Hvala vam što ste posjetili Nature.com.Verzija pretraživača koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani pretraživač (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Većina metaboličkih istraživanja na miševima se provodi na sobnoj temperaturi, iako pod tim uvjetima, za razliku od ljudi, miševi troše mnogo energije održavajući unutrašnju temperaturu.Ovdje opisujemo normalnu težinu i gojaznost izazvanu ishranom (DIO) kod miševa C57BL/6J hranjenih jelama ili dijetom s visokim udjelom masti od 45%.Miševi su postavljeni na 33 dana na 22, 25, 27,5 i 30°C u sistemu indirektne kalorimetrije.Pokazali smo da se potrošnja energije linearno povećava od 30°C do 22°C i da je oko 30% veća na 22°C u oba modela miša.Kod miševa normalne težine, unos hrane je suprotstavio EE.Suprotno tome, DIO miševi nisu smanjili unos hrane kada se EE smanjio.Dakle, na kraju studije, miševi na 30°C imali su veću tjelesnu težinu, masnu masu i glicerol i trigliceride u plazmi nego miševi na 22°C.Neravnoteža kod DIO miševa može biti posljedica povećane dijete zasnovane na užitku.
Miš je najčešće korišten životinjski model za proučavanje ljudske fiziologije i patofiziologije, a često je i standardna životinja koja se koristi u ranim fazama otkrivanja i razvoja lijekova.Međutim, miševi se razlikuju od ljudi na nekoliko važnih fizioloških načina, i dok se alometrijsko skaliranje može u određenoj mjeri koristiti za prevođenje na ljude, ogromne razlike između miševa i ljudi leže u termoregulaciji i energetskoj homeostazi.Ovo pokazuje fundamentalnu nedosljednost.Prosječna tjelesna masa odraslih miševa je najmanje hiljadu puta manja od one odraslih (50 g prema 50 kg), a omjer površine i mase razlikuje se oko 400 puta zbog nelinearne geometrijske transformacije koju je opisao Mee. .Jednačina 2. Kao rezultat toga, miševi gube znatno više toplote u odnosu na svoju zapreminu, pa su osjetljiviji na temperaturu, skloniji hipotermiji i imaju prosječnu brzinu bazalnog metabolizma deset puta veću nego kod ljudi.Na standardnoj sobnoj temperaturi (~22°C), miševi moraju povećati svoju ukupnu potrošnju energije (EE) za oko 30% kako bi održali temperaturu jezgra tijela.Na nižim temperaturama, EE se povećava još više za oko 50% i 100% na 15 i 7°C u poređenju sa EE na 22°C.Dakle, standardni uslovi stanovanja izazivaju reakciju hladnog stresa, što bi moglo ugroziti prenosivost rezultata miša na ljude, jer ljudi koji žive u modernim društvima većinu svog vremena provode u termoneutralnim uslovima (jer naš niži odnos površina prema zapremini čini nas manje osetljivim na Temperatura, jer stvaramo termoneutralnu zonu (TNZ) oko nas EE iznad bazalne brzine metabolizma) se prostire na ~19 do 30°C6, dok miševi imaju višu i užu traku koja se proteže samo 2–4°C7,8 U stvari, ovo je važno. Ovaj aspekt je dobio značajnu pažnju u posljednjih nekoliko godina4, 7,8,9,10,11,12 i sugerirano je da se neke „razlike u vrstama“ mogu ublažiti povećanjem temperature ljuske 9. Međutim, ne postoji konsenzus o rasponu temperatura što predstavlja termoneutralnost kod miševa.Dakle, ostaje kontroverzno da li je niža kritična temperatura u termoneutralnom opsegu kod miševa sa jednim koljenom bliža 25°C ili bliže 30°C4, 7, 8, 10, 12.EE i drugi metabolički parametri ograničeni su na sate do dane, tako da je nejasno u kojoj mjeri produženo izlaganje različitim temperaturama može utjecati na metaboličke parametre kao što je tjelesna težina.potrošnju, iskorištavanje supstrata, toleranciju na glukozu, te koncentracije lipida i glukoze u plazmi i hormona koji reguliraju apetit.Osim toga, potrebna su daljnja istraživanja kako bi se utvrdilo u kojoj mjeri ishrana može uticati na ove parametre (DIO miševi na dijeti sa visokim sadržajem masti mogu biti više orijentisani na ishranu zasnovanu na zadovoljstvu (hedoničnu)).Da bismo pružili više informacija o ovoj temi, ispitali smo učinak temperature uzgoja na gore spomenute metaboličke parametre kod odraslih mužjaka miševa normalne težine i gojaznih (DIO) mužjaka miševa uzrokovanih prehranom na dijeti sa 45% masti.Miševi su držani na 22, 25, 27,5 ili 30°C najmanje tri sedmice.Temperature ispod 22°C nisu proučavane jer su standardne životinje rijetko ispod sobne temperature.Otkrili smo da su DIO miševi normalne težine i jednokružni DIO miševi slično reagirali na promjene temperature u kućištu u smislu EE i bez obzira na stanje ograđenog prostora (sa ili bez materijala za sklonište/gniježđenje).Međutim, dok su miševi normalne težine prilagođavali svoj unos hrane prema EE, unos hrane DIO miševa je bio u velikoj mjeri nezavisan od EE, što je rezultiralo povećanjem težine miševa.Prema podacima o tjelesnoj težini, koncentracije lipida i ketonskih tijela u plazmi su pokazale da DIO miševi na 30°C imaju pozitivniji energetski bilans od miševa na 22°C.Osnovni razlozi za razlike u ravnoteži energetskog unosa i EE između normalne težine i DIO miševa zahtijevaju daljnje proučavanje, ali mogu biti povezani s patofiziološkim promjenama kod DIO miševa i efektom dijete zasnovane na užitku kao rezultat pretile dijete.
EE je linearno rasla od 30 do 22°C i bila je za oko 30% viša na 22°C u odnosu na 30°C (slika 1a,b).Brzina disanja (RER) bila je nezavisna od temperature (slika 1c, d).Unos hrane bio je u skladu sa dinamikom EE i povećavao se sa padom temperature (također ~30% više na 22°C u poređenju sa 30°C (Slika 1e,f). Unos vode. Volumen i nivo aktivnosti nisu ovisili o temperaturi (Sl. 1g ).
Mužjaci miševa (C57BL/6J, stari 20 sedmica, individualni smještaj, n=7) bili su smješteni u metaboličke kaveze na 22°C jednu sedmicu prije početka studije.Dva dana nakon prikupljanja pozadinskih podataka, temperatura je podizana u koracima od 2°C u 06:00 sati dnevno (početak svjetlosne faze).Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost ± standardna greška srednje vrijednosti, a tamna faza (18:00–06:00 h) je predstavljena sivim okvirom.a Potrošnja energije (kcal/h), b Ukupna potrošnja energije na različitim temperaturama (kcal/24 h), c Brzina disanja (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Srednja RER u svijetloj i tamnoj (VCO2 /VO2) fazi (nulta vrijednost je definirana kao 0,7).e kumulativni unos hrane (g), f 24h ukupan unos hrane, g 24h ukupan unos vode (ml), h 24h ukupan unos vode, i kumulativni nivo aktivnosti (m) i j ukupni nivo aktivnosti (m/24h) .).Miševi su držani na naznačenoj temperaturi 48 sati.Prikazani podaci za 24, 26, 28 i 30°C odnose se na posljednja 24 sata svakog ciklusa.Miševi su ostali hranjeni tokom studije.Statistička značajnost je testirana ponovljenim mjerenjima jednosmjerne ANOVA praćene Tukeyjevim testom višestrukog poređenja.Zvjezdica označava značaj za početnu vrijednost od 22°C, senčenje označava značaj između ostalih grupa kako je naznačeno. *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.Prosječne vrijednosti su izračunate za cijeli eksperimentalni period (0-192 sata).n = 7.
