Takk for at du besøker Nature.com. Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte. For best mulig opplevelse anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre fortsatt støtte, vil vi gjengi nettstedet uten stiler og JavaScript.
De fleste metabolske studier på mus utføres ved romtemperatur, selv om mus under disse forholdene, i motsetning til mennesker, bruker mye energi på å opprettholde den indre temperaturen. Her beskriver vi normalvektige og diettindusert fedme (DIO) hos C57BL/6J-mus fôret med henholdsvis chow chow eller et kosthold med 45 % fettinnhold. Musene ble plassert i 33 dager ved 22, 25, 27,5 og 30 °C i et indirekte kalorimetrisystem. Vi viser at energiforbruket øker lineært fra 30 °C til 22 °C og er omtrent 30 % høyere ved 22 °C i begge musemodellene. Hos normalvektige mus motvirket matinntaket EE. Omvendt reduserte ikke DIO-mus matinntaket da EE sank. Dermed hadde mus ved 30 °C høyere kroppsvekt, fettmasse og plasmaglyserol og triglyserider enn mus ved 22 °C ved slutten av studien. Ubalansen hos DIO-mus kan skyldes økt nytelsesbasert slanking.
Musen er den mest brukte dyremodellen for studiet av menneskelig fysiologi og patofysiologi, og er ofte standarddyret som brukes i de tidlige stadiene av legemiddelutvikling. Mus skiller seg imidlertid 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 store forskjellene mellom mus og mennesker i termoregulering og energihomeostase. Dette demonstrerer en fundamental inkonsekvens. Den gjennomsnittlige kroppsmassen til voksne mus er minst tusen ganger mindre enn for voksne (50 g vs. 50 kg), og forholdet mellom overflateareal og masse avviker 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 basalmetabolisme som er ti ganger høyere enn for mennesker. Ved standard romtemperatur (~22 °C) må mus øke sitt totale energiforbruk (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. Standard boligforhold induserer dermed en kuldestressrespons, noe som kan kompromittere overførbarheten av museresultater til mennesker, ettersom mennesker som lever i moderne samfunn tilbringer mesteparten av tiden sin under termonøytrale forhold (fordi vårt lavere arealforhold mellom overflate og volum gjør oss mindre følsomme for temperatur, ettersom vi skaper en termonøytral sone (TNZ) rundt oss. EE over basalmetabolisme) spenner over ~19 til 30 °C6, mens mus har et høyere og smalere bånd som bare strekker seg over 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 foreslått at noen "artsforskjeller" kan reduseres ved å øke skalltemperaturen9. Det er imidlertid ingen enighet om temperaturområdet som utgjør termonøytralitet hos mus. Hvorvidt den nedre kritiske temperaturen i det termonøytrale området hos mus med ett kne er nærmere 25 °C eller nærmere 30 °C4, 7, 8, 10, 12 er derfor fortsatt kontroversielt. 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. Konsum, substratutnyttelse, glukosetoleranse og plasmakonsentrasjoner av lipider og glukose samt appetittregulerende hormoner. I tillegg er det behov for ytterligere forskning for å fastslå i hvilken grad kosthold kan påvirke disse parameterne (DIO-mus på et fettrikt kosthold kan være mer orientert mot et nytelsesbasert (hedonisk) kosthold). For å gi mer informasjon om dette emnet undersøkte vi effekten av oppveksttemperatur på de nevnte metabolske parameterne hos normalvektige voksne hannmus og diettinduserte overvektige (DIO) hannmus på et 45 % fettrikt kosthold. Musene ble holdt ved 22, 25, 27,5 eller 30 °C i minst tre uker. Temperaturer under 22 °C har ikke blitt studert fordi standard dyrehold sjelden er under romtemperatur. Vi fant at normalvektige mus og mus med én sirkel av DIO-mus reagerte likt på endringer i innhegningstemperaturen med tanke på EE og uavhengig av innhegningsforhold (med eller uten ly/reirmateriale). Mens normalvektige mus justerte fôrinntaket sitt i henhold til EE, var fôrinntaket til DIO-mus i stor grad uavhengig av EE, noe som resulterte i at musene gikk opp mer i vekt. I følge 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 balansen mellom energiinntak og EE mellom normalvektige og DIO-mus krever videre studier, men kan være relatert til patofysiologiske endringer hos 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). Respiratorisk utvekslingshastighet (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). Vanninntak. Volum og aktivitetsnivå var ikke avhengig av temperatur (fig. 1g).
Hannmus (C57BL/6J, 20 uker gamle, individuelle bur, n=7) ble holdt i metabolske bur ved 22 °C i én uke før studiens start. To dager etter innsamlingen av bakgrunnsdata ble temperaturen økt i trinn på 2 °C klokken 06:00 per dag (begynnelsen av lysfasen). Data presenteres som gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet, og mørkefasen (18:00–06:00) er representert med en grå boks. a Energiforbruk (kcal/t), b Totalt energiforbruk ved forskjellige temperaturer (kcal/24 t), c Respirasjonsutvekslingshastighet (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gjennomsnittlig RER i lys og mørkefase (VCO2/VO2) (nullverdi er definert som 0,7). e kumulativt matinntak (g), f totalt matinntak i løpet av 24 timer, g totalt vanninntak i løpet av 24 timer (ml), h totalt vanninntak i løpet av 24 timer, i kumulativt aktivitetsnivå (m) og j totalt aktivitetsnivå (m/24t). 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 signifikans for startverdien på 22 °C, skyggelegging indikerer signifikans mellom andre grupper som angitt. *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.Gjennomsnittsverdier ble beregnet for hele forsøksperioden (0–192 timer). n = 7.
Som i tilfellet med normalvektige mus 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 normalvektige mus var matinntaket ikke konsistent med EE som en funksjon av romtemperatur. Matinntak, vanninntak og aktivitetsnivå var uavhengige av temperatur (fig. 2e–j).
