Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com. De browserversie die u gebruikt, biedt beperkte CSS-ondersteuning. Voor de beste ervaring raden we u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen). Om de ondersteuning te kunnen blijven garanderen, zullen we de site in de tussentijd zonder stijlen en JavaScript weergeven.
De meeste metabole studies bij muizen worden uitgevoerd bij kamertemperatuur, hoewel muizen onder deze omstandigheden, in tegenstelling tot mensen, veel energie verbruiken om de interne temperatuur te handhaven. Hier beschrijven we het normale gewicht en dieet-geïnduceerde obesitas (DIO) bij C57BL/6J-muizen die respectievelijk chow chow of een vetrijk dieet met 45% kregen. Muizen werden gedurende 33 dagen bij 22, 25, 27,5 en 30 °C in een indirect calorimetriesysteem geplaatst. We laten zien dat het energieverbruik lineair toeneemt van 30 °C tot 22 °C en ongeveer 30% hoger is bij 22 °C in beide muismodellen. Bij muizen met een normaal gewicht neutraliseerde de voedselinname de EE. Omgekeerd verminderden DIO-muizen de voedselinname niet wanneer de EE daalde. Aan het einde van de studie hadden muizen bij 30 °C dus een hoger lichaamsgewicht, een hogere vetmassa en een hoger plasmagehalte aan glycerol en triglyceriden dan muizen bij 22 °C. De onbalans bij DIO-muizen kan te wijten zijn aan een toename van op plezier gebaseerd diëten.
De muis is het meest gebruikte diermodel voor de studie van de menselijke fysiologie en pathofysiologie, en is vaak het standaarddier dat wordt gebruikt in de vroege stadia van medicijnontdekking en -ontwikkeling. Muizen verschillen echter op verschillende belangrijke fysiologische manieren van mensen, en hoewel allometrische schaling tot op zekere hoogte kan worden gebruikt om te vertalen naar mensen, liggen de enorme verschillen tussen muizen en mensen in thermoregulatie en energiehomeostase. Dit toont een fundamentele inconsistentie aan. De gemiddelde lichaamsmassa van volwassen muizen is minstens duizend keer kleiner dan die van volwassenen (50 g versus 50 kg), en de verhouding tussen oppervlakte en massa verschilt ongeveer 400 keer als gevolg van de niet-lineaire geometrische transformatie beschreven door Mee. Vergelijking 2. Als gevolg hiervan verliezen muizen aanzienlijk meer warmte in verhouding tot hun volume, waardoor ze gevoeliger zijn voor temperatuur, vatbaarder zijn voor onderkoeling en een gemiddelde basale stofwisseling hebben die tien keer hoger is dan die van mensen. Bij een normale kamertemperatuur (~22 °C) moeten muizen hun totale energieverbruik (EE) met ongeveer 30% verhogen om hun lichaamstemperatuur te handhaven. Bij lagere temperaturen neemt hun EE zelfs nog meer toe, met ongeveer 50% en 100% bij 15 en 7 °C, vergeleken met hun EE bij 22 °C. Standaard huisvestingsomstandigheden veroorzaken dus een koudestressreactie, wat de overdraagbaarheid van muisresultaten naar mensen in gevaar zou kunnen brengen, aangezien mensen die in moderne samenlevingen leven het grootste deel van hun tijd doorbrengen in thermoneutrale omstandigheden (omdat onze lagere oppervlakteverhouding oppervlakken tot volume ons minder gevoelig maakt voor temperatuur, omdat we een thermoneutrale zone (TNZ) om ons heen creëren. EE boven de basale stofwisselingssnelheid) overspant ~19 tot 30°C6, terwijl muizen een hogere en smallere band hebben die slechts 2–4°C overspant7,8 In feite heeft dit belangrijke aspect de afgelopen jaren aanzienlijke aandacht gekregen4, 7,8,9,10,11,12 en er is gesuggereerd dat sommige "soortverschillen" kunnen worden verzacht door de schildtemperatuur te verhogen9. Er is echter geen consensus over het temperatuurbereik dat thermoneutraliteit bij muizen vormt. Dus of de lagere kritische temperatuur in het thermoneutrale bereik bij muizen met één knie dichter bij 25°C of dichter bij 30°C4, 7, 8, 10, 12 ligt, blijft controversieel. EE en andere metabolische parameters zijn beperkt tot uren tot dagen, dus de mate waarin langdurige blootstelling aan verschillende temperaturen metabolische parameters zoals lichaamsgewicht kan beïnvloeden, is onduidelijk. consumptie, substraatgebruik, glucosetolerantie en plasmalipiden- en glucoseconcentraties en eetlustregulerende hormonen. Bovendien is verder onderzoek nodig om vast te stellen in hoeverre het dieet deze parameters kan beïnvloeden (DIO-muizen met een vetrijk dieet zijn mogelijk meer gericht op een op plezier gebaseerd (hedonisch) dieet). Om meer informatie over dit onderwerp te verschaffen, onderzochten we het effect van de opfoktemperatuur op de bovengenoemde metabolische parameters bij volwassen mannelijke muizen met een normaal gewicht en mannelijke muizen met dieet-geïnduceerde obesitas (DIO) met een vetrijk dieet van 45%. Muizen werden gedurende ten minste drie weken op 22, 25, 27,5 of 30 °C gehouden. Temperaturen onder de 22 °C zijn niet onderzocht omdat standaardhuisvesting zelden onder kamertemperatuur is. We ontdekten dat DIO-muizen met een normaal gewicht en muizen met één cirkel vergelijkbaar reageerden op veranderingen in de temperatuur van de behuizing wat betreft EE, ongeacht de omstandigheden in de behuizing (met of zonder schuilplaats/nestmateriaal). Hoewel muizen met een normaal gewicht hun voedselinname aanpasten op basis van EE, was de voedselinname van DIO-muizen grotendeels onafhankelijk van EE, wat resulteerde in meer gewichtstoename bij de muizen. Volgens gegevens over het lichaamsgewicht lieten de plasmaconcentraties van lipiden en ketonen zien dat DIO-muizen bij 30 °C een positievere energiebalans hadden dan muizen bij 22 °C. De onderliggende redenen voor de verschillen in energie-inname en EE-balans tussen muizen met een normaal gewicht en DIO-muizen vereisen nader onderzoek, maar kunnen verband houden met pathofysiologische veranderingen bij DIO-muizen en het effect van op plezier gebaseerd diëten als gevolg van een obesitasdieet.
EE nam lineair toe van 30 tot 22°C en was ongeveer 30% hoger bij 22°C vergeleken met 30°C (Fig. 1a,b). De respiratoire uitwisselingssnelheid (RER) was onafhankelijk van de temperatuur (Fig. 1c,d). De voedselinname was consistent met de EE-dynamiek en nam toe bij dalende temperatuur (ook ~30% hoger bij 22°C vergeleken met 30°C (Fig. 1e,f). Waterinname. Volume en activiteitsniveau waren niet afhankelijk van de temperatuur (Fig. 1g). -to).
Mannelijke muizen (C57BL/6J, 20 weken oud, individuele huisvesting, n=7) werden gedurende één week vóór aanvang van het onderzoek gehuisvest in metabolische kooien bij 22°C. Twee dagen na het verzamelen van de achtergrondgegevens werd de temperatuur om 06:00 uur per dag (begin van de lichtfase) in stappen van 2°C verhoogd. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± standaardafwijking van het gemiddelde, en de donkere fase (18:00–06:00 uur) wordt weergegeven door een grijs kader. a Energieverbruik (kcal/u), b Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (kcal/24 uur), c Ademhalingsuitwisselingssnelheid (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gemiddelde ER in de licht- en donkere fase (VCO2/VO2) (nulwaarde is gedefinieerd als 0,7). e cumulatieve voedselinname (g), f totale voedselinname gedurende 24 uur, g totale waterinname gedurende 24 uur (ml), h totale waterinname gedurende 24 uur, i cumulatief activiteitsniveau (m) en j totaal activiteitsniveau (m/24 uur). De muizen werden 48 uur op de aangegeven temperatuur gehouden. Gegevens weergegeven voor 24, 26, 28 en 30 °C verwijzen naar de laatste 24 uur van elke cyclus. De muizen bleven gedurende het hele onderzoek gevoed. Statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenweg-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. Asterisken geven de significantie aan voor de beginwaarde van 22 °C, arcering geeft de significantie aan tussen andere groepen zoals aangegeven. *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.Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-192 uur). n = 7.
