Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS.Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Da bi zagotovili nadaljnjo podporo, bomo medtem spletno mesto upodobili brez slogov in JavaScripta.
Večina presnovnih študij na miših se izvaja pri sobni temperaturi, čeprav pod temi pogoji za razliko od ljudi miši porabijo veliko energije za vzdrževanje notranje temperature.Tukaj opisujemo normalno težo in debelost, povzročeno s prehrano (DIO) pri miših C57BL/6J, hranjenih s čokolado ali 45-odstotno visoko vsebnostjo maščob.Miši smo za 33 dni postavili pri 22, 25, 27,5 in 30 °C v indirektni kalorimetrični sistem.Pokazali smo, da se poraba energije linearno povečuje od 30 °C do 22 °C in je približno 30 % večja pri 22 °C v obeh modelih miši.Pri miših z normalno težo je vnos hrane preprečil EE.Nasprotno pa miši DIO niso zmanjšale vnosa hrane, ko se je EE zmanjšal.Tako so imele ob koncu študije miši pri 30 °C večjo telesno težo, maščobno maso ter glicerol in trigliceride v plazmi kot miši pri 22 °C.Neravnovesje pri miših DIO je lahko posledica povečane diete, ki temelji na užitku.
Miš je najpogosteje uporabljen živalski model za preučevanje človeške fiziologije in patofiziologije in je pogosto privzeta žival, ki se uporablja v zgodnjih fazah odkrivanja in razvoja zdravil.Vendar se miši od ljudi razlikujejo na več pomembnih fizioloških načinov, in medtem ko se lahko alometrično skaliranje do neke mere uporabi za prevajanje v ljudi, so velike razlike med mišmi in ljudmi v termoregulaciji in energijski homeostazi.To kaže na temeljno nedoslednost.Povprečna telesna masa odraslih miši je vsaj tisočkrat manjša od mase odraslih (50 g proti 50 kg), razmerje med površino in maso pa se razlikuje za približno 400-krat zaradi nelinearne geometrijske transformacije, ki jo je opisal Mee. .Enačba 2. Zaradi tega miši izgubijo bistveno več toplote glede na svojo prostornino, zato so bolj občutljive na temperaturo, bolj nagnjene k hipotermiji in imajo povprečno bazalno presnovo desetkrat višjo kot pri ljudeh.Pri standardni sobni temperaturi (~22 °C) morajo miši povečati skupno porabo energije (EE) za približno 30 %, da ohranijo telesno temperaturo v jedru.Pri nižjih temperaturah se EE še bolj poveča za približno 50 % in 100 % pri 15 in 7 °C v primerjavi z EE pri 22 °C.Tako standardni bivalni pogoji povzročijo odziv na hladen stres, kar bi lahko ogrozilo prenosljivost rezultatov miši na ljudi, saj ljudje, ki živijo v modernih družbah, večino svojega časa preživijo v termonevtralnih pogojih (ker smo zaradi nižjega razmerja med površinami in prostornino manj občutljivi na temperatura, saj okoli sebe ustvarimo termonevtralno območje (EE nad bazalno hitrostjo metabolizma) obsega ~19 do 30 °C6, medtem ko imajo miši višji in ožji pas, ki obsega le 2–4 °C7,8 Pravzaprav je to pomembno. Ta vidik je bil v zadnjih letih deležen precejšnje pozornosti4, 7,8,9,10,11,12 in predlagano je bilo, da je mogoče nekatere "razlike med vrstami" ublažiti s povišanjem temperature lupine 9. Vendar pa ni soglasja o temperaturnem območju ki predstavlja termonevtralnost pri miših.Tako ostaja sporno, ali je nižja kritična temperatura v termonevtralnem območju pri miših z enim kolenom bližje 25 °C ali bližje 30 °C4, 7, 8, 10, 12.EE in drugi presnovni parametri so bili omejeni na ure do dni, zato ni jasno, v kolikšni meri lahko dolgotrajna izpostavljenost različnim temperaturam vpliva na presnovne parametre, kot je telesna teža.poraba, uporaba substrata, toleranca za glukozo ter koncentracije lipidov in glukoze v plazmi ter hormoni, ki uravnavajo apetit.Poleg tega so potrebne nadaljnje raziskave, da se ugotovi, v kolikšni meri prehrana lahko vpliva na te parametre (DIO miši na dieti z visoko vsebnostjo maščob so morda bolj usmerjene k prehrani, ki temelji na užitku (hedonistična)).Da bi zagotovili več informacij o tej temi, smo preučili učinek temperature vzreje na zgoraj omenjene presnovne parametre pri odraslih samcih miši z normalno težo in z dieto povzročeno debelostjo (DIO) mišjih samcih na dieti s 45 % visoko vsebnostjo maščob.Miši so hranili pri 22, 25, 27,5 ali 30 °C vsaj tri tedne.Temperature pod 22 °C niso bile raziskane, ker je standardna namestitev živali le redko pod sobno temperaturo.Ugotovili smo, da so se miši DIO z normalno težo in enim krogom podobno odzvale na spremembe temperature ograjenega prostora v smislu EE in ne glede na stanje ograjenega prostora (z ali brez materiala za zavetje/gnezdenje).Medtem ko so miši z normalno težo prilagajale svoj vnos hrane glede na EE, je bil vnos hrane miši DIO v veliki meri neodvisen od EE, zaradi česar so miši pridobile večjo težo.Glede na podatke o telesni teži so plazemske koncentracije lipidov in ketonskih teles pokazale, da so imele miši DIO pri 30 °C bolj pozitivno energijsko bilanco kot miši pri 22 °C.Osnovni razlogi za razlike v ravnovesju vnosa energije in EE med normalno težo in mišmi DIO zahtevajo nadaljnje študije, vendar so lahko povezani s patofiziološkimi spremembami pri miših DIO in učinkom diete, ki temelji na užitku, kot posledica prehrane z debelostjo.
EE se je povečal linearno od 30 do 22 °C in je bil približno 30 % višji pri 22 °C v primerjavi s 30 °C (sl. 1a,b).Stopnja dihalne izmenjave (RER) je bila neodvisna od temperature (sl. 1c, d).Vnos hrane je bil skladen z dinamiko EE in se je povečeval z nižanjem temperature (tudi ~30% višji pri 22 °C v primerjavi s 30 °C (sl. 1e,f). Vnos vode. Volumen in stopnja aktivnosti nista bila odvisna od temperature (sl. 1g ).
Mišji samci (C57BL/6J, stari 20 tednov, individualna namestitev, n=7) so bili en teden pred začetkom študije nameščeni v presnovnih kletkah pri 22 °C.Dva dni po zbiranju podatkov o ozadju se je temperatura zvišala v korakih po 2 °C ob 06:00 uri na dan (začetek svetle faze).Podatki so predstavljeni kot povprečje ± standardna napaka povprečja, temna faza (18:00–06:00 h) pa je predstavljena s sivim poljem.a Poraba energije (kcal/h), b Skupna poraba energije pri različnih temperaturah (kcal/24 h), c Stopnja dihalne izmenjave (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Povprečni RER v svetli in temni fazi (VCO2 /VO2) (ničelna vrednost je definirana kot 0,7).e kumulativni vnos hrane (g), f 24-urni skupni vnos hrane, g 24-urni skupni vnos vode (ml), h 24-urni skupni vnos vode, i kumulativna raven aktivnosti (m) in j skupna raven aktivnosti (m/24h) .).Miši smo hranili pri navedeni temperaturi 48 ur.Podatki, prikazani za 24, 26, 28 in 30 °C, se nanašajo na zadnjih 24 ur vsakega cikla.Miši so ostale hranjene ves čas študije.Statistična pomembnost je bila preizkušena s ponavljajočimi se meritvami enosmerne ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev test večkratne primerjave.Zvezdice označujejo pomen za začetno vrednost 22 °C, senčenje označuje 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 poskusno obdobje (0-192 ur).n = 7.
