Tak fordi du besøgte Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset CSS -support. For den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer). I mellemtiden for at sikre fortsat støtte vil vi gengive stedet uden stilarter og JavaScript.
De fleste metaboliske undersøgelser hos mus udføres ved stuetemperatur, skønt under mennesker, i modsætning til mennesker, bruger mus en masse energi, der opretholder intern temperatur. Her beskriver vi normal vægt og diætinduceret fedme (DIO) i henholdsvis C57BL/6J-mus, der blev fodret med chow chow eller en 45% diæt med højt fedtindhold. Mus blev anbragt i 33 dage ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C i et indirekte kalorimetrisystem. Vi viser, at energiforbruget øges lineært fra 30 ° C til 22 ° C og er ca. 30% højere ved 22 ° C i begge musemodeller. I mus med normal vægt modvirkede madindtagelse EE. Omvendt mindskede DIO -mus ikke fødeindtagelsen, da EE faldt. I slutningen af undersøgelsen havde mus ved 30 ° C højere kropsvægt, fedtmasse og plasmaglycerol og triglycerider end mus ved 22 ° C. Ubalancen i DIO-mus kan skyldes øget fornøjelsesbaseret slankekure.
Musen er den mest almindeligt anvendte dyremodel til undersøgelse af human fysiologi og patofysiologi og er ofte det standarddyr, der bruges i de tidlige stadier af lægemiddelopdagelse og udvikling. Mus adskiller sig imidlertid fra mennesker på flere vigtige fysiologiske måder, og selvom allometrisk skalering kan bruges til en vis grad til at oversætte til mennesker, ligger de enorme forskelle mellem mus og mennesker i termoregulering og energihomeostase. Dette demonstrerer en grundlæggende inkonsekvens. Den gennemsnitlige kropsmasse for voksne mus er mindst tusind gange mindre end for voksne (50 g mod 50 kg), og overfladearealet til masseforhold adskiller sig med ca. 400 gange på grund af den ikke-lineære geometriske transformation beskrevet af MEE . Ligning 2.. Som et resultat mister mus markant mere varme i forhold til deres volumen, så de er mere følsomme over for temperatur, mere tilbøjelige til hypotermi og har en gennemsnitlig basal metabolisk hastighed ti gange højere end for mennesker. Ved standard stuetemperatur (~ 22 ° C) skal mus øge deres samlede energiforbrug (EE) med ca. 30% for at opretholde kernetemperaturen. Ved lavere temperaturer stiger EE endnu mere med ca. 50% og 100% ved 15 og 7 ° C sammenlignet med EE ved 22 ° C. Således fremkalder standardhusforhold en kold stressrespons, som kan kompromittere overførbarheden af musens resultater til mennesker, da mennesker, der lever i moderne samfund Temperatur, når vi skaber en termoneutral zone (TNZ) omkring os. Kun 2–4 ° C7,8 Faktisk har dette vigtige aspekt fået betydelig opmærksomhed i de senere år4, 7,8,9,10,11,12, og det er blevet antydet, at nogle "artsforskelle" kan afbødes ved at øge skallen Temperatur 9. Der er dog ingen konsensus om temperaturområdet, der udgør termoneutralitet hos mus. Hvorvidt den lavere kritiske temperatur i det termoneutrale interval i enkeltknimus er tættere på 25 ° C eller tættere på 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 forbliver kontroversielle. EE og andre metaboliske parametre har været begrænset til timer til dage, så i hvilket omfang langvarig eksponering for forskellige temperaturer kan påvirke metaboliske parametre, såsom kropsvægt, er uklart. forbrug, substratudnyttelse, glukosetolerance og plasmalipid- og glukosekoncentrationer og appetitregulerende hormoner. Derudover er der behov for yderligere forskning for at konstatere, i hvilken udstrækning diæt kan påvirke disse parametre (DIO-mus på en fedtfattig diæt kan være mere orienteret mod en fornøjelsesbaseret (hedonisk) diæt). For at give mere information om dette emne undersøgte vi effekten af opdrættemperatur på de førnævnte metaboliske parametre i normalvægt voksne mandlige mus og diætinducerede overvægtige (DIO) hanmus på en 45% fedtfattig diæt. Mus blev holdt ved 22, 25, 27,5 eller 30 ° C i mindst tre uger. Temperaturer under 22 ° C er ikke undersøgt, fordi standard dyreboliger sjældent er under stuetemperatur. Vi fandt, at dio-mus med normal vægt og enkeltcirkel reagerede på samme måde på ændringer i indkapslingstemperatur med hensyn til EE og uanset kabinetilstand (med eller uden husly/hekkemateriale). Mens normale vægtmus justerede deres fødeindtag i henhold til EE, var fødeindtagelsen af Dio -mus imidlertid stort set uafhængig af EE, hvilket resulterede i, at mus fik større vægt. I henhold til kropsvægtdata viste plasmakoncentrationer af lipider og ketonlegemer, at DIO -mus ved 30 ° C havde en mere positiv energibalance end mus ved 22 ° C. De underliggende årsager til forskelle i balance i energiindtagelse og EE mellem normal vægt og DIO-mus kræver yderligere undersøgelse, men kan være relateret til patofysiologiske ændringer i DIO-mus og effekten af fornøjelsesbaseret slankekure som et resultat af en overvægtig diæt.
