Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili da onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Većina metaboličkih studija na miševima provodi se 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 C57BL/6J miševa hranjenih hranom chow chow ili hranom s visokim udjelom masti od 45%. Miševi su 33 dana držani na 22, 25, 27,5 i 30°C u indirektnom kalorimetrijskom sistemu. Pokazujemo da se potrošnja energije linearno povećava od 30°C do 22°C i da je oko 30% veća na 22°C u oba modela miševa. Kod miševa normalne težine, unos hrane je suzbio 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, masu masti te glicerol i trigliceride u plazmi nego miševi na 22°C. Neravnoteža kod DIO miševa može biti posljedica povećane prehrane zasnovane na užitku.
Miš je najčešće korišten životinjski model za proučavanje ljudske fiziologije i patofiziologije i često je zadana 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 donekle 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 mase odraslih (50 g naspram 50 kg), a odnos 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 topline u odnosu na svoj volumen, pa su osjetljiviji na temperaturu, skloniji hipotermiji i imaju prosječnu bazalnu brzinu metabolizma deset puta veću od ljudske. Na standardnoj sobnoj temperaturi (~22°C), miševi moraju povećati svoju ukupnu potrošnju energije (EE) za oko 30% kako bi održali temperaturu 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 smještaja izazivaju reakciju na hladni stres, što bi moglo ugroziti prenosivost rezultata miševa na ljude, jer ljudi koji žive u modernim društvima većinu vremena provode u termoneutralnim uslovima (jer nas niži odnos površine i zapremine čini manje osjetljivima na temperaturu, jer oko sebe stvaramo termoneutralnu zonu (TNZ). EE iznad bazalnog metabolizma) se proteže na ~19 do 30°C6, dok miševi imaju viši i uži pojas koji se proteže na samo 2–4°C7,8 U stvari, ovaj važan aspekt je posljednjih godina dobio značajnu pažnju4, 7,8,9,10,11,12 i sugerisano je da se neke „razlike među vrstama“ mogu ublažiti povećanjem temperature ljuske9. Međutim, ne postoji konsenzus o temperaturnom rasponu koji predstavlja termoneutralnost kod miševa. Dakle, ostaje kontroverzno da li je donja kritična temperatura u termoneutralnom rasponu kod miševa s jednim koljenom bliža 25°C ili bliža 30°C4, 7, 8, 10, 12. EE i drugi metabolički parametri ograničeni su na sate do dane, tako da nije jasno u kojoj mjeri produžena izloženost različitim temperaturama može utjecati na metaboličke parametre poput tjelesne težine. Konzumacija energije, iskorištavanje supstrata, tolerancija na glukozu i koncentracije lipida i glukoze u plazmi te hormoni koji regulišu apetit. Osim toga, potrebna su daljnja istraživanja kako bi se utvrdilo u kojoj mjeri ishrana može utjecati na ove parametre (DIO miševi na ishrani s visokim udjelom masti mogu biti više orijentirani na ishranu zasnovanu na zadovoljstvu (hedonističku ishranu). Kako bismo pružili više informacija o ovoj temi, ispitali smo utjecaj temperature uzgoja na prethodno spomenute metaboličke parametre kod odraslih mužjaka miševa normalne težine i mužjaka miševa s gojaznošću izazvanom ishranom (DIO) na ishrani s visokim udjelom masti od 45%. Miševi su držani na 22, 25, 27,5 ili 30°C najmanje tri sedmice. Temperature ispod 22°C nisu proučavane jer standardni smještaj životinja rijetko je ispod sobne temperature. Otkrili smo da su DIO miševi normalne težine i miševi s jednim krugom slično reagirali na promjene temperature u kavezu u smislu EE i bez obzira na uvjete u kavezu (sa ili bez materijala za sklonište/gnijezdo). Međutim, dok su miševi normalne težine prilagođavali unos hrane prema EE, unos hrane kod DIO miševa bio je uglavnom neovisan o EE, što je rezultiralo većim dobijanjem na težini miševa. Prema podacima o tjelesnoj težini, koncentracije lipida i ketonskih tijela u plazmi pokazale su da DIO miševi na 30°C imaju pozitivniji energetski bilans od miševa na 22°C. Osnovni razlozi za razlike u ravnoteži unosa energije i EE između miševa normalne težine i DIO miševa zahtijevaju daljnja istraživanja, ali mogu biti povezani s patofiziološkim promjenama kod DIO miševa i učinkom dijete zasnovane na zadovoljstvu kao rezultat gojazne prehrane.
EE se linearno povećavao od 30 do 22°C i bio je oko 30% viši na 22°C u poređenju sa 30°C (Slika 1a,b). Brzina respiratorne razmjene (RER) bila je nezavisna od temperature (Slika 1c,d). Unos hrane bio je u skladu s dinamikom EE i povećavao se sa smanjenjem temperature (također ~30% viši na 22°C u poređenju sa 30°C (Slika 1e,f). Unos vode. Volumen i nivo aktivnosti nisu zavisili od temperature (Slika 1g).
Mužjaci miševa (C57BL/6J, stari 20 sedmica, individualni smještaj, n=7) smješteni su u metaboličkim kavezima na 22°C tokom jedne sedmice prije početka studije. Dva dana nakon prikupljanja osnovnih podataka, temperatura je povećavana u koracima od 2°C u 06:00 sati dnevno (početak svjetlosne faze). Podaci su prikazani 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 respiratorne izmjene (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Prosječna RER u svjetlosnoj i tamnoj (VCO2/VO2) fazi (nulta vrijednost je definirana kao 0,7). e kumulativni unos hrane (g), f ukupan unos hrane u 24 sata, g ukupan unos vode u 24 sata (ml), h ukupan unos vode u 24 sata, i kumulativni nivo aktivnosti (m) i j ukupni nivo aktivnosti (m/24 sata). 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 cijele studije. Statistička značajnost testirana je ponovljenim mjerenjima jednosmjerne ANOVA, nakon čega je uslijedio Tukeyjev test višestrukog poređenja. Zvjezdice označavaju značajnost za početnu vrijednost od 22°C, a sjenčanje označava značajnost između ostalih grupa kao što 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 i kod miševa normalne težine, EE se linearno povećavao sa smanjenjem temperature, a u ovom slučaju, EE je također bio oko 30% viši na 22°C u poređenju sa 30°C (Slika 2a,b). RER se nije mijenjao na različitim temperaturama (Slika 2c,d). Za razliku od miševa normalne težine, unos hrane nije bio konzistentan sa EE u funkciji sobne temperature. Unos hrane, unos vode i nivo aktivnosti bili su nezavisni od temperature (Slike 2e-j).