Kot v primeru miši z normalno težo se je EE povečevala linearno z zniževanjem temperature in v tem primeru je bil EE tudi približno 30% višji pri 22 °C v primerjavi s 30 °C (sl. 2a,b).RER se pri različnih temperaturah ni spremenil (sl. 2c, d).V nasprotju z mišmi z normalno težo vnos hrane ni bil skladen z EE kot funkcijo sobne temperature.Vnos hrane, vnos vode in raven aktivnosti so bili neodvisni od temperature (sliki 2e–j).
Samci miši (C57BL/6J, 20 tednov) DIO so bili en teden pred začetkom študije posamično nameščeni v presnovnih kletkah pri 22 °C.Miši lahko uporabljajo 45 % HFD ad libitum.Po dvodnevni aklimatizaciji so bili zbrani osnovni podatki.Nato se je temperatura zvišala v korakih po 2 °C vsak drugi dan ob 06:00 (začetek svetle faze).Podatki so predstavljeni kot povprečje ± standardna napaka povprečja, temna faza (18:00–06:00 h) pa je predstavljena s sivim poljem.a Poraba energije (kcal/h), b Skupna poraba energije pri različnih temperaturah (kcal/24 h), c Stopnja dihalne izmenjave (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Povprečni RER v svetli in temni fazi (VCO2 /VO2) (ničelna vrednost je definirana kot 0,7).e kumulativni vnos hrane (g), f 24-urni skupni vnos hrane, g 24-urni skupni vnos vode (ml), h 24-urni skupni vnos vode, i kumulativna raven aktivnosti (m) in j skupna raven aktivnosti (m/24h) .).Miši smo hranili pri navedeni temperaturi 48 ur.Podatki, prikazani za 24, 26, 28 in 30 °C, se nanašajo na zadnjih 24 ur vsakega cikla.Miši so vzdrževali pri 45 % HFD do konca študije.Statistična pomembnost je bila preizkušena s ponavljajočimi se meritvami enosmerne ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev test večkratne primerjave.Zvezdice označujejo pomen za začetno vrednost 22 °C, senčenje označuje 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. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001.Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno poskusno obdobje (0-192 ur).n = 7.
V drugi seriji eksperimentov smo preučevali vpliv temperature okolja na iste parametre, vendar tokrat med skupinami miši, ki so bile stalno zadrževane pri določeni temperaturi.Miši so bile razdeljene v štiri skupine, da bi zmanjšali statistične spremembe v povprečju in standardnem odklonu telesne teže, maščobe in normalne telesne teže (sl. 3a–c).Po 7 dneh aklimatizacije so zabeležili 4,5 dni EE.Na EE pomembno vpliva temperatura okolja tako podnevi kot ponoči (slika 3d) in se linearno povečuje, ko se temperatura zniža s 27,5 °C na 22 °C (slika 3e).V primerjavi z drugimi skupinami je bil RER skupine s 25 °C nekoliko zmanjšan, med preostalimi skupinami pa 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 stopnja aktivnosti se med skupinama nista pomembno razlikovali (slika 3j,k).Izpostavljenost različnim temperaturam do 33 dni ni povzročila razlik v telesni teži, pusti masi in maščobni masi med skupinama (slika 3n-s), vendar je povzročila zmanjšanje puste telesne mase za približno 15 % v primerjavi z rezultate po lastnem poročanju (sl. 3n-s).3b, r, c)) in masa maščobe se je povečala za več kot 2-krat (s ~ 1 g na 2–3 g, slika 3c, t, c).Na žalost ima omara 30 °C napake pri umerjanju in ne more zagotoviti natančnih podatkov EE in RER.
- Telesna teža (a), pusta masa (b) in maščobna masa (c) po 8 dneh (en dan pred prehodom na sistem SABLE).d Poraba energije (kcal/h).e Povprečna poraba energije (0–108 ur) pri različnih temperaturah (kcal/24 ur).f Respiratorno izmenjevalno razmerje (RER) (VCO2/VO2).g Srednji RER (VCO2/VO2).h Skupni vnos hrane (g).i Povprečni vnos hrane (g/24 ur).j Skupna poraba vode (ml).k Povprečna poraba vode (ml/24 h).l Kumulativna raven aktivnosti (m).m Povprečna stopnja aktivnosti (m/24 h).n telesna teža 18. dan, o sprememba telesne teže (od -8. do 18. dan), p pusta masa 18. dan, q sprememba puste mase (od -8. do 18. dan), r maščobna masa 18. dan. , in sprememba maščobne mase (od -8 do 18 dni).Statistično pomembnost ponavljajočih se meritev je testirala Oneway-ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev test večkratne primerjave. *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 povprečje + standardna napaka povprečja, temna faza (18:00-06:00 h) je predstavljena s sivimi okvirčki.Pike na histogramih predstavljajo posamezne miši.Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno poskusno obdobje (0-108 ur).n = 7.
Miši so bile usklajene glede telesne teže, puste mase in maščobne mase na začetku (sliki 4a–c) in vzdrževane pri 22, 25, 27,5 in 30 °C kot v študijah z mišmi z normalno težo..Pri primerjavi skupin miši je razmerje med EE in temperaturo pokazalo podobno linearno razmerje s temperaturo skozi čas pri istih miših.Tako so miši, ki so jih hranili pri 22 °C, porabile približno 30 % več energije kot miši, ki so jih hranili pri 30 °C (slika 4d, e).Pri proučevanju učinkov pri živalih temperatura ni vedno vplivala na RER (sl. 4f, g).Temperatura ni bistveno vplivala na vnos hrane, vnos vode in aktivnost (sliki 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 ustreznimi izhodiščnimi točkami so imele miši, vzrejene pri 30 °C, bistveno večjo telesno težo kot miši, vzrejene pri 22 °C (povprečje ± standardna napaka povprečja: slika 4o).Relativno večje povečanje telesne mase je bilo posledica povečanja maščobne mase (slika 4p, q) in ne povečanja puste mase (slika 4r, s).V skladu z nižjo vrednostjo EE pri 30 °C je bila ekspresija več genov BAT, ki povečajo funkcijo/aktivnost BAT, zmanjšana pri 30 °C v primerjavi z 22 °C: Adra1a, Adrb3 in Prdm16.Drugi ključni geni, ki prav tako povečajo funkcijo/aktivnost BAT, niso bili prizadeti: Sema3a (regulacija rasti nevritov), Tfam (mitohondrijska biogeneza), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogeneza) in Cpt1a.Presenetljivo se Ucp1 in Vegf-a, povezana s povečano termogeno aktivnostjo, nista zmanjšala v skupini s 30 °C.Pravzaprav so bile ravni Ucp1 pri treh miših višje kot v skupini z 22 °C, Vegf-a in Adrb2 pa sta bila znatno povišana.V primerjavi s skupino pri 22 °C miši, vzdrževane pri 25 °C in 27,5 °C, niso pokazale sprememb (dodatna slika 1).
