v 18. dni, o Zmena telesnej hmotnosti (od -8. do 18. dňa), P Lehan Mass za 18. deň, Q Zmena štíhlej hmoty (od -8. do 18. dňa), r tuková hmota v 18. deň a zmena tukovej hmoty (z -8 na 18 dní). Štatistická významnosť opakovaných opatrení bola testovaná pomocou Oneway-ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyov viacnásobný porovnávací test. *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.Dáta sú uvedené ako priemerná + štandardná chyba priemeru, tmavá fáza (18: 00-06: 00 h) je reprezentovaná šedými boxami. Bodky na histogramoch predstavujú jednotlivé myši. Priemerné hodnoty sa vypočítali pre celé experimentálne obdobie (0-108 hodín). n = 7.
Myši sa na základnej línii zhodovali s telesnou hmotnosťou, štíhou hmotnosťou a hmotnosťou tukov (obr. 4A - C) a udržiavané pri 22, 25, 27,5 a 30 ° C ako v štúdiách s myšami s normálnou hmotnosťou. . Pri porovnávaní skupín myší sa vzťah medzi EE a teplotou vykazoval podobný lineárny vzťah s teplotou v priebehu času u tých istých myší. Myši udržiavané pri 22 ° C spotrebovali asi o 30% viac energie ako myši udržiavané pri 30 ° C (obr. 4D, E). Pri štúdiu účinkov na zvieratá nie vždy ovplyvnila RER (obr. 4F, g). Príjem potravy, príjem vody a aktivita neboli významne ovplyvnené teplotou (obrázky 4H - M). Po 33 dňoch chovu mali myši pri 30 ° C výrazne vyššiu telesnú hmotnosť ako myši pri 22 ° C (obr. 4N). V porovnaní s ich príslušnými základnými bodmi mali myši chované pri 30 ° C významne vyššiu telesnú hmotnosť ako myši chované pri 22 ° C (priemer ± štandardná chyba priemeru: obr. 4o). Relatívne vyšší prírastok hmotnosti bol skôr spôsobený zvýšením tukovej hmoty (obr. 4p, Q) ako zvýšením chudej hmoty (obr. 4R, S). V súlade s nižšou hodnotou EE pri 30 ° C sa expresia niekoľkých génov BAT, ktoré zvyšujú funkciu/aktivitu BAT, znížila pri 30 ° C v porovnaní s 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 a PRDM16. Ostatné kľúčové gény, ktoré tiež zvyšujú funkciu/aktivitu BAT, neboli ovplyvnené: SEMA3A (regulácia rastu neuritov), TFAM (mitochondriálna biogenéza), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (gluconeogenéza) a CPT1A. Prekvapivo sa UCP1 a VEGF-A, spojené so zvýšenou termogénnou aktivitou, sa v skupine 30 ° C neznížili. V skutočnosti boli hladiny UCP1 u troch myší vyššie ako v skupine 22 ° C a VEGF-A a ADRB2 boli významne zvýšené. V porovnaní so skupinou 22 ° C sa myši udržiavané pri 25 ° C a 27,5 ° C nevykazovali žiadnu zmenu (doplnkový obrázok 1).
- Telesná hmotnosť (A), štíhla hmota (B) a tuková hmota (C) po 9 dňoch (jeden deň pred prenosom do systému Sable). D Spotreba energie (EE, KCAL/H). E Priemerná spotreba energie (0–96 hodín) pri rôznych teplotách (kcal/24 hodín). f respiračná výmena (RER, VCO2/VO2). g Priemerný RER (VCO2/VO2). H Celkový príjem potravy (G). Mám na mysli príjem potravy (g/24 hodín). J Celková spotreba vody (ML). K Priemerná spotreba vody (ml/24 h). L Kumulatívna úroveň aktivity (M). M priemerná úroveň aktivity (m/24 hodín). n telesná hmotnosť v deň 23 (g), o Zmena telesnej hmotnosti, štíhla hmota, Q zmena štíhlej hmoty (g) v 23. deň v porovnaní s 9. deň, zmena tukovej hmoty (g) v 23 -dni, tuk Hmotnosť (g) v porovnaní s dňom 8, deň 23 v porovnaní s -8. dňom. Štatistická významnosť opakovaných opatrení bola testovaná pomocou Oneway-ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyov viacnásobný porovnávací test. *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.Dáta sú uvedené ako priemerná + štandardná chyba priemeru, tmavá fáza (18: 00-06: 00 h) je reprezentovaná šedými boxami. Bodky na histogramoch predstavujú jednotlivé myši. Priemerné hodnoty sa vypočítali pre celé experimentálne obdobie (0-96 hodín). n = 7.
Rovnako ako ľudia, aj myši často vytvárajú mikroprostredia na zníženie tepelného straty na životné prostredie. Aby sme kvantifikovali dôležitosť tohto prostredia pre EE, vyhodnotili sme EE pri 22, 25, 27,5 a 30 ° C, s alebo bez kožených chráničov a hniezdnym materiálom. Pri 22 ° C sa pridanie štandardných koží znižuje EE asi o 4%. Následné pridanie hniezdneho materiálu znížilo EE o 3–4% (obr. 5a, b). Pri pridaní domov alebo koží + podstielky neboli pozorované žiadne významné zmeny v príjme potravy, príjmu vody alebo úrovniach aktivity (obrázok 5i - p). Pridanie kože a hniezdneho materiálu tiež významne znížilo EE pri 25 a 30 ° C, ale reakcie boli kvantitatívne menšie. Pri 27,5 ° C sa nepozoroval žiadny rozdiel. Najmä v týchto experimentoch EE klesla so zvyšujúcou sa teplotou, v tomto prípade asi o 57% nižšia ako EE pri 30 ° C v porovnaní s 22 ° C (obr. 5C - H). Rovnaká analýza sa uskutočňovala iba pre svetelnú fázu, kde bola EE bližšie k bazálnej rýchlosti metabolizmu, pretože v tomto prípade myši väčšinou spočívajú v koži, čo viedlo k porovnateľnej veľkosti účinkov pri rôznych teplotách (doplnkový obr. Obr. 2A - H) .