Hannmus (C57BL/6J, 20 uker) med DIO-protein ble plassert individuelt i metabolske bur ved 22 °C i én uke før studiens start. Mus kan bruke 45 % HFD ad libitum. Etter akklimatisering i to dager ble baseline-data samlet inn. Deretter ble temperaturen økt i trinn på 2 °C annenhver dag klokken 06:00 (begynnelsen av lysfasen). Data presenteres som gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet, og mørkefasen (18:00–06:00) er representert med en grå boks. a Energiforbruk (kcal/t), b Totalt energiforbruk ved forskjellige temperaturer (kcal/24 t), c Respirasjonsutvekslingshastighet (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gjennomsnittlig RER i lys og mørkefase (VCO2/VO2) (nullverdi er definert som 0,7). e kumulativt matinntak (g), f totalt matinntak i løpet av 24 timer, g totalt vanninntak i løpet av 24 timer (ml), h totalt vanninntak i løpet av 24 timer, i kumulativt aktivitetsnivå (m) og j totalt aktivitetsnivå (m/24t). 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 ble holdt ved 45 % HFD til slutten av studien. Statistisk signifikans ble testet ved gjentatte målinger av enveis ANOVA etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest. Stjerner indikerer signifikans for startverdien på 22 °C, skyggelegging indikerer signifikans mellom andre grupper som angitt. *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.Gjennomsnittsverdier ble beregnet for hele forsøksperioden (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 konstant ble holdt ved en viss temperatur. Musene ble delt inn i fire grupper for å minimere statistiske endringer i gjennomsnitt og standardavvik 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 dagslys og om natten (fig. 3d), og øker lineært når temperaturen synker 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 resterende gruppene (fig. 3f, g). Matinntaket parallelt med EE-mønsteret a økte med omtrent 30 % ved 22 °C sammenlignet med 30 °C (fig. 3h, i). Vannforbruk og aktivitetsnivåer skilte seg ikke signifikant mellom gruppene (fig. 3j, k). Eksponering for forskjellige temperaturer i opptil 33 dager førte ikke til forskjeller i kroppsvekt, muskelmasse og fettmasse mellom gruppene (fig. 3n-s), men resulterte i en reduksjon i muskelmasse på omtrent 15 % sammenlignet med selvrapporterte skårer (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 30 °C-skapet kalibreringsfeil og kan ikke gi nøyaktige EE- og RER-data.
- Kroppsvekt (a), mager masse (b) og fettmasse (c) etter 8 dager (én dag før overføring til SABLE-systemet). d Energiforbruk (kcal/t). e Gjennomsnittlig energiforbruk (0–108 timer) ved ulike temperaturer (kcal/24 timer). f Respiratorisk utvekslingsforhold (RER) (VCO2/VO2). g Gjennomsnittlig RER (VCO2/VO2). h Totalt matinntak (g). i Gjennomsnittlig matinntak (g/24 timer). j Totalt vannforbruk (ml). k Gjennomsnittlig vannforbruk (ml/24 t). l Kumulativt aktivitetsnivå (m). m Gjennomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 t). n kroppsvekt på den 18. dagen, o endring i kroppsvekt (fra -8. til 18. dag), p mager 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 signifikansen av gjentatte målinger ble testet med 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 <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.Dataene presenteres som gjennomsnitt + standardfeil for gjennomsnittet, den mørke fasen (18:00–06:00) er representert med grå bokser. Prikkene på histogrammene representerer individuelle mus. Gjennomsnittsverdier ble beregnet for hele forsøksperioden (0–108 timer). n = 7.
Musene ble matchet i kroppsvekt, mager masse og fettmasse ved baseline (fig. 4a–c) og holdt ved 22, 25, 27,5 og 30 °C som i studier med mus med normal vekt. Ved sammenligning av musegrupper viste forholdet mellom EE og temperatur et lignende lineært forhold med temperatur over tid hos de samme musene. Dermed forbrukte mus som ble holdt ved 22 °C omtrent 30 % mer energi enn mus holdt ved 30 °C (fig. 4d, e). Ved studering av effekter hos dyr påvirket ikke temperatur alltid RER (fig. 4f, g). Matinntak, vanninntak og aktivitet ble ikke signifikant påvirket av temperatur (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 baselinepunkter hadde mus oppdrettet ved 30 °C betydelig høyere kroppsvekter enn mus oppdrettet ved 22 °C (gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet: fig. 4o). Den relativt høyere vektøkningen skyldtes en økning i fettmasse (fig. 4p, q) snarere enn en økning i mager masse (fig. 4r, s). I samsvar med den lavere EE-verdien ved 30 °C, ble uttrykket av flere BAT-gener som øker BAT-funksjon/aktivitet redusert ved 30 °C sammenlignet med 22 °C: Adra1a, Adrb3 og Prdm16. Andre nøkkelgener som også øker BAT-funksjon/aktivitet ble ikke påvirket: Sema3a (regulering av nevrittvekst), Tfam (mitokondriell biogenese), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogenese) og Cpt1a. Overraskende nok minket ikke Ucp1 og Vegf-a, assosiert med økt termogen aktivitet, 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 musene som ble holdt ved 25 °C og 27,5 °C ingen endring (tilleggsfigur 1).
- Kroppsvekt (a), mager masse (b) og fettmasse (c) etter 9 dager (én dag før overføring til SABLE-systemet). d Energiforbruk (EE, kcal/t). e Gjennomsnittlig energiforbruk (0–96 timer) ved ulike temperaturer (kcal/24 timer). f Respirasjonsutvekslingsforhold (RER, VCO2/VO2). g Gjennomsnittlig RER (VCO2/VO2). h Totalt matinntak (g). i Gjennomsnittlig matinntak (g/24 timer). j Totalt vannforbruk (ml). k Gjennomsnittlig vannforbruk (ml/24 t). l Kumulativt aktivitetsnivå (m). m Gjennomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 t). 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) på dag 23, fettmasse (g) sammenlignet med dag 8, dag 23 sammenlignet med dag 8. Den statistiske signifikansen av gjentatte målinger ble testet med 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<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.Dataene presenteres som gjennomsnitt + standardfeil for gjennomsnittet, den mørke fasen (18:00–06:00) er representert med grå bokser. Prikkene på histogrammene representerer individuelle mus. Gjennomsnittsverdier ble beregnet for hele forsøksperioden (0–96 timer). n = 7.
