Takk for at du besøker Nature.com. Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS -støtte. For den beste opplevelsen anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller deaktiver kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi gjengi nettstedet uten stiler og JavaScript.
De fleste metabolske studier hos mus blir utført ved romtemperatur, selv om under disse forholdene, i motsetning til mennesker, bruker mus mye energi på å opprettholde indre temperatur. Her beskriver vi normal vekt og kostholdsindusert overvekt (DIO) i henholdsvis C57BL/6J mus matet chow chow eller et 45% høyt fettdiett. Mus ble plassert i 33 dager ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C i et indirekte kalorimetri -system. Vi viser at energiutgiftene øker lineært fra 30 ° C til 22 ° C og er omtrent 30% høyere ved 22 ° C i begge musemodellene. Hos normalvektmus motvirket matinntaket EE. Motsatt reduserte ikke Dio -mus matinntaket når EE avtok. På slutten av studien hadde mus ved 30 ° C således høyere kroppsvekt, fettmasse og plasmaglyserol og triglyserider enn mus ved 22 ° C. Ubalansen i Dio-mus kan skyldes økt gledebasert slanking.
Musen er den mest brukte dyremodellen for studier av menneskelig fysiologi og patofysiologi, og er ofte standarddyret som brukes i de tidlige stadiene av medikamentell oppdagelse og utvikling. Imidlertid skiller mus seg fra mennesker på flere viktige fysiologiske måter, og selv om allometrisk skalering til en viss grad kan brukes til å oversette til mennesker, ligger de enorme forskjellene mellom mus og mennesker i termoregulering og energihomeostase. Dette viser en grunnleggende inkonsekvens. Den gjennomsnittlige kroppsmassen til voksne mus er minst tusen ganger mindre enn for voksne (50 g mot 50 kg), og overflatearealet til masseforholdet er forskjellig med omtrent 400 ganger på grunn av den ikke-lineære geometriske transformasjonen beskrevet av MEE . Ligning 2. Som et resultat mister mus betydelig mer varme i forhold til volumet, så de er mer følsomme for temperatur, mer utsatt for hypotermi, og har en gjennomsnittlig basal metabolsk hastighet ti ganger høyere enn mennesker. Ved standard romtemperatur (~ 22 ° C) må mus øke de totale energiutgiftene (EE) med omtrent 30% for å opprettholde kjernekroppstemperaturen. Ved lavere temperaturer øker EE enda mer med omtrent 50% og 100% ved 15 og 7 ° C sammenlignet med EE ved 22 ° C. Dermed induserer standardhusforhold en kald stressrespons, noe som kan kompromittere overførbarheten av musesultater til mennesker, ettersom mennesker som lever i moderne samfunn tilbringer mesteparten av tiden sin i termoneutrale forhold (fordi våre lavere forholdsflater til volum gjør oss mindre følsomme for Temperatur, mens vi lager en termoneutralt sone (TNZ) rundt oss. Spanning bare 2–4 ° C7,8 faktisk har dette viktige aspektet fått betydelig oppmerksomhet de siste årene4, 7,8,9,10,11,12 og det har blitt antydet at noen "artsforskjeller" kan reduseres ved å øke Skalltemperatur 9. Det er imidlertid ingen enighet om temperaturområdet som utgjør termoneutralitet hos mus. Hvorvidt den lavere kritiske temperaturen i det termoneutrale området i mus som er nærmere 25 ° C eller nærmere 30 ° C4, 7, 8, 10, 12, er således kontroversiell. EE og andre metabolske parametere har vært begrenset til timer til dager, så i hvilken grad langvarig eksponering for forskjellige temperaturer kan påvirke metabolske parametere som kroppsvekt er uklart. forbruk, underlagsutnyttelse, glukosetoleranse og plasmalipid- og glukosekonsentrasjoner og appetittregulerende hormoner. I tillegg er det nødvendig med ytterligere forskning for å undersøke hvilken grad kosthold kan påvirke disse parametrene (DIO-mus på et fettfattig kosthold kan være mer orientert mot et nytelsesbasert (hedonisk) kosthold). For å gi mer informasjon om dette emnet, undersøkte vi effekten av oppdrettstemperatur på de nevnte metabolske parametere hos hannmus med normal vekt og kostholdsindusert overvektige (DIO) hannmus på et 45% fettfattig kosthold. Mus ble holdt på 22, 25, 27,5 eller 30 ° C i minst tre uker. Temperaturene under 22 ° C er ikke studert fordi standard dyrehus sjelden er under romtemperatur. Vi fant at Normal-Weight og enkelt-sirkel DIO-mus reagerte på samme måte som endringer i kabinettstemperatur når det gjelder EE og uavhengig av kabinetttilstand (med eller uten ly/hekkende materiale). Mens musa av normal vekt justerte matinntaket i henhold til EE, var imidlertid matinntaket av DIO -mus stort sett uavhengig av EE, noe som resulterte i at mus fikk mer vekt. I henhold til kroppsvektdata viste plasmakonsentrasjoner av lipider og ketonlegemer at DIO -mus ved 30 ° C hadde en mer positiv energibalanse enn mus ved 22 ° C. De underliggende årsakene til forskjeller i balanse mellom energiinntak og EE mellom normalvekt og DIO-mus krever ytterligere studier, men kan være relatert til patofysiologiske forandringer i DIO-mus og effekten av nytelsesbasert slanking som et resultat av et overvektig kosthold.
EE økte lineært fra 30 til 22 ° C og var omtrent 30% høyere ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 1A, B). Respirasjonsvalueringshastigheten (RER) var uavhengig av temperatur (fig. 1C, D). Matinntaket var i samsvar med EE -dynamikken og økte med synkende temperatur (også ~ 30% høyere ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 1E, F). Vanninntaket. Volum og aktivitetsnivå var ikke avhengig av temperatur (fig. 1G).
Hannmus (C57BL/6J, 20 uker gamle, individuelle hus, n = 7) ble innlosjert i metabolske bur ved 22 ° C i en uke før studien start. To dager etter innsamling av bakgrunnsdata ble temperaturen hevet i trinn på 2 ° C ved 06:00 timer per dag (begynnelsen av lysfasen). Data presenteres som gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet, og den mørke fasen (18: 00–06: 00 h) er representert med en grå boks. En energiutgifter (kcal/h), B totale energiutgifter ved forskjellige temperaturer (kcal/24 timer), C respirasjonsutveksling (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D gjennomsnittlig RER i lys og mørk (VCO2/VO2) fase (Null verdi er definert som 0,7). E Kumulativt matinntak (G), F 24H totalt matinntak, G 24H totalt vanninntak (ML), H 24H totalt vanninntak, I Kumulativt aktivitetsnivå (M) og J Totalt aktivitetsnivå (M/24H). ). Musene ble holdt ved den angitte temperaturen i 48 timer. Data vist for 24, 26, 28 og 30 ° C refererer til de siste 24 timene av hver syklus. Musene forble matet gjennom hele studien. Statistisk signifikans ble testet ved gjentatte målinger av enveis ANOVA etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest. Stjerner indikerer betydning for startverdien på 22 ° C, skyggelegging indikerer betydning mellom andre grupper som indikert. *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.Gjennomsnittsverdiene ble beregnet for hele eksperimentelle perioden (0-192 timer). n = 7.
