Děkujeme, že jste navštívili Nature.com.Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS.Chcete-li dosáhnout nejlepšího výsledku, doporučujeme použít aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v aplikaci Internet Explorer).Mezitím, abychom zajistili nepřetržitou podporu, vykreslíme web bez stylů a JavaScriptu.
Většina metabolických studií na myších se provádí při pokojové teplotě, i když za těchto podmínek, na rozdíl od lidí, myši vynakládají mnoho energie na udržování vnitřní teploty.Zde popisujeme normální hmotnost a dietou indukovanou obezitu (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 nepřímém kalorimetrickém systému.Ukázali jsme, že energetický výdej se lineárně zvyšuje od 30 °C do 22 °C a je asi o 30 % vyšší při 22 °C v obou myších modelech.U myší s normální hmotností působil příjem potravy proti EE.Naopak, myši DIO nesnížily příjem potravy, když se EE snížila.Na konci studie tedy myši při 30 °C měly vyšší tělesnou hmotnost, tukovou hmotu a plazmatický glycerol a triglyceridy než myši při 22 °C.Nerovnováha u DIO myší může být způsobena zvýšenou dietou založenou na potěšení.
Myš je nejčastěji používaným zvířecím modelem pro studium lidské fyziologie a patofyziologie a je často výchozím zvířetem používaným v raných fázích objevování a vývoje léků.Myši se však od lidí liší několika důležitými fyziologickými způsoby, a zatímco alometrické škálování lze do určité míry použít k převedení na člověka, obrovské rozdíly mezi myší a lidmi spočívají v termoregulaci a energetické homeostáze.To ukazuje zásadní nesrovnalost.Průměrná tělesná hmotnost dospělých myší je nejméně tisíckrát menší než u dospělých (50 g vs. 50 kg) a poměr povrchové plochy k hmotnosti se liší asi 400krát v důsledku nelineární geometrické transformace popsané Mee .Rovnice 2. V důsledku toho myši ztrácejí podstatně více tepla v poměru ke svému objemu, takže jsou citlivější na teplotu, náchylnější k podchlazení a mají průměrnou rychlost bazálního metabolismu desetkrát vyšší než lidé.Při standardní pokojové teplotě (~22 °C) musí myši zvýšit svůj celkový energetický výdej (EE) asi o 30 %, aby si udržely tělesnou teplotu.Při nižších teplotách se EE zvyšuje ještě více o cca 50 % a 100 % při 15 a 7 °C ve srovnání s EE při 22 °C.Standardní podmínky ustájení tedy vyvolávají reakci chladného stresu, která by mohla ohrozit přenositelnost výsledků myší na člověka, protože lidé žijící v moderních společnostech tráví většinu času v termoneutrálních podmínkách (protože náš nižší poměr ploch k objemu nás činí méně citlivými na teploty, protože kolem sebe vytváříme termoneutrální zónu (TNZ). Aspektu se v posledních letech dostalo značné pozornosti4, 7,8,9,10,11,12 a bylo navrženo, že některé „druhové rozdíly“ lze zmírnit zvýšením teploty skořápky 9. Neexistuje však konsenzus ohledně teplotního rozsahu. což představuje termoneutralitu u myší.Zda je tedy nižší kritická teplota v termoneutrálním rozsahu u myší s jedním kolenem blíže 25 °C nebo blíže 30 °C4, 7, 8, 10, 12, zůstává kontroverzní.EE a další metabolické parametry byly omezeny na hodiny až dny, takže není jasné, do jaké míry může dlouhodobé vystavení různým teplotám ovlivnit metabolické parametry, jako je tělesná hmotnost.spotřeba, využití substrátu, glukózová tolerance a koncentrace lipidů a glukózy v plazmě a hormony regulující chuť k jídlu.Kromě toho je zapotřebí další výzkum, aby se zjistilo, do jaké míry může strava ovlivnit tyto parametry (DIO myši na dietě s vysokým obsahem tuků mohou být více orientovány na požitkovou (hedonickou) dietu).Abychom na toto téma poskytli více informací, zkoumali jsme vliv teploty chovu na výše uvedené metabolické parametry u dospělých samců myší s normální hmotností a samců myší s dietou indukovanou obezitou (DIO) na 45% dietě s vysokým obsahem tuku.Myši byly udržovány při 22, 25, 27,5 nebo 30 °C po dobu alespoň tří týdnů.Teploty pod 22 °C nebyly studovány, protože standardní ustájení zvířat je zřídka pod pokojovou teplotou.Zjistili jsme, že myši s normální hmotností a jednokruhové DIO myši reagovaly podobně na změny teploty v prostoru, pokud jde o EE, a bez ohledu na stav prostoru (s materiálem pro úkryt nebo hnízdo nebo bez něj).Avšak zatímco myši s normální hmotností upravily svůj příjem potravy podle EE, příjem potravy DIO myší byl do značné míry nezávislý na EE, což vedlo k tomu, že myši přibíraly více na váze.Podle údajů o tělesné hmotnosti plazmatické koncentrace lipidů a ketolátek ukázaly, že myši DIO při 30 °C měly pozitivnější energetickou bilanci než myši při 22 °C.Základní důvody pro rozdíly v rovnováze příjmu energie a EE mezi normální hmotností a DIO myšmi vyžadují další studium, ale mohou souviset s patofyziologickými změnami u DIO myší a účinkem diety založené na potěšení v důsledku obézní diety.
EE se lineárně zvyšovala z 30 na 22 °C a byla asi o 30 % vyšší při 22 °C ve srovnání s 30 °C (obr. 1a,b).Respirační výměnný poměr (RER) byl nezávislý na teplotě (obr. 1c, d).Příjem potravy byl v souladu s dynamikou EE a zvyšoval 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 nezávisely na teplotě (obr. 1 g).
Samci myší (C57BL/6J, staří 20 týdnů, individuální umístění, n=7) byli umístěni v metabolických klecích při 22 °C po dobu jednoho týdne před začátkem studie.Dva dny po sběru podkladových dat byla teplota zvyšována po 2 °C v 06:00 hodin denně (začátek fáze světla).Data jsou prezentována jako průměr ± standardní chyba průměru a tmavá fáze (18:00–06:00 h) je znázorněna šedým rámečkem.a Energetický výdej (kcal/h), b Celkový energetický výdej při různých teplotách (kcal/24 h), c Respirační rychlost výměny (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Střední RER ve fázi světla a tmy (VCO2 /VO2) (nulová hodnota je definována jako 0,7).e kumulativní 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 celkovou úroveň aktivity (m/24h) .).Myši byly udržovány při uvedené teplotě po dobu 48 hodin.Údaje uvedené pro 24, 26, 28 a 30 °C se vztahují na posledních 24 hodin každého cyklu.Myši zůstaly po celou dobu studie krmeny.Statistická významnost byla testována opakovaným měřením jednocestné ANOVA následovaným Tukeyovým testem vícenásobného srovnání.Hvězdičky označují významnost pro počáteční hodnotu 22 °C, stínování označuje významnost mezi ostatními 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 za celou dobu experimentu (0-192 hodin).n = 7.