Net als bij muizen met een normaal gewicht nam de EE lineair toe met afnemende temperatuur, en in dit geval was de EE ook ongeveer 30% hoger bij 22 °C vergeleken met 30 °C (Fig. 2a,b). De RER veranderde niet bij verschillende temperaturen (Fig. 2c,d). In tegenstelling tot muizen met een normaal gewicht was de voedselinname niet consistent met de EE als functie van de kamertemperatuur. Voedselinname, waterinname en activiteitsniveau waren onafhankelijk van de temperatuur (Fig. 2e-j).
Mannelijke (C57BL/6J, 20 weken) DIO-muizen werden individueel gehuisvest in metabolische kooien bij 22 °C gedurende één week voorafgaand aan de start van de studie. Muizen kunnen 45% HFD ad libitum gebruiken. Na twee dagen acclimatisatie werden basisgegevens verzameld. Vervolgens werd de temperatuur om 06:00 uur (begin van de lichtfase) om de dag met stappen van 2 °C verhoogd. Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± standaardfout van het gemiddelde, en de donkere fase (18:00–06:00 uur) wordt weergegeven door een grijs kader. a Energieverbruik (kcal/uur), b Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (kcal/24 uur), c Respiratoire uitwisselingssnelheid (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gemiddelde RER in de licht- en donkere (VCO2/VO2) fase (nulwaarde is gedefinieerd als 0,7). e cumulatieve voedselinname (g), f totale voedselinname gedurende 24 uur, g totale waterinname gedurende 24 uur (ml), h totale waterinname gedurende 24 uur, i cumulatief activiteitsniveau (m) en j totaal activiteitsniveau (m/24 uur). De muizen werden 48 uur op de aangegeven temperatuur gehouden. Gegevens weergegeven voor 24, 26, 28 en 30 °C verwijzen naar de laatste 24 uur van elke cyclus. Muizen werden tot het einde van de studie op 45% HFD gehouden. Statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenweg-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. Asterisken geven de significantie aan voor de beginwaarde van 22 °C, arcering geeft de significantie aan tussen andere groepen zoals aangegeven. *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.Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-192 uur). n = 7.
In een andere reeks experimenten onderzochten we het effect van de omgevingstemperatuur op dezelfde parameters, maar dit keer tussen groepen muizen die constant op een bepaalde temperatuur werden gehouden. De muizen werden in vier groepen verdeeld om statistische veranderingen in het gemiddelde en de standaarddeviatie van lichaamsgewicht, vet en normaal lichaamsgewicht te minimaliseren (Fig. 3a-c). Na 7 dagen acclimatisatie werden 4,5 dagen EE geregistreerd. EE wordt significant beïnvloed door de omgevingstemperatuur, zowel overdag als 's nachts (Fig. 3d), en neemt lineair toe naarmate de temperatuur daalt van 27,5 °C tot 22 °C (Fig. 3e). Vergeleken met andere groepen was de RER van de 25 °C-groep enigszins verlaagd en waren er geen verschillen tussen de overige groepen (Fig. 3f,g). De voedselinname parallel aan EE-patroon a nam met ongeveer 30% toe bij 22 °C vergeleken met 30 °C (Fig. 3h,i). De waterconsumptie en activiteitsniveaus verschilden niet significant tussen de groepen (Fig. 3j,k). Blootstelling aan verschillende temperaturen gedurende maximaal 33 dagen leidde niet tot verschillen in lichaamsgewicht, spiermassa en vetmassa tussen de groepen (Fig. 3n-s), maar resulteerde in een afname van de spiermassa van ongeveer 15% vergeleken met zelfgerapporteerde scores (Fig. 3n-s). 3b, r, c)) en de vetmassa nam met meer dan een factor 2 toe (van ~1 g tot 2–3 g, Fig. 3c, t, c). Helaas heeft de 30°C-kast kalibratiefouten en kan deze geen nauwkeurige EE- en RER-gegevens leveren.
- Lichaamsgewicht (a), magere massa (b) en vetmassa (c) na 8 dagen (één dag voor de overdracht naar het SABLE-systeem). d Energieverbruik (kcal/u). e Gemiddeld energieverbruik (0-108 uur) bij verschillende temperaturen (kcal/24 uur). f Respiratoire uitwisselingsverhouding (RER) (VCO2/VO2). g Gemiddelde RER (VCO2/VO2). h Totale voedselconsumptie (g). i Gemiddelde voedselconsumptie (g/24 uur). j Totale waterconsumptie (ml). k Gemiddelde waterconsumptie (ml/24 uur). l Cumulatief activiteitsniveau (m). m Gemiddeld activiteitsniveau (m/24 uur). n lichaamsgewicht op dag 18, o verandering in lichaamsgewicht (van dag -8 tot dag 18), p magere massa op dag 18, q verandering in magere massa (van dag -8 tot dag 18), r vetmassa op dag 18 en verandering in vetmassa (van dag -8 tot dag 18). De statistische significantie van herhaalde metingen werd getest met Oneway-ANOVA, gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. *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.De gegevens worden weergegeven als gemiddelde + standaardafwijking van het gemiddelde. De donkere fase (18:00-06:00 uur) wordt weergegeven met grijze vakken. De punten in de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen. Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-108 uur). n = 7.
Muizen kwamen overeen in lichaamsgewicht, spiermassa en vetmassa bij aanvang (Fig. 4a-c) en werden op 22, 25, 27,5 en 30 °C gehouden, zoals in onderzoeken met muizen met een normaal gewicht. Bij vergelijking van groepen muizen vertoonde de relatie tussen EE en temperatuur een vergelijkbare lineaire relatie met de temperatuur in de tijd bij dezelfde muizen. Muizen die bij 22 °C werden gehouden, verbruikten dus ongeveer 30% meer energie dan muizen die bij 30 °C werden gehouden (Fig. 4d, e). Bij het bestuderen van de effecten bij dieren, had de temperatuur niet altijd invloed op RER (Fig. 4f, g). Voedselinname, waterinname en activiteit werden niet significant beïnvloed door de temperatuur (Fig. 4h-m). Na 33 dagen opfokken hadden muizen bij 30 °C een significant hoger lichaamsgewicht dan muizen bij 22 °C (Fig. 4n). Vergeleken met hun respectievelijke basispunten hadden muizen die bij 30 °C waren opgegroeid een significant hoger lichaamsgewicht dan muizen die bij 22 °C waren opgegroeid (gemiddelde ± standaardafwijking van het gemiddelde: Fig. 4o). De relatief hogere gewichtstoename was te wijten aan een toename van de vetmassa (Fig. 4p, q) in plaats van een toename van de spiermassa (Fig. 4r, s). Consistent met de lagere EE-waarde bij 30 °C, was de expressie van verschillende BAT-genen die de BAT-functie/-activiteit verhogen, verminderd bij 30 °C in vergelijking met 22 °C: Adra1a, Adrb3 en Prdm16. Andere belangrijke genen die ook de BAT-functie/-activiteit verhogen, werden niet beïnvloed: Sema3a (regulatie van de neurietengroei), Tfam (mitochondriale biogenese), Adrb1, Adra2a, Pck1 (gluconeogenese) en Cpt1a. Verrassend genoeg daalden Ucp1 en Vegf-a, geassocieerd met verhoogde thermogene activiteit, niet in de 30 °C-groep. Sterker nog, de Ucp1-waarden bij drie muizen waren hoger dan in de 22 °C-groep, en de Vegf-a en Adrb2 waren significant verhoogd. Vergeleken met de 22 °C-groep vertoonden muizen die op 25 °C en 27,5 °C werden gehouden geen verandering (aanvullende figuur 1).
