Bedankt voor uw bezoek aan 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 Compatibiliteitsmodus uit te schakelen in Internet Explorer).In de tussentijd zullen we, om voortdurende ondersteuning te garanderen, de site 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 in stand te houden.Hier beschrijven we normaal gewicht en door voeding veroorzaakte obesitas (DIO) bij C57BL / 6J-muizen die respectievelijk chow chow of een 45% vetrijk dieet kregen.Muizen werden 33 dagen bij 22, 25, 27,5 en 30°C in een indirect calorimetriesysteem geplaatst.We laten zien dat het energieverbruik lineair toeneemt van 30°C tot 22°C en ongeveer 30% hoger is bij 22°C in beide muismodellen.Bij muizen met een normaal gewicht werkte voedselinname EE tegen.Omgekeerd verminderden DIO-muizen de voedselinname niet wanneer EE afnam.Aan het einde van de studie hadden muizen bij 30 °C dus een hoger lichaamsgewicht, hogere 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 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 naar mensen te vertalen, liggen de enorme verschillen tussen muizen en mensen in thermoregulatie en energiehomeostase.Dit toont een fundamentele inconsistentie aan.Het gemiddelde lichaamsgewicht van volwassen muizen is minstens duizend keer minder dan dat van volwassenen (50 g versus 50 kg), en de verhouding tussen oppervlak en massa verschilt ongeveer 400 keer als gevolg van de niet-lineaire geometrische transformatie beschreven door Mee .Vergelijking 2. Als resultaat verliezen muizen aanzienlijk meer warmte in verhouding tot hun volume, dus zijn ze gevoeliger voor temperatuur, vatbaarder voor onderkoeling en hebben ze een gemiddeld basaal metabolisme 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 lichaamstemperatuur te behouden.Bij lagere temperaturen neemt EE nog meer toe met ongeveer 50% en 100% bij 15 en 7°C in vergelijking 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 oppervlakte-verhouding van oppervlakken tot volume ons minder gevoelig maakt voor temperatuur, aangezien we een thermoneutrale zone (TNZ) om ons heen creëren. EE boven basaal metabolisme) overspant ~19 tot 30 °C6, terwijl muizen een hogere en smallere band hebben die slechts 2–4 °C overspant7,8 In feite is deze belangrijke aspect heeft de afgelopen jaren veel aandacht gekregen4, 7,8,9,10,11,12 en er is gesuggereerd dat sommige "soortverschillen" kunnen worden verminderd door de schaaltemperatuur te verhogen 9. Er is 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°C4, 7, 8, 10, 12 ligt, blijft controversieel.EE en andere metabolische parameters zijn beperkt tot uren tot dagen, dus de mate waarin langdurige blootstelling aan verschillende temperaturen metabolische parameters zoals lichaamsgewicht kan beïnvloeden, is onduidelijk.consumptie, substraatgebruik, glucosetolerantie en plasmalipiden- en glucoseconcentraties en eetlustregulerende hormonen.Daarnaast is verder onderzoek nodig om vast te stellen in welke mate voeding deze parameters kan beïnvloeden (DIO-muizen op een vetrijk dieet zijn mogelijk meer gericht op een op plezier gebaseerd (hedonisch) dieet).Om meer informatie over dit onderwerp te geven, onderzochten we het effect van de kweektemperatuur op de bovengenoemde metabole parameters bij volwassen mannelijke muizen met een normaal gewicht en mannelijke muizen met door voeding geïnduceerde obesitas (DIO) 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 de standaardhuisvesting zelden onder de kamertemperatuur ligt.We ontdekten dat DIO-muizen met een 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 beschutting/nestmateriaal).Terwijl muizen met een normaal gewicht hun voedselinname echter aanpasten volgens EE, was de voedselinname van DIO-muizen grotendeels onafhankelijk van EE, waardoor muizen zwaarder werden.Volgens lichaamsgewichtgegevens 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 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 tot 22°C en was ongeveer 30% hoger bij 22°C in vergelijking met 30°C (Fig. 1a,b).De respiratoire uitwisselingssnelheid (RER) was onafhankelijk van de temperatuur (figuur 1c, d).Voedselinname was consistent met EE-dynamiek en nam toe met dalende temperatuur (ook ~ 30% hoger bij 22 ° C vergeleken met 30 ° C (Fig. 1e, f). Wateropname. Volume en activiteitsniveau waren niet afhankelijk van de temperatuur (Fig. 1g ).-tot).