- Telesna teža (a), pusta masa (b) in maščobna masa (c) po 9 dneh (en dan pred prehodom na sistem SABLE).d Poraba energije (EE, kcal/h).e Povprečna poraba energije (0–96 ur) pri različnih temperaturah (kcal/24 ur).f Respiratorno izmenjalno razmerje (RER, VCO2/VO2).g Srednji RER (VCO2/VO2).h Skupni vnos hrane (g).i Povprečni vnos hrane (g/24 ur).j Skupna poraba vode (ml).k Povprečna poraba vode (ml/24 h).l Kumulativna raven aktivnosti (m).m Povprečna stopnja aktivnosti (m/24 h).n Telesna teža 23. dan (g), o Sprememba telesne teže, p Pusta masa, q Sprememba puste mase (g) 23. dan v primerjavi z 9. dnevom, Sprememba maščobne mase (g) 23. dan, maščoba masa (g) v primerjavi z 8. dnem, 23. dan v primerjavi z -8.Statistično pomembnost ponavljajočih se meritev je testirala Oneway-ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev test večkratne primerjave. *P <0,05, ***P <0,001, ****P <0,0001. *P <0,05, ***P <0,001, ****P <0,0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001.Podatki so predstavljeni kot povprečje + standardna napaka povprečja, temna faza (18:00-06:00 h) je predstavljena s sivimi okvirčki.Pike na histogramih predstavljajo posamezne miši.Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno poskusno obdobje (0-96 ur).n = 7.
Tako kot ljudje tudi miši pogosto ustvarjajo mikrookolje, da zmanjšajo izgubo toplote v okolje.Da bi količinsko opredelili pomen tega okolja za EE, smo ocenili EE pri 22, 25, 27,5 in 30 °C, z ali brez usnjenih ščitnikov in materiala za gnezdenje.Pri 22 °C dodajanje standardnih prevlek zmanjša EE za približno 4 %.Kasnejši dodatek materiala za gnezdenje je zmanjšal EE za 3–4 % (sl. 5a, b).Z dodatkom hiš ali kož + posteljnine niso opazili bistvenih sprememb v RER, vnosu hrane, vnosu vode ali ravni aktivnosti (slika 5i–p).Dodatek kože in materiala za gnezdenje je prav tako znatno zmanjšal EE pri 25 in 30 °C, vendar so bili odzivi kvantitativno manjši.Pri 27,5 °C razlike niso opazili.Predvsem se je v teh poskusih EE zmanjšal z naraščajočo temperaturo, v tem primeru približno 57% nižje od EE pri 30 °C v primerjavi z 22 °C (sl. 5c–h).Ista analiza je bila izvedena samo za svetlobno fazo, kjer je bil EE bližje bazalni hitrosti metabolizma, 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 zavetja in materiala za gnezdenje (temno modra), doma, vendar brez materiala za gnezdenje (svetlo modra) ter materiala 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).ip Podatki za miši, nameščene pri 22 °C: i stopnja dihanja (RER, VCO2/VO2), j srednji RER (VCO2/VO2), k kumulativni vnos hrane (g), l povprečni vnos hrane (g/24 h), m skupni vnos vode (mL), n AUC povprečnega vnosa vode (mL/24h), o skupna aktivnost (m), p povprečna raven aktivnosti (m/24h).Podatki so predstavljeni kot povprečje + standardna napaka povprečja, temna faza (18:00-06:00 h) je predstavljena s sivimi okvirčki.Pike na histogramih predstavljajo posamezne miši.Statistična pomembnost ponovljenih meritev je bila testirana z Oneway-ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev test večkratne primerjave. *P <0,05, **P <0,01. *P <0,05, **P <0,01. *Р<0,05, **Р<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *Р<0,05, **Р<0,01. *P<0,05, **P<0,01.Povprečne vrednosti so bile izračunane za celotno poskusno obdobje (0-72 ur).n = 7.
Pri miših z normalno težo (2-3 ure na tešče) vzreja pri različnih temperaturah ni povzročila pomembnih razlik v plazemskih koncentracijah TG, 3-HB, holesterola, ALT in AST, temveč HDL kot funkcijo temperature.Slika 6a-e).Tudi koncentracije leptina, inzulina, C-peptida in glukagona v plazmi na tešče se med skupinami niso razlikovale (sliki 6g–j).Na dan testa tolerance za glukozo (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 skupinama. Dajanje peroralne glukoze je znatno povečalo koncentracijo glukoze v krvi v vseh skupinah, vendar sta bili najvišja koncentracija in inkrementalna površina pod krivuljami (iAUC) (15–120 min) nižji v skupini miši, nameščenih pri 30 °C (posamezne časovne točke: P <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 znatno povečalo koncentracijo glukoze v krvi v vseh skupinah, vendar sta bili najvišja koncentracija in inkrementalna površina pod krivuljami (iAUC) (15–120 min) nižji v skupini miši, nameščenih pri 30 °C (posamezne časovne točke: P <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). Peroralni vnos glukoze je znatno povečal koncentracijo glukoze v krvi v vseh skupinah, vendar kot pikova koncentracija, tako in vrednost koncentracije pod krivuljo (iAUC) (15–120 min), je bila nižja v skupini mišičja, vsebovanih pri 30 °C (ločne časovne točke: P < 0,05–P < 0,0001, ris 6k, l) v primerjavi z mišmi, ki vsebujejo 22, 25 in 27,5 ° C (которые не разные). Peroralno dajanje glukoze je znatno povečalo koncentracijo glukoze v krvi v vseh skupinah, vendar sta bili najvišja koncentracija in inkrementalna površina pod krivuljami (iAUC) (15–120 min) nižji v skupini miši s 30 °C (ločene časovne točke: P <0,05– P <0,0001, slika 6k, l) v primerjavi z mišmi, ki so jih hranili 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 (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）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 小鼠组 中 ， 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 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 najvišja koncentracija in površina pod krivuljo (iAUC) (15–120 min) nižji v skupini miši, hranjenih s 30 °C (vse časovne točke).: P < 0,05–P < 0,0001, ris. : P <0,05–P <0,0001, sl.6l, l) v primerjavi z mišmi pri 22, 25 in 27,5 °C (brez razlik med seboj).
Plazemske koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT, AST, FFA, glicerola, leptina, insulina, C-peptida in glukagona so prikazane pri odraslih samcih miši DIO(al) po 33 dneh hranjenja pri navedeni temperaturi .Miši niso bile hranjene 2-3 ure pred odvzemom krvi.Izjema je bil peroralni test tolerance na glukozo, ki so ga opravili dva dni pred koncem študije na miših, ki so bile 5-6 ur tešče in 31 dni na ustrezni temperaturi.Miši smo izzvali z 2 g/kg telesne teže.Površina pod podatki krivulje (L) je izražena 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.
