Hvala za obisk Nature.com. Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo CSS. Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da v Internet Explorerju uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju). Za zagotovitev nadaljnje podpore bomo spletno mesto postavili brez stilov in javascripta.
Večina metaboličnih študij pri miših se izvaja pri sobni temperaturi, čeprav v teh pogojih miši za razliko od ljudi porabijo veliko energije, ki vzdržuje notranjo temperaturo. Tu opisujemo normalno težo in prehrano, ki jo povzroča debelost (DIO) pri miših C57BL/6J, ki se hranijo s chow chow oziroma 45% dieta z veliko maščobo. Miše so postavili 33 dni pri 22, 25, 27,5 in 30 ° C v posrednem sistemu kalorimetrije. Pokažemo, da se izdatki energije linearno povečujejo s 30 ° C na 22 ° C in je pri obeh mišjih modelih približno 30% višji pri 22 ° C. Pri miši z normalno težo je vnos hrane preprečil EE. Nasprotno, dio miši niso zmanjšale vnosa hrane, ko se je EE zmanjšala. Tako so imeli na koncu študije miši pri 30 ° C večjo telesno maso, maščobno maso in plazemski glicerol ter trigliceridi kot miši pri 22 ° C. Neravnovesje pri miših DIO je lahko posledica večje diete, ki temelji na užitku.
Miška je najpogosteje uporabljena živalski model za preučevanje človeške fiziologije in patofiziologije in je pogosto privzeta žival, ki se uporablja v zgodnjih fazah odkrivanja in razvoja drog. Vendar se miši od ljudi razlikujejo na več pomembnih fizioloških načinov, in čeprav lahko alometrično skaliranje do neke mere uporabimo za prevod v ljudi, ogromne razlike med miši in ljudmi ležijo v termoregulaciji in energijski homeostazi. To kaže na temeljno nedoslednost. Povprečna telesna masa odraslih miši je vsaj tisočkrat manjša kot pri odraslih (50 g v primerjavi s 50 kg), razmerje med površino in maso pa se razlikuje za približno 400-krat zaradi nelinearne geometrijske transformacije, ki jo opisuje Mee . Enačba 2. Kot rezultat, miši izgubijo bistveno več toplote glede na njihov volumen, zato so bolj občutljive na temperaturo, bolj nagnjene k hipotermiji in imajo povprečno bazalno hitrost presnove desetkrat višjo kot pri ljudeh. Pri standardni sobni temperaturi (~ 22 ° C) morajo miši povečati skupni porabi energije (EE) za približno 30%, da ohranijo telesno temperaturo jedra. Pri nižjih temperaturah se EE poveča za približno 50% in 100% pri 15 in 7 ° C v primerjavi z EE pri 22 ° C. Tako standardni stanovanjski pogoji povzročajo odziv hladnega stresa, kar bi lahko ogrozilo prenosljivost rezultatov mišjih ljudi na ljudi, saj ljudje, ki živijo v sodobnih družbah Temperatura, ko ustvarimo termonevtralno območje (TNZ) okoli nas. Ta pomemben vidik je bil v zadnjih letih deležen le 2–4 ° C7,8 Dejansko je bil ta pomemben vidik, 7,8,9,10,11,12 in predlagamo, da se nekatere "razlike v vrstah" ublažijo s povečanjem Temperatura lupine 9. Vendar pa ni soglasja o temperaturnem območju, ki predstavlja termoneutralnost pri miših. Torej, ali je spodnja kritična temperatura v termonevtralnem območju pri miših z enim kolenom bližje 25 ° C ali bližje 30 ° C4, 7, 8, 10, 12, ostaja sporna. EE in drugi presnovni parametri so bili omejeni na ure do dni, zato lahko v kolikšni meri dolgotrajna izpostavljenost različnim temperaturam vpliva na presnovne parametre, kot je telesna teža, ni jasno. poraba, uporaba substrata, toleranca na glukozo ter koncentracije lipidov in glukoze v plazmi ter hormoni, ki regulirajo apetit. Poleg tega so potrebne nadaljnje raziskave, da se ugotovi, v kolikšni meri lahko prehrana vpliva na te parametre (DIO miši na dieti z veliko maščobami so lahko bolj usmerjene v dieto, ki temelji na užitku (hedonična)). Da bi zagotovili več informacij o tej temi, smo preučili vpliv temperature vzreje na prej omenjene presnovne parametre pri moških odraslih moških in prehrani, ki jih povzročajo debele (DIO), na 45% dieti z veliko maščobami. Miše so bile vsaj tri tedne pri 22, 25, 27,5 ali 30 ° C. Temperature pod 22 ° C niso bile preučene, ker je standardno ohišje živali redko pod sobno temperaturo. Ugotovili smo, da so se miši z normalno težo in eno krogom odzvale podobno kot sprememba temperature ohišja glede na EE in ne glede na stanje ograjenega prostora (z ali brez zavetišča/gnezditvenega materiala). Medtem ko so miši normalne teže prilagodili vnos hrane glede na EE, je bil vnos hrane dio miši v veliki meri neodvisen od EE, kar je povzročilo, da so miši pridobile večjo težo. Glede na podatke o telesni teži so plazemske koncentracije lipidov in ketonskih teles pokazale, da so bile miši DIO pri 30 ° C bolj pozitivno energijsko ravnovesje kot miši pri 22 ° C. Osnovni razlogi za razlike v ravnovesju v vnosu energije in EE med normalno težo in miši DIO zahtevajo nadaljnjo preučevanje, vendar so lahko povezani s patofiziološkimi spremembami pri miših DIO in učinkom diete, ki temelji na užitku, kot posledica debele prehrane.
EE se je linearno povečala s 30 na 22 ° C in je bila za približno 30% višja pri 22 ° C v primerjavi s 30 ° C (slika 1A, B). Dihalni tečaj (RER) je bil neodvisen od temperature (slika 1C, D). Vnos hrane je bil skladen z dinamiko EE in se je povečal z zniževanjem temperature (tudi ~ 30% višji pri 22 ° C v primerjavi s 30 ° C (slika 1E, F). Vnos vode in raven aktivnosti nista odvisna od temperature (slika. 1G).
Moške miši (C57BL/6J, 20 tednov, posamezno ohišje, n = 7), so bile nameščene v presnovnih kletkah pri 22 ° C en teden pred začetkom študije. Dva dni po zbiranju osnovnih podatkov je bila temperatura zvišana v korakih 2 ° C ob 06:00 uri na dan (začetek svetlobne faze). Podatki so predstavljeni kot povprečna ± standardna napaka srednje, temna faza (18: 00–06: 00 h) pa je predstavljena s sivo škatlo. A izdatki za energijo (Kcal/H), B Skupni izdatki za energijo pri različnih temperaturah (Kcal/24 h), C dihalni tečaj (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D povprečni RER v svetlobi in temni (VCO2/VO2) fazi (ničelna vrednost je opredeljena kot 0,7). E kumulativni vnos hrane (G), F 24h Skupni vnos hrane, G 24h Skupni vnos vode (ML), H 24h Skupni vnos vode, I kumulativna raven aktivnosti (M) in J Skupna raven aktivnosti (M/24h). ). Miše so 48 ur hranili pri navedeni temperaturi. Podatki, prikazani za 24, 26, 28 in 30 ° C, se nanašajo na zadnjih 24 ur vsakega cikla. Miši so ostale nahranjene v celotni študiji. Statistični pomen je bil preizkušen z večkratnimi meritvami enosmerne ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev večkratni primerjalni test. Zvezdice kažejo na pomen za začetno vrednost 22 ° C, senčenje kaže na pomen med drugimi skupinami, kot je navedeno. *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.Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno eksperimentalno obdobje (0-192 ur). n = 7.