I likhet med mennesker skaper mus ofte mikromiljøer for å redusere varmetap til miljøet. For å kvantifisere betydningen av dette miljøet for EE, evaluerte vi EE ved 22, 25, 27,5 og 30 °C, med eller uten lærbeskyttere og reirmateriale. Ved 22 °C reduserer tilsetning av standard skinn EE med omtrent 4 %. Den påfølgende tilsetningen av reirmateriale reduserte EE med 3–4 % (fig. 5a, b). Ingen signifikante endringer i RER, matinntak, vanninntak eller aktivitetsnivåer ble observert ved tilsetning av hus eller skinn + sengetøy (figur 5i–p). Tilsetning av skinn og reirmateriale reduserte også EE betydelig ved 25 og 30 °C, men responsene var kvantitativt mindre. Ved 27,5 °C ble det ikke observert noen forskjell. Det er verdt å merke seg at EE i disse eksperimentene minket 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 kun utført for den lette fasen, hvor EE var nærmere den basale metabolske hastigheten, siden musene i dette tilfellet stort sett hvilte i huden, noe som resulterte i sammenlignbare effektstørrelser ved forskjellige temperaturer (tilleggsfigur 2a–h).
Data for mus fra ly og reirmateriale (mørkeblå), hjem, men uten reirmateriale (lyseblå), og hjem og reirmateriale (oransje). Energiforbruk (EE, kcal/t) for rom a, c, e og g ved 22, 25, 27,5 og 30 °C, b, d, f og h betyr EE (kcal/t). ip Data for mus plassert ved 22 °C: i respirasjonsfrekvens (RER, VCO2/VO2), j gjennomsnittlig RER (VCO2/VO2), k kumulativt matinntak (g), l gjennomsnittlig matinntak (g/24 t), m totalt vanninntak (ml), n gjennomsnittlig vanninntak AUC (ml/24t), o total aktivitet (m), p gjennomsnittlig aktivitetsnivå (m/24t). Data presenteres som gjennomsnitt + standardfeil for gjennomsnittet, den mørke fasen (18:00-06:00 t) er representert med grå bokser. Prikkene på histogrammene representerer individuelle mus. Den statistiske signifikansen av gjentatte målinger ble testet med 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.Gjennomsnittsverdier ble beregnet for hele forsøksperioden (0–72 timer). n = 7.
Hos mus med normal vekt (2–3 timer faste) resulterte ikke oppdrett ved forskjellige temperaturer i signifikante forskjeller i plasmakonsentrasjoner av TG, 3-HB, kolesterol, ALT og AST, men HDL som en funksjon av temperatur. Figur 6a-e). Fastende plasmakonsentrasjoner av leptin, insulin, C-peptid og glukagon var heller ikke forskjellig mellom gruppene (figur 6g–j). På dagen for glukosetoleransetesten (etter 31 dager ved forskjellige temperaturer) var baseline blodglukosenivå (5–6 timer faste) omtrent 6,5 mM, uten forskjell mellom gruppene. Administrering av oral glukose økte blodglukosekonsentrasjonene signifikant i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt areal under kurvene (iAUC) (15–120 min) var lavere i gruppen av mus som ble holdt ved 30 °C (individuelle tidspunkter: P < 0,05–P < 0,0001, fig. 6k, l) sammenlignet med musene som ble holdt ved 22, 25 og 27,5 °C (som ikke skilte seg innbyrdes). Administrering av oral glukose økte blodglukosekonsentrasjonene signifikant i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt areal under kurvene (iAUC) (15–120 min) var lavere i gruppen av mus som ble holdt ved 30 °C (individuelle tidspunkter: P < 0,05–P < 0,0001, fig. 6k, l) sammenlignet med musene som ble holdt ved 22, 25 og 27,5 °C (som ikke skilte seg mellom hverandre). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех групоканпах, концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 min) eller ikke i løpet av perioden °C (høytidligere temperaturer: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) ved hjelp av myndighet, содержащимися посравнению 22, 25 og 27,5 ° C (которые не различались между собой). Oral administrering av glukose økte blodglukosekonsentrasjonene signifikant i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt areal under kurvene (iAUC) (15–120 min) var lavere i musegruppen som fikk 30 °C (separate tidspunkter: P < 0,05–P < 0,0001, fig. 6k, l) sammenlignet med mus som ble 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Ｊ旈各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 组 养浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 繂 .–P <0: 繂 . 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 blodglukosekonsentrasjonene signifikant i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og arealet under kurven (iAUC) (15–120 min) var lavere i musegruppen som fikk 30 °C mat (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 hos voksne hann-DIO(al)-mus etter 33 dager med fôring ved angitt temperatur. Musene ble ikke fôret 2–3 timer før blodprøvetaking. Unntaket var en oral glukosetoleransetest, som ble utført to dager før studiens slutt på mus som fastet i 5–6 timer og holdt ved passende temperatur i 31 dager. Musene ble utsatt for 2 g/kg kroppsvekt. Arealet under kurven-dataene (L) er uttrykt som inkrementelle data (iAUC). Dataene 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 <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.