Mužjaci (C57BL/6J, 20 sedmica) DIO miševa su pojedinačno smješteni u metaboličke kaveze na 22°C tokom jedne sedmice prije početka studije. Miševi mogu koristiti 45% HFD ad libitum. Nakon aklimatizacije tokom dva dana, prikupljeni su osnovni podaci. Nakon toga, temperatura je povećavana u koracima od 2°C svaki drugi dan u 06:00 (početak svjetlosne faze). Podaci su prikazani 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 respiratorne izmjene (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Prosječna RER u svjetlosnoj i tamnoj (VCO2 /VO2) fazi (nulta vrijednost je definirana kao 0,7). e kumulativni unos hrane (g), f ukupan unos hrane u 24 sata, g ukupan unos vode u 24 sata (ml), h ukupan unos vode u 24 sata, i kumulativni nivo aktivnosti (m) i j ukupni nivo aktivnosti (m/24 sata). 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 držani na 45% HFD do kraja studije. Statistička značajnost testirana je ponovljenim mjerenjima jednosmjerne ANOVA, nakon čega je uslijedio Tukeyjev test višestrukog poređenja. Zvjezdice označavaju značajnost za početnu vrijednost od 22°C, a zasjenjenje označava značajnost između ostalih grupa kao što 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, ispitali smo utjecaj temperature okoline na iste parametre, ali ovaj put između grupa miševa koji su konstantno držani na određenoj temperaturi. Miševi su podijeljeni u četiri grupe kako bi se minimizirale statističke promjene u srednjoj vrijednosti i standardnoj devijaciji tjelesne težine, masti i normalne tjelesne težine (Slika 3a–c). Nakon 7 dana aklimatizacije, zabilježeno je 4,5 dana EE. EE je značajno pod utjecajem temperature okoline i tokom dana i noću (Slika 3d), i linearno se povećava kako se temperatura smanjuje sa 27,5°C na 22°C (Slika 3e). U poređenju s drugim grupama, RER grupe od 25°C je bio donekle smanjen, a nije bilo razlika između preostalih grupa (Slika 3f,g). Unos hrane paralelan s EE obrascem a povećao se 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). Izloženost različitim temperaturama do 33 dana nije dovela do razlika u tjelesnoj težini, mišićnoj masi i masi masti između grupa (Sl. 3n-s), ali je rezultirala smanjenjem mišićne mase od približno 15% u poređenju sa samoprocjenama rezultata (Sl. 3n-s). 3b, r, c)) i masa masti se povećala za više od 2 puta (sa ~1 g na 2–3 g, Sl. 3c, t, c). Nažalost, kabinet na 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 Omjer respiratorne izmjene (RER) (VCO2/VO2). g Prosječni RER (VCO2/VO2). h Ukupan unos hrane (g). i Prosječan unos hrane (g/24 sata). j Ukupna potrošnja vode (ml). k Prosječna potrošnja vode (ml/24 h). l Kumulativni nivo aktivnosti (m). m Prosječni nivo aktivnosti (m/24 h). n tjelesna težina 18. dana, o promjena tjelesne težine (od -8. do 18. dana), p nemasna masa 18. dana, q promjena nemasne mase (od -8. do 18. dana), r masa masti 18. dana i promjena mase masti (od -8 do 18 dana). Statistička značajnost ponovljenih mjerenja testirana je Oneway-ANOVA metodom, a zatim Tukeyjevim testom višestruke usporedbe. *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 prikazani kao srednja vrijednost + standardna greška srednje vrijednosti, tamna faza (18:00-06:00 sati) 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 bili usklađeni po tjelesnoj težini, mišićnoj masi i masnoj masi na početku (Slike 4a-c) i održavani su na 22, 25, 27,5 i 30°C kao u studijama s miševima normalne težine. Prilikom poređenja grupa miševa, odnos između EE i temperature pokazao je sličan linearni odnos s temperaturom tokom vremena kod istih miševa. Dakle, miševi držani na 22°C konzumirali su oko 30% više energije od miševa držanih na 30°C (Slike 4d, e). Prilikom proučavanja efekata na životinjama, temperatura nije uvijek uticala na RER (Slike 4f,g). Unos hrane, unos vode i aktivnost nisu bili značajno pogođeni temperaturom (Slike 4h-m). Nakon 33 dana uzgoja, miševi na 30°C imali su značajno veću tjelesnu težinu od miševa na 22°C (Slike 4n). U poređenju sa njihovim odgovarajućim početnim vrijednostima, miševi uzgajani na 30°C imali su značajno veću tjelesnu težinu od miševa uzgajanih na 22°C (prosjek ± standardna greška prosjeka: Slika 4o). Relativno veći porast težine bio je posljedica povećanja masnog tkiva (Slika 4p, q), a ne povećanja nemasne mase (Slika 4r, s). U skladu sa nižom EE vrijednošću na 30°C, ekspresija nekoliko BAT gena koji povećavaju funkciju/aktivnost BAT-a bila je smanjena na 30°C u poređenju sa 22°C: Adra1a, Adrb3 i Prdm16. Drugi ključni geni koji također povećavaju funkciju/aktivnost BAT-a 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 koji su držani na 25°C i 27,5°C nisu pokazali promjene (Dodatna slika 1).