Kao iu slučaju miševa normalne težine, EE se linearno povećavao sa padom temperature, iu ovom slučaju, EE je također bio za oko 30% veći na 22°C u odnosu na 30°C (slika 2a,b).RER se nije mijenjao na različitim temperaturama (sl. 2c, d).Za razliku od miševa normalne težine, unos hrane nije bio u skladu sa EE kao funkcijom sobne temperature.Unos hrane, unos vode i nivo aktivnosti bili su nezavisni od temperature (sl. 2e–j).
Mužjaci (C57BL/6J, 20 nedelja) DIO miševi su pojedinačno smešteni u metaboličke kaveze na 22°C nedelju dana pre početka studije.Miševi mogu koristiti 45% HFD ad libitum.Nakon dva dana aklimatizacije, prikupljeni su osnovni podaci.Nakon toga, temperatura je podizana u koracima od 2°C svaki drugi dan u 06:00 (početak svjetlosne faze).Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost ± standardna greška srednje vrijednosti, a tamna faza (18:00–06:00 h) je predstavljena sivim okvirom.a Potrošnja energije (kcal/h), b Ukupna potrošnja energije na različitim temperaturama (kcal/24 h), c Brzina disanja (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Srednja RER u svijetloj i tamnoj (VCO2 /VO2) fazi (nulta vrijednost je definirana kao 0,7).e kumulativni unos hrane (g), f 24h ukupan unos hrane, g 24h ukupan unos vode (ml), h 24h ukupan unos vode, i kumulativni nivo aktivnosti (m) i j ukupni nivo aktivnosti (m/24h) .).Miševi su držani na naznačenoj temperaturi 48 sati.Prikazani podaci za 24, 26, 28 i 30°C odnose se na posljednja 24 sata svakog ciklusa.Miševi su održavani na 45% HFD do kraja studije.Statistička značajnost je testirana ponovljenim mjerenjima jednosmjerne ANOVA praćene Tukeyjevim testom višestrukog poređenja.Zvjezdica označava značaj za početnu vrijednost od 22°C, senčenje označava značaj između ostalih grupa kako je naznačeno. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *R<0,05, ***R<0,001, ****R<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。 *R<0,05, ***R<0,001, ****R<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001.Prosječne vrijednosti su izračunate za cijeli eksperimentalni period (0-192 sata).n = 7.
U drugoj seriji eksperimenata ispitivali smo uticaj temperature okoline na iste parametre, ali ovaj put između grupa miševa koji su stalno držani na određenoj temperaturi.Miševi su podijeljeni u četiri grupe kako bi se minimizirale statističke promjene srednje i standardne devijacije tjelesne težine, masti i normalne tjelesne težine (sl. 3a–c).Nakon 7 dana aklimatizacije, zabilježeno je 4,5 dana EE.Na EE značajno utiče temperatura okoline kako tokom dana tako i noću (slika 3d), a raste linearno kako temperatura pada sa 27,5°C na 22°C (slika 3e).U poređenju sa drugim grupama, RER grupe na 25°C je donekle smanjen, a nije bilo razlika između preostalih grupa (Sl. 3f,g).Unos hrane paralelno sa EE uzorkom a povećan je za približno 30% na 22°C u poređenju sa 30°C (slika 3h,i).Potrošnja vode i nivoi aktivnosti nisu se značajno razlikovali između grupa (slika 3j,k).Izlaganje različitim temperaturama do 33 dana nije dovelo do razlika u tjelesnoj težini, nemasnoj masi i masi masti između grupa (slika 3n-s), ali je rezultiralo smanjenjem nemasne tjelesne mase od približno 15% u odnosu na samoprocenjeni rezultati (sl. 3n-s).3b, r, c)), a masna masa se povećala za više od 2 puta (sa ~1 g na 2–3 g, sl. 3c, t, c).Nažalost, kabinet od 30°C ima greške u kalibraciji i ne može pružiti tačne podatke o EE i RER.
- Tjelesna težina (a), nemasna masa (b) i masa masti (c) nakon 8 dana (jedan dan prije prelaska na SABLE sistem).d Potrošnja energije (kcal/h).e Prosječna potrošnja energije (0–108 sati) na različitim temperaturama (kcal/24 sata).f Odnos disajne izmene (RER) (VCO2/VO2).g Srednja RER (VCO2/VO2).h Ukupan unos hrane (g).i Prosječni unos hrane (g/24 sata).j Ukupna potrošnja vode (ml).k Prosječna potrošnja vode (ml/24 h).l Kumulativni nivo aktivnosti (m).m Prosječan nivo aktivnosti (m/24 h).n tjelesne težine 18. dana, o promjena tjelesne težine (od -8. do 18. dana), čiste mase 18. dana, q promjena nemasne mase (od -8. do 18. dana), r masne mase 18. dana , i promjena masne mase (od -8 do 18 dana).Statistička značajnost ponovljenih mjera testirana je pomoću Oneway-ANOVA praćene Tukeyjevim testom višestrukog poređenja. *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.Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost + standardna greška srednje vrijednosti, tamna faza (18:00-06:00 h) je predstavljena sivim okvirima.Tačke na histogramima predstavljaju pojedinačne miševe.Prosječne vrijednosti su izračunate za cijeli eksperimentalni period (0-108 sati).n = 7.
Miševi su upareni u tjelesnoj težini, nemasnoj masi i masi masti na početku (slike 4a–c) i održavani na 22, 25, 27,5 i 30°C kao u studijama s miševima normalne težine..Kada se porede grupe miševa, odnos između EE i temperature pokazao je sličan linearni odnos sa temperaturom tokom vremena kod istih miševa.Tako su miševi držani na 22°C trošili oko 30% više energije nego miševi držani na 30°C (slika 4d, e).Prilikom proučavanja efekata na životinjama, temperatura nije uvek uticala na RER (slika 4f,g).Temperatura nije značajno uticala na unos hrane, unos vode i aktivnost (sl. 4h–m).Nakon 33 dana uzgoja, miševi na 30°C imali su značajno veću tjelesnu težinu od miševa na 22°C (slika 4n).U poređenju sa odgovarajućim osnovnim tačkama, miševi uzgojeni na 30°C imali su značajno veću tjelesnu težinu od miševa uzgojenih na 22°C (srednja vrijednost ± standardna greška srednje vrijednosti: Slika 4o).Relativno veći dobitak na težini nastao je zbog povećanja masne mase (sl. 4p, q) umjesto povećanja nemasne mase (sl. 4r, s).U skladu s nižom vrijednošću EE na 30°C, ekspresija nekoliko BAT gena koji povećavaju BAT funkciju/aktivnost smanjena je na 30°C u poređenju sa 22°C: Adra1a, Adrb3 i Prdm16.Ostali ključni geni koji također povećavaju BAT funkciju/aktivnost nisu bili pogođeni: Sema3a (regulacija rasta neurita), Tfam (mitohondrijalna biogeneza), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogeneza) i Cpt1a.Iznenađujuće, Ucp1 i Vegf-a, povezani sa povećanom termogenom aktivnošću, nisu se smanjili u grupi na 30°C.U stvari, nivoi Ucp1 kod tri miša bili su viši nego u grupi na 22°C, a Vegf-a i Adrb2 su bili značajno povišeni.U poređenju sa grupom na 22 °C, miševi održavani na 25 °C i 27,5 °C nisu pokazali nikakvu promjenu (dodatna slika 1).