Údaje pre myši z prístrešieho a hniezdneho materiálu (tmavo modrá), domov, ale žiadny hniezdny materiál (svetlo modrý) a materiál z domácnosti a hniezda (oranžová). Spotreba energie (EE, kcal/h) pre miestnosti A, C, E a G pri 22, 25, 27,5 a 30 ° C, B, D, F a H znamená EE (KCAL/H). Údaje IP pre myši umiestnené pri 22 ° C: I Respiračná rýchlosť (RER, VCO2/VO2), J Priemerný RER (VCO2/VO2), Kumulatívny príjem potravy (G), L Priemerný príjem potravy (G/24 h), M. Celkový príjem vody (ML), N Priemerný AUC s prívodom vody (ML/24H), O celková aktivita (M), Priemerná úroveň aktivity P (m/24 H). Dáta sú uvedené ako priemerná + štandardná chyba priemeru, tmavá fáza (18: 00-06: 00 h) je reprezentovaná šedými boxami. Bodky na histogramoch predstavujú jednotlivé myši. Štatistická významnosť opakovaných opatrení bola testovaná pomocou Oneway-ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyov viacnásobný porovnávací test. *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.Priemerné hodnoty sa vypočítali pre celé experimentálne obdobie (0-72 hodín). n = 7.
U myší s normálnou hmotnosťou (2 až 3 hodiny pôstu) neviedla chovanie pri rôznych teplotách k významným rozdielom v plazmatických koncentráciách TG, 3-HB, cholesterolu, ALT a AST, ale HDL ako funkciu teploty. Obrázok 6a-e). Plazmatické koncentrácie leptínu, inzulínu, C-peptidu a glukagónu sa medzi skupinami tiež nelíšili (obrázky 6G-J). V deň testu tolerancie glukózy (po 31 dňoch pri rôznych teplotách) bola základná hladina glukózy v krvi (5-6 hodín pôstu) približne 6,5 mm, bez rozdielu medzi skupinami. Podávanie perorálneho glukózy zvýšené koncentrácie glukózy v krvi významne vo všetkých skupinách, ale maximálna koncentrácia a prírastková plocha pod krivkami (IAUCS) (15–120 minút) boli nižšie v skupine myší umiestnených pri 30 ° C (individuálne časové body: P <0,05 - p <0,0001, obr. 6K, L) v porovnaní s myšami umiestnenými pri 22, 25 a 27,5 ° C (ktoré sa medzi sebou nelíšili). Podávanie perorálneho glukózy zvýšené koncentrácie glukózy v krvi významne vo všetkých skupinách, ale maximálna koncentrácia a prírastková plocha pod krivkami (IAUCS) (15–120 minút) boli nižšie v skupine myší umiestnených pri 30 ° C (individuálne časové body: P <0,05 - p <0,0001, obr. 6K, L) v porovnaní s myšami umiestnenými pri 22, 25 a 27,5 ° C (ktoré sa medzi sebou nelíšili). Пероральное ведение глююозы значительно пало концентрацию глюкозы кр ко в в в груп Vač émо нistuje пкозы ко кв ко кр к ки па па пи пи пи п li концентрация, так и п площадь приращения под кривыми (IAUC) (15–120 мин) (' различались между собой). Perorálne podávanie glukózy významne zvýšené koncentrácie glukózy v krvi vo všetkých skupinách, ale maximálna koncentrácia a prírastková plocha pod krivkami (IAUC) (15–120 minút) boli nižšie u skupiny myší s 30 ° C (samostatné časové body: p <0,05– P <0,0001, obr. 6k, l) v porovnaní s myšami udržiavanými pri 22, 25 a 27,5 ° C (ktoré sa navzájom nelíšili).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 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 但 在 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 ， 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 低 个 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 （） 相比。Perorálne podávanie glukózy významne zvýšilo koncentrácie glukózy v krvi vo všetkých skupinách, ale koncentrácia maximálnej koncentrácie a plocha pod krivkou (IAUC) (15–120 minút) boli nižšie u skupiny myší s 30 ° C (všetky časové body).: P <0,05 - P <0, 0001, рис. : P <0,05 - p <0,0001, obr.6L, l) v porovnaní s myšami udržiavané pri 22, 25 a 27,5 ° C (žiadny rozdiel od seba).
Plazmatické koncentrácie TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT, AST, FFA, Glycerol, leptín, inzulín, C-peptid a glukagón sú znázornené u dospelých samcov myší DIO (AL) po 33 dňoch kŕmenia pri indikovanej teplote . Myši neboli kŕmené 2-3 hodiny pred odberom vzoriek krvi. Výnimkou bol test tolerancie glukózy orálnej glukózy, ktorý sa uskutočňoval dva dni pred koncom štúdie na myšiach postihnutých po dobu 5-6 hodín a udržiavaný pri primeranej teplote počas 31 dní. Myši boli napadnuté telesnou hmotnosťou 2 g/kg. Plocha podľa údajov krivky (L) je vyjadrená ako prírastkové údaje (IAUC). Údaje sú uvedené ako priemer ± SEM. Bodky predstavujú jednotlivé vzorky. *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.
U myší DIO (tiež sa platili 2-3 hodiny), koncentrácie plazmatického cholesterolu, HDL, ALT, AST a FFA sa medzi skupinami nelíšili. TG aj glycerol boli významne zvýšené v skupine 30 ° C v porovnaní so skupinou 22 ° C (obrázky 7a - H). Naopak, 3 GB bola asi o 25% nižšia pri 30 ° C v porovnaní s 22 ° C (obrázok 7B). Teda, hoci myši udržiavané pri 22 ° C mali celkovú pozitívnu energetickú bilanciu, ako sa navrhuje prírastkom hmotnosti, rozdiely v plazmatických koncentráciách TG, glycerolu a 3-hb naznačujú, že myši pri 22 ° C, keď boli odber vzoriek nižšie C. ° C. Myši chované pri 30 ° C boli v relatívne energeticky negatívnejšom stave. V súlade s tým boli koncentrácie pečene extrahovateľného glycerolu a TG, ale nie glykogénu a cholesterolu vyššie v skupine s 30 ° C (doplnkový obrázok 3A-D). Aby sme zistili, či sú rozdiely v lipolýze závislých od teploty (merané pomocou plazmatického TG a glycerolu) výsledkom vnútorných zmien v epididymálnom alebo inguinálnom tuku, z týchto skladov sme extrahovali tukové tkanivo z týchto zásob vivo. a uvoľnenie glycerolu. Vo všetkých experimentálnych skupinách vykazovali vzorky tukových tkanív z epididymálnych a inguinálnych skladov aspoň dvojnásobné zvýšenie produkcie glycerolu a FFA v reakcii na stimuláciu izoproterenolu (doplnkový obr. 4A-D). Nezistil sa však žiadny vplyv teploty škrupiny na bazálnu alebo izoproterenol stimulovanú lipolýzu. V súlade s vyššou telesnou hmotnosťou a tukovou hmotnosťou boli hladiny leptínu v plazme významne vyššie v skupine 30 ° C ako v skupine 22 ° C (obrázok 7i). Naopak, plazmatické hladiny inzulínu a C-peptidu sa medzi teplotnými skupinami nelíšili (obr. 7K, k), ale plazmatický glukagón vykazoval závislosť od teploty, ale v tomto prípade bol takmer 22 ° C v opačnej skupine dvakrát porovnávaný do 30 ° C. Od. Skupina C (obr. 7L). FGF21 sa medzi rôznymi teplotnými skupinami nelíšil (obr. 7M). V deň OGTT bola základná glukóza v krvi približne 10 mm a nelíšila sa medzi myšami umiestnenými pri rôznych teplotách (obr. 7N). Perorálne podávanie glukózy zvýšilo hladiny glukózy v krvi a vrcholovalo sa vo všetkých skupinách pri koncentrácii asi 18 mM 15 minút po podaní. V IAUC (15–120 min) a koncentráciách v rôznych časových bodoch po dávke (15, 30, 60, 90 a 120 min) neboli žiadne významné rozdiely (15–120 min) (obrázok 7N, O).
