Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com.De browserversie die u gebruikt heeft beperkte CSS-ondersteuning.Voor de beste ervaring raden wij u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen).Om voortdurende ondersteuning te garanderen, zullen we de site in de tussentijd weergeven zonder stijlen en JavaScript.
De meeste metabolische onderzoeken bij muizen worden uitgevoerd bij kamertemperatuur, hoewel muizen onder deze omstandigheden, in tegenstelling tot mensen, veel energie verbruiken om de interne temperatuur op peil te houden.Hier beschrijven we normaal gewicht en door voeding geïnduceerde obesitas (DIO) bij C57BL/6J-muizen die respectievelijk chow-chow of een 45% vetrijk dieet 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 naar 22°C en ongeveer 30% hoger is bij 22°C in beide muismodellen.Bij muizen met een normaal gewicht ging de voedselinname EE tegen.Omgekeerd verminderden DIO-muizen de voedselinname niet wanneer EE afnam.Aan het einde van het onderzoek hadden muizen bij 30°C dus een hoger lichaamsgewicht, vetmassa en plasmaglycerol en triglyceriden dan muizen bij 22°C.De onbalans bij DIO-muizen kan te wijten zijn aan een toegenomen op plezier gebaseerd dieet.
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 de ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen.Muizen verschillen echter op verschillende belangrijke fysiologische manieren van mensen, en hoewel allometrische schaling tot op zekere hoogte kan worden gebruikt om zich naar mensen te vertalen, 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 minder 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 voor onderkoeling en een gemiddeld basaal metabolisme hebben dat tien keer hoger is dan dat van mensen.Bij standaard kamertemperatuur (~22°C) moeten muizen hun totale energieverbruik (EE) met ongeveer 30% verhogen om de kerntemperatuur van het lichaam op peil te houden.Bij lagere temperaturen neemt de EE zelfs nog meer toe met ongeveer 50% en 100% bij 15 en 7°C vergeleken met EE bij 22°C.Standaard huisvestingsomstandigheden veroorzaken dus een reactie op koude stress, wat de overdraagbaarheid van muisresultaten op mensen in gevaar zou kunnen brengen, aangezien mensen die in moderne samenlevingen leven het grootste deel van hun tijd in thermoneutrale omstandigheden doorbrengen (omdat onze lagere oppervlakteverhouding tussen oppervlakken en volume ons minder gevoelig maakt voor temperatuur, omdat we een thermoneutrale zone (TNZ) om ons heen creëren, bedraagt de temperatuur ~19 tot 30°C6, terwijl muizen een hogere en smallere band hebben die slechts 2–4°C bestrijkt7,8 In feite is dit belangrijk. Dit aspect heeft de afgelopen jaren aanzienlijke aandacht gekregen4, 7,8,9,10,11,12 en er is gesuggereerd dat sommige “soortverschillen” kunnen worden verzacht door de temperatuur van de schaal te verhogen 9. Er bestaat echter geen consensus over het temperatuurbereik dat vormt thermoneutraliteit bij muizen.Dus of de lagere kritische temperatuur in het thermoneutrale bereik bij muizen met één knie dichter bij 25°C of dichter bij 30°C ligt4, 7, 8, 10, 12 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 welke mate voeding 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 kweektemperatuur op de bovengenoemde metabolische parameters bij volwassen mannelijke muizen met een normaal gewicht en door dieet geïnduceerde zwaarlijvige (DIO) mannelijke muizen op een 45% vetrijk dieet.Muizen werden gedurende ten minste drie weken bij 22, 25, 27,5 of 30°C gehouden.Temperaturen onder de 22°C zijn niet onderzocht omdat standaard dierenverblijven zelden onder kamertemperatuur zijn.We ontdekten dat DIO-muizen met een normaal gewicht en een enkele cirkel op dezelfde manier reageerden op veranderingen in de temperatuur van de ruimte in termen van EE en ongeacht de toestand van de ruimte (met of zonder onderdak/nestenmateriaal).Hoewel muizen met een normaal gewicht hun voedselinname aanpasten aan de hand van EE, was de voedselinname van DIO-muizen grotendeels onafhankelijk van EE, waardoor muizen meer in gewicht toenamen.Volgens gegevens over het lichaamsgewicht lieten de plasmaconcentraties van lipiden en ketonlichamen zien dat DIO-muizen bij 30°C een positievere energiebalans hadden dan muizen bij 22°C.De onderliggende redenen voor verschillen in de balans van energie-inname en EE tussen normaal gewicht en DIO-muizen vereisen verder onderzoek, maar kunnen verband houden met pathofysiologische veranderingen bij DIO-muizen en het effect van op plezier gebaseerd diëten als gevolg van een zwaarlijvig dieet.
EE nam lineair toe van 30 naar 22°C en was ongeveer 30% hoger bij 22°C vergeleken met 30°C (Fig. la,b).De respiratoire wisselkoers (RER) was onafhankelijk van de temperatuur (figuur 1c, d).De voedselinname was consistent met de EE-dynamiek en nam toe bij afnemende 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 ).
Mannelijke muizen (C57BL/6J, 20 weken oud, individuele huisvesting, n=7) werden gedurende één week voorafgaand aan de start van het onderzoek gehuisvest in metabolische kooien bij 22°C.Twee dagen na het verzamelen van achtergrondgegevens werd de temperatuur om 06.00 uur per dag (begin van de lichtfase) in 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 vak.a Energieverbruik (kcal/u), b Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (kcal/24 u), c Respiratoire wisselkoers (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gemiddelde RER in de lichte en donkere (VCO2/VO2) fase (nulwaarde is gedefinieerd als 0,7).e cumulatieve voedselinname (g), f 24u totale voedselinname, g 24u totale waterinname (ml), u 24u totale waterinname, i cumulatief activiteitsniveau (m) en j totaal activiteitsniveau (m/24u) .).De muizen werden 48 uur op de aangegeven temperatuur gehouden.De getoonde gegevens voor 24, 26, 28 en 30°C hebben betrekking op de laatste 24 uur van elke cyclus.De muizen bleven gedurende het hele onderzoek gevoederd.De statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenwegs-ANOVA, gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey.Sterretjes geven de significantie aan voor de initiële waarde van 22°C, de arcering geeft de significantie tussen andere groepen aan, 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).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 (figuren 2e – j).