Pri miših DIO (prav tako teščih 2-3 ure) se koncentracije holesterola v plazmi, HDL, ALT, AST in FFA med skupinami niso razlikovale.Tako TG kot glicerol sta bila znatno povišana v skupini s 30 °C v primerjavi s skupino s 22 °C (sliki 7a–h).Nasprotno pa je bilo 3-GB približno 25 % nižje pri 30 °C v primerjavi z 22 °C (slika 7b).Čeprav so imele miši, ki so bile vzdrževane pri 22 °C, splošno pozitivno energijsko ravnovesje, kot kaže povečanje telesne mase, razlike v plazemskih koncentracijah TG, glicerola in 3-HB kažejo, da je bilo pri miših pri 22 °C, ko je bilo vzorčenje manjše kot pri 22 °C. C.°C.Miši, vzrejene pri 30 °C, so bile v relativno bolj energijsko negativnem stanju.V skladu s tem so bile koncentracije glicerola in TG, ki jih je mogoče ekstrahirati, v jetrih, ne pa tudi glikogena in holesterola, višje v skupini s 30 °C (dodatna slika 3a-d).Da bi raziskali, ali so temperaturno odvisne razlike v lipolizi (merjene s plazemskim TG in glicerolom) posledica notranjih sprememb v epididimalnem ali dimeljskem maščevju, smo na koncu študije ekstrahirali maščobno tkivo iz teh zalog in kvantificirali proste maščobne kisline ex vivo.in sproščanje glicerola.V vseh poskusnih skupinah so vzorci maščobnega tkiva iz epididimalnih in dimeljskih depojev pokazali vsaj dvakratno povečanje proizvodnje glicerola in FFA kot odziv na stimulacijo izoproterenola (dodatna slika 4a–d).Vendar pa ni bil ugotovljen učinek temperature lupine na bazalno ali z izoproterenolom stimulirano lipolizo.V skladu z večjo telesno težo in maščobno maso so bile ravni leptina v plazmi znatno višje v skupini s 30 °C kot v skupini z 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 bila v tem primeru skoraj 22 °C v nasprotni skupini dvakrat primerjana do 30°C.OD.Skupina C (slika 7l).FGF21 se ni razlikoval med različnimi temperaturnimi skupinami (slika 7m).Na dan OGTT je bila izhodiščna 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 vrh v vseh skupinah pri koncentraciji približno 18 mM 15 minut po odmerku.V iAUC (15–120 min) in koncentracijah v različnih časovnih točkah po odmerku (15, 30, 60, 90 in 120 min) ni bilo pomembnih razlik (slika 7n, o).
Plazemske koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT, AST, FFA, glicerola, leptina, insulina, C-peptida, glukagona in FGF21 so bile prikazane pri odraslih samcih miši DIO (ao) po 33 dneh hranjenja.določeno temperaturo.Miši niso bile hranjene 2-3 ure pred odvzemom krvi.Izjema je bil peroralni glukoznotolerančni test, ki je bil izveden v odmerku 2 g/kg telesne teže dva dni pred koncem študije pri miših, ki so bile 5-6 ur tešče in 31 dni na ustrezni temperaturi.Območje pod podatki krivulje (o) je prikazano kot inkrementalni podatek (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 o glodavcih na ljudi je zapleteno vprašanje, ki ima osrednjo vlogo pri razlagi pomena opazovanj v kontekstu fizioloških in farmakoloških raziskav.Zaradi ekonomskih razlogov in za olajšanje raziskav se miši pogosto hranijo pri sobni temperaturi pod njihovim termonevtralnim območjem, kar ima za posledico aktivacijo različnih kompenzacijskih fizioloških sistemov, ki povečajo hitrost presnove in potencialno poslabšajo prevedljivost9.Tako lahko izpostavljenost miši mrazu naredi miši odporne na debelost, povzročeno s prehrano, in lahko prepreči hiperglikemijo pri podganah, zdravljenih s streptozotocinom, zaradi povečanega transporta glukoze, ki ni odvisen od insulina.Vendar pa ni jasno, v kolikšni meri dolgotrajna izpostavljenost različnim relevantnim temperaturam (od sobne do termonevtralne) vpliva na različno energijsko homeostazo miši z normalno težo (na hrani) in miši DIO (na HFD) ter presnovne parametre, pa tudi obseg s katerim so lahko uravnotežili povečanje EE s povečanjem vnosa hrane.Študija, predstavljena v tem članku, želi to temo razjasniti.
Pokazali smo, da je pri odraslih miših z normalno težo in samcih miši DIO EE obratno sorazmeren s sobno temperaturo med 22 in 30 °C.Tako je bil EE pri 22 °C približno 30 % višji kot pri 30 °C.pri obeh modelih miške.Vendar pa je pomembna razlika med mišmi z normalno težo in mišmi DIO ta, da medtem ko so miši z normalno težo ustrezale EE pri nižjih temperaturah z ustrezno prilagoditvijo vnosa hrane, se je vnos hrane miši DIO razlikoval na različnih ravneh.Temperature študije so bile podobne.Po enem mesecu so miši DIO, ki so jih hranili pri 30 °C, pridobile več telesne teže in maščobne mase kot miši, ki so jih hranili pri 22 °C, medtem ko običajni ljudje, ki so jih hranili pri enaki temperaturi in enako časovno obdobje, niso povzročili vročine.odvisna razlika v telesni teži.teža miši.V primerjavi s temperaturami, ki so blizu termonevtralnim ali pri sobni temperaturi, je rast pri sobni temperaturi povzročila, da so miši z DIO ali normalno težo na dieti z visoko vsebnostjo maščob, ne pa tudi na dieti miši z normalno težo, pridobile relativno manj teže.telo.Podprto z drugimi študijami17,18,19,20,21, vendar ne z vsemi22,23.
Domneva se, da zmožnost ustvarjanja mikrookolja za zmanjšanje toplotnih izgub premakne toplotno nevtralnost v levo8, 12. V naši študiji sta tako dodajanje materiala za gnezdenje kot prikrivanje zmanjšala EE, vendar nista povzročila toplotne nevtralnosti do 28 °C.Tako naši podatki ne podpirajo, da bi morala biti najnižja točka termonevtralnosti pri odraslih miših z enim kolenom, z okoljsko obogatenimi hišami ali brez njih, 26–28 °C, kot je prikazano 8,12, podpirajo pa druge študije, ki kažejo termonevtralnost.temperature 30 °C pri miših z nizko točko7, 10, 24. Da bi stvari zapletli, se je izkazalo, da termonevtralna točka pri miših podnevi ni statična, saj je nižja v fazi mirovanja (svetlobe), verjetno zaradi nižje kalorije. proizvodnja kot posledica termogeneze, ki jo povzroči aktivnost in prehrana.Tako se v svetli fazi izkaže, da je spodnja točka toplotne nevtralnosti ~29°С, v temni fazi pa ~33°С25.
