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 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, men under disse forholdene, i motsetning til mennesker, bruker mus mye energi på å opprettholde indre temperatur.Her beskriver vi normalvekt og diett-indusert fedme (DIO) i henholdsvis C57BL/6J-mus som ble matet med chow chow eller en 45 % fettrik diett.Mus 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 matinntak EE.Motsatt reduserte ikke DIO-mus matinntaket når EE gikk ned.På slutten av studien hadde mus ved 30°C høyere kroppsvekt, fettmasse og plasmaglyserol og triglyserider enn mus ved 22°C.Ubalansen hos DIO-mus kan skyldes økt nytelsesbasert diett.
Musen er den mest brukte dyremodellen for studiet av menneskelig fysiologi og patofysiologi, og er ofte standarddyret som brukes i de tidlige stadiene av legemiddeloppdagelse og -utvikling.Mus skiller seg imidlertid fra mennesker på flere viktige fysiologiske måter, og mens 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.Gjennomsnittlig kroppsmasse for 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 basal metabolsk hastighet ti ganger høyere enn hos 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 ca. 50 % og 100 % ved 15 og 7°C sammenlignet med EE ved 22°C.Dermed induserer standard boligforhold en kaldstressrespons, 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 våre lavere arealforhold overflater til volum gjør oss mindre følsomme overfor temperatur, når vi skaper en termonøytral sone (TNZ) rundt oss. EE over basal metabolsk rate) spenner over ~19 til 30°C6, mens mus har et høyere og smalere bånd som strekker seg over bare 2–4°C7,8 Faktisk er dette viktige aspekt har fått betydelig oppmerksomhet de siste årene4, 7,8,9,10,11,12 og det har blitt antydet at noen "artsforskjeller" kan dempes ved å øke skalltemperaturen 9. Det er imidlertid ingen konsensus om temperaturområdet som utgjør termonøytralitet hos mus.Om den lavere kritiske temperaturen i det termonøytrale området hos mus med enkelt kne er nærmere 25 °C eller nærmere 30 °C4, 7, 8, 10, 12 forblir derfor kontroversielt.EE og andre metabolske parametere har vært begrenset til timer til dager, så det er uklart i hvilken grad langvarig eksponering for forskjellige temperaturer kan påvirke metabolske parametere som kroppsvekt.forbruk, substratutnyttelse, glukosetoleranse og plasmalipid- og glukosekonsentrasjoner og appetittregulerende hormoner.I tillegg er det nødvendig med ytterligere forskning for å finne ut i hvilken grad kosthold kan påvirke disse parametrene (DIO-mus på en fettrik diett 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 parametrene hos normalvektige voksne hannmus og diettinduserte overvektige (DIO) hannmus på en 45 % fettrik diett.Mus 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 normalvekt og enkeltsirkel DIO-mus reagerte på samme måte på endringer i innhegningstemperatur når det gjelder EE og uavhengig av innhegningstilstand (med eller uten ly/hekkemateriale).Men mens normalvektige mus justerte matinntaket i henhold til EE, var matinntaket til DIO-mus stort sett uavhengig av EE, noe som resulterte i at mus gikk opp 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 bakenforliggende årsakene til forskjeller i balanse 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 diett som følge av en fedme diett.
EE økte lineært fra 30 til 22°C og var omtrent 30 % høyere ved 22°C sammenlignet med 30°C (fig. 1a,b).Respirasjonsutvekslingshastigheten (RER) var uavhengig av temperatur (fig. 1c, d).Matinntak stemte overens med EE-dynamikk 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). -til).
