Ďakujeme, že ste navštívili Nature.com.Verzia prehliadača, ktorú používate, má obmedzenú podporu CSS.Pre najlepší zážitok vám odporúčame použiť aktualizovaný prehliadač (alebo vypnúť režim kompatibility v programe Internet Explorer).Medzitým, aby sme zabezpečili nepretržitú podporu, vykreslíme stránku bez štýlov a JavaScriptu.
Väčšina metabolických štúdií na myšiach sa vykonáva pri izbovej teplote, hoci za týchto podmienok na rozdiel od ľudí vynakladajú myši veľa energie na udržiavanie vnútornej teploty.Tu popisujeme normálnu hmotnosť a obezitu vyvolanú diétou (DIO) u myší C57BL/6J kŕmených chow chow alebo 45% diétou s vysokým obsahom tuku.Myši boli umiestnené na 33 dní pri 22, 25, 27,5 a 30 °C v systéme nepriamej kalorimetrie.Ukazujeme, že výdaj energie sa lineárne zvyšuje od 30 °C do 22 °C a je približne o 30 % vyšší pri 22 °C v oboch modeloch myší.U myší s normálnou hmotnosťou pôsobil príjem potravy proti EE.Naopak, myši DIO neznížili príjem potravy, keď sa EE znížila.Takže na konci štúdie mali myši pri 30 °C vyššiu telesnú hmotnosť, tukovú hmotu a plazmatický glycerol a triglyceridy ako myši pri 22 °C.Nerovnováha u DIO myší môže byť spôsobená zvýšenou diétou založenou na potešení.
Myš je najčastejšie používaným zvieracím modelom na štúdium ľudskej fyziológie a patofyziológie a je často predvoleným zvieraťom používaným v počiatočných štádiách objavovania a vývoja liekov.Myši sa však od ľudí líšia niekoľkými dôležitými fyziologickými spôsobmi a zatiaľ čo alometrické škálovanie sa dá do určitej miery použiť na prenos na ľudí, obrovské rozdiely medzi myšami a ľuďmi spočívajú v termoregulácii a energetickej homeostáze.To poukazuje na zásadný nesúlad.Priemerná telesná hmotnosť dospelých myší je najmenej tisíckrát menšia 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. Výsledkom je, že myši strácajú podstatne viac tepla v pomere k ich objemu, takže sú citlivejšie na teplotu, náchylnejšie na podchladenie a majú desaťkrát vyššiu priemernú rýchlosť bazálneho metabolizmu ako ľudia.Pri štandardnej izbovej teplote (~22 °C) musia myši zvýšiť svoj celkový energetický výdaj (EE) o približne 30 %, aby si udržali telesnú teplotu.Pri nižších teplotách sa EE zvyšuje ešte viac o približne 50 % a 100 % pri 15 a 7 °C v porovnaní s EE pri 22 °C.Štandardné podmienky ustajnenia teda vyvolávajú reakciu na stres z chladu, čo by mohlo ohroziť prenosnosť výsledkov myší na ľudí, keďže ľudia žijúci v moderných spoločnostiach trávia väčšinu času v termoneutrálnych podmienkach (pretože náš nižší pomer plôch k objemu nás robí menej citlivými na teploty, keďže okolo seba vytvárame termoneutrálnu zónu (TNZ). EE nad bazálnym metabolizmom) siaha ~19 až 30°C6, zatiaľ čo myši majú vyššie a užšie pásmo len 2–4°C7,8 V skutočnosti aspektu sa v posledných rokoch venovala značná pozornosť4, 7,8,9,10,11,12 a bolo navrhnuté, že niektoré „druhové rozdiely“ možno zmierniť zvýšením teploty panciera 9. Neexistuje však konsenzus o teplotnom rozsahu čo predstavuje termoneutralitu u myší.Či je teda 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 kontroverzné.EE a ďalšie metabolické parametre boli obmedzené na hodiny až dni, takže rozsah, v akom môže dlhodobé vystavenie rôznym teplotám ovplyvniť metabolické parametre, ako je telesná hmotnosť, nie je jasný.spotreba, využitie substrátu, glukózová tolerancia a koncentrácie lipidov a glukózy v plazme a hormónov regulujúcich chuť do jedla.Okrem toho je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, do akej miery môže strava ovplyvniť tieto parametre (DIO myši na diéte s vysokým obsahom tukov môžu byť viac orientované na pôžitkovú (hedonickú) diétu).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 samcov myší s diétou indukovanou obezitou (DIO) na strave s vysokým obsahom tuku 45 %.Myši sa držali pri 22, 25, 27,5 alebo 30 °C aspoň tri týždne.Teploty pod 22 °C neboli skúmané, pretože štandardné ustajnenie zvierat je zriedka pod izbovou teplotou.Zistili sme, že myši s normálnou hmotnosťou a jednokruhové DIO myši reagovali podobne na zmeny teploty krytu z hľadiska EE a bez ohľadu na stav krytu (s materiálom pre prístrešok/hniezdenie alebo bez neho).Avšak zatiaľ čo myši s normálnou hmotnosťou upravili svoj príjem potravy podľa EE, príjem potravy DIO myší bol do značnej miery nezávislý od EE, čo viedlo k tomu, že myši priberali na váhe.Podľa údajov o telesnej hmotnosti plazmatické koncentrácie lipidov a ketolátok ukázali, že myši DIO pri 30 °C mali pozitívnejšiu energetickú bilanciu ako myši pri 22 °C.Základné dôvody rozdielov v rovnováhe príjmu energie a EE medzi myšami s normálnou hmotnosťou a myšami DIO vyžadujú ďalšiu štúdiu, ale môžu súvisieť s patofyziologickými zmenami u myší DIO a účinkom diéty založenej na potešení v dôsledku obéznej diéty.
EE sa zvyšovala lineárne z 30 na 22 °C a bola asi o 30 % vyššia pri 22 °C v porovnaní s 30 °C (obr. la,b).Respiračná výmenná rýchlosť (RER) bola nezávislá od teploty (obr. 1c, d).Príjem potravy bol v súlade s dynamikou EE a zvyšoval sa s klesajúcou teplotou (tiež o ~30 % vyšší pri 22 °C v porovnaní s 30 °C (obr. 1e, f). Príjem vody. Objem a úroveň aktivity nezáviseli od teploty (obr. 1 g).
Samce myší (C57BL/6J, 20 týždňov staré, individuálne ustajnenie, n=7) boli umiestnené v metabolických klietkach pri 22 °C počas jedného týždňa pred začiatkom štúdie.Dva dni po zbere údajov o pozadí sa teplota zvýšila v prírastkoch 2 °C o 06:00 hodín denne (začiatok fázy svetla).Údaje sú prezentované ako priemer ± štandardná chyba priemeru a tmavá fáza (18:00 – 06:00 h) je znázornená sivým rámčekom.a Výdaj energie (kcal/h), b Celkový výdaj energie pri rôznych teplotách (kcal/24 h), c Rýchlosť výmeny dýchania (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Priemerný RER vo fáze svetla a tmy (VCO2 /VO2) (nulová hodnota je definovaná ako 0,7).e kumulatívny príjem potravy (g), f 24h celkový príjem potravy, g 24h celkový príjem vody (ml), h 24h celkový príjem vody, i kumulatívna úroveň aktivity (m) a j celková úroveň aktivity (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 počas štúdie kŕmené.Štatistická významnosť sa testovala opakovaným meraním jednosmernej ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyho viacnásobný porovnávací test.Hviezdičky označujú významnosť pre počiatočnú hodnotu 22 °C, tieňovanie označuje významnosť 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 boli vypočítané za celé experimentálne obdobie (0-192 hodín).n = 7.