Končno razmerje med temperaturo okolja in skupno porabo energije določa odvajanje toplote.V tem kontekstu je razmerje med površino in prostornino pomembna determinanta toplotne občutljivosti, ki vpliva tako na odvajanje toplote (površina) kot na proizvodnjo toplote (prostornina).Prenos toplote poleg površine določa tudi izolacija (hitrost prehoda toplote).Pri ljudeh lahko maščobna masa zmanjša izgubo toplote z ustvarjanjem izolacijske pregrade okoli telesne lupine, domnevajo pa, da je maščobna masa pomembna tudi za toplotno izolacijo pri miših, saj znižuje termonevtralno točko in zmanjšuje temperaturno občutljivost pod toplotno nevtralno točko ( naklon krivulje).temperatura okolja v primerjavi z EE)12.Naša študija ni bila zasnovana za neposredno ocenjevanje tega domnevnega razmerja, ker so bili podatki o telesni sestavi zbrani 9 dni pred zbiranjem podatkov o porabi energije in ker masa maščobe med študijo ni bila stabilna.Ker pa imajo miši z normalno težo in DIO 30 % nižji 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.dejavnik, vsaj ne v raziskanem temperaturnem območju.To je v skladu z drugimi študijami, ki so bolje zasnovane za raziskovanje tega4,24.V teh študijah je bil izolacijski učinek debelosti majhen, vendar je bilo ugotovljeno, da krzno zagotavlja 30–50 % skupne toplotne izolacije4,24.Vendar pa se je pri mrtvih miših toplotna prevodnost takoj po smrti povečala za približno 450 %, kar nakazuje, da je izolacijski učinek dlake potreben za delovanje fizioloških mehanizmov, vključno z vazokonstrikcijo.Poleg vrstnih razlik v krznu med mišmi in ljudmi lahko na slab izolacijski učinek debelosti pri miših vplivajo tudi naslednji premisleki: Izolacijski faktor človeške maščobne mase je v glavnem posredovan s podkožno maščobno maso (debelina) 26, 27.Običajno pri glodavcih Manj kot 20 % celotne živalske maščobe28.Poleg tega skupna maščobna masa morda niti ni podoptimalno merilo posameznikove toplotne izolacije, saj se trdi, da je izboljšana toplotna izolacija izravnana z neizogibnim povečanjem površine (in s tem povečano izgubo toplote), ko se maščobna masa povečuje..
Pri miših z normalno težo se plazemske koncentracije TG, 3-HB, holesterola, HDL, ALT in AST niso spremenile pri različnih temperaturah skoraj 5 tednov, verjetno zato, ker so bile miši v enakem stanju energijskega ravnovesja.bili enaki po teži in telesni sestavi kot na koncu študije.V skladu s podobnostjo maščobne mase tudi ni bilo razlik v ravni leptina v plazmi, niti v insulinu na tešče, C-peptidu in glukagonu.Več signalov so našli pri miših DIO.Čeprav tudi miši pri 22 °C v tem stanju niso imele splošne negativne energijske bilance (saj so pridobile na teži), jim je na koncu študije manjkalo energije relativno več kot miši, ki so bile vzrejene pri 30 °C, v pogojih, kot so npr. visoki ketoni.proizvodnja v telesu (3-GB) in zmanjšanje koncentracije glicerola in TG v plazmi.Vendar pa se zdi, da temperaturno odvisne razlike v lipolizi niso posledica intrinzičnih sprememb v epididimalnem ali dimeljskem maščevju, kot so spremembe v izražanju lipaze, ki se odziva na adipohormon, saj sta FFA in glicerol, sproščena iz maščobe, ekstrahirane iz teh depojev, med temperaturo skupine so si med seboj podobne.Čeprav v trenutni študiji nismo raziskali simpatičnega tonusa, so drugi ugotovili, da je (na podlagi srčnega utripa in srednjega arterijskega tlaka) linearno povezan s temperaturo okolja pri miših in je približno nižji pri 30 °C kot pri 22 °C 20 % C Tako lahko temperaturno odvisne razlike v simpatičnem tonusu igrajo vlogo pri lipolizi v naši študiji, a ker povečanje simpatičnega tonusa stimulira in ne zavira lipolizo, lahko drugi mehanizmi preprečijo to zmanjšanje pri gojenih miših.Možna vloga pri razgradnji telesne maščobe.Sobna temperatura.Poleg tega je del stimulativnega učinka simpatičnega tonusa na lipolizo posredno posredovan z močnim zaviranjem izločanja inzulina, kar poudarja učinek prekinitve dodajanja insulina na lipolizo30, toda v naši študiji sta bila plazemski insulin na tešče in simpatični tonus C-peptida pri različnih temperaturah ni dovolj za spremembo lipolize.Namesto tega smo ugotovili, da so razlike v energijskem statusu najverjetneje glavni dejavnik teh razlik pri miših DIO.Osnovni razlogi, ki vodijo k boljši regulaciji vnosa hrane z EE pri miših z normalno težo, zahtevajo nadaljnje študije.Na splošno pa je vnos hrane nadzorovan s homeostatskimi in hedonističnimi znaki31,32,33.Čeprav poteka razprava o tem, kateri od obeh signalov je kvantitativno pomembnejši,31,32,33 je dobro znano, da dolgoročno uživanje hrane z visoko vsebnostjo maščob vodi v prehranjevalno vedenje, ki bolj temelji na užitku, kar do neke mere ni povezano z homeostazo..– urejeno uživanje hrane34,35,36.Zato je lahko povečano hedonistično prehranjevalno vedenje miši DIO, zdravljenih s 45% HFD, eden od razlogov, zakaj te miši niso uravnotežile vnosa hrane z EE.Zanimivo je, da so razlike v apetitu in hormonih, ki uravnavajo glukozo v krvi, opazili tudi pri miših DIO s temperaturnim nadzorom, ne pa tudi pri miših z normalno težo.Pri miših DIO so se ravni leptina v plazmi povečale s temperaturo, ravni glukagona pa so se zmanjšale s temperaturo.V kolikšni meri lahko temperatura neposredno vpliva na te razlike, si zasluži nadaljnje študije, vendar je v primeru leptina relativna negativna energetska bilanca in s tem nižja maščobna masa pri miših pri 22 °C gotovo igrala pomembno vlogo, saj je maščobna masa in plazemski leptin zelo povezana37.Vendar pa je razlaga signala glukagona bolj nejasna.Tako kot pri insulinu je bilo izločanje glukagona močno zavirano s povečanjem simpatičnega tonusa, vendar je bilo predvideno, da bo najvišji simpatični tonus v skupini z 22 °C, ki je imela najvišjo koncentracijo glukagona v plazmi.Insulin je še en močan regulator plazemskega glukagona, insulinska rezistenca in sladkorna bolezen tipa 2 pa sta močno povezana s hiperglukagonemijo na tešče in po obroku 38,39.Vendar pa so bile miši DIO v naši študiji tudi neobčutljive na inzulin, tako da tudi to ni moglo biti glavni dejavnik pri povečanju signalizacije glukagona v skupini 22 °C.Vsebnost maščobe v jetrih je prav tako pozitivno povezana s povečanjem plazemske koncentracije glukagona, katerega mehanizmi lahko vključujejo jetrno odpornost na glukagon, zmanjšano proizvodnjo sečnine, povečane koncentracije aminokislin v obtoku in povečano z aminokislinami stimulirano izločanje glukagona40,41, 42.Ker pa se koncentracije glicerola in TG, ki jih je mogoče ekstrahirati, v naši študiji niso razlikovale med temperaturnimi skupinami, tudi to ne more biti potencialni dejavnik povečanja plazemskih koncentracij v skupini 22 °C.Trijodotironin (T3) igra ključno vlogo pri splošni hitrosti presnove in začetku presnovne obrambe pred hipotermijo 43,44.Tako se koncentracija T3 v plazmi, ki je verjetno nadzorovana s centralno posredovanimi mehanizmi,45,46 poveča tako pri miših kot pri ljudeh v manj kot termonevtralnih pogojih47, čeprav je povečanje pri ljudeh manjše, kar je bolj nagnjeno k miši.To je skladno z izgubo toplote v okolje.V trenutni študiji nismo merili koncentracije T3 v plazmi, vendar so bile koncentracije morda nižje v skupini, ki je prejemala 30 °C, kar lahko pojasni učinek te skupine na ravni glukagona v plazmi, saj smo (posodobljena slika 5a) in drugi pokazali, da T3 poveča glukagon v plazmi na način, ki je odvisen od odmerka.Poročali so, da ščitnični hormoni inducirajo izražanje FGF21 v jetrih.Tako kot glukagon so se koncentracije FGF21 v plazmi povečale tudi s koncentracijami T3 v plazmi (dodatna slika 5b in ref. 48), vendar v primerjavi z glukagonom na plazemske koncentracije FGF21 v naši študiji temperatura ni vplivala.Osnovni razlogi za to neskladje zahtevajo nadaljnje študije, vendar bi se morala indukcija FGF21, ki jo poganja T3, pojaviti pri višjih ravneh izpostavljenosti T3 v primerjavi z opaženim odzivom glukagona, ki ga poganja T3 (dopolnilna slika 5b).
