Děkujeme za návštěvu Nature.com. Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS. Pro nejlepší zážitek doporučujeme použít aktualizovaný prohlížeč (nebo zakázat režim kompatibility v Internet Explorer). Mezitím, abychom zajistili trvalou podporu, vykreslíme web bez stylů a javascriptu.
Většina metabolických studií u myší se provádí při teplotě místnosti, ačkoli za těchto podmínek, na rozdíl od lidí, myši utrácí mnoho energie udržování vnitřní teploty. Zde popisujeme normální váhu a obezitu vyvolanou stravou (DIO) u myší C57BL/6J krmených chow chow nebo 45% dietou s vysokým obsahem tuku. Myši byly umístěny po dobu 33 dnů při 22, 25, 27,5 a 30 ° C v nepřímé kalorimetrickém systému. Ukazujeme, že výdaje na energii se lineárně zvyšují z 30 ° C na 22 ° C a u obou myších modelů je asi o 30% vyšší při 22 ° C. U myší s normální hmotností byl příjem potravy proti EE. Naopak, DIO myši nesnížily příjem potravy, když se EE snížila. Na konci studie tedy měly myši při 30 ° C vyšší tělesnou hmotnost, tukovou hmotu a glycerol a triglyceridy v plazmě než myši při 22 ° C. Nerovnováha u dio myší může být způsobena zvýšenou dietou na bázi potěšení.
Myš je nejčastěji používaným zvířecím modelem pro studium fyziologie a patofyziologie člověka a je často výchozí zvíře používané v raných stádiích objevování a vývoje léčiva. Myši se však liší od lidí několika důležitými fyziologickými způsoby, a přestože allometrické škálování lze do určité míry použít, aby se přemístily na lidi, obrovské rozdíly mezi myší a lidmi leží v termoregulaci a energetické homeostáze. To ukazuje základní nekonzistentnost. Průměrná tělesná hmotnost dospělých myší je alespoň tisíckrát menší než u dospělých (50 g vs. 50 kg) a poměr povrchu k hmotnosti se liší asi 400krát kvůli nelineární geometrické transformaci popsané MEE . Rovnice 2. V důsledku toho myši ztratí výrazně více tepla vzhledem k jejich objemu, takže jsou citlivější na teplotu, náchylnější k podchlazení a mají průměrnou bazální metabolickou rychlost desetkrát vyšší než u lidí. Při standardní pokojové teplotě (~ 22 ° C) musí myši zvýšit své celkové výdaje na energii (EE) přibližně o 30%, aby se udržela teplota tělesnosti jádra. Při nižších teplotách se EE zvyšuje ještě o 50% a 100% při 15 a 7 ° C ve srovnání s EE při 22 ° C. Standardní podmínky bydlení tedy vyvolávají reakci na studené stres, což by mohlo ohrozit přenositelnost výsledků myši na člověka, protože lidé žijící v moderních společnostech tráví většinu času v termoneutrálních podmínkách (protože naše nižší poměr povrchu k objemu nás činí méně citlivými na to Teplota, když vytváříme kolem nás termoneutrální zónu (TNZ). Pouze 2–4 ° C7,8 Ve skutečnosti tento důležitý aspekt v posledních letech věnoval značnou pozornost, 7,8,9,11,12 a bylo navrženo, že některé „druhové rozdíly“ lze zmírnit zvýšením skořepiny Teplota 9. V teplotním rozsahu však neexistuje shoda, která u myší představuje termoneutralitu. Zda je nižší kritická teplota v termoneutrálním rozmezí u myší s jedním kolenem blíže k 25 ° C nebo blíže k 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 zůstává kontroverzní. EE a další metabolické parametry byly omezeny na hodiny až dny, takže rozsah, v jakém může prodloužené vystavení různým teplotám ovlivnit metabolické parametry, jako je tělesná hmotnost, je nejasná. Spotřeba, využití substrátu, tolerance glukózy a koncentrace lipidů a glukózy v plazmě a hormony regulující chuť k jídlu. Kromě toho je zapotřebí dalšího výzkumu, aby se zjistilo, do jaké míry může být dieta ovlivněna tyto parametry (dio myši na dietě s vysokým obsahem tuku, může být více orientována na dietu založenou na potěšení (hedonickou)). Abychom poskytli více informací o tomto tématu, zkoumali jsme účinek teploty výchovy na výše uvedené metabolické parametry u dospělých samců myší s normální hmotností a dietními obézními (DIO) samcemi myší na 45% s vysokým obsahem tuku. Myši byly udržovány při 22, 25, 27,5 nebo 30 ° C po dobu nejméně tří týdnů. Teploty pod 22 ° C nebyly studovány, protože standardní pouzdro zvířat je zřídka pod pokojovou teplotou. Zjistili jsme, že myši s normální hmotností a s jedním kruhem reagovaly podobně jako změny teploty krytu z hlediska EE a bez ohledu na stav krytu (s nebo bez přístřeší/hnízdního materiálu). Přestože normální váhové myši však upravily příjem potravy podle EE, příjem potravy u myší s potravinami byl do značné míry nezávislý na EE, což mělo za následek větší váhu. Podle údajů tělesné hmotnosti plazmatické koncentrace lipidů a ketonových těl ukázaly, že DIO myši při 30 ° C měly pozitivnější energetickou rovnováhu než myši při 22 ° C. Základní důvody pro rozdíly v rovnováze příjmu energie a EE mezi normální hmotností a dio myšími vyžadují další studium, ale mohou souviset s patofyziologickými změnami u myší DIO a vlivem diety založené na potěšení v důsledku obézní stravy.
EE se lineárně zvýšila z 30 na 22 ° C a byla asi o 30% vyšší při 22 ° C ve srovnání s 30 ° C (obr. 1A, B). Směnný kurz dýchacích cest (RER) byl nezávislý na teplotě (obr. 1C, D). Příjem potravy byl v souladu s dynamikou EE a zvýšil se s klesající teplotou (také o 30% vyšší při 22 ° C ve srovnání s 30 ° C (obr. 1E, f). Příjem vody. Objem a úroveň aktivity nezávisí na teplotě (obr. 1G).
Muži myši (C57BL/6J, 20 týdnů staré, individuální bydlení, n = 7) byly umístěny v metabolických klecích při 22 ° C po dobu jednoho týdne před začátkem studie. Dva dny po sběru údajů o pozadí byla teplota zvýšena v přírůstcích 2 ° C v 06:00 hodin denně (začátek světelné fáze). Data jsou prezentována jako průměr ± standardní chyba průměru a temná fáze (18: 00–06: 00 h) je reprezentována šedou krabicí. Výdaje na energii (KCAL/H), B celkové energetické výdaje při různých teplotách (KCAL/24 h), C respirační směnné kurzy (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D průměr ve fázi světla a tma (nulová hodnota je definována jako 0,7). Emulativní příjem potravy (g), F 24h celkový příjem potravy, G 24h celkový příjem vody (ML), H 24h celkový příjem vody, I kumulativní úroveň aktivity (M) a J celková úroveň aktivity (m/24 hodin). ). Myši byly udržovány při uvedené teplotě po dobu 48 hodin. Data zobrazená pro 24, 26, 28 a 30 ° C se vztahují na posledních 24 hodin každého cyklu. Myši zůstaly krmeny během studie. Statistická významnost byla testována opakovanými měřeními jednosměrné ANOVA následované Tukeyho vícenásobným srovnávacím testem. Hvězdičky označují význam pro počáteční hodnotu 22 ° C, stínování ukazuje význam mezi jinými skupinami, jak je uvedeno. *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.Průměrné hodnoty byly vypočteny po celé experimentální období (0-192 hodin). n = 7.
