Bedankt voor het bezoeken van Nature.com. De browserversie die u gebruikt, heeft beperkte CSS -ondersteuning. Voor de beste ervaring raden we u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uitschakelt). In de tussentijd zullen we, om voortdurende steun te garanderen, de site zonder stijlen en JavaScript weergeven.
De meeste metabole studies bij muizen worden uitgevoerd bij kamertemperatuur, hoewel onder deze omstandigheden, in tegenstelling tot mensen, muizen veel energie besteden aan het handhaven van de interne temperatuur. Hier beschrijven we normaal gewicht en door dieet geïnduceerde obesitas (DIO) bij respectievelijk C57BL/6J-muizen die chow chow of een 45% vetrijk dieet voeden. Muizen werden 33 dagen geplaatst bij 22, 25, 27,5 en 30 ° C in een indirect calorimetriesysteem. 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 normale gewichtsmuizen heeft de voedselinname EE tegengegaan. Omgekeerd verminderden DIO -muizen de voedselinname niet wanneer EE afnam. Aldus hadden muizen bij 30 ° C aan het einde van de studie een hoger lichaamsgewicht, vetmassa en plasmaglycerol en triglyceriden dan muizen bij 22 ° C. De onbalans bij DIO-muizen kan te wijten zijn aan meer op plezier gebaseerde diëten.
De muis is het meest gebruikte diermodel voor de studie van menselijke fysiologie en pathofysiologie, en is vaak het standaarddier dat wordt gebruikt in de vroege stadia van het ontdekken en ontwikkeling van geneesmiddelen. Muizen verschillen echter van mensen op verschillende belangrijke fysiologische manieren, en hoewel allometrische schaling tot op zekere hoogte kan worden gebruikt om zich te vertalen in mensen, liggen de enorme verschillen tussen muizen en mensen in thermoregulatie en energiehomeostase. Dit toont een fundamentele inconsistentie. De gemiddelde lichaamsmassa van volwassen muizen is minstens duizend keer minder dan die van volwassenen (50 g versus 50 kg), en het oppervlak tot massaverhouding 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 ten opzichte van hun volume, dus ze zijn gevoeliger voor temperatuur, meer vatbaar voor hypothermie, en hebben een gemiddelde basale metabole snelheid tien keer hoger dan die van mensen. Bij standaard kamertemperatuur (~ 22 ° C) moeten muizen hun totale energieverbruik (EE) met ongeveer 30% verhogen om de lichaamstemperatuur van de kern te handhaven. Bij lagere temperaturen neemt EE nog meer toe met ongeveer 50% en 100% bij 15 en 7 ° C vergeleken met EE bij 22 ° C. Aldus veroorzaken standaard huisvestingsomstandigheden een koude stressrespons, die de overdraagbaarheid van muisresultaten aan mensen in gevaar zou kunnen brengen, omdat mensen die in moderne samenlevingen leven het grootste deel van hun tijd doorbrengen in thermoneutrale omstandigheden (omdat onze lagere gebiedsratio -oppervlakken tot volume ons minder gevoelig maken voor Temperatuur, terwijl we een thermoneutrale zone (TNZ) om ons heen creëren. Band over slechts 2–4 ° C7,8 In feite heeft dit belangrijke aspect de afgelopen jaren veel aandacht gekregen4, 7,8,9,10,11,12 en er is gesuggereerd dat sommige "soortenverschillen" kunnen worden beperkt door Verhogende shell -temperatuur 9. Er is echter geen consensus over het temperatuurbereik dat thermoneutraliteit bij muizen vormt. Dus, of de lagere kritische temperatuur in het thermoneutrale bereik in muizen met één knie dichter bij 25 ° C of dichter bij 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 ligt, blijft controversieel. EE en andere metabole parameters zijn beperkt tot uren tot dagen, dus de mate waarin langdurige blootstelling aan verschillende temperaturen metabole parameters zoals lichaamsgewicht kan beïnvloeden, is onduidelijk. Verbruik, substraatgebruik, glucosetolerantie en plasma-lipide- en glucoseconcentraties en eetlust-regulerende hormonen. Bovendien is verder onderzoek nodig om vast te stellen in hoeverre het dieet deze parameters kan beïnvloeden (DIO-muizen op een vetrijk dieet kunnen meer gericht zijn op een op plezier gebaseerd (hedonisch) dieet). Om meer informatie over dit onderwerp te verstrekken, hebben we het effect van het grootbrengen van temperatuur op de bovengenoemde metabole parameters onderzocht bij volwassen mannelijke muizen en door dieet geïnduceerde zwaarlijvige (DIO) mannelijke muizen op een 45% vetrijk dieet. Muizen werden gedurende ten minste drie weken op 22, 25, 27,5 of 30 ° C gehouden. De temperaturen onder 22 ° C zijn niet onderzocht omdat standaard dierhuisvesting zelden onder kamertemperatuur ligt. We vonden dat normaal-gewicht en dio-muizen met één cirkel op dezelfde manier reageerden op veranderingen in de temperatuur van de behuizing in termen van EE en ongeacht de toestand van de behuizing (met of zonder onderdak/nestmateriaal). Terwijl muizen met normale gewicht hun voedselinname volgens EE aanpassen, was de voedselinname van DIO -muizen grotendeels onafhankelijk van EE, waardoor muizen meer gewicht kregen. Volgens gegevens van lichaamsgewicht toonden plasmaconcentraties van lipiden en ketonlichamen aan dat DIO -muizen bij 30 ° C een positievere energiebalans hadden dan muizen bij 22 ° C. De onderliggende redenen voor verschillen in balans tussen energie-inname en EE tussen normaal gewicht en DIO-muizen vereisen verder onderzoek, maar kunnen verband houden met pathofysiologische veranderingen in DIO-muizen en het effect van op plezier gebaseerde diëten als gevolg van een zwaarlijvig dieet.
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 ademhalingswisseling (RER) was onafhankelijk van de temperatuur (Fig. 1C, D). Voedselinname was consistent met EE -dynamiek en verhoogde met afnemende temperatuur (ook ~ 30% hoger bij 22 ° C vergeleken met 30 ° C (Fig. 1E, F). Waterinname. Volume en activiteitsniveau hangen niet af van de temperatuur (Fig. 1G).