Stejně jako v případě myší s normální hmotností se EE zvyšovala lineárně 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 neměnil (obr. 2c, d).Na rozdíl od myší s normální hmotností nebyl příjem potravy v souladu s EE v závislosti na teplotě místnosti.Příjem potravy, příjem vody a úroveň aktivity byly nezávislé na teplotě (obr. 2e–j).
Samci (C57BL/6J, 20 týdnů) DIO myší byli jednotlivě umístěni v metabolických klecích při 22 °C po dobu jednoho týdne před začátkem studie.Myši mohou používat 45 % HFD ad libitum.Po dvoudenní aklimatizaci byla shromážděna základní data.Následně byla teplota zvyšována v krocích po 2°C každý druhý den v 06:00 (začátek fáze světla).Data jsou prezentována jako průměr ± standardní chyba průměru a tmavá fáze (18:00–06:00 h) je znázorněna šedým rámečkem.a Energetický výdej (kcal/h), b Celkový energetický výdej při různých teplotách (kcal/24 h), c Respirační rychlost výměny (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Střední RER ve fázi světla a tmy (VCO2 /VO2) (nulová hodnota je definována jako 0,7).e kumulativní 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 celkovou úroveň aktivity (m/24h) .).Myši byly udržovány při uvedené teplotě po dobu 48 hodin.Údaje uvedené 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 opakovaným měřením jednocestné ANOVA následovaným Tukeyovým testem vícenásobného srovnání.Hvězdičky označují významnost pro počáteční hodnotu 22 °C, stínování označuje významnost mezi ostatními 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 za celou dobu experimentu (0-192 hodin).n = 7.
V další sérii experimentů jsme zkoumali vliv okolní teploty na stejné parametry, ale tentokrát mezi skupinami myší, které byly neustále udržovány na určité teplotě.Myši byly rozděleny do čtyř skupin, aby se minimalizovaly statistické změny v průměru a směrodatné 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 s poklesem teploty z 27,5 °C na 22 °C (obr. 3e).Ve srovnání s jinými skupinami byl RER skupiny 25 °C poněkud snížen a mezi zbývajícími skupinami nebyly žádné rozdíly (obr. 3f,g).Příjem potravy paralelně s EE vzorem se zvýšil přibližně o 30 % při 22 °C ve srovnání s 30 °C (obr. 3h,i).Spotřeba vody a úrovně aktivity se mezi skupinami významně nelišily (obr. 3j,k).Vystavení různým teplotám po dobu až 33 dnů nevedlo k rozdílům v tělesné hmotnosti, netukové hmotě a tukové hmotě mezi skupinami (obr. 3n-s), ale mělo za následek snížení svalové hmoty přibližně o 15 % ve srovnání s self-reported skóre (obr. 3n-s).3b, r, c)) a tuková hmota se zvýšila více než 2krát (z ~1 g na 2–3 g, obr. 3c, t, c).Bohužel skříň 30°C má chyby kalibrace a nemůže poskytnout přesná data EE a RER.
- Tělesná hmotnost (a), svalová hmota (b) a hmotnost tuku (c) po 8 dnech (jeden den před převedením do systému SABLE).d Spotřeba energie (kcal/h).e Průměrná spotřeba energie (0–108 hodin) při různých teplotách (kcal/24 hodin).f Respirační výměnný poměr (RER) (VCO2/VO2).g Střední hodnota RER (VCO2/VO2).h Celkový příjem potravy (g).i Průměrný příjem potravy (g/24 hodin).j Celková spotřeba vody (ml).k Průměrná spotřeba vody (ml/24 h).l Úroveň kumulativní aktivity (m).m Průměrná úroveň aktivity (m/24 h).n tělesná hmotnost 18. den, o změna tělesné hmotnosti (od -8. do 18. dne), p netuková hmota 18. den, q změna beztukové hmoty (od -8. do 18. dne ), r tuková hmota 18. den a změna tukové hmoty (od -8 do 18 dnů).Statistická významnost opakovaných měření byla testována pomocí Oneway-ANOVA a následně Tukeyho testem vícenásobného srovnání. *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 prezentována jako průměr + standardní chyba průměru, tmavá fáze (18:00-06:00 h) je znázorněna šedými rámečky.Tečky na histogramech představují jednotlivé myši.Průměrné hodnoty byly vypočteny za celou dobu experimentu (0-108 hodin).n = 7.
Myši měly stejnou tělesnou hmotnost, netukovou hmotu a tukovou hmotu na začátku (obr. 4a–c) a udržovaly se při 22, 25, 27,5 a 30 °C jako ve studiích s myšmi s normální hmotností..Při porovnávání skupin myší vztah mezi EE a teplotou ukázal podobný lineární vztah s teplotou v čase u stejných myší.Myši chované při 22 °C tedy spotřebovaly asi o 30 % více energie než myši chované při 30 °C (obr. 4d, e).Při studiu účinků na zvířatech neovlivnila teplota vždy RER (obr. 4f,g).Příjem potravy, příjem vody a aktivita nebyly významně ovlivněny teplotou (obr. 4h–m).Po 33 dnech chovu měly myši při 30 °C významně vyšší tělesnou hmotnost než myši při 22 °C (obr. 4n).Ve srovnání s jejich příslušnými základními body měly myši chované při 30 °C významně vyšší tělesnou hmotnost než myši chované při 22 °C (průměr ± standardní chyba průměru: obr. 4o).Relativně vyšší přírůstek hmotnosti byl způsoben spíše nárůstem tukové hmoty (obr. 4p, q) než nárůstem netukové hmoty (obr. 4r, s).V souladu s nižší hodnotou EE při 30 °C byla exprese několika genů BAT, které zvyšují funkci/aktivitu BAT, snížena při 30 °C ve srovnání s 22 °C: Adra1a, Adrb3 a Prdm16.Další klíčové geny, které také zvyšují funkci/aktivitu BAT, nebyly ovlivněny: Sema3a (regulace růstu neuritů), Tfam (mitochondriální biogeneze), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogeneze) a Cpt1a.Překvapivě se Ucp1 a Vegf-a, spojené se zvýšenou termogenní aktivitou, nesnížily ve skupině 30 °C.Ve skutečnosti byly hladiny Ucp1 u tří myší vyšší než ve skupině s 22 °C a Vegf-a a Adrb2 byly významně zvýšené.Ve srovnání se skupinou 22 °C nevykazovaly myši udržované při 25 °C a 27,5 °C žádnou změnu (doplňkový obrázek 1).