Som i tilfelle av normale vektmus, økte EE lineært med synkende temperatur, og i dette tilfellet var EE også omtrent 30% høyere ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 2A, B). RER endret seg ikke ved forskjellige temperaturer (fig. 2C, D). I motsetning til mus med normal vekt, var matinntaket ikke i samsvar med EE som en funksjon av romtemperatur. Matinntak, vanninntak og aktivitetsnivå var uavhengig av temperatur (fig. 2E - J).
Mann (C57BL/6J, 20 uker) DIO -mus ble individuelt innlosjert i metabolske bur ved 22 ° C i en uke før studiestart. Mus kan bruke 45% HFD AD libitum. Etter akklimatisering i to dager ble baseline -data samlet. Deretter ble temperaturen hevet i trinn på 2 ° C annenhver dag klokken 06:00 (begynnelsen av lysfasen). Data presenteres som gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet, og den mørke fasen (18: 00–06: 00 h) er representert med en grå boks. En energiutgifter (kcal/h), B totale energiutgifter ved forskjellige temperaturer (kcal/24 timer), C respirasjonsutveksling (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D gjennomsnittlig RER i lys og mørk (VCO2/VO2) fase (Null verdi er definert som 0,7). E Kumulativt matinntak (G), F 24H totalt matinntak, G 24H totalt vanninntak (ML), H 24H totalt vanninntak, I Kumulativt aktivitetsnivå (M) og J Totalt aktivitetsnivå (M/24H). ). Musene ble holdt ved den angitte temperaturen i 48 timer. Data vist for 24, 26, 28 og 30 ° C refererer til de siste 24 timene av hver syklus. Mus ble opprettholdt ved 45% HFD til slutten av studien. Statistisk signifikans ble testet ved gjentatte målinger av enveis ANOVA etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest. Stjerner indikerer betydning for startverdien på 22 ° C, skyggelegging indikerer betydning mellom andre grupper som indikert. *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 <00001. *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 <00001. *P <0,05, *** P <0,001, **** P <0,0001.Gjennomsnittsverdiene ble beregnet for hele eksperimentelle perioden (0-192 timer). n = 7.
I en annen serie eksperimenter undersøkte vi effekten av omgivelsestemperatur på de samme parametrene, men denne gangen mellom grupper av mus som stadig ble holdt ved en viss temperatur. Mus ble delt inn i fire grupper for å minimere statistiske endringer i gjennomsnittet og standardavviket for kroppsvekt, fett og normal kroppsvekt (fig. 3A - C). Etter 7 dager med akklimatisering ble det registrert 4,5 dager med EE. EE påvirkes betydelig av omgivelsestemperaturen både i dagslysetimer og om natten (fig. 3D), og øker lineært når temperaturen avtar fra 27,5 ° C til 22 ° C (fig. 3E). Sammenlignet med andre grupper var RER for 25 ° C -gruppen noe redusert, og det var ingen forskjeller mellom de gjenværende gruppene (fig. 3F, G). Matinntak parallelt med EE -mønsteret økte med omtrent 30% ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 3H, I). Vannforbruk og aktivitetsnivå skilte seg ikke signifikant mellom gruppene (fig. 3J, K). Eksponering for forskjellige temperaturer i opptil 33 dager førte ikke til forskjeller i kroppsvekt, mager masse og fettmasse mellom gruppene (fig. 3N-S), men resulterte i en reduksjon i mager kroppsmasse på omtrent 15% sammenlignet med Selvrapporterte score (fig. 3N-S). 3b, r, c)) og fettmassen økte med mer enn 2 ganger (fra ~ 1 g til 2-3 g, fig. 3C, T, C). Dessverre har kabinettet 30 ° C kalibreringsfeil og kan ikke gi nøyaktige EE- og RER -data.
- Kroppsvekt (A), mager masse (B) og fettmasse (C) etter 8 dager (en dag før overføring til Sable -systemet). d Energiforbruk (KCAL/H). E Gjennomsnittlig energiforbruk (0–108 timer) ved forskjellige temperaturer (KCAL/24 timer). F Respiratory Exchange Ratio (RER) (VCO2/VO2). g gjennomsnittlig RER (VCO2/VO2). H Total matinntak (G). Jeg mener matinntak (g/24 timer). J Totalt vannforbruk (ML). k gjennomsnittlig vannforbruk (ml/24 timer). l Kumulativt aktivitetsnivå (M). m gjennomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 timer). n kroppsvekt på den 18. dagen, o endring i kroppsvekt (fra -8. til 18. dag), p lean masse på den 18. dagen, q endring i mager masse (fra -8. til 18. dag), r fettmasse på dag 18 , og endring i fettmasse (fra -8 til 18 dager). Den statistiske betydningen av gjentatte tiltak ble testet av Oneway-Anova etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest. *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 <00001. *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 <00001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001.Data presenteres som gjennomsnitt + standardfeil for middelverdien, den mørke fasen (18: 00-06: 00 h) er representert med grå bokser. Prikkene på histogrammer representerer individuelle mus. Gjennomsnittsverdiene ble beregnet for hele eksperimentelle perioden (0-108 timer). n = 7.
Mus ble matchet i kroppsvekt, mager masse og fettmasse ved baseline (fig. 4A - C) og opprettholdt ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C som i studier med normalvektmus. . Når man sammenlignet grupper av mus, viste forholdet mellom EE og temperatur et lignende lineært forhold med temperatur over tid hos de samme musene. Dermed konsumerte mus ved 22 ° C omtrent 30% mer energi enn mus holdt ved 30 ° C (fig. 4D, E). Når du studerte effekter hos dyr, påvirket temperaturen ikke alltid RER (fig. 4F, G). Matinntak, vanninntak og aktivitet ble ikke signifikant påvirket av temperaturen (fig. 4H - M). Etter 33 dager med oppdrett hadde mus ved 30 ° C en betydelig høyere kroppsvekt enn mus ved 22 ° C (fig. 4N). Sammenlignet med deres respektive baseline -punkter, hadde mus oppdrettet ved 30 ° C betydelig høyere kroppsvekt enn mus oppdrettet ved 22 ° C (gjennomsnitt ± standardfeil for middelverdien: fig. 4O). Den relativt høyere vektøkningen skyldtes en økning i fettmasse (fig. 4p, Q) i stedet for en økning i mager masse (fig. 4R, S). I samsvar med den nedre EE -verdien ved 30 ° C, ble ekspresjonen av flere BAT -gener som øker BAT -funksjonen/aktiviteten redusert ved 30 ° C sammenlignet med 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 og PRDM16. Andre nøkkelgener som også øker BAT -funksjonen/aktiviteten ble ikke påvirket: SEMA3A (nevrittvekstregulering), TFAM (mitokondriell biogenese), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (glukoneogenese) og CPT1A. Overraskende nok reduserte UCP1 og VEGF-A, assosiert med økt termogen aktivitet, ikke i 30 ° C-gruppen. Faktisk var UCP1-nivåene hos tre mus høyere enn i 22 ° C-gruppen, og VEGF-A og ADRB2 var betydelig forhøyet. Sammenlignet med 22 ° C -gruppen, viste mus som ble opprettholdt ved 25 ° C og 27,5 ° C ingen endring (supplementær figur 1).