Pokazalo se je, da je HFD močno povezana z oslabljeno toleranco za glukozo in inzulinsko rezistenco (markerji) pri miših, vzrejenih pri 22 °C.Vendar HFD ni bil povezan niti z oslabljeno toleranco za glukozo niti z inzulinsko rezistenco, če je rasel v termonevtralnem okolju (tukaj opredeljenem kot 28 °C) 19 .V naši študiji to razmerje ni bilo ponovljeno pri miših DIO, vendar so miši z normalno težo, vzdrževane pri 30 °C, znatno izboljšale toleranco za glukozo.Razlog za to razliko zahteva nadaljnjo študijo, vendar lahko nanj vpliva dejstvo, da so bile miši DIO v naši študiji odporne na inzulin, s koncentracijo C-peptida v plazmi na tešče in koncentracijo inzulina, ki je bila 12- do 20-krat višja od miši z normalno težo.in v krvi na prazen želodec.koncentracije glukoze približno 10 mM (približno 6 mM pri normalni telesni teži), kar pušča majhno okno za morebitne koristne učinke izpostavljenosti termonevtralnim pogojem za izboljšanje tolerance za glukozo.Možen zmeden dejavnik je, da se iz praktičnih razlogov OGTT izvaja pri sobni temperaturi.Tako so miši, nameščene pri višjih temperaturah, doživele blag hladni šok, ki lahko vpliva na absorpcijo/očistek glukoze.Vendar glede na podobne koncentracije glukoze v krvi na tešče v različnih temperaturnih skupinah spremembe temperature okolja morda niso bistveno vplivale na rezultate.
Kot smo že omenili, je bilo pred kratkim poudarjeno, da lahko zvišanje sobne temperature oslabi nekatere reakcije na hladen stres, kar lahko postavi pod vprašaj prenosljivost podatkov o miših na ljudi.Vendar pa ni jasno, kakšna je optimalna temperatura za zadrževanje miši, da bi posnemali človeško fiziologijo.Na odgovor na to vprašanje lahko vplivata tudi študijsko področje in končna točka, ki se proučuje.Primer tega je učinek prehrane na kopičenje maščobe v jetrih, toleranco za glukozo in inzulinsko rezistenco19.Kar zadeva porabo energije, nekateri raziskovalci verjamejo, da je termonevtralnost optimalna temperatura za vzrejo, saj ljudje potrebujejo malo dodatne energije za vzdrževanje svoje telesne temperature, in definirajo temperaturo enega kroga za odrasle miši kot 30 °C7,10.Drugi raziskovalci verjamejo, da je temperatura, primerljiva s temperaturo, ki jo ljudje običajno doživijo z odraslimi mišmi na enem kolenu, 23-25 °C, saj so ugotovili, da je termonevtralnost 26-28 °C in glede na to, da so ljudje nižji za približno 3 °C.njihova spodnja kritična temperatura, tukaj opredeljena kot 23 °C, je rahlo 8,12.Naša študija je skladna z več drugimi študijami, ki trdijo, da toplotna nevtralnost ni dosežena pri 26–28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, kar kaže, da je 23–25 °C prenizka.Drug pomemben dejavnik, ki ga je treba upoštevati glede sobne temperature in termonevtralnosti pri miših, je enojna ali skupinska nastanitev.Ko so bile miši nameščene v skupinah in ne posamezno, kot v naši študiji, se je temperaturna občutljivost zmanjšala, verjetno zaradi gneče živali.Vendar je bila sobna temperatura še vedno pod LTL 25, ko so bile uporabljene tri skupine.Morda je najpomembnejša razlika med vrstami v zvezi s tem kvantitativni pomen aktivnosti BAT kot obrambe pred hipotermijo.Medtem ko so miši večinoma kompenzirale svojo večjo izgubo kalorij s povečanjem aktivnosti BAT, ki je več kot 60 % EE samo pri 5 °C, 51, 52 je bil prispevek človeške aktivnosti BAT k EE znatno višji, veliko manjši.Zato je lahko zmanjšanje dejavnosti BAT pomemben način za povečanje človeškega prevoda.Regulacija aktivnosti BAT je zapletena, vendar je pogosto posredovana s kombiniranimi učinki adrenergične stimulacije, ščitničnih hormonov in izražanja UCP114, 54, 55, 56, 57.Naši podatki kažejo, da je treba temperaturo dvigniti nad 27,5 °C v primerjavi z mišmi pri 22 °C, da bi odkrili razlike v izražanju genov BAT, odgovornih za delovanje/aktivacijo.Vendar pa razlike, ugotovljene med skupinama pri 30 in 22 °C, niso vedno pokazale povečanja aktivnosti BAT v skupini pri 22 °C, ker so bili Ucp1, Adrb2 in Vegf-a znižani v skupini pri 22 °C.Temeljni vzrok teh nepričakovanih rezultatov je treba še ugotoviti.Ena od možnosti je, da njihovo povečano izražanje morda ne odraža signala povišane sobne temperature, temveč akutni učinek premikanja s 30 °C na 22 °C na dan odstranitve (miši so to doživele 5-10 minut pred vzletom). .).