Mannetjesmuizen (C57BL/6J, 20 weken oud, individuele huisvesting, n=7) werden één week voorafgaand aan de start van het onderzoek gehuisvest in metabolische kooien bij 22°C.Twee dagen na het verzamelen van de achtergrondgegevens werd om 06:00 uur per dag (begin van de lichtfase) de temperatuur verhoogd in stappen van 2°C.Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaardfout van het gemiddelde, en de donkere fase (18:00–06:00 uur) wordt weergegeven door een grijs vak.a Energieverbruik (kcal/h), b Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (kcal/24 h), c Respiratoire wisselkoers (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gemiddelde RER in 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 weergegeven gegevens voor 24, 26, 28 en 30°C hebben betrekking op de laatste 24 uur van elke cyclus.De muizen bleven tijdens het onderzoek gevoed.Statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenzijdige ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest.Sterretjes geven significantie aan voor de beginwaarde van 22°C, arcering geeft significantie aan tussen andere groepen zoals aangegeven. *P < 0,05, **P < 0,01, **P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, **P < 0,01, **P < 0,001, ****P < 0,0001. *P <0,05, **P <0,01, **P <0,001, ****P <0,0001. *P<0,05, **P<0,01, **P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0,05，**P < 0,01，**P < 0,001，****P < 0,0001。 *P < 0,05，**P < 0,01，**P < 0,001，****P < 0,0001。 *P <0,05, **P <0,01, **P <0,001, ****P <0,0001. *P<0,05, **P<0,01, **P<0,001, ****P<0,0001.Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-192 uur).n = 7.
Zoals in het geval van muizen met een normaal gewicht, nam EE lineair toe met afnemende temperatuur, en in dit geval was EE ook ongeveer 30% hoger bij 22°C in vergelijking 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 EE als functie van kamertemperatuur.Voedselinname, waterinname en activiteitenniveau waren onafhankelijk van de temperatuur (figuren 2e-j).
Mannelijke (C57BL/6J, 20 weken) DIO-muizen werden afzonderlijk gehuisvest in metabolische kooien bij 22°C gedurende één week voorafgaand aan de start van het onderzoek.Muizen kunnen 45% HFD ad libitum gebruiken.Na twee dagen acclimatiseren werden basislijngegevens verzameld.Vervolgens werd om de dag om 06:00 uur (begin van de lichtfase) de temperatuur in stappen van 2°C verhoogd.Gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaardfout van het gemiddelde, en de donkere fase (18:00–06:00 uur) wordt weergegeven door een grijs vak.a Energieverbruik (kcal/h), b Totaal energieverbruik bij verschillende temperaturen (kcal/24 h), c Respiratoire wisselkoers (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gemiddelde RER in 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 weergegeven 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.Statistische significantie werd getest door herhaalde metingen van eenzijdige ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest.Sterretjes geven significantie aan voor de beginwaarde van 22°C, arcering geeft significantie aan tussen andere groepen zoals aangegeven. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0.05，***P < 0.001，****P < 0.0001。 *P < 0.05，***P < 0.001，****P < 0.0001。 *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001.Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-192 uur).n = 7.
In een andere reeks experimenten onderzochten we het effect van 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 de gemiddelde en standaarddeviatie 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 overdag als 's nachts (Fig. 3d), en neemt lineair toe 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 overige groepen (Fig. 3f, g).Voedselinname parallel aan het EE-patroon nam toe met ongeveer 30% bij 22°C in vergelijking met 30°C (Fig. 3h,i).Waterverbruik en activiteitsniveaus verschilden niet significant tussen 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% 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 hij geen nauwkeurige EE- en RER-gegevens leveren.
- Lichaamsgewicht (a), vetvrije massa (b) en vetmassa (c) na 8 dagen (een dag voor de overstap naar het SABLE-systeem).d Energieverbruik (kcal/h).e Gemiddeld energieverbruik (0–108 uur) bij verschillende temperaturen (kcal/24 uur).f Respiratoire uitwisselingsverhouding (RER) (VCO2/VO2).g Gemiddeld RER (VCO2/VO2).h Totale voedselinname (g).i Gemiddelde voedselinname (g/24 uur).j Totaal waterverbruik (ml).k Gemiddeld waterverbruik (ml/24 u).l Cumulatief activiteitsniveau (m).m Gemiddeld activiteitsniveau (m/24 u).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 door Oneway-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P <0,05, **P <0,01, ***P <0,001, ****P <0,0001. *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0,05，**P < 0,01，***P < 0,001，****P < 0,0001。 *P < 0,05，**P < 0,01，***P < 0,001，****P < 0,0001。 *P <0,05, **P <0,01, ***P <0,001, ****P <0,0001. *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001, ****P<0,0001.Gegevens worden gepresenteerd 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 waren gelijk in lichaamsgewicht, vetvrije massa en vetmassa bij aanvang (figuren 4a-c) en werden 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 temperatuur in de loop van de tijd bij dezelfde muizen.Zo verbruikten muizen die op 22°C werden gehouden ongeveer 30% meer energie dan muizen die op 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 temperatuur (figuren 4h-m).Na 33 dagen grootbrengen hadden muizen bij 30°C een significant hoger lichaamsgewicht dan muizen bij 22°C (fig. 4n).Vergeleken met hun respectievelijke basislijnpunten hadden muizen die bij 30°C waren grootgebracht significant hogere lichaamsgewichten dan muizen die bij 22°C waren grootgebracht (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 vetvrije massa (Fig. 4r, s).Consistent met de lagere EE-waarde bij 30 °C, was de expressie van verschillende BAT-genen die de BAT-functie/activiteit verhogen verminderd bij 30 °C in vergelijking met 22 °C: Adra1a, Adrb3 en Prdm16.Andere sleutelgenen die ook de BAT-functie / -activiteit verhogen, werden niet beïnvloed: Sema3a (neurietengroeiregulatie), Tfam (mitochondriale biogenese), Adrb1, Adra2a, Pck1 (gluconeogenese) en Cpt1a.Verrassend genoeg namen Ucp1 en Vegf-a, geassocieerd met verhoogde thermogene activiteit, niet af in de 30°C-groep.In feite waren de Ucp1-niveaus bij drie muizen hoger dan in de 22°C-groep, en Vegf-a en Adrb2 waren significant verhoogd.Vergeleken met de 22 ° C-groep vertoonden muizen die op 25 ° C en 27, 5 ° C werden gehouden geen verandering (aanvullende figuur 1).