- Kroppsvekt (A), mager masse (B) og fettmasse (C) etter 9 dager (en dag før overføring til Sable -systemet). d Energiforbruk (EE, KCAL/H). E Gjennomsnittlig energiforbruk (0–96 timer) ved forskjellige temperaturer (kcal/24 timer). F Respiratory Exchange Ratio (RER, VCO2/VO2). g gjennomsnittlig RER (VCO2/VO2). H Total matinntak (G). Jeg mener matinntak (g/24 timer). J Totalt vannforbruk (ML). k gjennomsnittlig vannforbruk (ml/24 timer). l Kumulativt aktivitetsnivå (M). m gjennomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 timer). n kroppsvekt på dag 23 (g), o endring i kroppsvekt, p mager masse, q endring i mager masse (g) på dag 23 sammenlignet med dag 9, endring i fettmasse (g) ved 23 -dag, fett Masse (g) sammenlignet med dag 8, dag 23 sammenlignet med -8. dag. Den statistiske betydningen av gjentatte tiltak ble testet av Oneway-Anova etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest. *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 <00001. *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 <00001. *P <0,05, *** P <0,001, **** P <0,0001.Data presenteres som gjennomsnitt + standardfeil for middelverdien, den mørke fasen (18: 00-06: 00 h) er representert med grå bokser. Prikkene på histogrammer representerer individuelle mus. Gjennomsnittsverdiene ble beregnet for hele eksperimentelle perioden (0-96 timer). n = 7.
I likhet med mennesker skaper mus ofte mikro -miljøer for å redusere varmetapet til miljøet. For å kvantifisere viktigheten av dette miljøet for EE, evaluerte vi EE ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C, med eller uten lærvakter og hekkemateriale. Ved 22 ° C reduserer tilsetningen av standardskinn EE med omtrent 4%. Den påfølgende tilsetningen av hekkematerialet reduserte EE med 3–4% (fig. 5A, B). Ingen signifikante endringer i RER, matinntak, vanninntak eller aktivitetsnivåer ble observert med tilsetning av hus eller skinn + sengetøy (figur 5i - P). Tilsetningen av hud- og hekkemateriale reduserte også betydelig EE ved 25 og 30 ° C, men responsene var kvantitativt mindre. Ved 27,5 ° C ble det ikke observert noen forskjell. I disse eksperimentene falt EE med økende temperatur, i dette tilfellet omtrent 57% lavere enn EE ved 30 ° C sammenlignet med 22 ° C (fig. 5C - H). Den samme analysen ble bare utført for lysfasen, der EE var nærmere basal metabolsk hastighet, siden musene i dette tilfellet stort sett hvilte i huden, noe som resulterte i sammenlignbare effektstørrelser ved forskjellige temperaturer (Supplerende fig. 2A - H) .
Data for mus fra ly og hekkende materiale (mørkeblått), hjem, men ingen hekkemateriale (lyseblått) og hjem og reirmateriale (oransje). Energiforbruk (EE, Kcal/H) for rom A, C, E og G ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C, B, D, F og H betyr EE (kcal/h). IP -data for mus som er innlosjert ved 22 ° C: I respirasjonsfrekvens (RER, VCO2/VO2), J betyr RER (VCO2/VO2), K Kumulativt matinntak (G), L gjennomsnittlig matinntak (g/24 timer), m Totalt vanninntak (ML), N gjennomsnittlig vanninntak AUC (ML/24H), O Total aktivitet (M), P gjennomsnittlig aktivitetsnivå (M/24H). Data presenteres som gjennomsnitt + standardfeil for middelverdien, den mørke fasen (18: 00-06: 00 h) er representert med grå bokser. Prikkene på histogrammer representerer individuelle mus. Den statistiske betydningen av gjentatte tiltak ble testet av Oneway-Anova etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest. *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.Gjennomsnittsverdiene ble beregnet for hele eksperimentelle perioden (0-72 timer). n = 7.
Hos normalvektmus (2-3 timer med faste) resulterte ikke ved forskjellige temperaturer i signifikante forskjeller i plasmakonsentrasjoner av Tg, 3-HB, kolesterol, ALT og AST, men HDL som en funksjon av temperaturen. Figur 6a-e). Fastende plasmakonsentrasjoner av leptin, insulin, C-peptid og glukagon skilte seg heller ikke mellom gruppene (figur 6G-J). På dagen for glukosetoleransetesten (etter 31 dager ved forskjellige temperaturer) var baseline-blodsukkernivået (5-6 timer faste) omtrent 6,5 mm, uten forskjell mellom gruppene. Administrering av oral glukose økte blodsukkerkonsentrasjonen betydelig i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt område under kurvene (IAUC) (15–120 minutter) var lavere i gruppen av mus som var plassert ved 30 ° C (individuelle tidspunkter: P <0,05 - P <0,0001, fig. 6K, L) sammenlignet med musene som var plassert ved 22, 25 og 27,5 ° C (som ikke skilte seg mellom hverandre). Administrering av oral glukose økte blodsukkerkonsentrasjonen betydelig i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt område under kurvene (IAUC) (15–120 minutter) var lavere i gruppen av mus som var plassert ved 30 ° C (individuelle tidspunkter: P <0,05 - P <0,0001, fig. 6K, L) sammenlignet med musene som var plassert ved 22, 25 og 27,5 ° C (som ikke skilte seg mellom hverandre). Еероралное введение гозы значително повышало концентрацио а в в н и в в в в в в в в в в в в и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и иAL концентрация, т и пощад приращения под кривыи (iauc) (15–120 мин) ыи не в рее ышще нще жще жще жще жин щr. (4 разичалис меж собой). Oral administrering av glukose økte signifikant blodsukkerkonsentrasjoner i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt område under kurvene (IAUC) (15–120 minutter) var lavere i 30 ° C musegruppe (separate tidspunkter: P <0,05– P <0,0001, fig. 6K, L) sammenlignet med mus holdt ved 22, 25 og 27,5 ° C (som ikke skilte seg fra hverandre).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 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 ， 浓度 曲线 下 增加 面积 面积 点 (IAU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。Oral administrering av glukose økte signifikant blodsukkerkonsentrasjoner i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og område under kurven (IAUC) (15–120 minutter) var lavere i 30 ° C-matet musegruppe (alle tidspunkter).: P <0,05 - P <0 0001, рис. : P <0,05 - P <0,0001, fig.6L, L) sammenlignet med mus holdt ved 22, 25 og 27,5 ° C (ingen forskjell fra hverandre).