- Tělesná hmotnost (a), svalová hmota (b) a hmotnost tuku (c) po 9 dnech (jeden den před převedením do systému SABLE).d Spotřeba energie (EE, kcal/h).e Průměrná spotřeba energie (0–96 hodin) při různých teplotách (kcal/24 hodin).f Respirační výměnný poměr (RER, VCO2/VO2).g Střední hodnota RER (VCO2/VO2).h Celkový příjem potravy (g).i Průměrný příjem potravy (g/24 hodin).j Celková spotřeba vody (ml).k Průměrná spotřeba vody (ml/24 h).l Úroveň kumulativní aktivity (m).m Průměrná úroveň aktivity (m/24 h).n Tělesná hmotnost v den 23 (g), o Změna tělesné hmotnosti, p Beztuková hmota, q Změna beztukové hmoty (g) v den 23 ve srovnání se dnem 9, Změna v tukové hmotě (g) ve 23 dnech, tuk hmotnost (g) ve srovnání s 8. dnem, 23. dnem ve srovnání s -8. dnem.Statistická významnost opakovaných měření byla testována pomocí Oneway-ANOVA a následně Tukeyho testem vícenásobného srovnání. *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 prezentována jako průměr + standardní chyba průměru, tmavá fáze (18:00-06:00 h) je znázorněna šedými rámečky.Tečky na histogramech představují jednotlivé myši.Průměrné hodnoty byly vypočteny za celé experimentální období (0-96 hodin).n = 7.
Stejně jako lidé, i myši často vytvářejí mikroprostředí, aby snížily tepelné ztráty do okolí.Abychom kvantifikovali důležitost tohoto prostředí pro EE, hodnotili jsme EE při 22, 25, 27,5 a 30 °C, s koženými chrániči a hnízdním materiálem nebo bez nich.Při 22 °C přidání standardních kůží snižuje EE asi o 4 %.Následné přidání hnízdního materiálu snížilo EE o 3–4 % (obr. 5a,b).Nebyly pozorovány žádné významné změny v RER, příjmu potravy, příjmu vody nebo úrovní aktivity s přidáním domů nebo kůží + podestýlky (obrázek 5i–p).Přidání kůže a hnízdního materiálu také významně snížilo EE při 25 a 30 °C, ale odezvy byly kvantitativně menší.Při 27,5 °C nebyl pozorován žádný rozdíl.Pozoruhodné je, že v těchto experimentech EE klesala s rostoucí 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 bazální rychlosti metabolismu, protože v tomto případě myši většinou spočívaly v kůži, což vedlo ke srovnatelným velikostem účinku při různých teplotách (doplňkový obr. 2a–h) .
Údaje pro myši z úkrytu a hnízdního materiálu (tmavě modrá), domova, ale bez hnízdního materiálu (světle modrá) a domácího a hnízdního materiálu (oranžová).Spotřeba energie (EE, kcal/h) pro místnosti a, c, eag při 22, 25, 27,5 a 30 °C, b, d, fah znamená EE (kcal/h).ip Údaje pro myši chované při 22 °C: i dechová 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), p průměrná hladina aktivity (m/24h).Data jsou prezentována jako průměr + standardní chyba průměru, tmavá fáze (18:00-06:00 h) je znázorněna šedými rámečky.Tečky na histogramech představují jednotlivé myši.Statistická významnost opakovaných měření byla testována pomocí Oneway-ANOVA a následně Tukeyho testem vícenásobného srovnání. *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 za celou dobu experimentu (0-72 hodin).n = 7.
U myší s normální hmotností (2-3 hodiny hladovění) nevedl 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 leptinu, inzulínu, C-peptidu a glukagonu nalačno se také mezi skupinami nelišily (obrázky 6g–j).V den testu glukózové tolerance (po 31 dnech při různých teplotách) byla výchozí hladina glukózy v krvi (5-6 hodin hladovění) přibližně 6,5 mM, bez rozdílu mezi skupinami. Podání perorální glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak maximální koncentrace, tak přírůstková plocha pod křivkami (iAUC) (15–120 minut) byly nižší ve skupině myší chovaných při 30 °C (jednotlivé časové body: P < 0,05–P < 0,0001, obr. 6k, l) ve srovnání s myšmi umístěnými při 22, 25 a 27,5 °C (které se mezi sebou nelišily). Podání perorální glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak maximální koncentrace, tak přírůstková plocha pod křivkami (iAUC) (15–120 minut) byly nižší ve skupině myší chovaných při 30 °C (jednotlivé časové body: P < 0,05–P < 0,0001, obr. 6k, l) ve srovnání s myšmi umístěnými při 22, 25 a 27,5 °C (které se mezi sebou nelišily). 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, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 a 27,5 °C (27,5°C) Perorální podání glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak maximální koncentrace, tak přírůstková plocha pod křivkami (iAUC) (15–120 min) byly nižší ve skupině myší při teplotě 30 °C (samostatné časové body: P < 0,05– P < 0,0001, obr. 6k, l) ve srovnání s myšmi chovanými při 22, 25 a 27,5 °C (které se od sebe nelišily).口服 葡萄糖 的 给 药 显着 增加 了 的 血糖 浓度 ， 但 在 30 ° C 饲养 的 小鼠组 ， 峰值 和 曲线 下 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 个 时间：P < 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27,5 °C 的小鼠（彼此义帴没有口服 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 中 ， 和 曲线 下 增加 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 下 下 下 下 下 下 下 下 下 下 下 下 下点 点：P < 0,05–P < 0,0001, 图6k, l）与饲养在22,25和27,5°C 的小鼠（彼歲悼悼悼悼悼悼悼悼悼朷Perorální podávání glukózy významně zvýšilo koncentrace glukózy v krvi ve všech skupinách, ale jak maximální koncentrace, tak plocha pod křivkou (iAUC) (15–120 min) byly nižší ve skupině myší krmených 30 °C (všechny časové body).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, Obr.61, 1) ve srovnání s myšmi chovanými při 22, 25 a 27,5 °C (bez rozdílu mezi sebou).