Stejně jako v případě myší s normální hmotností se EE lineárně zvýšila s klesající teplotou a v tomto případě byla EE také asi o 30% vyšší při 22 ° C ve srovnání s 30 ° C (obr. 2a, b). RER se při různých teplotách nezměnil (obr. 2c, d). Na rozdíl od myší s normální hmotností nebyl příjem potravy v souladu s EE jako funkce pokojové teploty. Příjem potravy, příjem vody a úroveň aktivity byly nezávislé na teplotě (obr. 2E - J).
Samoví (C57BL/6J, 20 týdnů) dio myší byly individuálně umístěny v metabolických klecích při 22 ° C po dobu jednoho týdne před začátkem studie. Myši mohou použít 45% HFD AD libitum. Po aklimatizaci po dobu dvou dnů byla shromážděna základní data. Následně byla teplota zvýšena v přírůstcích 2 ° C každý druhý den v 06:00 (začátek světelné fáze). Data jsou prezentována jako průměr ± standardní chyba průměru a temná fáze (18: 00–06: 00 h) je reprezentována šedou krabicí. Výdaje na energii (KCAL/H), B celkové energetické výdaje při různých teplotách (KCAL/24 h), C respirační směnné kurzy (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D průměr ve fázi světla a tma (nulová hodnota je definována jako 0,7). Emulativní příjem potravy (g), F 24h celkový příjem potravy, G 24h celkový příjem vody (ML), H 24h celkový příjem vody, I kumulativní úroveň aktivity (M) a J celková úroveň aktivity (m/24 hodin). ). Myši byly udržovány při uvedené teplotě po dobu 48 hodin. Data zobrazená pro 24, 26, 28 a 30 ° C se vztahují na posledních 24 hodin každého cyklu. Myši byly udržovány na 45% HFD až do konce studie. Statistická významnost byla testována opakovanými měřeními jednosměrné ANOVA následované Tukeyho vícenásobným srovnávacím testem. Hvězdičky označují význam pro počáteční hodnotu 22 ° C, stínování ukazuje význam mezi jinými skupinami, jak je uvedeno. *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.Průměrné hodnoty byly vypočteny po celé experimentální období (0-192 hodin). n = 7.
V další řadě experimentů jsme zkoumali vliv teploty okolního na stejné parametry, ale tentokrát mezi skupinami myší, které byly neustále udržovány při určité teplotě. Myši byly rozděleny do čtyř skupin, aby se minimalizovaly statistické změny ve střední a standardní odchylce tělesné hmotnosti, tuku a normální tělesné hmotnosti (obr. 3A - C). Po 7 dnech aklimatizace bylo zaznamenáno 4,5 dne EE. EE je významně ovlivněna okolní teplotou jak během denního světla, tak v noci (obr. 3D), a lineárně se zvyšuje, když se teplota snižuje z 27,5 ° C na 22 ° C (obr. 3E). Ve srovnání s jinými skupinami byla RER skupiny 25 ° C poněkud snížena a mezi zbývajícími skupinami nebyly žádné rozdíly (obr. 3F, G). Příjem potravy paralelně s vzorem EE A zvýšil přibližně o 30% při 22 ° C ve srovnání s 30 ° C (obr. 3H, I). Spotřeba vody a hladiny aktivity se mezi skupinami významně nelišily (obr. 3J, K). Expozice různým teplotám po dobu až 33 dnů nevedla k rozdílům v tělesné hmotnosti, štíhlé hmotě a tukové hmotnosti mezi skupinami (obr. 3N-S), ale vedlo ke snížení libové tělesné hmotnosti přibližně 15% ve srovnání s Skóre s vlastním hlášením (obr. 3N-S). 3B, R, C)) a tuková hmota se zvýšila o více než 2krát (z ~ 1 g do 2–3 g, obr. 3C, T, C). Bohužel, skříň 30 ° C má kalibrační chyby a nemůže poskytnout přesná data EE a RER.
- tělesná hmotnost (A), štíhlá hmota (b) a tuková hmota (c) po 8 dnech (jeden den před přenosem do systému Sable). D spotřeba energie (kcal/h). E Průměrná spotřeba energie (0–108 hodin) při různých teplotách (KCAL/24 hodin). poměr respirační výměny (RER) (VCO2/VO2). G průměr RER (VCO2/VO2). H celkový příjem potravy (g). Mám na mysli příjem potravy (G/24 hodin). J Celková spotřeba vody (ML). K průměrná spotřeba vody (ml/24 hodin). l Kumulativní úroveň aktivity (M). m Průměrná úroveň aktivity (m/24 h). n Tělesná hmotnost 18. den, o změna tělesné hmotnosti (od -8 na 18. den), p štíhlá hmota o 18. den, Q změna v štíhlé hmotě (od -8. do 18. dne), hmotnost tuku v den 18 a změna hmoty tuku (od -8 na 18 dní). Statistickou významnost opakovaných opatření byla testována Oneway-ANOVA následovanou Tukeyho vícenásobným srovnávacím testem. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0 0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05 ， ** P <0,01 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05 ， ** P <0,01 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0 0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001.Data jsou uvedena jako průměrná + standardní chyba průměru, temná fáze (18: 00-06: 00 h) je reprezentována šedými boxy. Tečky na histogramech představují jednotlivé myši. Průměrné hodnoty byly vypočteny po celé experimentální období (0-108 hodin). n = 7.
Myši byly porovnávány v tělesné hmotnosti, libové hmotnosti a hmotnosti tuku na začátku (obr. 4a - c) a udržovány na 22, 25, 27,5 a 30 ° C jako ve studiích u normální hmotnosti myší. . Při porovnání skupin myší vykazoval vztah mezi EE a teplotou podobný lineární vztah s teplotou v průběhu času u stejných myší. Myši tak udržovaly při 22 ° C konzumovaly asi 30% více energie než myši udržované při 30 ° C (obr. 4d, E). Při studiu účinků u zvířat teplota ne vždy ovlivnila RER (obr. 4F, G). Příjem potravy, příjem vody a aktivita nebyly významně ovlivněny teplotou (obr. 4H - M). Po 33 dnech výchovy měly myši při 30 ° C výrazně vyšší tělesnou hmotnost než myši při 22 ° C (obr. 4N). Ve srovnání s jejich příslušnými základními body měly myši chované při 30 ° C výrazně vyšší tělesné hmotnosti než myši chované při 22 ° C (průměr ± standardní chyba průměru: obr. 4o). Relativně vyšší přírůstek hmotnosti byl způsoben zvýšením tukové hmoty (obr. 4p, q) spíše než zvýšením libové hmoty (obr. 4R, S). V souladu s nižší hodnotou EE při 30 ° C byla exprese několika bat genů, které zvyšují funkci/aktivitu BAT, při 30 ° C ve srovnání s 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 a PRDM16. Nebyly ovlivněny další klíčové geny, které také zvyšují funkci/aktivitu BAT: SEMA3A (regulace růstu neuritů), TFAM (mitochondriální biogeneze), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (glukoneogeneze) a CPT1A. UCP1 a VEGF-A, spojené se zvýšenou termogenní aktivitou, překvapivě nesnížily ve skupině 30 ° C spojené se zvýšenou termogenní aktivitou. Ve skutečnosti byly hladiny UCP1 u tří myší vyšší než ve skupině 22 ° C a VEGF-A a ADRB2 byly významně zvýšeny. Ve srovnání se skupinou 22 ° C se myši udržovaly při 25 ° C a 27,5 ° C neprokázaly žádnou změnu (doplňkový obrázek 1).