Kot pri miših z normalno težo se je EE linearno povečala z zniževalno temperaturo, v tem primeru pa je bila tudi EE približno 30% višja pri 22 ° C v primerjavi s 30 ° C (slika 2A, B). RER se ni spremenil pri različnih temperaturah (slika 2C, D). V nasprotju z miši normalne teže vnos hrane ni bil skladen z EE kot funkcijo sobne temperature. Vnos hrane, vnos vode in raven aktivnosti so bili neodvisni od temperature (slike 2E - J).
Moške (C57BL/6J, 20 tednov) DIO miši so bile eno teden pred začetkom študije posamično nameščene v presnovnih kletkah pri 22 ° C. Miši lahko uporabljajo 45% HFD ad libitum. Po aklimatizaciji dva dni so bili zbrani izhodiščni podatki. Nato je bila temperatura povišana v korakih 2 ° C vsak drugi dan ob 06:00 (začetek svetlobne faze). Podatki so predstavljeni kot povprečna ± standardna napaka srednje, temna faza (18: 00–06: 00 h) pa je predstavljena s sivo škatlo. A izdatki za energijo (Kcal/H), B Skupni izdatki za energijo pri različnih temperaturah (Kcal/24 h), C dihalni tečaj (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D povprečni RER v svetlobi in temni (VCO2/VO2) fazi (ničelna vrednost je opredeljena kot 0,7). E kumulativni vnos hrane (G), F 24h Skupni vnos hrane, G 24h Skupni vnos vode (ML), H 24h Skupni vnos vode, I kumulativna raven aktivnosti (M) in J Skupna raven aktivnosti (M/24h). ). Miše so 48 ur hranili pri navedeni temperaturi. Podatki, prikazani za 24, 26, 28 in 30 ° C, se nanašajo na zadnjih 24 ur vsakega cikla. Do konca študije so bile miši vzdrževane pri 45% HFD. Statistični pomen je bil preizkušen z večkratnimi meritvami enosmerne ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev večkratni primerjalni test. Zvezdice kažejo na pomen za začetno vrednost 22 ° C, senčenje kaže na pomen med drugimi skupinami, kot je navedeno. *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.Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno eksperimentalno obdobje (0-192 ur). n = 7.
V drugi seriji poskusov smo preučili učinek temperature okolice na iste parametre, vendar tokrat med skupinami miši, ki so bile nenehno hranile pri določeni temperaturi. Miševe smo razdelili v štiri skupine, da bi zmanjšali statistične spremembe povprečne in standardne odklonosti telesne teže, maščob in normalne telesne teže (slika 3A - C). Po 7 dneh aklimatizacije so zabeležili 4,5 dni EE. Na EE bistveno vpliva temperatura okolice tako v dnevnih urah kot ponoči (slika 3D) in se linearno poveča, ko se temperatura zniža z 27,5 ° C na 22 ° C (slika 3E). V primerjavi z drugimi skupinami je bil RER skupine 25 ° C nekoliko zmanjšan in med preostalimi skupinami ni bilo razlik (slika 3F, G). Vnos hrane, vzporedno z vzorcem EE, se je povečal za približno 30% pri 22 ° C v primerjavi s 30 ° C (slika 3H, I). Poraba vode in raven aktivnosti se med skupinami ni bistveno razlikovala (slika 3J, K). Izpostavljenost različnim temperaturam do 33 dni ni povzročila razlik v telesni teži, vitki masi in maščobni masi med skupinami (slika 3N-S), vendar je povzročila zmanjšanje vitke telesne mase približno 15% v primerjavi s Ocene, o katerih se poročajo (slika 3N-S). 3b, r, c)) in maščobna masa se je povečala za več kot 2 -krat (od ~ 1 g do 2–3 g, slika 3c, t, c). Žal ima 30 ° C omara za kalibracijo in ne more zagotoviti natančnih podatkov EE in RER.
- telesna teža (a), vitka masa (b) in maščobna masa (c) po 8 dneh (en dan pred prenosom v sistem sable). D poraba energije (kcal/h). e Povprečna poraba energije (0–108 ur) pri različnih temperaturah (kcal/24 ur). F RESPRATORSKA RAZVOJA (RER) (VCO2/VO2). G Srednja rer (VCO2/VO2). h Skupni vnos hrane (g). Mislim na vnos hrane (g/24 ur). J Skupna poraba vode (ML). k Povprečna poraba vode (ml/24 h). l Kumulativna raven aktivnosti (M). m povprečna raven aktivnosti (m/24 h). n Telesna teža 18. dan, o sprememba telesne teže (od -8. do 18. dan), P vitka masa 18. dan, Q sprememba vitke mase (od -8 do 18. dan), R maščobna masa na 18. dan , in sprememba maščobne mase (od -8 do 18 dni). Statistični pomen ponavljajočih se ukrepov je preizkusil Oneway-Anova, ki mu je sledil Tukeyjev večkratni primerjalni test. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05 ， ** P <0,01 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05 ， ** P <0,01 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001.Podatki so predstavljeni kot povprečna + standardna napaka srednje, temna faza (18: 00-06: 00 h) je predstavljena s sivimi polji. Pike na histogramih predstavljajo posamezne miši. Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno eksperimentalno obdobje (0-108 ur). n = 7.
Miši so se v izhodišču ujemali s telesno težo, vitko maso in maščobno maso (slike 4A - C) in vzdrževali pri 22, 25, 27,5 in 30 ° C kot v študijah z normalno težo miši. . Pri primerjavi skupin miši je razmerje med EE in temperaturo pokazalo podobno linearno razmerje s temperaturo sčasoma pri istih miših. Tako so miši, ki so bile pri 22 ° C, porabile približno 30% več energije kot miši, ki se hranijo pri 30 ° C (slika 4D, E). Pri preučevanju učinkov pri živalih temperatura ni vedno vplivala na RER (slika 4F, G). Vnos hrane, vnos vode in aktivnost ni bistveno vplival na temperaturo (slike 4H - M). Po 33 dneh vzreje so imele miši pri 30 ° C bistveno večjo telesno težo kot miši pri 22 ° C (slika 4N). V primerjavi z njihovimi izhodiščnimi točkami so imele miši, vzrejene pri 30 ° C, znatno večje telesne teže kot miši, vzrejene pri 22 ° C (povprečna vrednost ± standardna napaka povprečne: slika 4O). Relativno večje povečanje telesne mase je bilo posledica povečanja maščobne mase (slika 4P, Q) in ne povečanja vitke mase (slika 4R, S). V skladu z nižjo vrednostjo EE pri 30 ° C se je ekspresija več genov netopirjev, ki povečujejo funkcijo/aktivnost BAT, zmanjšala pri 30 ° C v primerjavi z 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 in PRDM16. Drugi ključni geni, ki prav tako povečajo delovanje/aktivnost BAT, niso bili vplivali: SEMA3A (regulacija rasti nevrita), TFAM (mitohondrijska biogeneza), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (glukoneogeneza) in CPT1A. Presenetljivo sta se UCP1 in VEGF-A, povezana s povečano termogeno aktivnostjo, v skupini 30 ° C nista zmanjšala. Dejansko so bile ravni UCP1 pri treh miših višje kot v skupini 22 ° C, VEGF-A in ADRB2 pa sta bila znatno povišana. V primerjavi s skupino 22 ° C miši, ki se vzdržujejo pri 25 ° C in 27,5 ° C, niso pokazale sprememb (dodatna slika 1).