Rovnako ako v prípade myší s normálnou hmotnosťou sa EE zvyšovala lineárne s klesajúcou 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 nemenil (obr. 2c, d).Na rozdiel od myší s normálnou hmotnosťou nebol príjem potravy konzistentný s EE ako funkciou teploty miestnosti.Príjem potravy, voda a úroveň aktivity boli nezávislé od teploty (obr. 2e–j).
Samce (C57BL/6J, 20 týždňov) DIO myší boli individuálne umiestnené v metabolických klietkach pri 22 °C počas jedného týždňa pred začiatkom štúdie.Myši môžu používať 45 % HFD ad libitum.Po aklimatizácii počas dvoch dní sa zozbierali základné údaje.Následne sa teplota zvyšovala v prírastkoch 2°C každý druhý deň o 06:00 (začiatok svetelnej fázy).Údaje sú prezentované ako priemer ± štandardná chyba priemeru a tmavá fáza (18:00 – 06:00 h) je znázornená sivým rámčekom.a Výdaj energie (kcal/h), b Celkový výdaj energie pri rôznych teplotách (kcal/24 h), c Rýchlosť výmeny dýchania (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Priemerný RER vo fáze svetla a tmy (VCO2 /VO2) (nulová hodnota je definovaná ako 0,7).e kumulatívny príjem potravy (g), f 24h celkový príjem potravy, g 24h celkový príjem vody (ml), h 24h celkový príjem vody, i kumulatívna úroveň aktivity (m) a j celková úroveň aktivity (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 opakovaným meraním jednosmernej ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyho viacnásobný porovnávací test.Hviezdičky označujú významnosť pre počiatočnú hodnotu 22 °C, tieňovanie označuje významnosť 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 boli vypočítané za celé experimentálne obdobie (0-192 hodín).n = 7.
V ďalšej sérii experimentov sme skúmali vplyv okolitej teploty na rovnaké parametre, tentoraz však medzi skupinami myší, ktoré boli neustále udržiavané na určitej teplote.Myši boli rozdelené do štyroch skupín, aby sa minimalizovali štatistické zmeny v priemernej a štandardnej odchýlke telesnej hmotnosti, tuku a normálnej telesnej hmotnosti (obr. 3a–c).Po 7 dňoch aklimatizácie bolo zaznamenaných 4,5 dňa EE.EE je výrazne 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 inými skupinami bola RER v skupine s 25 °C o niečo znížená a medzi zvyšnými skupinami neboli žiadne rozdiely (obr. 3f,g).Príjem potravy paralelný s EE vzorom sa zvýšil približne o 30 % pri 22 °C v porovnaní s 30 °C (obr. 3h,i).Spotreba vody a úroveň aktivity sa medzi skupinami významne nelíšili (obr. 3j,k).Vystavenie rôznym teplotám po dobu až 33 dní neviedlo k rozdielom v telesnej hmotnosti, netukovej hmote a tukovej hmote medzi skupinami (obr. 3n-s), ale viedlo k poklesu svalovej hmoty približne o 15 % v porovnaní s self-reported skóre (obr. 3n-s).3b, r, c)) a tuková hmota sa zvýšila viac ako 2-krát (z ~1 g na 2–3 g, obr. 3c, t, c).Bohužiaľ, skriňa 30°C má chyby kalibrácie a nemôže poskytnúť presné údaje EE a RER.
- Telesná hmotnosť (a), svalová hmota (b) a hmotnosť tuku (c) po 8 dňoch (jeden deň pred prechodom do systému SABLE).d Spotreba energie (kcal/h).e Priemerná spotreba energie (0–108 hodín) pri rôznych teplotách (kcal/24 hodín).f Respiračný výmenný pomer (RER) (VCO2/VO2).g Stredná hodnota RER (VCO2/VO2).h Celkový príjem potravy (g).i Priemerný 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 h).n telesnej hmotnosti na 18. deň, o zmena telesnej hmotnosti (od -8. do 18. dňa), p chudej hmoty na 18. deň, q zmena beztukovej hmoty (od -8. do 18. dňa), r tukovej hmoty na 18. deň a zmena tukovej hmoty (od -8 do 18 dní).Štatistická významnosť opakovaných meraní bola testovaná pomocou Oneway-ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyho 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.Údaje sú prezentované ako priemer + štandardná chyba priemeru, tmavá fáza (18:00-06:00 h) je znázornená šedými rámčekmi.Bodky na histogramoch predstavujú jednotlivé myši.Priemerné hodnoty boli vypočítané za celé experimentálne obdobie (0-108 hodín).n = 7.
Myši mali rovnakú telesnú hmotnosť, netukovú hmotu a tukovú hmotu na začiatku (obr. 4a–c) a udržiavali sa pri 22, 25, 27,5 a 30 °C ako v štúdiách s myšami s normálnou hmotnosťou..Pri porovnávaní skupín myší vzťah medzi EE a teplotou ukázal podobný lineárny vzťah s teplotou v čase u tých istých myší.Myši chované pri 22 °C teda spotrebovali asi o 30 % viac energie ako myši chované pri 30 °C (obr. 4d, e).Pri štúdiu účinkov na zvieratách teplota nie vždy ovplyvňovala RER (obr. 4f,g).Príjem potravy, príjem vody a aktivita neboli významne ovplyvnené teplotou (obr. 4h–m).Po 33 dňoch chovu mali myši pri 30 °C významne vyššiu telesnú hmotnosť ako myši pri 22 °C (obr. 4n).V porovnaní s ich príslušnými východiskovými 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 spôsobený skôr nárastom tukovej hmoty (obr. 4p, q) ako nárastom 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 (glukoneogenéza) a Cpt1a.Prekvapivo, 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 s 22 ° C a Vegf-a a Adrb2 boli významne zvýšené.V porovnaní so skupinou 22 ° C nevykazovali myši udržiavané pri 25 ° C a 27, 5 ° C žiadnu zmenu (doplnkový obrázok 1).