- tělesná hmotnost (A), štíhlá hmota (b) a tuková hmota (C) po 9 dnech (jeden den před přenosem do systému Sable). D spotřeba energie (EE, Kcal/H). E Průměrná spotřeba energie (0–96 hodin) při různých teplotách (KCAL/24 hodin). F respirační výměnná poměr (RER, VCO2/VO2). G průměr RER (VCO2/VO2). H celkový příjem potravy (g). Mám na mysli příjem potravy (G/24 hodin). J Celková spotřeba vody (ML). K průměrná spotřeba vody (ml/24 hodin). l Kumulativní úroveň aktivity (M). m Průměrná úroveň aktivity (m/24 h). n Tělesná hmotnost v den 23 (g), o Změna tělesné hmotnosti, p štíhlá hmota, q Změna libové hmoty (g) v den 23 ve srovnání s 9. dnem, změna tukové hmoty (g) ve 23. den, tuk Hmota (g) ve srovnání s 8. dnem, 23. dnem ve srovnání s -8. dnem. Statistickou významnost opakovaných opatření byla testována Oneway-ANOVA následovanou Tukeyho vícenásobným srovnávacím testem. *P <0,05, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05, *** P <0,001, **** P <0,0001. *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0 0001. *P <0,05, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0,05 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *P <0,05 ， *** P <0,001 ， **** P <0,0001。 *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0 0001. *P <0,05, *** P <0,001, **** P <0,0001.Data jsou uvedena jako průměrná + standardní chyba průměru, temná fáze (18: 00-06: 00 h) je reprezentována šedými boxy. Tečky na histogramech představují jednotlivé myši. Průměrné hodnoty byly vypočteny po celé experimentální období (0-96 hodin). n = 7.
Stejně jako lidé, myši často vytvářejí mikroprostředí, aby se snížily ztráty tepla na životní prostředí. Abychom kvantifikovali důležitost tohoto prostředí pro EE, vyhodnotili jsme EE na 22, 25, 27,5 a 30 ° C, s koženými strážemi a hnízdícími materiály nebo bez něj. Při 22 ° C přidání standardních kůží snižuje EE asi o 4%. Následné přidání hnízdního materiálu snížilo EE o 3–4% (obr. 5a, b). Při přidání domů nebo kůží + podestýlky (obrázek 5i - P) nebyly pozorovány žádné významné změny v příjmu potravy, příjem vody nebo úrovně aktivity. Přidání materiálu kůže a hnízda také významně snížilo EE při 25 a 30 ° C, ale odpovědi byly kvantitativně menší. Při 27,5 ° C nebyl pozorován žádný rozdíl. Zejména v těchto experimentech se EE snížila se zvyšující se teplotou, v tomto případě asi o 57% nižší než EE při 30 ° C ve srovnání s 22 ° C (obr. 5C - H). Stejná analýza byla provedena pouze pro světelnou fázi, kde byla EE blíže k bazálnímu metabolickému rychlosti, protože v tomto případě myši většinou spočívaly v kůži, což mělo za následek srovnatelné velikosti účinku při různých teplotách (doplňkový obrázek 2a - H) .
Data pro myši z přístřeší a hnízdního materiálu (tmavě modrá), domov, ale žádný hnízdní materiál (světle modrá) a domácí a hnízdní materiál (oranžová). Spotřeba energie (EE, kcal/h) pro místnosti A, C, E a G při 22, 25, 27,5 a 30 ° C, B, D, F a H znamená EE (KCAL/H). IP data pro myši umístěné při 22 ° C: I respirační frekvence (RER, VCO2/VO2), J střední RER (VCO2/VO2), K Kumulativní příjem potravy (G), L průměrný příjem potravy (G/24 h), m Celkový příjem vody (ML), N průměrný příjem vody AUC (ML/24H), O Celková aktivita (M), Průměrná úroveň aktivity P (m/24h). Data jsou uvedena jako průměrná + standardní chyba průměru, temná fáze (18: 00-06: 00 h) je reprezentována šedými boxy. Tečky na histogramech představují jednotlivé myši. Statistickou významnost opakovaných opatření byla testována Oneway-ANOVA následovanou Tukeyho vícenásobným srovnávacím testem. *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.Průměrné hodnoty byly vypočteny po celé experimentální období (0-72 hodin). n = 7.
U myší s normální hmotností (2-3 hodiny půstu) nevedlo chov při různých teplotách k významným rozdílům v plazmatických koncentracích TG, 3-HB, cholesterolu, alt a AST, ale HDL jako funkce teploty. Obrázek 6A-E). Plazmatické koncentrace nalačno leptinu, inzulínu, c-peptidu a glukagonu se také nelišily mezi skupinami (obrázky 6G-J). V den testu tolerance glukózy (po 31 dnech při různých teplotách) byla základní hladina glukózy v krvi (5-6 hodin půstu) přibližně 6,5 mm, bez rozdílu mezi skupinami. Podávání perorální glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak koncentrace maximálního maxima, tak inkrementální plocha pod křivkami (IAUC) (15–120 minut) byly ve skupině myší nižší při 30 ° C (individuální časové body: P. <0,05 - P <0,0001, obr. 6K, L) ve srovnání s myšími umístěnými při 22, 25 a 27,5 ° C (což se mezi sebou nelišilo). Podávání perorální glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak koncentrace maximálního maxima, tak inkrementální plocha pod křivkami (IAUC) (15–120 minut) byly ve skupině myší nižší při 30 ° C (individuální časové body: P. <0,05 - P <0,0001, obr. 6K, L) ve srovnání s myšími umístěnými při 22, 25 a 27,5 ° C (což se mezi sebou nelišilo). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию г už ко п п к г г už к п г už к п г už к г г už в г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iauc) (15–120 мин) ы г г г с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с с г с с с с с г с г с г г г г г г г с с с г г г г г г г г г г г г г г г г с г с г с с г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г с г г г г г г г с г (отдельные временные тки: p <0,05 - p <0 0001, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, с к к к коřin и к ко к коřin к ° C. различались между собой). Perorální podávání glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak koncentrace maximálního maxima, tak inkrementální plocha pod křivkami (IAUC) (15–120 minut) byly nižší ve skupině myší 30 ° C (oddělené časové body: P <0,05– - P <0,05–. P <0,0001, obr. 6K, L) ve srovnání s myšími udržovanými při 22, 25 a 27,5 ° C (což se od sebe nelišilo).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 的小鼠（彼此之间没有差异） 相比。 相比。 相比。））））口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 ， 浓度 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 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 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。 相比。）））））Orální podávání glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak koncentrace maximálního vrcholu, tak plocha pod křivkou (IAUC) (15–120 min) byly nižší ve skupině myší o rozloze 30 ° C (všechny časové body).: P <0,05 - P <0 0001, рис. : P <0,05 - P <0,0001, obr.6L, L) ve srovnání s myšími udržovanými při 22, 25 a 27,5 ° C (žádný rozdíl od sebe).