- Tjelesna težina (a), nemasna masa (b) i masna masa (c) nakon 9 dana (jedan dan prije prelaska na SABLE sistem).d Potrošnja energije (EE, kcal/h).e Prosječna potrošnja energije (0–96 sati) na različitim temperaturama (kcal/24 sata).f Odnos disajne razmene (RER, VCO2/VO2).g Srednja RER (VCO2/VO2).h Ukupan unos hrane (g).i Prosječni unos hrane (g/24 sata).j Ukupna potrošnja vode (ml).k Prosječna potrošnja vode (ml/24 h).l Kumulativni nivo aktivnosti (m).m Prosječan nivo aktivnosti (m/24 h).n Tjelesna težina 23. dana (g), o Promjena tjelesne težine, p Nemasna masa, q Promjena nemasne mase (g) 23. dana u odnosu na 9. dan, Promjena mase masti (g) u 23. dan, mast masa (g) u odnosu na 8. dan, 23. dan u odnosu na -8. dan.Statistička značajnost ponovljenih mjera testirana je pomoću Oneway-ANOVA praćene Tukeyjevim testom višestrukog poređenja. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *R<0,05, ***R<0,001, ****R<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。 *R<0,05, ***R<0,001, ****R<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001.Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost + standardna greška srednje vrijednosti, tamna faza (18:00-06:00 h) je predstavljena sivim okvirima.Tačke na histogramima predstavljaju pojedinačne miševe.Srednje vrijednosti su izračunate za cijeli eksperimentalni period (0-96 sati).n = 7.
Poput ljudi, miševi često stvaraju mikrookruženje kako bi smanjili gubitak topline u okoliš.Da bismo kvantifikovali važnost ovog okruženja za EE, procijenili smo EE na 22, 25, 27,5 i 30°C, sa ili bez kožnih štitnika i materijala za gniježđenje.Na 22°C, dodavanje standardne kože smanjuje EE za oko 4%.Naknadno dodavanje materijala za gniježđenje smanjilo je EE za 3-4% (slika 5a,b).Nisu uočene značajne promjene u RER-u, unosu hrane, unosu vode ili nivoima aktivnosti uz dodatak kućica ili kože + posteljina (Slika 5i–p).Dodatak kože i materijala za gniježđenje također je značajno smanjio EE na 25 i 30°C, ali su odgovori bili kvantitativno manji.Na 27,5°C nije uočena razlika.Značajno je da se u ovim eksperimentima EE smanjivao sa povećanjem temperature, u ovom slučaju oko 57% niže od EE na 30°C u poređenju sa 22°C (Slika 5c–h).Ista analiza je obavljena samo za svjetlosnu fazu, gdje je EE bio bliži bazalnoj brzini metabolizma, budući da su u ovom slučaju miševi uglavnom odmarali u koži, što je rezultiralo uporedivim veličinama efekta na različitim temperaturama (dodatna slika 2a-h) .
Podaci za miševe iz skloništa i materijala za gniježđenje (tamnoplavi), dom, ali bez materijala za gniježđenje (svijetloplavi), te materijal za dom i gnijezdo (narandžasto).Potrošnja energije (EE, kcal/h) za prostorije a, c, e i g na 22, 25, 27,5 i 30 °C, b, d, f i h znači EE (kcal/h).ip Podaci za miševe smještene na 22°C: i brzina disanja (RER, VCO2/VO2), j srednja vrijednost RER (VCO2/VO2), k kumulativni unos hrane (g), l prosječan unos hrane (g/24 h), m ukupan unos vode (mL), n prosječan AUC unosa vode (mL/24h), o ukupna aktivnost (m), p prosječan nivo aktivnosti (m/24h).Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost + standardna greška srednje vrijednosti, tamna faza (18:00-06:00 h) je predstavljena sivim okvirima.Tačke na histogramima predstavljaju pojedinačne miševe.Statistička značajnost ponovljenih mjera testirana je pomoću Oneway-ANOVA praćene Tukeyjevim testom višestrukog poređenja. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *R<0,05, **R<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P < 0,05,**P < 0,01. *P < 0,05,**P < 0,01. *R<0,05, **R<0,01. *P<0,05, **P<0,01.Prosječne vrijednosti su izračunate za cijeli eksperimentalni period (0-72 sata).n = 7.
Kod miševa normalne težine (2-3 sata gladovanja), uzgoj na različitim temperaturama nije rezultirao značajnim razlikama u koncentracijama TG, 3-HB, holesterola, ALT i AST u plazmi, već HDL u funkciji temperature.Slika 6a-e).Koncentracije leptina, inzulina, C-peptida i glukagona u plazmi natašte također se nisu razlikovale između grupa (Slike 6g–j).Na dan testa tolerancije na glukozu (nakon 31 dana na različitim temperaturama), osnovni nivo glukoze u krvi (5-6 sati gladovanja) bio je približno 6,5 mM, bez razlike između grupa. Primjena oralne glukoze značajno je povećala koncentraciju glukoze u krvi u svim grupama, ali i vršna koncentracija i inkrementalna površina ispod krivulja (iAUCs) (15-120 min) bili su niži u grupi miševa smještenih na 30 °C (pojedinačne vremenske točke: P < 0,05–P < 0,0001, slika 6k, l) u poređenju sa miševima smeštenim na 22, 25 i 27,5 °C (koji se nisu međusobno razlikovali). Primjena oralne glukoze značajno je povećala koncentraciju glukoze u krvi u svim grupama, ali i vršna koncentracija i inkrementalna površina ispod krivulja (iAUCs) (15-120 min) bili su niži u grupi miševa smještenih na 30 °C (pojedinačne vremenske točke: P < 0,05–P < 0,0001, slika 6k, l) u poređenju sa miševima smeštenim na 22, 25 i 27,5 °C (koji se nisu međusobno razlikovali). Peroralno uvođenje glikoze značajno povećava koncentraciju glikoze u krvi u svim grupama, ali kao pikovanu koncentraciju, tako i vrijednost priraštaja pod krivom (iAUC) (15–120 min) je niže u grupi miševa, koja se nalazi na 30 °C (odlično vrijeme: P < 0,05–P < 0,0001, ris 6k, l) po sravnjenju s myšami, koji sadrže pri 22, 25 i 27,5 ° C (kotorye se ne razlikuju među sobom). Oralna primjena glukoze značajno je povećala koncentraciju glukoze u krvi u svim grupama, ali i vršna koncentracija i inkrementalna površina ispod krivulja (iAUC) (15–120 min) bili su niži u grupi miševa na 30°C (razdvojene vremenske točke: P < 0,05– P < 0,0001, slika 6k, l) u poređenju sa miševima držanim na 22, 25 i 27,5 °C (koji se nisu međusobno razlikovali).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度, do 30 °C 饲养的小鼠下增加面积(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（彼此之间没有彼此之间没有寷口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点 点: P < 0,05–P < 0,0001, 图 6k, l) 与饲养在22, 25和27,5°C 的小鼠 (彼此之间此之间)Oralna primjena glukoze značajno je povećala koncentraciju glukoze u krvi u svim grupama, ali i vršna koncentracija i površina ispod krive (iAUC) (15-120 min) bili su niži u grupi miševa hranjenih na 30°C (sve vremenske tačke).: P < 0,05–P < 0,0001, ris. : P < 0,05–P < 0,0001, Sl.6l, l) u poređenju sa miševima držanim na 22, 25 i 27,5°C (bez razlike jedni od drugih).
Koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT, AST, FFA, glicerola, leptina, inzulina, C-peptida i glukagona u plazmi su prikazane kod odraslih mužjaka DIO(al) miševa nakon 33 dana hranjenja na naznačenoj temperaturi .Miševi nisu hranjeni 2-3 sata prije uzimanja krvi.Izuzetak je bio oralni test tolerancije glukoze, koji je obavljen dva dana prije završetka studije na miševima koji su gladovali 5-6 sati i držali na odgovarajućoj temperaturi 31 dan.Miševi su izazvani sa 2 g/kg tjelesne težine.Područje ispod podataka krive (L) je izraženo kao inkrementalni podaci (iAUC).Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost ± SEM.Tačke predstavljaju pojedinačne uzorke. *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.
Kod DIO miševa (također gladnih 2-3 sata), koncentracije holesterola u plazmi, HDL, ALT, AST i FFA nisu se razlikovale između grupa.I TG i glicerol bili su značajno povišeni u grupi na 30°C u poređenju sa grupom na 22°C (Slike 7a–h).Nasuprot tome, 3-GB je bio oko 25% niži na 30°C u poređenju sa 22°C (slika 7b).Dakle, iako su miševi održavani na 22°C imali ukupnu pozitivnu energetsku ravnotežu, kao što sugerira povećanje tjelesne težine, razlike u koncentracijama TG, glicerola i 3-HB u plazmi sugeriraju da je miševi na 22°C kada je uzorkovanje bio manji nego na 22°C. C.°C.Miševi uzgojeni na 30 °C bili su u relativno energetski negativnijem stanju.U skladu s tim, koncentracije glicerola koji se može ekstrahirati i TG-a u jetri, ali ne i glikogena i kolesterola, bile su veće u grupi na 30 °C (dopunska slika 3a-d).Da bismo istražili jesu li temperaturno zavisne razlike u lipolizi (izmjerene TG u plazmi i glicerolu) rezultat unutrašnjih promjena u epididimalnoj ili ingvinalnoj masti, ekstrahirali smo masno tkivo iz ovih zaliha na kraju studije i kvantificirali slobodnu masnu kiselinu npr. vivo.i oslobađanje glicerola.U svim eksperimentalnim grupama, uzorci masnog tkiva iz epididimalnih i ingvinalnih depoa pokazali su najmanje dvostruko povećanje proizvodnje glicerola i FFA kao odgovor na stimulaciju izoproterenolom (dodatna slika 4a-d).Međutim, nije pronađen nikakav utjecaj temperature ljuske na bazalnu ili izoproterenolom stimuliranu lipolizu.U skladu s većom tjelesnom težinom i masom masti, nivoi leptina u plazmi bili su značajno viši u grupi na 30°C nego u grupi na 22°C (slika 7i).Naprotiv, nivoi insulina i C-peptida u plazmi nisu se razlikovali između temperaturnih grupa (slika 7k, k), ali je glukagon u plazmi pokazao zavisnost od temperature, ali je u ovom slučaju skoro 22°C u suprotnoj grupi dva puta upoređeno do 30°C.OD.Grupa C (slika 7l).FGF21 se nije razlikovao između različitih temperaturnih grupa (slika 7m).Na dan OGTT-a, osnovni nivo glukoze u krvi bio je približno 10 mM i nije se razlikovao između miševa smještenih na različitim temperaturama (slika 7n).Oralna primjena glukoze povećala je razinu glukoze u krvi i dostigla vrhunac u svim grupama pri koncentraciji od oko 18 mM 15 minuta nakon doziranja.Nije bilo značajnih razlika u iAUC (15–120 min) i koncentracijama u različitim vremenskim tačkama nakon doze (15, 30, 60, 90 i 120 min) (Slika 7n, o).
Koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT, AST, FFA, glicerola, leptina, inzulina, C-peptida, glukagona i FGF21 u plazmi su prikazane kod odraslih mužjaka DIO (ao) miševa nakon 33 dana hranjenja.specificirana temperatura.Miševi nisu hranjeni 2-3 sata prije uzimanja krvi.Oralni test tolerancije glukoze bio je izuzetak jer je obavljen u dozi od 2 g/kg tjelesne težine dva dana prije kraja studije kod miševa koji su gladovali 5-6 sati i držani na odgovarajućoj temperaturi 31 dan.Područje ispod podataka krive (o) prikazano je kao inkrementalni podaci (iAUC).Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost ± SEM.Tačke predstavljaju pojedinačne uzorke. *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.
Prenosivost podataka o glodavcima na ljude je složeno pitanje koje igra centralnu ulogu u tumačenju važnosti zapažanja u kontekstu fizioloških i farmakoloških istraživanja.Iz ekonomskih razloga i radi lakšeg istraživanja, miševi se često drže na sobnoj temperaturi ispod njihove termoneutralne zone, što rezultira aktivacijom različitih kompenzacijskih fizioloških sistema koji povećavaju brzinu metabolizma i potencijalno narušavaju prevodljivost9.Stoga, izlaganje miševa hladnoći može učiniti miševe otpornim na gojaznost izazvanu prehranom i može spriječiti hiperglikemiju kod pacova tretiranih streptozotocinom zbog povećanog transporta glukoze koji nije ovisan o inzulinu.Međutim, nije jasno u kojoj mjeri produženo izlaganje različitim relevantnim temperaturama (od sobnih do termoneutralnih) utiče na različitu energetsku homeostazu miševa normalne težine (na hrani) i DIO miševa (na HFD) i metaboličke parametre, kao i na stepen kojima su uspjeli uravnotežiti povećanje EE sa povećanjem unosa hrane.Studija predstavljena u ovom članku ima za cilj da unese malo jasnoće u ovu temu.
Pokazali smo da je kod odraslih miševa normalne težine i mužjaka DIO miševa, EE u obrnutoj vezi sa sobnom temperaturom između 22 i 30°C.Tako je EE na 22°C bio oko 30% veći nego na 30°C.u oba modela miša.Međutim, važna razlika između miševa normalne težine i DIO miševa je da dok su miševi normalne težine odgovarali EE na nižim temperaturama prilagođavajući unos hrane u skladu s tim, unos hrane DIO miševa varira na različitim nivoima.Temperature u studiji bile su slične.Nakon mjesec dana, DIO miševi držani na 30°C dobili su više tjelesne težine i masne mase nego miševi držani na 22°C, dok su normalni ljudi držani na istoj temperaturi i u istom vremenskom periodu nisu doveli do groznice.zavisna razlika u tjelesnoj težini.težina miševa.U poređenju sa temperaturama blizu termoneutralne ili na sobnoj temperaturi, rast na sobnoj temperaturi je doveo do toga da DIO ili miševi normalne težine na dijeti sa visokim sadržajem masti, ali ne i na normalnoj težini miševa da dobiju relativno manje kilograma.tijelo.Podržano drugim studijama17,18,19,20,21 ali ne svim22,23.
Pretpostavlja se da sposobnost stvaranja mikrookruženja za smanjenje gubitaka topline pomjera termičku neutralnost ulijevo8, 12. U našoj studiji, i dodatak materijala za gniježđenje i prikrivanje smanjili su EE, ali nisu rezultirali toplinskom neutralnošću do 28°C.Dakle, naši podaci ne podržavaju da bi najniža tačka termoneutralnosti kod odraslih miševa sa jednim koljenom, sa ili bez ekološki obogaćenih kućica, trebala biti 26-28°C kao što je prikazano8,12, ali podržava druge studije koje pokazuju termoneutralnost.temperature od 30°C kod miševa sa niskom tačkom7, 10, 24. Da bi stvar bila komplikovana, pokazalo se da termoneutralna tačka kod miševa nije statična tokom dana jer je niža tokom faze mirovanja (svetlosti), verovatno zbog niže kalorijske vrednosti proizvodnja kao rezultat aktivnosti i termogeneze izazvane prehranom.Tako se u svetloj fazi ispostavlja da je donja tačka termičke neutralnosti ~29°S, au tamnoj fazi ~33°S25.