Plazmatické koncentrace TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT, AST, FFA, glycerolu, leptinu, inzulínu, C-peptidu a glukagonu jsou ukázány u dospělých samců myší DIO(al) po 33 dnech krmení při uvedené teplotě .Myši nebyly krmeny 2-3 hodiny před odběrem krve.Výjimkou byl orální glukózový toleranční test, který byl proveden dva dny před koncem studie na myších hladovějících po dobu 5-6 hodin a udržovaných při vhodné teplotě po dobu 31 dnů.Myši byly stimulovány dávkou 2 g/kg tělesné hmotnosti.Plocha pod křivkou dat (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 hladovějících 2–3 hodiny) se koncentrace cholesterolu v plazmě, HDL, ALT, AST a FFA mezi skupinami nelišily.Jak TG, tak glycerol byly významně zvýšené ve skupině 30 °C ve srovnání se skupinou 22 °C (obrázky 7a–h).Na rozdíl od toho 3-GB byl asi o 25 % nižší při 30 °C ve srovnání s 22 °C (obrázek 7b).I když tedy myši udržované při 22 °C měly celkově pozitivní energetickou bilanci, jak napovídá přírůstek hmotnosti, rozdíly v plazmatických koncentracích TG, glycerolu a 3-HB naznačují, že myši při 22 °C při odběru vzorků byly nižší než při 22 °C. C.°C.Myši chované při 30 °C byly v relativně energeticky negativnějším stavu.V souladu s tím byly jaterní koncentrace extrahovatelného glycerolu a TG, ale ne glykogenu a cholesterolu, vyšší ve skupině 30 °C (doplňkový obr. 3a-d).Abychom prozkoumali, zda teplotně závislé rozdíly v lipolýze (měřené pomocí plazmatického TG a glycerolu) jsou výsledkem vnitřních změn v nadvarleti nebo inguinálním tuku, extrahovali jsme na konci studie tukovou tkáň z těchto zásob a kvantifikovali volné mastné kyseliny ex vivo.a uvolňování glycerolu.Ve všech experimentálních skupinách vzorky tukové tkáně z epididymálních a inguinálních depot vykazovaly alespoň dvojnásobné zvýšení produkce glycerolu a FFA v reakci na stimulaci isoproterenolem (doplňkový obr. 4a–d).Nebyl však zjištěn žádný vliv teploty skořápky na bazální nebo isoproterenolem stimulovanou lipolýzu.V souladu s vyšší tělesnou hmotností a tukovou hmotou byly hladiny leptinu v plazmě významně vyšší ve skupině 30 °C než ve skupině 22 °C (obrázek 7i).Naopak plazmatické hladiny inzulinu a C-peptidu se mezi teplotními skupinami nelišily (obr. 7k, k), ale plazmatický glukagon vykazoval závislost na teplotě, v tomto případě však bylo dvakrát porovnáno téměř 22°C v opačné skupině do 30°C.Z.Skupina C (obr. 7l).FGF21 se nelišil mezi různými teplotními skupinami (obr. 7m).V den OGTT byla výchozí hladina glukózy v krvi přibližně 10 mM a nelišila se mezi myšmi chovanými při různých teplotách (obr. 7n).Orální podávání glukózy zvýšilo hladiny glukózy v krvi a dosáhlo vrcholu ve všech skupinách při koncentraci přibližně 18 mM 15 minut po podání dávky.Nebyly zjištěny žádné významné rozdíly v iAUC (15–120 min) a koncentracích v různých časových bodech po dávce (15, 30, 60, 90 a 120 min) (obrázek 7n, o).
Plazmatické koncentrace TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT, AST, FFA, glycerolu, leptinu, inzulínu, C-peptidu, glukagonu a FGF21 byly prokázány u dospělých samců myší DIO (ao) po 33 dnech krmení.specifikovaná teplota.Myši nebyly krmeny 2-3 hodiny před odběrem krve.Výjimkou byl orální glukózový toleranční test, protože byl proveden v dávce 2 g/kg tělesné hmotnosti dva dny před koncem studie u myší, které byly 5-6 hodin nalačno a 31 dní byly udržovány na vhodné teplotě.Plocha pod daty 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 údajů o hlodavcích na člověka je komplexní problém, který hraje ústřední roli při interpretaci významu pozorování v kontextu fyziologického a farmakologického výzkumu.Z ekonomických důvodů a pro usnadnění výzkumu jsou myši často drženy při pokojové teplotě pod jejich termoneutrální zónou, což má za následek aktivaci různých kompenzačních fyziologických systémů, které zvyšují rychlost metabolismu a potenciálně zhoršují přeložitelnost9.Vystavení myší chladu tedy může učinit myši odolnými vůči obezitě vyvolané dietou a může zabránit hyperglykémii u potkanů léčených streptozotocinem v důsledku zvýšeného transportu glukózy nezávislého na inzulínu.Není však jasné, do jaké míry dlouhodobé vystavení různým relevantním teplotám (od pokojové po termoneutrální) ovlivňuje rozdílnou energetickou homeostázu myší s normální hmotností (na krmivu) a DIO myší (na HFD) a metabolické parametry, stejně jako rozsah ke kterému dokázali vyrovnat zvýšení EE zvýšením příjmu potravy.Cílem studie prezentované v tomto článku je vnést do tohoto tématu určité objasnění.
Ukázali jsme, že u dospělých myší s normální hmotností a samců myší DIO je EE nepřímo úměrná pokojové teplotě mezi 22 a 30 °C.EE při 22 °C byla tedy asi o 30 % vyšší než při 30 °C.v obou modelech myší.Důležitým rozdílem mezi myšmi s normální hmotností a myšmi DIO je však to, že zatímco myši s normální hmotností odpovídaly EE při nižších teplotách odpovídajícím přizpůsobením příjmu potravy, příjem potravy u myší DIO se měnil na různých úrovních.Studované teploty byly podobné.Po jednom měsíci DIO myši chované při 30 °C přibraly více tělesné hmotnosti a tukové hmoty než myši chované při 22 °C, zatímco normální lidé udržovali stejnou teplotu a po stejnou dobu nevedli k horečce.závislý rozdíl v tělesné hmotnosti.hmotnost myší.Ve srovnání s teplotami blízkými termoneutrální nebo při pokojové teplotě vedl růst při pokojové teplotě k tomu, že myši s DIO nebo normální hmotností na dietě s vysokým obsahem tuku, ale nikoli na dietě pro myši s normální hmotností, přibraly relativně méně na váze.tělo.Podporováno jinými studiemi17,18,19,20,21, ale ne všemi22,23.
Předpokládá se, že schopnost vytvořit mikroprostředí pro snížení tepelných ztrát posune tepelnou neutralitu doleva8, 12. V naší studii jak přidání hnízdního materiálu, tak zakrytí snížilo EE, ale nevedlo k tepelné neutralitě až do 28 °C.Naše data tedy nepodporují, že nejnižší bod termoneutrality u dospělých myší s jedním kolenem, s nebo bez environmentálně obohacených domů, by měl být 26-28 °C, jak je ukázáno8,12, ale podporují jiné studie ukazující termoneutralitu.teploty 30 °C u myší s nízkým bodem7, 10, 24. Aby to bylo ještě komplikovanější, ukázalo se, že termoneutrální bod u myší není během dne statický, protože je nižší během klidové (světelné) fáze, pravděpodobně kvůli nižším kaloriím produkce jako výsledek aktivity a termogeneze vyvolané stravou.Ve světlé fázi je tedy spodní bod tepelné neutrality ~29°С a ve fázi tmy ~33°С25.