- Lichaamsgewicht (a), magere massa (b) en vetmassa (c) na 9 dagen (één dag vóór de overdracht naar het SABLE-systeem). d Energieverbruik (EE, kcal/u). e Gemiddeld energieverbruik (0-96 uur) bij verschillende temperaturen (kcal/24 uur). f Respiratoire uitwisselingsverhouding (RER, VCO2/VO2). g Gemiddelde RER (VCO2/VO2). h Totale voedselconsumptie (g). i Gemiddelde voedselconsumptie (g/24 uur). j Totale waterconsumptie (ml). k Gemiddelde waterconsumptie (ml/24 u). l Cumulatief activiteitenniveau (m). m Gemiddeld activiteitenniveau (m/24 u). n Lichaamsgewicht op dag 23 (g), o Verandering in lichaamsgewicht, p Magere massa, q Verandering in magere massa (g) op dag 23 vergeleken met dag 9, Verandering in vetmassa (g) op 23 -dag, vetmassa (g) vergeleken met dag 8, dag 23 vergeleken met -8e dag. De statistische significantie van herhaalde metingen werd getest met Oneway-ANOVA, gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. *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.De gegevens worden weergegeven als gemiddelde + standaardafwijking van het gemiddelde. De donkere fase (18:00-06:00 uur) wordt weergegeven met grijze vakken. De punten in de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen. De gemiddelde waarden zijn berekend voor de gehele experimentele periode (0-96 uur). n = 7.
Net als mensen creëren muizen vaak micro-omgevingen om warmteverlies naar de omgeving te verminderen. Om het belang van deze omgeving voor EE te kwantificeren, evalueerden we EE bij 22, 25, 27,5 en 30 °C, met of zonder leren bescherming en nestmateriaal. Bij 22 °C vermindert de toevoeging van standaardhuiden de EE met ongeveer 4%. De daaropvolgende toevoeging van nestmateriaal verminderde de EE met 3-4% (Figuur 5a,b). Er werden geen significante veranderingen waargenomen in RER, voedselinname, waterinname of activiteitsniveaus bij de toevoeging van huizen of huiden + bedding (Figuur 5i-p). De toevoeging van huid en nestmateriaal verminderde ook significant de EE bij 25 en 30 °C, maar de responsen waren kwantitatief kleiner. Bij 27,5 °C werd geen verschil waargenomen. Opvallend is dat in deze experimenten de EE afnam met toenemende temperatuur, in dit geval ongeveer 57% lager dan de EE bij 30 °C vergeleken met 22 °C (Fig. 5c-h). Dezelfde analyse werd alleen uitgevoerd voor de lichte fase, waar de EE dichter bij de basale stofwisseling lag, aangezien de muizen in dit geval voornamelijk in de huid rustten. Dit resulteerde in vergelijkbare effectgroottes bij verschillende temperaturen (Aanvullende Fig. 2a-h).
Gegevens voor muizen uit schuilplaats en nestmateriaal (donkerblauw), huis maar geen nestmateriaal (lichtblauw), en huis en nestmateriaal (oranje). Energieverbruik (EE, kcal/u) voor kamers a, c, e en g bij 22, 25, 27,5 en 30 °C, b, d, f en h betekenen EE (kcal/u). ip Gegevens voor muizen gehuisvest bij 22 °C: i ademhalingsfrequentie (RER, VCO2/VO2), j gemiddelde RER (VCO2/VO2), k cumulatieve voedselinname (g), l gemiddelde voedselinname (g/24 u), m totale waterinname (mL), n gemiddelde waterinname AUC (mL/24 u), o totale activiteit (m), p gemiddeld activiteitsniveau (m/24 u). Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde + standaardfout van het gemiddelde, de donkere fase (18:00-06:00 u) wordt weergegeven door grijze vakken. De stippen op de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen. De statistische significantie van herhaalde metingen werd getest met Oneway-ANOVA, gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. *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.Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-72 uur). n = 7.
Bij muizen met een normaal gewicht (2-3 uur vasten) resulteerde opgroeien bij verschillende temperaturen niet in significante verschillen in de plasmaconcentraties van TG, 3-HB, cholesterol, ALT en AST, maar wel in HDL als functie van de temperatuur (Figuur 6a-e). De nuchtere plasmaconcentraties van leptine, insuline, C-peptide en glucagon verschilden ook niet tussen de groepen (Figuur 6g-j). Op de dag van de glucosetolerantietest (na 31 dagen bij verschillende temperaturen) was de bloedglucosewaarde (5-6 uur vasten) bij aanvang van de test ongeveer 6,5 mM, zonder verschil tussen de groepen. Toediening van orale glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties significant in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als de incrementele oppervlakte onder de curven (iAUC's) (15–120 min) waren lager in de groep muizen gehuisvest bij 30 °C (individuele tijdpunten: P < 0,05–P < 0,0001, figuur 6k, l) vergeleken met de muizen gehuisvest bij 22, 25 en 27,5 °C (die onderling niet verschilden). Toediening van orale glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties significant in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als de incrementele oppervlakte onder de curven (iAUC's) (15–120 min) waren lager in de groep muizen gehuisvest bij 30 °C (individuele tijdpunten: P < 0,05–P < 0,0001, figuur 6k, l) vergeleken met de muizen gehuisvest bij 22, 25 en 27,5 °C (die onderling niet verschilden). Zorg ervoor dat u uw geld in uw woning kunt steken het is een goed idee om dit te doen, en площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) ниже in группе мышей, одержащихся 30 °C (temperatuurbereik: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) Bij temperaturen tussen 22, 25 en 27,5 ° C (het is niet mogelijk om de temperatuur te verlagen). Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties aanzienlijk in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als het incrementele oppervlak onder de curven (iAUC) (15–120 min) waren lager in de muizengroep die werd gehouden bij 30 °C (afzonderlijke tijdspunten: P < 0,05–P < 0,0001, figuur 6k, l) vergeleken met muizen die werden gehouden bij 22, 25 en 27,5 °C (die niet van elkaar verschilden).30 °C饲养的小鼠组中，峰值浓度和曲线下增加面积(iAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点:P < 0,05–P < 0,0001,图6k,l）与饲养在22,25 和27,5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 ，浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 点:P < 0,05–P < 0,0001,6k,l）与饲养在22,25和27,5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties aanzienlijk in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als het oppervlak onder de curve (iAUC) (15–120 min) waren lager in de muizengroep die 30°C kreeg (alle tijdstippen).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, figuur.6l, l) vergeleken met muizen die bij 22, 25 en 27,5°C werden gehouden (geen verschil met elkaar).
Plasmaconcentraties van TG, 3-HB, cholesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glycerol, leptine, insuline, C-peptide en glucagon worden weergegeven bij volwassen mannelijke DIO(al)-muizen na 33 dagen voeding bij de aangegeven temperatuur. Muizen werden 2-3 uur vóór de bloedafname niet gevoed. Een uitzondering hierop was een orale glucosetolerantietest, die twee dagen vóór het einde van de studie werd uitgevoerd bij muizen die 5-6 uur vastten en gedurende 31 dagen op de juiste temperatuur werden gehouden. Muizen werden blootgesteld aan 2 g/kg lichaamsgewicht. De oppervlakte onder de curve (L) wordt uitgedrukt als incrementele gegevens (iAUC). De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. De punten vertegenwoordigen individuele monsters. *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.