Konačno, odnos između temperature okoline i ukupne potrošnje energije određen je rasipanjem topline.U ovom kontekstu, omjer površine prema zapremini je važna determinanta toplinske osjetljivosti, koja utječe i na disipaciju topline (površinu) i na stvaranje topline (volumen).Osim površine, prijenos topline je također određen izolacijom (brzinom prijenosa topline).Kod ljudi, masna masa može smanjiti gubitak topline stvaranjem izolacijske barijere oko ljuske tijela, a sugerirano je da je masna masa važna i za toplinsku izolaciju kod miševa, snižavajući termoneutralnu tačku i smanjujući temperaturnu osjetljivost ispod termalno neutralne tačke ( nagib krivine).temperatura okoline u poređenju sa EE)12.Naša studija nije bila osmišljena da direktno procijeni ovu pretpostavljenu vezu jer su podaci o sastavu tijela prikupljeni 9 dana prije nego što su prikupljeni podaci o potrošnji energije i jer masna masa nije bila stabilna tokom studije.Međutim, budući da normalna težina i DIO miševi imaju 30% nižu EE na 30°C nego na 22°C uprkos barem 5-strukoj razlici u masnoj masi, naši podaci ne podržavaju da bi gojaznost trebala pružiti osnovnu izolaciju.faktor, barem ne u istraživanom temperaturnom rasponu.Ovo je u skladu s drugim studijama koje su bolje osmišljene da istraže ovo4,24.U ovim studijama, izolacijski učinak gojaznosti bio je mali, ali je utvrđeno da krzno daje 30-50% ukupne toplinske izolacije4,24.Međutim, kod mrtvih miševa, toplotna provodljivost se povećala za oko 450% neposredno nakon smrti, što sugerira da je izolacijski učinak krzna neophodan za funkcioniranje fizioloških mehanizama, uključujući vazokonstrikciju.Pored vrsta razlika u krznu između miševa i ljudi, na loš izolacijski učinak gojaznosti kod miševa mogu uticati i sljedeći faktori: Izolacijski faktor ljudske masne mase uglavnom je posredovan masom potkožne masti (debljinom)26,27.Tipično kod glodara Manje od 20% ukupne životinjske masti28.Osim toga, ukupna masa masti možda čak nije ni suboptimalna mjera toplinske izolacije pojedinca, jer se tvrdi da je poboljšana toplinska izolacija nadoknađena neizbježnim povećanjem površine (a samim tim i povećanim gubitkom topline) kako se masa masti povećava..
Kod miševa normalne težine, koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT i AST u plazmi natašte nisu se menjale na različitim temperaturama skoro 5 nedelja, verovatno zato što su miševi bili u istom stanju energetske ravnoteže.bile iste po težini i tjelesnoj građi kao na kraju studije.U skladu sa sličnošću u masnoj masi, takođe nije bilo razlika u nivoima leptina u plazmi, kao ni u insulinu natašte, C-peptidu i glukagonu.Više signala je pronađeno kod DIO miševa.Iako miševi na 22°C također nisu imali ukupni negativan energetski bilans u ovom stanju (kako su dobijali na težini), na kraju studije imali su relativno veći energetski manjak u odnosu na miševe uzgojene na 30°C, u uslovima kao što su visoki ketoni.proizvodnju u tijelu (3-GB) i smanjenje koncentracije glicerola i TG u plazmi.Međutim, čini se da temperaturno zavisne razlike u lipolizi nisu rezultat intrinzičnih promjena u epididimalnoj ili ingvinalnoj masti, kao što su promjene u ekspresiji lipaze koja reaguje na adipohormon, budući da su FFA i glicerol oslobođeni iz masti ekstrahirane iz ovih depoa između temperature grupe su slične jedna drugoj.Iako nismo istraživali simpatički ton u trenutnoj studiji, drugi su otkrili da je on (na osnovu brzine otkucaja srca i srednjeg arterijskog pritiska) linearno povezan sa temperaturom okoline kod miševa i približno niži na 30°C nego na 22°C 20% C Dakle, temperaturno zavisne razlike u tonusu simpatikusa mogu igrati ulogu u lipolizi u našoj studiji, ali budući da povećanje tonusa simpatikusa stimulira, a ne inhibira lipolizu, drugi mehanizmi mogu suprotstaviti ovo smanjenje kod miševa u uzgoju.Potencijalna uloga u razgradnji tjelesne masti.Sobna temperatura.Nadalje, dio stimulativnog efekta simpatičkog tonusa na lipolizu indirektno je posredovan snažnom inhibicijom lučenja inzulina, naglašavajući učinak suplementacije koja prekida inzulin na lipolizu30, ali u našoj studiji, inzulin u plazmi natašte i tonus simpatikusa C-peptida na različitim temperaturama su bili nije dovoljno za promjenu lipolize.Umjesto toga, otkrili smo da su razlike u energetskom statusu najvjerovatnije glavni doprinos ovim razlikama kod DIO miševa.Osnovni razlozi koji dovode do bolje regulacije unosa hrane sa EE kod miševa normalne težine zahtijevaju dalje istraživanje.Općenito, međutim, unos hrane kontroliraju homeostatski i hedonistički znakovi31,32,33.Iako se vodi debata o tome koji je od ova dva signala kvantitativno važniji,31,32,33, dobro je poznato da dugotrajna konzumacija hrane bogate masnoćom dovodi do ponašanja u ishrani koje je više zasnovano na užitku, a koje je u određenoj mjeri nepovezano s homeostaza..– regulisani unos hrane34,35,36.Stoga, povećano hedonično ponašanje kod DIO miševa tretiranih sa 45% HFD može biti jedan od razloga zašto ovi miševi nisu uravnotežili unos hrane sa EE.Zanimljivo je da su razlike u apetitu i hormonima za regulaciju glukoze u krvi također uočene kod DIO miševa s kontroliranom temperaturom, ali ne i kod miševa normalne težine.Kod DIO miševa, nivoi leptina u plazmi su se povećavali sa temperaturom, a nivoi glukagona opadali sa temperaturom.U kojoj mjeri temperatura može direktno utjecati na ove razlike zaslužuje daljnje proučavanje, ali u slučaju leptina, relativna negativna energetska ravnoteža, a time i niža masna masa kod miševa na 22°C svakako su igrali važnu ulogu, jer masna masa i leptin u plazmi su visoko korelirano37.Međutim, tumačenje signala glukagona je zbunjujuće.Kao i kod inzulina, sekrecija glukagona je bila snažno inhibirana povećanjem simpatičkog tonusa, ali se predviđalo da će najviši simpatički tonus biti u grupi od 22°C, koja je imala najveću koncentraciju glukagona u plazmi.Inzulin je još jedan jak regulator glukagona u plazmi, a inzulinska rezistencija i dijabetes tipa 2 snažno su povezani s hiperglukagonemijom natašte i postprandijalnom 38,39.Međutim, DIO miševi u našoj studiji također su bili neosjetljivi na inzulin, tako da to također nije mogao biti glavni faktor u povećanju signalizacije glukagona u grupi na 22°C.Sadržaj masti u jetri je također pozitivno povezan s povećanjem koncentracije glukagona u plazmi, čiji mehanizmi, zauzvrat, mogu uključivati otpornost jetre na glukagon, smanjenu proizvodnju uree, povećanu koncentraciju aminokiselina u cirkulaciji i povećano lučenje glukagona stimulirano aminokiselinama40,41, 42.Međutim, kako se koncentracije glicerola i TG koje se mogu ekstrahirati nisu razlikovale između temperaturnih grupa u našoj studiji, to također nije mogao biti potencijalni faktor u povećanju koncentracija u plazmi u grupi na 22°C.Trijodtironin (T3) igra ključnu ulogu u ukupnoj brzini metabolizma i pokretanju metaboličke odbrane od hipotermije43,44.Dakle, koncentracija T3 u plazmi, moguće kontrolirana centralno posredovanim mehanizmima,45,46 raste i kod miševa i kod ljudi pod uvjetima koji su manji od termoneutralnih47, iako je povećanje kod ljudi manji, što je sklonije miševima.Ovo je u skladu sa gubitkom toplote u okolinu.U trenutnoj studiji nismo mjerili koncentracije T3 u plazmi, ali su koncentracije možda bile niže u grupi na 30°C, što može objasniti učinak ove grupe na nivoe glukagona u plazmi, jer smo mi (ažurirana slika 5a) i drugi pokazali da T3 povećava glukagon u plazmi na način ovisan o dozi.Prijavljeno je da hormoni štitnjače indukuju ekspresiju FGF21 u jetri.Poput glukagona, koncentracije FGF21 u plazmi su također porasle s koncentracijama T3 u plazmi (dopunska slika 5b i ref. 48), ali u poređenju sa glukagonom, na koncentracije FGF21 u plazmi u našoj studiji nije utjecala temperatura.Osnovni razlozi za ovu neslaganje zahtijevaju daljnje istraživanje, ali indukcija FGF21 vođena T3 bi se trebala dogoditi na višim nivoima izloženosti T3 u poređenju sa uočenim odgovorom glukagona vođenom T3 (dopunska slika 5b).