Hannmus (C57BL/6J, 20 uker gamle, individuelle hus, n=7) ble holdt i metabolske bur ved 22°C i én uke før starten av studien.To dager etter innsamlingen av bakgrunnsdata ble temperaturen hevet i trinn på 2°C kl. 06:00 per dag (begynnelsen av lysfasen).Data presenteres som gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet, og den mørke fasen (kl. 18.00–06.00) er representert av en grå boks.a Energiforbruk (kcal/t), b Totalt energiforbruk ved ulike temperaturer (kcal/24 t), c Respiratorisk utvekslingshastighet (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gjennomsnittlig RER i lys og mørk (VCO2 /VO2) fase (nullverdi er definert som 0,7).e kumulativt matinntak (g), f 24t totalt matinntak, g 24t totalt vanninntak (ml), h 24t totalt vanninntak, 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 betydning for startverdi 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.Gjennomsnittsverdier ble beregnet for hele forsøksperioden (0-192 timer).n = 7.
Som for normalvektige mus, økte EE lineært med synkende temperatur, og i dette tilfellet var EE også ca. 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 funksjon av romtemperatur.Matinntak, vanninntak og aktivitetsnivå var uavhengig av temperatur (fig. 2e–j).
Hann- (C57BL/6J, 20 uker) DIO-mus ble individuelt plassert i metabolske bur ved 22°C i én uke før starten av studien.Mus kan bruke 45% HFD ad libitum.Etter akklimatisering i to dager ble baselinedata samlet inn.Deretter ble temperaturen hevet i trinn på 2°C annenhver dag kl. 06:00 (begynnelsen av lysfasen).Data presenteres som gjennomsnitt ± standardfeil for gjennomsnittet, og den mørke fasen (kl. 18.00–06.00) er representert av en grå boks.a Energiforbruk (kcal/t), b Totalt energiforbruk ved ulike temperaturer (kcal/24 t), c Respiratorisk utvekslingshastighet (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gjennomsnittlig RER i lys og mørk (VCO2 /VO2) fase (nullverdi er definert som 0,7).e kumulativt matinntak (g), f 24t totalt matinntak, g 24t totalt vanninntak (ml), h 24t totalt vanninntak, 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.Mus ble holdt på 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 startverdi 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<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 parameterne, men denne gangen mellom grupper av mus som hele tiden ble holdt ved en viss temperatur.Mus 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 4,5 dager med EE registrert.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 gjenværende gruppene (fig. 3f, g).Matinntak parallelt med EE-mønsteret økte med ca. 30 % ved 22°C sammenlignet med 30°C (fig. 3h,i).Vannforbruk og aktivitetsnivå var ikke signifikant forskjellig mellom gruppene (Fig. 3j,k).Eksponering for ulike temperaturer i opptil 33 dager førte ikke til forskjeller i kroppsvekt, mager masse og fettmasse mellom gruppene (fig. 3n-s), men resulterte i en nedgang i mager kroppsmasse på cirka 15 % i forhold til 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 (en dag før overgang til SABLE-systemet).d Energiforbruk (kcal/t).e Gjennomsnittlig energiforbruk (0–108 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 timer).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 18. dag, 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 mål 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.Data presenteres som gjennomsnitt + standard feil av gjennomsnittet, den mørke fasen (18:00-06:00 t) er representert med grå bokser.Prikkene på histogrammene representerer individuelle mus.Gjennomsnittsverdier ble beregnet for hele forsøksperioden (0-108 timer).n = 7.