- telesna teža (a), vitka masa (b) in maščobna masa (c) po 9 dneh (en dan pred prenosom v sistem sable). D poraba energije (EE, kcal/h). e Povprečna poraba energije (0–96 ur) pri različnih temperaturah (kcal/24 ur). F Razmerje dihal (RER, VCO2/VO2). G Srednja rer (VCO2/VO2). h Skupni vnos hrane (g). Mislim na vnos hrane (g/24 ur). J Skupna poraba vode (ML). k Povprečna poraba vode (ml/24 h). l Kumulativna raven aktivnosti (M). m povprečna raven aktivnosti (m/24 h). n Telesna teža na 23. dan (g), o sprememba telesne teže, p vitka masa, sprememba vitke mase (g) na 23. dan v primerjavi z 9. dan, sprememba maščobne mase (g) pri 23 -dnevnem, maščobi Masa (g) v primerjavi z 8. dan, 23. dan v primerjavi z -8. dan. Statistični pomen ponavljajočih se ukrepov je preizkusil Oneway-Anova, ki mu je sledil Tukeyjev večkratni primerjalni test. *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.Podatki so predstavljeni kot povprečna + standardna napaka srednje, temna faza (18: 00-06: 00 h) je predstavljena s sivimi polji. Pike na histogramih predstavljajo posamezne miši. Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno eksperimentalno obdobje (0-96 ur). n = 7.
Tako kot ljudje tudi miši pogosto ustvarjajo mikro okolje za zmanjšanje izgube toplote na okolje. Da bi količinsko opredelili pomen tega okolja za EE, smo EE ocenili pri 22, 25, 27,5 in 30 ° C, z ali brez usnjarskih stražarjev in gnezdilnega materiala. Pri 22 ° C dodajanje standardnih kož zmanjša EE za približno 4%. Naslednji dodajanje gnezdilnega materiala je zmanjšalo EE za 3–4% (slika 5A, B). Z dodajanjem hiš ali kože + posteljnine niso opazili pomembnih sprememb v RER, vnosu hrane, vnosu vode ali ravni aktivnosti (slika 5i - P). Dodajanje kože in gnezdilnega materiala je tudi znatno zmanjšalo EE pri 25 in 30 ° C, vendar so bili odzivi kvantitativno manjši. Pri 27,5 ° C ni bilo opaziti razlike. Zlasti se je v teh poskusih EE z naraščajočo temperaturo znižal, v tem primeru pa približno 57% nižje od EE pri 30 ° C v primerjavi z 22 ° C (slika 5C - H). Ista analiza je bila izvedena samo za svetlobno fazo, kjer je bil EE bližje bazalni presnovni hitrosti, saj so v tem primeru miši večinoma počivale v koži, kar je povzročilo primerljive velikosti učinka pri različnih temperaturah (dodatna slika 2A - H) .
Podatki za miši iz zavetišča in gnezditvenega materiala (temno modra), doma, vendar brez gnezdečega materiala (svetlo modra) ter material za dom in gnezdo (oranžna). Poraba energije (EE, Kcal/H) za prostore A, C, E in G pri 22, 25, 27,5 in 30 ° C, B, D, F in H pomeni EE (Kcal/H). Podatki IP za miši, nameščene pri 22 ° C: I dihalne hitrosti (RER, VCO2/VO2), J Srednji RER (VCO2/VO2), K kumulativni vnos hrane (g), L povprečni vnos hrane (g/24 h), m, M Skupni vnos vode (ml), n povprečni vnos vode AUC (ml/24h), o skupna aktivnost (m), p povprečna raven aktivnosti (m/24h). Podatki so predstavljeni kot povprečna + standardna napaka srednje, temna faza (18: 00-06: 00 h) je predstavljena s sivimi polji. Pike na histogramih predstavljajo posamezne miši. Statistični pomen ponavljajočih se ukrepov je preizkusil Oneway-Anova, ki mu je sledil Tukeyjev večkratni primerjalni test. *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.Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno eksperimentalno obdobje (0-72 ur). n = 7.
Pri miših z normalno težo (2-3 ure po tešče) vzreja pri različnih temperaturah ni povzročila pomembnih razlik v plazemskih koncentracijah TG, 3-HB, holesterola, ALT in AST, ampak HDL kot funkcijo temperature. Slika 6A-E). Koncentracije plazme na tešče leptin, inzulin, C-peptid in glukagon se tudi med skupinami niso razlikovale (slike 6G-J). Na dan testa za toleranco glukoze (po 31 dneh pri različnih temperaturah) je bila izhodiščna raven glukoze v krvi (5-6 ur na tešče) približno 6,5 mm, brez razlike med skupinami. Dajanje peroralne glukoze je v vseh skupinah znatno povečalo koncentracijo glukoze v krvi, vendar sta bili v skupini miši, nameščenih pri 30 ° C (posamezne časovne točke: P, nižje tako najvišja koncentracija kot inkrementalna površina pod krivuljami (15–120 min). <0,05 - p <0,0001, slika 6K, l) v primerjavi z mišmi, nameščenimi pri 22, 25 in 27,5 ° C (ki se med seboj niso razlikovale). Dajanje peroralne glukoze je v vseh skupinah znatno povečalo koncentracijo glukoze v krvi, vendar sta bili v skupini miši, nameščenih pri 30 ° C (posamezne časovne točke: P, nižje tako najvišja koncentracija kot inkrementalna površina pod krivuljami (15–120 min). <0,05 - p <0,0001, slika 6K, l) v primerjavi z mišmi, nameščenimi pri 22, 25 in 27,5 ° C (ki se med seboj niso razlikovale). Prsorьnoe v glюkoзы зnayTiTel opOlo konja KONцENTRANGIJA, TAKIK IPLOщADь PRIRANJENIJSKEGA POD KRIVACIJA (IAUC) (15–120 ') ° Clinije ° CUC, °, ki bi se (OtElьe вremnenыe ioчki: p <0,05 - p <0.0001, 6K. Rayliчalisь MEжDUSO SOBOй). Peroralno dajanje glukoze je znatno povečalo koncentracijo glukoze v krvi v vseh skupinah, vendar sta bila tako največja koncentracija kot inkrementalna površina pod krivuljami (IAUC) (15–120 min) nižja v skupini miši 30 ° C (ločene časovne točke: p <0,05– P <0,0001, slika 6K, l) v primerjavi z mišmi, ki so bile pri 22, 25 in 27,5 ° C (ki se med seboj niso razlikovale).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度 ， 但在 30 ° C 饲养的小鼠组中 ， 峰值浓度和曲线下增加面积 峰值浓度和曲线下增加面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点： P <0,05 - p <0,0001 ， 图 6K ， l） 与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异 的小鼠（彼此之间没有差异） 相比。口服 葡萄糖 给 给 药 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 在 30 ° C 饲养 中 中 ， ， 浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 面积 (iauc) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点点 点: p <0,05 - p < 0,0001 ， 图 6K ， l） 与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异）） 相比。Peroralno dajanje glukoze je znatno povečalo koncentracijo glukoze v krvi v vseh skupinah, vendar sta bili tako najvišji koncentracija kot površina pod krivuljo (IAUC) (15–120 min) nižja v skupini miši, ki jih hrani 30 ° C (vse časovne točke).: P <0,05 - p <0,0001, ri. : P <0,05 - p <0,0001, sl.6L, l) v primerjavi z mišmi, ki se hranijo pri 22, 25 in 27,5 ° C (med seboj ni razlike).