- Lichaamsgewicht (a), vetvrije massa (b) en vetmassa (c) na 9 dagen (één dag voor de overstap naar het SABLE-systeem).d Energieverbruik (EE, kcal/h).e Gemiddeld energieverbruik (0–96 uur) bij verschillende temperaturen (kcal/24 uur).f Ademhalingsuitwisselingsverhouding (RER, VCO2/VO2).g Gemiddeld RER (VCO2/VO2).h Totale voedselinname (g).i Gemiddelde voedselinname (g/24 uur).j Totaal waterverbruik (ml).k Gemiddeld waterverbruik (ml/24 u).l Cumulatief activiteitsniveau (m).m Gemiddeld activiteitsniveau (m/24 u).n Lichaamsgewicht op dag 23 (g), o Verandering in lichaamsgewicht, p Magere massa, q Verandering in vetvrije 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 metingen werd getest door Oneway-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0.05，***P < 0.001，****P < 0.0001。 *P < 0.05，***P < 0.001，****P < 0.0001。 *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001.Gegevens worden gepresenteerd 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, evalueerden we EE bij 22, 25, 27,5 en 30 °C, met of zonder leren 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% (figuur 5a, b).Er werden geen significante veranderingen in RER, voedselinname, waterinname of activiteitsniveau waargenomen bij 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 respons was kwantitatief kleiner.Bij 27,5°C werd geen verschil waargenomen.Met name in deze experimenten nam EE 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, waar de EE dichter bij de basale stofwisseling lag, aangezien 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 schuil- 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 voedselopname (g), l gemiddelde voedselopname (g/24 h) , m totale wateropname (ml), n gemiddelde wateropname AUC (ml/24u), o totale activiteit (m), p gemiddeld activiteitsniveau (m/24u).Gegevens worden gepresenteerd 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 door Oneway-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *Р<0,05, **Р<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P < 0,05，**P < 0,01。 *P < 0,05，**P < 0,01。 *Р<0,05, **Р<0,01. *P<0,05, **P<0,01.Gemiddelde waarden werden berekend voor de gehele experimentele periode (0-72 uur).n = 7.
Bij muizen met een normaal gewicht (2-3 uur vasten) resulteerde opvoeding bij verschillende temperaturen niet in significante verschillen in plasmaconcentraties van TG, 3-HB, cholesterol, ALT en AST, maar HDL als functie van de temperatuur.figuur 6a-e).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 baseline bloedglucosespiegel (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 de incrementele oppervlakte onder de curven (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 de 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 onderling niet verschilden). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C (отдельные временные точки: P < 0,05–P < 0,0001, min. 6k, l) bij temperaturen tussen 22, 25 en 27,5 ° C (binnen een bepaalde temperatuur). Orale toediening van glucose verhoogde significant de bloedglucoseconcentraties in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als de incrementele oppervlakte onder de curven (iAUC) (15-120 min) waren lager in de muizengroep bij 30°C (aparte tijdstippen: P < 0,05- P < 0,0001, Fig. 6k, l) vergeleken met muizen die bij 22, 25 en 27,5 °C werden gehouden (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30 °C 饲养的小鼠组中，峰值浓度和曲线下增加面积(iAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点：P < 0.05–P < 0.0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27.5°C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Voorbeeld: P < 0.05–P < 0.0001，图6k，l）与饲养在22、25和27.5°COrale toediening van glucose verhoogde significant de bloedglucoseconcentraties in alle groepen, maar zowel de piekconcentratie als de oppervlakte 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 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 voeden bij de aangegeven temperatuur .Muizen werden 2-3 uur voor bloedafname niet gevoed.De uitzondering was een orale glucosetolerantietest, die twee dagen voor 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 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.