Mus 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 normalvektige mus..Når man sammenlignet grupper av mus, viste forholdet mellom EE og temperatur et lignende lineært forhold til temperatur over tid i de samme musene.Mus som ble holdt ved 22°C konsumerte således ca. 30 % mer energi enn mus holdt ved 30°C (fig. 4d, e).Når man studerer effekter hos dyr, påvirket ikke temperaturen alltid RER (fig. 4f,g).Matinntak, vanninntak og aktivitet ble ikke signifikant påvirket av temperatur (fig. 4h–m).Etter 33 dagers oppdrett hadde mus ved 30°C en signifikant høyere kroppsvekt enn mus ved 22°C (fig. 4n).Sammenlignet med deres respektive grunnlinjepunkter, hadde mus oppdrettet ved 30°C signifikant høyere kroppsvekter enn mus oppdrettet ved 22°C (gjennomsnitt ± standardfeil av 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-funksjonen/aktiviteten redusert ved 30 °C sammenlignet med 22 °C: Adra1a, Adrb3 og Prdm16.Andre nøkkelgener som også øker BAT-funksjon/aktivitet ble ikke påvirket: Sema3a (neurittvekstregulering), Tfam (mitokondriell biogenese), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogenese) og Cpt1a.Ucp1 og Vegf-a, assosiert med økt termogen aktivitet, gikk overraskende ikke ned i 30°C-gruppen.Faktisk var Ucp1-nivåer hos tre mus høyere enn i 22°C-gruppen, og Vegf-a og Adrb2 var signifikant forhøyet.Sammenlignet med 22 °C-gruppen, viste mus holdt ved 25 °C og 27,5 °C ingen endring (tilleggsfigur 1).
- Kroppsvekt (a), mager masse (b) og fettmasse (c) etter 9 dager (en dag før overgang 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 timer).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) ved 23-dager, fett masse (g) sammenlignet med dag 8, dag 23 sammenlignet med -8. dag.Den statistiske signifikansen av gjentatte mål 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.Data presenteres som gjennomsnitt + standard feil av gjennomsnittet, den mørke fasen (18:00-06:00 t) 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 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 skinnbeskyttelse og hekkemateriale.Ved 22 °C reduserer tilsetning av standard skinn EE med ca. 4 %.Den påfølgende tilsetningen av hekkemateriale reduserte EE med 3–4 % (fig. 5a,b).Ingen signifikante endringer i RER, matinntak, vanninntak eller aktivitetsnivåer ble observert med tillegg av hus eller skinn + sengetøy (Figur 5i–p).Tilsetning av hud og hekkemateriale reduserte også EE betydelig ved 25 og 30°C, men responsene var kvantitativt mindre.Ved 27,5°C ble ingen forskjell observert.Spesielt i disse eksperimentene sank 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 utført kun 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 (Supplerende Fig. 2a–h) .
Data for mus fra ly og hekkemateriale (mørkeblått), hjem men ikke hekkemateriale (lyseblått), 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 som holdes ved 22°C: i respirasjonsfrekvens (RER, VCO2/VO2), j gjennomsnittlig RER (VCO2/VO2), k kumulativt matinntak (g), l gjennomsnittlig matinntak (g/24 timer) , m totalt vanninntak (mL), n gjennomsnittlig vanninntak AUC (mL/24t), o total aktivitet (m), p gjennomsnittlig aktivitetsnivå (m/24t).Data presenteres som gjennomsnitt + standard feil av 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 mål 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 normalvektige mus (2-3 timers faste) resulterte ikke oppdrett ved forskjellige temperaturer i signifikante forskjeller i plasmakonsentrasjoner av TG, 3-HB, kolesterol, ALT og ASAT, men HDL som funksjon av temperatur.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 timers faste) omtrent 6,5 mM, uten forskjell mellom gruppene. Administrering av oral glukose økte blodsukkerkonsentrasjonene betydelig i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt areal under kurvene (iAUCs) (15–120 min) var lavere i gruppen 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 fra hverandre). Administrering av oral glukose økte blodsukkerkonsentrasjonene betydelig i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt areal under kurvene (iAUCs) (15–120 min) var lavere i gruppen 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 fra hverandre). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C (отдельные временные точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) for сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 og 27,5 ° C (solid i dag). Oral administrering av glukose økte blodsukkerkonsentrasjonen signifikant i alle grupper, men både toppkonsentrasjon og inkrementelt areal under kurvene (iAUC) (15–120 min) var lavere i 30°C musegruppen (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).° ：P < 0.05–P < 0.0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27.5°C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 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 较 低 各 个 点 点 点 点 点 点 点 点点 点：P < 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25和27,5°COral administrering av glukose økte blodsukkerkonsentrasjonene signifikant i alle gruppene, men både toppkonsentrasjon og areal under kurven (iAUC) (15–120 min) var lavere i 30°C-matede musgruppen (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 DIO(al)-hannmus etter 33 dagers fôring ved den angitte temperaturen .Mus ble ikke matet 2-3 timer før blodprøvetaking.Unntaket var en oral glukosetoleransetest, som ble utført to dager før slutten av studien på mus som fastet i 5-6 timer og holdt ved passende temperatur i 31 dager.Mus ble utfordret med 2 g/kg kroppsvekt.Arealet under kurvedataene (L) uttrykkes 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.