Plazmatické koncentrácie TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT, AST, FFA, glycerolu, leptínu, inzulínu, C-peptidu, glukagónu a FGF21 sa ukázali u dospelých myší DIO (AO) po 33 dňoch kŕmenia. určená teplota. Myši neboli kŕmené 2-3 hodiny pred odberom vzoriek krvi. Test orálnej tolerancie glukózy bol výnimkou, pretože sa uskutočňoval v dávke telesnej hmotnosti 2 g/kg dva dni pred koncom štúdie u myší, ktoré sa postili 5-6 hodín a udržiavali sa pri primeranej teplote počas 31 dní. Plocha v údajoch o krivke (O) je zobrazená ako prírastkové údaje (IAUC). Údaje sú uvedené ako priemer ± SEM. Bodky predstavujú jednotlivé vzorky. *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.
Prenosnosť údajov o hlodavcoch na človeka je komplexná otázka, ktorá hrá ústrednú úlohu pri interpretácii dôležitosti pozorovaní v kontexte fyziologického a farmakologického výskumu. Z ekonomických dôvodov a na uľahčenie výskumu sa myši často udržiavajú pri teplote miestnosti pod termoneutrálnou zónou, čo vedie k aktivácii rôznych kompenzačných fyziologických systémov, ktoré zvyšujú rýchlosť metabolizmu a potenciálne poškodzujú prekladateľnosť9. Expozícia myší na prechladnutie teda môže spôsobiť, že myši sú rezistentné na obezitu indukovanú stravou a môže zabrániť hyperglykémii u potkanov ošetrených streptozotocínom v dôsledku zvýšeného transportu glukózy závislého od inzulínu. Nie je však jasné, do akej miery sa predĺžené vystavenie rôznym relevantným teplotám (od miestnosti po termoneutral) ovplyvňuje rôzne energetické homeostázy myší s normálnou hmotnosťou (na potravinách) a DIO myši (na HFD) a metabolické parametre, ako aj rozsah rozsahu na ktoré boli schopní vyvážiť zvýšenie EE so zvýšením príjmu potravy. Štúdia prezentovaná v tomto článku je cieľom priniesť určitú jasnosť tejto téme.
Ukazujeme, že u dospelých myší s normálnou hmotnosťou a samcov DIO myši je EE nepriamo spojená s teplotou miestnosti medzi 22 a 30 ° C. EE pri 22 ° C bola teda asi o 30% vyššia ako pri 30 ° C. V oboch myšacích modeloch. Dôležitým rozdielom medzi myšami s normálnou hmotnosťou a DIO myšami je však to, že zatiaľ čo myši s normálnou hmotnosťou zhodovali EE pri nižších teplotách úpravou príjmu potravy podľa toho, príjem potravín DIO myší sa menil na rôznych úrovniach. Teploty štúdie boli podobné. Po jednom mesiaci si DIO myši udržiavali pri 30 ° C získali väčšiu telesnú hmotnosť a hmotnosť tuku ako myši udržiavané pri 22 ° C, zatiaľ čo normálni ľudia udržiavaní pri rovnakej teplote a za rovnaké časové obdobie nevedeli k horúčky. závislý rozdiel v telesnej hmotnosti. hmotnostné myši. V porovnaní s teplotami v blízkosti termoneutrálu alebo pri teplote miestnosti viedla rast pri teplote miestnosti k myšiam DIO alebo s normálnou hmotnosťou na diéte s vysokým obsahom tuku, ale nie na normálnej hmotnostnej strave, aby sa získali relatívne menšia hmotnosť. telo. Podporené ďalšími štúdiami17,18,19,20,21, ale nie All22,23.
Schopnosť vytvoriť mikroprostredie na zníženie tepelných strát sa predpokladá, aby posunula tepelnú neutralitu doľava8, 12. V našej štúdii sa pridanie hniezdneho materiálu a skrytie znížilo EE, ale neviedlo k tepelnej neutralite až do 28 ° C. Naše údaje teda nepodporujú, že nízky bod termoneutrality u dospelých myší s jedným kolenom, s domami obohatenými na životné prostredie, by mal byť 26-28 ° C, ako je znázornené8,12, ale podporuje ďalšie štúdie ukazujúce termoneutralitu. teploty 30 ° C U myší s nízkym bodom7, 10, 24 Produkcia v dôsledku aktivity a termogenézy indukovanej stravou. V svetelnej fáze sa teda dolný bod tepelnej neutrality ukázal byť ~ 29 ° с a v tmavej fáze ~ 33 ° с25.