Mannelijke muizen (C57BL/6J, 20 weken oud, individuele behuizing, n = 7) werden gehuisvest in metabole kooien bij 22 ° C gedurende een week voorafgaand aan het begin van de studie. Twee dagen na het verzamelen van achtergrondgegevens werd de temperatuur verhoogd in stappen van 2 ° C om 06:00 uur per dag (begin van de lichte fase). Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaardfout van het gemiddelde en de donkere fase (18: 00–06: 00 uur) wordt weergegeven door een grijze doos. A Energie -uitgaven (KCAL/H), B Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (KCAL/24 H), C -ademhalingswisseling (VCO2/VO2: 0,7-1,0), D gemiddelde RER in licht en donkere (VCO2/VO2) fase (Zero -waarde wordt gedefinieerd als 0,7). E Cumulatieve voedselinname (G), F 24H Totale voedselinname, G 24 uur Totale waterinname (ml), H 24H Totale waterinname, I Cumulatief activiteitsniveau (M) en J Totaal activiteitsniveau (m/24H). ). De muizen werden 48 uur op de aangegeven temperatuur gehouden. Gegevens getoond voor 24, 26, 28 en 30 ° C verwijzen naar de laatste 24 uur van elke cyclus. De muizen bleven gedurende de studie gevoed. Statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenrichtings-ANOVA gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey. Sterretjes duiden op de significantie voor de initiële waarde van 22 ° C, schaduw duidt op significantie 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 gedurende de gehele experimentele periode (0-192 uur). n = 7.
Zoals in het geval van muizen met normale gewicht, nam EE lineair toe met afnemende temperatuur, en in dit geval was 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 normale gewicht was de voedselinname niet consistent met EE als functie van kamertemperatuur. Voedselinname, waterinname en activiteitsniveau waren onafhankelijk van de temperatuur (Fig. 2e - J).
Mannelijke (C57BL/6J, 20 weken) Dio -muizen werden individueel gehuisvest in metabole kooien bij 22 ° C gedurende een week voorafgaand aan de start van het onderzoek. Muizen kunnen 45% HFD ad libitum gebruiken. Na acclimatisatie gedurende twee dagen werden basisgegevens verzameld. Vervolgens werd de temperatuur om de dag om 06:00 in stappen van 2 ° C verhoogd (begin van de lichte fase). Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaardfout van het gemiddelde en de donkere fase (18: 00–06: 00 uur) wordt weergegeven door een grijze doos. A Energie -uitgaven (KCAL/H), B Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (KCAL/24 H), C -ademhalingswisseling (VCO2/VO2: 0,7-1,0), D gemiddelde RER in licht en donkere (VCO2/VO2) fase (Zero -waarde wordt gedefinieerd als 0,7). E Cumulatieve voedselinname (G), F 24H Totale voedselinname, G 24 uur Totale waterinname (ml), H 24H Totale waterinname, I Cumulatief activiteitsniveau (M) en J Totaal activiteitsniveau (m/24H). ). De muizen werden 48 uur op de aangegeven temperatuur gehouden. Gegevens getoond 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 gehandhaafd. Statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenrichtings-ANOVA gevolgd door de meervoudige vergelijkingstest van Tukey. Sterretjes duiden op de significantie voor de initiële waarde van 22 ° C, schaduw duidt op significantie 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 gedurende de gehele experimentele periode (0-192 uur). n = 7.
In een andere reeks experimenten hebben we het effect van omgevingstemperatuur op dezelfde parameters onderzocht, maar deze keer tussen groepen muizen die constant op een bepaalde temperatuur werden gehouden. Muizen werden verdeeld in vier groepen om statistische veranderingen in het gemiddelde en standaardafwijking van lichaamsgewicht, vet en normaal lichaamsgewicht te minimaliseren (Fig. 3A - C). Na 7 dagen acclimatisatie werden 4,5 dagen EE geregistreerd. EE wordt aanzienlijk beïnvloed door de omgevingstemperatuur, zowel tijdens daglichturen als 's nachts (Fig. 3D), en verhoogt lineair naarmate de temperatuur daalt van 27,5 ° C tot 22 ° C (Fig. 3E). In vergelijking met andere groepen was de RER van de 25 ° C -groep enigszins verminderd en waren er geen verschillen tussen de resterende groepen (Fig. 3F, G). Voedselinname parallel aan EE -patroon A verhoogde met ongeveer 30% bij 22 ° C vergeleken met 30 ° C (Fig. 3H, I). Waterconsumptie en activiteitsniveaus verschilden niet significant tussen groepen (Fig. 3J, K). Blootstelling aan verschillende temperaturen gedurende maximaal 33 dagen leidde niet tot verschillen in lichaamsgewicht, magere massa en vetmassa tussen de groepen (Fig. 3N-S), maar resulteerde in een afname van de magere lichaamsmassa van ongeveer 15% in vergelijking met Zelfgerapporteerde scores (Fig. 3N-S). 3B, R, C)) en de vetmassa nam meer dan 2 keer toe (van ~ 1 g tot 2-3 g, Fig. 3C, T, C). Helaas heeft de 30 ° C -kast kalibratiefouten en kan geen nauwkeurige EE- en RER -gegevens leveren.
- Lichaamsgewicht (a), magere massa (b) en vetmassa (c) (c) na 8 dagen (een dag vóór overdracht naar het sable -systeem). D Energieverbruik (KCAL/H). E Gemiddeld energieverbruik (0-108 uur) bij verschillende temperaturen (KCAL/24 uur). F Ademhalingsuitwisselingsratio (RER) (VCO2/VO2). G gemiddelde RER (VCO2/VO2). H Totale voedselinname (G). Ik bedoel 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 magere massa op de 18e dag, q Verandering in magere 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 maatregelen werd getest door 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 gepresenteerd als gemiddelde + standaardfout van het gemiddelde, de donkere fase (18: 00-06: 00 uur) wordt weergegeven door grijze dozen. De stippen op de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen. Gemiddelde waarden werden berekend gedurende de gehele experimentele periode (0-108 uur). n = 7.
Muizen werden gematcht in lichaamsgewicht, magere massa en vetmassa bij aanvang (Fig. 4A - C) en gehouden op 22, 25, 27,5 en 30 ° C zoals in studies met normale gewichtsmuizen. . Bij het vergelijken van groepen muizen vertoonde de relatie tussen EE en temperatuur een vergelijkbare lineaire relatie met temperatuur in de tijd bij dezelfde muizen. Aldus consumeerden muizen bij 22 ° C ongeveer 30% meer energie dan muizen gehouden bij 30 ° C (Fig. 4D, E). Bij het bestuderen van effecten bij dieren had de temperatuur niet altijd invloed op de RER (Fig. 4F, G). Voedselinname, waterinname en activiteit werden niet significant beïnvloed door temperatuur (figuren 4H - M). Na 33 dagen grootbrengen hadden muizen bij 30 ° C een aanzienlijk hoger lichaamsgewicht dan muizen bij 22 ° C (Fig. 4N). In vergelijking met hun respectieve baseline -punten hadden muizen die bij 30 ° C waren grootgebracht, aanzienlijk hogere lichaamsgewichten dan muizen die werden grootgebracht bij 22 ° C (gemiddelde ± standaardfout 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 magere massa (Fig. 4R, S). Consistent met de lagere EE -waarde bij 30 ° C, werd de expressie van verschillende vleermuisgenen die de vleermuisfunctie/activiteit verhogen, verminderd bij 30 ° C vergeleken met 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 en PRDM16. Andere belangrijke genen die ook de vleermuisfunctie/activiteit verhogen, werden niet beïnvloed: SEMA3A (neurietgroeiregulatie), TFAM (mitochondriale biogenese), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (gluconeogenese) en CPT1A. Verrassend genoeg nam UCP1 en VEGF-A, geassocieerd met verhoogde thermogene activiteit, niet af in de 30 ° C-groep. In feite waren UCP1-niveaus bij drie muizen hoger dan in de 22 ° C-groep, en VEGF-A en ADRB2 waren aanzienlijk verhoogd. Vergeleken met de 22 ° C -groep vertoonden muizen die op 25 ° C en 27,5 ° C werden gehouden geen verandering (aanvullend figuur 1).