Bij DIO-muizen (die ook 2-3 uur vastten), verschilden de plasmacholesterol-, HDL-, ALT-, AST- en FFA-concentraties niet tussen de groepen.Zowel TG als glycerol waren significant verhoogd in de 30°C-groep in vergelijking met de 22°C-groep (figuren 7a-h).Daarentegen was 3 GB ongeveer 25% lager bij 30 °C in vergelijking met 22 °C (Afbeelding 7b).Dus, hoewel muizen die op 22°C werden gehouden 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.° C.Muizen die bij 30 °C werden grootgebracht, bevonden zich in een relatief meer 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 figuur 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 inguinaal vet, hebben we aan het einde van het onderzoek vetweefsel uit deze winkels gehaald en vrije vetzuren gekwantificeerd. leven.en afgifte van glycerol.In alle experimentele groepen vertoonden vetweefselmonsters van epididymale en inguinale depots ten minste een tweevoudige toename van de glycerol- en FFA-productie als reactie op isoproterenolstimulatie (aanvullende figuren 4a-d).Er werd echter geen effect gevonden van de schaaltemperatuur op basale of isoproterenol-gestimuleerde lipolyse.Consistent met een hoger lichaamsgewicht en hogere vetmassa, waren de leptinespiegels in het plasma 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 plasmaglucagon vertoonde een afhankelijkheid van 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 baseline bloedglucose ongeveer 10 mM en verschilde niet tussen muizen die bij verschillende temperaturen waren gehuisvest (Fig. 7n).Orale toediening van glucose verhoogde de bloedglucosespiegel 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 getoond in volwassen mannelijke DIO (oa) muizen na 33 dagen voeren.opgegeven temperatuur.Muizen werden 2-3 uur voor bloedafname niet gevoed.De orale glucosetolerantietest was een uitzondering, aangezien deze werd uitgevoerd bij een dosis van 2 g/kg lichaamsgewicht twee dagen voor het einde van het onderzoek bij muizen die 5-6 uur hadden gevast en 31 dagen op de juiste temperatuur waren gehouden.Het gebied onder de curvegegevens (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 op mensen is een complex vraagstuk dat een centrale rol speelt bij het interpreteren van het belang van waarnemingen in de context van fysiologisch en farmacologisch onderzoek.Om economische redenen en om onderzoek te vergemakkelijken, worden muizen vaak op kamertemperatuur gehouden onder hun thermoneutrale zone, wat resulteert in de activering van verschillende compenserende fysiologische systemen die de stofwisseling verhogen en mogelijk de vertaalbaarheid belemmeren.Blootstelling van muizen aan kou kan muizen dus resistent maken tegen door voeding veroorzaakte obesitas en kan hyperglycemie voorkomen bij met streptozotocine behandelde ratten als gevolg van een verhoogd niet-insuline-afhankelijk glucosetransport.Het is echter niet duidelijk in hoeverre langdurige blootstelling aan verschillende relevante temperaturen (van kamer tot thermoneutraal) de verschillende energiehomeostase van muizen met een normaal gewicht (op voedsel) en DIO-muizen (op HFD) en metabole parameters beïnvloedt, evenals de mate waaraan ze een toename van EE in evenwicht konden brengen met een toename van de voedselinname.Het onderzoek dat in dit artikel wordt gepresenteerd, heeft tot doel duidelijkheid te scheppen over dit onderwerp.
We laten zien dat bij volwassen muizen met een normaal gewicht en mannelijke DIO-muizen, EE omgekeerd evenredig is met 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 overeenkwamen met EE bij lagere temperaturen door de voedselinname dienovereenkomstig aan te passen, de voedselinname van DIO-muizen op verschillende niveaus varieerde.De studietemperaturen waren vergelijkbaar.Na een maand wonnen DIO-muizen die op 30°C werden gehouden meer lichaamsgewicht en vetmassa dan muizen die op 22°C werden gehouden, terwijl normale mensen die op dezelfde temperatuur werden gehouden en gedurende dezelfde periode niet tot koorts leidden.afhankelijk verschil in lichaamsgewicht.gewicht muizen.Vergeleken met temperaturen nabij thermoneutraal of bij kamertemperatuur, resulteerde groei bij kamertemperatuur in DIO of muizen met een normaal gewicht op een vetrijk dieet, maar niet op een muizendieet met een normaal gewicht om relatief minder aan te komen.lichaam.Ondersteund door andere studies17,18,19,20,21 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 onze studie verminderde zowel de toevoeging van nestmateriaal als het verbergen van 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 getoond8,12, maar het ondersteunt wel andere onderzoeken die thermoneutraliteit aantonen.temperaturen van 30°C bij muizen met een laag punt7, 10, 24. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, is aangetoond dat het thermoneutrale punt bij muizen overdag niet statisch is, aangezien het lager is tijdens de rustfase (licht), mogelijk als gevolg van een lager calorieverbruik. productie als resultaat van activiteit en voeding-geïnduceerde thermogenese.Dus in de lichte fase blijkt het laagste punt van thermische neutraliteit ~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 thermische gevoeligheid, die zowel de warmtedissipatie (oppervlakte) als de warmteopwekking (volume) beïnvloedt.Naast oppervlakte wordt warmteoverdracht ook bepaald door isolatie (snelheid van warmteoverdracht).Bij mensen kan vetmassa warmteverlies verminderen door een isolerende barrière rond de carrosserie te creëren, en er is gesuggereerd dat vetmassa ook belangrijk is voor thermische isolatie bij muizen, het verlagen van het thermoneutrale punt en het verminderen van de temperatuurgevoeligheid onder het thermische neutrale punt ( kromme helling).omgevingstemperatuur vergeleken met EE)12.Ons onderzoek was niet opgezet om deze vermoedelijke relatie direct te beoordelen, omdat de gegevens over de lichaamssamenstelling 9 dagen voordat de gegevens over het energieverbruik werden verzameld, werden verzameld en omdat de vetmassa tijdens het onderzoek niet stabiel was.Aangezien 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 basisisolatie zou moeten bieden.