Hos DIO-mus (som også fastet i 2–3 timer) var det ingen forskjell i plasmakonsentrasjonene av kolesterol, HDL, ALT, AST og FFA mellom gruppene. Både TG og glyserol var signifikant 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 som ble holdt ved 22 °C hadde en generell positiv energibalanse, som antydet av vektøkning, tyder forskjeller i plasmakonsentrasjoner av TG, glyserol og 3-HB på at mus ved 22 °C når prøvetakingen var lavere enn ved 22 °C. Mus oppdrettet ved 30 °C var i en relativt mer energimessig negativ tilstand. I samsvar med dette var leverkonsentrasjonene av ekstraherbar glyserol og TG, men ikke glykogen og kolesterol, høyere i 30 °C-gruppen (tilleggsfigur 3a-d). For å undersøke om de temperaturavhengige forskjellene i lipolyse (målt ved plasma-TG og glyserol) er et resultat av interne endringer i epididymalt eller inguinalt fett, ekstraherte vi fettvev fra disse lagrene på slutten av studien og kvantifiserte fri fettsyre ex vivo og frigjøring av glyserol. I alle forsøksgruppene viste fettvevsprøver fra epididymale og inguinale depoter minst en dobling i glyserol- og FFA-produksjon som respons på isoproterenolstimulering (tilleggsfigur 4a–d). Imidlertid ble det ikke funnet noen effekt av skalltemperatur på basal eller isoproterenolstimulert lipolyse. I samsvar med høyere kroppsvekt og fettmasse var plasma-leptinnivåene betydelig høyere i 30 °C-gruppen enn i 22 °C-gruppen (figur 7i). Tvert imot var det ingen forskjell i plasmanivåene av insulin og C-peptid mellom temperaturgruppene (fig. 7k, k), men plasmaglukagon viste en avhengighet av temperaturen, men i dette tilfellet var nesten 22 °C i den motsatte gruppen dobbelt så høy som 30 °C. FRA Gruppe C (fig. 7l). FGF21 var ikke forskjellig mellom ulike temperaturgrupper (fig. 7m). På dagen for OGTT var baseline blodglukose omtrent 10 mM og var ikke forskjellig mellom mus som ble holdt ved forskjellige temperaturer (fig. 7n). Oral administrering av glukose økte blodglukosenivåene og nådde en topp i alle grupper på en konsentrasjon på omtrent 18 mM 15 minutter etter dosering. Det var ingen signifikante forskjeller i iAUC (15–120 min) og konsentrasjoner på forskjellige tidspunkter etter dosering (15, 30, 60, 90 og 120 min) (figur 7n, o).
Plasmakonsentrasjoner av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glyserol, leptin, insulin, C-peptid, glukagon og FGF21 ble vist hos voksne hannmus av typen DIO (ao) etter 33 dager med fôring. Musene ble ikke fôret 2–3 timer før blodprøvetaking. Den orale glukosetoleransetesten var et unntak, da den ble utført med en dose på 2 g/kg kroppsvekt to dager før studiens slutt på mus som fastet i 5–6 timer og holdt ved passende temperatur i 31 dager. Arealet under kurven-dataene (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 <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.
Overførbarheten av gnagerdata til mennesker er et komplekst spørsmål som spiller en sentral rolle i tolkningen av viktigheten av observasjoner i sammenheng med fysiologisk og farmakologisk forskning. Av økonomiske årsaker og for å lette forskningen holdes mus ofte ved romtemperatur under sin termonøytrale sone, noe som resulterer i aktivering av ulike kompenserende fysiologiske systemer som øker stoffskiftet og potensielt svekker oversettelsesevnen9. Dermed kan eksponering av mus for kulde gjøre mus resistente mot diettindusert fedme og kan forhindre hyperglykemi hos streptozotocinbehandlede rotter på grunn av økt ikke-insulinavhengig glukosetransport. Det er imidlertid ikke klart i hvilken grad langvarig eksponering for ulike relevante temperaturer (fra rom til termonøytral) påvirker den ulike energihomeostasen hos mus med normal vekt (på mat) og DIO-mus (på HFD) og metabolske parametere, samt i hvilken grad de var i stand til å balansere en økning i EE med en økning i matinntak. Studien som presenteres i denne artikkelen tar sikte på å bringe litt klarhet i dette emnet.
Vi viser at hos normalvektige voksne mus og hann-DIO-mus er EE omvendt proporsjonal med romtemperatur mellom 22 og 30 °C. Dermed var EE ved 22 °C omtrent 30 % høyere enn ved 30 °C i begge musemodellene. En viktig forskjell mellom normalvektige mus og DIO-mus er imidlertid at mens normalvektige mus matchet EE ved lavere temperaturer ved å justere matinntaket deretter, varierte matinntaket til DIO-mus på forskjellige nivåer. Studietemperaturene var like. Etter én måned økte 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 tidsperiode ikke førte til feber. avhengig forskjell i kroppsvekt. vekt mus. Sammenlignet med temperaturer nær termonøytral eller ved romtemperatur, førte vekst ved romtemperatur til at DIO- eller normalvektige mus på et fettrikt kosthold, men ikke på et normaltvektig musekosthold, økte relativt mindre i vekt. Støttet av andre studier17,18,19,20,21, men ikke av alle22,23.
Evnen til å skape et mikromiljø for å redusere varmetap antas å forskyve termisk nøytralitet til venstre8, 12. I vår studie reduserte både tilsetning av reirmateriale og skjuling EE, men resulterte ikke i termisk nøytralitet opptil 28 °C. Dermed støtter ikke dataene våre at det laveste punktet for termonøytralitet hos voksne mus med ett kne, med eller uten miljøberikede hus, bør være 26–28 °C som vist8,12, men det støtter andre studier som viser termonøytralitet. temperaturer på 30 °C hos mus med lavt punkt7, 10, 24. For å komplisere saken har det vist seg at det termonøytrale punktet hos mus ikke er statisk i løpet av dagen, da det er lavere i hvilefasen (lysfasen), muligens på grunn av lavere kaloriproduksjon som følge av aktivitet og diettindusert termogenese. I lysfasen viser det seg dermed at det laveste punktet for termisk nøytralitet er ~29 °C, og i mørkefasen ~33 °C25.