Pokazalo se da je HFD snažno povezan s poremećenom tolerancijom na glukozu i inzulinskom rezistencijom (markerima) kod miševa uzgojenih na 22°C.Međutim, HFD nije bio povezan ni s poremećenom tolerancijom na glukozu ni s rezistencijom na inzulin kada se uzgaja u termoneutralnom okruženju (ovdje definirano kao 28 °C) 19 .U našoj studiji, ovaj odnos nije repliciran kod DIO miševa, ali miševi normalne težine održavani na 30°C značajno su poboljšali toleranciju glukoze.Razlog za ovu razliku zahtijeva dalje istraživanje, ali može biti pod utjecajem činjenice da su DIO miševi u našoj studiji bili otporni na inzulin, sa koncentracijom C-peptida u plazmi natašte i koncentracijom inzulina 12-20 puta većim od miševa normalne težine.i u krvi na prazan želudac.koncentracije glukoze od oko 10 mM (oko 6 mM pri normalnoj tjelesnoj težini), što čini se da ostavlja mali prozor za bilo kakve potencijalne korisne efekte izlaganja termoneutralnim uvjetima za poboljšanje tolerancije glukoze.Mogući faktor koji zbunjuje je to što se, iz praktičnih razloga, OGTT provodi na sobnoj temperaturi.Stoga su miševi smješteni na višim temperaturama doživjeli blagi hladni šok, koji može utjecati na apsorpciju/čišćenje glukoze.Međutim, na osnovu sličnih koncentracija glukoze u krvi natašte u različitim temperaturnim grupama, promjene temperature okoline možda nisu značajno utjecale na rezultate.
Kao što je ranije spomenuto, nedavno je naglašeno da povećanje sobne temperature može ublažiti neke reakcije na stres od hladnoće, što može dovesti u pitanje prenosivost podataka miša na ljude.Međutim, nije jasno koja je optimalna temperatura za držanje miševa da oponaša ljudsku fiziologiju.Na odgovor na ovo pitanje može uticati i oblast proučavanja i krajnja tačka koja se proučava.Primjer za to je učinak prehrane na nakupljanje masti u jetri, toleranciju na glukozu i inzulinsku rezistenciju19.Što se tiče potrošnje energije, neki istraživači vjeruju da je termoneutralnost optimalna temperatura za uzgoj, budući da je ljudima potrebno malo dodatne energije za održavanje osnovne tjelesne temperature, a oni definiraju temperaturu jednog kruga za odrasle miševe kao 30°C7,10.Drugi istraživači vjeruju da je temperatura koja se može usporediti s onom koju ljudi obično doživljavaju kod odraslih miševa na jednom koljenu 23-25°C, jer su otkrili da je termoneutralnost 26-28°C, a na osnovu toga da je kod ljudi niža oko 3°C.njihova donja kritična temperatura, definirana ovdje kao 23°C, je neznatno 8,12.Naša studija je u skladu sa nekoliko drugih studija koje navode da se termička neutralnost ne postiže na 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, što ukazuje da je 23-25°C preniska.Još jedan važan faktor koji treba uzeti u obzir u pogledu sobne temperature i termoneutralnosti kod miševa je pojedinačno ili grupno smještaj.Kada su miševi bili smješteni u grupama, a ne pojedinačno, kao u našem istraživanju, osjetljivost na temperaturu je smanjena, vjerovatno zbog gužve životinja.Međutim, sobna temperatura je i dalje bila ispod LTL od 25 kada su korištene tri grupe.Možda najvažnija razlika među vrstama u ovom pogledu je kvantitativni značaj BAT aktivnosti kao odbrane od hipotermije.Dakle, dok su miševi uglavnom kompenzirali svoj veći gubitak kalorija povećanjem BAT aktivnosti, koja je preko 60% EE samo na 5°C,51,52 doprinos ljudske BAT aktivnosti EE bio je značajno veći, mnogo manji.Stoga, smanjenje BAT aktivnosti može biti važan način za povećanje ljudskog prevođenja.Regulacija BAT aktivnosti je složena, ali je često posredovana kombinovanim efektima adrenergičke stimulacije, tiroidnih hormona i ekspresije UCP114,54,55,56,57.Naši podaci pokazuju da temperaturu treba podići iznad 27,5°C u poređenju sa miševima na 22°C kako bi se otkrile razlike u ekspresiji BAT gena odgovornih za funkciju/aktivaciju.Međutim, razlike pronađene između grupa na 30 i 22°C nisu uvijek ukazivale na povećanje BAT aktivnosti u grupi na 22°C jer su Ucp1, Adrb2 i Vegf-a bili smanjeni u grupi na 22°C.Osnovni uzrok ovih neočekivanih rezultata ostaje da se utvrdi.Jedna od mogućnosti je da njihova povećana ekspresija možda ne odražava signal povišene sobne temperature, već akutni efekat njihovog pomjeranja sa 30°C na 22°C na dan uklanjanja (miševi su to iskusili 5-10 minuta prije polijetanja) .).
Opšte ograničenje naše studije je da smo proučavali samo mužjake miševa.Druga istraživanja sugeriraju da bi spol mogao biti važan faktor u našim primarnim indikacijama, budući da su ženke miševa s jednim koljenom osjetljivije na temperaturu zbog veće toplinske provodljivosti i održavanja strože kontrolirane temperature jezgre.Osim toga, ženke miševa (na HFD) su pokazale veću povezanost energetskog unosa sa EE na 30 °C u poređenju sa mužjacima miševa koji su konzumirali više miševa istog pola (20 °C u ovom slučaju) 20 .Dakle, kod ženki miševa, sadržaj subtermonetralnog efekta je veći, ali ima isti obrazac kao kod mužjaka miševa.U našoj studiji fokusirali smo se na mužjake miševa s jednim koljenom, jer su to uslovi pod kojima se provodi većina metaboličkih studija koje ispituju EE.Još jedno ograničenje naše studije bilo je to što su miševi bili na istoj prehrani tokom čitave studije, što je onemogućilo proučavanje važnosti sobne temperature za metaboličku fleksibilnost (mjereno RER promjenama za promjene u ishrani u različitim sastavima makronutrijenata).kod ženki i mužjaka miševa držanih na 20°C u poređenju sa odgovarajućim miševima držanim na 30°C.