Plazemske koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT, AST, FFA, glicerola, leptina, insulina, C-peptida in glukagona so prikazane pri odraslih moških dio (AL) po 33 dneh hranjenja pri navedeni temperaturi . Miši niso bile nahranjene 2-3 ure pred vzorčenjem krvi. Izjema je bil peroralni test tolerance na glukozo, ki je bil izveden dva dni pred koncem študije o miših, ki so jih postili 5-6 ur in jih hranili pri ustrezni temperaturi 31 dni. Miše so bile izzvane z 2 g/kg telesne teže. Območje pod podatki o krivulji (L) je izraženo kot postopni podatki (IAUC). Podatki so predstavljeni kot povprečje ± SEM. Pike predstavljajo posamezne vzorce. *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.
Pri miših DIO (tudi 2-3 ure) se koncentracije plazme holesterol, HDL, ALT, AST in FFA med skupinami niso razlikovale. Tako TG kot glicerol sta bila v skupini 30 ° C znatno povišana v primerjavi s skupino 22 ° C (slike 7A - H). V nasprotju s tem je bil 3 GB za približno 25% nižji pri 30 ° C v primerjavi z 22 ° C (slika 7B). Čeprav so bile miši, ki so bile vzdrževane pri 22 ° C C. ° C. Miši, vzrejene pri 30 ° C, so bile v razmeroma bolj energijsko negativnem stanju. V skladu s tem so bile jetrne koncentracije ekstrakcijskega glicerola in TG, vendar ne glikogena in holesterola, v skupini 30 ° C višje (dodatna slika 3A-D). Da bi raziskali, ali so temperaturno odvisne razlike v lipolizi (merjene s plazemskim TG in glicerolom), posledica notranjih sprememb epididimalne ali dimeljske maščobe, smo na koncu študije ekstrahirali maščob vivo. in sproščanje glicerola. V vseh eksperimentalnih skupinah so vzorci maščobnega tkiva iz epididimalnih in dimeljskih skladišč pokazali vsaj dvojno povečanje proizvodnje glicerola in FFA kot odgovor na stimulacijo izoproterenola (dodatna slika 4A-D). Vendar pa ni bilo ugotovljenih vplivov temperature lupine na bazalno ali izoproterenol stimulirano lipolizo. V skladu z večjo telesno maso in maščobno maso je bila raven leptina v plazmi znatno višja v skupini 30 ° C kot v skupini 22 ° C (slika 7i). Nasprotno, plazemske ravni insulina in C-peptida se med temperaturnimi skupinami niso razlikovale (slika 7K, K), vendar je plazemski glukagon pokazal odvisnost od temperature, vendar je bilo v tem primeru skoraj 22 ° C v nasprotni skupini dvakrat primerjano do 30 ° C. Od. Skupina C (slika 7L). FGF21 se med različnimi temperaturnimi skupinami ni razlikoval (slika 7m). Na dan OGTT je bila glukoza v krvi približno 10 mM in se ni razlikovala med mišmi, nameščenimi pri različnih temperaturah (slika 7N). Peroralno dajanje glukoze je povečalo raven glukoze v krvi in doseglo vrhunec v vseh skupinah pri koncentraciji približno 18 mm 15 minut po odmerjanju. V IAUC (15–120 min) in koncentracijah v različnih časovnih točkah po odmerku ni bilo bistvenih razlik (15, 30, 60, 90 in 120 min) (slika 7N, O).
Plazemske koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT, AST, FFA, glicerola, leptina, insulina, C-peptida, glukagona in FGF21 so bile po 33 dneh hranjenja prikazane pri odraslih moških dio (AO). določena temperatura. Miši niso bile nahranjene 2-3 ure pred vzorčenjem krvi. Peroralni test tolerance za glukozo je bil izjema, saj je bil izveden v odmerku 2 g/kg telesne teže dva dni pred koncem študije pri miših, ki so se postili 5-6 ur in hranili pri ustrezni temperaturi 31 dni. Območje pod podatki o krivulji (O) je prikazano kot inkrementalni podatki (IAUC). Podatki so predstavljeni kot povprečje ± SEM. Pike predstavljajo posamezne vzorce. *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.
Prenosljivost podatkov glodavcev na ljudi je zapleteno vprašanje, ki ima osrednjo vlogo pri razlagi pomena opazovanj v okviru fizioloških in farmakoloških raziskav. Zaradi ekonomskih razlogov in olajšanja raziskav se miši pogosto hranijo pri sobni temperaturi pod termonevtralno območje, kar ima za posledico aktiviranje različnih kompenzacijskih fizioloških sistemov, ki povečujejo hitrost presnove in potencialno poslabšajo prevajanje9. Tako lahko izpostavljenost miši mrazu povzroči, da so miši, odporne proti prehrani, in lahko prepreči hiperglikemijo pri podganah, zdravljenih s streptozotocinom, zaradi povečanega neinsulinskega transport glukoze. Vendar ni jasno, v kolikšni meri dolgotrajna izpostavljenost različnim ustreznim temperaturam (od prostora do termonevtralne) vpliva ki so jim lahko uravnotežili povečanje EE s povečanjem vnosa hrane. Študija, predstavljena v tem članku, je namenjena tej temi.
Pokažemo, da je EE v normalni teži odraslih miši in moških dio miši obratno povezan s sobno temperaturo med 22 in 30 ° C. Tako je bil EE pri 22 ° C približno 30% višji kot pri 30 ° C. V obeh mišjih modelih. Vendar je pomembna razlika med miši normalne mase in miši DIO ta, da se miši normalne mase pri nižjih temperaturah ujemajo z EE, saj so ustrezno prilagodili vnos hrane, vnos hrane pri miših DIO se je spreminjal na različnih ravneh. Temperature študije so bile podobne. Po enem mesecu so miši DIO pri 30 ° C pridobile večjo telesno težo in maščobno maso, kot so miši, ki se hranijo pri 22 ° C, medtem ko se običajni ljudje hranijo pri isti temperaturi in v istem obdobju niso privedle do vročine. odvisna razlika v telesni teži. Teža miši. V primerjavi s temperaturami v bližini termonevtralne ali pri sobni temperaturi je rast pri sobni temperaturi povzročila DIO ali miši normalne teže na dieti z veliko maščobo, ne pa na mišji prehrani z normalno težo, da bi pridobili relativno manjšo težo. telo. Podprte z drugimi študijami17,18,19,20,21, vendar ne z ALL22,23.
Sposobnost ustvarjanja mikrookolja za zmanjšanje izgube toplote se domneva, da se toplotno nevtralnost preusmeri v levo8, 12. V naši raziskavi sta se tako dodajanje gnezdilnega materiala kot prikrivanje zmanjšalo EE, vendar ni povzročilo toplotne nevtralnosti do 28 ° C. Tako naši podatki ne podpirajo, da bi morala biti nizka točka termonevtralnosti pri odraslih miših z enim kolenom z ali brez okolju obogatenih hiš 26-28 ° C, kot je prikazano8,12, vendar podpira druge študije, ki kažejo termoneutralnost. Temperature 30 ° C pri miših z nizko točko, 10, 24. Za zapletene zadeve se termonevtralna točka pri miših čez dan ne zdi statična, saj je med fazo počitka (lahka) nižja, morda zaradi nižje kalorije proizvodnja kot posledica aktivnosti in prehrane, ki jo povzroča termogeneza. Tako se v svetlobni fazi izkaže, da je spodnja točka toplotne nevtralnosti ~ 29 ° S, v temni fazi pa ~ 33 ° S25.