Til syvende og sist bestemmes forholdet mellom omgivelsestemperatur og totalt energiforbruk av varmespredning. I denne sammenhengen er forholdet mellom overflateareal og volum en viktig faktor for termisk følsomhet, som påvirker både varmespredning (overflateareal) og varmegenerering (volum). I tillegg til overflateareal bestemmes varmeoverføring også av isolasjon (varmeoverføringshastighet). Hos mennesker kan fettmasse redusere varmetap ved å skape en isolerende barriere rundt kroppsskallet, og det har blitt foreslått at fettmasse også er viktig for termisk isolasjon hos mus, ved å senke det termonøytrale punktet og redusere temperaturfølsomheten under det termisk nøytrale punktet (kurvehelning). omgivelsestemperatur sammenlignet med EE)12. Studien vår var ikke designet for å direkte vurdere denne antatte sammenhengen fordi kroppssammensetningsdata ble samlet inn 9 dager før energiforbruksdata ble samlet inn, og fordi fettmassen ikke var stabil gjennom hele studien. Men siden mus med normal vekt og DIO har 30 % lavere EE ved 30 °C enn ved 22 °C til tross for minst en 5-ganger forskjell i fettmasse, støtter ikke dataene våre at fedme skal gi grunnleggende isolasjonsfaktor, i hvert fall ikke i det undersøkte temperaturområdet. Dette er i tråd med andre studier som er bedre utformet for å utforske dette4,24. I disse studiene var den isolerende effekten av fedme liten, men pels ble funnet å gi 30–50 % av total varmeisolasjon4,24. Hos døde mus økte imidlertid varmeledningsevnen med omtrent 450 % umiddelbart etter døden, noe som tyder på at den isolerende effekten av pelsen er nødvendig for at fysiologiske mekanismer, inkludert vasokonstriksjon, skal fungere. I tillegg til artsforskjeller i pels mellom mus og mennesker, kan den dårlige isolerende effekten av fedme hos mus også påvirkes av følgende hensyn: Den isolerende faktoren for menneskelig fettmasse er hovedsakelig mediert av subkutan fettmasse (tykkelse)26,27. Vanligvis hos gnagere Mindre enn 20 % av totalt animalsk fett28. I tillegg er kanskje ikke total fettmasse et suboptimalt mål på et individs varmeisolasjon, da det har blitt hevdet at forbedret varmeisolasjon oppveies av den uunngåelige økningen i overflateareal (og dermed økt varmetap) når fettmassen øker.
Hos mus med normal vekt endret ikke fastende plasmakonsentrasjoner av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT og AST seg ved forskjellige temperaturer i nesten 5 uker, sannsynligvis fordi musene hadde samme energibalanse. De var de samme i vekt og kroppssammensetning som ved slutten av studien. I samsvar med likheten i fettmasse var det heller ingen forskjeller i plasmanivåer av leptin, og heller ikke i fastende insulin, C-peptid og glukagon. Flere signaler ble funnet hos DIO-mus. Selv om mus ved 22 °C heller ikke hadde en generell negativ energibalanse i denne tilstanden (ettersom de gikk opp i vekt), var de ved slutten av studien relativt mer energimangelfulle sammenlignet med mus oppdrettet ved 30 °C, under forhold som høy ketonerproduksjon i kroppen (3-HB) og en reduksjon i konsentrasjonen av glyserol og TG i plasma. Temperaturavhengige forskjeller i lipolyse ser imidlertid ikke ut til å være et resultat av iboende endringer i epididymalt eller inguinalt fett, slik som endringer i uttrykket av adipohormon-responsiv lipase, siden FFA og glyserol frigjort fra fett ekstrahert fra disse depotene er mellom Temperaturgruppene er like hverandre. Selv om vi ikke undersøkte sympatisk tonus 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 tonus spille en rolle i lipolyse i vår studie, men siden en økning i sympatisk tonus stimulerer snarere enn hemmer lipolyse, kan andre mekanismer motvirke denne nedgangen hos dyrkede mus. Potensiell rolle i nedbrytningen av kroppsfett. Romtemperatur. Videre er deler av den stimulerende effekten av sympatisk tone på lipolyse indirekte mediert av sterk hemming av insulinsekresjon, noe som fremhever effekten av insulinavbrytende tilskudd på lipolyse30, men i vår studie var fastende plasmainsulin og C-peptid sympatisk tone ved forskjellige temperaturer ikke nok til å endre lipolysen. I stedet fant vi at forskjeller i energistatus mest sannsynlig var den viktigste bidragsyteren til disse forskjellene hos DIO-mus. De underliggende årsakene som fører til bedre regulering av matinntak med EE hos mus med normal vekt krever videre studier. Generelt sett kontrolleres imidlertid matinntaket av homeostatiske og hedoniske signaler31,32,33. Selv om det er debatt om hvilket av de to signalene som er kvantitativt viktigst,31,32,33 er det velkjent at langvarig forbruk av fettrik mat fører til mer nytelsesbasert spiseatferd som til en viss grad er ikke relatert til homeostase. . – regulert matinntak34,35,36. Derfor kan den økte hedoniske spiseatferden hos 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 blodglukoseregulerende hormoner hos de temperaturkontrollerte DIO-musene, men ikke hos mus med normal vekt. Hos DIO-mus økte plasmaleptinnivåene med temperaturen, og glukagonnivåene sank med temperaturen. I hvilken grad temperaturen direkte kan påvirke disse forskjellene fortjener videre studier, men når det gjelder leptin, spilte den relative negative energibalansen og dermed lavere fettmasse hos mus ved 22 °C absolutt en viktig rolle, ettersom fettmasse og plasmaleptin er sterkt korrelert37. Tolkningen av glukagonsignalet er imidlertid mer forvirrende. Som med insulin ble glukagonsekresjonen 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 plasmaglukagonkonsentrasjonene. Insulin er en annen sterk regulator av plasmaglukagon, og insulinresistens og type 2-diabetes er sterkt assosiert med fastende og postprandial hyperglukagonemi 38,39. DIO-musene i vår studie var imidlertid også insulinufølsomme, så dette kunne heller ikke være hovedfaktoren i økningen i glukagonsignalering i 22 °C-gruppen. Leverfettinnhold er også positivt assosiert med en økning i plasmaglukagonkonsentrasjon, hvis mekanismer igjen kan inkludere hepatisk glukagonresistens, redusert ureaproduksjon, økte sirkulerende aminosyrekonsentrasjoner og økt aminosyrestimulert glukagonsekresjon 40,41,42. Siden ekstraherbare konsentrasjoner av glyserol og TG ikke varierte mellom temperaturgruppene i vår studie, kunne dette heller ikke være en potensiell faktor i økningen i plasmakonsentrasjoner i 22 °C-gruppen. Trijodtyronin (T3) spiller