- Lichaamsgewicht (a), magere massa (b) en vetmassa (c) (c) na 9 dagen (een dag vóór overdracht naar het sable -systeem). D Energieverbruik (EE, KCAL/H). E Gemiddeld energieverbruik (0–96 uur) bij verschillende temperaturen (KCAL/24 uur). F -ademhalingsuitwisselingsratio (RER, VCO2/VO2). G gemiddelde RER (VCO2/VO2). H Totale voedselinname (G). Ik bedoel 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 magere massa, q Verandering in magere massa (g) op dag 23 vergeleken met dag 9, verandering in vetmassa (g) op 23 dagen, vet Massa (G) vergeleken met dag 8, dag 23 vergeleken met -8e dag. De statistische significantie van herhaalde maatregelen werd getest door 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 gepresenteerd als gemiddelde + standaardfout van het gemiddelde, de donkere fase (18: 00-06: 00 uur) wordt weergegeven door grijze dozen. De stippen op de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen. Gemiddelde waarden werden berekend gedurende de gehele experimentele periode (0-96 uur). n = 7.
Net als mensen creëren muizen vaak micro -omgevingen om warmteverlies voor het milieu te verminderen. Om het belang van deze omgeving voor EE te kwantificeren, evalueerden we EE op 22, 25, 27,5 en 30 ° C, met of zonder lederen bewakers en nestmateriaal. Bij 22 ° C vermindert de toevoeging van standaardhuiden 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 activiteitsniveaus waargenomen met de toevoeging van huizen of skins + beddengoed (Figuur 5i - P). De toevoeging van huid- en nestmateriaal verminderde ook de EE aanzienlijk bij 25 en 30 ° C, maar de reacties waren kwantitatief kleiner. Bij 27,5 ° C werd geen verschil waargenomen. In deze experimenten nam EE met name af met toenemende temperatuur, in dit geval ongeveer 57% lager dan 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 metabolische snelheid was, omdat in dit geval de muizen meestal in de huid rustten, wat resulteerde in vergelijkbare effectgroottes bij verschillende temperaturen (aanvullende Fig. 2A - H) .
Gegevens voor muizen van onderdak en nestmateriaal (donkerblauw), thuis maar geen nestmateriaal (lichtblauw) en thuis- 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 ademhalingssnelheid (RER, VCO2/VO2), J gemiddelde RER (VCO2/VO2), K Cumulatieve voedselinname (G), L gemiddelde voedselinname (g/24 uur), m Totale waterinname (ml), n gemiddelde waterinlaat AUC (ml/24h), o totale activiteit (m), p gemiddeld activiteitsniveau (m/24h). Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde + standaardfout van het gemiddelde, de donkere fase (18: 00-06: 00 uur) wordt weergegeven door grijze dozen. De stippen op de histogrammen vertegenwoordigen individuele muizen. De statistische significantie van herhaalde maatregelen werd getest door 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 gedurende de gehele experimentele periode (0-72 uur). n = 7.
Bij normale gewichtsmuizen (2-3 uur vasten) leidde het groot bij verschillende temperaturen niet in significante verschillen in plasmaconcentraties van TG, 3-HB, cholesterol, ALT en AST, maar HDL als een functie van temperatuur. Figuur 6a-e). Vastende plasmaconcentraties van leptine, insuline, C-peptide en glucagon verschilden ook niet tussen groepen (figuren 6G-J). Op de dag van de glucosetolerantietest (na 31 dagen bij verschillende temperaturen) was het baseline bloedglucosegehalte (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 piekconcentratie als incrementele oppervlakte onder de krommen (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 niet tussen elkaar verschilden). Toediening van orale glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties significant in alle groepen, maar zowel piekconcentratie als incrementele oppervlakte onder de krommen (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 niet tussen elkaar verschilden). Пероральное Введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в вови во вeuwх гех гidu гру гоannen гех горeuwх гру гехvr концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C ) различались между собой). Orale toediening van glucose verhoogde significant de bloedglucoseconcentraties in alle groepen, maar zowel piekconcentratie als incrementele oppervlak onder de krommen (IAUC) (15-120 min) waren lager in de 30 ° C muizengroep (afzonderlijke tijdstippen: P <0,05– P <0,0001, Fig. 6K, L) vergeleken met muizen gehouden op 22, 25 en 27,5 ° C (die niet van elkaar verschilden).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度 但在 但在 30 ° C 饲养的小鼠组中 峰值浓度和曲线下增加面积 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。 相比。口服 葡萄糖 的 给 药 药 显着 了 所有组 的 的 血糖 浓度 在 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 中 浓度 和 曲线 下 增加 增加 面积 面积 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 各 个 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点点 ： P <0,05 - P < 0,0001, 图 6K, L） 与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异） 相比。 相比。Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucoseconcentraties in alle groepen aanzienlijk, maar zowel piekconcentratie als gebied onder de curve (IAUC) (15-120 min) waren lager in de 30 ° C-gevoede muizengroep (alle tijdstippen).: P <0,05 - P <0.0001, рис. : P <0,05 - P <0,0001, Fig.6L, L) vergeleken met muizen gehouden op 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 getoond in volwassen mannelijke dio (AL) muizen na 33 dagen voeding bij de aangegeven temperatuur . Muizen werden niet 2-3 uur vóór de bemonstering van het bloed gevoed. De uitzondering was een orale glucosetolerantietest, die twee dagen vóór het einde van de studie over muizen 5-6 uur werd uitgevoerd en gedurende 31 dagen op de juiste temperatuur werd gehouden. Muizen werden uitgedaagd met 2 g/kg lichaamsgewicht. Het gebied onder de curve -gegevens (L) wordt uitgedrukt als incrementele gegevens (IAUC). Gegevens worden gepresenteerd 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.