- Tjelesna težina (a), nemasna masa (b) i masa masti (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 Omjer respiratorne izmjene (RER, VCO2/VO2). g Prosječni RER (VCO2/VO2). h Ukupan unos hrane (g). i Prosječan unos hrane (g/24 sata). j Ukupna potrošnja vode (ml). k Prosječna potrošnja vode (ml/24 h). l Kumulativni nivo aktivnosti (m). m Prosječni 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) 23. dana, masa masti (g) u odnosu na 8. dan, 23. dan u odnosu na 8. dan. Statistička značajnost ponovljenih mjerenja testirana je Oneway-ANOVA metodom, a zatim Tukeyjevim testom višestruke usporedbe. *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 prikazani kao srednja vrijednost + standardna greška srednje vrijednosti, tamna faza (18:00-06:00 sati) je predstavljena sivim okvirima. Tačke na histogramima predstavljaju pojedinačne miševe. Srednje vrijednosti su izračunate za cijeli eksperimentalni period (0-96 sati). n = 7.
Kao i ljudi, miševi često stvaraju mikrookruženja kako bi smanjili gubitak topline u okolinu. Da bismo kvantificirali važnost ovog okruženja za EE, procijenili smo EE na 22, 25, 27,5 i 30°C, sa ili bez kožnih štitnika i materijala za gnijezdo. Na 22°C, dodavanje standardnih koža smanjuje EE za oko 4%. Naknadno dodavanje materijala za gnijezdo smanjilo je EE za 3-4% (Slika 5a,b). Nisu uočene značajne promjene u RER, unosu hrane, unosu vode ili nivoima aktivnosti nakon dodavanja kućica ili koža + posteljine (Slika 5i-p). Dodavanje kože i materijala za gnijezdo također je značajno smanjilo 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 s porastom temperature, u ovom slučaju oko 57% niže od EE na 30°C u poređenju sa 22°C (Slika 5c-h). Ista analiza je provedena samo za svjetlosnu fazu, gdje je EE bio bliži bazalnoj brzini metabolizma, budući da su se u ovom slučaju miševi uglavnom odmarali u koži, što je rezultiralo usporedivim veličinama efekta na različitim temperaturama (Dopunska slika 2a-h).
Podaci za miševe iz skloništa i materijala za gnijezdo (tamnoplava), doma ali bez materijala za gnijezdo (svijetloplava), te doma i materijala za gnijezdo (narandžasta). 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 označavaju 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 ukupni unos vode (mL), n prosječna vrijednost unosa vode AUC (mL/24h), o ukupna aktivnost (m), p prosječan nivo aktivnosti (m/24h). Podaci su prikazani 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 mjerenja testirana je Oneway-ANOVA metodom, a zatim Tukeyjevim testom višestruke usporedbe. *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 posta), uzgoj na različitim temperaturama nije rezultirao značajnim razlikama u plazma koncentracijama TG, 3-HB, holesterola, ALT i AST, ali HDL kao funkcije temperature. Slika 6a-e). Plazmatske koncentracije leptina, inzulina, C-peptida i glukagona natašte također se nisu razlikovale između grupa (Slike 6g-j). Na dan testa tolerancije glukoze (nakon 31 dana na različitim temperaturama), početni nivo glukoze u krvi (5-6 sati posta) bio je približno 6,5 mM, bez razlike između grupa. Oralna primjena glukoze značajno je povećala koncentraciju glukoze u krvi u svim grupama, ali su i vršna koncentracija i inkrementalna površina ispod krivulja (iAUC) (15–120 min) bile niže u grupi miševa smještenih na 30 °C (pojedinačne vremenske tačke: P < 0,05–P < 0,0001, slika 6k, l) u poređenju sa miševima smještenim na 22, 25 i 27,5 °C (što se međusobno nije razlikovalo). Oralna primjena glukoze značajno je povećala koncentraciju glukoze u krvi u svim grupama, ali su i vršna koncentracija i inkrementalna površina ispod krivulja (iAUC) (15–120 min) bile niže u grupi miševa smještenih na 30 °C (pojedinačne vremenske tačke: P < 0,05–P < 0,0001, slika 6k, l) u poređenju sa miševima smještenim na 22, 25 i 27,5 °C (što se međusobne razlike nisu razlikovale). 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) su niže u grupi miševa, sadržavajući se pri 30 °C (oddelne točke: P < 0,05–P < 0,00 0,05–P < 0,00) koji sadrže temperature od 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 su i vršna koncentracija i inkrementalna površina ispod krivulja (iAUC) (15–120 min) bile niže u grupi miševa na 30°C (odvojene vremenske tačke: 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饲养的小鼠组中，峰值浓度和曲线下增加面积(iAUC) (15-120 分钟) 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25 27,5°C 的小鼠 (彼此之间没有差异)）相比.口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 – 0. 0,0001, 6k, l) od 22 do 25 do 27,5°COralna primjena glukoze značajno je povećala koncentraciju glukoze u krvi u svim grupama, ali su i vršna koncentracija i površina ispod krive (iAUC) (15–120 min) bile niže 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 jednih od drugih).
Koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT, AST, FFA, glicerola, leptina, inzulina, C-peptida i glukagona u plazmi prikazane su kod odraslih mužjaka DIO(al) miševa nakon 33 dana hranjenja na naznačenoj temperaturi. Miševi nisu hranjeni 2-3 sata prije uzorkovanja krvi. Izuzetak je bio oralni test tolerancije na glukozu, koji je proveden dva dana prije kraja studije na miševima koji su postili 5-6 sati i držani na odgovarajućoj temperaturi 31 dan. Miševi su izloženi dozi od 2 g/kg tjelesne težine. Podaci o površini ispod krive (L) izraženi su kao inkrementalni podaci (iAUC). Podaci su prikazani 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 natašte 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 ukupno pozitivan energetski bilans, što sugerira povećanje težine, razlike u koncentracijama TG, glicerola i 3-HB u plazmi sugeriraju da su miševi na 22°C kada je uzorkovanje bilo manje nego na 22°C. Miševi uzgajani na 30°C bili su u relativno energetski negativnijem stanju. U skladu s tim, koncentracije ekstrahiranog glicerola i TG u jetri, ali ne i glikogena i holesterola, bile su veće u grupi na 30°C (Dopunska slika 3a-d). Kako bismo istražili da li su temperaturno zavisne razlike u lipolizi (mjerene plazmatskim TG i glicerolom) rezultat unutrašnjih promjena u epididimalnoj ili ingvinalnoj masti, na kraju studije smo ekstrahovali masno tkivo iz ovih zaliha i kvantificirali slobodne masne kiseline ex 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 (Dopunska slika 4a-d). Međutim, nije pronađen uticaj temperature ljuske na bazalnu ili izoproterenolom stimulisanu 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 inzulina i C-peptida u plazmi nisu se razlikovali između temperaturnih grupa (Slika 7k, k), ali je glukagon u plazmi pokazao zavisnost od temperature, ali u ovom slučaju skoro 22°C u suprotnoj grupi bilo je dvostruko više u poređenju sa 30°C. OD. Grupa C (Sl. 7l). FGF21 se nije razlikovao između različitih temperaturnih grupa (Sl. 7m). Na dan OGTT-a, početna razina glukoze u krvi bila je približno 10 mM i nije se razlikovala između miševa smještenih na različitim temperaturama (Sl. 7n). Oralna primjena glukoze povećala je razinu glukoze u krvi i dostigla vrhunac u svim skupinama 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 doziranja (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 prikazane su kod odraslih mužjaka DIO (ao) miševa nakon 33 dana hranjenja na određenoj temperaturi. Miševi nisu hranjeni 2-3 sata prije uzorkovanja krvi. Oralni test tolerancije na glukozu bio je izuzetak jer je proveden u dozi od 2 g/kg tjelesne težine dva dana prije kraja studije na miševima koji su postili 5-6 sati i držani na odgovarajućoj temperaturi 31 dan. Podaci o površini ispod krive (o) prikazani su 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.
Prenos podataka o glodarima na ljude je složeno pitanje koje igra centralnu ulogu u tumačenju važnosti posmatranja u kontekstu fizioloških i farmakoloških istraživanja. Iz ekonomskih razloga i radi olakšavanja 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 smanjuju prenosivost9. Dakle, izlaganje miševa hladnoći može učiniti miševe otpornima na gojaznost izazvanu ishranom i može spriječiti hiperglikemiju kod pacova tretiranih streptozotocinom zbog povećanog transporta glukoze nezavisnog od inzulina. Međutim, nije jasno u kojoj mjeri produženo izlaganje različitim relevantnim temperaturama (od sobne do termoneutralne) utiče na različitu energetsku homeostazu miševa normalne težine (na hrani) i DIO miševa (na HFD) i metaboličke parametre, kao ni na stepen u kojem su bili u stanju da uravnoteže povećanje EE sa povećanjem unosa hrane. Studija predstavljena u ovom članku ima za cilj da unese određenu jasnoću u ovu temu.
Pokazujemo da je kod odraslih miševa normalne težine i mužjaka DIO miševa, EE obrnuto proporcionalna sobnoj temperaturi između 22 i 30°C. Dakle, EE na 22°C bila je oko 30% viša nego na 30°C u oba modela miševa. Međutim, važna razlika između miševa normalne težine i DIO miševa je u tome što, dok su miševi normalne težine postigli EE na nižim temperaturama prilagođavanjem unosa hrane shodno tome, unos hrane kod DIO miševa varirao je na različitim nivoima. Temperature u studiji bile su slične. Nakon jednog mjeseca, DIO miševi držani na 30°C dobili su više tjelesne težine i masne mase od miševa držanih na 22°C, dok normalni ljudi držani na istoj temperaturi i u istom vremenskom periodu nisu doveli do groznice. Razlika u tjelesnoj težini koju dobijaju normalni ljudi. U poređenju sa temperaturama blizu termoneutralne ili na sobnoj temperaturi, rast na sobnoj temperaturi rezultirao je relativno manjom tjelesnom težinom miševa DIO ili miševa normalne težine na ishrani sa visokim udjelom masti, ali ne i na ishrani miševa normalne težine. Podržano od strane drugih studija17,18,19,20,21 ali ne od strane svih22,23.
Pretpostavlja se da sposobnost stvaranja mikrookruženja za smanjenje gubitka toplote pomiče termalnu neutralnost ulijevo8, 12. U našoj studiji, i dodavanje materijala za gniježđenje i skrivanje smanjili su EE, ali nisu rezultirali termalnom neutralnošću do 28°C. Dakle, naši podaci ne podržavaju tvrdnju da bi donja tačka termoneutralnosti kod odraslih miševa s jednim koljenom, sa ili bez kućica obogaćenih okolišem, trebala biti 26-28°C kao što je prikazano8,12, ali podržavaju druge studije koje pokazuju termoneutralnost. temperature od 30°C kod miševa s niskim temperaturama7, 10, 24. Da stvar bude složenija, pokazalo se da termoneutralna tačka kod miševa nije statična tokom dana jer je niža tokom faze mirovanja (svjetla), moguće zbog niže proizvodnje kalorija kao rezultata aktivnosti i termogeneze izazvane ishranom. Dakle, u svjetlosnoj fazi, donja tačka termalne neutralnosti ispada ~29°C, a u tamnoj fazi ~33°C25.