V konečném důsledku je vztah mezi okolní teplotou a celkovou spotřebou energie určen rozptylem tepla.V této souvislosti je poměr plochy povrchu k objemu důležitým determinantem tepelné citlivosti, který ovlivňuje jak rozptyl tepla (plocha povrchu), tak tvorbu tepla (objem).Kromě plochy povrchu je přenos tepla určován také izolací (rychlost přenosu tepla).U lidí může tuková hmota snížit tepelné ztráty tím, že vytvoří izolační bariéru kolem tělesné schránky, a bylo navrženo, že tuková hmota je také důležitá pro tepelnou izolaci u myší, snižuje termoneutrální bod a snižuje teplotní citlivost pod tepelně neutrální bod ( sklon křivky).okolní teplota ve srovnání s EE)12.Naše studie nebyla navržena tak, aby přímo hodnotila tento domnělý vztah, protože údaje o složení těla byly shromážděny 9 dní před sběrem údajů o výdeji energie a protože tuková hmota nebyla během studie stabilní.Nicméně, protože normální hmotnost a DIO myši mají o 30 % nižší EE při 30 °C než při 22 °C i přes alespoň 5násobný rozdíl v tukové hmotě, naše data nepodporují, že by obezita měla poskytovat základní izolaci.faktor, alespoň ne ve zkoumaném teplotním rozsahu.To je v souladu s jinými studiemi lépe navrženými k prozkoumání tohoto4,24.V těchto studiích byl izolační účinek obezity malý, ale bylo zjištěno, že kožešina poskytuje 30–50 % celkové tepelné izolace4,24.U mrtvých myší se však tepelná vodivost zvýšila hned po smrti asi o 450 %, což naznačuje, že izolační účinek srsti je nezbytný pro fungování fyziologických mechanismů, včetně vazokonstrikce.Kromě druhových rozdílů v srsti u myší a lidí mohou být špatný izolační účinek obezity u myší ovlivněny také následujícími úvahami: Izolační faktor lidské tukové hmoty je zprostředkován především hmotou podkožního tuku (tloušťkou)26,27.Typicky u hlodavců Méně než 20 % celkového živočišného tuku28.Kromě toho celková tuková hmota nemusí být ani suboptimálním měřítkem tepelné izolace jednotlivce, protože se tvrdilo, že zlepšená tepelná izolace je kompenzována nevyhnutelným zvětšením plochy povrchu (a tedy zvýšenými tepelnými ztrátami) s nárůstem tukové hmoty..
U myší s normální hmotností se plazmatické koncentrace TG, 3-HB, cholesterolu, HDL, ALT a AST nalačno neměnily při různých teplotách téměř 5 týdnů, pravděpodobně proto, že myši byly ve stejném stavu energetické bilance.měly stejnou hmotnost a složení těla jako na konci studie.V souladu s podobností v tukové hmotě nebyly také žádné rozdíly v hladinách leptinu v plazmě, ani v inzulinu nalačno, C-peptidu a glukagonu.Více signálů bylo nalezeno u DIO myší.Přestože myši při 22°C také neměly v tomto stavu celkově negativní energetickou bilanci (jak přibíraly na váze), na konci studie byly relativně energeticky deficitnější ve srovnání s myšmi chovanými při 30°C, v podmínkách jako např. vysoké ketony.produkce tělem (3-GB) a snížení koncentrace glycerolu a TG v plazmě.Nezdá se však, že by teplotně závislé rozdíly v lipolýze byly výsledkem vnitřních změn v epididymálním nebo tříselném tuku, jako jsou změny v expresi lipázy reagující na adipohormony, protože FFA a glycerol uvolněné z tuku extrahovaného z těchto zásob jsou mezi teplotou skupiny jsou si navzájem podobné.Ačkoli jsme v současné studii nezkoumali tonus sympatiku, jiní zjistili, že (na základě srdeční frekvence a středního arteriálního tlaku) je lineárně úměrný okolní teplotě u myší a je přibližně nižší při 30 °C než při 22 °C 20 % C V naší studii tedy mohou hrát roli v lipolýze teplotně závislé rozdíly v tonu sympatiku, ale protože zvýšení tonu sympatiku lipolýzu spíše stimuluje než inhibuje, mohou proti tomuto poklesu u kultivovaných myší působit jiné mechanismy.Potenciální role při odbourávání tělesného tuku.Pokojová teplota.Kromě toho je část stimulačního účinku tonu sympatiku na lipolýzu nepřímo zprostředkována silnou inhibicí sekrece inzulinu, což zvýrazňuje účinek suplementace přerušujícím inzulin na lipolýzu30, ale v naší studii byl plazmatický inzulin nalačno a tonus sympatiku C-peptidu při různých teplotách nestačí změnit lipolýzu.Místo toho jsme zjistili, že rozdíly v energetickém stavu byly s největší pravděpodobností hlavním přispěvatelem k těmto rozdílům u DIO myší.Základní důvody, které vedou k lepší regulaci příjmu potravy pomocí EE u myší s normální hmotností, vyžadují další studium.Obecně je však příjem potravy řízen homeostatickými a hédonickými podněty31,32,33.Ačkoli se diskutuje o tom, který z těchto dvou signálů je kvantitativně důležitější,31,32,33 je dobře známo, že dlouhodobá konzumace potravin s vysokým obsahem tuku vede ke stravovacímu chování založenému spíše na požitku, které do jisté míry nesouvisí s homeostáze..– regulovaný příjem potravy34,35,36.Proto zvýšené hédonické chování při krmení DIO myší léčených 45% HFD může být jedním z důvodů, proč tyto myši nevyvážily příjem potravy s EE.Je zajímavé, že rozdíly v chuti k jídlu a v hormonech regulujících hladinu glukózy v krvi byly také pozorovány u myší DIO s kontrolovanou teplotou, ale ne u myší s normální hmotností.U DIO myší se hladiny leptinu v plazmě zvyšovaly s teplotou a hladiny glukagonu klesaly s teplotou.Do jaké míry může teplota tyto rozdíly přímo ovlivňovat, si zaslouží další studium, ale v případě leptinu určitě hrála důležitou roli relativní negativní energetická bilance a tím nižší tuková hmota u myší při 22°C, protože tuková hmota a plazmatický leptin jsou vysoce korelované37.Interpretace signálu glukagonu je však záhadnější.Stejně jako u inzulínu byla sekrece glukagonu silně inhibována zvýšením tonu sympatiku, ale nejvyšší tonus sympatiku byl předpovídán ve skupině 22 °C, která měla nejvyšší koncentrace glukagonu v plazmě.Inzulín je dalším silným regulátorem plazmatického glukagonu a inzulinová rezistence a diabetes 2. typu jsou silně spojeny s hyperglukagonemií nalačno a postprandiální 