Zaključno, naša studija pokazuje da su, kao iu drugim studijama, miševi normalne težine 1. kruga termoneutralni iznad predviđenih 27,5°C.Osim toga, naša studija pokazuje da gojaznost nije glavni izolacijski faktor kod miševa normalne težine ili DIO, što rezultira sličnim omjerima temperatura:EE kod DIO i miševa normalne težine.Dok je unos hrane kod miševa normalne težine bio u skladu s EE i tako održavao stabilnu tjelesnu težinu u cijelom temperaturnom rasponu, unos hrane DIO miševa bio je isti na različitim temperaturama, što je rezultiralo većim omjerom miševa na 30°C. .na 22°C dobio više tjelesne težine.Sve u svemu, sistematske studije koje ispituju potencijalnu važnost života ispod termoneutralnih temperatura su opravdane zbog često uočene loše podnošljivosti između studija na miševima i ljudima.Na primjer, u studijama gojaznosti, djelomično objašnjenje generalno lošije prevodivosti može biti posljedica činjenice da se studije gubitka težine miševa obično izvode na životinjama pod stresom umjerene hladnoće koje se drže na sobnoj temperaturi zbog njihove povećane EE.Preuveličan gubitak težine u odnosu na očekivanu tjelesnu težinu osobe, posebno ako mehanizam djelovanja ovisi o povećanju EE povećanjem aktivnosti BAP-a, koji je aktivniji i aktiviran na sobnoj temperaturi nego na 30°C.
U skladu sa Danskim Zakonom o eksperimentima na životinjama (1987) i Nacionalnim institutima za zdravlje (Publikacija br. 85-23) i Evropskom konvencijom za zaštitu kičmenjaka koji se koriste u eksperimentalne i druge naučne svrhe (Vijeće Evrope br. 123, Strazbur , 1985) .
Dvadeset sedmica stari mužjaci miševa C57BL/6J dobijeni su od Janvier Saint Berthevin Cedex, Francuska, i davana im je standardna hrana ad libitum (Altromin 1324) i voda (~22°C) nakon ciklusa svjetlo:mrak od 12:12 sati.sobnoj temperaturi.Mužjaci DIO miševa (20 sedmica) su nabavljeni od istog dobavljača i dat im je ad libitum pristup ishrani sa visokim sadržajem masti od 45% (kat. br. D12451, Research Diet Inc., NJ, SAD) i vodi u uslovima uzgoja.Miševi su prilagođeni okruženju nedelju dana pre početka studije.Dva dana prije prelaska na indirektni kalorimetrijski sistem, miševi su izmjereni, podvrgnuti MR skeniranju (EchoMRITM, TX, SAD) i podijeljeni u četiri grupe koje odgovaraju tjelesnoj težini, masti i normalnoj tjelesnoj težini.
Grafički dijagram dizajna studije prikazan je na slici 8. Miševi su prebačeni u zatvoreni sistem indirektne kalorimetrije s kontroliranom temperaturom u Sable Systems Internationals (Nevada, SAD), koji je uključivao monitore kvaliteta hrane i vode i Promethion BZ1 okvir koji je snimao nivoa aktivnosti mjerenjem prekida snopa.XYZ.Miševi (n = 8) su smješteni pojedinačno na 22, 25, 27,5 ili 30°C koristeći posteljinu, ali bez skloništa i materijala za gniježđenje u ciklusu svjetlo:mrak od 12:12 sati (svjetlo: 06:00-18:00) .2500ml/min.Miševi su aklimatizovani 7 dana pre registracije.Snimci su prikupljani četiri dana zaredom.Nakon toga, miševi su držani na odgovarajućim temperaturama na 25, 27,5 i 30°C dodatnih 12 dana, nakon čega su dodani ćelijski koncentrati kako je dolje opisano.U međuvremenu, grupe miševa držanih na 22°C držane su na ovoj temperaturi još dva dana (da bi se prikupili novi osnovni podaci), a zatim je temperatura povećavana u koracima od 2°C svaki drugi dan na početku svjetlosne faze ( 06:00) do dostizanja 30°C Nakon toga temperatura je spuštena na 22°C i podaci su prikupljani još dva dana.Nakon dva dodatna dana snimanja na 22°C, kožice su dodane u sve ćelije na svim temperaturama, a prikupljanje podataka počelo je drugog dana (17. dan) i tri dana.Nakon toga (20. dan), materijal za gniježđenje (8-10 g) je dodan u sve ćelije na početku svjetlosnog ciklusa (06:00) i podaci su prikupljani još tri dana.Tako su na kraju studije miševi držani na 22°C na ovoj temperaturi držani 21/33 dana i na 22°C zadnjih 8 dana, dok su miševi na drugim temperaturama držani na ovoj temperaturi 33 dana./33 dana.Miševi su hranjeni tokom perioda istraživanja.
Miševi normalne težine i DIO miševi su pratili iste procedure istraživanja.Dana -9, miševi su izvagani, skenirani MR i podijeljeni u grupe uporedive po tjelesnoj težini i sastavu tijela.Dana -7, miševi su prebačeni u zatvoreni sistem indirektne kalorimetrije sa kontrolisanom temperaturom proizvođača SABLE Systems International (Nevada, SAD).Miševi su smješteni pojedinačno s posteljinom, ali bez materijala za gniježđenje ili sklonište.Temperatura je podešena na 22, 25, 27,5 ili 30 °C.Nakon jedne sedmice aklimatizacije (dani -7 do 0, životinje nisu uznemiravane), podaci su prikupljani četiri uzastopna dana (dani 0-4, podaci prikazani na slikama 1, 2, 5).Nakon toga, miševi držani na 25, 27,5 i 30°C držani su u konstantnim uslovima do 17. dana.Istovremeno, temperatura u grupi od 22°C se povećavala u intervalima od 2°C svaki drugi dan podešavanjem temperaturnog ciklusa (06:00 h) na početku izlaganja svjetlosti (podaci su prikazani na sl. 1) .Petnaestog dana temperatura je pala na 22°C i dva dana su prikupljeni podaci kako bi se dobili osnovni podaci za naredne tretmane.Kože su dodane svim miševima 17. dana, a materijal za gniježđenje dodat je 20. dana (Slika 5).23. dana, miševi su izvagani i podvrgnuti MR skeniranju, a zatim ostavljeni na miru 24 sata.24. dana, miševi su postili od početka fotoperioda (06:00) i primili OGTT (2 g/kg) u 12:00 (6-7 sati gladovanja).Nakon toga, miševi su vraćeni u odgovarajuće uslove SABLE i eutanazirani drugog dana (25. dan).
DIO miševi (n = 8) slijedili su isti protokol kao miševi normalne težine (kao što je opisano gore i na slici 8).Miševi su održavali 45% HFD tokom eksperimenta potrošnje energije.