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 30-50% van de totale thermische isolatie te bieden4,24.Bij dode muizen nam de thermische geleidbaarheid echter onmiddellijk na de dood toe met ongeveer 450%, wat suggereert dat het isolerende effect van de vacht noodzakelijk is om fysiologische mechanismen, waaronder vasoconstrictie, te laten werken.Naast soortverschillen in vacht tussen muizen en mensen, kan het slechte isolerende effect van obesitas bij muizen ook worden beïnvloed door de volgende overwegingen: De isolerende factor van menselijke vetmassa wordt voornamelijk gemedieerd door onderhuidse vetmassa (dikte)26,27.Typisch 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 persoon, aangezien wordt beweerd dat verbeterde thermische isolatie wordt gecompenseerd door de onvermijdelijke toename van het oppervlak (en dus meer 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 5 weken niet bij verschillende temperaturen, waarschijnlijk omdat de muizen in dezelfde staat van energiebalans verkeerden.waren qua gewicht en lichaamssamenstelling hetzelfde als aan het eind van het onderzoek.In overeenstemming met de gelijkenis in vetmassa, waren er ook geen verschillen in plasmaleptinespiegels, noch in nuchtere insuline, C-peptide en glucagon.Er werden meer signalen gevonden in DIO-muizen.Hoewel muizen bij 22°C in deze toestand ook geen algehele negatieve energiebalans hadden (omdat ze zwaarder werden), hadden ze aan het einde van het onderzoek relatief meer energietekort vergeleken met muizen die bij 30°C waren 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 liesvet, zoals veranderingen in de expressie van op adipohormoon reagerende lipase, aangezien FFA en glycerol die vrijkomen uit vet dat uit deze depots wordt geëxtraheerd tussen groepen lijken op elkaar.Hoewel we de sympathische tonus niet hebben onderzocht in de huidige studie, hebben anderen ontdekt dat deze (gebaseerd op hartslag en gemiddelde arteriële druk) lineair gerelateerd is aan de omgevingstemperatuur bij muizen en ongeveer lager is bij 30°C dan bij 22°C 20% C Aldus kunnen temperatuurafhankelijke verschillen in sympathische tonus een rol spelen bij lipolyse in ons onderzoek, maar aangezien een toename van sympathische tonus lipolyse eerder stimuleert dan remt, kunnen andere mechanismen deze afname bij gekweekte muizen tegengaan.Mogelijke rol bij de afbraak van lichaamsvet.Kamertemperatuur.Bovendien wordt een deel van het stimulerende effect van sympathische tonus op lipolyse indirect gemedieerd door sterke remming van insulinesecretie, wat het effect benadrukt van insuline-onderbrekende suppletie op lipolyse30, maar in onze studie werden nuchtere plasma-insuline en C-peptide sympathische tonus bij verschillende temperaturen niet genoeg om de lipolyse te veranderen.In plaats daarvan ontdekten we dat verschillen in energiestatus hoogstwaarschijnlijk de belangrijkste oorzaak waren van deze verschillen in DIO-muizen.De onderliggende redenen die leiden tot een betere regulatie van voedselinname met EE bij muizen met een normaal gewicht, vereisen nader 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 vetrijke voedingsmiddelen leidt tot meer op plezier gebaseerd eetgedrag dat tot op zekere hoogte geen verband houdt met homeostase..– gereguleerde voedselinname34,35,36.Daarom kan het verhoogde hedonische voedingsgedrag van DIO-muizen die met 45% HFD zijn behandeld een van de redenen zijn waarom deze muizen de voedselinname niet in evenwicht brachten met EE.Interessant is dat verschillen in eetlust en bloedglucoseregulerende hormonen ook 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 daalden de glucagonspiegels met de temperatuur.In hoeverre temperatuur deze verschillen direct kan beïnvloeden verdient nader onderzoek, maar in het geval van leptine speelde de relatieve negatieve energiebalans en dus lagere vetmassa bij muizen bij 22°C zeker een belangrijke rol, aangezien vetmassa en plasma leptine sterk gecorreleerd37.De interpretatie van het glucagon-signaal is echter raadselachtiger.Net als bij insuline werd de secretie van glucagon sterk geremd door een toename van de sympathische tonus, maar de hoogste sympathische tonus werd voorspeld in de groep met een temperatuur van 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 ons onderzoek waren echter ook ongevoelig voor insuline, dus dit kon ook niet de belangrijkste factor zijn in de toename van glucagon-signalering in de 22°C-groep.Levervetgehalte is ook positief geassocieerd met een toename van de glucagonconcentratie in het plasma, waarvan de mechanismen op hun beurt kunnen bestaan uit hepatische glucagonresistentie, verminderde ureumproductie, verhoogde circulerende aminozuurconcentraties en verhoogde aminozuur-gestimuleerde glucagonsecretie40,41, 42.Aangezien 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 het initiëren van de metabolische afweer tegen hypothermie43,44.Aldus neemt de plasma-T3-concentratie, mogelijk gecontroleerd door centraal gemedieerde mechanismen,45,46 toe bij zowel muizen als mensen onder minder dan thermoneutrale omstandigheden47, hoewel de toename bij mensen kleiner