Bij DIO-muizen (die ook 2-3 uur vastten) verschilden de plasmacholesterol-, HDL-, ALT-, AST- en vrije vetzurenconcentraties niet tussen de groepen. Zowel TG als glycerol waren significant verhoogd in de 30 °C-groep vergeleken met de 22 °C-groep (figuren 7a-h). Daarentegen was 3-GB ongeveer 25% lager bij 30 °C vergeleken met 22 °C (figuur 7b). Hoewel muizen die bij 22 °C werden gehouden een over het algemeen positieve energiebalans hadden, zoals blijkt uit gewichtstoename, suggereren verschillen in plasmaconcentraties van TG, glycerol en 3-HB dat muizen bij 22 °C bij bemonstering lager waren dan bij 22 °C. Muizen die bij 30 °C werden opgevoed, bevonden zich in een relatief energetisch negatievere toestand. In overeenstemming hiermee waren de leverconcentraties van extraheerbaar glycerol en TG, maar niet van glycogeen en cholesterol, hoger in de 30 °C-groep (aanvullende figuren 3a-d). Om te onderzoeken of de temperatuurafhankelijke verschillen in lipolyse (gemeten met plasma-TG en glycerol) het gevolg zijn van interne veranderingen in epididymaal of inguinaal vet, extraheerden we aan het einde van de studie vetweefsel uit deze depots en kwantificeerden we ex vivo het vrije vetzuur en de afgifte van glycerol. In alle experimentele groepen vertoonden vetweefselmonsters uit epididymale en inguinale depots een ten minste tweevoudige toename in de productie van glycerol en vrije vetzuren als reactie op isoproterenolstimulatie (aanvullende figuren 4a-d). Er werd echter geen effect gevonden van de manteltemperatuur op basale of door isoproterenol gestimuleerde lipolyse. In overeenstemming met een hoger lichaamsgewicht en vetmassa waren de plasmaleptinespiegels significant hoger in de 30°C-groep dan in de 22°C-groep (Figuur 7i). Daarentegen verschilden de plasmaspiegels van insuline en C-peptide niet tussen temperatuurgroepen (Figuur 7k, k), maar plasmaglucagon toonde een afhankelijkheid van de temperatuur, maar in dit geval was bijna 22°C in de tegenovergestelde groep twee keer zo hoog als 30°C. VAN. Groep C (Figuur 7l). FGF21 verschilde niet tussen verschillende temperatuurgroepen (Figuur 7m). Op de dag van OGTT was de basale bloedglucose ongeveer 10 mM en verschilde niet tussen muizen die bij verschillende temperaturen werden gehuisvest (Figuur 7n). Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucosespiegels en bereikte een piek in alle groepen bij een concentratie van ongeveer 18 mM 15 minuten na toediening. Er waren geen significante verschillen in iAUC (15–120 min) en concentraties op verschillende tijdstippen na toediening (15, 30, 60, 90 en 120 min) (Figuur 7n, o).
Plasmaconcentraties van TG, 3-HB, cholesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glycerol, leptine, insuline, C-peptide, glucagon en FGF21 werden aangetoond bij volwassen mannelijke DIO (ao) muizen na 33 dagen voeding. De muizen kregen 2-3 uur vóór de bloedafname geen voeding. De orale glucosetolerantietest vormde een uitzondering, aangezien deze twee dagen vóór het einde van de studie werd uitgevoerd met een dosis van 2 g/kg lichaamsgewicht bij muizen die 5-6 uur vastten en gedurende 31 dagen op de juiste temperatuur werden gehouden. De oppervlakte onder de curve (o) wordt weergegeven als incrementele gegevens (iAUC). De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM. De punten vertegenwoordigen individuele monsters. *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.
De overdraagbaarheid van knaagdiergegevens naar mensen is een complex vraagstuk dat een centrale rol speelt bij de interpretatie van het belang van observaties in de context van fysiologisch en farmacologisch onderzoek. Om economische redenen en om onderzoek te vergemakkelijken, worden muizen vaak gehouden bij kamertemperatuur onder hun thermoneutrale zone, wat resulteert in de activering van verschillende compenserende fysiologische systemen die de stofwisseling verhogen en mogelijk de translatie belemmeren9. Blootstelling van muizen aan kou kan muizen dus resistent maken tegen door voeding geïnduceerde obesitas en hyperglykemie voorkomen bij met streptozotocine behandelde ratten vanwege een verhoogd niet-insuline-afhankelijk glucosetransport. Het is echter niet duidelijk in hoeverre langdurige blootstelling aan verschillende relevante temperaturen (van kamer tot thermoneutraal) de verschillende energiehomeostase van muizen met een normaal gewicht (op voedsel) en DIO-muizen (op HFD) en metabole parameters beïnvloedt, evenals de mate waarin ze een toename in EE konden compenseren met een toename in voedselinname. De studie die in dit artikel wordt gepresenteerd, beoogt duidelijkheid te scheppen in dit onderwerp.
We laten zien dat bij volwassen muizen met een normaal gewicht en mannelijke DIO-muizen de EE omgekeerd evenredig is met de kamertemperatuur tussen 22 en 30 °C. De EE bij 22 °C was dus ongeveer 30% hoger dan bij 30 °C in beide muismodellen. Een belangrijk verschil tussen muizen met een normaal gewicht en DIO-muizen is echter dat muizen met een normaal gewicht de EE bij lagere temperaturen evenaarden door de voedselinname dienovereenkomstig aan te passen, terwijl de voedselinname van DIO-muizen op verschillende niveaus varieerde. De studietemperaturen waren vergelijkbaar. Na een maand kregen DIO-muizen die bij 30 °C werden gehouden meer lichaamsgewicht en vetmassa dan muizen die bij 22 °C werden gehouden, terwijl normale mensen die bij dezelfde temperatuur en gedurende dezelfde periode werden gehouden, geen koorts kregen. afhankelijk verschil in lichaamsgewicht. gewicht muizen. Vergeleken met temperaturen in de buurt van thermoneutraal of bij kamertemperatuur, leidde de groei bij kamertemperatuur ertoe dat DIO-muizen of muizen met een normaal gewicht op een vetrijk dieet, maar niet op een muizendieet met een normaal gewicht, relatief minder gewicht aankwamen. lichaam. Ondersteund door andere studies17,18,19,20,21 maar niet door alle22,23.
Nederlands Er wordt verondersteld dat het vermogen om een micro-omgeving te creëren om warmteverlies te verminderen de thermische neutraliteit naar links verschuift8, 12. In onze studie verminderden zowel de toevoeging van nestmateriaal als schuilplaats de EE, maar resulteerden niet in thermische neutraliteit tot 28 °C. Onze gegevens ondersteunen dus niet de stelling dat het laagste punt van thermoneutraliteit bij volwassen muizen met één knie, met of zonder milieuverrijkte huizen, 26-28 °C zou moeten zijn zoals aangetoond8,12, maar het ondersteunt wel andere studies die thermoneutraliteit aantonen. temperaturen van 30 °C bij muizen met het laagste punt7, 10, 24. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, is aangetoond dat het thermoneutrale punt bij muizen niet statisch is gedurende de dag, omdat het lager is tijdens de rustfase (licht), mogelijk als gevolg van een lagere calorieproductie als gevolg van activiteit en dieet-geïnduceerde thermogenese. Dus, in de lichtfase blijkt het laagste punt van thermische neutraliteit ~ 29 ° C te zijn, en in de donkere fase ~ 33 ° C25.