Konačno, odnos između temperature okoline i ukupne potrošnje energije određen je rasipanjem toplote. U ovom kontekstu, odnos površine i zapremine je važan faktor termičke osjetljivosti, koji utiče i na rasipanje toplote (površina) i na stvaranje toplote (zapremina). Pored površine, prenos toplote je takođe određen izolacijom (brzina prenosa toplote). Kod ljudi, masna masa može smanjiti gubitak toplote stvaranjem izolacione barijere oko tjelesne ljuske, a sugerisano je da je masna masa važna i za termičku izolaciju kod miševa, snižavajući termoneutralnu tačku i smanjujući temperaturnu osjetljivost ispod termičke neutralne tačke (nagib krivulje). Naša studija nije osmišljena da direktno procijeni ovaj pretpostavljeni odnos jer su podaci o sastavu tijela prikupljeni 9 dana prije prikupljanja podataka o potrošnji energije i zato što masna masa nije bila stabilna tokom cijele studije. Međutim, budući da miševi normalne težine i DIO imaju 30% nižu EE na 30°C nego na 22°C uprkos najmanje 5 puta većoj razlici u masi masti, naši podaci ne podržavaju tvrdnju da gojaznost treba da obezbijedi osnovnu izolaciju. barem ne u ispitivanom 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 pruža 30-50% ukupne toplinske izolacije4,24. Međutim, kod mrtvih miševa, toplinska provodljivost se povećala za oko 450% odmah nakon smrti, što sugerira da je izolacijski učinak krzna neophodan za djelovanje fizioloških mehanizama, uključujući vazokonstrikciju. Pored razlika u krznu između miševa i ljudi, na slab izolacijski učinak gojaznosti kod miševa mogu utjecati i sljedeća razmatranja: Izolacijski faktor ljudske masne mase uglavnom je posredovan potkožnom masnom masom (debljinom)26,27. Tipično kod glodara manje od 20% ukupne životinjske masti28. Osim toga, ukupna masa masti možda nije ni suboptimalna mjera toplinske izolacije pojedinca, jer se tvrdi da je poboljšana toplinska izolacija kompenzirana neizbježnim povećanjem površine (a time 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 mijenjale na različitim temperaturama skoro 5 sedmica, vjerovatno zato što su miševi bili u istom stanju energetskog bilansa. Imali su istu težinu i sastav tijela kao na kraju studije. U skladu sa sličnošću u masi masti, nije bilo razlika ni u nivoima leptina u plazmi, niti u inzulinu, C-peptidu i glukagonu natašte. Više signala je pronađeno kod DIO miševa. Iako miševi na 22°C također nisu imali ukupni negativni energetski bilans u ovom stanju (kako su dobijali na težini), na kraju studije su imali relativno veći deficit energije u poređenju sa miševima uzgajanim na 30°C, u uslovima kao što su visoka proizvodnja ketona u tijelu (3-GB) i smanjenje koncentracije glicerola i TG u plazmi. Međutim, razlike u lipolizi zavisne od temperature ne čine se rezultatom intrinzičnih promjena u epididimalnom ili ingvinalnom masnom tkivu, kao što su promjene u ekspresiji lipaze koja reaguje na adipohormon, budući da se FFA i glicerol oslobođeni iz masti ekstrahovane iz ovih depoa nalaze između... Temperaturne grupe su slične jedna drugoj. Iako u trenutnoj studiji nismo istraživali simpatički tonus, drugi su otkrili da je on (na osnovu otkucaja srca i srednjeg arterijskog pritiska) linearno povezan sa temperaturom okoline kod miševa i da je približno niži na 30°C nego na 22°C 20% C Dakle, razlike u simpatičkom tonusu zavisne od temperature mogu igrati ulogu u lipolizi u našoj studiji, ali budući da povećanje simpatičkog tonusa stimuliše, a ne inhibira lipolizu, drugi mehanizmi mogu suzbiti ovo smanjenje kod kultiviranih miševa. Potencijalna uloga u razgradnji tjelesne masti. Sobna temperatura. Nadalje, dio stimulativnog efekta simpatičkog tonusa na lipolizu indirektno je posredovan snažnom inhibicijom lučenja inzulina, što naglašava efekat suplementacije koja prekida lipolizu inzulinom30, ali u našoj studiji, plazma inzulin natašte i simpatički tonus C-peptida na različitim temperaturama nisu bili dovoljni da promijene lipolizu. 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 dalja istraživanja. Međutim, općenito, unos hrane kontrolišu homeostatski i hedonistički signali31,32,33. Iako postoji debata o tome koji je od dva signala kvantitativno važniji,31,32,33 dobro je poznato da dugotrajna konzumacija hrane s visokim udjelom masti dovodi do ponašanja u ishrani zasnovanog na zadovoljstvu koje je donekle nepovezano s homeostazom. . – regulisan unos hrane34,35,36. Stoga, povećano hedonističko ponašanje hranjenja 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 koji regulišu glukozu u krvi također uočene kod DIO miševa s kontroliranom temperaturom, ali ne i kod miševa normalne težine. Kod DIO miševa, nivoi leptina u plazmi povećavali su se s temperaturom, a nivoi glukagona smanjivali su se s temperaturom. Stepen u kojem temperatura može direktno utjecati na ove razlike zaslužuje daljnja istraživanja, ali u slučaju leptina, relativni negativni energetski bilans i stoga niža masa masti kod miševa na 22°C svakako su igrali važnu ulogu, jer su masa masti i leptin u plazmi u velikoj korelaciji37. Međutim, tumačenje signala glukagona je zagonetnije. Kao i kod inzulina, lučenje glukagona je snažno inhibirano povećanjem simpatičkog tonusa, ali najviši simpatički tonus predviđen je u grupi na 22°C, koja je imala najviše koncentracije glukagona u plazmi. Inzulin je još jedan snažan regulator glukagona u plazmi, a inzulinska rezistencija i dijabetes tipa 2 snažno su povezani s hiperglukagonemijom natašte i nakon obroka 38,39. Međutim, DIO miševi u našoj studiji također su bili neosjetljivi na inzulin, tako da ni to nije mogao biti glavni faktor u povećanju signalizacije glukagona u grupi na 22°C. Sadržaj masti u jetri također je pozitivno povezan s povećanjem koncentracije glukagona u plazmi, čiji mehanizmi, pak, mogu uključivati rezistenciju na glukagon u jetri, smanjenu proizvodnju uree, povećane koncentracije aminokiselina u cirkulaciji i povećanu sekreciju glukagona stimuliranu aminokiselinama 40,41,42. Međutim, budući da se koncentracije glicerola i TG koje se mogu ekstrahirati nisu razlikovale između temperaturnih grupa u našoj studiji, ni ovo 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 hipotermije 43,44. Dakle, koncentracija T3 u plazmi, vjerovatno kontrolirana centralno posredovanim mehanizmima,45,46 povećava se i kod miševa i kod ljudi u uvjetima koji nisu termoneutralni47, iako je povećanje kod ljudi manje, što je više predisponirano za miševe. Ovo je u skladu s gubitkom topline u okolinu. U trenutnoj studiji nismo mjerili koncentracije T3 u plazmi, ali koncentracije su 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 koji ovisi o dozi. Prijavljeno je da hormoni štitnjače induciraju ekspresiju FGF21 u jetri. Poput glukagona, koncentracije FGF21 u plazmi također su se povećavale s koncentracijama T3 u plazmi (Dopunska slika 5b i ref. 48), ali u usporedbi s glukagonom, koncentracije FGF21 u plazmi u našoj studiji nisu bile pod utjecajem temperature. Osnovni razlozi za ovu neskladnost zahtijevaju daljnja istraživanja, ali indukcija FGF21 uzrokovana T3 trebala bi se pojaviti pri višim nivoima izloženosti T3 u poređenju sa uočenim odgovorom glukagona uzrokovanim T3 (Dopunska slika 5b).