In DIO-muizen (ook 2-3 uur vastgemaakt), verschilden plasma-cholesterol, HDL-, ALT-, AST- en FFA-concentraties niet tussen groepen. Zowel TG als glycerol waren significant verhoogd in de 30 ° C -groep vergeleken met de 22 ° C -groep (figuren 7A - H). 3-GB was daarentegen ongeveer 25% lager bij 30 ° C vergeleken met 22 ° C (figuur 7B). Hoewel muizen die bij 22 ° C werden gehandhaafd een algehele positieve energiebalans hadden, zoals gesuggereerd door gewichtstoename, suggereren verschillen in plasmaconcentraties van TG, glycerol en 3-HB dat muizen bij 22 ° C wanneer de bemonstering minder was dan bij 22 ° C. ° C. Muizen die bij 30 ° C waren grootgebracht, bevonden zich in een relatief energetisch negatieve toestand. In overeenstemming hiermee waren leverconcentraties van extraheerbare glycerol en TG, maar niet glycogeen en cholesterol, hoger in de 30 ° C-groep (aanvullende Fig. 3A-D). Om te onderzoeken of de temperatuurafhankelijke verschillen in lipolyse (gemeten door plasma Tg en glycerol) het resultaat zijn van interne veranderingen in epididymaal of inguinaal vet, hebben we vetweefsel uit deze winkels geëxtraheerd aan het einde van de studie en gekwantificeerd vrij vetzuur ex Vivo. en afgifte van glycerol. In alle experimentele groepen vertoonden adiposeweefselmonsters van epididymale en inguinale depots ten minste een tweevoudige toename van de productie van glycerol en FFA in reactie op isoproterenol-stimulatie (aanvullende Fig. 4A-D). Er werd echter geen effect gevonden van de schaaltemperatuur op basale of isoproterenol-gestimuleerde lipolyse. Consistent met een hoger lichaamsgewicht en vetmassa, waren plasma -leptinespiegels significant hoger in de 30 ° C -groep dan in de 22 ° C -groep (figuur 7i). Integendeel, plasmaspiegels van insuline en C-peptide verschilden niet tussen temperatuurgroepen (Fig. 7K, K), maar plasma glucagon vertoonde een afhankelijkheid van temperatuur, maar in dit geval was bijna 22 ° C in de tegenovergestelde groep tweemaal vergeleken tot 30 ° C. VAN. Groep C (Fig. 7L). FGF21 verschilde niet tussen verschillende temperatuurgroepen (Fig. 7m). Op de dag van OGTT was baseline bloedglucose ongeveer 10 mm en verschilde niet tussen muizen gehuisvest bij verschillende temperaturen (Fig. 7N). Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucosespiegels en piekte in alle groepen in 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 getoond in volwassen mannelijke DIO (AO) muizen na 33 dagen voeding. gespecificeerde temperatuur. Muizen werden niet 2-3 uur vóór de bemonstering van het bloed gevoed. De orale glucosetolerantietest was een uitzondering omdat deze twee dagen vóór het einde van de studie bij een dosis van 2 g/kg werd uitgevoerd bij muizen die 5-6 uur werden vastgemaakt en gedurende 31 dagen op de juiste temperatuur werden gehouden. Het gebied onder de curve -gegevens (O) wordt weergegeven als incrementele gegevens (IAUC). Gegevens worden gepresenteerd 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 complex probleem dat 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 metabole snelheid verhogen en mogelijk vertaalbaarheid aantasten9. Aldus kan blootstelling van muizen aan koude muizen resistent maken tegen door dieet geïnduceerde obesitas en kan hyperglykemie bij met streptozotocine behandelde ratten voorkomen als gevolg van verhoogde niet-insulineafhankelijke glucosetransport. Het is echter niet duidelijk in hoeverre langdurige blootstelling aan verschillende relevante temperaturen (van kamer tot thermoneutral) de verschillende energiehomeostase van muizen met normale gewicht (op voedsel) en DIO -muizen (op HFD) en metabole parameters, evenals de omvang beïnvloedt, evenals de omvang, evenals de omvang waarvoor ze in staat waren om een toename van EE in evenwicht te brengen met een toename van de voedselinname. De studie die in dit artikel wordt gepresenteerd, is bedoeld om wat duidelijkheid te brengen in dit onderwerp.
We laten zien dat in het normale gewicht volwassen muizen en mannelijke dio -muizen, EE omgekeerd evenredig is met kamertemperatuur tussen 22 en 30 ° C. Aldus was EE bij 22 ° C ongeveer 30% hoger dan bij 30 ° C. In beide muismodellen. Een belangrijk verschil tussen muizen met normale gewicht en DIO -muizen is echter dat, hoewel muizen met normale gewicht bij lagere temperaturen overeenkwamen met het aanpassen van de voedselinname dienovereenkomstig, de voedselinname van DIO -muizen op verschillende niveaus varieerde. De studietemperaturen waren vergelijkbaar. Na een maand kregen DIO -muizen bij 30 ° C meer lichaamsgewicht en vetmassa dan muizen gehouden op 22 ° C, terwijl normale mensen op dezelfde temperatuur hielden en gedurende dezelfde periode niet leidden tot koorts. afhankelijk verschil in lichaamsgewicht. Gewicht muizen. Vergeleken met temperaturen in de buurt van thermoneutral of bij kamertemperatuur, resulteerde de groei bij kamertemperatuur in DIO- of normale gewichtsmuizen op een voedingsdieet, maar niet op een muisdieet met een normaal gewicht om relatief minder aan te komen. lichaam. Ondersteund door andere studies17,18,19,20,21 maar niet door All22,23.
Het vermogen om een micro -omgeving te creëren om warmteverlies te verminderen, wordt verondersteld om thermische neutraliteit naar links8, 12 te verplaatsen. In onze studie verminderde zowel de toevoeging van nestmateriaal als verborgenheid EE maar resulteerde niet in thermische neutraliteit tot 28 ° C. Onze gegevens ondersteunen dus niet dat het lage punt van thermoneutraliteit in volwassen muizen met één knie, met of zonder milieuvriendelijke huizen, 26-28 ° C moet zijn zoals getoond8,12, maar het ondersteunt wel andere studies die thermoneutraliteit aantonen. Temperaturen van 30 ° C bij muizen met laag punt7, 10, 24. Om zaken te bemoeilijken, is aangetoond dat het thermoneutrale punt in muizen niet statisch is gedurende de dag, omdat het lager is tijdens de rustende (lichte) fase, mogelijk als gevolg van lagere calorie Productie als gevolg van activiteit en door dieet geïnduceerde thermogenese. Aldus blijkt in de lichte fase het onderste punt van thermische neutraliteit ~ 29 ° с с te zijn, en in de donkere fase, ~ 33 ° с25.