Uiteindelijk wordt de relatie tussen de omgevingstemperatuur en het totale energieverbruik bepaald door warmteafvoer. In deze context is de verhouding tussen oppervlakte en volume een belangrijke bepalende factor voor thermische gevoeligheid, die zowel de warmteafvoer (oppervlakte) als de warmteopwekking (volume) beïnvloedt. Naast oppervlakte wordt warmteoverdracht ook bepaald door isolatie (snelheid van warmteoverdracht). Bij mensen kan vetmassa warmteverlies verminderen door een isolerende barrière rond de lichaamsschil te vormen, en er is gesuggereerd dat vetmassa ook belangrijk is voor thermische isolatie bij muizen, door het thermoneutrale punt te verlagen en de temperatuurgevoeligheid onder het thermisch neutrale punt (curvehelling) te verlagen. omgevingstemperatuur vergeleken met EE)12. Onze studie was niet ontworpen om deze veronderstelde relatie direct te beoordelen, omdat de gegevens over de lichaamssamenstelling 9 dagen vóór het verzamelen van de gegevens over energieverbruik werden verzameld en omdat de vetmassa gedurende de studie niet stabiel was. Omdat muizen met een normaal gewicht en DIO-muizen echter een 30% lagere EE hebben bij 30 °C dan bij 22 °C, ondanks een minstens 5-voudig verschil in vetmassa, ondersteunen onze gegevens niet de stelling dat obesitas voor basisisolatie zou moeten zorgen. factor, tenminste niet in het onderzochte temperatuurbereik. Dit komt overeen met andere studies die beter zijn ontworpen om dit te onderzoeken4,24. In deze studies was het isolerende effect van obesitas klein, maar bleek dat bont 30-50% van de totale thermische isolatie leverde4,24. Bij dode muizen nam de thermische geleidbaarheid echter direct na de dood met ongeveer 450% toe, wat suggereert dat het isolerende effect van de vacht noodzakelijk is om fysiologische mechanismen, waaronder vasoconstrictie, te laten werken. Naast soortverschillen in vacht tussen muizen en mensen, kan het slechte isolerende effect van obesitas bij muizen ook worden beïnvloed door de volgende overwegingen: De isolatiefactor van de menselijke vetmassa wordt voornamelijk gemedieerd door de subcutane vetmassa (dikte)26,27. Typisch bij knaagdieren Minder dan 20% van het totale dierlijk vet28. Bovendien is de totale vetmassa mogelijk niet eens een suboptimale maatstaf voor de thermische isolatie van een individu. Er wordt namelijk beweerd dat een betere thermische isolatie teniet wordt gedaan door de onvermijdelijke toename van het lichaamsoppervlak (en dus een groter warmteverlies) naarmate de vetmassa toeneemt.
Bij muizen met een normaal gewicht veranderden de nuchtere plasmaconcentraties van TG, 3-HB, cholesterol, HDL, ALT en AST bijna 5 weken lang niet bij verschillende temperaturen, waarschijnlijk omdat de muizen zich in dezelfde energiebalans bevonden. waren hetzelfde in gewicht en lichaamssamenstelling als aan het einde van de studie. Consistent met de gelijkenis in vetmassa, waren er ook geen verschillen in plasma-leptinespiegels, noch in nuchtere insuline, C-peptide en glucagon. Meer signalen werden gevonden bij DIO-muizen. Hoewel muizen bij 22 °C in deze toestand ook geen algehele negatieve energiebalans hadden (naarmate ze in gewicht toenamen), waren ze aan het einde van de studie relatief meer energiedeficiënt in vergelijking met muizen die bij 30 °C waren opgegroeid, in omstandigheden zoals hoge ketonenproductie door het lichaam (3-GB) en een afname van de concentratie van glycerol en TG in plasma. Temperatuurafhankelijke verschillen in lipolyse lijken echter niet het resultaat te zijn van intrinsieke veranderingen in epididymaal of inguinaal vet, zoals veranderingen in de expressie van adipohormoon-responsieve lipase, aangezien FFA en glycerol die vrijkomen uit vet dat uit deze depots is geëxtraheerd, tussen Temperatuurgroepen zijn vergelijkbaar met elkaar. Hoewel we de sympathische tonus in de huidige studie niet hebben onderzocht, hebben anderen ontdekt dat deze (gebaseerd op hartslag en gemiddelde arteriële druk) lineair gerelateerd is aan de omgevingstemperatuur bij muizen en ongeveer lager is bij 30°C dan bij 22°C 20% C Temperatuurafhankelijke verschillen in sympathische tonus spelen dus mogelijk een rol bij lipolyse in onze studie, maar aangezien een toename van de sympathische tonus lipolyse stimuleert in plaats van remt, kunnen andere mechanismen deze afname bij gekweekte muizen tegengaan. Mogelijke rol bij de afbraak van lichaamsvet. Kamertemperatuur. Bovendien wordt een deel van het stimulerende effect van sympathische tonus op lipolyse indirect gemedieerd door sterke remming van insulinesecretie, wat het effect van insuline-onderbrekende suppletie op lipolyse benadrukt30, maar in onze studie waren nuchtere plasma-insuline en C-peptide sympathische tonus bij verschillende temperaturen niet voldoende om lipolyse te veranderen. In plaats daarvan vonden we dat verschillen in energiestatus waarschijnlijk de belangrijkste bijdrage leverden aan deze verschillen bij DIO-muizen. De onderliggende redenen die leiden tot betere regulatie van voedselinname met EE bij muizen met een normaal gewicht vereisen verder onderzoek. Over het algemeen wordt voedselinname echter gecontroleerd door homeostatische en hedonische signalen31,32,33. Hoewel er discussie is over welke van de twee signalen kwantitatief belangrijker is,31,32,33 is het welbekend dat langdurige consumptie van vetrijk voedsel leidt tot meer op plezier gebaseerd eetgedrag dat tot op zekere hoogte niet gerelateerd is aan homeostase. . – gereguleerde voedselinname34,35,36. Daarom kan het toegenomen hedonistische eetgedrag van DIO-muizen die behandeld werden met 45% HFD een van de redenen zijn waarom deze muizen hun voedselinname niet in evenwicht brachten met EE. Interessant is dat er ook verschillen in eetlust en bloedglucoseregulerende hormonen werden waargenomen bij de temperatuurgecontroleerde DIO-muizen, maar niet bij muizen met een normaal gewicht. Bij DIO-muizen namen de plasmaleptinespiegels toe met de temperatuur en namen de glucagonspiegels af met de temperatuur. De mate waarin temperatuur deze verschillen direct kan beïnvloeden, verdient nader onderzoek, maar in het geval van leptine speelden de relatieve negatieve energiebalans en dus de lagere vetmassa bij muizen bij 22 °C zeker een belangrijke rol, aangezien vetmassa en plasmaleptine sterk gecorreleerd zijn37. De interpretatie van het glucagonsignaal is echter raadselachtiger. Net als bij insuline werd de glucagonsecretie sterk geremd door een toename van de sympathische tonus, maar de hoogste sympathische tonus werd voorspeld in de 22 °C-groep, die de hoogste plasmaglucagonconcentraties had. Insuline is een andere sterke regulator van plasma glucagon, en insulineresistentie en type 2 diabetes zijn sterk geassocieerd met nuchtere en postprandiale hyperglucagonemie 38,39 . De DIO muizen in onze studie waren echter ook insuline-ongevoelig, dus dit kon ook niet de belangrijkste factor zijn in de toename van glucagon signalering in de 22°C groep. Levervetgehalte is ook positief geassocieerd met een toename van de plasma glucagon concentratie, de mechanismen hiervan kunnen op hun beurt lever glucagon resistentie, verminderde ureumproductie, verhoogde circulerende aminozuurconcentraties, en verhoogde aminozuur-gestimuleerde glucagon secretie omvatten40,41,42. Echter, aangezien extraheerbare concentraties van glycerol en TG niet verschilden tussen temperatuur groepen in onze studie, kon dit ook geen potentiële factor zijn in de toename van plasmaconcentraties in de 22°C groep. Triiodothyronine (T3) speelt een cruciale rol in de algehele stofwisselingssnelheid en het initiëren van metabole verdediging tegen hypothermie43,44. De plasma-T3-concentratie, mogelijk gereguleerd door centraal gemedieerde mechanismen,45,46 neemt dus toe bij zowel muizen als mensen onder minder dan thermoneutrale omstandigheden47, hoewel de toename bij mensen kleiner is, aangezien muizen hier gevoeliger voor zijn. Dit komt overeen met warmteverlies aan de omgeving. We hebben de plasma-T3-concentraties in de huidige studie niet gemeten, maar de concentraties waren mogelijk lager in de 30°C-groep, wat het effect van deze groep op de plasma-glucagonspiegels zou kunnen verklaren, aangezien wij (bijgewerkte figuur 5a) en anderen hebben aangetoond dat T3 de plasma-glucagonspiegels op een dosisafhankelijke manier verhoogt. Schildklierhormonen blijken de FGF21-expressie in de lever te induceren. Net als glucagon namen de plasma-FGF21-concentraties ook toe met de plasma-T3-concentraties (aanvullende figuur 5b en ref. 48), maar vergeleken met glucagon werden de FGF21-plasmaconcentraties in onze studie niet beïnvloed door de temperatuur. De onderliggende redenen voor deze discrepantie vereisen verder onderzoek, maar T3-gestuurde FGF21-inductie zou moeten optreden bij hogere niveaus van T3-blootstelling vergeleken met de waargenomen T3-gestuurde glucagonrespons (Aanvullende figuur 5b).