VO2 i VCO2, kao i pritisak vodene pare, zabilježeni su na frekvenciji od 1 Hz sa vremenskom konstantom ćelije od 2,5 min.Unos hrane i vode je prikupljan kontinuiranim snimanjem (1 Hz) težine kanti za hranu i vodu.Upotrijebljeni monitor kvalitete pokazao je rezoluciju od 0,002 g.Nivoi aktivnosti su zabilježeni korištenjem 3D XYZ snopa monitora, podaci su prikupljani na internoj rezoluciji od 240 Hz i prijavljivani svake sekunde kako bi se kvantifikovala ukupna pređena udaljenost (m) sa efektivnom prostornom rezolucijom od 0,25 cm.Podaci su obrađeni sa Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, izračunavanjem EE i RER i filtriranjem odstupanja (npr. lažni događaji obroka).Makro interpreter je konfiguriran za izlaz podataka za sve parametre svakih pet minuta.
Osim regulacije EE, temperatura okoline može također regulirati druge aspekte metabolizma, uključujući postprandijalni metabolizam glukoze, regulacijom lučenja hormona koji metaboliziraju glukozu.Da bismo testirali ovu hipotezu, konačno smo završili studiju tjelesne temperature provocirajući miševe normalne težine sa DIO oralnim opterećenjem glukozom (2 g/kg).Metode su detaljno opisane u dodatnim materijalima.
Na kraju studije (25. dan), miševi su gladni 2-3 sata (počevši od 06:00), anestezirani izofluranom i potpuno iskrvavljeni retroorbitalnom venepunkcijom.Kvantifikacija lipida u plazmi i hormona i lipida u jetri opisana je u Dodatnim materijalima.
Da bi se ispitalo da li temperatura ljuske uzrokuje intrinzične promjene u masnom tkivu koje utječu na lipolizu, ingvinalno i epididimalno masno tkivo je izrezano direktno od miševa nakon posljednje faze krvarenja.Tkiva su obrađena pomoću novorazvijenog ex vivo testa lipolize opisanog u Dodatnim metodama.
Smeđe masno tkivo (BAT) je sakupljeno na dan završetka studije i obrađeno kako je opisano u dodatnim metodama.
Podaci su predstavljeni kao srednja vrijednost ± SEM.Grafovi su kreirani u GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA), a grafike su uređivane u Adobe Illustratoru (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).Statistička značajnost je procijenjena u GraphPad Prism i testirana uparenim t-testom, ponovljenim mjerenjima jednosmjernom/dvosmjernom ANOVA-om praćenom Tukeyjevim testom višestrukih poređenja, ili neuparenom jednosmjernom ANOVA-om praćenom Tukeyjevim testom višestrukih poređenja prema potrebi.Gaussova raspodjela podataka je potvrđena D'Agostino-Pearsonovim testom normalnosti prije testiranja.Veličina uzorka je navedena u odgovarajućem dijelu odjeljka „Rezultati“, kao i u legendi.Ponavljanje se definiše kao svako mjerenje koje se vrši na istoj životinji (in vivo ili na uzorku tkiva).U smislu reproduktivnosti podataka, povezanost između potrošnje energije i temperature kućišta je demonstrirana u četiri nezavisne studije koristeći različite miševe sa sličnim dizajnom studije.
Detaljni eksperimentalni protokoli, materijali i sirovi podaci dostupni su na razuman zahtjev od strane glavnog autora Rune E. Kuhrea.Ova studija nije generirala nove jedinstvene reagense, transgene životinjske/ćelijske linije ili podatke o sekvenciranju.
Za više informacija o dizajnu studije, pogledajte sažetak Izvještaja o istraživanju prirode povezan s ovim člankom.
Svi podaci formiraju grafikon.1-7 su deponovani u repozitorijum baze podataka Science, pristupni broj: 1253.11.sciencedb.02284 ili https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Podaci prikazani u ESM-u mogu se poslati Rune E Kuhre nakon razumnog testiranja.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratorijske životinje kao surogat modeli ljudske gojaznosti. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratorijske životinje kao surogat modeli ljudske gojaznosti.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.i Tang-Christensen M. Laboratorijske životinje kao surogat modeli ljudske gojaznosti. 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. Eksperimentalne životinje kao zamjenski model za ljude.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.i Tang-Christensen M. Laboratorijske životinje kao surogat modeli gojaznosti kod ljudi.Acta Pharmacology.zločin 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Izračun nove Mie konstante i eksperimentalno određivanje veličine opekotina.Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Termoregulacijski sistem miša: njegove implikacije na prijenos biomedicinskih podataka na ljude.fiziologija.Ponašanje.179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Nema izolacijskog efekta gojaznosti. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Nema izolacijskog efekta gojaznosti.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. i Nedergaard J. Nema efekta izolacije gojaznosti. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i Nedergaard, J. Gojaznost nema izolacijski efekat.Da.J. Physiology.endokrine.metabolizam.311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al.Smeđe masno tkivo prilagođeno temperaturi modulira osjetljivost na inzulin.Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al.Niža kritična temperatura i termogeneza izazvana hladnoćom bili su obrnuto povezani s tjelesnom težinom i bazalnom brzinom metabolizma kod mršavih osoba i osoba s prekomjernom težinom.J. Toplo.biologija.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature smještaja za miševe kako bi oponašale termalno okruženje ljudi: Eksperimentalna studija. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature smještaja za miševe kako bi oponašale termalno okruženje ljudi: Eksperimentalna studija.Fischer, AW, Cannon, B., i Nedergaard, J. Optimalne temperature u kući za miševe da oponašaju ljudsko termalno okruženje: Eksperimentalna studija. 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. i Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. i Nedergaard J. Optimalna temperatura smještaja za miševe koji simuliraju ljudsko termalno okruženje: Eksperimentalna studija.Moore.metabolizam.7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Koja je najbolja temperatura smještaja za prevođenje eksperimenata s miševima na ljude? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Koja je najbolja temperatura smještaja za prevođenje eksperimenata s miševima na ljude?Keyer J, Lee M i Speakman JR Koja je najbolja sobna temperatura za prenošenje eksperimenata s mišem na ljude? 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. i Speakman, JRKeyer J, Lee M i Speakman JR Koja je optimalna temperatura ljuske za prenošenje eksperimenata s mišem na ljude?Moore.metabolizam.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Miševi kao eksperimentalni modeli za ljudsku fiziologiju: kada je bitna temperatura od nekoliko stepeni u kućištu. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miševi kao eksperimentalni modeli za ljudsku fiziologiju: kada je bitna temperatura od nekoliko stepeni u kućištu. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miši kao eksperimentalni modeli za fiziologiju čovjeka: kada nekoliko stepenica u kući imaju vrijednost. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miševi kao eksperimentalni modeli za ljudsku fiziologiju: kada nekoliko stepeni u stanu čini razliku. 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 i MacDougald, OA Myši Seeley, RJ i MacDougald, OA kao eksperimentalna model fiziologije čovjeka: kada nekoliko stupnjeva temperature u pomijeraju imaju vrijednost. Seeley, RJ & MacDougald, OA miševi kao eksperimentalni model ljudske fiziologije: kada je nekoliko stepeni sobne temperature važno.Nacionalni metabolizam.3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na pitanje "Koja je najbolja temperatura smještaja za prevođenje eksperimenata s miševima na ljude?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na pitanje "Koja je najbolja temperatura smještaja za prevođenje eksperimenata s miševima na ljude?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na pitanje "Koja je najbolja sobna temperatura za prenošenje eksperimenata s mišem na ljude?" 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”度是多 Fischer, AW, Cannon, B. i Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. i Nedergaard J. Odgovori na pitanje „Koja je optimalna temperatura školjke za prenošenje eksperimenata s mišem na ljude?“Da: termoneutralno.Moore.metabolizam.26, 1-3 (2019).
Vrijeme objave: 28.10.2022