Uiteindelijk wordt de relatie tussen omgevingstemperatuur en het totale energieverbruik bepaald door warmtedissipatie. In deze context is de verhouding van oppervlakte -oppervlak tot volume een belangrijke bepalende factor voor thermische gevoeligheid, die zowel warmtedissipatie (oppervlakte) als warmteopwekking (volume) beïnvloeden. Naast het oppervlak wordt warmteoverdracht ook bepaald door isolatie (snelheid van warmteoverdracht). Bij mensen kan vetmassa warmteverlies verminderen door een isolerende barrière rond de lichaamsschaal te creëren, en er is gesuggereerd dat vetmassa ook belangrijk is voor thermische isolatie bij muizen, waardoor het thermoneutrale punt wordt verlaagd en de gevoeligheid van de temperatuur onder het thermische neutrale punt wordt verminderd (( Curve Slope). Omgevingstemperatuur vergeleken met EE) 12. Onze studie was niet ontworpen om deze vermeende relatie direct te beoordelen omdat gegevens van lichaamssamenstelling 9 dagen werden verzameld voordat de gegevens van het energieverbruik werden verzameld en omdat vetmassa niet stabiel was tijdens de studie. Aangezien het normale gewicht en DIO-muizen echter 30% lager EE hebben bij 30 ° C dan bij 22 ° C ondanks ten minste een 5-voudig verschil in vetmassa, ondersteunen onze gegevens niet dat obesitas basisisolatie zou moeten bieden. Factor, althans niet in het onderzochte temperatuurbereik. Dit is in overeenstemming met andere studies die beter zijn ontworpen om deze4,24 te verkennen. In deze studies was het isolerende effect van obesitas klein, maar bont bleek 30-50% van de totale thermische isolatie te verschaffen4,24. Bij dode muizen nam de thermische geleidbaarheid echter onmiddellijk na de dood met ongeveer 450% toe, wat suggereert dat het isolerende effect van de vacht nodig is voor fysiologische mechanismen, waaronder vasoconstrictie, om te werken. Naast soortenverschillen in bont tussen muizen en mensen, kan het slechte isolerende effect van obesitas bij muizen ook worden beïnvloed door de volgende overwegingen: de isolerende factor van menselijke vetmassa wordt hoofdzakelijk gemedieerd door onderhuidse vetmassa (dikte) 26,27. Typisch bij knaagdieren minder dan 20% van het totale dier FAT28. Bovendien is de totale vetmassa mogelijk niet eens een suboptimale maat voor de thermische isolatie van een individu, omdat is beweerd dat verbeterde thermische isolatie wordt gecompenseerd door de onvermijdelijke toename van het oppervlak (en dus verhoogd warmteverlies) naarmate de vetmassa toeneemt. .
Bij normale gewichtsmuizen veranderden vasten plasmaconcentraties van Tg, 3-HB, cholesterol, HDL, ALT en AST niet bijna 5 weken bij verschillende temperaturen, waarschijnlijk omdat de muizen in dezelfde staat van energiebalans waren. waren hetzelfde in gewicht en lichaamssamenstelling als aan het einde van de studie. In overeenstemming 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 in DIO -muizen. Hoewel muizen bij 22 ° C ook geen algehele negatieve energiebalans hadden in deze toestand (omdat ze gewicht kwamen), waren ze aan het einde van het onderzoek relatief energieverbooreficiënt in vergelijking met muizen die bij 30 ° C waren grootgebracht, in omstandigheden zoals dergelijke 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 adipohormon-responsieve lipase, omdat FFA en glycerol die uit deze depots wordt geëxtraheerd Groepen zijn vergelijkbaar met elkaar. Hoewel we in de huidige studie geen sympathische toon hebben onderzocht, hebben anderen ontdekt dat het (op basis van hartslag en gemiddelde arteriële druk) lineair gerelateerd is aan omgevingstemperatuur bij muizen en ongeveer lager is bij 30 ° C dan bij 22 ° C 20% C kunnen dus temperatuurafhankelijke verschillen in sympathische toon een rol spelen bij lipolyse in onze studie, maar omdat een toename van de sympathische toon stimuleert in plaats van lipolyse te remt, kunnen andere mechanismen deze afname van deze afname in plaats gekweekte muizen. Potentiële rol bij de afbraak van lichaamsvet. Kamertemperatuur. Verder wordt een deel van het stimulerende effect van sympathische toon op lipolyse indirect gemedieerd door sterke remming van insulinesecretie, wat het effect benadrukt van insuline-onderbrekingssuppletie op lipolyse30, maar in onze studie was het vasten van plasma-insuline en c-peptide-sympathische toon bij verschillende temperaturen benadrukt Niet genoeg om lipolyse te veranderen. In plaats daarvan ontdekten we dat verschillen in energiestatus waarschijnlijk de belangrijkste bijdrage leverden aan deze verschillen in DIO -muizen. De onderliggende redenen die leiden tot een betere regulering van de voedselinname met EE bij muizen met normale gewicht, vereisen verder onderzoek. Over het algemeen wordt de voedselinname echter gecontroleerd door homeostatische en hedonische signalen31,32,33. Hoewel er discussie is over welke van de twee signalen kwantitatief belangrijker is, is 31,32,33 bekend dat de langdurige consumptie van vetrijke voedingsmiddelen leidt tot meer op plezier gebaseerd eetgedrag dat tot op zekere hoogte niet gerelateerd is aan homeostase. . - Gereguleerde voedselinname34,35,36. Daarom kan het verhoogde hedonische voedingsgedrag van DIO -muizen die met 45% HFD worden behandeld, een van de redenen zijn waarom deze muizen de voedselinname niet in evenwicht brachten met EE. Interessant is dat verschillen in eetlust en bloedglucose-regulerende hormonen ook werden waargenomen in de temperatuurgestuurde DIO-muizen, maar niet bij muizen met normale gewicht. Bij DIO -muizen namen plasma -leptinespiegels toe met de temperatuur en verlaagden de glucagonniveaus met de temperatuur. De mate waarin temperatuur deze verschillen direct kan beïnvloeden, verdient verder onderzoek, maar in het geval van leptine, de relatieve negatieve energiebalans en dus lagere vetmassa bij muizen bij 22 ° C speelde zeker een belangrijke rol, omdat vetmassa en plasma leptine is sterk gecorreleerd37. De interpretatie van het glucagon -signaal is echter meer raadselachtig. Net als bij insuline werd glucagonafscheiding sterk geremd door een toename van de sympathische toon, maar de hoogste sympathische toon werd voorspeld in de 22 ° C -groep, die de hoogste plasma -glucagonconcentraties had. Insuline is een andere sterke regulator van plasmaglucagon en insulineresistentie en type 2 diabetes zijn sterk geassocieerd met vasten 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 bij de toename van glucagon -signalering in de 22 ° C -groep. Het levervetgehalte wordt ook positief geassocieerd met een toename van de plasmaglucagonconcentratie, waarvan de mechanismen op hun beurt een leverglucagonweerstand, verminderde ureumproductie, verhoogde circulerende aminozuurconcentraties en verhoogde aminozuur-gestimuleerde glucagon-secretie kunnen omvatten40,41, 42. Aangezien extraheerbare concentraties van glycerol en TG echter niet verschilden tussen temperatuurgroepen in onze studie, kon dit ook geen potentiële factor zijn bij de toename van de plasmaconcentraties in de 22 ° C -groep. Triiodothyronine (T3) speelt een cruciale rol in de algehele metabolische snelheid en initiatie van metabole verdediging tegen hypothermie43,44. Aldus neemt plasma T3 -concentratie, mogelijk geregeld door centraal gemedieerde mechanismen, 45,46 toe bij zowel muizen als mensen onder minder dan thermoneutrale omstandigheden47, hoewel de toename van de mens kleiner is, wat meer vatbaar is voor muizen. Dit is consistent met warmteverlies voor het milieu. We hebben de Plasma T3 -concentraties in de huidige studie niet meten, maar concentraties kunnen lager zijn geweest in de 30 ° C -groep, wat het effect van deze groep op plasmaglucagonniveaus kan verklaren, zoals we (bijgewerkte figuur 5a) en anderen hebben aangetoond T3 verhoogt de plasmaglucagon op een dosisafhankelijke manier. Er is gerapporteerd dat schildklierhormonen FGF21 -expressie in de lever induceren. Net als Glucagon namen plasma FGF21 -concentraties ook toe met plasma T3 -concentraties (aanvullende Fig. 5B en Ref. 48), maar vergeleken met glucagon werden FGF21 -plasmaconcentraties in onze studie niet beïnvloed door temperatuur. De onderliggende redenen voor deze discrepantie vereisen verder onderzoek, maar T3-aangedreven FGF21-inductie moet optreden bij hogere niveaus van T3-blootstelling in vergelijking met de waargenomen T3-aangedreven glucagonrespons (aanvullende Fig. 5B).