Plasmakonsentrasjoner av Tg, 3-Hb, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glyserol, leptin, insulin, C-peptid og glukagon er vist i voksne mannlige Dio (Al) mus etter 33 dager med fôring ved den angitte temperaturen . Mus ble ikke matet 2-3 timer før prøvetaking av blod. Unntaket var en oral glukosetoleransetest, som ble utført to dager før studiens slutt på mus faste i 5-6 timer og holdt ved passende temperatur i 31 dager. Mus ble utfordret med 2 g/kg kroppsvekt. Området under kurvedataene (L) er uttrykt som inkrementelle data (IAUC). Data presenteres som gjennomsnitt ± SEM. Prikkene representerer individuelle prøver. *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 <00001, 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 <00001, n = 7. *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001, n = 7.
Hos DIO-mus (også faste i 2-3 timer) skilte ikke plasmakolesterol, HDL, ALT, AST og FFA-konsentrasjoner mellom gruppene. Både TG og glyserol ble betydelig forhøyet i 30 ° C -gruppen sammenlignet med 22 ° C -gruppen (figur 7A - H). I kontrast var 3-GB omtrent 25% lavere ved 30 ° C sammenlignet med 22 ° C (figur 7B). Selv om mus opprettholdt ved 22 ° C hadde en samlet positiv energibalanse, som antydet av vektøkning, antyder forskjeller i plasmakonsentrasjoner av Tg, glyserol og 3-Hb at mus ved 22 ° C ved prøvetaking var mindre enn ved 22 ° C. ° C. Mus oppdrettet ved 30 ° C var i en relativt mer energisk negativ tilstand. I samsvar med dette var leverkonsentrasjoner av ekstraherbar glyserol og TG, men ikke glykogen og kolesterol, høyere i 30 ° C-gruppen (supplerende fig. 3A-D). For å undersøke om de temperaturavhengige forskjellene i lipolyse (målt ved plasma TG og glyserol) er resultatet av indre endringer i epididymalt eller inguinal fett, ekstraherte vi fettvev fra disse lagrene på slutten av studien og kvantifisert fritt fettsyre EX Vivo. og frigjøring av glyserol. I alle eksperimentelle grupper viste fettvevsprøver fra epididymale og inguinal depoter minst en to ganger økning i glyserol og FFA-produksjon som respons på isoproterenol-stimulering (supplementær fig. 4A-D). Imidlertid ble det ikke funnet noen effekt av skalltemperatur på basal eller isoproterenol-stimulert lipolyse. I samsvar med høyere kroppsvekt og fettmasse var plasma -leptinnivået betydelig høyere i 30 ° C -gruppen enn i 22 ° C -gruppen (figur 7i). Tvert imot, plasmanivåer av insulin og C-peptid skilte seg ikke mellom temperaturgrupper (fig. 7K, K), men plasmaglukagon viste en avhengighet av temperatur, men i dette tilfellet ble nesten 22 ° C i den motsatte gruppen to ganger sammenlignet til 30 ° C. FRA. Gruppe C (fig. 7L). FGF21 skilte seg ikke mellom forskjellige temperaturgrupper (fig. 7M). På dagen for OGTT var blodsukkeret for baseline omtrent 10 mm og skilte seg ikke mellom mus som var plassert ved forskjellige temperaturer (fig. 7N). Oral administrering av glukose økte blodsukkernivået og toppet seg i alle grupper i en konsentrasjon på omtrent 18 mm 15 minutter etter dosering. Det var ingen signifikante forskjeller i IAUC (15–120 minutter) og konsentrasjoner ved forskjellige tidspunkter etter dose (15, 30, 60, 90 og 120 minutter) (figur 7n, O).
Plasmakonsentrasjoner av Tg, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glyserol, leptin, insulin, C-peptid, glukagon og FGF21 ble vist i voksne mannlige DIO (AO) mus etter 33 dagers fôring. spesifisert temperatur. Mus ble ikke matet 2-3 timer før prøvetaking av blod. Den orale glukosetoleransetesten var et unntak da den ble utført i en dose på 2 g/kg kroppsvekt to dager før slutten av studien hos mus som ble fastet i 5-6 timer og holdt ved passende temperatur i 31 dager. Området under kurvedataene (O) er vist som inkrementelle data (IAUC). Data presenteres som gjennomsnitt ± SEM. Prikkene representerer individuelle prøver. *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 <00001, 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 <00001, n = 7. *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001, n = 7.
Overførbarheten av gnagerdata til mennesker er et komplekst spørsmål som spiller en sentral rolle i å tolke viktigheten av observasjoner i sammenheng med fysiologisk og farmakologisk forskning. Av økonomiske årsaker og for å lette forskning blir mus ofte holdt ved romtemperatur under deres termoneutrale sone, noe som resulterer i aktivering av forskjellige kompenserende fysiologiske systemer som øker metabolsk hastighet og potensielt svekker oversettbarhet9. Således kan eksponering av mus for kulde gjøre mus som er resistente mot kostholdsindusert overvekt og kan forhindre hyperglykemi hos streptozotocin-behandlede rotter på grunn av økt ikke-insulinavhengig glukosetransport. Det er imidlertid ikke klart i hvilken grad langvarig eksponering for forskjellige relevante temperaturer (fra rom til termoneutral) påvirker den forskjellige energien homeostase av normalvektmus (på mat) og DIO -mus (på HFD) og metabolske parametere, så vel som omfanget som de var i stand til å balansere en økning i EE med en økning i matinntaket. Studien som presenteres i denne artikkelen har som mål å bringe en viss klarhet i dette emnet.
Vi viser at i normal vekt voksne mus og mannlige DIO -mus er EE omvendt relatert til romtemperatur mellom 22 og 30 ° C. Dermed var EE ved 22 ° C omtrent 30% høyere enn ved 30 ° C. I begge musemodellene. Imidlertid er en viktig forskjell mellom mus av normalvekt og DIO -mus at selv om musemus matchet EE ved lavere temperaturer ved å justere matinntaket deretter, varierte matinntaket av DIO -mus på forskjellige nivåer. Studietemperaturene var like. Etter en måned fikk DIO -mus holdt ved 30 ° C mer kroppsvekt og fettmasse enn mus holdt ved 22 ° C, mens normale mennesker holdt ved samme temperatur og i samme periode ikke førte til feber. Avhengig forskjell i kroppsvekt. vektmus. Sammenlignet med temperaturer nær termoneutral eller ved romtemperatur, resulterte veksten ved romtemperatur i DIO eller normalvektmus på et høyt fettdiett, men ikke på en normal vekt musekosthold for å få relativt mindre vekt. kropp. Støttet av andre studier17,18,19,20,21, men ikke av alle22,23.
Evnen til å skape et mikro -miljø for å redusere varmetapet antas å forskyve termisk nøytralitet til venstre 8, 12. I vår studie reduserte både tilsetning av hekkemateriale og skjuling EE, men resulterte ikke i termisk nøytralitet opp til 28 ° C. Dermed støtter ikke dataene våre at lavpunktet for termoneutralitet hos voksne voksne mus, med eller uten miljøanrikede hus, bør være 26-28 ° C som vist8,12, men de støtter andre studier som viser termoneutralitet. Temperaturer på 30 ° C i lavpunktmus7, 10, 24. For å komplisere saker, har termoneutrale punktet hos mus vist seg å ikke være statisk i løpet av dagen, da det er lavere i hvilende (lys) fase, muligens på grunn av lavere kalori Produksjon som et resultat av aktivitet og kostholdsindusert termogenese. I lysfasen viser det seg at det nedre punktet for termisk nøytralitet viser seg å være ~ 29 ° с, og i den mørke fasen, ~ 33 ° с25.