Mannelijke (C57BL/6J, 20 weken) DIO-muizen werden gedurende één week voorafgaand aan de start van het onderzoek individueel gehuisvest in metabolische kooien bij 22°C.Muizen kunnen 45% HFD ad libitum gebruiken.Na acclimatisatie gedurende twee dagen werden basislijngegevens verzameld.Vervolgens werd de temperatuur om de dag om 06.00 uur (begin van de lichtfase) in 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 vak.a Energieverbruik (kcal/u), b Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (kcal/24 u), c Respiratoire wisselkoers (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gemiddelde RER in de lichte en donkere (VCO2/VO2) fase (nulwaarde is gedefinieerd als 0,7).e cumulatieve voedselinname (g), f 24u totale voedselinname, g 24u totale waterinname (ml), u 24u totale waterinname, i cumulatief activiteitsniveau (m) en j totaal activiteitsniveau (m/24u) .).De muizen werden 48 uur op de aangegeven temperatuur gehouden.De getoonde gegevens voor 24, 26, 28 en 30°C hebben betrekking op de laatste 24 uur van elke cyclus.Muizen werden tot het einde van het onderzoek op 45% HFD gehouden.De statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenwegs-ANOVA, gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey.Sterretjes geven de significantie aan voor de initiële waarde van 22°C, de arcering geeft de significantie tussen andere groepen aan, 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.Muizen werden in vier groepen verdeeld om statistische veranderingen in het gemiddelde en de standaardafwijking van lichaamsgewicht, vet en normaal lichaamsgewicht te minimaliseren (Fig. 3a – c).Na 7 dagen acclimatisatie werd 4,5 dagen EE geregistreerd.EE wordt aanzienlijk beïnvloed door de omgevingstemperatuur, zowel overdag als 's nachts (Fig. 3d), en neemt lineair toe naarmate de temperatuur daalt van 27,5°C naar 22°C (Fig. 3e).Vergeleken met andere groepen was de RER van de groep bij 25 ° C enigszins verlaagd en waren er geen verschillen tussen de overige groepen (Fig. 3f, g).De voedselinname parallel aan het EE-patroon nam bij 22°C met ongeveer 30% toe vergeleken met 30°C (Fig. 3h,i).Het waterverbruik en de activiteitsniveaus verschilden niet significant tussen de groepen (Fig. 3j, k).Blootstelling aan verschillende temperaturen gedurende maximaal 33 dagen leidde niet tot verschillen in lichaamsgewicht, vetvrije massa en vetmassa tussen de groepen (Fig. 3n-s), maar resulteerde in een afname van de vetvrije massa van ongeveer 15% vergeleken met zelfgerapporteerde scores (Fig. 3n-s).3b, r, c)) en de vetmassa nam meer dan tweemaal toe (van ~1 g naar 2-3 g, figuur 3c, t, c).Helaas heeft de 30°C-kast kalibratiefouten en kan deze geen nauwkeurige EE- en RER-gegevens leveren.
- Lichaamsgewicht (a), vetvrije massa (b) en vetmassa (c) na 8 dagen (één dag vóór de overdracht naar het SABLE-systeem).d Energieverbruik (kcal/u).e Gemiddeld energieverbruik (0–108 uur) bij verschillende temperaturen (kcal/24 uur).f Respiratoire uitwisselingsratio (RER) (VCO2/VO2).g Gemiddelde RER (VCO2/VO2).h Totale voedselinname (g).i Gemiddelde voedselinname (g/24 uur).j Totaal waterverbruik (ml).k Gemiddeld waterverbruik (ml/24 uur).l Cumulatief activiteitsniveau (m).m Gemiddeld activiteitsniveau (m/24 uur).n lichaamsgewicht op de 18e dag, o verandering in lichaamsgewicht (van -8e tot 18e dag), p vetvrije massa op de 18e dag, q verandering in vetvrije massa (van -8e tot 18e dag), r vetmassa op dag 18 en verandering in vetmassa (van -8 tot 18 dagen).De statistische significantie van herhaalde metingen werd getest met Oneway-ANOVA, gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey. *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.Gegevens worden weergegeven als gemiddelde + standaardfout van het gemiddelde, de donkere fase (18:00-06:00 uur) wordt weergegeven door grijze vakken.De stippen op de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen.Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-108 uur).n = 7.
Muizen werden qua lichaamsgewicht, vetvrije massa en vetmassa bij aanvang gematcht (Fig. 4a – c) en op 22, 25, 27,5 en 30 ° C gehouden, zoals in onderzoeken met muizen met een normaal gewicht..Bij het vergelijken van groepen muizen vertoonde de relatie tussen EE en temperatuur een vergelijkbare lineaire relatie met de temperatuur in de loop van 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 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 (figuren 4h – m).Na 33 dagen kweken hadden muizen bij 30°C een significant hoger lichaamsgewicht dan muizen bij 22°C (Fig. 4n).Vergeleken met hun respectieve basislijnpunten hadden muizen die bij 30°C waren grootgebracht een significant hoger lichaamsgewicht dan muizen die bij 22°C waren grootgebracht (gemiddelde ± standaardfout van het gemiddelde: figuur 4o).De relatief hogere gewichtstoename was het gevolg van een toename van de vetmassa (Fig. 4p, q) in plaats van een toename van de vetvrije massa (Fig. 4r, s).In overeenstemming 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 vergeleken met 22°C: Adra1a, Adrb3 en Prdm16.Andere sleutelgenen die ook de BAT-functie/-activiteit verhogen werden niet beïnvloed: Sema3a (regulatie van neurietgroei), 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.In feite waren de Ucp1-niveaus bij drie muizen hoger dan in de 22°C-groep, en waren Vegf-a en Adrb2 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), vetvrije 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 voedselinname (g).i Gemiddelde voedselinname (g/24 uur).j Totaal waterverbruik (ml).k Gemiddeld waterverbruik (ml/24 uur).l Cumulatief activiteitsniveau (m).m Gemiddeld activiteitsniveau (m/24 uur).n Lichaamsgewicht op dag 23 (g), o Verandering in lichaamsgewicht, p Vetvrije massa, q Verandering in vetvrije massa (g) op dag 23 vergeleken met dag 9, Verandering in vetmassa (g) op 23-dag, vet massa (g) vergeleken met dag 8, dag 23 vergeleken met dag -8.De statistische significantie van herhaalde metingen werd getest met Oneway-ANOVA, gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey. *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.Gegevens worden weergegeven als gemiddelde + standaardfout van het gemiddelde, de donkere fase (18:00-06:00 uur) wordt weergegeven door grijze vakken.De stippen op de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen.Gemiddelde waarden werden 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, hebben we EE geëvalueerd bij 22, 25, 27,5 en 30°C, met of zonder lederen beschermers 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% (Fig. 5a, b).Er werden geen significante veranderingen in RER, voedselinname, waterinname of activiteitsniveau waargenomen met de toevoeging van huizen of huiden + beddengoed (Figuur 5i – p).De toevoeging van huid- en nestmateriaal verminderde ook significant de EE bij 25 en 30°C, maar de reacties 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, waarbij de EE dichter bij de basale stofwisseling lag, omdat in dit geval de muizen meestal in de huid rustten, wat resulteerde in vergelijkbare effectgroottes bij verschillende temperaturen (aanvullende figuur 2a – h) .