is, wat vatbaarder is voor muizen.Dit komt overeen met warmteverlies aan de omgeving.We hebben in het huidige onderzoek geen plasma-T3-concentraties gemeten, maar de concentraties kunnen lager zijn geweest in de 30°C-groep, wat het effect van deze groep op plasmaglucagonspiegels kan verklaren, aangezien wij (bijgewerkte afbeelding 5a) en anderen hebben aangetoond dat T3 verhoogt plasmaglucagon op een dosisafhankelijke manier.Van schildklierhormonen is gemeld dat ze FGF21-expressie in de lever induceren.Net als glucagon namen de plasma-FGF21-concentraties ook toe met plasma-T3-concentraties (aanvullende figuur 5b en referentie 48), maar vergeleken met glucagon werden de FGF21-plasmaconcentraties in ons onderzoek niet beïnvloed door temperatuur.De onderliggende redenen voor deze discrepantie vereisen nader onderzoek, maar T3-aangedreven FGF21-inductie zou moeten plaatsvinden bij hogere niveaus van T3-blootstelling in vergelijking 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 bij teelt in een thermoneutrale omgeving (hier gedefinieerd als 28 °C) 19 .In onze studie werd deze relatie niet gerepliceerd in DIO-muizen, maar muizen met een normaal gewicht die op 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 mogelijke gunstige effecten van blootstelling aan thermoneutrale omstandigheden om de glucosetolerantie te verbeteren.Een mogelijke verwarrende factor is dat OGTT om praktische redenen bij kamertemperatuur wordt uitgevoerd.Muizen die bij hogere temperaturen werden gehuisvest, ondervonden dus een milde koudeschok, wat de opname / klaring van glucose kan beïnvloeden.Echter, op basis van vergelijkbare nuchtere bloedglucoseconcentraties in verschillende temperatuurgroepen, hebben veranderingen in de omgevingstemperatuur de resultaten mogelijk niet significant beïnvloed.
Zoals eerder vermeld, is onlangs benadrukt dat het verhogen van de kamertemperatuur sommige reacties op koude stress kan verzwakken, wat de overdraagbaarheid van muisgegevens op mensen in twijfel kan trekken.Het is echter niet duidelijk wat de optimale temperatuur is om muizen de menselijke fysiologie na te laten bootsen.Het antwoord op deze vraag kan ook worden beïnvloed door het vakgebied en het onderzochte eindpunt.Een voorbeeld hiervan is het effect van voeding op levervetstapeling, glucosetolerantie en insulineresistentie19.In termen van energieverbruik zijn sommige onderzoekers van mening dat thermoneutraliteit de optimale temperatuur is om op te groeien, aangezien mensen weinig extra energie nodig hebben om hun lichaamstemperatuur op peil te houden, en definiëren ze een enkele schoottemperatuur 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 met volwassen muizen op één knie 23-25°C is, aangezien ze vonden dat de thermoneutraliteit 26-28°C was en gebaseerd op een lagere temperatuur van ongeveer 3°C bij mensen.hun lagere kritische temperatuur, hier gedefinieerd als 23°C, is iets 8,12.Onze studie komt overeen met verschillende andere studies die stellen dat thermische neutraliteit niet wordt bereikt bij 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, wat aangeeft dat 23-25°C te laag is.Een andere belangrijke factor om rekening mee te houden met betrekking tot kamertemperatuur en thermoneutraliteit bij muizen is huisvesting voor één of meerdere muizen.Wanneer muizen in groepen werden gehuisvest in plaats van individueel, zoals in ons onderzoek, was de temperatuurgevoeligheid verminderd, mogelijk als gevolg van de drukte van de dieren.De kamertemperatuur was echter nog steeds onder de LTL van 25 wanneer drie groepen werden gebruikt.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 BAT-activiteit te verhogen, wat meer dan 60% EE is bij 5°C alleen,51,52 was de bijdrage van menselijke BAT-activiteit aan EE significant hoger, veel kleiner.Daarom kan het verminderen van de BAT-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 moet worden verhoogd tot boven 27,5°C in vergelijking met muizen bij 22°C om verschillen in de expressie van BAT-genen die verantwoordelijk zijn voor functie/activering te detecteren.De gevonden verschillen tussen de groepen bij 30 en 22°C wezen echter niet altijd op een toename van de BBT-activiteit in de 22°C-groep, omdat Ucp1, Adrb2 en Vegf-a in de 22°C-groep omlaag gereguleerd waren.De oorzaak van deze onverwachte resultaten moet nog worden vastgesteld.Een mogelijkheid is dat hun verhoogde expressie geen signaal is van verhoogde kamertemperatuur, maar eerder een acuut effect van het verplaatsen van 30°C naar 22°C op de dag van verwijdering (de muizen ervoeren dit 5-10 minuten voor het opstijgen). .).
Een algemene beperking van onze studie is dat we alleen mannelijke muizen hebben bestudeerd.Ander onderzoek suggereert dat geslacht een belangrijke overweging kan zijn bij onze primaire indicaties, aangezien vrouwelijke muizen met één knie gevoeliger zijn voor temperatuur vanwege een hogere thermische geleidbaarheid en het handhaven van beter gecontroleerde kerntemperaturen.Bovendien vertoonden vrouwelijke muizen (op HFD) een grotere associatie van energie-inname met EE bij 30 °C in vergelijking met mannelijke muizen die meer muizen van hetzelfde geslacht aten (in dit geval 20 °C) 20 .Bij vrouwelijke muizen is het effect subthermonetrale inhoud dus hoger, maar heeft 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 metabole flexibiliteit onmogelijk maakte (zoals gemeten door RER-veranderingen voor veranderingen in de voeding in verschillende samenstellingen van macronutriënten).bij vrouwtjes- en mannetjesmuizen die bij 20°C werden gehouden in vergelijking met overeenkomstige muizen die bij 30°C werden gehouden.