38,39.Nicméně myši DIO v naší studii byly také necitlivé na inzulín, takže to také nemohlo být hlavním faktorem zvýšení signalizace glukagonu ve skupině 22 °C.Obsah tuku v játrech je také pozitivně spojen se zvýšením koncentrace glukagonu v plazmě, jehož mechanismy mohou naopak zahrnovat rezistenci na glukagon v játrech, sníženou produkci močoviny, zvýšené koncentrace cirkulujících aminokyselin a zvýšenou sekreci glukagonu stimulovanou aminokyselinami40,41, 42.Protože se však extrahovatelné koncentrace glycerolu a TG v naší studii nelišily mezi teplotními skupinami, nemohlo to být také potenciálním faktorem zvýšení plazmatických koncentrací ve skupině s teplotou 22 °C.Trijodtyronin (T3) hraje kritickou roli v celkové rychlosti metabolismu a zahájení metabolické obrany proti hypotermii43,44.Plazmatická koncentrace T3, možná řízená centrálně zprostředkovanými mechanismy,45,46 se tedy zvyšuje jak u myší, tak u lidí za méně než termoneutrálních podmínek47, ačkoli zvýšení u lidí je menší, což je více predisponováno k myším.To je v souladu se ztrátami tepla do okolí.V současné studii jsme neměřili plazmatické koncentrace T3, ale koncentrace mohly být nižší ve skupině 30 °C, což může vysvětlit účinek této skupiny na hladiny glukagonu v plazmě, protože jsme (aktualizovaný obrázek 5a) a další ukázali, že T3 zvyšuje plazmatický glukagon způsobem závislým na dávce.Bylo popsáno, že hormony štítné žlázy indukují expresi FGF21 v játrech.Stejně jako glukagon se plazmatické koncentrace FGF21 také zvyšovaly s plazmatickými koncentracemi T3 (doplňkový obr. 5b a odkaz 48), ale ve srovnání s glukagonem nebyly plazmatické koncentrace FGF21 v naší studii ovlivněny teplotou.Základní důvody této nesrovnalosti vyžadují další studii, ale indukce FGF21 řízená T3 by měla nastat při vyšších úrovních expozice T3 ve srovnání s pozorovanou odpovědí na glukagon řízenou T3 (doplňkový obrázek 5b).
Ukázalo se, že HFD je silně spojena se zhoršenou tolerancí glukózy a inzulinovou rezistencí (markery) u myší chovaných při 22 °C.HFD však nebyla spojena ani se zhoršenou glukózovou tolerancí, ani s inzulinovou rezistencí při pěstování v termoneutrálním prostředí (zde definovaném jako 28 °C)19.V naší studii se tento vztah neopakoval u DIO myší, ale myši s normální hmotností udržované při 30 °C významně zlepšily glukózovou toleranci.Důvod tohoto rozdílu vyžaduje další studium, ale může být ovlivněn skutečností, že myši DIO v naší studii byly rezistentní na inzulín, s plazmatickými koncentracemi C-peptidu nalačno a koncentracemi inzulínu 12-20krát vyššími než u myší s normální hmotností.a v krvi na lačný žaludek.koncentrace glukózy přibližně 10 mM (přibližně 6 mM při normální tělesné hmotnosti), což, jak se zdá, ponechává malé okno pro jakékoli potenciální příznivé účinky vystavení termoneutrálním podmínkám pro zlepšení tolerance glukózy.Možným matoucím faktorem je, že z praktických důvodů se OGTT provádí při pokojové teplotě.Myši chované při vyšších teplotách tedy prodělaly mírný chladový šok, který může ovlivnit absorpci/clearance glukózy.Na základě podobných koncentrací glukózy v krvi nalačno v různých teplotních skupinách však změny okolní teploty nemusely významně ovlivnit výsledky.
Jak již bylo zmíněno dříve, nedávno bylo zdůrazněno, že zvýšení pokojové teploty může zmírnit některé reakce na chladový stres, což může zpochybnit přenositelnost údajů o myších na člověka.Není však jasné, jaká je optimální teplota pro držení myší, aby napodobovaly lidskou fyziologii.Odpověď na tuto otázku může být ovlivněna i studijním oborem a sledovaným sledovaným parametrem.Příkladem toho je vliv stravy na hromadění tuku v játrech, glukózovou toleranci a inzulínovou rezistenci19.Pokud jde o výdej energie, někteří výzkumníci se domnívají, že termoneutralita je optimální teplotou pro chov, protože lidé potřebují jen málo energie navíc k udržení tělesné teploty a definují teplotu jednoho kola pro dospělé myši jako 30 °C7,10.Jiní vědci se domnívají, že teplota srovnatelná s teplotou, kterou lidé obvykle zažívají u dospělých myší na jednom koleni, je 23-25 °C, protože zjistili, že termoneutralita je 26-28 °C a na základě toho, že lidé jsou nižší o 3 °C.jejich spodní kritická teplota, zde definovaná 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 °C 4, 7, 10, 11, 24, 25, což naznačuje, že 23-25 °C je příliš málo.Dalším důležitým faktorem, který je třeba zvážit, pokud jde o pokojovou teplotu a termoneutralitu u myší, je jedno nebo skupinové ustájení.Když byly myši umístěny ve skupinách spíše než jednotlivě, jako v naší studii, citlivost na teplotu byla snížena, pravděpodobně kvůli shlukování zvířat.Nicméně teplota místnosti byla stále pod LTL 25, když byly použity tři skupiny.Snad nejdůležitějším mezidruhovým rozdílem v tomto ohledu je kvantitativní význam aktivity BAT jako obrany proti hypotermii.Zatímco tedy myši do značné míry kompenzovaly svou vyšší ztrátu kalorií zvýšením aktivity BAT, která je více než 60 % EE při samotné 5 °C,51,52 příspěvek lidské aktivity BAT k EE byl výrazně vyšší, mnohem menší.Proto snížení aktivity BAT může být důležitým způsobem, jak zvýšit lidskou translaci.Regulace aktivity BAT je komplexní, ale často je zprostředkována kombinovanými účinky adrenergní stimulace, hormonů štítné žlázy a exprese UCP114,54,55,56,57.Naše data naznačují, že je třeba zvýšit teplotu nad 27,5 °C ve srovnání s myšmi při 22 °C, aby bylo možné detekovat rozdíly v expresi genů BAT odpovědných 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 downregulovány ve skupině 22 °C.Zbývá určit hlavní příčinu těchto neočekávaných výsledků.Jednou z možností je, že jejich zvýšená exprese nemusí odrážet signál zvýšené pokojové teploty, ale spíše akutní účinek jejich přemístění z 30 °C na 22 °C v den odstranění (myši to zažily 5-10 minut před vzletem) .).