Gegevens voor muizen uit schuilplaats- en nestmateriaal (donkerblauw), huis maar geen nestmateriaal (lichtblauw), en huis- en nestmateriaal (oranje).Energieverbruik (EE, kcal/h) voor kamers a, c, e en g bij 22, 25, 27,5 en 30 °C, b, d, f en h betekent EE (kcal/h).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 uur), m totale waterinname (ml), n gemiddelde waterinname AUC (ml/24u), o totale activiteit (m), p gemiddeld activiteitsniveau (m/24u).Gegevens worden weergegeven als gemiddelde + standaardfout van het gemiddelde, de donkere fase (18:00-06:00 uur) 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 de meervoudige vergelijkingstest van Tukey. *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 het grootbrengen bij verschillende temperaturen niet in significante verschillen in plasmaconcentraties van TG, 3-HB, cholesterol, ALT en AST, maar 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 (figuren 6g – j).Op de dag van de glucosetolerantietest (na 31 dagen bij verschillende temperaturen) was de basislijnbloedglucosespiegel (5-6 uur vasten) 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 het toenemende gebied onder de curves (iAUC's) (15-120 min) waren lager in de groep muizen gehuisvest bij 30 ° C (individuele tijdstippen: P <0,05–P <0,0001, Fig. 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 het toenemende gebied onder de curves (iAUC's) (15-120 min) waren lager in de groep muizen gehuisvest bij 30 ° C (individuele tijdstippen: P <0,05–P <0,0001, Fig. 6k, l) vergeleken met de muizen gehuisvest bij 22, 25 en 27,5 °C (die onderling niet verschilden). Пероральное Введение глюкозы значителalen ак и площадь приращения под кривыи (IAUC) (15–120 мин) ыыли ниже в в вемей, содержащащащащаща vanaf пащащащащаща vanaf пащащащащаща vanaf ™ пжж ° C ( Pijpen < 0,05–P < 0,0001, 6k, l) сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 en 27,5 ° C сь между собой). Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties significant in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als het toenemende oppervlak onder de curves (iAUC) (15–120 min) waren lager in de muizengroep bij 30°C (afzonderlijke tijdstippen: P < 0,05– P <0,0001, Fig. 6k, l) vergeleken met muizen gehouden bij 22, 25 en 27,5 °C (die niet van elkaar verschilden).30 °C bij 30 °C下增加面积(iAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点：P < 0,05–P < 0,0001,图6k,l）与饲养在22,25 和27,5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。口服葡萄糖的给药显着了所有组的血糖浓度但在在在 30 ° C 饲养小鼠组中, 浓度和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点点:P < 0,05–P < 0,0001,图6k,l）与饲养在22,25和27,5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties significant in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als het gebied onder de curve (iAUC) (15–120 min) waren lager in de muizengroep die bij 30°C werd gevoed (alle tijdstippen).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, afb.6l, l) vergeleken met muizen gehouden bij 22, 25 en 27,5°C (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 voeden bij de aangegeven temperatuur .Muizen werden 2-3 uur vóór de bloedafname niet gevoerd.De uitzondering was een orale glucosetolerantietest, die twee dagen vóór het einde van het onderzoek werd uitgevoerd op muizen die 5-6 uur vastten en 31 dagen op de juiste temperatuur werden gehouden.Muizen werden uitgedaagd met 2 g/kg lichaamsgewicht.Het gebied onder de curvegegevens (L) wordt uitgedrukt als incrementele gegevens (iAUC).Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM.De stippen 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 (ook 2-3 uur gevast) verschilden de plasmacholesterol-, HDL-, ALT-, AST- en FFA-concentraties niet tussen de groepen.Zowel TG als glycerol waren significant verhoogd in de groep op 30°C vergeleken met de groep op 22°C (figuren 7a – h).Daarentegen was 3 GB ongeveer 25% lager bij 30°C vergeleken met 22°C (Figuur 7b).Dus hoewel muizen die op 22°C werden gehouden een algehele positieve energiebalans hadden, zoals gesuggereerd door de gewichtstoename, suggereren verschillen in plasmaconcentraties van TG, glycerol en 3-HB dat muizen bij 22°C bij een bemonstering lager waren dan bij 22°C. C.°C.Muizen gekweekt bij 30 °C bevonden zich in een relatief energetisch negatieve toestand.In overeenstemming hiermee waren de leverconcentraties van extraheerbare 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 (zoals gemeten door plasma-TG en glycerol) het resultaat zijn van interne veranderingen in epididymaal of liesvet, hebben we aan het einde van het onderzoek vetweefsel uit deze voorraden geëxtraheerd en het vrije vetzuur gekwantificeerd. levend.en afgifte van glycerol.In alle experimentele groepen vertoonden vetweefselmonsters uit epididymale en inguinale depots een ten minste tweevoudige toename van de glycerol- en FFA-productie als reactie op isoproterenolstimulatie (aanvullende figuren 4a – d).Er werd echter geen effect van de schaaltemperatuur op basale of door isoproterenol gestimuleerde lipolyse gevonden.Consistent met een hoger lichaamsgewicht en een hogere vetmassa waren de plasmaleptinespiegels significant hoger in de groep bij 30°C dan bij de groep bij 22°C (Figuur 7i).Integendeel, de plasmaspiegels van insuline en C-peptide verschilden niet tussen de temperatuurgroepen (Fig. 7k, k), maar plasmaglucagon vertoonde een afhankelijkheid van de temperatuur, maar in dit geval werd bijna 22 ° C in de tegenovergestelde groep tweemaal vergeleken. tot 30°C.VAN.Groep C (afb. 7l).FGF21 verschilde niet tussen verschillende temperatuurgroepen (Fig. 7m).Op de dag van OGTT was de basislijnbloedglucose ongeveer 10 mM en verschilde niet tussen muizen die bij verschillende temperaturen waren gehuisvest (Fig. 7n).Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucosespiegels en piekte in alle groepen bij een concentratie van ongeveer 18 mM 15 minuten na dosering.Er waren geen significante verschillen in iAUC (15-120 min) en concentraties op verschillende tijdstippen na de dosis (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 (oa) muizen na 33 dagen voeden.opgegeven temperatuur.Muizen werden 2-3 uur vóór de bloedafname niet gevoerd.De orale glucosetolerantietest vormde een uitzondering, aangezien deze werd uitgevoerd met een dosis van 2 g/kg lichaamsgewicht twee dagen vóór het einde van het onderzoek bij muizen die 5-6 uur vastten en gedurende 31 dagen op de juiste temperatuur werden gehouden.Het gebied onder de curvegegevens (o) wordt weergegeven als incrementele gegevens (iAUC).Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM.De stippen 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 complexe kwestie die een centrale rol speelt bij het interpreteren van het belang van observaties in de context van fysiologisch en farmacologisch onderzoek.Om economische redenen en om onderzoek te vergemakkelijken worden muizen vaak op kamertemperatuur onder hun thermoneutrale zone gehouden, wat resulteert in de activering van verschillende compenserende fysiologische systemen die de stofwisseling verhogen en mogelijk de vertaalbaarheid belemmeren9.Blootstelling van muizen aan kou kan muizen dus resistent maken tegen door voeding geïnduceerde obesitas en kan hyperglykemie bij met streptozotocine behandelde ratten voorkomen als gevolg van verhoogd niet-insuline-afhankelijk glucosetransport.Het is echter niet duidelijk in welke mate 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 metabolische parameters beïnvloedt, evenals de mate waarin waarmee ze een toename van EE konden balanceren met een toename van de voedselinname.Het onderzoek dat in dit artikel wordt gepresenteerd, heeft tot doel enige 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 aan 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, terwijl muizen met een normaal gewicht bij lagere temperaturen overeenkwamen met EE door de voedselinname dienovereenkomstig aan te passen, de voedselinname van DIO-muizen op verschillende niveaus varieerde.De onderzoekstemperaturen 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 tijdsperiode werden gehouden niet tot koorts leidden.afhankelijk verschil in lichaamsgewicht.gewicht muizen.Vergeleken met temperaturen nabij thermoneutraal of bij kamertemperatuur resulteerde groei bij kamertemperatuur erin dat DIO of muizen met een normaal gewicht op een vetrijk dieet, maar niet op een muizendieet met een normaal gewicht, relatief minder aankwamen.lichaam.Ondersteund door andere onderzoeken17,18,19,20,21 maar niet door alle22,23.
Er wordt verondersteld dat het vermogen om een micro-omgeving te creëren om warmteverlies te verminderen de thermische neutraliteit naar links verschuift8, 12. In ons onderzoek verminderde zowel de toevoeging van nestmateriaal als het verbergen de EE, maar resulteerde dit niet in thermische neutraliteit tot 28°C.Onze gegevens ondersteunen dus niet dat het dieptepunt van thermoneutraliteit bij volwassen muizen met één knie, met of zonder milieuverrijkte huizen, 26-28°C zou moeten zijn, zoals weergegeven8,12, maar het ondersteunt wel andere onderzoeken die thermoneutraliteit aantonen.temperaturen van 30°C bij lage puntmuizen7, 10, 24. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, is aangetoond dat het thermoneutrale punt bij muizen overdag niet statisch is, omdat het lager is tijdens de rustfase (licht), mogelijk als gevolg van lagere calorieën productie als gevolg van activiteit en door voeding geïnduceerde thermogenese.In de lichte fase blijkt het laagste punt van thermische neutraliteit dus ~29°С te zijn, en in de donkere fase ~33°С25.
Uiteindelijk wordt de relatie tussen de omgevingstemperatuur en het totale energieverbruik bepaald door de warmteafvoer.In deze context is de verhouding tussen oppervlakte en volume een belangrijke bepalende factor voor de thermische gevoeligheid, die zowel de warmtedissipatie (oppervlakte) als de warmtegeneratie (volume) beïnvloedt.Naast de oppervlakte wordt de warmteoverdracht ook bepaald door de isolatie (snelheid van de warmteoverdracht).Bij mensen kan de vetmassa het warmteverlies verminderen door een isolerende barrière rond de carrosserie te creëren, en er is gesuggereerd dat de vetmassa ook belangrijk is voor de thermische isolatie bij muizen, waardoor het thermoneutrale punt wordt verlaagd en de temperatuurgevoeligheid onder het thermisch neutrale punt wordt verminderd ( helling van de curve).omgevingstemperatuur vergeleken met EE)12.Ons onderzoek was niet bedoeld om deze vermeende relatie rechtstreeks te beoordelen, omdat de gegevens over de lichaamssamenstelling negen dagen vóór de gegevens over het energieverbruik werden verzameld en omdat de vetmassa tijdens het onderzoek niet stabiel was.Omdat muizen met een normaal gewicht en DIO-muizen echter 30% lagere EE hebben bij 30°C dan bij 22°C, ondanks een minstens vijfvoudig verschil in vetmassa, ondersteunen onze gegevens niet dat obesitas voor basisisolatie zou moeten zorgen.factor, althans niet in het onderzochte temperatuurbereik.Dit komt overeen met andere onderzoeken die beter zijn ontworpen om dit te onderzoeken4,24.In deze onderzoeken was het isolerende effect van obesitas klein, maar bont bleek voor 30-50% van de totale thermische isolatie te zorgen4,24.Bij dode muizen nam de thermische geleidbaarheid echter onmiddellijk na de dood met ongeveer 450% toe, wat erop wijst 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 isolerende factor van de menselijke vetmassa wordt voornamelijk gemedieerd door de onderhuidse vetmassa (dikte)26,27.Meestal bij knaagdieren Minder dan 20% van het totale dierlijke vet28.Bovendien is de totale vetmassa misschien niet eens een suboptimale maatstaf voor de thermische isolatie van een individu, aangezien