Konec koncev je razmerje med temperaturo okolice in skupno porabo energije določeno z odvajanjem toplote. V tem okviru je razmerje med površino in prostornino pomembna determinanta toplotne občutljivosti, ki vpliva na odvajanje toplote (površina) in nastajanje toplote (prostornina). Poleg površine se prenos toplote določi tudi z izolacijo (hitrost prenosa toplote). Pri ljudeh lahko maščobna masa zmanjša izgubo toplote z ustvarjanjem izolacijske pregrade okoli telesne lupine in predlaga se, da je maščobna masa pomembna tudi za toplotno izolacijo pri miših, spuščanje termonevtralne točke in zmanjšanje temperaturne občutljivosti pod toplotno nevtralno točko ( krivulja naklona). Temperatura okolice v primerjavi z EE) 12. Naša raziskava ni bila zasnovana za neposredno oceno tega domnevnega odnosa, ker so bili podatki o sestavi telesa zbrani 9 dni pred zbranimi podatki o porabi energije in ker maščobna masa ni bila stabilna v celotni študiji. Ker pa imajo miši normalne mase in DIO 30% nižje EE pri 30 ° C kot pri 22 ° C kljub vsaj 5-kratni razliki v maščobni masi, naši podatki ne podpirajo, da bi morala debelost zagotoviti osnovno izolacijo. Faktor, vsaj ne v preiskovanem temperaturnem območju. To je v skladu z drugimi študijami, ki so bolj zasnovane za raziskovanje tega 4,24. V teh študijah je bil izolacijski učinek debelosti majhen, vendar je bilo ugotovljeno, da je krzno 30-50% celotne toplotne izolacije4,24. Vendar se je pri mrtvih miših toplotna prevodnost takoj po smrti povečala za približno 450%, kar kaže na to, da je izolacijski učinek krzna potreben za fiziološke mehanizme, vključno z vazokonstrikcijo. Poleg razlik med vrstami v krzno med miši in ljudmi lahko na slabi izolacijski učinek debelosti pri miših vplivajo tudi naslednji vidiki: izolacijski faktor človeške maščobne mase posreduje predvsem podkožna maščobna masa (debelina) 26,27. Običajno pri glodalcih manj kot 20% vseh živali28. Poleg tega skupna maščobna masa morda ne bo niti premajhna merilo posameznikove toplotne izolacije, saj je bilo trditi, da se izboljšana toplotna izolacija izravna z neizogibnim povečanjem površine (in s tem povečana izguba toplote), ko se maščoba poveča. .
Pri miši z normalno težo se plazemske koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT in AST pri različnih temperaturah skoraj 5 tednov niso spremenile, verjetno zato, ker so bile miši v istem stanju energetskega ravnovesja. so bili enaki pri teži in telesni sestavi kot na koncu študije. V skladu s podobnostjo maščobne mase tudi ni bilo razlik v ravni leptina v plazmi, niti pri insulinu na tešče, C-peptidu in glukagonu. Pri miših Dio je bilo najdenih več signalov. Čeprav miši pri 22 ° C prav tako niso imele splošne negativne energijske ravnovesja v tem stanju (ko so pridobivale težo), so bile na koncu študije razmeroma bolj pomanjkljivo energije v primerjavi z mišmi, vzrejenimi pri 30 ° C visoki ketoni. Proizvodnja telesa (3 GB) in zmanjšanje koncentracije glicerola in TG v plazmi. Vendar se zdi, da temperaturno odvisne razlike v lipolizi niso posledica lastnih sprememb v epididimalni ali dimeljski maščobi, kot so spremembe izražanja lipaze, ki se odziva na adipohormon, saj sta FFA in glicerol, ki se sprostijo iz maščob, ekstrahiranih iz teh skladišč med temperaturo Skupine so podobne drug drugemu. Čeprav v trenutni študiji nismo raziskali simpatičnega tona, so drugi ugotovili, da je IT (na podlagi srčnega utripa in srednjega arterijskega tlaka) linearno povezan z okoljsko temperaturo pri miših in je približno nižji pri 30 ° C kot pri 22 ° C 20% C Tako lahko temperaturno odvisne razlike v simpatičnem tonu igrajo vlogo pri lipolizi v naši raziskavi, a ker povečanje simpatičnega tona spodbuja in ne zavira lipolize, lahko drugi mehanizmi preprečijo to zmanjšanje pri gojenih miših. Potencialna vloga pri razpadu telesne maščobe. Sobna temperatura. Poleg tega je del spodbujevalnega učinka simpatičnega tona na lipolizo posredno posredovano z močnim inhibicijo izločanja insulina, kar poudarja učinek dopolnjevanja insulina, ki prekine na lipolizo30 premalo za spreminjanje lipolize. Namesto tega smo ugotovili, da so razlike v energetskem statusu najverjetneje prispevale k tem razlikam pri miših DIO. Osnovni razlogi, ki vodijo do boljše regulacije vnosa hrane z EE pri miših z normalno težo, je treba nadaljnjo preučevanje. Na splošno pa vnos hrane nadzirajo homeostatični in hedonski napotki31,32,33. Čeprav obstaja razprava o tem, kateri od obeh signalov je kvantitativno pomembnejši, 31,32,33 dobro je znano, da dolgoročna poraba živil z veliko maščob vodi do večjega prehranjevalnega vedenja, ki do neke mere ni povezano homeostaza. . - Reguliran vnos hrane34,35,36. Zato je lahko povečano hedonsko hranjenje miši DIO, zdravljene s 45% HFD, eden od razlogov, da te miši niso uravnotežile vnosa hrane z EE. Zanimivo je, da so bile pri miših z nadzorovanimi DIO opažene tudi razlike v hormonih, ki regulirajo glukozo v krvi, opazili tudi razlike v miših, ki jih nadzorujejo temperaturo. Pri miših DIO se je raven leptina v plazmi zvišala s temperaturo, raven glukagona pa se je s temperaturo znižala. V kolikšni meri lahko temperatura neposredno vpliva zelo korelirano37. Vendar je razlaga signala glukagona bolj zmedena. Tako kot pri insulinu je tudi izločanje glukagona močno zaviralo povečanje simpatičnega tona, vendar je bilo predvideno, da bo najvišji simpatični ton v skupini 22 ° C, ki je imela najvišjo koncentracijo glukagona v plazmi. Insulin je še en močan regulator plazemskega glukagona, odpornost na inzulin in sladkorna bolezen tipa 2 pa sta močno povezana s postom in postprandialno hiperglukagonijo 38,39. Vendar so bile miši DIO v naši raziskavi tudi inzulinsko neobčutljive, zato to tudi ne bi mogel biti glavni dejavnik pri povečanju signalizacije glukagona v skupini 22 ° C. Vsebnost jetrnih maščob je pozitivno povezana tudi s povečanjem koncentracije glukagona v plazmi, katerih mehanizmi lahko vključujejo jetrno odpornost na glukagon, zmanjšano proizvodnjo sečnine, povečano koncentracijo aminokislin v obtoku in povečano aminokislino, stimulirano z aminokislino 40,41, povečano aminokislinsko izločanje glukagona 40,41, 42. Ker pa se koncentracije glicerola in TG v naši raziskavi niso razlikovale v naši raziskavi, to tudi ne bi moglo biti potencialni dejavnik pri povečanju koncentracij plazme v skupini 22 ° C. Triiodothyronin (T3) ima kritično vlogo pri splošni hitrosti presnove in začetku presnovne obrambe pred hipotermijo43,44. Tako se koncentracija plazme T3, ki jo morda nadzirajo centralno posredovani mehanizmi, pri miših in ljudeh 45,46 v manj kot termonevtralni pogoji47, čeprav je povečanje ljudi manjše, kar je bolj nagnjeno k miši. To je skladno z izgubo toplote za okolje. V trenutni študiji nismo izmerili koncentracij plazme T3, vendar so bile koncentracije v skupini 30 ° C morda nižje, kar lahko razloži učinek te skupine na ravni glukagona v plazmi, kot smo (posodobljena slika 5A) in drugi pokazali to T3 poveča plazemski glukagon na način, ki je odvisen od odmerka. Poročalo se je, da so ščitnični hormoni v jetrih sprožili izražanje FGF21. Tako kot glukagon se tudi koncentracije plazme FGF21 povečajo tudi s koncentracijami v plazmi T3 (dodatni sliki 5B in ref. 48), vendar v primerjavi z glukagonom v naši raziskavi ni vplivala plazemske koncentracije FGF21. Osnovni razlogi za to neskladje zahtevajo nadaljnjo študijo, vendar se mora indukcija FGF21, ki jo poganja T3, pojaviti pri višjih stopnjah izpostavljenosti T3 v primerjavi z opaženim odzivom glukagona, ki ga poganja T3 (dodatna slika 5B).