V konečnom dôsledku je vzťah medzi teplotou okolia a celkovou spotrebou energie určený rozptylom tepla. V tejto súvislosti je pomer povrchovej plochy k objemu dôležitým determinantom tepelnej citlivosti, ktorý ovplyvňuje rozptyl tepla (plocha povrchu) a generovanie tepla (objem). Okrem povrchovej plochy je prenos tepla určený aj izoláciou (rýchlosť prenosu tepla). U ľudí môže tuková hmota znížiť tepelné straty vytvorením izolačnej bariéry okolo telesného plášťa a bolo navrhnuté, že tuk je dôležitá aj pre tepelnú izoláciu u myší, znížením termoneutrálneho bodu a znížením citlivosti teploty pod tepelným neutrálnym bodom ( sklon krivky). okolitá teplota v porovnaní s EE) 12. Naša štúdia nebola navrhnutá tak, aby priamo vyhodnotila tento domnelý vzťah, pretože údaje o zložení tela sa zbierali 9 dní predtým, ako sa odobrali údaje o výdavkoch na energetické výdavky a pretože hmotnosť tukov nebola počas štúdie stabilná. Avšak, pretože normálna hmotnosť a DIO myši majú o 30% nižšiu EE pri 30 ° C ako pri 22 ° C napriek najmenej 5-násobnému rozdielu v tukovej hmote, naše údaje nepodporujú, že obezita by mala poskytovať základnú izoláciu. Faktor, aspoň nie v skúmanom teplotnom rozsahu. Je to v súlade s inými štúdiami, ktoré sú lepšie navrhnuté na preskúmanie tohto4,24. V týchto štúdiách bol izolačný účinok obezity malý, ale zistilo sa, že kožušina poskytuje 30-50% celkovej tepelnej izolácie4,24. U mŕtvych myší sa však tepelná vodivosť zvýšila o približne 450% bezprostredne po smrti, čo naznačuje, že izolačný účinok kožušiny je potrebný na to, aby fungovali fyziologické mechanizmy vrátane vazokonstrikcie. Okrem druhových rozdielov v kožušine medzi myšami a ľuďmi môže byť zlý izolačný účinok obezity u myší ovplyvnený nasledujúcimi úvahami: izolačný faktor ľudskej tukovej hmoty je sprostredkovaný hlavne subkutánnou tukovou hmotnosťou (hrúbka) 26,27. Typicky u hlodavcov menej ako 20% z celkového množstva živočíšnych tukov28. Okrem toho celková hmotnosť tukov nemusí byť ani suboptimálnou mierou tepelnej izolácie jednotlivca, pretože sa tvrdilo, že zlepšená tepelná izolácia je kompenzovaná nevyhnutným zvýšením povrchovej plochy (a teda zvýšenej tepelnej straty) so zvyšovaním tukov. .
U myší s normálnou hmotnosťou sa plazmatické koncentrácie nalačno TG, 3-HB, cholesterol, HDL, ALT a AST nezmenili pri rôznych teplotách takmer 5 týždňov, pravdepodobne preto, že myši boli v rovnakom stave energetickej rovnováhy. boli rovnaké s hmotnosťou a zložením tela ako na konci štúdie. V súlade s podobnosťou tukovej hmoty tiež neboli žiadne rozdiely v hladinách leptínu v plazme ani v inzulínu nalačno, C-peptidu a glukagónu. U myší Dio sa našlo viac signálov. Aj keď myši pri 22 ° C tiež nemali v tomto stave celkovú negatívnu energetickú bilanciu (keďže priberali), na konci štúdie boli v porovnaní s myšami chované pri 30 ° C relatívne lepšie energetické Vysoké ketóny. produkcia telom (3 GB) a zníženie koncentrácie glycerolu a TG v plazme. Nezdá sa však, že rozdiely v lipolýze závislé od teploty nie sú výsledkom vnútorných zmien v epididymálnom alebo inguinálnom tuku, ako sú napríklad zmeny v expresii lipázy reagujúce na adipohormón, pretože FFA a glycerol sa uvoľňujú z tuku extrahovaných z týchto skladov medzi teplotou Skupiny sú navzájom podobné. Aj keď sme v súčasnej štúdii nevyšetrili sympatický tón, iní zistili, že (na základe srdcového rytmu a priemerného arteriálneho tlaku) je lineárne príbuzný s okolitou teplotou u myší a je približne nižší pri 30 ° C ako pri 22 ° C 20% C Takže rozdiely v závislosti od teploty v sympatickom tone môžu hrať úlohu v lipolýze v našej štúdii, ale keďže zvýšenie sympatického tónu stimuluje skôr ako inhibuje lipolýzu, iné mechanizmy môžu pôsobiť proti tomuto zníženiu v tomto poklese kultivované myši. Potenciálna úloha pri rozpade telesného tuku. Teplota miestnosti. Ďalej je súčasťou stimulačného účinku sympatického tónu na lipolýzu nepriamo sprostredkovanú silnou inhibíciou sekrécie inzulínu, zdôrazňujúc účinok suplementácie prerušenia inzulínu na lipolýzu30, ale v našej štúdii bol inzulín v plazme v plazme nalačno a c-peptidový sympatický tonus pri rôznych teplotách Nestačí na zmenu lipolýzy. Namiesto toho sme zistili, že rozdiely v stave energetiky boli s najväčšou pravdepodobnosťou hlavným prispievateľom k týmto rozdielom u DIO myší. Základné dôvody, ktoré vedú k lepšej regulácii príjmu potravy s EE u myší s normálnou hmotnosťou, si vyžadujú ďalšie štúdium. Vo všeobecnosti je však príjem potravy kontrolovaný homeostatickými a hedonickými narážkami31,32,33. Aj keď existuje debata o tom, ktorý z týchto dvoch signálov je kvantitatívne dôležitejší, 31,32,33 je dobre známe, že dlhodobá konzumácia