wordt beweerd dat verbeterde thermische isolatie wordt gecompenseerd door de onvermijdelijke toename van het oppervlak (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 gedurende bijna vijf weken niet bij verschillende temperaturen, waarschijnlijk omdat de muizen zich in dezelfde staat van energiebalans bevonden.waren qua gewicht en lichaamssamenstelling hetzelfde als aan het einde van het onderzoek.In overeenstemming met de gelijkenis in vetmassa waren er ook geen verschillen in plasma-leptinespiegels, noch in nuchtere insuline, C-peptide en glucagon.Er werden meer signalen gevonden bij DIO-muizen.Hoewel muizen bij 22°C in deze toestand ook geen algehele negatieve energiebalans hadden (omdat ze in gewicht toenamen), hadden ze aan het eind van het onderzoek relatief meer energietekort vergeleken met muizen die bij 30°C werden grootgebracht, onder omstandigheden zoals hoge ketonen.productie 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 op adipohormoon reagerende lipase, aangezien FFA en glycerol die vrijkomen uit vet dat uit deze depots wordt gewonnen, zich tussen de groepen lijken op elkaar.Hoewel we in het huidige onderzoek de sympathische tonus niet hebben onderzocht, hebben anderen ontdekt dat deze (gebaseerd op de hartslag en de 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 kunnen dus een rol spelen bij de lipolyse in onze studie, maar aangezien een toename van de sympathische tonus de lipolyse eerder stimuleert dan remt, kunnen andere mechanismen deze afname bij gekweekte muizen tegengaan.Potentiële rol bij de afbraak van lichaamsvet.Kamertemperatuur.Bovendien wordt een deel van het stimulerende effect van de sympathische tonus op de lipolyse indirect gemedieerd door sterke remming van de insulinesecretie, wat het effect van insulineonderbrekende suppletie op de lipolyse benadrukt30, maar in onze studie werden de nuchtere plasma-insuline en de sympathische tonus van C-peptide bij verschillende temperaturen gemeten. niet genoeg om de lipolyse te veranderen.In plaats daarvan ontdekten we dat verschillen in energiestatus hoogstwaarschijnlijk de belangrijkste bijdrage leverden aan deze verschillen bij DIO-muizen.De onderliggende redenen die leiden tot een betere regulering van de voedselinname met EE bij muizen met een normaal gewicht vereisen verder onderzoek.Over het algemeen wordt de voedselinname echter gecontroleerd door homeostatische en hedonistische signalen31,32,33.Hoewel er discussie bestaat over welke van de twee signalen kwantitatief belangrijker is,31,32,33 is het algemeen bekend dat langdurige consumptie van vetrijk voedsel leidt tot meer op genot gebaseerd eetgedrag dat tot op zekere hoogte niets te maken heeft met homeostase..– gereguleerde voedselinname34,35,36.Daarom kan het toegenomen hedonistische voedingsgedrag van DIO-muizen behandeld met 45% HFD een van de redenen zijn waarom deze muizen de 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 leptinespiegels in het plasma toe met de temperatuur en namen de glucagonspiegels af met de temperatuur.De mate waarin temperatuur deze verschillen direct kan beïnvloeden verdient verder onderzoek, maar in het geval van leptine speelde de relatieve negatieve energiebalans en dus de lagere vetmassa bij muizen bij 22°C zeker een belangrijke rol, aangezien vetmassa en plasma-leptine sterk gecorreleerd37.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 er werd voorspeld dat de hoogste sympathische tonus zich zou voordoen in de groep bij 22°C, die de hoogste glucagonconcentraties in het plasma had.Insuline is een andere sterke regulator van plasmaglucagon, en insulineresistentie en diabetes type 2 zijn sterk geassocieerd met vasten en postprandiale hyperglucagonemie 38,39.De DIO-muizen in onze studie waren echter ook ongevoelig voor insuline, dus dit kon ook niet de belangrijkste factor zijn in de toename van de glucagonsignalering in de 22°C-groep.Het levervetgehalte is ook positief geassocieerd met een toename van de plasmaglucagonconcentratie, waarvan de mechanismen op hun beurt hepatische glucagonresistentie, verminderde ureumproductie, verhoogde circulerende aminozuurconcentraties en verhoogde door aminozuren gestimuleerde glucagonsecretie kunnen omvatten40,41. 42.Omdat de extraheerbare concentraties van glycerol en TG in ons onderzoek echter niet verschilden tussen de temperatuurgroepen, kon dit ook geen potentiële factor zijn in de toename van de plasmaconcentraties in de 22°C-groep.Triiodothyronine (T3) speelt een cruciale rol in de algehele stofwisseling en de initiatie van de metabolische verdediging tegen onderkoeling43,44.De plasma-T3-concentratie, mogelijk gecontroleerd door centraal gemedieerde mechanismen, neemt dus toe bij zowel muizen als mensen onder minder dan thermoneutrale omstandigheden, hoewel de toename bij mensen kleiner is, wat meer vatbaar is voor muizen.Dit komt overeen met warmteverlies naar de omgeving.In het huidige onderzoek hebben we de plasma-T3-concentraties niet gemeten, maar de concentraties kunnen lager zijn geweest in de 30°C-groep, wat het effect van deze groep op de plasmaglucagonspiegels zou kunnen verklaren, aangezien wij (bijgewerkte figuur 5a) en anderen hebben aangetoond dat T3 verhoogt de plasmaglucagon op een dosisafhankelijke manier.Er is gerapporteerd dat schildklierhormonen FGF21-expressie in de lever induceren.Net als glucagon namen de plasma-FGF21-concentraties ook toe met plasma-T3-concentraties (aanvullende figuur 5b en ref. 48), maar vergeleken met glucagon werden de FGF21-plasmaconcentraties in ons onderzoek niet beïnvloed door de temperatuur.De onderliggende redenen voor deze discrepantie vereisen verder onderzoek, maar T3-aangedreven FGF21-inductie zou moeten plaatsvinden bij hogere niveaus van T3-blootstelling vergeleken met de waargenomen T3-aangedreven glucagonrespons (aanvullende figuur 5b).