Plazmatické koncentrace TG, 3HB, cholesterolu, HDL, ALT, AST, FFA, Glycerol, Leptin, inzulín, C-peptid a glukagon jsou u dospělých samců dio (al) myší po 33 dnech krmení při uvedené teplotě uvedeny . Myši nebyly krmeny 2-3 hodiny před odběrem krve. Výjimkou byl test tolerance glukózy perorální, který byl proveden dva dny před koncem studie na myších postýlku po dobu 5-6 hodin a udržován při vhodné teplotě po dobu 31 dnů. Myši byly zpochybněny tělesnou hmotností 2 g/kg. Oblast pod údaji křivky (L) je vyjádřena jako přírůstková data (IAUC). Data jsou uvedena jako průměr ± SEM. Tečky představují jednotlivé vzorky. *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.
U myší DIO (také postitou po dobu 2-3 hodin) se koncentrace plazmatického cholesterolu, HDL, ALT, AST a FFA mezi skupinami nelišily. TG i glycerol byly významně zvýšeny ve skupině 30 ° C ve srovnání se skupinou 22 ° C (obrázky 7a - H). Naproti tomu 3-GB byla asi o 25% nižší při 30 ° C ve srovnání s 22 ° C (obrázek 7b). Ačkoli myši udržované při 22 ° C měly celkovou pozitivní energetickou rovnováhu, jak naznačuje přírůstek na váze, rozdíly v plazmatických koncentracích TG, glycerolu a 3-HB naznačují, že myši při 22 ° C, když vzorkování bylo menší než při 22 ° C. ° C. Myši chované při 30 ° C byly v relativně energeticky více negativním stavu. V souladu s tím byly koncentrace jater extrahovatelného glycerolu a TG, ale nikoli glykogen a cholesterol, vyšší ve skupině 30 ° C (doplňkový obrázek 3A-D). Abychom prozkoumali, zda jsou rozdíly v lipolýze závislé na teplotě (měřeno plazmatickým TG a glycerolem) výsledkem vnitřních změn v epididymálním nebo tříbožném tuku, extrahovali jsme z těchto obchodů tukovou tkáň na konci studie a kvantifikovali volnou mastnou kyselinu ex ex vivo. a uvolnění glycerolu. Ve všech experimentálních skupinách vykazovaly vzorky tukové tkáně z epididymálních a inguinálních skladeb alespoň dvojnásobné zvýšení produkce glycerolu a FFA v reakci na stimulaci isoproterenolu (doplňkový obr. 4a-D). Nebyl však nalezen žádný účinek teploty skořepiny na bazální nebo isoproterenol-stimulovanou lipolýzu. V souladu s vyšší tělesnou hmotností a hmotností tuku byly hladiny leptinu v plazmě významně vyšší ve skupině 30 ° C než ve skupině 22 ° C (obrázek 7i). Naopak, plazmatické hladiny inzulínu a C-peptidu se mezi teplotními skupinami nelišily (obr. 7k, k), ale glukagon v plazmě vykazoval závislost na teplotě, ale v tomto případě bylo téměř 22 ° C v opačné skupině dvakrát porovnáno do 30 ° C. Z. Skupina C (obr. 7L). FGF21 se nelišil mezi různými teplotními skupinami (obr. 7m). V den OGTT byla základní glukóza v krvi přibližně 10 mm a nelišila se mezi myšími umístěnými při různých teplotách (obr. 7N). Perorální podávání glukózy zvýšilo hladinu glukózy v krvi a dosáhlo vrcholu ve všech skupinách při koncentraci asi 18 mm 15 minut po dávkování. Nebyly zjištěny žádné významné rozdíly v IAUC (15–120 min) a koncentrace v různých časových bodech po dávce (15, 30, 60, 90 a 120 minut) (obrázek 7N, O).
Plazmatické koncentrace TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT, AST, FFA, glycerolu, leptinu, inzulínu, c-peptidu, glukagonu a FGF21 po 33 dnech po 33 dnech po 33 dnech. určená teplota. Myši nebyly krmeny 2-3 hodiny před odběrem krve. Test tolerance glukózy orální glukózy byl výjimkou, protože byl prováděn v dávce 2 g/kg tělesné hmotnosti dva dny před koncem studie u myší, které byly postitelné po dobu 5-6 hodin a udržovaly se při vhodné teplotě po dobu 31 dnů. Oblast pod údaji křivky (O) je zobrazena jako přírůstková data (IAUC). Data jsou uvedena jako průměr ± SEM. Tečky představují jednotlivé vzorky. *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.
Přenositelnost dat hlodavců na člověka je složitý problém, který hraje ústřední roli při interpretaci důležitosti pozorování v souvislosti s fyziologickým a farmakologickým výzkumem. Z ekonomických důvodů a usnadnění výzkumu jsou myši často udržovány při teplotě místnosti pod jejich termoneutrální zónou, což má za následek aktivaci různých kompenzačních fyziologických systémů, které zvyšují metabolickou rychlost a potenciálně narušují překladatelnost9. Expozice myší nachlazení tedy může učinit myši odolné vůči obezitě vyvolané stravou a může zabránit hyperglykémii u potkanů ošetřených streptozotocinem v důsledku zvýšeného transportu glukózy závislé na inzulínu. Není však jasné, do jaké míry prodloužená expozice různým relevantním teplotám (od místnosti k termoneutrálnímu) ovlivňuje různé energetické homeostázy normální hmotnosti myší (na potravinách) a dio myší (na HFD) a metabolických parametrech, stejně jako rozsah ke kterému byli schopni vyrovnat zvýšení EE se zvýšením příjmu potravy. Studie uvedená v tomto článku si klade za cíl přinést určité jasnosti tomuto tématu.
Ukazujeme, že u myší s normální hmotností dospělých a samců dio myší je EE nepřímo souvisí s teplotou místnosti mezi 22 a 30 ° C. EE tedy při 22 ° C byla asi o 30% vyšší než při 30 ° C. v obou myších modelech. Důležitým rozdílem mezi myšími s normální hmotností a myšími je však to, že zatímco normální váha myší odpovídaly EE při nižších teplotách tím, že se podle toho nastaví příjem potravy, příjem potravy u myší dio se lišil v různých úrovních. Studijní teploty byly podobné. Po jednom měsíci získaly myši Dio udržovány při 30 ° C větší tělesnou hmotnost a tukovou hmotu než myši udržované při 22 ° C, zatímco normální lidé udržovali při stejné teplotě a po stejnou dobu nevedli k horečce. Závislý rozdíl v tělesné hmotnosti. Hmotnostní myši. Ve srovnání s teplotami poblíž termoneutrálního nebo při teplotě místnosti vedl růst při teplotě místnosti k dietě s vysokým obsahem tuku nebo normální hmotnosti, ale ne na normální hmotnostní myši, aby se přineslo relativně menší hmotnost. tělo. Podporováno jinými studiemi17,18,19,20,21, ale ne All22,23.