potravín s vysokým obsahom tukov vedie k väčšiemu stravovaciemu správaniu založeným na potešení, ktoré je do určitej miery nesúvisiace s homeostáza. . - Regulovaný príjem potravy34,35,36. Zvýšené hedonické správanie kŕmenia DIO myší liečených 45% HFD môže preto byť jedným z dôvodov, prečo tieto myši nevyvážili príjem potravy s EE. Zaujímavé je, že rozdiely v hormónoch chutných na chuť do jedla a glukózy v krvi boli tiež pozorované u DIO myší kontrolovaných teplotou, ale nie u myší s normálnou hmotnosťou. U myší DIO sa hladiny leptínu v plazme zvýšili s teplotou a hladiny glukagónu sa s teplotou znížili. Rozsah, v akom môže teplota priamo ovplyvniť tieto rozdiely, si zaslúži ďalšiu štúdiu, ale v prípade leptínu zohrával relatívnu negatívnu energetickú bilanciu a tak nižšiu hmotnosť tukov u myší pri 22 ° C určite zohrala dôležitú úlohu, pretože tuková hmota a plazmatický leptín je Vysoko korelovaný37. Interpretácia signálu glukagónu je však viac záhadná. Rovnako ako v prípade inzulínu, aj sekrécia glukagónu bola silne inhibovaná zvýšením sympatického tónu, ale predpovedal sa, že najvyšší sympatický tón je v skupine 22 ° C, ktorá mala najvyššie koncentrácie glukagónu v plazme. Inzulín je ďalším silným regulátorom plazmatického glukagónu a rezistencia na inzulín a cukrovka 2. typu sú silne spojené s pôstom a postprandiálnou hyperglukagonémiou 38,39. Myši DIO v našej štúdii však boli tiež necitlivé na inzulín, takže to nemohlo byť hlavným faktorom zvýšenia glukagónovej signalizácie v skupine 22 ° C. Obsah tuku pečene je tiež pozitívne spojený so zvýšením koncentrácie glukagónu v plazme, ktorých mechanizmy môžu zase zahŕňať rezistenciu na pečeňový glukagón, zníženú produkciu močoviny, zvýšené cirkulujúce koncentrácie aminokyselín a zvýšené aminokyselinové sekrécie glukagónu40,41, 42. Keďže však extrahovateľné koncentrácie glycerolu a TG sa v našej štúdii nelíšili medzi teplotnými skupinami, nemohlo by to byť tiež potenciálnym faktorom zvýšenia koncentrácií plazmy v skupine 22 ° C. Triiodotyronín (T3) hrá rozhodujúcu úlohu pri celkovej rýchlosti metabolizmu a začatí metabolickej obrany proti hypotermie43,44. Koncentrácia v plazme T3, pravdepodobne kontrolovaná centrálne sprostredkovanými mechanizmami, teda 45 46 zvýšení u myší aj ľudí za menej ako termoneutrálnych podmienok47, hoci zvýšenie u ľudí je menšie, čo je náchylnejšie na myši. To je v súlade s tepelnou stratou životného prostredia. V súčasnej štúdii sme nemerali koncentrácie plazmatického T3, ale koncentrácie mohli byť nižšie v skupine s 30 ° C, čo môže vysvetliť účinok tejto skupiny na hladiny glukagónu v plazme, ako sme (aktualizovaný obrázok 5A) a ďalšie ukázali, že ukázali, že ukázali, že to ukázalo, že ukázali, že iní ukázali, že ukázali, že ukázali T3 zvyšuje plazmatický glukagón spôsobom závislým od dávky. Bolo hlásené, že hormóny štítnej žľazy indukujú expresiu FGF21 v pečeni. Podobne ako glukagón, plazmatické koncentrácie FGF21 sa tiež zvýšili s koncentráciami T3 v plazme (doplnkový obr. 5B a odkaz 48), ale v porovnaní s glukagónom neboli v našej štúdii ovplyvnené koncentráciami plazmy FGF21 v našej štúdii. Základné dôvody tohto rozporu si vyžadujú ďalšiu štúdiu, ale indukcia FGF21 poháňaná T3 by sa mala vyskytnúť pri vyšších hladinách expozície T3 v porovnaní s pozorovanou odozvou glukagónom poháňanou T3 (doplnkový obr. 5B).
Ukázalo sa, že HFD je silne spojená s narušenou toleranciou glukózy a inzulínovou rezistenciou (markery) u myší chovaných pri 22 ° C. HFD však nebola spojená ani s narušenou toleranciou glukózy, ani s inzulínovou rezistenciou, keď sa pestovala v termoneutrálnom prostredí (tu definovaných ako 28 ° C) 19. V našej štúdii sa tento vzťah neopakoval u DIO myší, ale myši s normálnou hmotnosťou udržiavané pri 30 ° C významne zlepšili toleranciu glukózy. Dôvod tohto rozdielu si vyžaduje ďalšiu štúdiu, ale môže byť ovplyvnený skutočnosťou, že DIO myši v našej štúdii boli rezistentné na inzulín, s koncentráciami c-peptidov v plazme nalačno a koncentráciami inzulínu 12-20 krát vyššie ako myši s normálnou hmotnosťou. a v krvi na lačný žalúdok. Koncentrácie glukózy asi 10 mm (asi 6 mm pri normálnej telesnej hmotnosti), ktoré podľa všetkého zanechávajú malé okno pre akékoľvek potenciálne prospešné účinky vystavenia termoneutrálnym podmienkam na zlepšenie tolerancie glukózy. Možným mätúcim faktorom je, že z praktických dôvodov sa OGTT vykonáva pri izbovej teplote. Myši umiestnené pri vyšších teplotách došlo k miernemu šoku za studena, čo môže ovplyvniť absorpciu/klírens glukózy. Avšak na základe podobných koncentrácií glukózy v krvi nalačno v rôznych teplotných skupinách nemusia zmeny v okolitej teplote významne ovplyvniť výsledky.