Er is aangetoond dat HFD sterk geassocieerd is met verminderde glucosetolerantie en insulineresistentie (markers) bij muizen die bij 22°C zijn grootgebracht.HFD werd echter niet in verband gebracht met verminderde glucosetolerantie of insulineresistentie wanneer het werd gekweekt in een thermoneutrale omgeving (hier gedefinieerd als 28 °C) 19 .In onze studie werd deze relatie niet gerepliceerd bij 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 die van 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 eventuele 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 waren gehuisvest, ondervonden dus een milde koudeschok, die de opname/klaring van glucose kan beïnvloeden.Op basis van vergelijkbare nuchtere bloedglucoseconcentraties in verschillende temperatuurgroepen hebben veranderingen in de omgevingstemperatuur echter mogelijk geen significante invloed op de resultaten.
Zoals eerder vermeld, is onlangs benadrukt dat het verhogen van de kamertemperatuur sommige reacties op koude stress kan verzwakken, 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 om de menselijke fysiologie na te bootsen.Het antwoord op deze vraag kan ook worden beïnvloed door het vakgebied en het eindpunt dat wordt onderzocht.Een voorbeeld hiervan is het effect van voeding op de accumulatie van levervet, glucosetolerantie en insulineresistentie19.In termen van energieverbruik zijn sommige onderzoekers van mening dat thermoneutraliteit de optimale temperatuur is voor het grootbrengen, omdat mensen weinig extra energie nodig hebben om hun kerntemperatuur van het lichaam op peil te houden. Zij definiëren een temperatuur voor een enkele ronde voor volwassen muizen als 30°C7,10.Andere onderzoekers zijn van mening dat een temperatuur die vergelijkbaar is met de temperatuur die mensen doorgaans ervaren bij volwassen muizen op één knie, 23-25°C is, omdat ze de thermoneutraliteit op 26-28°C hebben vastgesteld en gebaseerd zijn op een lagere temperatuur van ongeveer 3°C bij mensen.hun lagere kritische temperatuur, hier gedefinieerd als 23°C, bedraagt iets 8,12.Onze studie komt overeen met verschillende andere onderzoeken 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 waarmee rekening moet worden gehouden met betrekking tot kamertemperatuur en thermoneutraliteit bij muizen is individuele of groepshuisvesting.Wanneer muizen in groepen werden gehuisvest in plaats van individueel, zoals in ons onderzoek, werd de temperatuurgevoeligheid verminderd, mogelijk als gevolg van de drukte van de dieren.Bij gebruik van drie groepen lag de kamertemperatuur echter nog steeds onder de LTL van 25.Misschien wel het belangrijkste verschil tussen soorten in dit opzicht is de kwantitatieve betekenis van BAT-activiteit als verdediging tegen onderkoeling.Dus terwijl muizen hun hogere calorieverlies grotendeels compenseerden door de BBT-activiteit te verhogen, wat alleen al bij 5°C meer dan 60% EE is,51,52 was de bijdrage van menselijke BBT-activiteit aan EE aanzienlijk hoger, veel kleiner.Daarom kan het verminderen van de BBT-activiteit een belangrijke manier zijn om de menselijke vertaling te vergroten.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 27,5°C moet worden verhoogd vergeleken met muizen bij 22°C om verschillen in de expressie van BAT-genen die verantwoordelijk zijn voor functie/activatie te detecteren.De gevonden verschillen tussen de groepen bij 30 en 22°C duidden echter niet altijd op een toename van de BAT-activiteit in de groep bij 22°C, omdat Ucp1, Adrb2 en Vegf-a in de groep bij 22°C gedownreguleerd waren.De oorzaak van deze onverwachte resultaten moet nog worden vastgesteld.Eén mogelijkheid is dat hun verhoogde expressie mogelijk niet een signaal van een verhoogde kamertemperatuur weerspiegelt, maar eerder een acuut effect van het verplaatsen van de temperatuur van 30°C naar 22°C op de dag van verwijdering (de muizen ondervonden dit 5-10 minuten vóór het opstijgen). .).
Een algemene beperking van onze studie is dat we alleen mannelijke muizen hebben bestudeerd.Uit ander onderzoek blijkt dat geslacht een belangrijke overweging kan zijn bij onze primaire indicaties, omdat vrouwelijke muizen met één knie temperatuurgevoeliger zijn vanwege de hogere thermische geleidbaarheid en het handhaven van beter gecontroleerde kerntemperaturen.Bovendien vertoonden vrouwelijke muizen (op HFD) een grotere associatie tussen energie-inname en EE bij 30 °C vergeleken met mannelijke muizen die meer muizen van hetzelfde geslacht consumeerden (in dit geval 20 °C) 20 .Bij vrouwelijke muizen is het effect van het subthermonetrale gehalte dus hoger, maar vertoont hetzelfde patroon als bij mannelijke muizen.In onze studie hebben we ons gericht op mannelijke muizen met één knie, omdat dit de omstandigheden zijn waaronder de meeste metabolische onderzoeken naar EE worden uitgevoerd.Een andere beperking van onze studie was dat de muizen gedurende de hele studie hetzelfde dieet volgden, wat het bestuderen van het belang van kamertemperatuur voor de metabolische flexibiliteit (zoals gemeten aan de hand van RER-veranderingen voor veranderingen in de voeding in verschillende samenstellingen van macronutriënten) onmogelijk maakte.bij vrouwelijke en mannelijke muizen gehouden bij 20°C vergeleken met corresponderende muizen gehouden bij 30°C.