Hos DIO-mus (også fastet i 2-3 timer), var plasmakolesterol, HDL, ALT, AST og FFA konsentrasjoner ikke forskjellig mellom gruppene.Både TG og glyserol var signifikant forhøyet i 30 °C-gruppen sammenlignet med 22 °C-gruppen (figur 7a–h).I motsetning til dette var 3-GB omtrent 25 % lavere ved 30°C sammenlignet med 22°C (Figur 7b).Selv om mus 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 mindre enn ved 22 °C 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 (tilleggsfigur 3a-d).For å undersøke om de temperaturavhengige forskjellene i lipolyse (målt ved plasma TG og glyserol) er et resultat av indre endringer i epididymalt eller lyskefett, ekstraherte vi fettvev fra disse lagrene på slutten av studien og kvantifiserte fri fettsyre eks. 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).Det ble imidlertid 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 ulike temperaturgrupper (fig. 7m).På dagen for OGTT var baseline blodsukker ca. 10 mM og var ikke forskjellig mellom mus holdt 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 DIO (ao) hannmus etter 33 dagers fôring.spesifisert temperatur.Mus ble ikke matet 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 slutten av studien på mus som ble fastet i 5-6 timer og holdt ved passende temperatur i 31 dager.Området under kurvedataene (o) vises 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 problem 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 forskningen holdes mus ofte i romtemperatur under sin termonøytrale sone, noe som resulterer i aktivering av ulike kompenserende fysiologiske systemer som øker stoffskiftet og potensielt svekker oversettbarheten9.Eksponering av mus for kulde kan således gjøre mus resistente mot diett-indusert fedme 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 ulike relevante temperaturer (fra rom til termonøytral) påvirker den ulike energihomeostasen til normalvektige mus (på mat) og DIO-mus (på HFD) og metabolske parametere, samt graden som de var i stand til å balansere en økning i EE med en økning i matinntaket.Studien presentert i denne artikkelen har som mål å bringe litt klarhet i dette emnet.
Vi viser at hos normalvektige voksne mus og DIO-hannmus er EE omvendt relatert til romtemperatur mellom 22 og 30°C.Således 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 tilsvarende, varierte matinntaket til 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 tidsperiode ikke førte til feber.avhengig forskjell i kroppsvekt.vekt mus.Sammenlignet med temperaturer nær termonøytrale eller ved romtemperatur, resulterte vekst ved romtemperatur i at DIO eller normalvektige mus på en fettrik diett, men ikke på en normalvektig musediett, fikk relativt mindre vekt.kropp.Støttes av andre studier17,18,19,20,21 men ikke av alle22,23.