en kritisk rolle i den totale metabolske hastigheten og initiering av metabolsk forsvar mot hypotermi 43,44. Dermed øker plasmakonsentrasjonen av T3, muligens kontrollert av sentralt medierte mekanismer,45,46 hos både mus og mennesker under mindre enn termonøytrale forhold47, selv om økningen hos mennesker er mindre, noe som er mer disponert for mus. Dette er i samsvar med varmetap til miljøet. Vi målte ikke plasmakonsentrasjonene av T3 i den aktuelle studien, men konsentrasjonene kan ha vært lavere i 30 °C-gruppen, noe som kan forklare effekten av denne gruppen på plasmanivåene av glukagon, ettersom vi (oppdatert figur 5a) og andre har vist at T3 øker plasmanivået av glukagon på en doseavhengig måte. Det er rapportert at skjoldbruskkjertelhormoner induserer FGF21-ekspresjon i leveren. I likhet med glukagon økte også plasmakonsentrasjonene av FGF21 med plasmakonsentrasjonene av T3 (tilleggsfigur 5b og ref. 48), men sammenlignet med glukagon ble ikke plasmakonsentrasjonene av FGF21 i vår studie påvirket av temperatur. De underliggende årsakene til dette avviket krever ytterligere studier, men T3-drevet FGF21-induksjon bør forekomme ved høyere nivåer av T3-eksponering sammenlignet med den observerte T3-drevne glukagonresponsen (tilleggsfigur 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 termonøytralt miljø (her definert som 28 °C)19. I vår studie ble ikke denne sammenhengen replikert hos DIO-mus, men mus med normal vekt som ble holdt ved 30 °C forbedret glukosetoleransen betydelig. Årsaken til denne forskjellen krever videre studier, men kan være påvirket av det faktum at DIO-musene i vår studie var insulinresistente, med fastende plasma C-peptidkonsentrasjoner og insulinkonsentrasjoner 12–20 ganger høyere enn mus med normal vekt, og i blodet på tom mage. glukosekonsentrasjoner på omtrent 10 mM (ca. 6 mM ved normal kroppsvekt), noe som ser ut til å gi et lite vindu for eventuelle gunstige effekter av eksponering for termonøytrale forhold for å forbedre glukosetoleransen. En mulig forvirrende faktor er at OGTT av praktiske årsaker utføres ved romtemperatur. Dermed opplevde mus som ble oppbevart ved høyere temperaturer mildt kuldesjokk, noe som kan påvirke glukoseabsorpsjon/clearance. Basert på lignende fastende blodglukosekonsentrasjoner i forskjellige temperaturgrupper, kan det imidlertid hende at endringer i omgivelsestemperatur ikke har påvirket resultatene betydelig.
Som nevnt tidligere har det nylig blitt fremhevet at økning av romtemperaturen kan dempe noen reaksjoner på kuldestress, noe som kan sette spørsmålstegn ved overførbarheten av musedata til mennesker. Det er imidlertid ikke klart hva som er den optimale temperaturen for å holde mus for å etterligne menneskelig fysiologi. Svaret på dette spørsmålet kan også påvirkes av studiefeltet og endepunktet som studeres. Et eksempel på dette er effekten av kosthold på akkumulering av leverfett, glukosetoleranse og insulinresistens19. Når det gjelder energiforbruk, mener noen forskere at termonøytralitet er den optimale temperaturen for oppdrett, ettersom mennesker trenger lite ekstra energi for å opprettholde kjernekroppstemperaturen, og de definerer en temperatur på én runde for voksne mus som 30 °C7,10. Andre forskere mener at en temperatur som kan sammenlignes med den mennesker vanligvis opplever med voksne mus på ett kne, er 23–25 °C, ettersom de fant termonøytraliteten til å være 26–28 °C, og basert på at mennesker er lavere enn omtrent 3 °C, er deres nedre kritiske temperatur, her definert som 23 °C, litt 8,12. Studien vår er i samsvar med flere andre studier som sier at termisk nøytralitet ikke oppnås ved 26–28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, noe som indikerer at 23–25 °C er for lavt. En annen viktig faktor å vurdere angående romtemperatur og termonøytralitet hos mus er enkelt- eller gruppeopphold. Når mus ble oppbevart i grupper i stedet for individuelt, som i studien vår, ble temperaturfølsomheten redusert, muligens på grunn av trengsel av dyrene. Romtemperaturen var imidlertid fortsatt under LTL på 25 da tre grupper ble brukt. Den kanskje viktigste forskjellen mellom arter i denne forbindelse er den kvantitative betydningen av BAT-aktivitet som et forsvar mot hypotermi. Dermed, mens mus i stor grad kompenserte for sitt høyere kaloritap ved å øke BAT-aktiviteten, som er over 60 % EE bare ved 5 °C,51,52 var bidraget fra menneskelig BAT-aktivitet til EE betydelig høyere, mye mindre. Derfor kan det å redusere BAT-aktivitet være en viktig måte å øke menneskelig translasjon på. Reguleringen av BAT-aktivitet er kompleks, men medieres ofte av de kombinerte effektene av adrenerg stimulering, skjoldbruskkjertelhormoner og UCP114,54,55,56,57-ekspresjon. Våre data indikerer at temperaturen må heves over 27,5 °C sammenlignet med mus ved 22 °C for å oppdage forskjeller i uttrykket 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 var nedregulert i 22 °C-gruppen. Den grunnleggende årsaken til disse uventede resultatene gjenstår å bestemme. En mulighet er at deres økte uttrykk kanskje ikke reflekterer et signal om forhøyet romtemperatur, men snarere en akutt effekt av å flytte dem fra 30 °C til 22 °C på dagen for fjerning (musene opplevde dette 5–10 minutter før avgang).
En generell begrensning ved studien vår er at vi kun studerte hannmus. Annen forskning tyder på at kjønn kan være en viktig faktor i våre primære indikasjoner, ettersom hunnmus med ett kne er mer temperaturfølsomme på grunn av høyere varmeledningsevne og opprettholdelse av strengere kontrollerte kjernetemperaturer. I tillegg viste hunnmus (på HFD) en større sammenheng mellom energiinntak og EE ved 30 °C sammenlignet med hannmus som konsumerte flere mus av samme kjønn (20 °C i dette tilfellet)20. Dermed er effekten av subtermonetralt innhold høyere hos hunnmus, men har samme mønster som hos hannmus. I studien vår fokuserte vi på hannmus med ett kne, da det er under disse forholdene de fleste metabolske studiene som undersøker EE utføres. En annen begrensning ved studien vår var at musene var på samme kosthold gjennom hele studien, noe som utelukket å studere betydningen av romtemperatur for metabolsk fleksibilitet (målt ved RER-endringer for kostholdsendringer i ulike makronæringsstoffsammensetninger) hos hunn- og hannmus holdt ved 20 °C sammenlignet med tilsvarende mus holdt ved 30 °C.