Van HFD is aangetoond dat het sterk geassocieerd is met verminderde glucosetolerantie en insulineresistentie (markers) bij muizen die bij 22 ° C zijn grootgebracht. HFD werd echter niet geassocieerd met een verminderde glucosetolerantie of insulineresistentie wanneer 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 normale gewicht bij 30 ° C verbeterden de glucosetolerantie aanzienlijk. De reden voor dit verschil vereist nader onderzoek, maar kan worden beïnvloed door het feit dat de DIO-muizen in onze studie insulineresistent waren, met nuchtere plasma C-peptideconcentraties en insulineconcentraties 12-20 keer hoger dan normale gewichtsmuizen. 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. Aldus ervoeren muizen gehuisvest bij hogere temperaturen een milde koude schok, die de glucose -absorptie/klaring kunnen beïnvloeden. Op basis van vergelijkbare nuchtere bloedglucoseconcentraties in verschillende temperatuurgroepen, hebben veranderingen in omgevingstemperatuur mogelijk de resultaten mogelijk niet significant beïnvloed.
Zoals eerder vermeld, is recent benadrukt dat het verhogen van de kamertemperatuur enkele reacties op koude stress kan verzwakken, die de overdraagbaarheid van muisgegevens aan mensen in twijfel kunnen trekken. Het is echter niet duidelijk wat de optimale temperatuur is om muizen de menselijke fysiologie na te bootsen. Het antwoord op deze vraag kan ook worden beïnvloed door het vakgebied en het eindpunt dat wordt bestudeerd. Een voorbeeld hiervan is het effect van dieet op accumulatie van levervet, glucosetolerantie en insulineresistentie19. In termen van energieverbruiken geloven sommige onderzoekers dat thermoneutraliteit de optimale temperatuur is voor het grootbrengen van, omdat mensen weinig extra energie nodig hebben om hun kernlichaamtemperatuur te behouden, en ze definiëren een enkele ronde temperatuur voor volwassen muizen als 30 ° C7,10. Andere onderzoekers geloven dat een temperatuur die vergelijkbaar is met die mensen die meestal ervaren met volwassen muizen op één knie 23-25 ° C is, omdat ze vonden dat thermoneutraliteit 26-28 ° C was en op basis van mensen lager zijn ongeveer 3 ° C. Hun lagere kritische temperatuur, hier gedefinieerd als 23 ° C, is iets 8,12. Onze studie is consistent met verschillende andere onderzoeken die aangeven 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 enkele of groepsbehuizing. Wanneer muizen in groepen werden gehuisvest in plaats van individueel, zoals in onze studie, werd de temperatuurgevoeligheid verlaagd, mogelijk als gevolg van drukte van de dieren. De kamertemperatuur lag echter nog steeds onder de LTL van 25 toen drie groepen werden gebruikt. Misschien is het belangrijkste interspeciesverschil in dit opzicht de kwantitatieve betekenis van vleermuisactiviteit als een verdediging tegen hypothermie. Hoewel muizen grotendeels hun hogere calorieverlies compenseerden door de vleermuisactiviteit te verhogen, wat meer dan 60% EE is bij 5 ° C alleen, was 51,52 de bijdrage van menselijke vleermuisactiviteit aanzienlijk hoger, veel kleiner. Daarom kan het verminderen van de vleermuisactiviteit een belangrijke manier zijn om de menselijke vertaling te vergroten. De regulatie van vleermuisactiviteit 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 in vergelijking met muizen bij 22 ° C om verschillen te detecteren in de expressie van vleermuisgenen die verantwoordelijk zijn voor functie/activering. De gevonden verschillen tussen groepen bij 30 en 22 ° C deden echter niet altijd aan een toename van de vleermuisactiviteit in de 22 ° C-groep omdat UCP1, ADRB2 en VEGF-A werden gereguleerd in de 22 ° C-groep. De hoofdoorzaak van deze onverwachte resultaten moet nog worden bepaald. Een mogelijkheid is dat hun verhoogde expressie mogelijk geen signaal van verhoogde kamertemperatuur weerspiegelt, maar eerder een acuut effect van het verplaatsen van ze van 30 ° C naar 22 ° C op de dag van verwijdering (de muizen hebben deze 5-10 minuten voor het opstijgen ervaren) . ).