Evnen til å skape et mikromiljø for å redusere varmetapet er antatt å skifte termisk nøytralitet til venstre8, 12. I vår studie reduserte både tilsetning av hekkemateriale og skjule EE, men resulterte ikke i termisk nøytralitet opp til 28°C.Dataene våre støtter derfor ikke at lavpunktet for termonøytralitet i voksne mus med enkelt kne, med eller uten miljøanrikede hus, bør være 26-28 °C som vist8,12, men det støtter andre studier som viser termonøytralitet.temperaturer på 30°C hos lavpunktmus7, 10,24. For å komplisere saken har det vist seg at det termonøytrale punktet i mus ikke er statisk i løpet av dagen da det er lavere under hvilefasen (lett), muligens på grunn av lavere kaloriinnhold produksjon som følge av aktivitet og diett-indusert termogenese.Således, i den lyse fasen, viser det seg at det nedre punktet for termisk nøytralitet er ~29°С, og i den mørke fasen, ~33°С25.
Til syvende og sist bestemmes forholdet mellom omgivelsestemperatur og totalt energiforbruk av varmespredning.I denne sammenhengen er forholdet mellom overflateareal og volum en viktig determinant for termisk følsomhet, og påvirker både varmespredning (overflate) og varmeutvikling (volum).I tillegg til overflateareal bestemmes varmeoverføringen også av isolasjon (varmeoverføringshastighet).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 varmeisolasjon hos mus, senke det termonøytrale punktet og redusere temperaturfølsomheten under det termiske nøytralpunktet ( 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 hvert fall ikke i det undersøkte temperaturområdet.Dette er i tråd med andre studier som er bedre designet 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 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 isolasjonseffekten av fedme hos mus også påvirkes av følgende hensyn: Den isolerende faktoren til menneskelig fettmasse er hovedsakelig mediert av subkutan fettmasse (tykkelse)26,27.Vanligvis hos gnagere Mindre enn 20 % av totalt 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 normalvektige mus endret ikke fastende plasmakonsentrasjoner av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT og AST seg ved ulike temperaturer på nesten 5 uker, sannsynligvis fordi musene var i samme tilstand av energibalanse.var de samme i vekt og kroppssammensetning som ved slutten av studien.I samsvar med likheten i fettmasse var det heller ingen forskjeller i plasmaleptinnivåer, heller ikke i fastende insulin, C-peptid og glukagon.Flere signaler ble funnet i 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 energifattige sammenlignet med mus oppdrettet ved 30°C, under forhold som f.eks. høye ketoner.produksjon av kroppen (3-GB) 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 temperatur grupper ligner hverandre.Selv om vi ikke undersøkte sympatisk tone i den nåværende studien, har andre funnet at den (basert på hjertefrekvens og gjennomsnittlig arterielt trykk) er lineært relatert til omgivelsestemperaturen hos mus og er omtrent lavere ved 30 °C enn ved 22 °C 20 % C Således 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 en del av den stimulerende effekten av sympatisk tonus på lipolyse indirekte mediert av sterk hemming av insulinsekresjon, noe som fremhever effekten av insulinavbrytende tilskudd på lipolyse30, men i vår studie ble fastende plasmainsulin og C-peptid sympatisk tonus 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 hos DIO-mus.De underliggende årsakene som fører til bedre regulering av matinntak med EE hos normalvektige mus krever videre studier.Generelt er imidlertid matinntaket kontrollert 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 langsiktig inntak av fettrik mat 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 matinntak med EE.Interessant nok ble forskjeller i appetitt og blodsukkerregulerende hormoner også observert i de temperaturkontrollerte DIO-musene, men ikke hos normalvektige mus.Hos DIO-mus økte plasmaleptinnivåene med temperaturen og glukagonnivåene reduserte med temperaturen.I hvilken grad temperatur direkte kan påvirke disse forskjellene fortjener ytterligere 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 tonus, men den høyeste sympatiske tonus 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 faste og postprandial hyperglukagonemi 38,39.Imidlertid var DIO-musene i vår studie 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 i sin tur kan inkludere leverglukagonresistens, redusert ureaproduksjon, økte sirkulerende aminosyrekonsentrasjoner og økt aminosyrestimulert glukagonutskillelse40,41, 42.Men siden ekstraherbare konsentrasjoner av glyserol og TG ikke var forskjellig 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 hypotermi43,44.Dermed øker plasma-T3-konsentrasjonen, 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, som er mer disponert for mus.Dette er i samsvar med varmetap til miljøet.Vi målte ikke plasma T3-konsentrasjoner i den nåværende studien, men konsentrasjonene kan ha vært lavere i 30°C-gruppen, noe som kan forklare effekten av denne gruppen på plasmaglukagonnivåer, da vi (oppdatert figur 5a) og andre har vist at T3 øker plasmaglukagon på en doseavhengig måte.Skjoldbruskhormoner er rapportert å indusere FGF21-ekspresjon i leveren.I likhet med glukagon økte plasma-FGF21-konsentrasjoner også med plasma-T3-konsentrasjoner (tilleggsfigur 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 glukagonresponsen (tilleggsfig. 5b).