- Telesná hmotnosť (a), svalová hmota (b) a hmotnosť tuku (c) po 9 dňoch (jeden deň pred prechodom do systému SABLE).d Spotreba energie (EE, kcal/h).e Priemerná spotreba energie (0–96 hodín) pri rôznych teplotách (kcal/24 hodín).f Pomer výmeny dýchacích ciest (RER, VCO2/VO2).g Stredná hodnota RER (VCO2/VO2).h Celkový príjem potravy (g).i Priemerný 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 h).n Telesná hmotnosť na 23. deň (g), o Zmena telesnej hmotnosti, p Čistá hmota, q Zmena chudej hmoty (g) na 23. deň v porovnaní s 9. dňom, Zmena tukovej hmoty (g) na 23. deň, tuk hmotnosť (g) v porovnaní s 8. dňom, 23. deň v porovnaní s -8. dňom.Štatistická významnosť opakovaných meraní bola testovaná pomocou Oneway-ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyho 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.Údaje sú prezentované ako priemer + štandardná chyba priemeru, tmavá fáza (18:00-06:00 h) je znázornená šedými rámčekmi.Bodky na histogramoch predstavujú jednotlivé myši.Priemerné hodnoty boli vypočítané pre celé experimentálne obdobie (0-96 hodín).n = 7.
Podobne ako ľudia, aj myši často vytvárajú mikroprostredia na zníženie tepelných strát do okolia.Aby sme kvantifikovali dôležitosť tohto prostredia pre EE, vyhodnotili sme EE pri 22, 25, 27,5 a 30 °C, s koženými chráničmi a materiálom na hniezdenie alebo bez nich.Pri 22°C pridanie štandardných obalov znižuje EE asi o 4%.Následné pridanie hniezdneho materiálu znížilo EE o 3–4 % (obr. 5a,b).Po pridaní domov alebo koží + podstielky neboli pozorované žiadne významné zmeny v RER, príjme potravy, príjme vody alebo úrovni aktivity (obrázok 5i–p).Pridanie kože a hniezdneho materiálu tiež významne znížilo EE pri 25 a 30 °C, ale odozvy boli kvantitatívne menšie.Pri 27,5 °C nebol pozorovaný žiadny rozdiel.Pozoruhodné je, že v týchto experimentoch EE klesala 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 uskutočnila iba pre svetelnú fázu, kde bola EE bližšie k bazálnej rýchlosti metabolizmu, pretože v tomto prípade myši väčšinou odpočívali v koži, čo viedlo k porovnateľným veľkostiam účinku pri rôznych teplotách (doplnkový obrázok 2a–h) .
Údaje pre myši z úkrytu a hniezdneho materiálu (tmavomodrá), domova, ale bez hniezdneho materiálu (svetlomodrá) a domáceho a hniezdneho materiálu (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).ip Údaje pre myši umiestnené pri 22 °C: i rýchlosť dýchania (RER, VCO2/VO2), j priemerné RER (VCO2/VO2), k kumulatívny príjem potravy (g), l priemerný príjem potravy (g/24 h), m celkový príjem vody (ml), n priemerný príjem vody AUC (ml/24h), o celková aktivita (m), p priemerná hladina aktivity (m/24h).Údaje sú prezentované ako priemer + štandardná chyba priemeru, tmavá fáza (18:00-06:00 h) je znázornená šedými rámčekmi.Bodky na histogramoch predstavujú jednotlivé myši.Štatistická významnosť opakovaných meraní bola testovaná pomocou Oneway-ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyho 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 boli vypočítané za celé experimentálne obdobie (0-72 hodín).n = 7.
U myší s normálnou hmotnosťou (2-3 hodiny hladovania) neviedol chov pri rôznych teplotách k významným rozdielom v plazmatických koncentráciách TG, 3-HB, cholesterolu, ALT a AST, ale HDL ako funkcia teploty.Obrázok 6a-e).Plazmatické koncentrácie leptínu, inzulínu, C-peptidu a glukagónu nalačno sa medzi skupinami tiež nelíšili (obrázky 6g–j).V deň testu glukózovej tolerancie (po 31 dňoch pri rôznych teplotách) bola základná hladina glukózy v krvi (5-6 hodín nalačno) približne 6,5 mM, bez rozdielu medzi skupinami. Podávanie perorálnej glukózy významne zvýšilo koncentrácie glukózy v krvi vo všetkých skupinách, ale maximálna koncentrácia aj prírastková plocha pod krivkami (iAUC) (15–120 minút) boli nižšie v skupine myší umiestnených pri 30 °C (jednotlivé 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 perorálnej glukózy významne zvýšilo koncentrácie glukózy v krvi vo všetkých skupinách, ale maximálna koncentrácia aj prírastková plocha pod krivkami (iAUC) (15–120 minút) boli nižšie v skupine myší umiestnených pri 30 °C (jednotlivé 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 введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C (отдельные временные точки: P < 0,05 – P < 0,0001, рис. 6k, l) po сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 и 27,5 жерна Perorálne podanie glukózy významne zvýšilo koncentrácie glukózy v krvi vo všetkých skupinách, ale maximálna koncentrácia aj prírastková plocha pod krivkami (iAUC) (15–120 minút) boli nižšie v skupine myší s teplotou 30 °C (samostatné časové body: P < 0,05– P < 0,0001, obr. 6k, l) v porovnaní s myšami chovanými pri 22, 25 a 27,5 °C (ktoré sa navzájom nelíšili).口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 ， ， 但 在 30 ° C 饲养 小鼠组 ， 峰值 浓度 曲线 下 增加 面积 (iauc) (15-120 分钟) 均 低 （个 时间 点 点：P < 0,05 – P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27,5 °C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 ， 浓度 和 下 下 增加 面积 面积 (iauc) (15-120 分钟) 均 低 各 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（彼歲悼悼悼悼悼悼悼悼此之闸养在22,25和27,5°CPerorálne podanie glukózy významne zvýšilo koncentrácie glukózy v krvi vo všetkých skupinách, ale maximálna koncentrácia aj plocha pod krivkou (iAUC) (15–120 minút) boli nižšie v skupine myší kŕmených 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 chovanými pri 22, 25 a 27,5 °C (žiadne rozdiely medzi sebou).