Pokazalo se da je HFD snažno povezan sa smanjenom tolerancijom glukoze i inzulinskom rezistencijom (markeri) kod miševa uzgojenih na 22°C. Međutim, HFD nije bio povezan ni sa smanjenom tolerancijom glukoze ni sa inzulinskom rezistencijom kada su uzgajani u termoneutralnom okruženju (ovdje definiranom kao 28°C) 19. U našoj studiji, ova veza nije replicirana kod DIO miševa, ali miševi normalne težine držani na 30°C značajno su poboljšali toleranciju glukoze. Razlog ove razlike zahtijeva daljnja istraživanja, ali može biti pod utjecajem činjenice da su DIO miševi u našoj studiji bili otporni na inzulin, s koncentracijama C-peptida u plazmi natašte i koncentracijama inzulina 12-20 puta većim od miševa normalne težine, a u krvi na prazan želudac koncentracije glukoze od oko 10 mM (oko 6 mM pri normalnoj tjelesnoj težini), što, čini se, ostavlja mali prozor za bilo kakve potencijalne korisne učinke izlaganja termoneutralnim uvjetima na poboljšanje tolerancije glukoze. Mogući zbunjujući faktor je taj što se, iz praktičnih razloga, OGTT provodi na sobnoj temperaturi. Dakle, miševi smješteni na višim temperaturama doživjeli su blagi hladni šok, što može utjecati na apsorpciju/klirens glukoze. Međutim, na osnovu sličnih koncentracija glukoze u krvi natašte u različitim temperaturnim grupama, promjene temperature okoline možda nisu značajno uticale na rezultate.
Kao što je ranije spomenuto, nedavno je istaknuto da povećanje sobne temperature može ublažiti neke reakcije na hladni stres, što može dovesti u pitanje prenosivost podataka o miševima na ljude. Međutim, nije jasno koja je optimalna temperatura za držanje miševa kako bi se oponašala ljudska fiziologija. Odgovor na ovo pitanje također može biti pod utjecajem područja istraživanja i krajnje tačke koja se proučava. Primjer za to je utjecaj prehrane na akumulaciju masti u jetri, toleranciju glukoze i inzulinsku rezistenciju19. Što se tiče potrošnje energije, neki istraživači vjeruju da je termoneutralnost optimalna temperatura za uzgoj, jer ljudima treba malo dodatne energije za održavanje tjelesne temperature, a temperaturu jednog krila za odrasle miševe definiraju kao 30°C7,10. Drugi istraživači vjeruju da je temperatura usporediva s onom koju ljudi obično doživljavaju s odraslim miševima na jednom koljenu 23-25°C, jer su otkrili da je termoneutralnost 26-28°C, a na temelju toga da su ljudi niži za oko 3°C, njihova donja kritična temperatura, ovdje definirana kao 23°C, je nešto 8,12. Naša studija je u skladu s nekoliko drugih studija koje navode da se termalna neutralnost ne postiže na 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, što ukazuje da je 23-25°C prenisko. Još jedan važan faktor koji treba uzeti u obzir u vezi s sobnom temperaturom i termoneutralnošću kod miševa je pojedinačni ili grupni smještaj. Kada su miševi bili smješteni u grupama, a ne pojedinačno, kao u našoj studiji, osjetljivost na temperaturu je bila smanjena, moguće zbog prenatrpanosti životinja. Međutim, sobna temperatura je i dalje bila ispod LTL-a od 25 kada su korištene tri grupe. Možda najvažnija međuvrsna razlika u tom 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 ljudske translacije. Regulacija aktivnosti BAT-a je složena, ali je često posredovana kombinovanim efektima adrenergičke stimulacije, hormona štitnjače i ekspresije UCP114,54,55,56,57. Naši podaci pokazuju da temperatura mora biti podignuta 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 aktivnosti BAT-a u grupi na 22°C jer su Ucp1, Adrb2 i Vegf-a bili smanjeni u grupi na 22°C. Osnovni uzrok ovih neočekivanih rezultata tek treba da se utvrdi. Jedna mogućnost je da njihova povećana ekspresija možda ne odražava signal povišene sobne temperature, već akutni efekat premještanja sa 30°C na 22°C na dan uklanjanja (miševi su to iskusili 5-10 minuta prije polijetanja).