HFD har vist seg å være sterkt assosiert med nedsatt glukosetoleranse og insulinresistens (markører) hos mus oppdrettet ved 22°C.Imidlertid var HFD ikke assosiert med verken nedsatt glukosetoleranse eller insulinresistens når den ble dyrket i et termonøytralt miljø (definert her som 28 °C) 19 .I vår studie ble ikke dette forholdet replikert i DIO-mus, men normalvektige mus 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 normalvektige mus.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 potensielle fordelaktige effekter av eksponering for termonøytrale forhold for å forbedre glukosetoleransen.En mulig forvirrende faktor er at OGTT av praktiske årsaker utføres ved romtemperatur.Mus som ble plassert ved høyere temperaturer opplevde således mildt kuldesjokk, noe som kan påvirke glukoseabsorpsjon/clearance.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 for 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 energiforbruk, mener noen forskere at termonøytralitet er den optimale temperaturen for oppdrett, ettersom mennesker trenger lite ekstra energi for å opprettholde sin kjernekroppstemperatur, og de definerer en enkelt rundetemperatur for voksne mus som 30°C7,10.Andre forskere mener at en temperatur som kan sammenlignes med den som mennesker vanligvis opplever med voksne mus på ett kne er 23-25°C, da de fant termonøytraliteten til 26-28°C og basert på at mennesker er lavere rundt 3°C.deres lavere kritiske temperatur, definert her som 23°C, er litt 8,12.Vår studie 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 når det gjelder romtemperatur og termonøytralitet hos mus er enkelt- eller gruppehus.Når mus ble plassert i grupper i stedet for individuelt, som i vår studie, ble temperaturfølsomheten redusert, muligens på grunn av overbelastning av dyrene.Romtemperaturen var imidlertid fortsatt under LTL på 25 når tre grupper ble brukt.Den kanskje viktigste forskjellen mellom artene i denne forbindelse er den kvantitative betydningen av BAT-aktivitet som et forsvar mot hypotermi.Mens mus i stor grad kompenserte for sitt høyere kaloritap ved å øke BAT-aktiviteten, som er over 60 % EE ved 5°C alene, var bidraget fra menneskelig BAT-aktivitet til EE betydelig høyere, mye mindre.Derfor kan reduksjon av BAT-aktivitet være en viktig måte å øke menneskelig oversettelse.Reguleringen av BAT-aktivitet er kompleks, men medieres ofte av de kombinerte effektene av adrenerg stimulering, skjoldbruskkjertelhormoner 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 uttrykket av BAT-gener som er ansvarlige for funksjon/aktivering.Forskjellene som ble funnet mellom grupper 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.Årsaken til disse uventede resultatene gjenstår å fastslå.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 fjerningsdagen (musene opplevde dette 5-10 minutter før avgang) .).