Een algemene beperking van onze studie is dat we alleen mannelijke muizen hebben bestudeerd. Ander onderzoek suggereert dat geslacht een belangrijke overweging kan zijn in onze primaire indicaties, aangezien vrouwelijke muizen met één knie meer temperatuurgevoelig zijn vanwege een hogere thermische geleidbaarheid en een nauwer gecontroleerde kerntemperaturen handhaven. Bovendien vertoonden vrouwelijke muizen (op HFD) een grotere associatie van energie -inname met EE bij 30 ° C vergeleken met mannelijke muizen die meer muizen van hetzelfde geslacht consumeerden (in dit geval 20 ° C) 20. In vrouwelijke muizen is het effect van het subshermonetrale gehalte dus hoger, maar heeft het hetzelfde patroon als bij mannelijke muizen. In onze studie hebben we ons gericht op mannelijke muizen met één knie, omdat dit de voorwaarden zijn waaronder de meeste metabole studies die EE onderzoeken worden uitgevoerd. Een andere beperking van onze studie was dat de muizen gedurende de studie hetzelfde dieet hadden, wat het bestuderen van het belang van kamertemperatuur voor metabole flexibiliteit uitsluitte (zoals gemeten door RER -veranderingen voor veranderingen in de voeding in verschillende macronutriëntensamenstellingen). bij vrouwelijke en mannelijke muizen bij 20 ° C gehouden in vergelijking met overeenkomstige muizen die bij 30 ° C worden bewaard.
Concluderend toont onze studie aan dat, net als in andere studies, ronde 1 normale gewichtsmuizen thermoneutral zijn boven de voorspelde 27,5 ° C. Bovendien toont onze studie aan dat obesitas geen belangrijke isolerende factor is bij muizen met normaal gewicht of DIO, wat resulteert in vergelijkbare temperatuur: EE -verhoudingen in DIO en normale gewichtsmuizen. Hoewel de voedselinname van muizen met normale gewicht consistent was met de EE en dus een stabiel lichaamsgewicht over het gehele temperatuurbereik handhaafde, was de voedselinname van DIO -muizen hetzelfde bij verschillende temperaturen, wat resulteerde in een hogere verhouding van muizen bij 30 ° C . Bij 22 ° C kreeg meer lichaamsgewicht. Over het algemeen zijn systematische studies die het potentiële belang van leven onder de thermoneutrale temperaturen onderzoeken, gerechtvaardigd vanwege de vaak waargenomen slechte verdraagbaarheid tussen muizen- en menselijke studies. In obesitasstudies kan bijvoorbeeld een gedeeltelijke verklaring voor de algemeen slechtere vertaalbaarheid te wijten zijn aan het feit dat onderzoek naar muizengewichtverlies meestal wordt uitgevoerd op matig koude gestresste dieren die bij kamertemperatuur worden gehouden vanwege hun verhoogde EE. Overdreven gewichtsverlies vergeleken met het verwachte lichaamsgewicht van een persoon, met name als het werkingsmechanisme afhangt van het verhogen van de EE door de activiteit van BAP te vergroten, die actiever is en geactiveerd bij kamertemperatuur dan bij 30 ° C.
In overeenstemming met het Deense experimentele recht van dieren (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 (Council of Europe nr. 123, Strasbourg , 1985).
Twintig weken oude mannelijke C57BL/6J-muizen werden verkregen van Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrijk, en kregen ad libitum standaard chow (Altromin 1324) en water (~ 22 ° C) na een licht van 12:12 uur: donkere cyclus. 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 grootte -omstandigheden. Muizen werden een week voor het begin van het onderzoek aangepast aan het milieu. Twee dagen voorafgaand aan de overdracht naar het indirecte calorimetriesysteem werden muizen gewogen, onderworpen aan MRI -scannen (echomritm, TX, VS) en verdeeld in vier groepen die overeenkomen met lichaamsgewicht, vet 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), inclusief monitors van voedsel en waterkwaliteit en een promethion BZ1-frame dat opgenomen Activiteitsniveaus door het meten van bundelbreuken. XYZ. Muizen (n = 8) werden afzonderlijk gehuisvest bij 22, 25, 27,5 of 30 ° C met behulp van beddengoed maar geen onderdak en nestmateriaal op een licht van 12: 12 uur: donkere cyclus (licht: 06: 00– 18:00) . 2500 ml/min. Muizen werden 7 dagen voorafgaand aan registratie geacclimatiseerd. Opnamen werden vier dagen op rij verzameld. Daarna werden muizen gedurende nog eens 12 dagen bij de respectieve temperaturen gehouden bij 25, 27,5 en 30 ° C, waarna de celconcentraten werden toegevoegd zoals hieronder beschreven. Ondertussen werden groepen muizen die bij 22 ° C werden bewaard nog twee dagen bij 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 lichte fase ( 06:00) Totdat daarna 30 ° C bereikte, werd de temperatuur verlaagd tot 22 ° C en werden gegevens nog twee dagen verzameld. Na twee extra dagen van opname bij 22 ° C werden huiden toegevoegd aan alle cellen bij alle temperaturen en begonnen gegevensverzameling op de tweede dag (dag 17) en gedurende drie dagen. Daarna (dag 20) werd nestmateriaal (8-10 g) aan het begin van de lichtcyclus (06:00) aan alle cellen toegevoegd en werden gegevens nog drie dagen verzameld. Aldus werden aan het einde van het onderzoek de laatste 8 dagen bij deze temperatuur op deze temperatuur gehouden bij deze temperatuur en bij 22 ° C gedurende de laatste 8 dagen, terwijl muizen bij andere temperaturen gedurende 33 dagen bij deze temperatuur werden bewaard. /33 dagen. Muizen werden gevoed tijdens de studieperiode.
Normaal gewicht en DIO -muizen volgden dezelfde onderzoeksprocedures. Op dag -9 werden muizen gewogen, MRI gescand en verdeeld in groepen die vergelijkbaar zijn in lichaamsgewicht en lichaamssamenstelling. Op dag -7 werden muizen overgebracht naar een gesloten temperatuurgestuurd indirect calorimetriesysteem vervaardigd door Sable Systems International (Nevada, VS). Muizen werden individueel gehuisvest met beddengoed, maar zonder nestelen of onderdak materialen. De temperatuur is ingesteld op 22, 25, 27,5 of 30 ° C. Na een week van acclimatisatie (dagen -7 tot 0, werden dieren niet verstoord), werden gegevens verzameld op vier opeenvolgende dagen (dagen 0-4, gegevens getoond in Fig. 1, 2, 5). Daarna werden muizen gehouden op 25, 27,5 en 30 ° C 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 blootstelling aan licht aan te passen (gegevens worden getoond in figuur 1) . Op dag 15 daalde de temperatuur tot 22 ° C en werden twee dagen gegevens verzameld om basisgegevens te verstrekken voor latere behandelingen. Schillen werden toegevoegd aan alle muizen op dag 17 en nestmateriaal werd toegevoegd op dag 20 (fig. 5). Op de 23e dag werden de muizen gewogen en onderworpen aan MRI -scannen en vervolgens 24 uur alleen gelaten. Op dag 24 werden muizen vanaf het begin van de fotoperiode (06:00) gevast en ontvingen OGTT (2 g/kg) om 12:00 (6-7 uur vasten). Daarna werden de muizen teruggebracht naar hun respectieve sable -omstandigheden en op de tweede dag geëuthanaseerd (dag 25).