Til syvende og sist bestemmes forholdet mellom omgivelsestemperatur og total energiforbruk ved varmeavledning. I denne sammenhengen er forholdet mellom overflateareal og volum en viktig determinant for termisk følsomhet, noe som påvirker både varmedissipasjon (overflateareal) og varmeproduksjon (volum). I tillegg til overflaten, bestemmes også varmeoverføring ved isolasjon (hastigheten på varmeoverføring). Hos mennesker kan fettmasse redusere varmetapet ved å skape en isolerende barriere rundt kroppsskallet, og det har blitt antydet at fettmasse også er viktig for termisk isolasjon hos mus, noe som senker det termoneutrale punktet og reduserer temperaturfølsomheten under det termiske nøytrale punktet ( kurvehelling). Omgivelsestemperatur sammenlignet med EE) 12. Studien vår ble ikke designet for å direkte vurdere dette antatte forholdet fordi kroppssammensetningsdata ble samlet inn 9 dager før energiforbruksdata ble samlet inn og fordi fettmasse ikke var stabil gjennom hele studien. Siden normalvekt og DIO-mus har 30% lavere EE ved 30 ° C enn ved 22 ° C til tross for minst en 5 ganger forskjell i fettmasse, støtter ikke våre data at overvekt skal gi grunnleggende isolasjon. Faktor, i det minste ikke i det undersøkte temperaturområdet. Dette er i tråd med andre studier bedre designet for å utforske denne4,24. I disse studiene var den isolerende effekten av overvekt liten, men pelsen ble funnet å gi 30-50% av total termisk isolasjon4,24. Hos døde mus økte imidlertid termisk konduktivitet med omtrent 450% rett etter døden, noe som antydet at den isolerende effekten av pelsen er nødvendig for fysiologiske mekanismer, inkludert vasokonstriksjon, for å fungere. I tillegg til artsforskjeller i pels mellom mus og mennesker, kan den dårlige isolerende effekten av overvekt hos mus også bli påvirket av følgende betraktninger: den isolerende faktoren for menneskelig fettmasse er hovedsakelig mediert av subkutan fettmasse (tykkelse) 26,27. Vanligvis i gnagere mindre enn 20% av den totale animalsk fett28. I tillegg kan det hende at total fettmasse ikke en gang er et suboptimalt mål på individets termiske isolasjon, ettersom det har blitt hevdet at forbedret termisk isolasjon blir oppveid av den uunngåelige økningen i overflaten (og derfor økt varmetap) når fettmassen øker. .
Hos normalvektmus ble fastende plasmakonsentrasjoner av Tg, 3-Hb, kolesterol, HDL, ALT og AST ikke endret seg ved forskjellige temperaturer på nesten 5 uker, sannsynligvis fordi musene var i samme tilstand av energibalanse. var de samme i vekt og kroppssammensetning som på slutten av studien. I samsvar med likheten i fettmasse, var det heller ingen forskjeller i plasma-leptinnivået, og heller ikke i faste insulin, C-peptid og glukagon. Flere signaler ble funnet i DIO -mus. Selv om mus ved 22 ° C heller ikke hadde en samlet negativ energibalanse i denne tilstanden (ettersom de gikk opp i vekt), var de på slutten av studien relativt mer energismangel sammenlignet med mus som ble oppdrettet ved 30 ° C, under forhold som som for eksempel forhold som for eksempel som for eksempel i forhold som for eksempel i forhold som for eksempel i forhold som for eksempel i forhold som i forhold som for eksempel 30 ° C. høye ketoner. Produksjon av kroppen (3-GB) og en reduksjon i konsentrasjonen av glyserol og TG i plasma. Imidlertid ser ikke temperaturavhengige forskjeller i lipolyse ut til å være et resultat av iboende endringer i epididymalt eller inguinal fett, så som endringer i ekspresjonen av adipohormon-responsiv lipase, siden FFA og glyserol frigjort fra fett ekstrahert fra disse depotene er mellom temperaturen Grupper ligner hverandre. Selv om vi ikke undersøkte sympatisk tone i den aktuelle studien, har andre funnet at den (basert på hjertefrekvens og gjennomsnittlig arterielt trykk) er lineært relatert til omgivelsestemperatur hos mus og er omtrent lavere ved 30 ° C enn ved 22 ° C 20% C Dermed kan temperaturavhengige forskjeller i sympatisk tone spille en rolle i lipolyse i vår studie, men siden en økning i sympatisk tone stimulerer snarere enn hemmer lipolyse, kan andre mekanismer motvirke denne reduksjonen i kultiverte mus. Potensiell rolle i nedbrytningen av kroppsfett. Romtemperatur. Videre er en del av den stimulerende effekten av sympatisk tone på lipolyse indirekte mediert av sterk hemming av insulinutskillelse, og fremhever effekten av insulinavbruddende tilskudd på lipolyse30, men i vår studie var faste plasmainsulin og C-peptid-sympatisk tone ved forskjellige temperaturer Ikke nok til å endre lipolyse. I stedet fant vi at forskjeller i energistatus mest sannsynlig var den viktigste bidragsyteren til disse forskjellene i DIO -mus. De underliggende årsakene som fører til bedre regulering av matinntaket med EE i normale vektmus krever ytterligere studier. Generelt kontrolleres imidlertid matinntaket av homeostatiske og hedoniske signaler31,32,33. Selv om det er debatt om hvilke av de to signalene som er kvantitativt viktigere, 31,32,33 er det velkjent at langvarig forbruk av mat med høyt fett fører til mer nytelsesbasert spiseatferd som til en viss grad ikke er relatert til homeostase. . - Regulert matinntak34,35,36. Derfor kan den økte hedoniske fôringsatferden til DIO -mus behandlet med 45% HFD være en av grunnene til at disse musene ikke balanserte matinntaket med EE. Interessant nok ble det også observert forskjeller i appetitt- og blodsukkerregulerende hormoner i de temperaturkontrollerte DIO-musene, men ikke i mus av normalvekt. Hos DIO -mus økte plasma -leptinnivået med temperatur og glukagonnivået avtok med temperaturen. I hvilken grad temperaturen direkte kan påvirke disse forskjellene fortjener ytterligere studier, men når det Svært korrelert37. Imidlertid er tolkningen av glukagon -signalet mer forvirrende. Som med insulin ble glukagonutskillelse sterkt hemmet av en økning i sympatisk tone, men den høyeste sympatiske tonen ble spådd å være i 22 ° C -gruppen, som hadde de høyeste plasmaglukagon -konsentrasjonene. Insulin er en annen sterk regulator av plasmaglukagon, og insulinresistens og diabetes type 2 er sterkt assosiert med faste og postprandial hyperglukagonemia 38,39. Imidlertid var DIO -musene i vår studie også insulin -ufølsomme, så dette kunne heller ikke være hovedfaktoren i økningen i glukagon -signalering i 22 ° C -gruppen. Leverfettinnholdet er også positivt assosiert med en økning i plasmaglukagonkonsentrasjonen, hvis mekanismer igjen kan omfatte leverens glukagonresistens, redusert ureaproduksjon, økt sirkulerende aminosyrekonsentrasjoner og økt aminosyrestimulert glukagon-sekretion40,41, 42. Siden ekstraherbare konsentrasjoner av glyserol og TG ikke skilte seg mellom temperaturgrupper i vår studie, kunne dette heller ikke være en potensiell faktor i økningen i plasmakonsentrasjoner i gruppen på 22 ° C. Triiodothyronine (T3) spiller en kritisk rolle i total metabolsk hastighet og initiering av metabolsk forsvar mot hypotermia43,44. Således, plasma T3 -konsentrasjon, muligens kontrollert av sentralt medierte mekanismer, øker 45,46 hos både mus og mennesker under mindre enn termoneutrale forhold47, selv om økningen i mennesker er mindre, noe som er mer disponert for mus. Dette stemmer overens med varmetap for miljøet. Vi målte ikke plasma -T3 -konsentrasjoner i den aktuelle studien, men konsentrasjoner kan ha vært lavere i gruppen 30 ° C, noe som kan forklare effekten av denne gruppen på plasmaglukagon -nivåer, som vi (oppdatert figur 5a) og andre har vist at det T3 øker plasmaglukagon på en doseavhengig måte. Skjoldbruskhormoner er rapportert å indusere FGF21 -ekspresjon i leveren. I likhet med glukagon økte også plasma FGF21 -konsentrasjoner med plasma T3 -konsentrasjoner (supplerende fig. 5B og ref. 48), men sammenlignet med glukagon ble ikke FGF21 plasmakonsentrasjoner i vår studie påvirket av temperatur. De underliggende årsakene til dette avviket krever ytterligere studier, men T3-drevet FGF21-induksjon bør skje ved høyere nivåer av T3-eksponering sammenlignet med den observerte T3-drevne glukagon-responsen (supplementær fig. 5B).