Ako už bolo spomenuté, nedávno sa zdôraznilo, že zvýšenie teploty miestnosti môže zoslabiť niektoré reakcie na studený stres, čo môže spochybniť prenosnosť údajov myši na ľudí. Nie je však jasné, aká je optimálna teplota na udržanie myší na napodobňovanie fyziológie človeka. Odpoveď na túto otázku môže byť ovplyvnená aj študovaným odborom a študovaným koncovým bodom. Príkladom toho je vplyv stravy na akumuláciu tuku pečene, toleranciu glukózy a inzulínovú rezistenciu19. Pokiaľ ide o výdavky na energiu, niektorí vedci sa domnievajú, že termoneutralita je optimálna teplota na chovanie, pretože ľudia potrebujú na udržanie svojej jadrovej telesnej teploty len malú ďalšiu energiu a definujú jedinú teplotu kola pre dospelých myší ako 30 ° C7,10. Iní vedci sa domnievajú, že teplota porovnateľná s tým, že ľudia zvyčajne zažívajú s dospelými myšami na jednom kolene, je 23-25 ° C, pretože zistili, že termoneutralita je 26-28 ° C a na základe ľudí je nižšia asi 3 ° C. Ich nižšia kritická teplota, tu definovaná ako 23 ° C, je mierne 8,12. Naša štúdia je v súlade s niekoľkými ďalšími štúdiami, v ktorých sa uvádza, že tepelná neutralita sa nedosahuje pri 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, čo naznačuje, že 23-25 ° C je príliš nízka. Ďalším dôležitým faktorom, ktorý treba zvážiť, pokiaľ ide o teplotu miestnosti a termoneutralitu u myší, je jedno alebo skupinové bývanie. Keď boli myši uložené skôr v skupinách ako v individuálne, ako v našej štúdii, citlivosť na teplotu sa znížila, pravdepodobne v dôsledku vytlačenia zvierat. Teplota miestnosti však bola stále pod LTL 25, keď sa použili tri skupiny. Asi najdôležitejším rozdielom v medzišpeciciách v tomto ohľade je kvantitatívny význam aktivity BAT ako obrany proti podchladeniu. Zatiaľ čo myši do značnej miery kompenzovali svoju vyššiu stratu kalórií zvýšením aktivity BAT, ktorá je viac ako 60% EE pri 5 ° C, 51,52 Príspevok aktivity ľudskej BAT do EE bol výrazne vyšší, oveľa menší. Preto môže byť zníženie aktivity BAT dôležitým spôsobom, ako zvýšiť ľudský preklad. Regulácia aktivity BAT je zložitá, ale často je sprostredkovaná kombinovanými účinkami adrenergnej stimulácie, hormónov štítnej žľazy a expresie UCP114,54,55,57,57. Naše údaje naznačujú, že teplota je potrebné zvýšiť nad 27,5 ° C v porovnaní s myšami pri 22 ° C, aby sa zistilo rozdiely v expresii génov BAT zodpovedných za funkciu/aktiváciu. Rozdiely zistené medzi skupinami pri 30 a 22 ° C však vždy naznačovali zvýšenie aktivity BAT v skupine 22 ° C, pretože UCP1, ADRB2 a VEGF-A boli v skupine 22 ° C znížené. Základná príčina týchto neočakávaných výsledkov zostáva určiť. Jednou z možností je, že ich zvýšená expresia nemusí odrážať signál zvýšenej teploty miestnosti, ale skôr akútny účinok ich presunu z 30 ° C na 22 ° C v deň odstránenia (myši zažili túto 5-10 minút pred vzletom) . ).
Všeobecným obmedzením našej štúdie je, že sme študovali iba mužské myši. Iný výskum naznačuje, že pohlavie môže byť dôležitým faktorom v našich primárnych indikáciách, pretože samostatné myši s jedným kolenom sú citlivejšie na teplotu v dôsledku vyššej tepelnej vodivosti a udržiavania prísne kontrolovanejších teplôt jadra. Okrem toho samičie myši (na HFD) vykazovali väčšiu súvislosť príjmu energie s EE pri 30 ° C v porovnaní s mužskými myšami, ktoré konzumovali viac myší rovnakého pohlavia (20 ° C v tomto prípade) 20. U samíc myší je teda obsah subférie účinku vyšší, ale má rovnaký vzorec ako u samcov myší. V našej štúdii sme sa zamerali na samce myší s jedným kolenom, pretože to sú podmienky, za ktorých sa vykonáva väčšina metabolických štúdií skúmaných EE. Ďalším obmedzením našej štúdie bolo, že myši boli počas štúdie na rovnakej strave, ktorá vylučovala štúdium dôležitosti teploty miestnosti pre metabolickú flexibilitu (meraná zmenami RER pre zmeny stravovania v rôznych kompozíciách makronutrientov). U samíc a samcov myší sa uchováva pri 20 ° C v porovnaní so zodpovedajúcimi myšami udržiavanými pri 30 ° C.
Záverom je, že naša štúdia ukazuje, že rovnako ako v iných štúdiách, myši s normálnou hmotnosťou 1 sú termoneutrálne nad predpokladané 27,5 ° C. Okrem toho naša štúdia ukazuje, že obezita nie je hlavným izolačným faktorom u myší s normálnou hmotnosťou alebo DIO, čo vedie k podobným pomerom teploty: EE u myší DIO a normálnej hmotnosti. Zatiaľ čo príjem potravín myší s normálnou hmotnosťou bol v súlade s EE, a tak si udržiaval stabilnú telesnú hmotnosť v celom teplotnom rozsahu, príjem potravín DIO myší bol pri rôznych teplotách rovnaký, čo malo za následok vyšší pomer myší pri 30 ° C pri 30 ° C pri 30 ° C pri 30 ° C pri 30 ° C pri 30 ° C. . Pri 22 ° C získala väčšiu telesnú hmotnosť. Celkovo sú opodstatnené systematické štúdie skúmajúce potenciálny význam bývania pod termoneutrálnymi teplotami z dôvodu často pozorovanej zlej znášanlivosti medzi štúdiami myši a ľudí. Napríklad v štúdiách obezity môže byť čiastočné vysvetlenie všeobecne horlivejšej prekladateľnosti spôsobené skutočnosťou, že štúdie myšacej hmotnosti sa zvyčajne vykonávajú na zvieratách, ktoré sa uchovávajú pri miernom strese, ktoré sa uchovávajú pri izbovej teplote v dôsledku zvýšeného EE. Prehnané chudnutie v porovnaní s očakávanou telesnou hmotnosťou osoby, najmä ak mechanizmus účinku závisí od zvýšenia EE zvýšením aktivity BAP, ktorý je aktívnejší a aktivovaný pri teplote miestnosti ako pri 30 ° C.
V súlade s dánskym experimentálnym právom na zvieratách (1987) a Národnými zdravotníckymi inštitúciami (publikácia č. 85-23) a Európskym dohovorom o ochrane stavovcov používaných na experimentálne a iné vedecké účely (Rada Európy č. 123, Strasburg, Strasbourg , 1985).
Dvadsaťtýždňové samce myší C57BL/6J sa získalo od Janviera Saint Berthevin Cedex, Francúzsko a dostali sa do AD libitum Standard Chow (altromín 1324) a vody (~ 22 ° C) po 12:12 hodinovom svetle: tmavom cykle. teplota miestnosti. Myši DIO (20 týždňov) sa získali od toho istého dodávateľa a dostali sa prístup k 45% s vysokým obsahom tuku (kat. Č. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) a vodou za podmienok chovu. Myši boli prispôsobené životnému prostrediu týždeň pred začiatkom štúdie. Dva dni pred prenosom do nepriameho kalorimetrického systému sa myši odvážili, podrobené skenovaniu MRI (EchomritM, TX, USA) a rozdelené do štyroch skupín zodpovedajúcich telesnej hmotnosti, tuku a normálnej telesnej hmotnosti.