Schopnost vytvořit mikroprostředí pro snížení tepelné ztráty se předpokládá, že posouvá tepelnou neutralitu doleva 8, 12. V naší studii přidání hnízdního materiálu i skrytí snížilo EE, ale nevedlo k tepelné neutralitě až do 28 ° C. Naše data tedy nepodporují, že nízký bod termoneutrality u dospělých myší s jedním kolenem, s domy nebo bez environmentálně, by měl být 26-28 ° C, jak je znázorněno 8,12, ale podporuje jiné studie vykazující termoneutralitu. Teploty 30 ° C u nízkopodnikových myší7, 10, 24. Aby se komplikovaly záležitosti, ukázalo se, že termoneutrální bod u myší není během dne statický, protože je nižší během klidové (lehké) fáze, pravděpodobně kvůli nižším kaloriím Produkce v důsledku aktivity a termogeneze vyvolané stravou. Ve světelné fázi se tedy dolní bod tepelné neutrality ukáže jako ~ 29 ° с a v temné fázi ~ 33 ° с25.
Nakonec je vztah mezi teplotou okolního a celkovou spotřebou energie určen rozptylem tepla. V této souvislosti je poměr povrchové plochy k objemu důležitým determinantem tepelné citlivosti, který ovlivňuje jak rozptyl tepla (povrchová plocha), tak tvorba tepla (objem). Kromě povrchové plochy je přenos tepla také určen izolací (rychlost přenosu tepla). U lidí může tuková hmota snížit tepelné ztráty vytvořením izolační bariéry kolem skořápky těla a bylo navrženo, že tuková hmota je také důležitá pro tepelnou izolaci u myší, snižuje termoneutrální bod a sníží citlivost teploty pod tepelným neutrálním bodem ( Sklon křivky). Okolní teplota ve srovnání s EE) 12. Naše studie nebyla navržena k přímému posouzení tohoto domnělého vztahu, protože údaje o složení těla byly shromážděny 9 dní před shromážděním údajů o energetických výdajích a protože tuková hmota nebyla během studie stabilní. Vzhledem k tomu, že normální hmotnost a dio myši mají 30% nižší EE při 30 ° C než při 22 ° C, a to i přes alespoň pětinásobný rozdíl v tukové hmotě, naše data nepodporují, že obezita by měla poskytovat základní izolaci. faktor, alespoň ne ve zkoumaném teplotním rozsahu. To je v souladu s jinými studiemi, které jsou lépe navrženy k prozkoumání tohoto 4,24. V těchto studiích byl izolační účinek obezity malý, ale bylo zjištěno, že srst poskytuje 30-50% celkové tepelné izolace4,24. U mrtvých myší se však tepelná vodivost zvýšila asi o 450% bezprostředně po smrti, což naznačuje, že izolační účinek kožešiny je nezbytný pro fyziologické mechanismy, včetně vazokonstrikce, pro práci. Kromě druhových rozdílů u kožešin mezi myšími a lidmi může být špatný izolační účinek obezity u myší také ovlivněn následujícími úvahami: Izolační faktor hmoty lidského tuku je zprostředkován hlavně subkutánní tukovou hmotou (tloušťka) 26,27. Obvykle u hlodavců méně než 20% celkového zvířete tuku28. Kromě toho může být celková tuková hmota ani suboptimálním měřítkem tepelné izolace jednotlivce, protože se tvrdilo, že zlepšená tepelná izolace je kompenzována nevyhnutelným zvýšením povrchové plochy (a tedy zvýšeným tepelným ztrátou) se zvyšováním tukové hmoty. .
U myší s normální hmotností se plazmatické koncentrace nalačno TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT a AST nezměnily při různých teplotách po dobu téměř 5 týdnů, pravděpodobně proto, že myši byly ve stejném stavu energetické bilance. byly stejné ve složení hmotnosti a těla jako na konci studie. V souladu s podobností v tukové hmotě nedošlo k žádné rozdíly v hladinách plazmatického leptinu ani v inzulínu nalačno, c-peptidu a glukagonu. U myší DIO bylo nalezeno více signálů. Ačkoli myši při 22 ° C také neměly celkovou negativní energetickou rovnováhu v tomto stavu (protože přibíraly na váze), na konci studie byly relativně více energetické nedostatečné ve srovnání s myšími chovanými při 30 ° C, za podmínek, jako jsou například podmínky, jako jsou vysoké ketony. Produkce tělem (3-GB) a snížení koncentrace glycerolu a TG v plazmě. Zdá se však, že rozdíly v lipolýze závislé na teplotě jsou výsledkem vnitřních změn v epididymálním nebo tříbožném tuku, jako jsou změny v expresi adipohormon-reagující lipázy, protože FFA a glycerol uvolněné z tuku extrahovaných z těchto depotů jsou mezi teplotou Skupiny jsou navzájem podobné. Ačkoli jsme v současné studii nezkoumali sympatický tón, jiní zjistili, že (na základě srdeční frekvence a středního arteriálního tlaku) je lineárně spojena s okolní teplotou u myší a je přibližně nižší při 30 ° C než při 22 ° C 20% C tedy tedy rozdíly v sympatickém tónu závislé na teplotě mohou hrát roli v lipolýze v naší studii, ale protože zvýšení sympatického tónu stimuluje spíše než inhibuje lipolýzu, mohou ji proti tomu protiplynulý Snížení kultivovaných myší. Potenciální role v rozpadu tělesného tuku. Pokojová teplota. Kromě toho je součástí stimulačního účinku sympatického tónu na lipolýzu nepřímo zprostředkován silnou inhibicí sekrece inzulínu, což zdůrazňuje účinek inzulínu přerušování doplňování na lipolýzu30, ale v naší studii byl inzulín nalačno plazmatický inzulín a c-peptidový sympatik při různých teplotách při různých teplotách při různých teplotách při různých teplotách při různých teplotách při různých teplotách při různých teplotách. Nestačí na změnu lipolýzy. Místo toho jsme zjistili, že rozdíly v energetickém stavu byly s největší pravděpodobností hlavním přispěvatelem těchto rozdílů u myší DIO. Základní důvody, které vedou k lepší regulaci příjmu potravy u EE u normálních hmotnostních myší, vyžadují další studium. Obecně je však příjem potravy ovládán homeostatickým a hedonickými narážkami31,32,33. Přestože existuje debata o tom, který z těchto dvou signálů je kvantitativně důležitější, 31,32,33 je dobře známo, že dlouhodobá konzumace potravin s vysokým obsahem tuků vede k většímu chování založené na potěšení, které je do určité míry nesouvisející homeostáza. . - Regulovaný příjem potravy34,35,36. Zvýšené hedonické krmení myší ošetřených 45% HFD proto může být jedním z důvodů, proč tyto myši nevyvažovaly příjem potravy s EE. Je zajímavé, že rozdíly v hormonech regulačních glukózou a glukózou v krvi byly také pozorovány u dio myší řízených teplotou, ale ne u myší s normální hmotností. U myší DIO se hladiny plazmatického leptinu zvýšily s teplotou a hladiny glukagonu se s teplotou snížily. Rozsah, v jakém může teplota přímo ovlivnit tyto rozdíly, si zaslouží další studium, ale v případě leptinu relativní negativní energetická rovnováha a tedy nižší tuková hmota u myší při 22 ° C jistě hrála důležitou roli, protože tuková hmota a leptin plazmy je vysoce korelován37. Interpretace signálu glukagonu je však záhadnější. Stejně jako u inzulínu byla sekrece glukagonu silně inhibována zvýšením sympatického tónu, ale předpovídal se nejvyšší sympatický tón ve skupině 22 ° C, která měla nejvyšší koncentrace glukagonu v plazmě. Inzulín je dalším silným regulátorem plazmatického glukagonu a inzulínová rezistence a diabetes 2. typu jsou silně spojeny s půstem a postprandiální hyperglukagomií 38,39. Myši DIO v naší studii však byly také necitlivé na inzulín, takže to také nemohlo být hlavním faktorem při zvýšení signalizace glukagonu ve skupině 22 ° C. Obsah jaterního tuku je také pozitivně spojen se zvýšením plazmatické koncentrace glukagonu, jejichž mechanismy mohou zase zahrnovat rezistenci na glukagonský glukagon, sníženou produkci močoviny, zvýšenou cirkulující koncentrace aminokyselin a zvýšenou sekrecí glukagonu stimulovanou aminokyselinou 40,41. 