Splošna omejitev naše študije je, da smo preučevali le samce miši.Druge raziskave kažejo, da je lahko spol pomemben dejavnik pri naših primarnih indikacijah, saj so samice miši z enim kolenom bolj občutljive na temperaturo zaradi višje toplotne prevodnosti in vzdrževanja strožje nadzorovanih temperatur jedra.Poleg tega so mišje samice (na HFD) pokazale večjo povezanost vnosa energije z EE pri 30 °C v primerjavi z mišjimi samci, ki so zaužili več miši istega spola (v tem primeru 20 °C) 20.Tako je pri mišjih samicah subtermonetralna vsebnost učinka višja, vendar ima enak vzorec kot pri mišjih samcih.V naši študiji smo se osredotočili na samce miši z enim kolenom, saj so to pogoji, pod katerimi se izvaja večina presnovnih študij, ki preučujejo EE.Druga omejitev naše študije je bila, da so bile miši ves čas študije na isti dieti, kar je onemogočalo preučevanje pomena sobne temperature za presnovno fleksibilnost (merjeno s spremembami RER za prehranske spremembe v različnih sestavah makrohranil).pri mišjih samicah in samcih pri 20 °C v primerjavi z ustreznimi mišmi pri 30 °C.
Na koncu naša študija kaže, da so, tako kot v drugih študijah, miši z normalno težo 1. kroga termonevtralne nad predvidenimi 27,5 °C.Poleg tega naša študija kaže, da debelost ni glavni izolacijski dejavnik pri miših z normalno težo ali DIO, kar ima za posledico podobna razmerja temperatura: EE pri miših DIO in normalne teže.Medtem ko je bil vnos hrane miši z normalno težo skladen z EE in je tako ohranjala stabilno telesno težo v celotnem temperaturnem območju, je bil vnos hrane miši DIO enak pri različnih temperaturah, kar je povzročilo večje razmerje miši pri 30 °C .pri 22°C pridobil večjo telesno težo.Na splošno so sistematične študije, ki preučujejo potencialni pomen življenja pod termonevtralnimi temperaturami, upravičene zaradi pogosto opaženega slabega prenašanja med študijami na miših in ljudeh.Na primer, v študijah debelosti je lahko delna razlaga za splošno slabšo prevedljivost posledica dejstva, da se študije izgube teže pri miših običajno izvajajo na živalih z zmernim hladnim stresom, ki jih hranijo pri sobni temperaturi zaradi njihove povečane EE.Pretirana izguba teže v primerjavi s pričakovano telesno težo osebe, še posebej, če je mehanizem delovanja odvisen od povečanja EE s povečanjem aktivnosti BAP, ki je bolj aktiven in aktiviran pri sobni temperaturi kot pri 30°C.
V skladu z danskim zakonom o poskusih na živalih (1987) in nacionalnim inštitutom za zdravje (objava št. 85-23) ter Evropsko konvencijo za zaščito vretenčarjev, ki se uporabljajo v poskusne in druge znanstvene namene (Svet Evrope št. 123, Strasbourg) , 1985).
Dvajset tednov stare samce miši C57BL/6J so pridobili pri Janvier Saint Berthevin Cedex, Francija, in jim dali ad libitum standardno hrano (Altromin 1324) in vodo (~22 °C) po 12:12 urnem ciklu svetloba:tema.sobna temperatura.Samci miši DIO (20 tednov) so bili pridobljeni od istega dobavitelja in jim je bil omogočen ad libitum dostop do 45 % visoko maščobne diete (kat. št. D12451, Research Diet Inc., NJ, ZDA) in vode v pogojih vzreje.Miši so prilagodili na okolje teden dni pred začetkom študije.Dva dni pred prenosom v indirektni kalorimetrični sistem smo miši stehtali, podvrgli 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. Miši so bile prenesene v zaprt in temperaturno nadzorovan indirektni kalorimetrični sistem pri Sable Systems Internationals (Nevada, ZDA), ki je vključeval monitorje kakovosti hrane in vode ter okvir Promethion BZ1, ki je beležil ravni aktivnosti z merjenjem prekinitev žarka.XYZ.Miši (n = 8) so bile nameščene posamično pri 22, 25, 27,5 ali 30 °C z uporabo stelje, vendar brez zavetja in materiala za gnezdenje v 12:12-urnem ciklu svetloba:tema (svetloba: 06:00–18:00) .2500 ml/min.Miši so bile aklimatizirane 7 dni pred registracijo.Posnetke smo zbirali štiri dni zapored.Nato smo miši hranili pri zadevnih temperaturah pri 25, 27,5 in 30 °C dodatnih 12 dni, nato pa smo dodali celične koncentrate, kot je opisano spodaj.Medtem smo skupine miši, ki smo jih hranili pri 22 °C, hranili pri tej temperaturi še dva dni (za zbiranje novih osnovnih podatkov), nato pa smo temperaturo zvišali v korakih po 2 °C vsak drugi dan na začetku svetlobne faze ( 06:00), dokler ni dosegel 30 °C. Nato smo temperaturo znižali na 22 °C in podatke zbirali še dva dni.Po dveh dodatnih dneh snemanja pri 22 °C so bile kože dodane vsem celicam pri vseh temperaturah, zbiranje podatkov pa se je začelo drugi dan (17. dan) in tri dni.Po tem (20. dan) smo v vse celice na začetku svetlobnega cikla (06:00) dodali material za gnezdenje (8-10 g) in podatke zbirali še tri dni.Tako so bile ob koncu študije miši, ki so jih hranili pri 22 °C, pri tej temperaturi 21/33 dni in pri 22 °C zadnjih 8 dni, medtem ko so bile miši pri drugih temperaturah pri tej temperaturi 33 dni./33 dni.Miši so bile hranjene v obdobju študije.
Miši z normalno težo in DIO so sledile istim študijskim postopkom.Na dan -9 so miši stehtali, posneli MRI in jih razdelili v skupine, primerljive po telesni teži in sestavi telesa.Na dan -7 smo miši prenesli v zaprt indirektni kalorimetrični sistem z nadzorovano temperaturo, ki ga proizvaja SABLE Systems International (Nevada, ZDA).Miši so bile nameščene posamezno s posteljnino, vendar brez materialov za gnezdenje ali zatočišče.Temperaturo nastavite na 22, 25, 27,5 ali 30 °C.Po enem tednu aklimatizacije (dnevi -7 do 0, živali niso bile motene) so bili podatki zbrani štiri zaporedne dni (dnevi 0-4, podatki prikazani na SLIKAH 1, 2, 5).Nato so miši, ki so jih hranili pri 25, 27,5 in 30 °C, hranili pri konstantnih pogojih do 17. dne.Istočasno smo temperaturo v skupini z 22 °C zvišali v intervalih po 2 °C vsak drugi dan s prilagoditvijo temperaturnega cikla (06:00 h) na začetku izpostavljenosti svetlobi (podatki so prikazani na sliki 1) .15. dan je temperatura padla na 22 °C in dva dni so bili zbrani podatki, da bi zagotovili osnovne podatke za nadaljnja zdravljenja.Kože so bile dodane vsem mišim 17. dan, material za gnezdenje pa je bil dodan 20. dan (slika 5).23. dan so miši stehtali in podvrgli MRI skeniranju, nato pa jih pustili pri miru 24 ur.24. dan so bile miši tešče od začetka fotoperiode (06:00) in so prejele OGTT (2 g/kg) ob 12:00 (6-7 ur na tešče).Nato so miši vrnili v njihove ustrezne pogoje SABLE in drugi dan (25. dan) evtanazirali.