HFD har vist seg å være sterkt assosiert med nedsatt glukosetoleranse og insulinresistens (markører) hos mus oppdrettet ved 22 ° C. HFD var imidlertid ikke assosiert med verken nedsatt glukosetoleranse eller insulinresistens når den ble dyrket i et termoneutralt miljø (definert her som 28 ° C) 19. I vår studie ble ikke dette forholdet replikert i DIO -mus, men normale vektmus som ble opprettholdt ved 30 ° C forbedret glukosetoleransen betydelig. Årsaken til denne forskjellen krever ytterligere studier, men kan påvirkes av det faktum at DIO-musene i vår studie var insulinresistente, med fastende plasma C-peptidkonsentrasjoner og insulinkonsentrasjoner 12-20 ganger høyere enn normalvektmus. og i blodet på tom mage. Glukosekonsentrasjoner på ca. 10 mM (ca. 6 mM ved normal kroppsvekt), som ser ut til å etterlate et lite vindu for eventuelle gunstige effekter av eksponering for termoneutrale forhold for å forbedre glukosetoleransen. En mulig forvirrende faktor er at OGTT av praktiske grunner blir utført ved romtemperatur. Således opplevde mus som ble innlosjert ved høyere temperaturer mildt kaldt sjokk, noe som kan påvirke glukoseabsorpsjon/klaring. Basert på lignende fastende blodsukkerkonsentrasjoner i forskjellige temperaturgrupper, kan det imidlertid ikke ha noe betydelig å ha påvirket resultatene betydelig.
Som nevnt tidligere har det nylig blitt fremhevet at å øke romtemperaturen kan dempe noen reaksjoner på kaldt stress, noe som kan stille spørsmål ved overførbarheten av musedata til mennesker. Det er imidlertid ikke klart hva som er den optimale temperaturen for å holde mus til å etterligne menneskelig fysiologi. Svaret på dette spørsmålet kan også påvirkes av studieretningen og endepunktet som studeres. Et eksempel på dette er effekten av kosthold på leverfettakkumulering, glukosetoleranse og insulinresistens19. Når det gjelder energiutgifter, mener noen forskere at termoneutralitet er den optimale temperaturen for oppdrett, ettersom mennesker krever lite ekstra energi for å opprettholde kjernekroppstemperaturen, og de definerer en enkelt fangetemperatur for voksne mus som 30 ° C7,10. Andre forskere mener at en temperatur som kan sammenlignes med at mennesker typisk opplever med voksne mus på det ene kneet, er 23-25 ° C, da de fant at termoneutralitet var 26-28 ° C og basert på at mennesker var lavere ca. 3 ° C. Deres lavere kritiske temperatur, definert her som 23 ° C, er litt 8,12. Studien vår er i samsvar med flere andre studier som oppgir at termisk nøytralitet ikke oppnås ved 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, noe som indikerer at 23-25 ° C er for lav. En annen viktig faktor å vurdere angående romtemperatur og termoneutralitet hos mus er enkelt- eller gruppehus. Når mus ble innlosjert i grupper i stedet for individuelt, som i vår studie, ble temperaturfølsomheten redusert, muligens på grunn av trengsel av dyrene. Imidlertid var romtemperatur fremdeles under LTL på 25 når tre grupper ble brukt. Kanskje den viktigste forskjellen i mellomspenningen i denne forbindelse er den kvantitative betydningen av flaggermusaktivitet som et forsvar mot hypotermi. Mens mus i stor grad kompenserte for deres høyere kaloritap ved å øke BAT -aktiviteten, som er over 60% EE ved 5 ° C alene, var 51,52 bidraget til menneskelig BAT -aktivitet til EE betydelig høyere, mye mindre. Derfor kan redusere BAT -aktivitet være en viktig måte å øke menneskelig oversettelse på. Reguleringen av BAT -aktivitet er kompleks, men blir ofte mediert av de kombinerte effektene av adrenerg stimulering, skjoldbruskhormoner og UCP114,54,55,56,57 uttrykk. Våre data indikerer at temperaturen må heves over 27,5 ° C sammenlignet med mus ved 22 ° C for å oppdage forskjeller i ekspresjonen av BAT -gener som er ansvarlige for funksjon/aktivering. Forskjellene som ble funnet mellom gruppene ved 30 og 22 ° C indikerte imidlertid ikke alltid en økning i BAT-aktivitet i 22 ° C-gruppen fordi UCP1, ADRB2 og VEGF-A ble nedregulert i 22 ° C-gruppen. Den viktigste årsaken til disse uventede resultatene gjenstår å bestemme. En mulighet er at deres økte uttrykk kanskje ikke gjenspeiler et signal om forhøyet romtemperatur, men snarere en akutt effekt av å bevege dem fra 30 ° C til 22 ° C på fjerningsdagen (musene opplevde disse 5-10 minutter før start) . ).