Opće ograničenje naše studije je da smo proučavali samo mužjake miševa. Druga istraživanja sugeriraju da spol može 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 kontroliranih temperatura jezgre. Osim toga, ženke miševa (na HFD-u) pokazale su veću povezanost unosa energije s EE na 30 °C u usporedbi s mužjacima miševa koji su konzumirali više miševa istog spola (20 °C u ovom slučaju) 20. Dakle, kod ženki miševa učinak subtermonetralnog sadržaja 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 uvjeti 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 tijekom cijele studije, što je spriječilo proučavanje važnosti sobne temperature za metaboličku fleksibilnost (mjereno promjenama RER-a za promjene u prehrani u različitim sastavima makronutrijenata) kod ženki i mužjaka miševa držanih na 20 °C u usporedbi s odgovarajućim miševima držanim na 30 °C.
Zaključno, naša studija pokazuje da su, kao i u drugim studijama, miševi normalne težine u prvom krugu termoneutralni iznad predviđenih 27,5°C. Osim toga, naša studija pokazuje da gojaznost nije glavni izolacijski faktor kod miševa s normalnom težinom ili DIO, što rezultira sličnim omjerima temperature:EE kod miševa DIO i 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 kod miševa DIO bio je isti na različitim temperaturama, što je rezultiralo većim omjerom miševa na 30°C i miševa koji su na 22°C dobili više tjelesne težine. Sveukupno, sistematske studije koje ispituju potencijalni značaj života ispod termoneutralnih temperatura su opravdane zbog često uočene loše podnošljivosti između studija na miševima i ljudima. Na primjer, u studijama gojaznosti, djelomično objašnjenje za općenito lošiju translatabilnost može biti posljedica činjenice da se studije gubitka težine kod miševa obično provode na umjereno hladno stresnim životinjama koje se drže na sobnoj temperaturi zbog njihove povećane EE. Pretjerani gubitak težine u poređenju s očekivanom tjelesnom težinom osobe, posebno ako mehanizam djelovanja ovisi o povećanju EE povećanjem aktivnosti BAP-a, koji je aktivniji i aktiviraniji 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 o zaštiti kičmenjaka koji se koriste u eksperimentalne i druge naučne svrhe (Vijeće Evrope br. 123, Strasbourg, 1985.).
Dvadeset sedmica stari mužjaci miševa C57BL/6J nabavljeni su od Janvier Saint Berthevin Cedex, Francuska, i davani su im standardna hrana ad libitum (Altromin 1324) i voda (~22°C) nakon ciklusa svjetlost:tama od 12:12 sati na sobnoj temperaturi. Mužjaci DIO miševa (20 sedmica) nabavljeni su od istog dobavljača i imali su ad libitum pristup ishrani sa 45% visokog sadržaja masti (kat. br. D12451, Research Diet Inc., NJ, SAD) i vodi u uslovima uzgoja. Miševi su prilagođeni okolini sedmicu dana prije početka studije. Dva dana prije prebacivanja na sistem indirektne kalorimetrije, miševi su izvagani, podvrgnuti MRI skeniranju (EchoMRI™, 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 i temperaturno kontrolirani sistem indirektne kalorimetrije u Sable Systems Internationals (Nevada, SAD), koji je uključivao monitore kvalitete hrane i vode i Promethion BZ1 okvir koji je bilježio nivoe 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, na ciklusu svjetlo:tama od 12:12 sati (svjetlo: 06:00–18:00). 2500 ml/min. Miševi su aklimatizirani 7 dana prije registracije. Snimci su prikupljani četiri dana zaredom. Nakon toga, miševi su držani na odgovarajućim temperaturama od 25, 27,5 i 30°C dodatnih 12 dana, nakon čega su dodani ćelijski koncentrati kao što je opisano u nastavku. U međuvremenu, grupe miševa držanih na 22°C držane su na ovoj temperaturi još dva dana (radi prikupljanja novih osnovnih podataka), a zatim je temperatura povećavana u koracima od 2°C svaki drugi dan na početku svjetlosne faze (06:00) dok nije dostigla 30°C. Nakon toga, temperatura je snižena 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 je počelo drugog dana (17. dan) i trajalo je 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. Dakle, na kraju studije, miševi držani na 22°C držani su na ovoj temperaturi 21/33 dana i na 22°C posljednjih 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 slijedili iste procedure istraživanja. Na dan -9, miševi su izvagani, snimljeni magnetnom rezonancom i podijeljeni u grupe uporedive po tjelesnoj težini i sastavu tijela. Na dan -7, miševi su prebačeni u zatvoreni sistem indirektne kalorimetrije s kontroliranom temperaturom proizvođača SABLE Systems International (Nevada, SAD). Miševi su smješteni pojedinačno s posteljinom, ali bez materijala za gniježđenje ili sklonište. Temperatura je postavljena na 22, 25, 27,5 ili 30 °C. Nakon jedne sedmice aklimatizacije (od dana -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 pod konstantnim uvjetima do 17. dana. Istovremeno, temperatura u grupi od 22°C povećavana je 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 prikupljeni su podaci za dva dana kako bi se obezbijedili osnovni podaci za naredne tretmane. Kože su dodane svim miševima 17. dana, a materijal za gnijezda je dodan 20. dana (Sl. 5). 23. dana miševi su izvagani i podvrgnuti MRI skeniranju, a zatim ostavljeni na miru 24 sata. 24. dana miševi su postili od početka fotoperioda (06:00) i primali su OGTT (2 g/kg) u 12:00 (6-7 sati posta). Nakon toga, miševi su vraćeni u svoje odgovarajuće SABLE uslove i eutanazirani drugog dana (25. dan).
DIO miševi (n = 8) su slijedili isti protokol kao i miševi normalne težine (kao što je opisano gore i na Slici 8). Miševi su održali 45% HFD tokom eksperimenta potrošnje energije.
VO2 i VCO2, kao i pritisak vodene pare, zabilježeni su frekvencijom od 1 Hz s vremenskom konstantom ćelije od 2,5 min. Unos hrane i vode prikupljan je kontinuiranim snimanjem (1 Hz) težine kanti s hranom i vodom. Korišteni monitor kvalitete prijavio je rezoluciju od 0,002 g. Nivoi aktivnosti zabilježeni su pomoću 3D XYZ monitora s nizom snopa, podaci su prikupljani u internoj rezoluciji od 240 Hz i prijavljeni svake sekunde kako bi se kvantificirala ukupna pređena udaljenost (m) s efektivnom prostornom rezolucijom od 0,25 cm. Podaci su obrađeni pomoću Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, izračunavajući EE i RER i filtrirajući ekstremne vrijednosti (npr. lažne obroke). Makro interpreter je konfiguriran za ispis podataka za sve parametre svakih pet minuta.