42. Protože se však extrahovatelné koncentrace glycerolu a TG v naší studii nelišily mezi teplotními skupinami, nemohlo by to být také potenciálním faktorem při zvýšení plazmatických koncentrací ve skupině 22 ° C. TRIODOTYRONINE (T3) hraje rozhodující roli v celkové metabolické rychlosti a zahájení metabolické obrany proti podchlazení43,44. Koncentrace T3 v plazmě, možná kontrolovaná centrálně zprostředkovanými mechanismy, se tedy u myší i lidí zvyšuje 45,46 za méně než termoneutrální podmínky47, ačkoli nárůst lidí je menší, což je pro myši predisponováno. To je v souladu s tepelnou ztrátou životního prostředí. Neměřili jsme koncentrace T3 v plazmě v současné studii, ale koncentrace mohly být nižší ve skupině 30 ° C, což může vysvětlit účinek této skupiny na hladiny glukagonu v plazmě, jak jsme (aktualizovali obrázek 5A) a další to ukázali, a další to ukázali T3 zvyšuje plazmatický glukagon v závislosti na dávce. Bylo popsáno, že hormony štítné žlázy vyvolávají expresi FGF21 v játrech. Stejně jako glukagon, i koncentrace plazmatického FGF21 se také zvýšily s koncentrací T3 v plazmě (doplňkový obrázek 5b a odkaz 48), ale ve srovnání s glukagonem nebyly v naší studii ovlivněny koncentrace plazmy FGF21 v naší studii. Základní důvody této nesrovnalosti vyžadují další studium, ale indukce FGF21 řízená T3 by měla dojít při vyšších hladinách expozice T3 ve srovnání s pozorovanou glukagonovou odpovědí poháněnou T3 (doplňkový obrázek 5B).
Ukázalo se, že HFD je silně spojena s narušenou tolerancí glukózy a inzulínovou rezistencí (markery) u myší chovaných při 22 ° C. HFD však nebyl spojen s narušenou tolerancí glukózy nebo inzulínovou rezistencí při pěstování v termoneutrálním prostředí (zde definované jako 28 ° C) 19. V naší studii nebyl tento vztah replikován u myší DIO, ale myši s normální hmotností udržovaly při 30 ° C významně zlepšily toleranci glukózy. Důvod tohoto rozdílu vyžaduje další studium, ale může být ovlivněn skutečností, že myši DIO v naší studii byly rezistentní na inzulín, přičemž koncentrace C-peptidu v plazmě nalačno a koncentracemi inzulínu 12–20krát vyšší než normální myši. a v krvi na lačný žaludek. Koncentrace glukózy asi 10 mm (asi 6 mm při normální tělesné hmotnosti), které se zdá, že zanechává malé okno pro jakékoli potenciální prospěšné účinky expozice termoneutrálním podmínkám pro zlepšení tolerance glukózy. Možným matoucím faktorem je, že z praktických důvodů se OGTT provádí při teplotě místnosti. Myši tak umístěné při vyšších teplotách zažily mírný chladný šok, který může ovlivnit absorpci/clearance glukózy. Avšak na základě podobných koncentrací glukózy v krvi nalačno v různých teplotních skupinách nemusí výsledky významně ovlivnit změny v okolní teplotě.
Jak již bylo zmíněno dříve, nedávno bylo zdůrazněno, že zvýšení teploty místnosti může zmírnit některé reakce na chladný stres, což může zpochybnit přenositelnost dat myši na člověka. Není však jasné, jaká je optimální teplota pro udržení myší napodobovat fyziologii člověka. Odpověď na tuto otázku může být také ovlivněna studiem a studovaným koncovým bodem. Příkladem toho je účinek stravy na akumulaci jater tuku, toleranci glukózy a inzulínovou rezistenci19. Pokud jde o výdaje na energii, někteří vědci se domnívají, že termoneutralita je optimální teplota pro výchovu, protože lidé vyžadují, aby si udrželi svou základní tělesnou teplotu, a definují teplotu jednoho kola pro dospělé myši jako 30 ° C7,10. Jiní vědci se domnívají, že teplota srovnatelná s tím, že lidé obvykle zažívají u dospělých myší na jednom koleni, je 23-25 ° C, protože zjistili, že termoneutralita je 26-28 ° C a založená na tom, že lidé jsou nižší asi 3 ° C. Jejich nižší kritická teplota, zde definována jako 23 ° C, je mírně 8,12. Naše studie je v souladu s několika dalšími studiemi, které uvádějí, že tepelné neutrality není dosaženo při 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, což naznačuje, že 23-25 ° C je příliš nízká. Dalším důležitým faktorem, který je třeba zvážit, pokud jde o teplotu místnosti a termoneutralitu u myší, je jediné nebo skupinové bydlení. Když byly myši umístěny spíše ve skupinách než individuálně, jako v naší studii, citlivost na teplotu byla snížena, pravděpodobně kvůli davu zvířat. Když byly použity tři skupiny, byla však stále pod LTL stále pod LTL 25. Snad nejdůležitějším mezidruhovým rozdílem v tomto ohledu je kvantitativní význam aktivity BAT jako obrany proti podchlazení. Zatímco tedy myši do značné míry kompenzovaly jejich vyšší ztrátu kalorií zvýšením aktivity BAT, což je více než 60% EE při samotném 5 ° C, 51,52 Příspěvek aktivity lidské netopýra k EE byl výrazně vyšší, mnohem menší. Proto může být snížení aktivity BAT důležitým způsobem, jak zvýšit lidský překlad. Regulace aktivity BAT je komplexní, ale je často zprostředkována kombinovanými účinky adrenergní stimulace, hormonů štítné žlázy a exprese UCP114,54,55,56,57. Naše data ukazují, že teplota musí být zvýšena nad 27,5 ° C ve srovnání s myšími při 22 ° C, aby se detekovaly rozdíly v expresi genů BAT zodpovědných za funkci/aktivaci. Rozdíly zjištěné mezi skupinami při 30 a 22 ° C však ne vždy naznačovaly zvýšení aktivity BAT ve skupině 22 ° C, protože UCP1, ADRB2 a VEGF-A byly ve skupině 22 ° C downregulovány. Hlavní příčina těchto neočekávaných výsledků je třeba určit. Jednou z možností je, že jejich zvýšená exprese nemusí odrážet signál zvýšené teploty místnosti, ale spíše akutní účinek jejich přesunu z 30 ° C na 22 ° C v den odstranění (myši zažily tento 5-10 minut před vzletem) . ).