Grafický diagram návrhu štúdie je znázornený na obrázku 8. Myši sa preniesli do uzavretého a teplotne kontrolovaného nepriameho kalorimetrického systému v spoločnosti Sable Systems Internationals (Nevada, USA), ktorý zahŕňal monitory kvality potravín a vody a ráme Úrovne aktivity meraním zlomov lúča. XYZ. Myši (n = 8) boli ubytované individuálne pri 22, 25, 27,5 alebo 30 ° C pomocou podstielky, ale bez prístrešieho a hniezdneho materiálu na 12: 12-hodinové svetlo: tmaví cyklus (svetlo: 06: 00– 18:00) . 2500 ml/min. Myši boli aklimatizované 7 dní pred registráciou. Záznamy sa zbierali štyri dni v rade. Potom sa myši udržiavali pri príslušných teplotách pri 25, 27,5 a 30 ° C počas ďalších 12 dní, po ktorých sa koncentráty buniek pridali, ako je opísané nižšie. Medzitým sa skupiny myší udržiavaných pri 22 ° C udržiavali pri tejto teplote ďalšie dva dni (na zhromažďovanie nových základných údajov) a potom sa teplota zvýšila v krokoch 2 ° C každý druhý deň na začiatku svetelnej fázy ( 06:00) Až do dosiahnutia 30 ° C potom sa teplota znížila na 22 ° C a údaje sa zbierali na ďalšie dva dni. Po dvoch ďalších dňoch záznamu pri 22 ° C sa kože pridali do všetkých buniek pri všetkých teplotách a zber údajov sa začal druhý deň (17. deň) a tri dni. Potom (deň 20) sa hniezdny materiál (8-10 g) pridal do všetkých buniek na začiatku svetelného cyklu (06:00) a údaje sa zbierali ďalšie tri dni. Na konci štúdie sa teda myši udržiavali pri 22 ° C pri tejto teplote počas 21/33 dní a pri 22 ° C za posledných 8 dní, zatiaľ čo myši pri iných teplotách sa pri tejto teplote držali pri tejto teplote počas 33 dní. /33 dní. Počas študijného obdobia boli kŕmené myši.
Normálna hmotnosť a DIO myši sa riadili rovnakými postupmi štúdie. V deň -9 boli myši zvážené, skenované MRI a rozdelené do skupín porovnateľných v telesnej hmotnosti a zložení tela. V deň -7 sa myši preniesli do nepriameho kalorimetrického systému kontrolovaného s uzavretou teplotou vyrobenou spoločnosťou Sable Systems International (Nevada, USA). Myši boli ubytované jednotlivo s podstielkou, ale bez hniezdnych alebo prístreškových materiálov. Teplota je nastavená na 22, 25, 27,5 alebo 30 ° C. Po jednom týždni aklimatizácie (dni -7 až 0, zvieratá neboli narušené) sa údaje zbierali v štyri po sebe nasledujúce dni (dni 0-4, údaje uvedené na obr. 1, 2, 5). Potom sa myši udržiavané pri 25, 27,5 a 30 ° C boli udržiavané v konštantných podmienkach až do 17. dňa. Súčasne sa teplota v skupine 22 ° C zvýšila v intervaloch 2 ° C každý druhý deň nastavením teplotného cyklu (06:00 h) na začiatku expozície svetla (údaje sú znázornené na obr. 1) . V 15. deň sa teplota klesla na 22 ° C a zhromaždili sa dva dni údajov, aby sa poskytli základné údaje pre následné ošetrenia. K všetkým myšiam sa pridali kože v deň 17 a hniezdny materiál sa pridal v deň 20 (obr. 5). 23. deň boli myši zvážené a podrobené skenovaniu MRI a potom zostali samy 24 hodín. V deň 24 sa myši postili od začiatku fotoperiódy (06:00) a dostali OGTT (2 g/kg) o 12:00 (6-7 hodín pôstu). Potom sa myši vrátili k svojim príslušným podmienkam a usmrtili sa druhý deň (25. deň).
DIO myši (n = 8) nasledovali rovnaký protokol ako myši s normálnou hmotnosťou (ako je opísané vyššie a na obrázku 8). Myši udržiavali 45% HFD počas experimentu s energetickými výdavkami.
VO2 a VCO2, ako aj tlak vodnej pary, sa zaznamenali pri frekvencii 1 Hz s bunkovou časovou konštantou 2,5 minúty. Príjem potravín a vody sa zbieral nepretržitým záznamom (1 Hz) hmotnosti potravinových a vodných vedier. Použitý monitor kvality uvádza rozlíšenie 0,002 g. Hladiny aktivity sa zaznamenali pomocou monitora 3D XYZ lúčov, údaje sa zbierali pri vnútornom rozlíšení 240 Hz a každú sekundu sa uvádzali, aby kvantifikovali celkovú vzdialenosť (M) s účinným priestorovým rozlíšením 0,25 cm. Dáta boli spracované pomocou makro tlmočníka SABLE Systems V.2.41, výpočet EE a RER a odfiltrovanie odľahlých hodnôt (napr. Podujatia falošných stravovacích udalostí). Makro tlmočník je nakonfigurovaný na výstup údajov pre všetky parametre každých päť minút.
Okrem regulácie EE môže okolitá teplota tiež regulovať aj ďalšie aspekty metabolizmu vrátane postprandiálneho metabolizmu glukózy reguláciou sekrécie hormónov metabolizujúcich glukózu. Na testovanie tejto hypotézy sme konečne ukončili štúdiu telesnej teploty vyvolaním myší s normálnou hmotnosťou dio perorálnym zaťažením glukózy (2 g/kg). Metódy sú podrobne opísané v ďalších materiáloch.
Na konci štúdie (deň 25) sa myši postili 2-3 hodiny (od 06:00), anestetizované izofluranom a úplne vykrvácali retroorbitálnou venipunktúrou. Kvantifikácia plazmatických lipidov a hormónov a lipidov v pečeni je opísaná v doplnkových materiáloch.