Pokazalo se je, da je HFD močno povezan z oslabljeno toleranco na glukozo in insulinsko odpornostjo (markerji) pri miših, vzrejenih pri 22 ° C. Vendar HFD ni bil povezan niti z oslabljeno toleranco na glukozo ali odpornost na inzulin, kadar se goji v termonevtralnem okolju (tukaj je opredeljen kot 28 ° C) 19. V naši raziskavi tega razmerja ni bilo ponovljeno pri miših DIO, vendar so miši normalne mase, ki so bile vzdrževane pri 30 ° C, znatno izboljšale toleranco na glukozo. Razlog za to razliko zahteva nadaljnjo preučevanje, vendar lahko vpliva dejstvo, da so bile miši DIO v naši raziskavi odporne na inzulin, s koncentracijami C-peptidov na tešče in koncentracije insulina 12-20-krat večje od običajne mase miši. in v krvi na praznem želodcu. Koncentracije glukoze približno 10 mm (približno 6 mm pri normalni telesni teži), za katere se zdi, da pušča majhno okno za morebitne koristne učinke izpostavljenosti termonevtralnim stanjem za izboljšanje tolerance na glukozo. Možen zmeden dejavnik je, da se iz praktičnih razlogov OGTT izvaja pri sobni temperaturi. Tako so miši, nameščene pri višjih temperaturah, doživele blag hladen šok, kar lahko vpliva na absorpcijo/očistek glukoze. Vendar na podlagi podobnih koncentracij glukoze v krvi na tešče v različnih temperaturnih skupinah spremembe temperature okolice morda ne bodo bistveno vplivale na rezultate.
Kot smo že omenili, je bilo pred kratkim poudarjeno, da lahko zvišanje sobne temperature zmanjša nekatere reakcije na hladen stres, kar lahko postavi pod vprašaj prenosnost podatkov mišjih podatkov na ljudi. Vendar ni jasno, kakšna je optimalna temperatura za ohranjanje mišic do posnemanja človeške fiziologije. Na odgovor na to vprašanje lahko vpliva tudi študijsko področje in končna točka, ki se preučuje. Primer tega je učinek prehrane na kopičenje jeter, toleranco na glukozo in odpornost na inzulin19. Kar zadeva porabo energije, nekateri raziskovalci verjamejo, da je termonevtralnost optimalna temperatura za vzrejo, saj ljudje potrebujejo malo dodatne energije, da ohranijo telesno temperaturo jedra, in določajo eno temperaturo z enim krogom za odrasle miši kot 30 ° C7,10. Drugi raziskovalci verjamejo, da je temperatura, primerljiva s tistimi, ki jih običajno doživljajo z mišmi za odrasle na enem kolenu, 23-25 ° C, saj so ugotovili, da je termoneutralnost 26-28 ° C in temelji na nižjih približno 3 ° C. Njihova nižja kritična temperatura, ki je tukaj opredeljena kot 23 ° C, je rahlo 8,12. Naša študija je skladna z več drugimi študijami, ki navajajo, da toplotna nevtralnost ni dosežena pri 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, kar kaže na to, da je 23-25 ° C prenizko. Drug pomemben dejavnik, ki ga je treba upoštevati v zvezi s sobno temperaturo in termoneutralnostjo pri miših, je enojno ali skupinsko ohišje. Ko so bile miši nameščene v skupinah in ne posamično, kot v naši raziskavi, se je temperaturna občutljivost zmanjšala, morda zaradi gneče živali. Vendar je bila sobna temperatura še vedno pod LTL 25, ko so bile uporabljene tri skupine. Morda je najpomembnejša razlika medvrstnikov v tem pogledu kvantitativni pomen aktivnosti BAT kot obrambe pred hipotermijo. Medtem ko so miši v veliki meri kompenzirale svojo večjo izgubo kalorij s povečanjem aktivnosti BAT, ki je več kot 60% EE pri 5 ° C, je bil 51,52 prispevek človeške aktivnosti BAT k EE bistveno večji, veliko manjši. Zato je lahko zmanjšanje aktivnosti BAT pomemben način za povečanje prevoda ljudi. Regulacija aktivnosti BAT je zapletena, vendar jo pogosto posredujejo kombinirani učinki adrenergične stimulacije, ščitničnih hormonov in UCP114,54,55,56,57. Naši podatki kažejo, da je treba temperaturo povišati nad 27,5 ° C v primerjavi z mišmi pri 22 ° C, da se odkrijejo razlike v izražanju genov BAT, ki so odgovorni za delovanje/aktivacijo. Vendar razlike med skupinami pri 30 in 22 ° C niso vedno pomenile povečanja aktivnosti BAT v skupini 22 ° C, ker so bili UCP1, ADRB2 in VEGF-A v 22 ° C znižani. Glavni vzrok teh nepričakovanih rezultatov je treba še določiti. Ena od možnosti je, da njihov povečani izraz morda ne odraža signala povišane sobne temperature, temveč akutni učinek premikanja od 30 ° C na 22 ° C na dan odstranitve (miši so to doživele 5-10 minut pred vzletom) . ).
Splošna omejitev naše študije je, da smo študirali samo moške miši. Druge raziskave kažejo, da je spol lahko pomemben dejavnik pri naših primarnih indikacijah, saj so samice z enim kolenom bolj občutljive temperature zaradi večje toplotne prevodnosti in ohranjanja tesno nadzorovanih jedrnih temperatur. Poleg tega so ženske miši (na HFD) pokazale večjo povezavo vnosa energije z EE pri 30 ° C v primerjavi z moškimi miši, ki so zaužile več miši istega spola (v tem primeru 20 ° C) 20. Tako je pri ženskih miših učinek subtermonetalna vsebnost višji, vendar ima enak vzorec kot pri moških miših. V naši raziskavi smo se osredotočili na moške miši z enim kolenom, saj so to pogoji, pod katerimi se izvaja večina metaboličnih študij, ki preučujejo EE. Druga omejitev naše študije je bila, da so bile miši na isti prehrani v celotni študiji, kar je preprečevalo preučevanje pomena sobne temperature za metabolično prožnost (merjeno s spremembami RER za prehranske spremembe v različnih sestavkih makrohranil). pri samicah in moških miših, ki se hranijo pri 20 ° C, v primerjavi z ustreznimi miši, ki se hranijo pri 30 ° C.