Obecným omezením naší studie je, že jsme studovali pouze mužské myši. Jiný výzkum naznačuje, že pohlaví může být v našich primárních indikacích důležitou úvahou, protože samice myší s jedním kolenem jsou citlivější na teplotu kvůli vyšší tepelné vodivosti a udržování pevněji kontrolovaných teplot jádra. Kromě toho samice myší (na HFD) vykazovaly větší asociaci příjmu energie s EE při 30 ° C ve srovnání s mužskými myšími, které spotřebovaly více myší stejného pohlaví (v tomto případě 20 ° C) 20. U ženských myší je tedy účinek subtermonetrálního obsahu vyšší, ale má stejný vzorec jako u mužských myší. V naší studii jsme se zaměřili na samčí myší s jedním kolenem, protože to jsou podmínky, za kterých se provádí většina metabolických studií zkoumajících EE. Dalším omezením naší studie bylo, že myši byly během studie na stejné stravě, což vylučovalo studium důležitosti pokojové teploty pro metabolickou flexibilitu (měřeno změnami rer pro dietní změny v různých složeních makronutrientu). u samic a samců myší udržovaných při 20 ° C ve srovnání s odpovídajícími myšími udržovanými při 30 ° C.
Závěrem naše studie ukazuje, že stejně jako v jiných studiích jsou myši normální hmotnosti v kole 1 termoneutrální nad předpokládaným 27,5 ° C. Naše studie navíc ukazuje, že obezita není hlavním izolačním faktorem u myší s normální hmotností nebo DIO, což má za následek podobnou poměru teploty: EE u DIO a normální hmotnosti myší. Zatímco příjem potravy u myší s normální hmotností byl v souladu s EE, a tak si udržoval stabilní tělesnou hmotnost v celém teplotním rozmezí, příjem potravin u myší dio byl stejný při různých teplotách, což vedlo k vyššímu poměru myší při 30 ° C při 30 ° C při 30 ° C při 30 ° C při 30 ° C při 30 ° C . Při 22 ° C získala větší tělesnou hmotnost. Celkově jsou systematické studie zkoumající potenciální význam života pod termoneutrálními teplotami zaručeny kvůli často pozorované špatné snášenlivosti mezi myšími a lidskými studiemi. Například ve studiích obezity může být částečné vysvětlení obecně chudší překladatelnosti způsobeno skutečností, že studie hubnutí myší se obvykle provádějí na mírně chladných stresovaných zvířatech udržovaných při pokojové teplotě kvůli jejich zvýšenému EE. Přehnané úbytek hmotnosti ve srovnání s očekávanou tělesnou hmotností osoby, zejména pokud mechanismus účinku závisí na zvyšování EE zvýšením aktivity BAP, která je aktivnější a aktivována při teplotě místnosti než při 30 ° C.
V souladu s experimentálním právem dánských zvířat (1987) a Národními ústavy zdravotnictví (publikace č. 85-23) a Evropskou úmluvou pro ochranu obratlovců používaných pro experimentální a jiné vědecké účely (Rada Evropy č. 123, Štrasburg , 1985).
Dvacettýdenní samčí myši C57BL/6J byly získány od Janviera Saint Berthevin Cedex ve Francii a po 12:12 hodinovém světle: tmavý cyklus dostal standardní Chow (Altromin 1324) a vodu (~ 22 ° C). pokojová teplota. Samci DIO myší (20 týdnů) byly získány od stejného dodavatele a dostaly za podmínek výchovy přístup k 45% dietě s vysokým obsahem tuku (kat. Č. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) a vody. Myši byly přizpůsobeny životnímu prostředí týden před začátkem studie. Dva dny před přenosem do nepřímého kalorimetrického systému byly myši zváženy, podrobeny skenování MRI (Echomritm, TX, USA) a rozděleny do čtyř skupin odpovídajících tělesné hmotnosti, tuku a normální tělesné hmotnosti.
Grafický diagram návrhu studie je znázorněn na obrázku 8. Myši byly přeneseny do uzavřeného a tepelně kontrolovaného nepřímého kalorimetrického systému v Sable Systems Internationals (Nevada, USA), který zahrnoval monitory kvality potravin a vody a promets Bz1, který zaznamenal, zaznamenaný rám BZ1, který zaznamenal Úrovně aktivity měřením zlomů paprsku. Xyz. Myši (n = 8) byly umístěny individuálně při 22, 25, 27,5 nebo 30 ° C za použití podestýlky, ale bez přístřeší a hnízdního materiálu na 12: 12hodinovém světle: tmavý cyklus (světlo: 06: 00-18:00) . 2500 ml/min. Myši byly aklimatizovány po dobu 7 dnů před registrací. Nahrávky byly shromážděny čtyři dny v řadě. Poté byly myši udržovány při příslušných teplotách při 25, 27,5 a 30 ° C po dobu dalších 12 dnů, poté byly koncentráty buňky přidány, jak je popsáno níže. Mezitím byly skupiny myší udržovány při 22 ° C při této teplotě po dobu dalších dvou dnů (pro shromažďování nových údajů o základní linii) a poté byla teplota zvýšena v krocích 2 ° C každý druhý den na začátku světelné fáze ( 06:00) Až do dosažení 30 ° C poté byla teplota snížena na 22 ° C a data byla shromážděna po dobu dalších dvou dnů. Po dvou dalších dnech záznamu při 22 ° C byly do všech buněk přidány kůži při všech teplotách a sběr dat začal druhý den (17. den) a po dobu tří dnů. Poté (20. den) byl do všech buněk přidán hnízdní materiál (8-10 g) na začátku světelného cyklu (06:00) a data byla shromážděna po dobu dalších tří dnů. Na konci studie tedy byly myši udržovány při 22 ° C při této teplotě po dobu 21/33 dnů a při 22 ° C za posledních 8 dní, zatímco myši při jiných teplotách byly při této teplotě udržovány po dobu 33 dnů. /33 dní. Během studijního období byly myši krmeny.
Normální váha a dio myši sledovaly stejné studijní postupy. V den -9 byly myši zváženy, naskenovány MRI a rozděleny do skupin srovnatelných v tělesné hmotnosti a složení těla. V den -7 byly myši přeneseny na uzavřenou teplotu kontrolovaný nepřímý kalorimetrický systém vyrobený společností Sable Systems International (Nevada, USA). Myši byly umístěny jednotlivě se podestýlkou, ale bez hnízdních nebo přístřešků. Teplota je nastavena na 22, 25, 27,5 nebo 30 ° C. Po jednom týdnu aklimatizace (dny -7 až 0, zvířata nebyla narušena), byla shromážděna data za čtyři po sobě následující dny (dny 0-4, data znázorněná na obr. 1, 2, 5). Poté byly myši udržovány na 25, 27,5 a 30 ° C udržovány za konstantních podmínek až do 17. dne. Současně byla teplota ve skupině 22 ° C zvýšena v intervalech 2 ° C každý druhý den úpravou teplotního cyklu (06:00 h) na začátku expozice světla (údaje jsou uvedeny na obr. 1) . V den 15, teplota klesla na 22 ° C a byly shromážděny dva dny dat, aby se poskytla základní údaje pro následné ošetření. Kantoviny byly přidány kůže v den 17 a v den 20. den byl přidán hnízdní materiál (obr. 5). 23. den byly myši zváženy a podrobeny skenování MRI a poté ponechány samy po dobu 24 hodin. 24. den se myši postily od začátku fotoperiody (06:00) a obdržely OGTT (2 g/kg) ve 12:00 (6-7 hodin půstu). Poté byly myši vráceny do svých příslušných podmínek Sable a druhý den (25. den).