Aby sa zistilo, či teplota škrupiny spôsobuje vnútorné zmeny v tukovom tkanive ovplyvňujúcich lipolýzu, inguinálne a epididymálne tukové tkanivo sa vyrezalo priamo z myší po poslednom štádiu krvácania. Tkanivá sa spracovali s použitím novo vyvinutého testu ex vivo lipolýzy opísaného v doplnkových metódach.
Hnedé tukové tkanivo (BAT) sa zbieralo v deň konca štúdie a spracované, ako je opísané v doplnkových metódach.
Údaje sú uvedené ako priemer ± SEM. Grafy boli vytvorené v GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) a grafika bola upravená v Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Štatistická významnosť sa hodnotila v GraphPad Prism a testovala sa pomocou párového t-testu, opakované meria jednosmerné/obojsmerné ANOVA, po ktorom nasleduje Tukeyho viacnásobné porovnávacie testy alebo nepárová jednosmerná ANOVA, po ktorej nasleduje Tukeyov viacnásobný porovnávací test. Gaussovská distribúcia údajov bola pred testovaním overená testom normality D'Agostino-Pearson. Veľkosť vzorky je uvedená v zodpovedajúcej časti časti „výsledky“, ako aj v legende. Opakovanie je definované ako akékoľvek meranie uskutočnené na rovnakom zvieraťa (in vivo alebo na tkanivovej vzorke). Pokiaľ ide o reprodukovateľnosť údajov, súvislosť medzi energetickými výdavkami a teplotou prípadu bola preukázaná v štyroch nezávislých štúdiách s použitím rôznych myší s podobným návrhom štúdie.
Podrobné experimentálne protokoly, materiály a prvotné údaje sú k dispozícii na primeranú žiadosť od vedúceho autora Rune E. Kuhre. Táto štúdia nevytvorila nové jedinečné činidlá, transgénne línie zvierat/bunkových zvierat alebo údaje o sekvenovaní.
Viac informácií o návrhu štúdie nájdete v správe o výskume prírody Abstrakt s týmto článkom.
Všetky údaje tvoria graf. 1-7 boli uložené v úložisku Science Database, prístupové číslo: 1253.11.sCiCedB.02284 alebo https://doi.org/10.57760/SCIECEDB.02284. Údaje uvedené v ESM sa môžu po primeranom testovaní odoslať do Rune E Kuhre.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratórne zvieratá ako náhradné modely ľudskej obezity. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratórne zvieratá ako náhradné modely ľudskej obezity.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. a Tang-Christensen M. Laboratórne zvieratá ako náhradné modely ľudskej obezity. 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. Experimentálne zvieratá ako náhradný model pre ľudí.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. a Tang-Christensen M. Laboratórne zvieratá ako náhradné modely obezity u ľudí.Acta Pharmacology. Crime 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Výpočet novej konštanty MIE a experimentálne stanovenie veľkosti popálenia. Burns 22, 607 - 611 (1996).
Gordon, SJ Termoregulačný systém myši: jeho dôsledky na prenos biomedicínskych údajov na ľudí. fyziológia. Správanie. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Žiadny izolačný účinok obezity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Žiadny izolačný účinok obezity.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. a Nedergaard J. Žiadny izolačný účinok obezity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. жирение не н имеет изолирующего э Áno. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obessity nemá izolačný účinok.Áno. J. Physiology. endokrinná. metabolizmus. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. a kol. Hnedé tukové tkanivo prispôsobené teplote moduluje citlivosť na inzulín. Diabetes 63, 3686 - 3698 (2014).
Nakhon, Kj a kol. Nižšia kritická teplota a termogenéza indukovaná za studena bola nepriamo spojená s telesnou hmotnosťou a bazálnou rýchlosťou metabolizmu u chudých a jedincov s nadváhou. J. srdečne. biológia. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimálne teploty bývania pre myši napodobňujú tepelné prostredie ľudí: experimentálna štúdia. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimálne teploty bývania pre myši napodobňujú tepelné prostredie ľudí: experimentálna štúdia.Fischer, AW, Cannon, B. a Nedergaard, J. Optimálne teploty domu pre myši napodobňujú ľudské tepelné prostredie: experimentálna štúdia. Fischer, AW, Cannon, B. & 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. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. a Nedergaard J. Optimálna teplota bývania pre myši simulujúce ľudské tepelné prostredie: experimentálna štúdia.Moore. metabolizmus. 7, 161 - 170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Aká je najlepšia teplota bývania na preklad experimentov myši na ľudí? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Aká je najlepšia teplota bývania na preklad experimentov myši na ľudí?Keyer J, Lee M a Speakman Jr Aká je najlepšia teplota miestnosti na prenos experimentov myši na ľudí? 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 a Speakman Jr Aká je optimálna teplota škrupiny na prenos experimentov myši na ľudí?Moore. metabolizmus. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ a MacDougald, OA myši ako experimentálne modely pre fyziológiu človeka: keď niekoľko stupňov v oblasti teploty v oblasti bývania. Seeley, RJ a MacDougald, OA myši ako experimentálne modely pre fyziológiu človeka: keď niekoľko stupňov v oblasti teploty v oblasti bývania. Seeley, rj a macdougald, oa мыши к экспериментальные модели длvie физиологии челогии че же же же же же ге ге ге ге ге ге ге ге ге ге ге ге ге же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же же ке когда ' значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA myši ako experimentálne modely pre ľudskú fyziológiu: keď niekoľko stupňov v byte robí zmenu. Seeley, RJ a 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 a MacDougald, OA Ышыши seeley, rj a macdougald, oa к экспериментальная модель физиологии человеловека: коольолькольк ге гольольольольольк ге голько го гро гу градусоark иеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA Myši ako experimentálny model fyziológie ľudstva: Keď je to niekoľko stupňov teploty miestnosti.Národný metabolizmus. 3, 443 - 445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpoveď na otázku „Aká je najlepšia teplota bývania na preklad experimentov myši na ľudí?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpoveď na otázku „Aká je najlepšia teplota bývania na preklad experimentov myši na ľudí?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpoveď na otázku „Aká je najlepšia teplota miestnosti na prenos experimentov myši na ľudí?“ Fischer, AW, Cannon, B. & 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. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. a Nedergaard J. Odpovedajú na otázku „Aká je optimálna teplota škrupiny na prenos experimentov myši na ľudí?“Áno: Termoneutral. Moore. metabolizmus. 26, 1-3 (2019).
Čas príspevku: október-28-2022