En generell begrensning av studien vår er at vi bare studerte hannmus. Annen forskning antyder at kjønn kan være en viktig vurdering i våre primære indikasjoner, ettersom hunnmusmus er mer temperaturfølsomme på grunn av høyere termisk ledningsevne og opprettholder mer tett kontrollerte kjernetemperatur. I tillegg viste hunnmus (på HFD) en større assosiasjon av energiinntak med EE ved 30 ° C sammenlignet med hannmus som konsumerte flere mus av samme kjønn (20 ° C i dette tilfellet) 20. Hos hunnmus er effekten subthermonetralt innhold således høyere, men har samme mønster som hos hannmus. I vår studie fokuserte vi på hannmus med ett kne, ettersom dette er forholdene som de fleste av de metabolske studiene som undersøker EE, blir utført. En annen begrensning av studien vår var at musene var på samme kosthold gjennom hele studien, som utelukket å studere viktigheten av romtemperatur for metabolsk fleksibilitet (målt ved RER -endringer for kostholdsendringer i forskjellige makronæringsstoffsammensetninger). Hos hunn- og hannmus holdt ved 20 ° C sammenlignet med tilsvarende mus holdt ved 30 ° C.
Avslutningsvis viser vår studie at som i andre studier, omgang 1 normalvektmus er termoneutrale over den forutsagte 27,5 ° C. I tillegg viser vår studie at overvekt ikke er en viktig isolasjonsfaktor hos mus med normal vekt eller DIO, noe som resulterer i lignende temperatur: EE -forhold i DIO og normalvektmus. Mens matinntaket av normalvektmus var i samsvar med EE og dermed opprettholdt en stabil kroppsvekt over hele temperaturområdet, var matinntaket til DIO -mus det samme ved forskjellige temperaturer, noe som resulterte i et høyere forhold av mus ved 30 ° C . ved 22 ° C fikk mer kroppsvekt. Totalt sett er systematiske studier som undersøker den potensielle viktigheten av å leve under termoneutrale temperaturer garantert på grunn av den ofte observerte dårlige toleransen mellom mus og menneskelige studier. I fedmeundersøkelser kan for eksempel en delvis forklaring på den generelt dårligere oversettbarheten skyldes det faktum at murine vekttapstudier vanligvis utføres på moderat kaldt stressede dyr som holdes ved romtemperatur på grunn av deres økte EE. Overdrevet vekttap sammenlignet med den forventede kroppsvekten til en person, spesielt hvis virkningsmekanismen avhenger av å øke EE ved å øke aktiviteten til BAP, som er mer aktiv og aktivert ved romtemperatur enn ved 30 ° C.
I samsvar med den danske dyreeksperimentelle loven (1987) og National Institutes of Health (publikasjon nr. 85-23) og den europeiske konvensjonen for beskyttelse av virveldyr brukt til eksperimentelle og andre vitenskapelige formål (Europaråd nr. 123, Strasbourg , 1985).
Tjue uker gamle mannlige C57BL/6J mus ble oppnådd fra Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrike, og fikk ad libitum standard chow (Altromin 1324) og vann (~ 22 ° C) etter en 12:12 timers lys: mørk syklus. romtemperatur. Mannlige DIO -mus (20 uker) ble oppnådd fra samme leverandør og fikk ad libitum tilgang til en 45% høy fett diett (katt. Nr. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) og vann under oppdrettsforhold. Mus ble tilpasset miljøet en uke før studiestart. To dager før overføring til det indirekte kalorimetri -systemet ble mus veid, utsatt for MR -skanning (Echomritm, TX, USA) og delt inn i fire grupper som tilsvarer kroppsvekt, fett og normal kroppsvekt.
Et grafisk diagram av studieutformingen er vist i figur 8. Mus ble overført til et lukket og temperaturkontrollert indirekte kalorimetri-system hos Sable Systems Internationals (Nevada, USA), som inkluderte mat- og vannkvalitetsmonitorer og en promethion BZ1-ramme som ble registrert Aktivitetsnivåer ved å måle bjelkepauser. Xyz. Mus (n = 8) ble innlosjert individuelt ved 22, 25, 27,5 eller 30 ° C ved bruk av sengetøy, men ikke noe ly og hekkende materiale på et 12: 12-timers lys: mørk syklus (lys: 06: 00– 18:00) . 2500 ml/min. Mus ble akklimatisert i 7 dager før registrering. Innspillinger ble samlet inn fire dager på rad. Deretter ble mus holdt ved de respektive temperaturene ved 25, 27,5 og 30 ° C i ytterligere 12 dager, hvoretter cellekonsentratene ble tilsatt som beskrevet nedenfor. I mellomtiden ble grupper av mus holdt ved 22 ° C holdt ved denne temperaturen i to dager til (for å samle nye baseline -data), og deretter ble temperaturen økt i trinn på 2 ° C annenhver dag i begynnelsen av lysfasen ( 06:00) til den nådde 30 ° C etter det, ble temperaturen senket til 22 ° C og data ble samlet inn i ytterligere to dager. Etter ytterligere to dager med registrering ved 22 ° C ble skinn tilsatt alle celler ved alle temperaturer, og datainnsamling begynte den andre dagen (dag 17) og i tre dager. Etter det (dag 20) ble hekkemateriale (8-10 g) tilsatt til alle celler i begynnelsen av lyssyklusen (06:00) og data ble samlet inn i ytterligere tre dager. På slutten av studien ble mus holdt ved 22 ° C ved denne temperaturen i 21/33 dager og ved 22 ° C i de siste 8 dagene, mens mus ved andre temperaturer ble holdt ved denne temperaturen i 33 dager. /33 dager. Mus ble matet i løpet av studieperioden.
Normale vekt- og DIO -mus fulgte de samme studieprosedyrene. På dag -9 ble mus veid, MR skannet og delt inn i grupper sammenlignbare i kroppsvekt og kroppssammensetning. På dag -7 ble mus overført til et lukket temperaturkontrollert indirekte kalorimetri -system produsert av Sable Systems International (Nevada, USA). Mus ble innlosjert individuelt med sengetøy, men uten hekkende eller lysmaterialer. Temperaturen er satt til 22, 25, 27,5 eller 30 ° C. Etter en uke med akklimatisering (dag -7 til 0, dyr ble ikke forstyrret) ble data samlet inn fire påfølgende dager (dagene 0-4, data vist i fig. 1, 2, 5). Deretter ble mus holdt ved 25, 27,5 og 30 ° C holdt under konstante forhold til den 17. dagen. Samtidig ble temperaturen i 22 ° C -gruppen økt med intervaller på 2 ° C annenhver dag ved å justere temperatursyklusen (06:00 h) ved begynnelsen av lyseksponering (data er vist i fig. 1) . På dag 15 falt temperaturen til 22 ° C og to dager med data ble samlet inn for å gi baseline -data for påfølgende behandlinger. Skinn ble tilsatt til alle mus på dag 17, og hekkemateriale ble tilsatt på dag 20 (fig. 5). Den 23. dagen ble musene veid og utsatt for MR -skanning, og deretter igjen alene i 24 timer. På dag 24 ble mus fastet fra begynnelsen av fotoperioden (06:00) og fikk OGTT (2 g/kg) klokka 12:00 (6-7 timer faste). Deretter ble musene returnert til sine respektive sable -forhold og avlivet den andre dagen (dag 25).