Obecným omezením naší studie je, že jsme studovali pouze samce myší.Jiný výzkum naznačuje, že pohlaví může být důležitým hlediskem v našich primárních indikacích, protože samice myší s jedním kolenem jsou citlivější na teplotu kvůli vyšší tepelné vodivosti a udržování přísněji kontrolovaných teplot jádra.Kromě toho samice myší (na HFD) vykazovaly větší spojení příjmu energie s EE při 30 °C ve srovnání se samci myší, kteří konzumovali více myší stejného pohlaví (v tomto případě 20 °C)20.U myších samic je tedy subtermometrický účinek vyšší, ale má stejný vzorec jako u myších samců.V naší studii jsme se zaměřili na samce 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 po celou dobu studie na stejné stravě, což vylučovalo studium důležitosti pokojové teploty pro metabolickou flexibilitu (měřeno změnami RER pro změny stravy v různých složeních makroživin).u samic a samců myší chovaných při 20 °C ve srovnání s odpovídajícími myšmi chovanými při 30 °C.
Na závěr naše studie ukazuje, že stejně jako v jiných studiích jsou myši s normální hmotností v prvním kole termoneutrální nad předpokládanou teplotou 27,5 °C.Naše studie navíc ukazuje, že obezita není hlavním izolačním faktorem u myší s normální hmotností nebo DIO, což má za následek podobné poměry teplota:EE u myší s DIO a normální hmotností.Zatímco příjem potravy u myší s normální hmotností byl v souladu s EE a udržoval si tak stabilní tělesnou hmotnost v celém teplotním rozsahu, příjem potravy DIO myší byl stejný při různých teplotách, což vedlo k vyššímu poměru myší při 30 °C. .při 22°C přibral více tělesné hmotnosti.Celkově lze říci, že systematické studie zkoumající potenciální význam života pod termoneutrálními teplotami jsou opodstatněné kvůli často pozorované špatné snášenlivosti mezi studiemi na myších a lidech.Například ve studiích obezity může být částečné vysvětlení obecně horší přeložitelnosti způsobeno tím, že studie hubnutí myší se obvykle provádějí na zvířatech mírně stresovaných chladem chovaných při pokojové teplotě kvůli jejich zvýšené EE.Přehnaný úbytek hmotnosti ve srovnání s očekávanou tělesnou hmotností osoby, zejména pokud mechanismus účinku závisí na zvýšení EE zvýšením aktivity BAP, která je aktivnější a aktivnější při pokojové teplotě než při 30 °C.
V souladu s dánským zákonem o pokusech na zvířatech (1987) a National Institutes of Health (publikace č. 85-23) a Evropskou úmluvou o ochraně obratlovců používaných pro experimentální a jiné vědecké účely (Rada Evropy č. 123, Štrasburk , 1985).
Dvacetitýdenní samci myší C57BL/6J byli získáni od Janvier Saint Berthevin Cedex, Francie a dostali ad libitum standardní potravu (Altromin 1324) a vodu (~22 °C) po 12:12 hodinovém cyklu světlo:tma.pokojová teplota.Samci myší DIO (20 týdnů) byli získáni od stejného dodavatele a byl jim poskytnut ad libitum přístup ke 45% stravě s vysokým obsahem tuku (kat. č. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) a vodě za podmínek chovu.Myši byly adaptovány na prostředí týden před začátkem studie.Dva dny před přenosem do systému nepřímé kalorimetrie 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 teplotně řízeného nepřímého kalorimetrického systému v Sable Systems Internationals (Nevada, USA), který zahrnoval monitory kvality jídla a vody a rám Promethion BZ1, který zaznamenával úrovně aktivity měřením přerušení paprsku.XYZ.Myši (n = 8) byly umístěny jednotlivě při 22, 25, 27,5 nebo 30 °C s použitím podestýlky, ale bez přístřešku a hnízdního materiálu v cyklu světlo:tma 12:12 hodin (světlo: 06:00–18:00) .2500 ml/min.Myši byly aklimatizovány 7 dní před registrací.Záznamy byly shromažďovány čtyři dny v řadě.Poté byly myši udržovány při příslušných teplotách při 25, 27,5 a 30 °C po dobu dalších 12 dnů, načež byly přidány buněčné koncentráty, jak je popsáno níže.Mezitím byly skupiny myší udržované při 22 °C drženy při této teplotě další dva dny (pro sběr nových výchozích dat) a poté byla teplota zvyšována v krocích po 2 °C každý druhý den na začátku fáze světla ( 06:00) až do dosažení 30 °C Poté byla teplota snížena na 22 °C a data byla sbírána další dva dny.Po dvou dalších dnech záznamu při 22 °C byly ke všem buňkám při všech teplotách přidány slupky a sběr dat začal druhý den (den 17) a po dobu tří dnů.Poté (den 20) byl ke všem buňkám na začátku světelného cyklu (06:00) přidán hnízdní materiál (8-10 g) a data byla sbírána další tři dny.Na konci studie byly myši držené při 22 °C drženy při této teplotě po dobu 21/33 dnů a při 22 °C po dobu posledních 8 dnů, zatímco myši při jiných teplotách byly udržovány při této teplotě po dobu 33 dnů./33 dní.Myši byly krmeny během období studie.
Myši s normální hmotností a DIO myši se řídily stejnými studijními postupy.V den -9 byly myši zváženy, skenovány MRI a rozděleny do skupin srovnatelných z hlediska tělesné hmotnosti a složení těla.V den -7 byly myši přeneseny do uzavřeného teplotně řízeného nepřímého kalorimetrického systému vyrobeného společností SABLE Systems International (Nevada, USA).Myši byly umístěny jednotlivě s podestýlkou, ale bez materiálů pro hnízdění nebo úkryt.Teplota je nastavena na 22, 25, 27,5 nebo 30 °C.Po jednom týdnu aklimatizace (dny -7 až 0, zvířata nebyla rušena) byla data shromážděna ve čtyřech po sobě jdoucích dnech (dny 0-4, údaje jsou uvedeny na obr. 1, 2, 5).Poté byly myši chované při 25, 27,5 a 30 °C drženy za konstantních podmínek až do 17. dne.Současně byla teplota ve skupině 22°C zvyšována v intervalech 2°C každý druhý den úpravou teplotního cyklu (06:00 h) na začátku světelné expozice (data jsou uvedena na obr. 1) .V den 15 teplota klesla na 22 °C a byly shromážděny údaje za dva dny, aby se poskytla základní data pro následná ošetření.Kůže byla přidána všem myším 17. den a materiál pro hnízdění byl přidán 20. den (obr. 5).23. den byly myši zváženy a podrobeny MRI skenování a poté ponechány 24 hodin o samotě.V den 24 byly myši nalačno od začátku fotoperiody (06:00) a dostaly OGTT (2 g/kg) ve 12:00 (6-7 hodin hladovění).Poté byly myši vráceny do jejich příslušných SABLE podmínek a druhý den (den 25) usmrceny.