EE steg lineært fra 30 til 22 ° C og var ca. 30% højere ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 1A, B). Den respiratoriske valutakurs (RER) var uafhængig af temperaturen (fig. 1C, D). Fødeindtag var i overensstemmelse med EE -dynamikken og steg med faldende temperatur (også ~ 30% højere ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 1E, F). Vandindtagelse. Volumen og aktivitetsniveau var ikke afhængig af temperatur (fig. 1G).
Mandlige mus (C57BL/6J, 20 uger gamle, individuelle boliger, n = 7) blev huset i metaboliske bure ved 22 ° C i en uge før studiets start. To dage efter indsamlingen af baggrundsdata blev temperaturen hævet i trin på 2 ° C ved 06:00 timer om dagen (begyndelsen af lysfasen). Data præsenteres som gennemsnit ± standardfejl for middelværdien, og den mørke fase (18: 00–06: 00 h) er repræsenteret af en grå kasse. A Energiforbrug (KCAL/H), B Total energiforbrug ved forskellige temperaturer (KCAL/24 H), C -respirationskurs (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D Gennemsnitlig RER i lys og mørk (VCO2/VO2) fase (nulværdi defineres som 0,7). E kumulativt fødeindtag (g), f ). Musene blev holdt ved den angivne temperatur i 48 timer. Data vist for 24, 26, 28 og 30 ° C henviser til de sidste 24 timer af hver cyklus. Musene forblev fodret under hele undersøgelsen. Statistisk signifikans blev testet ved gentagne målinger af envejs ANOVA efterfulgt af Tukey's multiple sammenligningstest. Stjerner indikerer betydning for den oprindelige værdi på 22 ° C, skygge indikerer betydning mellem andre grupper som angivet. *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.Gennemsnitsværdier blev beregnet i hele eksperimentelt perioden (0-192 timer). n = 7.
Som i tilfælde af normale vægtmus steg EE lineært med faldende temperatur, og i dette tilfælde var EE også ca. 30% højere ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 2A, B). RER ændrede sig ikke ved forskellige temperaturer (fig. 2C, D). I modsætning til normale vægtmus var fødeindtagelsen ikke i overensstemmelse med EE som en funktion af stuetemperatur. Fødeindtag, vandindtag og aktivitetsniveau var uafhængigt af temperaturen (fig. 2E - J).
Mand (C57BL/6J, 20 uger) DIO -mus blev individuelt huset i metaboliske bur ved 22 ° C i en uge før studiets start. Mus kan bruge 45% HFD ad libitum. Efter akklimatisering i to dage blev baseline -data indsamlet. Derefter blev temperaturen hævet i trin på 2 ° C hver anden dag kl. 06:00 (begyndelsen af lysfasen). Data præsenteres som gennemsnit ± standardfejl for middelværdien, og den mørke fase (18: 00–06: 00 h) er repræsenteret af en grå kasse. A Energiforbrug (KCAL/H), B Total energiforbrug ved forskellige temperaturer (KCAL/24 H), C -respirationskurs (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D Gennemsnitlig RER i lys og mørk (VCO2/VO2) fase (nulværdi defineres som 0,7). E kumulativt fødeindtag (g), f ). Musene blev holdt ved den angivne temperatur i 48 timer. Data vist for 24, 26, 28 og 30 ° C henviser til de sidste 24 timer af hver cyklus. Mus blev opretholdt ved 45% HFD indtil slutningen af undersøgelsen. Statistisk signifikans blev testet ved gentagne målinger af envejs ANOVA efterfulgt af Tukey's multiple sammenligningstest. Stjerner indikerer betydning for den oprindelige værdi på 22 ° C, skygge indikerer betydning mellem andre grupper som angivet. *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.Gennemsnitsværdier blev beregnet i hele eksperimentelt perioden (0-192 timer). n = 7.