DIO miši (n = 8) so sledile istemu protokolu kot miši z normalno težo (kot je opisano zgoraj in na sliki 8).Miši so vzdrževale 45 % HFD med poskusom porabe energije.
VO2 in VCO2 ter tlak vodne pare so bili zabeleženi pri frekvenci 1 Hz s časovno konstanto celice 2,5 min.Vnos hrane in vode je bil zbran z neprekinjenim snemanjem (1 Hz) teže posod za hrano in vodo.Uporabljeni monitor kakovosti je poročal o ločljivosti 0,002 g.Stopnje aktivnosti so bile zabeležene z uporabo 3D XYZ monitorja niza žarkov, podatki so bili zbrani pri notranji ločljivosti 240 Hz in poročani vsako sekundo za kvantificiranje skupne prevožene razdalje (m) z efektivno prostorsko ločljivostjo 0,25 cm.Podatki so bili obdelani s programom Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, ki je izračunal EE in RER ter izločil izstopajoče vrednosti (npr. napačne dogodke obrokov).Tolmač makrov je konfiguriran za izpis podatkov za vse parametre vsakih pet minut.
Poleg uravnavanja EE lahko temperatura okolja uravnava tudi druge vidike presnove, vključno s postprandialno presnovo glukoze, z uravnavanjem izločanja hormonov, ki presnavljajo glukozo.Da bi preizkusili to hipotezo, smo končno zaključili študijo telesne temperature tako, da smo sprovocirali miši z normalno težo z DIO peroralno obremenitvijo z glukozo (2 g/kg).Metode so podrobno opisane v dodatnih materialih.
Na koncu študije (25. dan) so miši postili 2-3 ure (začenši ob 06:00), anestezirali z izofluranom in jim popolnoma izkrvavili z retroorbitalno venepunkcijo.Kvantifikacija plazemskih lipidov in hormonov ter lipidov v jetrih je opisana v Dodatnih materialih.
Da bi raziskali, ali temperatura lupine povzroča intrinzične spremembe v maščobnem tkivu, ki vplivajo na lipolizo, je bilo dimeljsko in epididimalno maščobno tkivo izrezano neposredno iz miši po zadnji stopnji krvavitve.Tkiva so bila obdelana z uporabo na novo razvitega ex vivo testa lipolize, opisanega v dopolnilnih metodah.
Rjavo maščobno tkivo (BAT) je bilo zbrano na dan konca študije in obdelano, kot je opisano v dopolnilnih metodah.
Podatki so predstavljeni kot povprečje ± SEM.Grafi so bili ustvarjeni v programu GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA), grafike pa so bile urejene v programu Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).Statistična pomembnost je bila ocenjena v GraphPad Prism in preizkušena s parnim t-testom, ponovljenimi meritvami enosmerne/dvosmerne ANOVA, ki ji je sledil Tukeyjev test večkratnih primerjav, ali neparna enosmerna ANOVA, ki ji je po potrebi sledil Tukeyjev test večkratnih primerjav.Gaussova porazdelitev podatkov je bila pred testiranjem potrjena z D'Agostino-Pearsonovim testom normalnosti.Velikost vzorca je navedena v ustreznem delu razdelka »Rezultati« in v legendi.Ponovitev je opredeljena kot vsaka meritev, opravljena na isti živali (in vivo ali na vzorcu tkiva).Kar zadeva ponovljivost podatkov, je bila povezava med porabo energije in temperaturo primera dokazana v štirih neodvisnih študijah z uporabo različnih miši s podobno zasnovo študije.
Podrobni eksperimentalni protokoli, materiali in neobdelani podatki so na voljo na razumno zahtevo vodilnega avtorja Rune E. Kuhre.Ta študija ni ustvarila novih edinstvenih reagentov, transgenih živalskih/celičnih linij ali podatkov o zaporedju.
Za več informacij o zasnovi študije glejte povzetek Nature Research Report, ki je povezan s tem člankom.
Vsi podatki tvorijo graf.1-7 so bili deponirani v repozitorij baze podatkov Science, pristopna številka: 1253.11.sciencedb.02284 ali https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Podatki, prikazani v ESM, se lahko pošljejo 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. Poskusne 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.zločin 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Izračun nove konstante Mie in eksperimentalna določitev 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. Brez 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. Ožirenje nima izolacijskega učinka. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Debelost nima izolacijskega učinka.jaJ. Fiziologija.endokrine.metabolizem.311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al.Temperaturno prilagojeno rjavo maščobno tkivo modulira občutljivost za inzulin.Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al.Nižja kritična temperatura in hladno povzročena termogeneza sta bili obratno sorazmerni s telesno težo in bazalno stopnjo presnove pri vitkih in pretežkih posameznikih.J. Toplo.biologija.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature bivališča za miši za posnemanje toplotnega okolja ljudi: Eksperimentalna študija. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimalne temperature bivališča za miši za posnemanje toplotnega okolja ljudi: Eksperimentalna študija.Fischer, AW, Cannon, B. in Nedergaard, J. Optimalne hišne temperature 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. in Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. in Nedergaard J. Optimalna temperatura stanovanja za miši, ki simulirajo človeško toplotno okolje: Eksperimentalna študija.Moore.metabolizem.7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR. Kakšna je najboljša temperatura bivališča za prenos poskusov z mišmi na ljudi? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR. Kakšna je najboljša temperatura bivališča za prenos poskusov z mišmi na ljudi?Keyer J, Lee M in Speakman JR Kakšna je najboljša sobna temperatura za prenos poskusov z mišmi 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. in Speakman, JRKeyer J, Lee M in Speakman JR Kakšna je optimalna temperatura lupine za prenos poskusov z mišmi na ljudi?Moore.metabolizem.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Miši kot eksperimentalni modeli za človeško fiziologijo: ko je pomembna temperatura v bivališču več stopinj. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miši kot eksperimentalni modeli za človeško fiziologijo: ko je pomembna temperatura v bivališču več stopinj. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miši kot eksperimentalni modeli za fiziologijo človeka: kdaj imajo gradovi v stanovanju pomen. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miši kot eksperimentalni modeli za človeško fiziologijo: ko nekaj stopinj v stanovanju naredi razliko. Seeley, RJ & MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型：当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ & MacDougald, OA Miši Seeley, RJ & MacDougald, OA kot eksperimentalni fiziološki model človeka: ko ima nekaj stopinj temperature v prostoru pomen. Seeley, RJ & MacDougald, OA miši kot eksperimentalni model človeške fiziologije: ko je pomembnih nekaj stopinj sobne temperature.Nacionalni metabolizem.3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na vprašanje "Katera je najboljša temperatura bivališča za prenos poskusov z mišmi na ljudi?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na vprašanje "Katera je najboljša temperatura bivališča za prenos poskusov z mišmi na ljudi?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odgovor na vprašanje "Katera je najboljša sobna temperatura za prenos poskusov z miško 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. in Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. in Nedergaard J. Odgovori na vprašanje »Kakšna je optimalna temperatura lupine za prenos poskusov z miško na ljudi?«Da: termonevtralen.Moore.metabolizem.26, 1-3 (2019).
Čas objave: 28. oktober 2022