Er is aangetoond dat HFD sterk geassocieerd is met verminderde glucosetolerantie en insulineresistentie (markers) bij muizen die zijn opgegroeid bij 22 °C. HFD werd echter niet geassocieerd met verminderde glucosetolerantie of insulineresistentie wanneer ze werden gekweekt in een thermoneutrale omgeving (hier gedefinieerd als 28 °C) 19 . In onze studie werd deze relatie niet gerepliceerd in DIO-muizen, maar muizen met een normaal gewicht die bij 30 °C werden gehouden, verbeterden de glucosetolerantie aanzienlijk. De reden voor dit verschil vereist verder onderzoek, maar kan worden beïnvloed door het feit dat de DIO-muizen in onze studie insulineresistent waren, met nuchtere plasma-C-peptideconcentraties en insulineconcentraties die 12-20 keer hoger waren dan muizen met een normaal gewicht. en in het bloed op een lege maag. glucoseconcentraties van ongeveer 10 mM (ongeveer 6 mM bij normaal lichaamsgewicht), wat een klein venster lijkt te laten voor mogelijke gunstige effecten van blootstelling aan thermoneutrale omstandigheden om de glucosetolerantie te verbeteren. Een mogelijke verwarrende factor is dat OGTT om praktische redenen bij kamertemperatuur wordt uitgevoerd. Muizen die bij hogere temperaturen werden gehuisvest, ondervonden dus een milde koudeschok, wat de glucoseopname/-verwijdering kan beïnvloeden. Gebaseerd op vergelijkbare nuchtere bloedglucoseconcentraties in verschillende temperatuurgroepen, hebben veranderingen in de omgevingstemperatuur de resultaten echter mogelijk niet significant beïnvloed.
Zoals eerder vermeld, is recentelijk benadrukt dat het verhogen van de kamertemperatuur sommige reacties op koudestress kan verminderen, wat de overdraagbaarheid van muisgegevens naar mensen in twijfel kan trekken. Het is echter niet duidelijk wat de optimale temperatuur is om muizen te houden die de menselijke fysiologie nabootsen. Het antwoord op deze vraag kan ook worden beïnvloed door het onderzoeksgebied en het bestudeerde eindpunt. Een voorbeeld hiervan is het effect van voeding op de ophoping van levervet, glucosetolerantie en insulineresistentie19. Wat energieverbruik betreft, zijn sommige onderzoekers van mening dat thermoneutraliteit de optimale temperatuur is voor het opfokken, aangezien mensen weinig extra energie nodig hebben om hun lichaamstemperatuur te handhaven. Zij definiëren een enkele schoottemperatuur voor volwassen muizen als 30 °C7,10. Andere onderzoekers zijn van mening dat een temperatuur vergelijkbaar met die welke mensen doorgaans ervaren met volwassen muizen op één knie 23-25 °C is, aangezien zij een thermoneutraliteit van 26-28 °C vonden en, gebaseerd op het feit dat mensen ongeveer 3 °C lager zitten, hun lagere kritische temperatuur, hier gedefinieerd als 23 °C, iets 8,12 is. Onze studie komt overeen met verschillende andere studies die stellen dat thermische neutraliteit niet wordt bereikt bij 26-28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, wat aangeeft dat 23-25 °C te laag is. Een andere belangrijke factor om te overwegen met betrekking tot kamertemperatuur en thermoneutraliteit bij muizen is individuele of groepshuisvesting. Wanneer muizen in groepen werden gehuisvest in plaats van individueel, zoals in onze studie, was de temperatuurgevoeligheid verminderd, mogelijk als gevolg van de opeenhoping van de dieren. De kamertemperatuur was echter nog steeds lager dan de LTL van 25 wanneer er drie groepen werden gebruikt. Misschien wel het belangrijkste verschil tussen soorten in dit opzicht is de kwantitatieve significantie van BAT-activiteit als verdediging tegen hypothermie. Dus, terwijl muizen grotendeels compenseerden voor hun hogere calorieverlies door de BAT-activiteit te verhogen, die meer dan 60% EE bedraagt bij 5 °C alleen,51,52 was de bijdrage van menselijke BAT-activiteit aan EE significant hoger, veel kleiner. Daarom kan het verminderen van BAT-activiteit een belangrijke manier zijn om de menselijke translatie te verhogen. De regulatie van BAT-activiteit is complex, maar wordt vaak gemedieerd door de gecombineerde effecten van adrenerge stimulatie, schildklierhormonen en UCP114,54,55,56,57-expressie. Onze gegevens geven aan dat de temperatuur boven de 27,5 °C moet worden verhoogd in vergelijking met muizen bij 22 °C om verschillen in de expressie van BAT-genen die verantwoordelijk zijn voor functie/activering te detecteren. De gevonden verschillen tussen groepen bij 30 en 22 °C wezen echter niet altijd op een toename van de BAT-activiteit in de 22 °C-groep, omdat Ucp1, Adrb2 en Vegf-a in de 22 °C-groep waren neerwaarts gereguleerd. De hoofdoorzaak van deze onverwachte resultaten moet nog worden bepaald. Een mogelijkheid is dat hun verhoogde expressie mogelijk niet een signaal van verhoogde kamertemperatuur weerspiegelt, maar eerder een acuut effect van het verplaatsen van 30 °C naar 22 °C op de dag van verwijdering (de muizen ervoeren dit 5-10 minuten voor het opstijgen).).
Een algemene beperking van onze studie is dat we alleen mannelijke muizen hebben bestudeerd. Ander onderzoek suggereert dat geslacht een belangrijke overweging kan zijn bij onze primaire indicaties, aangezien vrouwelijke muizen met één knie temperatuurgevoeliger zijn vanwege een hogere thermische geleidbaarheid en het handhaven van nauwkeuriger gecontroleerde kerntemperaturen. Bovendien vertoonden vrouwelijke muizen (op HFD) een grotere associatie van energie-inname met EE bij 30 °C in vergelijking met mannelijke muizen die meer muizen van hetzelfde geslacht consumeerden (20 °C in dit geval) 20 . Dus bij vrouwelijke muizen is het effect van het subthermonetrale gehalte hoger, maar vertoont het hetzelfde patroon als bij mannelijke muizen. In onze studie hebben we ons gericht op mannelijke muizen met één knie, aangezien dit de omstandigheden zijn waaronder de meeste metabole studies naar EE worden uitgevoerd. Een andere beperking van onze studie was dat de muizen gedurende de hele studie hetzelfde dieet volgden, waardoor het niet mogelijk was om het belang van kamertemperatuur voor metabole flexibiliteit te bestuderen (gemeten door RER-veranderingen voor dieetveranderingen in verschillende macronutriëntensamenstellingen). bij vrouwelijke en mannelijke muizen die op 20 °C werden gehouden in vergelijking met overeenkomstige muizen die op 30 °C werden gehouden.