Plazmatické koncentrácie TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT, AST, FFA, glycerolu, leptínu, inzulínu, C-peptidu a glukagónu sú uvedené u dospelých samcov myší DIO(al) po 33 dňoch kŕmenia pri uvedenej teplote .Myši neboli kŕmené 2-3 hodiny pred odberom krvi.Výnimkou bol orálny glukózový tolerančný test, ktorý sa uskutočnil dva dni pred koncom štúdie na myšiach hladujúcich 5-6 hodín a udržiavaných pri vhodnej teplote 31 dní.Myšiam bola podaná dávka 2 g/kg telesnej hmotnosti.Plocha pod krivkou dát (L) je vyjadrená ako prírastkové dáta (iAUC).Údaje sú prezentované 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 DIO myší (tiež nalačno 2-3 hodiny) sa koncentrácie plazmatického cholesterolu, HDL, ALT, AST a FFA medzi skupinami nelíšili.TG aj glycerol boli významne zvýšené v skupine 30 ° C v porovnaní so skupinou 22 ° C (obrázky 7a–h).Na rozdiel od toho, 3-GB bola asi o 25 % nižšia pri 30 °C v porovnaní s 22 °C (obrázok 7b).Hoci teda myši udržiavané pri 22 °C mali celkovo pozitívnu energetickú bilanciu, ako to naznačuje prírastok hmotnosti, rozdiely v plazmatických koncentráciách TG, glycerolu a 3-HB naznačujú, že myši pri 22 °C, keď odber vzoriek bol nižší ako pri 22 °C C.°C.Myši chované pri 30 °C boli v relatívne energeticky negatívnom stave.V súlade s tým boli pečeňové koncentrácie extrahovateľného glycerolu a TG, ale nie glykogénu a cholesterolu vyššie v skupine 30 ° C (doplnkový obrázok 3a-d).Aby sme zistili, či teplotne závislé rozdiely v lipolýze (merané pomocou plazmatického TG a glycerolu) sú výsledkom vnútorných zmien v nadsemenníkovom alebo inguinálnom tuku, na konci štúdie sme extrahovali tukové tkanivo z týchto zásob a kvantifikovali sme voľné mastné kyseliny ex vivo.a uvoľňovanie glycerolu.Vo všetkých experimentálnych skupinách vzorky tukového tkaniva z epididymálnych a inguinálnych depotov vykazovali aspoň dvojnásobné zvýšenie produkcie glycerolu a FFA v reakcii na stimuláciu izoproterenolom (doplnkový obrázok 4a – d).Nezistil sa však žiadny vplyv teploty škrupiny na bazálnu alebo izoproterenolom stimulovanú lipolýzu.V súlade s vyššou telesnou hmotnosťou a tukovou hmotou boli plazmatické hladiny leptínu významne vyššie v skupine s 30 °C ako v skupine s 22 °C (obrázok 7i).Naopak, plazmatické hladiny inzulínu a C-peptidu sa medzi teplotnými skupinami nelíšili (obr. 7k, k), avšak plazmatický glukagón vykazoval závislosť od teploty, avšak v tomto prípade takmer 22°C v opačnej skupine bolo dvakrát porovnávané do 30 °C.OD.Skupina C (obr. 7l).FGF21 sa nelíšil medzi rôznymi teplotnými skupinami (obr. 7m).V deň OGTT bola základná hladina glukózy v krvi približne 10 mM a nelíšila sa medzi myšami umiestnenými pri rôznych teplotách (obr. 7n).Orálne podávanie glukózy zvýšilo hladiny glukózy v krvi a vrcholilo vo všetkých skupinách pri koncentrácii približne 18 mM 15 minút po podaní dávky.Nezistili sa žiadne významné rozdiely v iAUC (15–120 minút) a koncentráciách v rôznych časových bodoch po dávke (15, 30, 60, 90 a 120 minút) (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 samcov DIO (ao) myší po 33 dňoch kŕmenia.špecifikovaná teplota.Myši neboli kŕmené 2-3 hodiny pred odberom krvi.Výnimkou bol orálny glukózový tolerančný test, pretože sa uskutočňoval v dávke 2 g/kg telesnej hmotnosti dva dni pred koncom štúdie na myšiach, ktoré boli nalačno 5-6 hodín a udržiavané pri vhodnej teplote 31 dní.Plocha pod údajmi krivky (o) je znázornená ako prírastkové údaje (iAUC).Údaje sú prezentované 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 ľudí je komplexná otázka, ktorá zohráva ústrednú úlohu pri interpretácii dôležitosti pozorovaní v kontexte fyziologického a farmakologického výskumu.Z ekonomických dôvodov a na uľahčenie výskumu sú myši často držané pri izbovej teplote pod ich termoneutrálnou zónou, čo vedie k aktivácii rôznych kompenzačných fyziologických systémov, ktoré zvyšujú rýchlosť metabolizmu a potenciálne zhoršujú translatovateľnosť9.Vystavenie myší chladu teda môže spôsobiť, že myši budú odolné voči obezite vyvolanej diétou a môže zabrániť hyperglykémii u potkanov liečených streptozotocínom v dôsledku zvýšeného transportu glukózy nezávislého od inzulínu.Nie je však jasné, do akej miery dlhodobé vystavenie rôznym relevantným teplotám (od izbovej po termoneutrálnu) ovplyvňuje rozdielnu energetickú homeostázu myší s normálnou hmotnosťou (na krmive) a DIO myší (na HFD) a metabolické parametre, ako aj rozsah na čo dokázali vyvážiť nárast EE so zvýšením príjmu potravy.Cieľom štúdie prezentovanej v tomto článku je vniesť do tejto témy určité objasnenie.
Ukázali sme, že u dospelých myší s normálnou hmotnosťou a samcov myší DIO je EE nepriamo úmerná izbovej teplote medzi 22 a 30 ° C.EE pri 22 °C bola teda asi o 30 % vyššia ako pri 30 °C.v oboch modeloch myší.Dôležitým rozdielom medzi myšami s normálnou hmotnosťou a myšami DIO je však to, že zatiaľ čo myši s normálnou hmotnosťou zodpovedali EE pri nižších teplotách zodpovedajúcim prispôsobením príjmu potravy, príjem potravy myší DIO sa líšil na rôznych úrovniach.Teploty štúdie boli podobné.Po jednom mesiaci DIO myši držané pri 30 °C pribrali viac telesnej hmotnosti a tukovej hmoty ako myši chované pri 22 °C, zatiaľ čo normálni ľudia udržiavali rovnakú teplotu a počas rovnakého časového obdobia neviedli k horúčke.závislý rozdiel v telesnej hmotnosti.váha myši.V porovnaní s teplotami blízkymi termoneutrálnej alebo pri izbovej teplote viedol rast pri izbovej teplote k tomu, že myši s DIO alebo normálnou hmotnosťou na diéte s vysokým obsahom tuku, ale nie na diéte s myšami s normálnou hmotnosťou, pribrali relatívne nižšiu hmotnosť.telo.Podporené inými štúdiami17,18,19,20,21, ale nie všetkými22,23.
Schopnosť vytvoriť mikroprostredie na zníženie tepelných strát sa predpokladá, že posunie tepelnú neutralitu doľava8, 12. V našej štúdii pridanie hniezdneho materiálu aj ukrytie 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 alebo bez environmentálne obohatených domov, by mal byť 26-28 °C, ako je ukázané8, 12, ale podporujú iné štúdie preukazujúce termoneutralitu.teploty 30 °C u myší s nízkym bodom7, 10, 24. Aby sa veci skomplikovali, ukázalo sa, že termoneutrálny bod u myší nie je počas dňa statický, pretože je nižší počas pokojovej (ľahkej) fázy, pravdepodobne v dôsledku nižšej kalorickej hodnoty produkciu ako výsledok aktivity a termogenézy vyvolanej stravou.Vo svetlej fáze je teda dolný bod tepelnej neutrality ~29°С a v tmavej fáze ~33°С25.