I en anden række eksperimenter undersøgte vi effekten af omgivelsestemperatur på de samme parametre, men denne gang mellem grupper af mus, der konstant blev holdt ved en bestemt temperatur. Mus blev opdelt i fire grupper for at minimere statistiske ændringer i middelværdien og standardafvigelsen af kropsvægt, fedt og normal kropsvægt (fig. 3A - C). Efter 7 dages akklimatisering blev 4,5 dage med EE registreret. EE er markant påvirket af omgivelsestemperaturen både i dagslysetimerne og om natten (fig. 3D) og øges lineært, når temperaturen falder fra 27,5 ° C til 22 ° C (fig. 3E). Sammenlignet med andre grupper blev RER af gruppen 25 ° C noget reduceret, og der var ingen forskelle mellem de resterende grupper (fig. 3F, G). Madindtag parallelt med EE -mønster A øget med ca. 30% ved 22 ° C sammenlignet med 30 ° C (fig. 3H, I). Vandforbrug og aktivitetsniveauer adskiller sig ikke signifikant mellem grupper (fig. 3J, K). Eksponering for forskellige temperaturer i op til 33 dage førte ikke til forskelle i kropsvægt, mager masse og fedtmasse mellem grupperne (fig. 3N-S), men resulterede i et fald i mager kropsmasse på ca. 15% sammenlignet med Selvrapporterede scoringer (fig. 3N-S). 3b, r, c)) og fedtmassen steg med mere end 2 gange (fra ~ 1 g til 2-3 g, fig. 3c, t, c). Desværre har kabinettet på 30 ° C kalibreringsfejl og kan ikke give nøjagtige EE- og RER -data.
- kropsvægt (a), mager masse (b) og fedtmasse (c) efter 8 dage (en dag før overførsel til Sable -systemet). D energiforbrug (kcal/h). E gennemsnitligt energiforbrug (0–108 timer) ved forskellige temperaturer (KCAL/24 timer). F respiratorisk udvekslingsforhold (RER) (VCO2/VO2). g gennemsnitlig RER (VCO2/VO2). H Samlet fødeindtag (G). Jeg mener madindtag (g/24 timer). J Samlet vandforbrug (ML). k Gennemsnitligt vandforbrug (ml/24 timer). L kumulativt aktivitetsniveau (M). m gennemsnitligt aktivitetsniveau (m/24 timer). n kropsvægt den 18. dag, o Ændring i kropsvægt (fra -8. til 18. dag), p Lean Mass på den 18. dag, q Ændring i mager masse (fra -8. til 18. dag), R Fat Mass på dag 18 , og ændring i fedtmasse (fra -8 til 18 dage). Den statistiske betydning af gentagne mål blev testet af Oneway-Anova efterfulgt af Tukey's multiple sammenligningstest. *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 præsenteres som gennemsnit + standardfejl for middelværdien, den mørke fase (18: 00-06: 00 h) er repræsenteret af grå kasser. Prikkerne på histogrammerne repræsenterer individuelle mus. Gennemsnitsværdier blev beregnet i hele eksperimentelt perioden (0-108 timer). n = 7.
Mus blev matchet i kropsvægt, mager masse og fedtmasse ved baseline (fig. 4A - C) og opretholdt ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C som i undersøgelser med normale vægtmus. . Når man sammenligner grupper af mus, viste forholdet mellem EE og temperatur et lignende lineært forhold til temperatur over tid i de samme mus. Således fortærede mus ved 22 ° C ca. 30% mere energi end mus, der holdes ved 30 ° C (fig. 4D, E). Ved undersøgelse af effekter hos dyr påvirkede temperaturen ikke altid RER (fig. 4F, G). Fødeindtag, vandindtag og aktivitet blev ikke signifikant påvirket af temperatur (fig. 4H - M). Efter 33 dages opdræt havde mus ved 30 ° C en signifikant højere kropsvægt end mus ved 22 ° C (fig. 4n). Sammenlignet med deres respektive baseline -punkter havde mus, der blev opdrættet ved 30 ° C, signifikant højere kropsvægte end mus opdrættet ved 22 ° C (gennemsnit ± standardfejl for middelværdien: fig. 4O). Den relativt højere vægtøgning skyldtes en stigning i fedtmasse (fig. 4p, q) snarere end en stigning i mager masse (fig. 4R, S). I overensstemmelse med den nedre EE -værdi ved 30 ° C blev ekspressionen af flere BAT -gener, der øger flagermusfunktionen/aktiviteten, reduceret ved 30 ° C sammenlignet med 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 og PRDM16. Andre centrale gener, der også øger BAT -funktion/aktivitet, blev ikke påvirket: SEMA3A (neuritvækstregulering), TFAM (mitokondrial biogenese), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (gluconeogenese) og CPT1A. Overraskende faldt UCP1 og VEGF-A, der er forbundet med øget termogen aktivitet, ikke i gruppen 30 ° C. Faktisk var UCP1-niveauer hos tre mus højere end i gruppen 22 ° C, og VEGF-A og ADRB2 var signifikant forhøjet. Sammenlignet med gruppen 22 ° C viste mus vedligeholdt ved 25 ° C og 27,5 ° C ingen ændring (supplerende figur 1).