Avslutningsvis viser studien vår at, som i andre studier, er mus med normal vekt på runde 1 termonøytrale over de predikerte 27,5 °C. I tillegg viser studien vår at fedme ikke er en viktig isolerende faktor hos mus med normal vekt eller DIO, noe som resulterer i lignende temperatur:EE-forhold hos mus med DIO og normal vekt. Mens matinntaket til mus med normal vekt 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 mellom mus ved 30 °C og 22 °C som la på seg mer kroppsvekt. Samlet sett er systematiske studier som undersøker den potensielle betydningen av å leve under termonøytrale temperaturer berettiget på grunn av den ofte observerte dårlige toleransen mellom muse- og menneskestudier. For eksempel, i fedmestudier, kan en delvis forklaring på den generelt dårligere oversettbarheten skyldes det faktum at murine vekttapstudier vanligvis utføres på moderat kuldestressede dyr som holdes ved romtemperatur på grunn av deres økte EE. Overdrevet vekttap sammenlignet med forventet kroppsvekt for 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 dyreforsøksloven (1987) og De nasjonale helseinstituttene (publikasjon nr. 85-23) og den europeiske konvensjonen om vern av virveldyr brukt til eksperimentelle og andre vitenskapelige formål (Europarådet nr. 123, Strasbourg, 1985).
Tjue uker gamle hannmus av typen C57BL/6J ble anskaffet fra Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrike, og fikk ad libitum standardfôr (Altromin 1324) og vann (~22 °C) etter en 12:12 timers lys:mørke-syklus ved romtemperatur. Hannmus av typen DIO (20 uker) ble anskaffet fra samme leverandør og fikk ad libitum tilgang til en diett med 45 % høyt fettinnhold (katalognr. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) og vann under oppvekstforhold. Musene ble tilpasset miljøet en uke før studiestart. To dager før overføring til det indirekte kalorimetrisystemet ble musene veid, utsatt for MR-skanning (EchoMRITM, TX, USA) og delt inn i fire grupper tilsvarende kroppsvekt, fett og normal kroppsvekt.
Et grafisk diagram av studiedesignet er vist i figur 8. Musene ble overført til et lukket og temperaturkontrollert indirekte kalorimetrisystem hos Sable Systems Internationals (Nevada, USA), som inkluderte fôr- og vannkvalitetsmonitorer og en Promethion BZ1-ramme som registrerte aktivitetsnivåer ved å måle strålebrudd. XYZ. Musene (n = 8) ble plassert individuelt ved 22, 25, 27,5 eller 30 °C med sengetøy, men uten ly og reirmateriale, i en 12:12-timers lys:mørke-syklus (lys: 06:00–18:00). 2500 ml/min. Musene ble akklimatisert i 7 dager før registrering. Registreringene ble samlet inn fire dager på rad. Deretter ble musene holdt ved de respektive temperaturene på 25, 27,5 og 30 °C i ytterligere 12 dager, hvoretter cellekonsentratene ble tilsatt som beskrevet nedenfor. I mellomtiden ble grupper av mus som ble holdt ved 22 °C holdt ved denne temperaturen i to dager til (for å samle inn nye baseline-data), og deretter ble temperaturen økt i trinn på 2 °C annenhver dag i begynnelsen av lysfasen (06:00) inntil 30 °C ble nådd. Deretter 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 datainnsamlingen startet den andre dagen (dag 17) og i tre dager. Etter det (dag 20) ble reirmateriale (8–10 g) tilsatt alle celler i begynnelsen av lyssyklusen (06:00), og data ble samlet inn i ytterligere tre dager. Ved slutten av studien ble musene som ble holdt ved 22 °C dermed holdt ved denne temperaturen i 21/33 dager og ved 22 °C de siste 8 dagene, mens mus ved andre temperaturer ble holdt ved denne temperaturen i 33 dager/33 dager. Musene ble fôret i løpet av studieperioden.
Normalvektige mus og mus med døgninkontinens fulgte de samme studieprosedyrene. På dag -9 ble musene veid, MR-skannet og delt inn i grupper med sammenlignbare kroppsvekt og kroppssammensetning. På dag -7 ble musene overført til et lukket temperaturkontrollert indirekte kalorimetrisystem produsert av SABLE Systems International (Nevada, USA). Musene ble huset individuelt med sengetøy, men uten reir- eller lymaterialer. Temperaturen er satt til 22, 25, 27,5 eller 30 °C. Etter én uke med akklimatisering (dag -7 til 0, dyrene ble ikke forstyrret), ble data samlet inn på fire påfølgende dager (dag 0-4, data vist i FIG. 1, 2, 5). Deretter ble musene som ble holdt ved 25, 27,5 og 30 °C holdt under konstante forhold frem til den 17. dagen. Samtidig ble temperaturen i 22 °C-gruppen økt med intervaller på 2 °C annenhver dag ved å justere temperatursyklusen (kl. 06:00) ved starten av lyseksponeringen (data er vist i figur 1). På dag 15 falt temperaturen til 22 °C, og to dagers data ble samlet inn for å gi basisdata for påfølgende behandlinger. Skinn ble lagt til alle musene på dag 17, og reirmateriale ble lagt til på dag 20 (figur 5). På den 23. dagen ble musene veid og utsatt for MR-skanning, og deretter latt være alene i 24 timer. På dag 24 ble musene fastet fra begynnelsen av fotoperioden (kl. 06:00) og fikk OGTT (2 g/kg) kl. 12:00 (6–7 timers faste). Deretter ble musene returnert til sine respektive SABLE-forhold og avlivet på den andre dagen (dag 25).
DIO-mus (n = 8) fulgte samme protokoll som mus med normal vekt (som beskrevet ovenfor og i figur 8). Musene opprettholdt 45 % HFD gjennom hele energiforbruksforsøket.