En generell begrensning ved studien vår er at vi bare 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 tettere kontrollerte kjernetemperaturer.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 .Således, hos hunnmus, er effekten subtermonetralt innhold høyere, men har samme mønster som hos hannmus.I studien vår fokuserte vi på hannmus med ett kne, da dette er forholdene under hvilke de fleste metabolske studiene som undersøker EE utføres.En annen begrensning ved studien vår var at musene var på samme diett 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 vår studie at, som i andre studier, er runde 1 normalvektige mus termonøytrale over de anslåtte 27,5 °C.I tillegg viser vår studie at fedme ikke er en viktig isolerende faktor hos mus med normal vekt eller DIO, noe som resulterer i lignende temperatur:EE-forhold i DIO og normalvektige mus.Mens matinntaket til normalvektige mus 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 .ved 22°C økte kroppsvekten.Samlet sett er systematiske studier som undersøker den potensielle viktigheten av å leve under termonøytrale temperaturer berettiget på grunn av den ofte observerte dårlige tolerabiliteten mellom mus- 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 kaldt stressede dyr som holdes ved romtemperatur på grunn av deres økte EE.Overdrevet vekttap sammenlignet med forventet kroppsvekt 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 dyreforsøksloven (1987) og National Institutes of Health (publikasjon nr. 85-23) og den europeiske konvensjonen for beskyttelse av vertebrater brukt til eksperimentelle og andre vitenskapelige formål (Europarådet nr. 123, Strasbourg , 1985).
Tjue uker gamle C57BL/6J hannmus ble hentet fra Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrike, og ble gitt ad libitum standard chow (Altromin 1324) og vann (~22°C) etter en 12:12 timers lys:mørke syklus.romtemperatur.DIO-hannmus (20 uker) ble hentet fra samme leverandør og fikk ad libitum tilgang til et 45 % fettrikt kosthold (kat.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 kalorimetrisystemet ble mus 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. Mus ble overført til et lukket og temperaturkontrollert indirekte kalorimetrisystem ved Sable Systems Internationals (Nevada, USA), som inkluderte mat- og vannkvalitetsmonitorer og en Promethion BZ1-ramme som registrerte aktivitetsnivå ved å måle strålebrudd.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.Opptakene 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 inn nye grunnlinjedata), og deretter ble temperaturen økt i trinn på 2 °C annenhver dag i begynnelsen av lysfasen ( 06:00) til den nådde 30 °C. 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 lagt til alle celler ved alle temperaturer, og datainnsamlingen begynte på den andre dagen (dag 17) og i tre dager.Deretter (dag 20) ble hekkemateriale (8-10 g) tilsatt alle cellene i begynnelsen av lyssyklusen (06:00) og data ble samlet inn i ytterligere tre dager.Ved slutten av studien ble mus holdt ved 22°C således 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.Mus ble matet i løpet av studieperioden.
Normalvektige og DIO-mus fulgte de samme studieprosedyrene.På dag -9 ble mus veid, MR-skannet og delt inn i grupper som var 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).Musene ble holdt individuelt med sengetøy, men uten hekke- eller lymateriale.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 grunnlinjedata for påfølgende behandlinger.Skinn ble tilsatt alle mus på dag 17, og hekkemateriale ble tilsatt på dag 20 (fig. 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 (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 normalvektige mus (som beskrevet ovenfor og i figur 8).Mus opprettholdt 45 % HFD gjennom hele energiforbrukseksperimentet.
VO2 og VCO2, samt vanndamptrykk, ble registrert ved en frekvens på 1 Hz med en celletidskonstant på 2,5 min.Mat- og vanninntak ble samlet ved kontinuerlig registrering (1 Hz) av vekten av mat- og vannspann.Kvalitetsmonitoren som ble brukt rapporterte en oppløsning på 0,002 g.Aktivitetsnivåer ble registrert ved hjelp av en 3D XYZ beam array monitor, 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, beregnet EE og RER og filtrert ut uteliggere (f.eks. falske måltidshendelser).Makrotolken er konfigurert til å sende ut data for alle parametere hvert femte minutt.