V konečnom dôsledku je vzťah medzi teplotou okolia a celkovou spotrebou energie určený rozptylom tepla.V tomto kontexte je pomer plochy povrchu k objemu dôležitým determinantom tepelnej citlivosti, ktorý ovplyvňuje tak rozptyl tepla (plocha povrchu), ako aj tvorbu tepla (objem).Prestup tepla je okrem povrchovej plochy určený aj izoláciou (rýchlosťou prestupu tepla).U ľudí môže tuková hmota znížiť tepelné straty vytvorením izolačnej bariéry okolo telesného obalu a predpokladá sa, že tuková hmota je tiež dôležitá pre tepelnú izoláciu u myší, pričom znižuje termoneutrálny bod a znižuje teplotnú citlivosť pod tepelne neutrálny bod ( 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 boli zhromaždené 9 dní pred zberom údajov o výdaji energie a pretože tuková hmota nebola počas štúdie stabilná.Keďže však myši s normálnou hmotnosťou a DIO myši majú o 30 % nižšiu EE pri 30 °C ako pri 22 °C napriek aspoň 5-násobnému rozdielu v tukovej hmote, naše údaje nepodporujú, že by obezita mala poskytovať základnú izoláciu.faktor, aspoň nie v skúmanom teplotnom rozsahu.To je v súlade s inými štúdiami lepšie navrhnutými 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 hneď po smrti zvýšila asi o 450 %, čo naznačuje, že izolačný účinok srsti je nevyhnutný pre fungovanie fyziologických mechanizmov vrátane vazokonstrikcie.Okrem druhových rozdielov v srsti medzi myšami a ľuďmi môžu zlý izolačný efekt obezity u myší ovplyvniť aj nasledujúce úvahy: Izolačný faktor ľudskej tukovej hmoty je sprostredkovaný najmä hmotou podkožného tuku (hrúbkou)26,27.Typicky u hlodavcov Menej ako 20 % celkového živočíšneho tuku28.Navyše, celková tuková hmota nemusí byť ani suboptimálnym meradlom tepelnej izolácie jednotlivca, keďže sa tvrdilo, že zlepšená tepelná izolácia je kompenzovaná nevyhnutným zväčšením plochy povrchu (a teda zvýšenými tepelnými stratami) pri zvyšovaní tukovej hmoty..
U myší s normálnou hmotnosťou sa plazmatické koncentrácie TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT a AST nalačno nemenili pri rôznych teplotách takmer 5 týždňov, pravdepodobne preto, že myši boli v rovnakom stave energetickej rovnováhy.mali rovnakú hmotnosť a zloženie tela ako na konci štúdie.V súlade s podobnosťou v tukovej hmote tiež neboli žiadne rozdiely v hladinách leptínu v plazme, ani v inzulíne nalačno, C-peptide a glukagóne.Viac signálov bolo nájdených u DIO myší.Hoci myši pri 22°C tiež nemali v tomto stave celkovo negatívnu energetickú bilanciu (keďže priberali), na konci štúdie mali relatívne väčší energetický deficit v porovnaní s myšami chovanými pri 30°C, v podmienkach ako napr. vysoké ketóny.produkciou organizmom (3-GB) a poklesom koncentrácie glycerolu a TG v plazme.Nezdá sa však, že by teplotne závislé rozdiely v lipolýze boli výsledkom vnútorných zmien v nadsemenníkovom alebo inguinálnom tuku, ako sú zmeny v expresii lipázy reagujúcej na adipohormóny, pretože FFA a glycerol uvoľnené z tuku extrahovaného z týchto zásob sú medzi teplotou skupiny sú si navzájom podobné.Aj keď sme v súčasnej štúdii neskúmali tonus sympatiku, iní zistili, že (na základe srdcovej frekvencie a stredného arteriálneho tlaku) je lineárne úmerný okolitej teplote u myší a je približne nižší pri 30 °C ako pri 22 °C 20 % C Rozdiely v tonusu sympatiku závislé od teploty môžu teda v našej štúdii hrať úlohu pri lipolýze, ale keďže zvýšenie tonusu sympatiku lipolýzu skôr stimuluje ako inhibuje, iné mechanizmy môžu pôsobiť proti tomuto poklesu u kultivovaných myší.Potenciálna úloha pri rozklade telesného tuku.Izbová teplota.Okrem toho, časť stimulačného účinku sympatického tonusu na lipolýzu je nepriamo sprostredkovaná silnou inhibíciou sekrécie inzulínu, čo zdôrazňuje účinok suplementácie inzulínom prerušujúceho lipolýzu30, ale v našej štúdii bol plazmatický inzulín nalačno a sympatický tonus C-peptidu pri rôznych teplotách nestačí na zmenu lipolýzy.Namiesto toho sme zistili, že rozdiely v energetickom stave boli s najväčšou pravdepodobnosťou hlavným prispievateľom k týmto rozdielom u DIO myší.Základné dôvody, ktoré vedú k lepšej regulácii príjmu potravy pomocou EE u myší s normálnou hmotnosťou, si vyžadujú ďalšiu štúdiu.Vo všeobecnosti je však príjem potravy riadený homeostatickými a hedonickými podnetmi31,32,33.Hoci sa diskutuje o tom, ktorý z týchto dvoch signálov je kvantitatívne dôležitejší,31,32,33 je dobre známe, že dlhodobá konzumácia potravín s vysokým obsahom tuku vedie k stravovaniu založenému na pôžitku, ktoré do určitej miery nesúvisí s homeostázy..– regulovaný príjem potravy34,35,36.Preto zvýšené hedonické kŕmenie myší DIO liečených 45% HFD môže byť jedným z dôvodov, prečo tieto myši nevyvážili príjem potravy s EE.Zaujímavé je, že rozdiely v chuti do jedla a hormónoch regulujúcich hladinu glukózy v krvi boli pozorované aj u myší DIO s kontrolovanou teplotou, ale nie u myší s normálnou hmotnosťou.U DIO myší sa plazmatické hladiny leptínu zvyšovali s teplotou a hladiny glukagónu klesali s teplotou.Do akej miery môže teplota tieto rozdiely priamo ovplyvniť, si zasluhuje ďalšie štúdium, ale v prípade leptínu určite zohrala dôležitú úlohu relatívna negatívna energetická bilancia a tým nižšia tuková hmota u myší pri 22°C, keďže tuková hmota a leptín v plazme vysoko korelované37.Interpretácia signálu glukagónu je však záhadnejšia.Tak ako pri inzulíne, sekrécia glukagónu bola silne inhibovaná zvýšením tonusu sympatiku, ale najvyšší tonus sympatiku bol predpovedaný v skupine s teplotou 22 °C, ktorá mala najvyššie koncentrácie glukagónu v plazme.Inzulín je ďalším silným regulátorom plazmatického glukagónu a inzulínová rezistencia a diabetes typu 2 sú silne spojené s hyperglukagonémiou nalačno a po jedle38,39.Avšak myši DIO v našej štúdii boli tiež necitlivé na inzulín, takže to tiež nemôže byť hlavným faktorom zvýšenia signalizácie glukagónu v skupine 22 ° C.Obsah tuku v pečeni je tiež pozitívne spojený so zvýšením koncentrácie glukagónu v plazme, ktorého mechanizmy môžu zahŕňať rezistenciu na glukagón v pečeni, zníženú produkciu močoviny, zvýšené koncentrácie cirkulujúcich aminokyselín a zvýšenú sekréciu glukagónu stimulovanú aminokyselinami40,41, 42.Keďže sa však extrahovateľné koncentrácie glycerolu a TG v našej štúdii medzi teplotnými skupinami nelíšili, nemohlo to byť ani potenciálnym faktorom zvýšenia plazmatických koncentrácií v skupine s teplotou 22 °C.Trijódtyronín (T3) hrá rozhodujúcu úlohu v celkovej rýchlosti metabolizmu a iniciácii metabolickej obrany proti hypotermii43,44.Plazmatická koncentrácia T3, pravdepodobne riadená centrálne sprostredkovanými mechanizmami,45,46 sa teda zvyšuje u myší aj u ľudí za menej ako termoneutrálnych podmienok47, hoci zvýšenie u ľudí je menšie, čo má väčšiu predispozíciu na myši.To je v súlade so stratou tepla do okolia.V súčasnej štúdii sme nemerali plazmatické koncentrácie T3, ale koncentrácie mohli byť nižšie v skupine 30 °C, čo môže vysvetľovať účinok tejto skupiny na hladiny glukagónu v plazme, keďže sme (aktualizovaný obrázok 5a) a iní ukázali, že T3 zvyšuje plazmatický glukagón v závislosti od dávky.Bolo hlásené, že hormóny štítnej žľazy indukujú expresiu FGF21 v pečeni.Rovnako ako glukagón, plazmatické koncentrácie FGF21 sa tiež zvýšili s plazmatickými koncentráciami T3 (doplnkový obrázok 5b a odkaz 48), ale v porovnaní s glukagónom neboli plazmatické koncentrácie FGF21 v našej štúdii ovplyvnené teplotou.Základné dôvody tejto nezrovnalosti si vyžadujú ďalšiu štúdiu, ale indukcia FGF21 riadená T3 by sa mala vyskytnúť pri vyšších hladinách expozície T3 v porovnaní s pozorovanou odpoveďou na glukagón riadenou T3 (doplnkový obrázok 5b).