VO2 og VCO2, samt vanndamptrykk, ble registrert med en frekvens på 1 Hz med en celletidskonstant på 2,5 min. Mat- og vanninntak ble samlet inn ved kontinuerlig registrering (1 Hz) av vekten av mat- og vannbøttene. Kvalitetsmåleren som ble brukt rapporterte en oppløsning på 0,002 g. Aktivitetsnivåene ble registrert ved hjelp av en 3D XYZ-strålearraymonitor, data ble samlet inn med en intern oppløsning på 240 Hz og rapportert hvert sekund for å kvantifisere total tilbakelagt distanse (m) med en effektiv romlig oppløsning på 0,25 cm. Dataene ble behandlet med Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, som beregnet EE og RER og filtrerte ut avvikere (f.eks. falske måltidshendelser). Makrotolkeren er konfigurert til å sende ut data for alle parametere hvert femte minutt.
I tillegg til å regulere EE, kan romtemperatur også regulere andre aspekter ved metabolismen, inkludert postprandial glukosemetabolisme, ved å regulere utskillelsen av glukosemetaboliserende hormoner. For å teste denne hypotesen fullførte vi endelig en kroppstemperaturstudie ved å provosere normalvektige mus med en oral DIO-glukosebelastning (2 g/kg). Metodene er beskrevet i detalj i ytterligere materiale.
Ved slutten av studien (dag 25) ble musene fastet i 2–3 timer (fra kl. 06:00), bedøvet med isofluran og fullstendig tappet for blod ved retroorbital venepunktur. Kvantifisering av plasmalipider og hormoner og lipider i leveren er beskrevet i tilleggsmaterialer.
For å undersøke om skalltemperatur forårsaker iboende endringer i fettvev som påvirker lipolyse, ble inguinalt og epididymalt fettvev fjernet direkte fra mus etter den siste blødningsfasen. Vevet ble behandlet ved hjelp av den nyutviklede ex vivo lipolyseanalysen beskrevet i Supplerende metoder.
Brunt fettvev (BAT) ble samlet inn på dagen for studiens slutt og behandlet som beskrevet i de supplerende metodene.
Data presenteres som gjennomsnitt ± SEM. Grafer ble laget 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 Prism og testet med paret t-test, gjentatte målinger enveis/toveis ANOVA etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest, eller uparet enveis ANOVA etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest etter behov. Gauss-fordelingen av dataene ble validert med D'Agostino-Pearson-normalitetstesten før testing. Utvalgsstørrelsen er angitt i den tilsvarende delen av «Resultater»-delen, samt i forklaringen. Repetisjon er definert som enhver måling tatt på samme dyr (in vivo eller på en vevsprøve). Når det gjelder dataenes reproduserbarhet, ble en sammenheng mellom energiforbruk og casetemperatur demonstrert i fire uavhengige studier med forskjellige mus med lignende studiedesign.
Detaljerte forsøksprotokoller, materialer og rådata er tilgjengelige på rimelig forespørsel fra hovedforfatter Rune E. Kuhre. Denne studien genererte ikke nye unike reagenser, transgene dyre-/cellelinjer eller sekvenseringsdata.
For mer informasjon om studiedesign, se sammendraget fra Nature Research Report som er lenket til denne artikkelen.
Alle dataene danner en graf. 1–7 ble lagret i Science-databasen, tiltredelsesnummer: 1253.11.sciencedb.02284 eller https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Dataene som vises i ESM kan sendes til Rune E Kuhre etter rimelig testing.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO og Tang-Christensen, M. Forsøksdyr som surrogatmodeller for menneskelig fedme. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO og Tang-Christensen, M. Forsøksdyr som surrogatmodeller for menneskelig fedme.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. og Tang-Christensen M. Forsøksdyr som surrogatmodeller for menneskelig fedme. 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 og Tang-Christensen, M. Forsøksdyr som erstatningsmodell for mennesker.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. og Tang-Christensen M. Forsøksdyr som surrogatmodeller for fedme hos mennesker.Acta Farmakologi. kriminalitet 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Beregning av den nye Mie-konstanten og eksperimentell bestemmelse av brannstørrelsen. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Musens termoreguleringssystem: dets implikasjoner for overføring av biomedisinske data til mennesker. fysiologi. Behavior. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerende effekt av fedme. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerende effekt av fedme.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. og Nedergaard J. Ingen isolasjonseffekt av fedme. 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. Ожирение не имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Overvekt har ingen isolerende effekt.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 kuldeindusert termogenese var omvendt relatert til kroppsvekt og basalmetabolisme hos slanke og overvektige individer. J. Warmly. biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale hustemperaturer for mus for å etterligne menneskers termiske miljø: En eksperimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale hustemperaturer for mus for å etterligne menneskers termiske miljø: En eksperimentell studie.Fischer, AW, Cannon, B., og Nedergaard, J. Optimale hustemperaturer for mus for å etterligne det menneskelige termiske miljøet: En eksperimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度：一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B., 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 museforsøk til mennesker? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Hva er den beste boligtemperaturen for å oversette museforsøk til mennesker?Keyer J, Lee M og Speakman JR Hva er den beste romtemperaturen for overføring av museforsøk 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 overføring av museforsøk til mennesker?Moore. metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ og MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i boligtemperatur har betydning. Seeley, RJ og MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i boligtemperatur har betydning. Seeley, RJ og MacDougald, OA. Seeley, RJ og MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når noen få grader i en bolig utgjør 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 og MacDougald, OA Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда несколько градусов температурею значение. Seeley, RJ og MacDougald, OA-mus som en eksperimentell modell for menneskelig fysiologi: når noen få grader romtemperatur teller.Nasjonal metabolisme. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørsmålet «Hva er den beste boligtemperaturen for å overføre museforsøk til mennesker?» Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørsmålet «Hva er den beste boligtemperaturen for å overføre museforsøk til mennesker?» Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svar på spørsmålet «Hva er den beste romtemperaturen for overføring av museforsøk 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昼多少 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. og Nedergaard J. Svar på spørsmålet «Hva er den optimale skalltemperaturen for overføring av museforsøk til mennesker?»Ja: termonøytral. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Publisert: 28. oktober 2022