DIO -mus (n = 8) fulgte den samme protokollen som normale vektmus (som beskrevet ovenfor og i figur 8). Mus opprettholdt 45% HFD gjennom energiforbruketseksperimentet.
VO2 og VCO2, så vel som vanndamptrykk, ble registrert med en frekvens på 1 Hz med en celletidskonstant på 2,5 minutter. Mat- og vanninntak ble samlet ved kontinuerlig registrering (1 Hz) av vekten av maten og vannspannene. Kvalitetsmonitoren som ble brukt rapporterte en oppløsning på 0,002 g. Aktivitetsnivåer ble registrert ved bruk av en 3D XYZ Beam Array -skjerm, data ble samlet inn i en intern oppløsning på 240 Hz og rapportert hvert sekund for å kvantifisere totalavstand (M) med en effektiv romlig oppløsning på 0,25 cm. Dataene ble behandlet med Sable Systems Macro -tolk v.2.41, beregning av EE og RER og filtrering av outliers (f.eks. Falske måltidshendelser). Makrotolk er konfigurert til å sende ut data for alle parametere hvert femte minutt.
I tillegg til å regulere EE, kan omgivelsestemperatur også regulere andre aspekter ved metabolisme, inkludert postprandial glukosemetabolisme, ved å regulere sekresjonen av glukosemetaboliserende hormoner. For å teste denne hypotesen, fullførte vi endelig en kroppstemperaturstudie ved å provosere normalvektmus med en dio oral glukosebelastning (2 g/kg). Metoder er beskrevet i detalj i ytterligere materialer.
På slutten av studien (dag 25) ble mus faste i 2-3 timer (fra 06:00), bedøvd med isofluran og fullstendig blødd av retroorbital venipunktur. Kvantifisering av plasmalipider og hormoner og lipider i leveren er beskrevet i supplerende materialer.
For å undersøke om skalltemperatur forårsaker iboende endringer i fettvev som påvirker lipolyse, ble inguinal og epididymalt fettvev skåret direkte fra mus etter det siste trinnet av blødning. Vev ble behandlet ved bruk av den nyutviklede ex vivo lipolyseanalysen beskrevet i tilleggsmetoder.
Brunt fettvev (BAT) ble samlet på dagen for slutten av studien og behandlet som beskrevet i tilleggsmetodene.
Data presenteres som gjennomsnitt ± SEM. Grafer ble opprettet i GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) og grafikk ble redigert i Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistisk signifikans ble vurdert i GraphPad-prisme og testet med sammenkoblet t-test, gjentatte tiltak enveis/toveis ANOVA etterfulgt av Tukeys flere sammenligningstest, eller uparret enveis ANOVA etterfulgt av Tukeys flere sammenligningstest etter behov. Den gaussiske fordelingen av dataene ble validert av D'Agostino-Pearson normalitetstest før testing. Prøvestørrelsen er indikert i den tilsvarende delen av "Resultat" -delen, så vel som i legenden. Gjentakelse er definert som enhver måling som er tatt på samme dyr (in vivo eller på en vevsprøve). Når det gjelder reproduserbarhet av data, ble en sammenheng mellom energiutgifter og casetemperatur demonstrert i fire uavhengige studier ved bruk av forskjellige mus med en lignende studieutforming.
Detaljerte eksperimentelle protokoller, materialer og rå data er tilgjengelige på rimelig forespørsel fra hovedforfatter Rune E. Kuhre. Denne studien genererte ikke nye unike reagenser, transgene dyr/cellelinjer eller sekvenseringsdata.
For mer informasjon om studiedesign, se Nature Research Report Abstract knyttet til denne artikkelen.
Alle data danner en graf. 1-7 ble deponert i vitenskapsdatabasepotet, tiltredelsesnummer: 1253.11.sciencedb.02284 eller https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Dataene som er vist i ESM kan sendes til Rune E Kuhre etter rimelig testing.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller for menneskelig overvekt. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller for menneskelig overvekt.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. og Tang-Christensen M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller for menneskelig overvekt. 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. Eksperimentelle dyr som erstatningsmodell for mennesker.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. og Tang-Christensen M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller for overvekt hos mennesker.Acta Pharmacology. Kriminalitet 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA -beregning av den nye mie -konstanten og eksperimentelle bestemmelsen av forbrenningsstørrelsen. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ The Mouse Thermoregulatory System: Dets implikasjoner for overføring av biomedisinske data til mennesker. Fysiologi. Oppførsel. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerende effekt av overvekt. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerende effekt av overvekt.Fischer AW, Chikash RI, Von Essen G., Cannon B., og Nedergaard J. Ingen isolasjonseffekt av overvekt. 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. жирение не имеет изолирющего эеекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Overvekt har ingen isolasjonseffekt.Ja. J. Fysiologi. Endokrin. metabolisme. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. et al. Temperaturtilpasset brunt fettvev modulerer insulinfølsomhet. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Lavere kritisk temperatur og kaldindusert termogenese var omvendt relatert til kroppsvekt og basal metabolsk hastighet hos magre og overvektige individer. J. varmt. biologi. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale husstemperaturer for mus å etterligne det termiske miljøet til mennesker: en eksperimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale husstemperaturer for mus å etterligne det termiske miljøet til mennesker: en eksperimentell studie.Fischer, AW, Cannon, B. og Nedergaard, J. Optimale husstemperaturer for mus for å etterligne det menneskelige termiske miljøet: en eksperimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. ： ： 一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B., og Nedergaard J. Optimal boligtemperatur for mus som simulerer menneskelig termisk miljø: en eksperimentell studie.Moore. metabolisme. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Hva er den beste boligtemperaturen for å oversette museksperimenter til mennesker? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Hva er den beste boligtemperaturen for å oversette museksperimenter til mennesker?Keyer J, Lee M og Speakman Jr Hva er den beste romtemperaturen for å overføre museksperimenter til mennesker? 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 og Speakman Jr Hva er den optimale skalltemperaturen for å overføre museksperimenter til mennesker?Moore. metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i boligtemperaturstoff. Seeley, RJ & MacDougald, OA mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i boligtemperaturstoff. Seeley, RJ & MacDougald, Oa ыши как эерименталные модели дя фивиогии чююаа ф н июююжжyngapynn значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når noen få grader i en bolig gjør en forskjell. 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 Ыши Seeley, RJ & MacDougald, Oa как эеерименталная модел физиолии ие неетттттY: videreapyn помещении имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA mus som en eksperimentell modell av menneskelig fysiologi: når noen få grader av romtemperatur betyr noe.Nasjonal metabolisme. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørsmålet "Hva er den beste boligtemperaturen for å oversette museksperimenter til mennesker?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørsmålet "Hva er den beste boligtemperaturen for å oversette museksperimenter til mennesker?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svar på spørsmålet "Hva er den beste romtemperaturen for å overføre museeksperimenter til mennesker?" 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. og Nedergaard J. Svar på spørsmålet “Hva er den optimale skalltemperaturen for å overføre museeksperimenter til mennesker?”Ja: Thermoneutral. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Post Time: Oct-28-2022