Concluderend toont ons onderzoek aan dat, net als in andere onderzoeken, muizen met een normaal gewicht in ronde 1 thermoneutraal zijn boven de voorspelde 27,5 °C. Bovendien toont ons onderzoek aan dat obesitas geen belangrijke isolerende factor is bij muizen met een normaal gewicht of DIO, wat resulteert in vergelijkbare temperatuur:EE-verhoudingen bij DIO- en normaalgewichtmuizen. Hoewel de voedselinname van muizen met een normaal gewicht consistent was met de EE en zo een stabiel lichaamsgewicht behield over het gehele temperatuurbereik, was de voedselinname van DIO-muizen hetzelfde bij verschillende temperaturen, wat resulteerde in een hogere verhouding van muizen bij 30 °C. Bij 22 °C kwamen muizen meer aan. Over het algemeen zijn systematische studies die het potentiële belang onderzoeken van leven onder thermoneutrale temperaturen gerechtvaardigd vanwege de vaak waargenomen slechte verdraagzaamheid tussen muizen- en mensstudies. In obesitasstudies kan een gedeeltelijke verklaring voor de over het algemeen slechtere translatie bijvoorbeeld te wijten zijn aan het feit dat studies naar gewichtsverlies bij muizen meestal worden uitgevoerd op dieren die matig koud gestresst zijn en op kamertemperatuur worden gehouden vanwege hun verhoogde EE. Overdreven gewichtsverlies in vergelijking met het verwachte lichaamsgewicht van een persoon, met name als het werkingsmechanisme afhankelijk is van het verhogen van EE door verhoging van de activiteit van BAP, dat actiever en geactiveerder is bij kamertemperatuur dan bij 30°C.
In overeenstemming met de Deense wet op dierproeven (1987) en de National Institutes of Health (publicatie nr. 85-23) en de Europese Conventie ter bescherming van gewervelde dieren die worden gebruikt voor experimentele en andere wetenschappelijke doeleinden (Raad van Europa nr. 123, Straatsburg, 1985).
Twintig weken oude mannelijke C57BL/6J-muizen werden verkregen van Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrijk, en kregen ad libitum standaardvoer (Altromin 1324) en water (~22 °C) na een licht-donkercyclus van 12:12 uur bij kamertemperatuur. Mannelijke DIO-muizen (20 weken) werden verkregen van dezelfde leverancier en kregen ad libitum toegang tot een vetrijk dieet met 45% vet (cat.nr. D12451, Research Diet Inc., NJ, VS) en water onder opfokomstandigheden. Muizen werden een week voor aanvang van de studie aan de omgeving aangepast. Twee dagen vóór de overplaatsing naar het indirecte calorimetriesysteem werden de muizen gewogen, onderworpen aan een MRI-scan (EchoMRITM, TX, VS) en verdeeld in vier groepen, gebaseerd op lichaamsgewicht, vetpercentage en normaal lichaamsgewicht.
Een grafisch diagram van het onderzoeksontwerp wordt weergegeven in Figuur 8. Muizen werden overgebracht naar een gesloten en temperatuurgecontroleerd indirect calorimetriesysteem bij Sable Systems Internationals (Nevada, VS), dat voedsel- en waterkwaliteitsmonitors en een Promethion BZ1-frame omvatte dat activiteitsniveaus registreerde door het meten van straalonderbrekingen. XYZ. Muizen (n = 8) werden individueel gehuisvest bij 22, 25, 27,5 of 30 °C met behulp van beddingmateriaal maar zonder schuilplaats en nestmateriaal in een licht:donkercyclus van 12:12 uur (licht: 06:00–18:00 uur). 2500 ml/min. Muizen werden 7 dagen vóór registratie geacclimatiseerd. Registraties werden vier dagen achter elkaar verzameld. Daarna werden de muizen nog eens 12 dagen bij de respectievelijke temperaturen van 25, 27,5 en 30 °C gehouden, waarna de celconcentraten werden toegevoegd zoals hieronder beschreven. Ondertussen werden groepen muizen die bij 22°C werden gehouden nog twee dagen op deze temperatuur gehouden (om nieuwe basisgegevens te verzamelen), en vervolgens werd de temperatuur om de dag in stappen van 2°C verhoogd aan het begin van de lichtfase (06:00) totdat 30°C werd bereikt Daarna werd de temperatuur verlaagd tot 22°C en werden er nog twee dagen gegevens verzameld. Na nog twee dagen van opname bij 22°C werden er huiden toegevoegd aan alle cellen bij alle temperaturen en begon het verzamelen van gegevens op de tweede dag (dag 17) en gedurende drie dagen. Daarna (dag 20) werd nestmateriaal (8-10 g) toegevoegd aan alle cellen aan het begin van de lichtcyclus (06:00) en werden er nog drie dagen gegevens verzameld. Zo werden aan het einde van het onderzoek muizen die bij 22°C werden gehouden, 21/33 dagen op deze temperatuur gehouden en de laatste 8 dagen op 22°C, terwijl muizen bij andere temperaturen 33 dagen /33 dagen op deze temperatuur werden gehouden. Tijdens de onderzoeksperiode werden muizen gevoerd.
Muizen met een normaal gewicht en DIO-muizen volgden dezelfde onderzoeksprocedures. Op dag -9 werden de muizen gewogen, ondergingen ze een MRI-scan en werden ze verdeeld in groepen met een vergelijkbaar lichaamsgewicht en lichaamssamenstelling. Op dag -7 werden de muizen overgebracht naar een gesloten, temperatuurgecontroleerd indirect calorimetriesysteem van SABLE Systems International (Nevada, VS). De muizen werden individueel gehuisvest met beddingmateriaal, maar zonder nest- of schuilmateriaal. De temperatuur werd ingesteld op 22, 25, 27,5 of 30 °C. Na één week acclimatisatie (dag -7 tot 0, dieren werden niet gestoord) werden gegevens verzameld op vier opeenvolgende dagen (dag 0-4, gegevens weergegeven in FIG. 1, 2 en 5). Daarna werden de muizen, die bij 25, 27,5 en 30 °C werden gehouden, tot de 17e dag onder constante omstandigheden gehouden. Tegelijkertijd werd de temperatuur in de 22°C-groep om de dag met intervallen van 2°C verhoogd door de temperatuurcyclus (06:00 uur) aan het begin van de blootstelling aan licht aan te passen (gegevens worden weergegeven in Afb. 1). Op dag 15 daalde de temperatuur tot 22°C en werden er gedurende twee dagen gegevens verzameld om basisgegevens voor volgende behandelingen te verschaffen. Op dag 17 werd aan alle muizen een huid toegevoegd en op dag 20 werd nestmateriaal toegevoegd (Afb. 5). Op dag 23 werden de muizen gewogen en onderworpen aan een MRI-scan, waarna ze 24 uur met rust werden gelaten. Op dag 24 werden de muizen vanaf het begin van de fotoperiode (06:00 uur) gevast en kregen ze om 12:00 uur OGTT (2 g/kg) (6-7 uur vasten). Daarna werden de muizen teruggebracht naar hun respectievelijke SABLE-omstandigheden en op de tweede dag (dag 25) geëuthanaseerd.