Concluderend laat ons onderzoek zien dat, net als in andere onderzoeken, muizen met een normaal gewicht in ronde 1 thermoneutraal zijn boven de voorspelde 27,5°C.Bovendien laat ons onderzoek zien dat zwaarlijvigheid geen belangrijke isolerende factor is bij muizen met een normaal gewicht of DIO, wat resulteert in vergelijkbare temperatuur:EE-verhoudingen bij DIO en muizen met een normaal gewicht.Terwijl de voedselinname van muizen met een normaal gewicht consistent was met de EE en dus een stabiel lichaamsgewicht handhaafde over het gehele temperatuurbereik, was de voedselinname van DIO-muizen hetzelfde bij verschillende temperaturen, wat resulteerde in een hogere verhouding muizen bij 30 ° C. .bij 22°C kreeg ik meer lichaamsgewicht.Over het geheel genomen zijn systematische onderzoeken naar het potentiële belang van leven onder thermoneutrale temperaturen gerechtvaardigd vanwege de vaak waargenomen slechte verdraagbaarheid tussen studies bij muizen en mensen.Bij onderzoeken naar zwaarlijvigheid kan een gedeeltelijke verklaring voor de over het algemeen slechtere vertaalbaarheid bijvoorbeeld te wijten zijn aan het feit dat onderzoeken naar gewichtsverlies bij muizen gewoonlijk worden uitgevoerd bij dieren met matig koude stress die bij kamertemperatuur worden gehouden vanwege hun verhoogde EE.Overdreven gewichtsverlies vergeleken met het verwachte lichaamsgewicht van een persoon, vooral als het werkingsmechanisme afhangt van het verhogen van de EE door het verhogen van de activiteit van BAP, dat actiever en geactiveerd is bij kamertemperatuur dan bij 30°C.
In overeenstemming met de Deense wet op dierexperimenten (1987) en de National Institutes of Health (Publicatie nr. 85-23) en het Europees Verdrag voor de 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.kamertemperatuur.Mannelijke DIO-muizen (20 weken) werden verkregen van dezelfde leverancier en kregen ad libitum toegang tot een 45% vetrijk dieet (Cat. nr. D12451, Research Diet Inc., NJ, VS) en water onder kweekomstandigheden.Muizen werden een week voor aanvang van het onderzoek aangepast aan de omgeving.Twee dagen voorafgaand aan de overdracht naar het indirecte calorimetriesysteem werden muizen gewogen, onderworpen aan MRI-scanning (EchoMRITM, TX, VS) en verdeeld in vier groepen die overeenkomen met lichaamsgewicht, vet en normaal lichaamsgewicht.
Een grafisch diagram van het onderzoeksontwerp wordt getoond in Figuur 8. Muizen werden overgebracht naar een gesloten en temperatuurgecontroleerd indirect calorimetriesysteem bij Sable Systems Internationals (Nevada, VS), dat monitoren voor de voedsel- en waterkwaliteit omvatte en een Promethion BZ1-frame dat registreerde activiteitsniveaus door het meten van straalonderbrekingen.XYZ.Muizen (n = 8) werden individueel gehuisvest bij 22, 25, 27,5 of 30°C met behulp van bodembedekking, maar zonder beschutting en nestmateriaal, volgens een licht:donkercyclus van 12:12 uur (licht: 06:00 – 18:00 uur). .2500 ml/min.Muizen werden 7 dagen vóór registratie geacclimatiseerd.Vier dagen op rij werden er opnames gemaakt.Daarna werden de muizen nog eens 12 dagen op de respectievelijke temperaturen van 25, 27,5 en 30°C gehouden, waarna de celconcentraten werden toegevoegd zoals hieronder beschreven.Ondertussen werden groepen muizen die op 22°C werden gehouden nog twee dagen op deze temperatuur gehouden (om nieuwe basislijngegevens te verzamelen), en vervolgens werd de temperatuur om de andere dag in stappen van 2°C verhoogd aan het begin van de lichtfase ( 06:00) tot 30 °C werd bereikt. Daarna werd de temperatuur verlaagd naar 22 °C en werden er nog twee dagen gegevens verzameld.Na nog eens twee dagen opname bij 22°C werden bij alle temperaturen huiden aan alle cellen toegevoegd en begon de gegevensverzameling op de tweede dag (dag 17) en gedurende drie dagen.Daarna (dag 20) werd aan het begin van de lichtcyclus (06.00 uur) nestmateriaal (8-10 g) aan alle cellen toegevoegd en werden gedurende nog eens drie dagen gegevens verzameld.Aan het einde van het onderzoek werden muizen die bij 22°C werden gehouden, dus 21/33 dagen op deze temperatuur gehouden en de laatste 8 dagen bij 22°C, terwijl muizen bij andere temperaturen 33 dagen op deze temperatuur werden gehouden./33 dagen.Muizen werden tijdens de onderzoeksperiode gevoerd.
Muizen met een normaal gewicht en DIO-muizen volgden dezelfde onderzoeksprocedures.Op dag -9 werden de muizen gewogen, met een MRI gescand en in groepen verdeeld die qua lichaamsgewicht en lichaamssamenstelling vergelijkbaar waren.Op dag -7 werden muizen overgebracht naar een gesloten temperatuurgecontroleerd indirect calorimetriesysteem vervaardigd door SABLE Systems International (Nevada, VS).Muizen werden individueel gehuisvest met bodembedekking, maar zonder nest- of onderdakmateriaal.De temperatuur is ingesteld op 22, 25, 27,5 of 30 °C.Na één week acclimatisatie (dagen -7 tot 0, dieren werden niet gestoord) werden gegevens verzameld op vier opeenvolgende dagen (dagen 0-4, gegevens getoond in figuren 1, 2, 5).Daarna werden de muizen gehouden bij 25, 27,5 en 30°C onder constante omstandigheden gehouden tot de 17e dag.Tegelijkertijd werd de temperatuur in de 22°C-groep om de dag met tussenpozen van 2°C verhoogd door de temperatuurcyclus (06:00 uur) aan te passen aan het begin van de blootstelling aan licht (gegevens worden getoond in figuur 1). .Op dag 15 daalde de temperatuur tot 22°C en er werden twee dagen aan gegevens verzameld om basisgegevens voor daaropvolgende behandelingen te verkrijgen.Aan alle muizen werden op dag 17 huiden toegevoegd, en op dag 20 werd nestmateriaal toegevoegd (Fig. 5).Op de 23e dag werden de muizen gewogen en onderworpen aan een MRI-scan, en vervolgens 24 uur met rust gelaten.Op dag 24 werden de muizen vanaf het begin van de fotoperiode (06.00 uur) gevast en kregen ze om 12.00 uur (6-7 uur vasten) OGTT (2 g/kg).Daarna werden de muizen teruggebracht naar hun respectieve 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).Muizen behielden 45% HFD tijdens het energieverbruiksexperiment.