Na koncu naša študija kaže, da so miši, tako kot v drugih študijah, miši normalne teže v krogu 1 termonevtralne nad predvidenim 27,5 ° C. Poleg tega naša raziskava kaže, da debelost ni glavni izolacijski faktor pri miših z normalno težo ali DIO, kar ima za posledico podobna temperatura: EE razmerja pri miših z DIO in normalno maso. Medtem ko je bil vnos hrane pri miših z normalno težo skladen z EE in je tako ohranjal stabilno telesno težo v celotnem temperaturnem območju, je bil vnos hrane pri miših pri različnih temperaturah enak, kar je povzročilo večje razmerje miši pri 30 ° C . Pri 22 ° C je pridobil večjo telesno težo. Na splošno so sistematične študije, ki preučujejo potencialni pomen življenja pod termonevtralnimi temperaturami, upravičene zaradi pogosto opažene slabe prenašanja med mišjimi in človeškimi študijami. Na primer, v študijah debelosti je lahko delna razlaga za splošno slabšo prevodnost posledica dejstva, da se študije o hujšanju na mišju običajno izvajajo na zmerno hladno stresnih živalih, ki se hranijo pri sobni temperaturi zaradi njihove povečane EE. Pretirana izguba teže v primerjavi s pričakovano telesno težo osebe, zlasti, če je mehanizem delovanja odvisen od povečanja EE s povečanjem aktivnosti BAP, ki je bolj aktivna in aktivirana pri sobni temperaturi kot pri 30 ° C.
V skladu z danskim eksperimentalnim pravom (1987) in Nacionalnim inštitutom za zdravje (publikacija št. 85-23) in Evropsko konvencijo za zaščito vretenčarjev, ki se uporabljajo za eksperimentalne in druge znanstvene namene (Svet Evrope št. 123, Strasbourg , 1985).
Dvaindvajsetletni moški C57BL/6J miši so bili pridobljeni od Janvierja Saint Berthevin Cedex, Francija, in so bili po 12:12 urni luči: temni cikel dali Ad libitum Standard Chow (Altromin 1324) in vodo (~ 22 ° C). sobna temperatura. Moške dio miši (20 tednov) so bile pridobljene od istega dobavitelja in so dobili dostop do 45% diete z veliko maščobami (kat. Št. D12451, Research Diet Inc., NJ, ZDA) in vode v pogojih vzreje. Miševe so bile prilagojene okolju teden dni pred začetkom študije. Dva dni pred prenosom v indirektni sistem kalorimetrije smo miši stehtali, podvrženi MRI skeniranju (Echomritm, TX, ZDA) in razdelili v štiri skupine, ki ustrezajo telesni teži, maščobi in normalni telesni teži.
Grafični diagram zasnove študije je prikazan na sliki 8. Miševe so bile prenesene v zaprti in temperaturno nadzorovan indirektski sistem kalorimetrije na Sable Systems Internationals (Nevada, ZDA), ki je vključeval monitorje kakovosti hrane in vode ter okvir Promethion BZ1, ki je zabeležil, ki je zabeležen Ravni aktivnosti z merjenjem prelomov žarka. Xyz. Miševe (n = 8) so bile nameščene posamično pri 22, 25, 27,5 ali 30 ° C z uporabo posteljnine, vendar brez zavetišča in gnezdilnega materiala na 12: 12-urni luči: temni cikel (luč: 06: 00–18:00) . 2500ml/min. Miše so bile aklimatizirane 7 dni pred registracijo. Posnetki so bili zbrani štiri dni zapored. Nato smo miši hranili pri ustreznih temperaturah pri 25, 27,5 in 30 ° C za dodatnih 12 dni, po katerih smo dodali celične koncentrate, kot je opisano spodaj. Medtem so bile skupine miši, ki so bile pri 22 ° C, pri tej temperaturi hranile še dva dni (za zbiranje novih izhodiščnih podatkov), nato pa smo temperaturo na začetku svetlobne faze ( 06:00) Dokler ni dosegel 30 ° C po tem, smo temperaturo znižali na 22 ° C in podatki zbrali še dva dni. Po dveh dodatnih dneh snemanja pri 22 ° C so bile v vseh celicah dodane kože pri vseh temperaturah, zbiranje podatkov pa se je začelo drugi dan (17. dan) in tri dni. Po tem (20. dan) je bil na začetku svetlobnega cikla (06:00) v vse celice dodan gnezdilni material (8-10 g) in podatki zbirali še tri dni. Tako so bile na koncu študije miši pri 22 ° C pri tej temperaturi 21/33 dni in pri 22 ° C zadnjih 8 dni, medtem ko so miši pri drugih temperaturah pri tej temperaturi hranili 33 dni. /33 dni. Miševe so bile nahranjene v obdobju študije.
Običajne teže in miši DIO so sledile istim postopkom študije. Na dan -9 smo miši tehtali, MRI skenirali in razdelili v skupine, primerljive v telesni teži in telesni sestavi. Na dan -7 smo miši prenesli v zaprto temperaturno nadzorovano posredno kalorimetrično sistem, ki ga je izdelal Sable Systems International (Nevada, ZDA). Miši so bile nameščene posamično s posteljnino, vendar brez gnezdenja ali zavetišča. Temperatura je nastavljena na 22, 25, 27,5 ali 30 ° C. Po enem tednu aklimatizacije (od -7 do 0 živali niso bile motene), podatki so bili zbrani štiri dni zapored (dnevi 0-4, podatki, prikazani na sliki 1, 2, 5). Nato so bile miši, ki so bile pri 25, 27,5 in 30 ° C, pod konstantnimi pogoji hranili do 17. dne. Hkrati smo temperaturo v skupini 22 ° C povišali v intervalih 2 ° C vsak drugi dan s prilagajanjem temperaturnega cikla (06:00 h) na začetku izpostavljenosti svetlobi (podatki so prikazani na sliki 1) . 15. dan se je temperatura znižala na 22 ° C in zbrali dva dni podatkov, da bi zagotovili izhodiščne podatke za nadaljnje zdravljenje. Kožice so bile dodane vsem mišm 17. dan, gnezdilni material pa je bil dodan 20. dan (slika 5). 23. dan smo miši stehtali in podvrgli MRI skeniranju, nato pa 24 ur pustili pri miru. 24. dan so bile miši od začetka fotoperioda (06:00) in prejeli Ogtt (2 g/kg) ob 12:00 (6-7 ur post). Nato so miši vrnili v svoje pogoje, ki jih je mogoče sable in drugi dan evtanazirali (25. dan).
Dio miši (n = 8) so sledile istemu protokolu kot miši normalne teže (kot je opisano zgoraj in na sliki 8). Miševe so ohranile 45% HFD v celotnem poskusu z energijo.
VO2 in VCO2 ter tlak vodne pare sta bila zabeležena s frekvenco 1 Hz s celično časovno konstanto 2,5 min. Vnos hrane in vode je bil zbran z neprekinjenim snemanjem (1 Hz) teže hrane in vodnih posod. Uporabljeni monitor kakovosti je poročal o ločljivosti 0,002 g. Stopnje aktivnosti so bile zabeležene s pomočjo 3D monitorja matrike snopa XYZ, podatki so bili zbrani pri notranji ločljivosti 240 Hz in poročali o vsaki sekundi za količinsko določitev skupne prevožene razdalje (m) z učinkovito prostorsko ločljivostjo 0,25 cm. Podatki so bili obdelani z Macro Interprey v.2.41 Sable Systems, izračunavanje EE in RER ter filtriranjem odpustov (npr. Makro tolmač je konfiguriran za izhod za podatke za vse parametre vsakih pet minut.