Ukázalo sa, že HFD je silne spojená so zhoršenou toleranciou glukózy a inzulínovou rezistenciou (markery) u myší chovaných pri 22 °C.HFD však nebola spojená ani so zhoršenou glukózovou toleranciou, ani s inzulínovou rezistenciou, keď sa pestovala v termoneutrálnom prostredí (tu definovanom ako 28 °C)19.V našej štúdii sa tento vzťah neopakoval u myší DIO, ale myši s normálnou hmotnosťou udržiavané pri 30 ° C výrazne zlepšili toleranciu glukózy.Dôvod tohto rozdielu si vyžaduje ďalšiu štúdiu, ale môže byť ovplyvnený skutočnosťou, že myši DIO v našej štúdii boli rezistentné na inzulín, s plazmatickými koncentráciami C-peptidu nalačno a koncentráciami inzulínu 12-20-krát vyššími ako u myší s normálnou hmotnosťou.a v krvi nalačno.koncentrácie glukózy približne 10 mM (približne 6 mM pri normálnej telesnej hmotnosti), čo zrejme ponecháva malé okno pre akékoľvek potenciálne prospešné účinky vystavenia termoneutrálnym podmienkam na zlepšenie tolerancie glukózy.Možným mätúcim faktorom je, že z praktických dôvodov sa OGTT uskutočňuje pri teplote miestnosti.Myši umiestnené pri vyšších teplotách teda zažili mierny chladový šok, ktorý môže ovplyvniť absorpciu/klírens glukózy.Na základe podobných koncentrácií glukózy v krvi nalačno v rôznych teplotných skupinách však zmeny okolitej teploty nemusia významne ovplyvniť výsledky.
Ako už bolo spomenuté, nedávno sa zdôraznilo, že zvýšenie izbovej teploty môže zmierniť niektoré reakcie na chladový stres, čo môže spochybniť prenosnosť údajov myší na ľudí.Nie je však jasné, aká je optimálna teplota na držanie myší, aby napodobňovali ľudskú fyziológiu.Odpoveď na túto otázku môže byť ovplyvnená aj študijným odborom a sledovaným sledovaným parametrom.Príkladom toho je vplyv stravy na akumuláciu tuku v pečeni, glukózovú toleranciu a inzulínovú rezistenciu19.Pokiaľ ide o výdaj energie, niektorí výskumníci sa domnievajú, že termoneutralita je optimálnou teplotou na chov, pretože ľudia potrebujú len málo energie navyše na udržanie telesnej teploty a definujú teplotu jedného okruhu dospelých myší ako 30 °C7,10.Iní výskumníci sa domnievajú, že teplota porovnateľná s teplotou, ktorú zvyčajne zažívajú ľudia s dospelými myšami na jednom kolene, je 23-25 °C, keďže zistili, že termoneutralita je 26-28 °C a na základe toho, že ľudia majú nižšiu teplotu, asi 3 °C.ich spodná kritická teplota, tu definovaná ako 23°C, je mierne 8,12.Naša štúdia je v súlade s niekoľkými ďalšími štúdiami, ktoré uvádzajú, že tepelná neutralita sa nedosahuje pri 26-28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, čo naznačuje, že 23-25 °C je príliš nízka teplota.Ďalším dôležitým faktorom, ktorý treba zvážiť, pokiaľ ide o izbovú teplotu a termoneutralitu u myší, je samostatné alebo skupinové ustajnenie.Keď boli myši umiestnené v skupinách a nie jednotlivo, ako v našej štúdii, citlivosť na teplotu bola znížená, pravdepodobne v dôsledku zhluku zvierat.Teplota miestnosti však bola stále pod LTL 25, keď boli použité tri skupiny.Snáď najdôležitejším medzidruhovým rozdielom v tomto smere 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 len pri 5 °C,51,52 príspevok ľudskej aktivity BAT k EE bol výrazne vyšší, oveľa menší.Preto zníženie aktivity BAT môže byť dôležitým spôsobom, ako zvýšiť ľudskú transláciu.Regulácia aktivity BAT je komplexná, ale často je sprostredkovaná kombinovanými účinkami adrenergnej stimulácie, hormónov štítnej žľazy a expresiou UCP114,54,55,56,57.Naše údaje naznačujú, že je potrebné zvýšiť teplotu nad 27, 5 ° C v porovnaní s myšami pri 22 ° C, aby sa zistili rozdiely v expresii génov BAT zodpovedných za funkciu / aktiváciu.Rozdiely zistené medzi skupinami pri 30 a 22 °C však vždy nenaznačovali zvýšenie aktivity BAT v skupine 22 °C, pretože Ucp1, Adrb2 a Vegf-a boli v skupine 22 °C znížené.Hlavná príčina týchto neočakávaných výsledkov sa ešte musí určiť.Jednou z možností je, že ich zvýšená expresia nemusí odrážať signál zvýšenej izbovej teploty, ale skôr akútny efekt ich premiestnenia z 30°C na 22°C v deň odstránenia (myši to zažili 5-10 minút pred vzletom) .).