VO2 en VCO2, evenals de waterdampdruk, werden geregistreerd 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 behulp van een 3D XYZ beam array-monitor, 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, waarbij EE en RER werden berekend en uitschieters werden uitgefilterd (bijvoorbeeld valse maaltijdgebeurtenissen).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 uitscheiding van glucose-metaboliserende hormonen te reguleren.Om deze hypothese te testen, hebben we uiteindelijk een onderzoek naar de lichaamstemperatuur voltooid door muizen met een normaal gewicht uit te lokken met een orale DIO-glucosebelasting (2 g/kg).Methoden worden gedetailleerd beschreven in aanvullende materialen.
Aan het einde van het onderzoek (dag 25) werden de muizen 2-3 uur gevast (beginnend om 06.00 uur), verdoofd met isofluraan, en volledig gebloed door retro-orbitale venapunctie.Kwantificering van plasmalipiden en hormonen en lipiden in de lever wordt beschreven in aanvullende materialen.
Om te onderzoeken of de temperatuur van de schaal intrinsieke veranderingen in het vetweefsel veroorzaakt die de lipolyse beïnvloeden, werd inguinaal en epididymaal vetweefsel direct uit muizen gesneden na de laatste fase van de bloeding.Weefsels werden verwerkt met behulp van de nieuw ontwikkelde ex vivo lipolysetest beschreven in aanvullende methoden.
Bruin vetweefsel (BAT) werd op de dag van het einde van het onderzoek verzameld en verwerkt zoals beschreven in de aanvullende methoden.
Gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM.Grafieken zijn gemaakt in GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) en afbeeldingen zijn bewerkt in Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).De statistische significantie werd beoordeeld in GraphPad Prism en getest door middel van een gepaarde t-test, herhaalde metingen in één richting/twee richtingen ANOVA gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey, of ongepaarde eenrichtings-ANOVA gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey, indien nodig.De Gaussiaanse verdeling van de gegevens werd vóór het testen gevalideerd door de D'Agostino-Pearson-normaliteitstest.De steekproefomvang wordt aangegeven in het overeenkomstige gedeelte van het gedeelte 'Resultaten', evenals in de legenda.Herhaling wordt gedefinieerd als elke meting die bij hetzelfde dier wordt uitgevoerd (in vivo of op een weefselmonster).In termen van reproduceerbaarheid van gegevens werd een verband tussen energieverbruik en temperatuur van de behuizing aangetoond in vier onafhankelijke onderzoeken met verschillende muizen met een vergelijkbaar onderzoeksontwerp.
Gedetailleerde experimentele protocollen, materialen en onbewerkte gegevens zijn op redelijk verzoek verkrijgbaar bij hoofdauteur Rune E. Kuhre.Deze studie heeft geen nieuwe unieke reagentia, transgene dier-/cellijnen of sequentiegegevens opgeleverd.
Voor meer informatie over het ontwerp van onderzoeken, zie de samenvatting van het Nature Research Report, gekoppeld aan dit artikel.
Alle gegevens vormen een grafiek.1-7 zijn gedeponeerd in de Science-databaserepository, toegangsnummer: 1253.11.sciencedb.02284 of https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.De gegevens weergegeven in ESM kunnen na redelijke tests naar Rune E Kuhre worden verzonden.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratoriumdieren als surrogaatmodellen van menselijke obesitas. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratoriumdieren als surrogaatmodellen van menselijke obesitas.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.en Tang-Christensen M. Laboratoriumdieren als surrogaatmodellen van 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. Laboratoriumdieren als surrogaatmodellen van obesitas bij mensen.Acta Farmacologie.misdaad 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Berekening van de nieuwe Mie-constante en experimentele bepaling van de brandwondgrootte.Brandwonden 22, 607-611 (1996).
Gordon, SJ Het thermoregulatiesysteem van muizen: de implicaties ervan 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.Aan temperatuur aangepast bruin vetweefsel moduleert de insulinegevoeligheid.Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al.Lagere kritische temperaturen en door kou geïnduceerde thermogenese waren omgekeerd gerelateerd aan het lichaamsgewicht en de basale stofwisseling bij magere en overgewicht individuen.J. Hartelijk.biologie.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale huisvestingstemperaturen voor muizen om de thermische omgeving van mensen na te bootsen: een experimenteel onderzoek. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale huisvestingstemperaturen voor muizen om de thermische omgeving van mensen na te bootsen: een experimenteel onderzoek.Fischer, AW, Cannon, B., en Nedergaard, J. Optimale huistemperaturen voor muizen om de menselijke thermische omgeving na te bootsen: een experimenteel onderzoek. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. en Nedergaard J. Optimale behuizingstemperatuur voor muizen die de menselijke thermische omgeving simuleren: een experimenteel onderzoek.Moor.metabolisme.7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muisexperimenten naar mensen te vertalen? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muisexperimenten naar mensen te vertalen?Keyer J, Lee M en Speakman JR Wat is de beste kamertemperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten naar mensen? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Keijer, J., Li, M. & Speakman, JRKeyer J, Lee M en Speakman JR Wat is de optimale schaaltemperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten naar mensen?Moor.metabolisme.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor de menselijke fysiologie: wanneer verschillende graden temperatuur in de behuizing ertoe doen. Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor de menselijke fysiologie: wanneer verschillende graden temperatuur in de behuizing ertoe doen. Seeley, RJ & MacDougald, OA heeft een van de volgende opties gevonden: in dit geval. Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor de menselijke fysiologie: wanneer een paar graden in een woning een verschil maken. Seeley, RJ & MacDougald, OA geven een overzicht van de volgende zaken: Seeley, RJ & MacDougald, OA Volgens Seeley, RJ & MacDougald, OA is dit een van de volgende redenen: Controleer de werking van het apparaat. Seeley, RJ & MacDougald, OA-muizen als experimenteel model van de menselijke fysiologie: wanneer een paar graden kamertemperatuur ertoe doen.Nationaal metabolisme.3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag “Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muisexperimenten naar mensen te vertalen?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag “Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muisexperimenten naar mensen te vertalen?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Antwoord op de vraag "Wat is de beste kamertemperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten naar 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 schaaltemperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten naar mensen?"Ja: thermoneutraal.Moor.metabolisme.26, 1-3 (2019).
Posttijd: 28 oktober 2022