I tillegg til å regulere EE, kan omgivelsestemperaturen også regulere andre aspekter av metabolisme, inkludert postprandial glukosemetabolisme, ved å regulere utskillelsen av glukosemetaboliserende hormoner.For å teste denne hypotesen fullførte vi til slutt en kroppstemperaturstudie ved å provosere normalvektige mus med en DIO oral glukosebelastning (2 g/kg).Metoder er beskrevet i detalj i tilleggsmaterialer.
På slutten av studien (dag 25) ble mus fastet i 2-3 timer (startet kl. 06:00), bedøvet med isofluran og fullstendig blødd ved retroorbital venepunktur.Kvantifisering av plasmalipider og hormoner og lipider i leveren er beskrevet i Supplementary Materials.
For å undersøke om skalltemperatur forårsaker iboende endringer i fettvev som påvirker lipolyse, ble inguinalt og epididymalt fettvev skåret ut direkte fra mus etter siste blødningsstadium.Vev ble behandlet ved å bruke den nyutviklede ex vivo lipolyseanalysen beskrevet i Supplerende metoder.
Brunt fettvev (BAT) ble samlet på dagen for slutten av studien og behandlet som beskrevet i tilleggsmetodene.
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 ved paret t-test, gjentatte mål enveis/toveis ANOVA etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest, eller uparet enveis ANOVA etterfulgt av Tukeys multiple sammenligningstest etter behov.Den gaussiske fordelingen av dataene ble validert av D'Agostino-Pearson normalitetstesten før testing.Prøvestørrelsen er angitt i den tilsvarende delen av "Resultater"-delen, så vel som i forklaringen.Repetisjon er definert som enhver måling tatt på samme dyr (in vivo eller på en vevsprøve).Når det gjelder datareproduserbarhet, ble en sammenheng mellom energiforbruk og kasustemperatur demonstrert i fire uavhengige studier med forskjellige mus med lignende studiedesign.
Detaljerte eksperimentelle protokoller, materialer og rådata er tilgjengelig etter 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 naturforskningsrapporten som er knyttet til denne artikkelen.
Alle data danner en graf.1-7 ble deponert i Science-databasen, tilgangsnummer: 1253.11.sciencedb.02284 eller https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Dataene vist i ESM kan sendes til Rune E Kuhre etter rimelig testing.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratory animals as surrogate models of human obesity. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratory animals as surrogate models of human obesity.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 & 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.forbrytelse 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Beregning av den nye Mie-konstanten og eksperimentell bestemmelse av forbrenningsstørrelsen.Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Musens termoregulatoriske 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 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. Physiology.endokrine.metabolisme.311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al.Temperaturtilpasset brunt fettvev modulerer insulinfølsomheten.Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al.Lavere kritisk temperatur og kuldeindusert 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 hustemperaturer for mus for å etterligne det termiske miljøet til mennesker: En eksperimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale hustemperaturer for mus for å etterligne det termiske miljøet til mennesker: 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 museeksperimenter til mennesker? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Hva er den beste boligtemperaturen for å oversette museeksperimenter til mennesker?Keyer J, Lee M og Speakman JR Hva er den beste romtemperaturen for å overføre museeksperimenter 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 museeksperimenter til mennesker?Moore.metabolisme.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i hustemperatur betyr noe. Seeley, RJ & MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i hustemperatur betyr noe. Seeley, RJ og MacDougald, OA. Seeley, RJ & 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 температич. Seeley, RJ & MacDougald, OA mus som en eksperimentell modell for menneskelig fysiologi: når noen få grader 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 museeksperimenter til mennesker?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørsmålet "Hva er den beste boligtemperaturen for å oversette museeksperimenter 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昼多少 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. og Nedergaard J. Svarer på spørsmålet "Hva er den optimale skalltemperaturen for å overføre museeksperimenter til mennesker?"Ja: termonøytralt.Moore.metabolisme.26, 1-3 (2019).
Innleggstid: 28. oktober 2022