Myši DIO (n = 8) sledovaly stejný protokol jako myši s normální hmotností (jak je popsáno výše a na obrázku 8). Během experimentu s energií udržovaly myši 45% HFD.
Vo2 a VCO2, stejně jako tlak vodní páry, byly zaznamenány při frekvenci 1 Hz s buněčnou časovou konstantou 2,5 minuty. Příjem potravin a vody byl shromažďován nepřetržitým nahráváním (1 Hz) hmotnosti potravinových a vodních vědků. Použitý monitor kvality vykázal rozlišení 0,002 g. Hladiny aktivity byly zaznamenány pomocí 3D XYZ paprskového polí monitoru, data byla shromážděna při vnitřním rozlišení 240 Hz a každou sekundu bylo hlášeno, aby se kvantifikoval celkovou vzdálenost (M) s účinným prostorovým rozlišením 0,25 cm. Data byla zpracována pomocí makro tlumočníka SABLE SYSTEMS v.2.41, výpočtem EE a RER a odfiltrování odlehlých hodnot (např. Události falešných jídel). Makro tlumočník je nakonfigurován pro výstupy dat pro všechny parametry každých pět minut.
Kromě regulace EE může okolní teplota také regulovat další aspekty metabolismu, včetně postprandiálního metabolismu glukózy, regulací sekrece hormonů metabolizujících glukózy. Pro testování této hypotézy jsme konečně dokončili studii tělesné teploty vyvoláváním normální hmotnosti myší s dio perorální glukózovou zátěží (2 g/kg). Metody jsou podrobně popsány v dalších materiálech.
Na konci studie (25. den) se myši postily po dobu 2-3 hodin (počínaje 06:00), anestetizovány isofluranem a zcela krváceny retroorbitální venipunkturou. Kvantifikace plazmatických lipidů a hormonů a lipidů v játrech je popsána v doplňkových materiálech.
Pro zkoumání, zda teplota skořápky způsobuje vnitřní změny v tukové tkáni ovlivňující lipolýzu, byla inguinální a epididymální tuková tkáň vyříznuta přímo z myší po posledním stupni krvácení. Tkáně byly zpracovány pomocí nově vyvinutého testu ex vivo lipolýzy popsaného v doplňkových metodách.
Hnědá tuková tkáň (BAT) byla shromážděna v den konce studie a zpracována, jak je popsáno v doplňkových metodách.
Data jsou uvedena jako průměr ± SEM. Grafy byly vytvořeny v GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) a grafika byla editována v Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistická významnost byla hodnocena v hranolu GraphPad a testována pomocí párového t-testu, opakovaná opatření jednosměrná/obousměrná ANOVA následovaná Tukeyovým testem více srovnání nebo nepárově jednosměrné ANOVA následované Tukeyovým vícenásobným testem srovnání podle potřeby. Gaussovská distribuce dat byla před testem ověřena testem normality D'Agostino-Pearson. Velikost vzorku je uvedena v odpovídající části části „Výsledky“, jakož i v legendě. Opakování je definováno jako jakékoli měření provedené na stejném zvířeti (in vivo nebo na vzorku tkáně). Pokud jde o reprodukovatelnost dat, byla prokázána souvislost mezi energetickými výdaji a teplotou případu ve čtyřech nezávislých studiích s použitím různých myší s podobným návrhem studie.
Podrobné experimentální protokoly, materiály a nezpracovaná data jsou k dispozici na přiměřené žádosti od hlavního autora Rune E. Kuhre. Tato studie negenerovala nová jedinečná činidla, transgenní zvířecí/buněčná linie nebo sekvenční data.
Další informace o návrhu studie naleznete v části Zpráva o přírodě Abstrakt spojená s tímto článkem.
Všechna data tvoří graf. 1-7 byly uloženy v úložišti Science Database Repository, přistupování: 1253.11.Scienceb.02284 nebo https://doi.org/10.57760/scientiendb.02284. Data uvedená v ESM mohou být odeslána Rune E Kuhre po přiměřeném testování.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratorní zvířata jako náhradní modely lidské obezity. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratorní zvířata jako náhradní modely lidské obezity.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. a Tang-Christensen M. Laboratorní zvířata jako náhradní modely lidské obezity. 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. Experimentální zvířata jako náhradní model pro lidi.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. a Tang-Christensen M. Laboratorní zvířata jako náhradní modely obezity u lidí.Farmakologie Acta. Crime 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA výpočet nové Mie konstanty a experimentální stanovení velikosti popálení. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Thermoregulační systém myši: jeho důsledky pro přenos biomedicínských dat na člověka. fyziologie. Chování. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Žádný izolační účinek obezity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Žádný izolační účinek obezity.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. a Nedergaard J. Žádný izolační účinek obezity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & nedergaard, J. ожирение не и имеет изолирующего эээXváme .ффффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obezita nemá izolační účinek.Ano. J. Fyziologie. Endokrinní. metabolismus. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. a kol. Hnědá tuková tkáň přizpůsobená teplotě moduluje citlivost na inzulín. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ a kol. Nižší kritická teplota a termogeneze vyvolaná chladem byly nepřímo spojeny s tělesnou hmotností a bazálním metabolickým rychlostí u jedinců štíhlé a nadváhy. J. vřele. biologie. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimální teploty bydlení pro myši napodobují tepelné prostředí lidí: experimentální studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimální teploty bydlení pro myši napodobují tepelné prostředí lidí: experimentální studie.Fischer, AW, Cannon, B. a Nedergaard, J. Optimální teploty domu pro myši napodobují lidské tepelné prostředí: experimentální studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度 ： 一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. a Nedergaard J. Optimální teplota bydlení pro myši simulující lidské tepelné prostředí: experimentální studie.Moore. metabolismus. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Jaká je nejlepší teplota bydlení pro převedení experimentů myší na člověka? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Jaká je nejlepší teplota bydlení pro převedení experimentů myší na člověka?Keyer J, Lee M a Speakman Jr Jaká je nejlepší pokojová teplota pro přenos experimentů myší na lidi? 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 a Speakman Jr Jaká je optimální teplota skořepiny pro přenos experimentů myši na lidi?Moore. metabolismus. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA myši jako experimentální modely pro fyziologii člověka: Když několik stupňů v teplotě bydlení. Seeley, RJ & MacDougald, OA myši jako experimentální modely pro fyziologii člověka: Když několik stupňů v teplotě bydlení. Seeley, RJ & MacDougald, OA мыши как экспери4ет модели для фоль starostí г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA myši jako experimentální modely pro fyziologii člověka: Když několik stupňů v bytě změní. 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 Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная моделе феловека г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г г имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA myši jako experimentální model fyziologie člověka: když několik stupňů pokojové teploty záleží.Národní metabolismus. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpověď na otázku „Jaká je nejlepší teplota bydlení pro převedení experimentů myší na lidi?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpověď na otázku „Jaká je nejlepší teplota bydlení pro převedení experimentů myší na lidi?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpověď na otázku „Jaká je nejlepší teplota místnosti pro přenos experimentů myší na lidi?“ 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. a Nedergaard J. Odpovědi na otázku „Jaká je optimální teplota skořepiny pro přenos experimentů myší na lidi?“Ano: Thermoneutral. Moore. metabolismus. 26, 1-3 (2019).
Čas příspěvku: říjen-28-2022