Pored regulacije EE, temperatura okoline može regulirati i druge aspekte metabolizma, uključujući postprandijalni metabolizam glukoze, reguliranjem lučenja hormona koji metaboliziraju glukozu. Da bismo testirali ovu hipotezu, konačno smo završili studiju tjelesne temperature izazivajući miševe normalne težine oralnim opterećenjem glukozom DIO (2 g/kg). Metode su detaljno opisane u dodatnim materijalima.
Na kraju studije (25. dan), miševi su bili natašte 2-3 sata (počevši od 06:00), anestezirani izofluranom i potpuno iskrvareni retroorbitalnom venepunkcijom. Kvantifikacija lipida u plazmi i hormona te lipida u jetri opisana je u Dodatnim materijalima.
Kako bi se istražilo da li temperatura ljuske uzrokuje intrinzične promjene u masnom tkivu koje utiču na lipolizu, ingvinalno i epididimalno masno tkivo je direktno izrezano iz miševa nakon posljednje faze iskrvarenja. Tkiva su obrađena korištenjem novo razvijenog ex vivo testa lipolize opisanog u Dopunskim metodama.
Smeđe masno tkivo (BAT) je prikupljeno na dan završetka studije i obrađeno kako je opisano u dodatnim metodama.
Podaci su prikazani kao srednja vrijednost ± SEM. Grafikoni su kreirani u GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA), a grafike su uređene u Adobe Illustratoru (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistička značajnost je procijenjena u GraphPad Prism i testirana parnim t-testom, jednosmjernom/dvosmjernom ANOVA s ponovljenim mjerenjima nakon čega slijedi Tukeyjev test višestrukih poređenja ili jednosmjernom ANOVA bez uparivanja nakon čega slijedi Tukeyjev test višestrukih poređenja po potrebi. Gaussova distribucija podataka je validirana D'Agostino-Pearsonovim testom normalnosti prije testiranja. Veličina uzorka je naznačena u odgovarajućem odjeljku "Rezultati", kao i u legendi. Ponavljanje je definirano kao bilo koje mjerenje izvršeno na istoj životinji (in vivo ili na uzorku tkiva). U smislu reproducibilnosti podataka, povezanost između potrošnje energije i temperature kućišta je dokazana u četiri nezavisne studije korištenjem različitih miševa sa sličnim dizajnom studije.
Detaljni eksperimentalni protokoli, materijali i neobrađeni podaci dostupni su na razuman zahtjev od glavnog autora Runea 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 (Nature Research Report) povezan s ovim člankom.
Svi podaci formiraju graf. 1-7 su pohranjeni u repozitorijumu naučne baze podataka, 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 i Tang-Christensen, M. Laboratorijske životinje kao surogatni modeli ljudske gojaznosti. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO i Tang-Christensen, M. Laboratorijske životinje kao surogatni modeli ljudske gojaznosti.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. i Tang-Christensen M. Laboratorijske životinje kao surogatni 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 i 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 surogatni modeli gojaznosti kod ljudi.Acta Pharmacology, kriminal 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Izračunavanje nove Mieove konstante i eksperimentalno određivanje veličine opekotine. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Termoregulacijski sistem miša: njegove implikacije za prenos 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. Fiziologija. Endokrini. Metabolizam. 311, E202–E213 (2016).
Lee, P. i dr. Smeđe masno tkivo prilagođeno temperaturi modulira osjetljivost na inzulin. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ i dr. Niža kritična temperatura i termogeneza izazvana hladnoćom bile su obrnuto proporcionalne tjelesnoj težini i bazalnom metabolizmu kod vitkih i osoba s prekomjernom težinom. J. Warmly. biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature smještaja za miševe koje oponašaju toplotno okruženje ljudi: Eksperimentalna studija. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature smještaja za miševe koje oponašaju toplotno okruženje ljudi: Eksperimentalna studija.Fischer, AW, Cannon, B. i Nedergaard, J. Optimalne temperature u kući za miševe koje 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 koja simulira 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 na miševima na ljude? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Koja je najbolja temperatura smještaja za prevođenje eksperimenata na miševima na ljude?Keyer J, Lee M i Speakman JR Koja je najbolja sobna temperatura za prenos eksperimenata s miševa 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 prenos eksperimenata s miševa na ljude?Moore, metabolizam. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ i MacDougald, OA Miševi kao eksperimentalni modeli za ljudsku fiziologiju: kada je nekoliko stepeni u temperaturi smještaja bitno. Seeley, RJ i MacDougald, OA Miševi kao eksperimentalni modeli za ljudsku fiziologiju: kada je nekoliko stepeni u temperaturi smještaja bitno. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miši kao eksperimentalni modeli za fiziologiju čovjeka: kada nekoliko stepenica u kući imaju vrijednost. Seeley, RJ i MacDougald, OA Miševi kao eksperimentalni modeli za ljudsku fiziologiju: kada nekoliko stepeni u domu napravi 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 i MacDougald, OA Miševi kao eksperimentalni model ljudske fiziologije: kada je važno nekoliko stepeni sobne temperature.Nacionalni metabolizam. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na pitanje „Koja je najbolja temperatura smještaja za prevođenje eksperimenata na miševima na ljude?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na pitanje „Koja je najbolja temperatura smještaja za prevođenje eksperimenata na miševima na ljude?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na pitanje „Koja je najbolja sobna temperatura za prenos eksperimenata s miševa 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 ljuske za prenos eksperimenata s miševa na ljude?“Da: termoneutralno. Moore. metabolizam. 26, 1-3 (2019).
Vrijeme objave: 28. oktobar 2022.