Všeobecným obmedzením našej štúdie je, že sme študovali iba samce myší.Iný výskum naznačuje, že pohlavie môže byť dôležitým faktorom v našich primárnych indikáciách, pretože samice myší s jedným kolenom sú citlivejšie na teplotu v dôsledku vyššej tepelnej vodivosti a udržiavania prísnejšie kontrolovaných teplôt jadra.Okrem toho samice myší (na HFD) vykazovali väčšiu súvislosť medzi príjmom energie s EE pri 30 °C v porovnaní so samcami myší, ktoré konzumovali viac myší rovnakého pohlavia (v tomto prípade 20 °C)20.U samíc myší je teda subtermometrický účinok vyšší, ale má rovnaký vzorec ako u samcov myší.V našej štúdii sme sa zamerali na samce myší s jedným kolenom, pretože toto sú podmienky, za ktorých sa vykonáva väčšina metabolických štúdií skúmajúcich EE.Ďalším obmedzením našej štúdie bolo, že myši boli počas štúdie na rovnakej strave, čo vylučovalo štúdium dôležitosti izbovej teploty pre metabolickú flexibilitu (merané zmenami RER pre zmeny stravy v rôznych zloženiach makroživín).u samíc a samcov myší chovaných pri 20 °C v porovnaní so zodpovedajúcimi myšami chovanými pri 30 °C.
Na záver, naša štúdia ukazuje, že rovnako ako v iných štúdiách sú myši s normálnou hmotnosťou v prvom kole termoneutrálne nad predpokladanými 27,5 °C.Naša štúdia navyše ukazuje, že obezita nie je hlavným izolačným faktorom u myší s normálnou hmotnosťou alebo DIO, čo vedie k podobným pomerom teplota: EE u myší s DIO a normálnou hmotnosťou.Zatiaľ čo príjem potravy u myší s normálnou hmotnosťou bol v súlade s EE, a teda udržiaval stabilnú telesnú hmotnosť v celom teplotnom rozsahu, príjem potravy DIO myší bol rovnaký pri rôznych teplotách, čo viedlo k vyššiemu pomeru myší pri 30 °C. .pri 22°C pribrali viac na váhe.Celkovo sú systematické štúdie skúmajúce potenciálny význam života pod termoneutrálnymi teplotami opodstatnené z dôvodu často pozorovanej zlej znášanlivosti medzi štúdiami na myšiach a ľuďoch.Napríklad v štúdiách obezity môže byť čiastočné vysvetlenie všeobecne horšej preložiteľnosti spôsobené skutočnosťou, že štúdie chudnutia myší sa zvyčajne vykonávajú na zvieratách s miernym chladom, ktoré sú chované pri izbovej teplote v dôsledku ich zvýšenej EE.Prehnaný úbytok hmotnosti v porovnaní s očakávanou telesnou hmotnosťou osoby, najmä ak mechanizmus účinku závisí od zvýšenia EE zvýšením aktivity BAP, ktorá je aktívnejšia a aktivnejšia pri izbovej teplote ako pri 30 °C.
V súlade s dánskym zákonom o pokusoch na zvieratách (1987) a National Institutes of Health (publikácia č. 85-23) a Európskym dohovorom o ochrane stavovcov používaných na experimentálne a iné vedecké účely (Rada Európy č. 123, Štrasburg , 1985).
Dvadsaťtýždňové samce myší C57BL/6J boli získané od Janvier Saint Berthevin Cedex, Francúzsko a dostali ad libitum štandardné krmivo (Altromin 1324) a vodu (~22 °C) po 12:12 hodinovom cykle svetlo:tma.izbová teplota.Samce DIO myší (20 týždňov) boli získané od rovnakého dodávateľa a dostali ad libitum prístup k 45 % vysokotučnej strave (kat. č. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) a vode za podmienok chovu.Myši boli adaptované na prostredie týždeň pred začiatkom štúdie.Dva dni pred prenosom do systému nepriamej kalorimetrie boli myši odvážené, podrobené MRI skenovaniu (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 boli prenesené do uzavretého a teplotne riadeného nepriameho kalorimetrického systému v Sable Systems Internationals (Nevada, USA), ktorý zahŕňal monitory kvality jedla a vody a rám Promethion BZ1, ktorý zaznamenával úrovne aktivity meraním zlomov lúča.XYZ.Myši (n = 8) boli umiestnené jednotlivo pri 22, 25, 27,5 alebo 30 °C s použitím podstielky, ale bez prístrešia a hniezdneho materiálu v 12:12-hodinovom cykle svetlo:tma (svetlo: 06:00 – 18:00) .2500 ml/min.Myši sa aklimatizovali 7 dní pred registráciou.Záznamy sa zbierali štyri dni po sebe.Potom sa myši udržiavali pri príslušných teplotách 25, 27,5 a 30 °C ďalších 12 dní, po ktorých sa pridali bunkové koncentráty, ako je opísané nižšie.Medzitým sa skupiny myší udržiavané pri teplote 22 °C udržiavali pri tejto teplote ďalšie dva dni (na zhromaždenie nových základných údajov) a potom sa teplota zvyšovala v krokoch po 2 °C každý druhý deň na začiatku fázy svetla ( 06:00) až do dosiahnutia 30 °C Potom sa teplota znížila na 22 °C a údaje sa zbierali ďalšie dva dni.Po dvoch ďalších dňoch zaznamenávania pri 22 °C sa ku všetkým bunkám pri všetkých teplotách pridali šupky a zber údajov sa začal na druhý deň (17. deň) a počas troch dní.Potom (20. deň) sa do všetkých buniek na začiatku svetelného cyklu (06:00) pridal hniezdny materiál (8-10 g) a údaje sa zbierali ďalšie tri dni.Na konci štúdie sa teda myši udržiavané pri 22 °C udržiavali pri tejto teplote 21/33 dní a pri 22 °C posledných 8 dní, zatiaľ čo myši pri iných teplotách sa udržiavali pri tejto teplote 33 dní./33 dní.Počas obdobia štúdie boli myši kŕmené.
Myši s normálnou hmotnosťou a DIO myši sa riadili rovnakými študijnými postupmi.V deň -9 boli myši odvážené, skenované MRI a rozdelené do skupín porovnateľných z hľadiska telesnej hmotnosti a zloženia tela.V deň -7 boli myši prenesené do uzavretého teplotne riadeného nepriameho kalorimetrického systému vyrobeného spoločnosťou SABLE Systems International (Nevada, USA).Myši boli umiestnené jednotlivo s podstielkou, ale bez materiálov na hniezdenie alebo prístrešky.Teplota je nastavená na 22, 25, 27,5 alebo 30 °C.Po jednom týždni aklimatizácie (dni -7 až 0, zvieratá neboli rušené) sa údaje zozbierali v štyroch po sebe nasledujúcich dňoch (dni 0 až 4, údaje sú znázornené na obr. 1, 2, 5).Potom sa myši udržiavané pri 25, 27,5 a 30 °C udržiavali za konštantných podmienok až do 17. dňa.Zároveň sa teplota v skupine 22°C zvyšovala v intervaloch 2°C každý druhý deň úpravou teplotného cyklu (06:00 h) na začiatku svetelnej expozície (údaje sú na obr. 1) .V deň 15 teplota klesla na 22 °C a dva dni sa zbierali údaje, aby sa poskytli základné údaje pre nasledujúce liečby.Koža bola pridaná všetkým myšiam v deň 17 a materiál na hniezdenie bol pridaný v deň 20 (obr. 5).Na 23. deň boli myši odvážené a podrobené MRI skenovaniu a potom boli ponechané osamote 24 hodín.V deň 24 boli myši nalačno od začiatku fotoperiódy (06:00) a dostali OGTT (2 g/kg) o 12:00 (6-7 hodín hladovania).Potom boli myši vrátené do ich príslušných SABLE podmienok a usmrtené na druhý deň (deň 25).