Concluderend, onze studie toont aan dat, net als in andere studies, muizen met een normaal gewicht in ronde 1 thermoneutraal zijn boven de voorspelde 27,5°C.Bovendien toont ons onderzoek aan dat obesitas geen belangrijke isolerende factor is bij muizen met een normaal gewicht of DIO, wat resulteert in vergelijkbare temperatuur:EE-verhoudingen bij DIO-muizen 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 behield over het gehele temperatuurbereik, was de voedselinname van DIO-muizen hetzelfde bij verschillende temperaturen, wat resulteerde in een hoger percentage muizen bij 30°C .bij 22°C meer lichaamsgewicht aangekomen.Over het algemeen zijn systematische onderzoeken naar het potentiële belang van leven onder thermoneutrale temperaturen gerechtvaardigd vanwege de vaak waargenomen slechte verdraagbaarheid tussen muis- en mensstudies.Bij obesitasonderzoeken kan bijvoorbeeld een gedeeltelijke verklaring voor de over het algemeen slechtere vertaalbaarheid te wijten zijn aan het feit dat onderzoeken naar gewichtsverlies bij muizen meestal worden uitgevoerd op dieren met matige koudestress die op kamertemperatuur worden gehouden vanwege hun verhoogde EE.Overdreven gewichtsverlies in vergelijking met het verwachte lichaamsgewicht van een persoon, in het bijzonder als het werkingsmechanisme afhangt van het verhogen van EE door de activiteit van BAP te verhogen, dat actiever en geactiveerder is bij kamertemperatuur dan bij 30°C.
In overeenstemming met de Deense wet op dierproeven (1987) en de National Institutes of Health (publicatie nr. 85-23) en het Europees Verdrag voor de bescherming van gewervelde dieren 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 de studie 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 monitors voor voedsel- en waterkwaliteit omvatte en een Promethion BZ1-frame dat registreerde activiteitsniveaus door straalonderbrekingen te meten.XYZ.Muizen (n = 8) werden individueel gehuisvest bij 22, 25, 27,5 of 30°C met beddengoed maar zonder beschutting en nestmateriaal op een 12:12 uur licht:donker cyclus (licht: 06:00-18:00) .2500ml/min.Muizen werden 7 dagen voorafgaand aan registratie geacclimatiseerd.Vier dagen achter elkaar werden opnames gemaakt.Daarna werden de muizen nog 12 dagen bij de respectieve 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 basisgegevens te verzamelen), en vervolgens werd de temperatuur aan het begin van de lichtfase om de dag in stappen van 2°C verhoogd ( 06:00) tot het bereiken van 30 °C Daarna werd de temperatuur verlaagd tot 22 °C en werden er nog twee dagen gegevens verzameld.Na nog eens twee dagen opname bij 22°C werden huiden bij alle temperaturen aan alle cellen toegevoegd en begon het verzamelen van gegevens op de tweede dag (dag 17) en gedurende drie dagen.Daarna (dag 20) werd nestmateriaal (8-10 g) aan alle cellen toegevoegd aan het begin van de lichtcyclus (06:00) en werden er nog drie dagen gegevens verzameld.Dus aan het einde van de studie werden muizen die op 22°C werden gehouden 21/33 dagen op deze temperatuur gehouden en de laatste 8 dagen op 22°C, terwijl muizen op andere temperaturen 33 dagen op deze temperatuur werden gehouden./33 dagen.Muizen werden tijdens de studieperiode gevoerd.
Muizen met een normaal gewicht en DIO-muizen volgden dezelfde studieprocedures.Op dag -9 werden de muizen gewogen, MRI-gescand en verdeeld in groepen 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 beddengoed maar zonder nest- of onderdakmateriaal.De temperatuur wordt 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 muizen die bij 25, 27,5 en 30°C werden gehouden tot de 17e dag onder constante omstandigheden gehouden.Tegelijkertijd werd de temperatuur in de 22°C-groep verhoogd met tussenpozen van 2°C om de andere dag door de temperatuurcyclus (06:00 uur) aan te passen aan het begin van de blootstelling aan licht (gegevens worden getoond in Fig. 1) .Op dag 15 daalde de temperatuur tot 22°C en werden twee dagen aan gegevens verzameld om basisgegevens te verkrijgen voor volgende behandelingen.Op dag 17 werden aan alle muizen huiden toegevoegd en op dag 20 werd nestmateriaal toegevoegd (fig. 5).Op de 23e dag werden de muizen gewogen en onderworpen aan MRI-scanning, waarna ze 24 uur alleen werden gelaten.Op dag 24 werden de muizen gevast vanaf het begin van de fotoperiode (06:00) en kregen ze OGTT (2 g/kg) om 12:00 (6-7 uur vasten).Daarna werden de muizen teruggebracht naar hun respectievelijke SABLE-omstandigheden en op de tweede dag (dag 25) geëuthanaseerd.