Poleg uravnavanja EE lahko temperatura okolice uravnava tudi druge vidike metabolizma, vključno s presnovo postprandialne glukoze z uravnavanjem izločanja hormonov, ki metabolizirajo glukozo. Da bi preizkusili to hipotezo, smo končno zaključili študijo telesne temperature tako, da smo izzvali normalno težo miši z dio peroralno glukozno obremenitvijo (2 g/kg). Metode so podrobno opisane z dodatnimi gradivi.
Na koncu študije (25. dan) smo miši postili 2-3 ure (začenši ob 06:00), anestezirali z izofluranom in popolnoma krvavo z retroorbitalnim venipunkturo. Kvantifikacija plazemskih lipidov in hormonov in lipidov v jetrih je opisana v dodatnih materialih.
Da bi raziskali, ali temperatura lupine povzroči notranje spremembe v maščobnem tkivu, ki vplivajo na lipolizo, smo po zadnji stopnji krvavitve izrezali dimeljsko in epididimalno maščobno tkivo. Tkiva so bila obdelana z novo razvitim testom ex vivo lipolize, opisanega v dodatnih metodah.
Rjavo maščobno tkivo (BAT) smo zbrali na dan konca študije in obdelali, kot je opisano v dodatnih metodah.
Podatki so predstavljeni kot povprečje ± SEM. Grafi so bili ustvarjeni v GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA), grafike pa so bile urejene v Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistična pomembnost je bila ocenjena v grafPad Prism in jo preizkusila s seznanjenim t-testom, ponavljajočimi se ukrepi enosmerni/dvosmerni ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev večkratni test primerjav ali neparni enosmerni ANOVA, ki mu je sledil Tukeyjev večkratni test primerjave po potrebi. Gaussovo porazdelitev podatkov je pred testiranjem potrdil test normalnosti D'Agostino-Pearson. Velikost vzorca je navedena v ustreznem razdelku razdelka »Rezultati«, pa tudi v legendi. Ponavljanje je opredeljeno kot vsaka meritev na isti živali (in vivo ali na vzorcu tkiva). Glede na obnovljivost podatkov je bila v štirih neodvisnih študijah z uporabo različnih miši s podobno zasnovo študije dokazana povezava med izdatki energije in temperaturo primerov.
Podrobni eksperimentalni protokoli, materiali in surovi podatki so na voljo na razumni zahtevi vodilnega avtorja Rune E. Kuhre. Ta študija ni ustvarila novih edinstvenih reagentov, transgenih živali/celičnih linij ali podatkov o zaporedju.
Če želite več informacij o oblikovanju študije, glejte Poročilo o raziskavah Nature Research Abstrakt, povezano s tem člankom.
Vsi podatki tvorijo graf. 1-7 je bilo deponiranih v skladišču Znanstvene baze podatkov, pristopna številka: 1253.11.sciedB.02284 ali https://doi.org/10.57760/sciedB.02284. Podatki, prikazani v ESM, se lahko pošljejo v Rune E Kuhre po razumnem testiranju.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratorijske živali kot nadomestni modeli človeške debelosti. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratorijske živali kot nadomestni modeli človeške debelosti.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. in Tang-Christensen M. Laboratorijske živali kot nadomestni modeli človeške debelosti. 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 živali kot nadomestni model za ljudi.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. in Tang-Christensen M. Laboratorijske živali kot nadomestni modeli debelosti pri ljudeh.Farmakologija ACTA. Kriminal 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Izračun nove konstante Mie in eksperimentalno določanje velikosti opekline. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ mišji termoregulacijski sistem: njegove posledice za prenos biomedicinskih podatkov na ljudi. Fiziologija. Vedenje. 179, 55–66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Brez izolacijskega učinka debelosti. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Brez izolacijskega učinka debelosti.Fischer AW, Chikash RI, Von Essen G., Cannon B. in Nedergaard J. Ni izolacijskega učinka debelosti. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ovireni ne -om зolirusEGO эFFekA. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obesity nima izolirajočega učinka.DA. J. Fiziologija. endokrino. metabolizem. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. et al. Temperaturno prilagojeno rjavo maščobno tkivo modulira občutljivost na inzulin. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ in sod. Nižja kritična temperatura in hladno inducirana termogeneza sta bila obratno povezana s telesno težo in bazalno hitrostjo presnove pri vitkih in prekomernih telesnih posameznikih. J. toplo. biologija. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature ohišja za miši, da posnemajo toplotno okolje ljudi: eksperimentalna študija. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature ohišja za miši, da posnemajo toplotno okolje ljudi: eksperimentalna študija.Fischer, AW, Cannon, B., in Nedergaard, J. Optimalne temperature hiš za miši, da posnemajo človeško toplotno okolje: eksperimentalna študija. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度 ： 一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher Aw, Cannon B. in Nedergaard J. Optimalna temperatura ohišja za miši, ki simulirajo človeško toplotno okolje: eksperimentalna študija.Moore. metabolizem. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Katera je najboljša temperatura stanovanja za prevajanje mišjih poskusov na ljudi? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Katera je najboljša temperatura stanovanja za prevajanje mišjih poskusov na ljudi?Keyer J, Lee M in Speakman Jr Kakšna je najboljša sobna temperatura za prenos mišjih poskusov na ljudi? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr 将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？ Keijer, J., Li, M. & Speakman, JrKeyer J, Lee M in Speakman Jr Kakšna je optimalna temperatura lupine za prenos mišjih poskusov na ljudi?Moore. metabolizem. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ in MacDougald, OA miši kot eksperimentalni modeli za človeško fiziologijo: ko je več stopinj v temperaturni temperaturi. Seeley, RJ in MacDougald, OA miši kot eksperimentalni modeli za človeško fiziologijo: ko je več stopinj v temperaturni temperaturi. Seeley, rj & macdougald, oa oMikak эksperintalьelEli MODELI, DRUGIJOGIOLOGIJ зnaчenie. Seeley, RJ & MacDougald, OA miši kot eksperimentalni modeli za človeško fiziologijo: ko nekaj stopinj v stanovanju spremeni. 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。 当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ & MacDougald, OA MINSE SEELEY, RJ & MACDOUGALD, OA KAKC эKSPERINTAELNAMES Pomnetenije зnaчenie. Seeley, RJ & MacDougald, OA miši kot eksperimentalni model človeške fiziologije: ko je nekaj stopinj sobnih temperaturnih zadev.Nacionalni metabolizem. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na vprašanje "Katera je najboljša temperatura ohišja za prevajanje mišjih poskusov na ljudi?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na vprašanje "Katera je najboljša temperatura ohišja za prevajanje mišjih poskusov na ljudi?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na vprašanje "Katera je najboljša sobna temperatura za prenos mišjih poskusov na ljudi?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 问题的答案 "将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher Aw, Cannon B. in Nedergaard J. Odgovori na vprašanje "Kakšna je optimalna temperatura lupine za prenos poskusov miške na ljudi?"Da: termonevtralna. Moore. metabolizem. 26, 1-3 (2019).
Čas objave: oktober-28-2022