DIO -muizen (n = 8) volgden hetzelfde protocol als muizen met normale gewicht (zoals hierboven beschreven en in figuur 8). Muizen handhaafden 45% HFD tijdens het experiment met energieverbruik.
VO2 en VCO2, evenals waterdampdruk, werden geregistreerd met een frequentie van 1 Hz met een celtijdconstante van 2,5 minuten. Voedsel- en waterinname werd verzameld door continue opname (1 Hz) van het gewicht van de voedsel- en wateraantal. De gebruikte kwaliteitsmonitor rapporteerde een resolutie van 0,002 g. Activiteitsniveaus werden geregistreerd met behulp van een 3D XYZ -balkarray -monitor, gegevens werden verzameld met een interne resolutie van 240 Hz en gerapporteerd elke seconde 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, het berekenen van EE en RER en het filteren van uitbijters (bijv. Valse maaltijdgebeurtenissen). De macro -tolk is geconfigureerd om gegevens voor alle parameters om de vijf minuten uit te voeren.
Naast het reguleren van EE, kan omgevingstemperatuur ook andere aspecten van het metabolisme reguleren, waaronder postprandiaal glucosemetabolisme, door de secretie van glucose-metaboliserende hormonen te reguleren. Om deze hypothese te testen, hebben we eindelijk een lichaamstemperatuurstudie voltooid door muizen met normale gewicht met een dio orale glucosebelasting (2 g/kg) uit te lokken. Methoden worden gedetailleerd beschreven in aanvullende materialen.
Aan het einde van de studie (dag 25) werden muizen 2-3 uur vastgemaakt (beginnend om 06:00), verdoofd met isofluraan, en volledig gebloed door retroorbitale venipunctuur. Kwantificering van plasma -lipiden en hormonen en lipiden in de lever wordt beschreven in aanvullende materialen.
Om te onderzoeken of de schaaltemperatuur intrinsieke veranderingen veroorzaakt in vetweefsel dat lipolyse beïnvloedt, werd inguinaal en epididymaal vetweefsel direct uit muizen uitgesneden na de laatste fase van bloedingen. Weefsels werden verwerkt met behulp van de nieuw ontwikkelde ex vivo lipolyse -test beschreven in aanvullende methoden.
Bruin vetweefsel (BAT) werd verzameld op de dag van het einde van de studie 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 grafische afbeeldingen werden bewerkt in Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistische significantie werd beoordeeld in GraphPad Prism en getest door gepaarde t-test, herhaalde metingen eenrichtings-/tweerichtings-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest, of ongepaarde eenrichtings-ANOVA gevolgd door Tukey's meerdere vergelijkingenstest indien nodig. De Gaussiaanse verdeling van de gegevens werd gevalideerd door de D'Agostino-Pearson Normality Test vóór het testen. De steekproefgrootte wordt aangegeven in het overeenkomstige gedeelte van de sectie "Resultaten", evenals in de legende. Herhaling wordt gedefinieerd als elke meting die op hetzelfde dier wordt genomen (in vivo of op een weefselmonster). Wat de reproduceerbaarheid van gegevens betreft, werd een verband tussen energieverbruik en casustemperatuur aangetoond in vier onafhankelijke studies met behulp van verschillende muizen met een vergelijkbaar onderzoeksontwerp.
Gedetailleerde experimentele protocollen, materialen en onbewerkte gegevens zijn beschikbaar op redelijk verzoek van lead auteur Rune E. Kuhre. Deze studie genereerde geen nieuwe unieke reagentia, transgene dier/cellijnen of sequentiegegevens.
Voor meer informatie over onderzoeksontwerp, zie het Nature Research Report Samenvatting gekoppeld aan dit artikel.
Alle gegevens vormen een grafiek. 1-7 werden gedeponeerd in de Science Database Repository, toegangsnummer: 1253.11.sciencedb.02284 of https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. De in ESM weergegeven gegevens kunnen worden verzonden naar Rune E Kuhre na redelijke tests.
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. 实验动物作为人类肥胖的替代模型。 Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Experimentele dieren als een vervangend model voor mensen.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen Mo. en tang-christensen M. Laboratoriumdieren als surrogaatmodellen van obesitas bij mensen.Acta Pharmacology. Crime 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA berekening van de nieuwe MIE -constante en experimentele bepaling van de brandgrootte. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ De thermoregulerende systeem van de muis: 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. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, Ri, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, Ri, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. жжирение не имеееет изолирющогеrul ээекта. 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. Lagere kritische temperatuur en door verkoudheid geïnduceerde thermogenese waren omgekeerd evenredig aan lichaamsgewicht en basale metabole snelheid bij personen met mager en overgewicht. J. Warm. biologie. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale woontemperaturen voor muizen om de thermische omgeving van mensen na te bootsen: een experimenteel onderzoek. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale woontemperaturen voor muizen om de thermische omgeving van mensen na te bootsen: een experimenteel onderzoek.Fischer, AW, Cannon, B. en Nedergaard, J. Optimale huizentemperaturen voor muizen om de menselijke thermische omgeving na te bootsen: een experimenteel onderzoek. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度 ： 一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. en Nedergaard J. Optimale woontemperatuur voor muizen die de thermische omgeving van de mens simuleren: een experimenteel onderzoek.Moore. metabolisme. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Wat is de beste woontemperatuur om muisexperimenten naar mensen te vertalen? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Wat is de beste woontemperatuur 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 将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？ Keijer, J., Li, M. & Speakman, JRKeyer J, Lee M en Speakman Jr Wat is de optimale shell -temperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten naar mensen?Moore. metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA -muizen als experimentele modellen voor menselijke fysiologie: wanneer meerdere graden in huizentemperatuur materie. Seeley, RJ & MacDougald, OA -muizen als experimentele modellen voor menselijke fysiologie: wanneer meerdere graden in huizentemperatuur materie. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека: когда несколько градусов в жилище имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA -muizen als experimentele modellen voor menselijke fysiologie: wanneer een paar graden in een woning een verschil maken. Seeley, RJ & MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型 ： 当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ & MacDougald, OA Ышыши Seeley, rj & macDougald, oa ккак эксперименталяeugd модель физиолололоeuwrouw челоchter имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA -muizen als een experimenteel model van menselijke fysiologie: wanneer een paar graden van kamertemperatuur ertoe doet.Nationaal metabolisme. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag "Wat is de beste woontemperatuur om muisexperimenten naar mensen te vertalen?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag "Wat is de beste woontemperatuur 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. 问题的答案 "将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. en Nedergaard J. Antwoorden op de vraag "Wat is de optimale shell -temperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten naar mensen?"Ja: thermoneutral. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Posttijd: 28-2022