DIO-muizen (n = 8) volgden hetzelfde protocol als muizen met een normaal gewicht (zoals hierboven en in figuur 8 beschreven).Muizen behielden 45% HFD tijdens het energieverbruiksexperiment.
VO2 en VCO2, evenals waterdampdruk, werden geregistreerd met een frequentie van 1 Hz met een celtijdconstante van 2,5 min.Voedsel- en wateropname 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 (bijv. onjuiste 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 secretie van glucosemetaboliserende hormonen te reguleren.Om deze hypothese te testen, hebben we uiteindelijk een lichaamstemperatuuronderzoek voltooid door muizen met een normaal gewicht te provoceren met een DIO orale glucosebelasting (2 g / kg).Methoden worden in detail 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 retroorbitale venapunctie.Kwantificering van plasmalipiden en hormonen en lipiden in de lever wordt beschreven in aanvullende materialen.
Om te onderzoeken of de schaaltemperatuur intrinsieke veranderingen in vetweefsel veroorzaakt die de lipolyse beïnvloeden, werd inguinaal en epididymaal vetweefsel direct uit muizen gesneden na het laatste bloedingsstadium.Weefsels werden verwerkt met behulp van de nieuw ontwikkelde ex vivo lipolyse-assay beschreven in aanvullende methoden.
Bruin vetweefsel (BAT) werd verzameld op de dag van het einde van het onderzoek en verwerkt zoals beschreven in de aanvullende methoden.
Gegevens worden gepresenteerd 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).Statistische significantie werd beoordeeld in GraphPad Prism en getest door middel van gepaarde t-test, herhaalde metingen eenrichtings-/tweerichtings-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest, of ongepaarde eenrichtings-ANOVA gevolgd door Tukey's meervoudige vergelijkingstest, 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 bij hetzelfde dier (in vivo of op een weefselmonster).Wat de reproduceerbaarheid van gegevens betreft, werd een verband tussen energieverbruik en behuizingstemperatuur 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 gegenereerd.
Zie voor meer informatie over het ontwerp van de studie de samenvatting van het Nature Research Report die aan dit artikel is gekoppeld.
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 gegevens die in ESM worden weergegeven, kunnen na redelijke tests naar Rune E Kuhre worden gestuurd.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Proefdieren als surrogaatmodellen van menselijke obesitas. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Proefdieren als surrogaatmodellen van menselijke obesitas.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.en Tang-Christensen M. Proefdieren 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 vervangingsmodel voor mensen.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.en Tang-Christensen M. Proefdieren 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 grootte van de brandwond.Brandwonden 22, 607-611 (1996).
Gordon, SJ Het thermoregulerende systeem van de muis: de implicaties ervan voor de overdracht van biomedische gegevens aan 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 temperatuur en koude-geïnduceerde thermogenese waren omgekeerd gerelateerd aan lichaamsgewicht en basaal metabolisme bij magere personen en personen met overgewicht.J. Van harte.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 huisvestingstemperatuur voor muizen die de menselijke thermische omgeving simuleren: een experimenteel onderzoek.Moore.metabolisme.7, 161-170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muisexperimenten te vertalen naar mensen? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muisexperimenten te vertalen naar mensen?Keyer J, Lee M en Speakman JR Wat is de beste kamertemperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten op 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 op mensen?Moore.metabolisme.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor menselijke fysiologie: wanneer verschillende graden in huisvestingstemperatuur van belang zijn. Seeley, RJ & MacDougald, OA Muizen als experimentele modellen voor menselijke fysiologie: wanneer verschillende graden in huisvestingstemperatuur van belang zijn. SEELEY, RJ & MACDOUGALD, OA ыши ыши как экспериментальvel модели дл диизиолологии человека: нес fil ног� ™ ннезю� нarmд нuidelijk ™ нен filз� нarmд юuidelijk ™ нзззззrist вarmд� нarmд� нarmд� нarmд� нarmд� нarmд� нarmд� нarmд� нarmдз� нarmдз� нarmle. Нarmд� нзззrist ür 14 в? вarmд� нзззrist взrist в? нзrist ° з? нarmдз� нзrist. 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 Seeley, RJ & MacDougald, OA Seeley, rj & macDougald, oa к кксSTrijf эwoord талchter модель физиололололоarigeuwen челоchter Seeley, RJ & MacDougald, OA-muizen als een experimenteel model van menselijke fysiologie: wanneer een paar graden kamertemperatuur ertoe doet.Nationaal metabolisme.3, 443-445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag "Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muizenexperimenten te vertalen naar mensen?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Het antwoord op de vraag "Wat is de beste huisvestingstemperatuur om muizenexperimenten te vertalen naar mensen?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Antwoord op de vraag "Wat is de beste kamertemperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten op mensen?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. en Nedergaard J. Antwoorden op de vraag "Wat is de optimale schaaltemperatuur voor het overbrengen van muisexperimenten op mensen?"Ja: thermoneutraal.Moore.metabolisme.26, 1-3 (2019).
Posttijd: 28 oktober 2022