DIO myši (n = 8) se řídily stejným protokolem jako myši s normální hmotností (jak je popsáno výše a na obrázku 8).Myši si udržely 45 % HFD během experimentu s výdejem energie.
VO2 a VCO2, stejně jako tlak vodní páry, byly zaznamenávány při frekvenci 1 Hz s časovou konstantou článku 2,5 min.Příjem potravy a vody byl shromažďován kontinuálním zaznamenáváním (1 Hz) hmotnosti kbelíků s potravou a vodou.Použitý monitor kvality hlásil rozlišení 0,002 g.Úrovně aktivity byly zaznamenávány pomocí 3D monitoru XYZ beam array, data byla sbírána při vnitřním rozlišení 240 Hz a reportována každou sekundu pro kvantifikaci celkové ušlé vzdálenosti (m) s efektivním prostorovým rozlišením 0,25 cm.Data byla zpracována pomocí Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, vypočítával EE a RER a odfiltroval odlehlé hodnoty (např. falešné události jídla).Interpret maker je nakonfigurován pro výstup 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 glukózu.Abychom tuto hypotézu otestovali, nakonec jsme dokončili studii tělesné teploty provokováním myší s normální hmotností s DIO orální glukózou (2 g/kg).Metody jsou podrobně popsány v doplňkových materiálech.
Na konci studie (25. den) byly myši nalačno po dobu 2-3 hodin (počínaje 06:00), anestetizovány isofluranem a zcela vykrváceny retroorbitální venepunkcí.Kvantifikace plazmatických lipidů a hormonů a lipidů v játrech je popsána v doplňkových materiálech.
Aby se zjistilo, zda teplota skořápky způsobuje vnitřní změny v tukové tkáni ovlivňující lipolýzu, byla myším po poslední fázi krvácení přímo vyříznuta inguinální a epididymální tuková tkáň.Tkáně byly zpracovány pomocí nově vyvinutého testu ex vivo lipolýzy popsaného v doplňkových metodách.
Hnědá tuková tkáň (BAT) byla odebrána v den ukončení studie a zpracována tak, 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 upravena v Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).Statistická významnost byla hodnocena v GraphPad Prism a testována párovým t-testem, opakovaným měřením jednosměrné/obousměrné ANOVA následované Tukeyho testem vícenásobného srovnávání, nebo nepárovým jednosměrným ANOVA následovaným Tukeyho vícenásobným srovnávacím testem podle potřeby.Gaussova distribuce dat byla před testováním ověřena D'Agostino-Pearsonovým testem normality.Velikost vzorku je uvedena v odpovídající části sekce „Výsledky“ a také v legendě.Opakování je definováno jako jakékoli měření provedené na stejném zvířeti (in vivo nebo na vzorku tkáně).Pokud jde o reprodukovatelnost dat, souvislost mezi výdejem energie a teplotou případu byla prokázána ve čtyřech nezávislých studiích s použitím různých myší s podobným designem studie.
Podrobné experimentální protokoly, materiály a nezpracovaná data jsou k dispozici na přiměřenou žádost od hlavní autorky Rune E. Kuhre.Tato studie nevytvořila nová unikátní činidla, transgenní zvířecí/buněčné linie ani sekvenační data.
Další informace o designu studie najdete v abstraktu Nature Research Report propojeném s tímto článkem.
Všechna data tvoří graf.1-7 byly uloženy v úložišti databáze Science, přístupové číslo: 1253.11.sciencedb.02284 nebo https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Údaje zobrazené v ESM mohou být po přiměřeném testování odeslány do Rune E Kuhre.
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 člověka.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.a Tang-Christensen M. Laboratorní zvířata jako náhradní modely obezity u lidí.Acta Pharmacology.kriminalita 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Výpočet nové Mieovy konstanty a experimentální stanovení velikosti popálenin.Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Termoregulační systém myši: jeho důsledky pro přenos biomedicínských dat k lidem.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 имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obezita nemá žádný 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 chladem indukovaná termogeneze byla nepřímo úměrná tělesné hmotnosti a bazálnímu metabolismu u hubených jedinců a jedinců s nadváhou.J. Vřele.biologie.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimální teploty bydlení pro myši pro napodobení tepelného prostředí lidí: Experimentální studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimální teploty bydlení pro myši pro napodobení tepelného prostředí lidí: Experimentální studie.Fischer, AW, Cannon, B. a Nedergaard, J. Optimální teploty v domě pro myši k napodobení lidského tepelného 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 ustájení pro převedení experimentů s myší na lidi? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Jaká je nejlepší teplota ustájení pro převedení experimentů s myší na lidi?Keyer J, Lee M a Speakman JR Jaká je nejlepší pokojová teplota pro přenos experimentů s 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 skořápky pro přenos pokusů s myší na lidi?Moore.metabolismus.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Myši jako experimentální modely pro lidskou fyziologii: když na teplotě bydlení záleží několik stupňů. Seeley, RJ & MacDougald, OA Myši jako experimentální modely pro lidskou fyziologii: když na teplotě bydlení záleží několik stupňů. Seeley, RJ & MacDougald, OA Automaticky přeloženo z angličtiny. Seeley, RJ & MacDougald, OA Myši jako experimentální modely lidské fyziologie: když pár stupňů v obydlí dělá rozdíl. 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 модель физиологи человека: ко část 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. Seeley, RJ & MacDougald, OA myši jako experimentální model lidské fyziologie: když záleží na několika stupních pokojové teploty.Národní metabolismus.3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpověď na otázku „Jaká je nejlepší teplota ustájení pro převedení experimentů na myších na lidi?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpověď na otázku „Jaká je nejlepší teplota ustájení pro převedení experimentů na myších na lidi?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Odpověď na otázku „Jaká je nejlepší pokojová teplota pro přenos experimentů na myších 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 skořápky pro přenos experimentů s myší na lidi?“Ano: termoneutrální.Moore.metabolismus.26, 1-3 (2019).
Čas odeslání: 28. října 2022