DIO myši (n = 8) sa riadili rovnakým protokolom ako myši s normálnou hmotnosťou (ako je opísané vyššie a na obrázku 8).Myši si počas experimentu s výdajom energie udržiavali 45 % HFD.
VO2 a VCO2, ako aj tlak vodnej pary sa zaznamenávali pri frekvencii 1 Hz s časovou konštantou bunky 2,5 min.Príjem potravy a vody sa zbieral nepretržitým zaznamenávaním (1 Hz) hmotnosti nádob s jedlom a vodou.Použitý monitor kvality hlásil rozlíšenie 0,002 g.Úrovne aktivity sa zaznamenávali pomocou 3D monitora s lúčom XYZ, údaje sa zbierali pri internom rozlíšení 240 Hz a hlásili sa každú sekundu na kvantifikáciu celkovej prejdenej vzdialenosti (m) s efektívnym priestorovým rozlíšením 0,25 cm.Dáta boli spracované pomocou Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, pričom sa vypočítali EE a RER a odfiltrovali sa odľahlé hodnoty (napr. falošné udalosti s jedlom).Interpret makier je nakonfigurovaný na výstup údajov pre všetky parametre každých päť minút.
Okrem regulácie EE môže teplota okolia regulovať aj iné aspekty metabolizmu, vrátane postprandiálneho metabolizmu glukózy, reguláciou sekrécie hormónov metabolizujúcich glukózu.Aby sme otestovali túto hypotézu, nakoniec sme dokončili štúdiu telesnej teploty provokovaním myší s normálnou hmotnosťou s DIO orálnou glukózou (2 g / kg).Metódy sú podrobne opísané v ďalších materiáloch.
Na konci štúdie (deň 25) boli myši nalačno 2-3 hodiny (začínajúc o 06:00), anestetizované izofluránom a úplne vykrvácané retroorbitálnou venepunkciou.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 ovplyvňujúce lipolýzu, inguinálne a epididymálne tukové tkanivo bolo vyrezané priamo z myší po poslednom štádiu krvácania.Tkanivá boli spracované pomocou novo vyvinutého testu ex vivo lipolýzy opísaného v doplnkových metódach.
Hnedé tukové tkanivo (BAT) bolo odobraté v deň skončenia štúdie a spracované tak, ako je opísané v doplnkových metódach.
Údaje sú prezentované ako priemer ± SEM.Grafy boli vytvorené v programe GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) a grafika bola upravená v programe Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).Štatistická významnosť sa hodnotila v GraphPad Prism a testovala sa párovým t-testom, opakovaným meraním jednosmernej/dvojcestnej ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyho viacnásobný porovnávací test, alebo nepárová jednosmerná ANOVA, po ktorej podľa potreby nasledoval Tukeyho viacnásobný porovnávací test.Gaussova distribúcia údajov bola pred testovaním overená D'Agostino-Pearsonovým testom normality.Veľkosť vzorky je uvedená v zodpovedajúcej časti časti „Výsledky“, ako aj v legende.Opakovanie je definované ako akékoľvek meranie uskutočnené na tom istom zvierati (in vivo alebo na vzorke tkaniva).Pokiaľ ide o reprodukovateľnosť údajov, súvislosť medzi výdajom energie a teplotou prípadu sa preukázala v štyroch nezávislých štúdiách s použitím rôznych myší s podobným dizajnom štúdie.
Podrobné experimentálne protokoly, materiály a nespracované údaje sú k dispozícii na odôvodnenú žiadosť od hlavného autora Rune E. Kuhre.Táto štúdia nevygenerovala nové jedinečné činidlá, transgénne zvieracie/bunkové línie ani údaje o sekvenovaní.
Ďalšie informácie o dizajne štúdie nájdete v abstrakte Správy o výskume prírody, ktorý je prepojený s týmto článkom.
Všetky údaje tvoria graf.1-7 boli uložené v úložisku databázy Science, prístupové číslo: 1253.11.sciencedb.02284 alebo https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Údaje zobrazené v ESM môžu byť zaslané do Rune E Kuhre po primeranom testovaní.
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.kriminalita 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Výpočet novej Mieovej konštanty a experimentálne stanovenie veľkosti popálenia.Burns 22, 607-611 (1996).
Gordon, SJ Termoregulačný systém myši: jeho dôsledky na prenos biomedicínskych údajov na ľudí.fyziológie.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. Ожирение не имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obezita nemá žiadny izolačný účinok.Áno.J. Fyziológia.endokrinný.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 chladom indukovaná termogenéza nepriamo súviseli s telesnou hmotnosťou a bazálnou rýchlosťou metabolizmu u chudých jedincov a jedincov s nadváhou.J. Srdečne.biológia.69, 238 – 248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimálne teploty ustajnenia pre myši na napodobňovanie tepelného prostredia ľudí: Experimentálna štúdia. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimálne teploty ustajnenia pre myši na napodobňovanie tepelného prostredia ľudí: Experimentálna štúdia.Fischer, AW, Cannon, B. a Nedergaard, J. Optimálne teploty v dome pre myši na napodobňovanie ľudského tepelného prostredia: 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 tepelné prostredie človeka: Experimentálna štúdia.Moore.metabolizmus.7, 161 – 170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Aká je najlepšia teplota ustajnenia na prenos experimentov na myšiach na ľudí? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Aká je najlepšia teplota ustajnenia na prenos experimentov na myšiach na ľudí?Keyer J, Lee M a Speakman JR Aká je najlepšia izbová teplota na prenos pokusov na myšiach 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 pokusov s myšami na ľudí?Moore.metabolizmus.25, 168 – 176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Myši ako experimentálne modely pre ľudskú fyziológiu: keď na teplote bývania záleží niekoľko stupňov. Seeley, RJ & MacDougald, OA Myši ako experimentálne modely pre ľudskú fyziológiu: keď na teplote bývania záleží niekoľko stupňov. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека когелона: когедональный Seeley, RJ & MacDougald, OA Myši ako experimentálne modely pre ľudskú fyziológiu: keď pár stupňov v obydlí robí rozdiel. Seeley, RJ & 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 & MacDougald, OA Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда несколько градусов температуры в помещении имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA myši ako experimentálny model ľudskej fyziológie: keď záleží na niekoľkých stupňoch izbovej teploty.Národný metabolizmus.3, 443 – 445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpoveď na otázku „Aká je najlepšia teplota ustajnenia na prenos pokusov na myšiach na ľudí?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpoveď na otázku „Aká je najlepšia teplota ustajnenia na prenos pokusov na myšiach na ľudí?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpoveď na otázku „Aká je najlepšia izbová teplota na prenos pokusov na myšiach 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 pokusov na myšiach na ľudí?“Áno: termoneutrálne.Moore.metabolizmus.26, 1-3 (2019).
Čas odoslania: 28. októbra 2022