DIO-muizen (n = 8) volgden hetzelfde protocol als muizen met een normaal gewicht (zoals hierboven en in figuur 8 beschreven). De muizen behielden gedurende het hele energieverbruikexperiment een HFD van 45%.
VO2 en VCO2, evenals de waterdampspanning, werden gemeten met een frequentie van 1 Hz met een celtijdconstante van 2,5 minuten. De voedsel- en waterinname werd verzameld door continue registratie (1 Hz) van het gewicht van de voedsel- en wateremmers. De gebruikte kwaliteitsmonitor rapporteerde een resolutie van 0,002 g. Activiteitsniveaus werden geregistreerd met een 3D XYZ beam array monitor. De gegevens werden verzameld met een interne resolutie van 240 Hz en elke seconde gerapporteerd om de totale afgelegde afstand (m) te kwantificeren met een effectieve ruimtelijke resolutie van 0,25 cm. De gegevens werden verwerkt met Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, waarmee EE en RER werden berekend en uitschieters (bijvoorbeeld foutieve maaltijden) werden uitgefilterd. De macro-interpreter is geconfigureerd om elke vijf minuten gegevens voor alle parameters uit te voeren.
Naast het reguleren van EE kan de omgevingstemperatuur ook andere aspecten van het metabolisme reguleren, waaronder het postprandiale glucosemetabolisme, door de secretie van glucosemetaboliserende hormonen te reguleren. Om deze hypothese te testen, hebben we uiteindelijk een lichaamstemperatuurstudie uitgevoerd door muizen met een normaal gewicht te provoceren met een orale glucosebelasting (DIO) (2 g/kg). De methoden worden gedetailleerd beschreven in aanvullende documenten.
Aan het einde van de studie (dag 25) werden de muizen 2-3 uur gevast (vanaf 6:00 uur), verdoofd met isoflurane en werd er volledig bloed afgenomen via retroorbitale venapunctie. De kwantificering van plasmalipiden en hormonen en lipiden in de lever wordt beschreven in de aanvullende informatie.
Om te onderzoeken of de temperatuur van het schild intrinsieke veranderingen in het vetweefsel veroorzaakt die de lipolyse beïnvloeden, werd inguinaal en epididymaal vetweefsel direct uit muizen verwijderd na de laatste bloedingsfase. De weefsels werden verwerkt met behulp van de nieuw ontwikkelde ex-vivo-lipolyse-assay, beschreven in de Aanvullende Methoden.
Op de dag van het einde van het onderzoek werd bruin vetweefsel (BAT) verzameld en verwerkt zoals beschreven in de aanvullende methoden.
Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± SEM. Grafieken werden gemaakt in GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) en afbeeldingen werden bewerkt in Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistische significantie werd beoordeeld in GraphPad Prism en getest met een gepaarde t-test, herhaalde metingen eenweg/tweeweg ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest, of ongepaarde eenweg ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest indien nodig. De Gaussische verdeling van de gegevens werd gevalideerd door de D'Agostino-Pearson normaliteitstest vóór het testen. De steekproefgrootte wordt aangegeven in de overeenkomstige sectie van de sectie "Resultaten", evenals in de legenda. Herhaling wordt gedefinieerd als elke meting die is uitgevoerd op hetzelfde dier (in vivo of op een weefselmonster). Qua reproduceerbaarheid van de gegevens werd een verband aangetoond tussen energieverbruik en temperatuur van de behuizing in vier onafhankelijke studies met verschillende muizen met een vergelijkbaar onderzoeksontwerp.
Gedetailleerde experimentele protocollen, materialen en ruwe data zijn op redelijk verzoek beschikbaar bij hoofdauteur Rune E. Kuhre. Deze studie heeft geen nieuwe unieke reagentia, transgene dierlijke/cellijnen of sequentiegegevens opgeleverd.
Voor meer informatie over het onderzoeksontwerp, zie de samenvatting van het Nature Research Report die aan dit artikel is gekoppeld.
Alle gegevens vormen een grafiek. 1-7 zijn gedeponeerd in de Science database repository, toegangsnummer: 1253.11.sciencedb.02284 of https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. De in ESM getoonde gegevens kunnen na redelijke tests naar Rune E. Kuhre worden gestuurd.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Proefdieren als surrogaatmodellen voor menselijke obesitas. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Proefdieren als surrogaatmodellen voor menselijke obesitas.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. en Tang-Christensen M. Proefdieren als surrogaatmodellen voor menselijke obesitas. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Proefdieren als vervangend model voor mensen.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. en Tang-Christensen M. Proefdieren als surrogaatmodellen voor obesitas bij mensen.Acta Farmacologie. misdaad 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Berekening van de nieuwe Mie-constante en experimentele bepaling van de brandwondgrootte. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Het thermoregulatiesysteem van de muis: de implicaties voor de overdracht van biomedische gegevens naar mensen. Fysiologie. Gedrag. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Geen isolerend effect van obesitas. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Geen isolerend effect van obesitas.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B., en Nedergaard J. Geen isolatie-effect van obesitas. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obesitas heeft geen isolerend effect.Ja. J. Fysiologie. endocrien. metabolisme. 311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al. Temperatuur-aangepast bruin vetweefsel moduleert insulinegevoeligheid. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Een lagere kritische temperatuur en koude-geïnduceerde thermogenese waren omgekeerd evenredig met lichaamsgewicht en basaal metabolisme bij magere en zwaarlijvige individuen. J. Warmly. Biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale huisvestingstemperaturen voor muizen om de thermische omgeving van mensen na te bootsen: een experimentele studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale huisvestingstemperaturen voor muizen om de thermische omgeving van mensen na te bootsen: een experimentele studie.Fischer, AW, Cannon, B., en Nedergaard, J. Optimale huistemperaturen voor muizen om de menselijke thermische omgeving na te bootsen: een experimentele studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B., en Nedergaard J. Optimale huisvestingstemperatuur voor muizen die de menselijke thermische omgeving simuleren: een experimentele studie.Moore. metabolisme. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muizenexperimenten naar mensen te vertalen? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muizenexperimenten naar mensen te vertalen?Keyer J, Lee M en Speakman JR Wat is de beste kamertemperatuur om muizenexperimenten over te brengen op menselijke experimenten? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Keijer, J., Li, M. & Speakman, JRKeyer J, Lee M en Speakman JR Wat is de optimale manteltemperatuur voor het overbrengen van muizenexperimenten naar menselijke experimenten?Moore. metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor de menselijke fysiologie: wanneer een aantal graden in de huisvestingstemperatuur van belang is. Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor de menselijke fysiologie: wanneer een aantal graden in de huisvestingstemperatuur van belang is. Seeley, RJ & MacDougald, OA Het apparaat is niet goed. Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor menselijke fysiologie: wanneer een paar graden in een woning het verschil maken. Seeley, RJ & MacDougald, OA geven een overzicht van de volgende zaken: Seeley, RJ en MacDougald, OA Andere Seeley, RJ & MacDougald, OA gebruiken hun gegevens als volgt: Controleer of er iets in de buurt is. Seeley, RJ en MacDougald, OA-muizen als experimenteel model voor menselijke fysiologie: wanneer een paar graden kamertemperatuur van belang is.Nationaal metabolisme. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag "Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muizenexperimenten naar mensen te vertalen?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag "Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muizenexperimenten naar mensen te vertalen?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Antwoord op de vraag "Wat is de beste kamertemperatuur om muizenexperimenten over te brengen op mensen?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. en Nedergaard J. Antwoorden op de vraag "Wat is de optimale manteltemperatuur voor het overbrengen van muizenexperimenten naar mensen?"Ja: thermoneutraal. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Plaatsingstijd: 28-10-2022