- Kropsvægt (a), mager masse (b) og fedtmasse (c) efter 9 dage (en dag før overførsel til Sable -systemet). D Energiforbrug (EE, KCAL/H). E gennemsnitligt energiforbrug (0–96 timer) ved forskellige temperaturer (KCAL/24 timer). F respiratorisk udvekslingsforhold (RER, VCO2/VO2). g gennemsnitlig RER (VCO2/VO2). H Samlet fødeindtag (G). Jeg mener madindtag (g/24 timer). J Samlet vandforbrug (ML). k Gennemsnitligt vandforbrug (ml/24 timer). L kumulativt aktivitetsniveau (M). m gennemsnitligt aktivitetsniveau (m/24 timer). n kropsvægt på dag 23 (g), o Ændring i kropsvægt, p mager masse, q Ændring i mager masse (g) på dag 23 sammenlignet med dag 9, ændring i fedtmasse (g) ved 23 dage, fedt Masse (G) sammenlignet med dag 8, dag 23 sammenlignet med -8. dag. Den statistiske betydning af gentagne mål blev testet af Oneway-Anova efterfulgt af Tukey's multiple sammenligningstest. *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 præsenteres som gennemsnit + standardfejl for middelværdien, den mørke fase (18: 00-06: 00 h) er repræsenteret af grå kasser. Prikkerne på histogrammerne repræsenterer individuelle mus. Middelværdier blev beregnet i hele eksperimentelt perioden (0-96 timer). n = 7.
Ligesom mennesker skaber mus ofte mikromiljøer for at reducere varmetab til miljøet. For at kvantificere betydningen af dette miljø for EE evaluerede vi EE ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C, med eller uden lædervagter og hekkemateriale. Ved 22 ° C reducerer tilføjelsen af standardskind EE med ca. 4%. Den efterfølgende tilsætning af hekkemateriale reducerede EE med 3-4% (fig. 5A, B). Der blev ikke observeret nogen signifikante ændringer i RER, fødeindtag, vandindtag eller aktivitetsniveauer med tilsætning af huse eller skind + sengetøj (figur 5I - P). Tilsætningen af hud- og hekkemateriale reducerede også EE sig markant ved 25 og 30 ° C, men svarene var kvantitativt mindre. Ved 27,5 ° C blev der ikke observeret nogen forskel. I disse eksperimenter faldt EE i disse eksperimenter med stigende temperatur, i dette tilfælde ca. 57% lavere end EE ved 30 ° C sammenlignet med 22 ° C (fig. 5C - H). Den samme analyse blev kun udført for den lette fase, hvor EE var tættere på den basale metaboliske hastighed, da musene i dette tilfælde for det meste hvilede i huden, hvilket resulterede i sammenlignelige effektstørrelser ved forskellige temperaturer (Supplerende fig. 2A - H) .
Data for mus fra husly og hekkemateriale (mørkeblå), hjem, men intet hekkemateriale (lyseblå) og hjemme- og rede materiale (orange). Energiforbrug (EE, KCAL/H) for værelser A, C, E og G ved 22, 25, 27,5 og 30 ° C, B, D, F og H betyder EE (kcal/h). IP -data for mus, der er indeholdt ved 22 ° C: I åndedrætsfrekvens (RER, VCO2/VO2), J Gennemsnit RER (VCO2/VO2), K Kumulativt fødeindtag (G), L Gennemsnitlig fødeindtag (G/24 timer), M Samlet vandindtag (ML), N gennemsnitligt vandindtag AUC (ML/24H), O TOTAL AKTIVITET (M), P Gennemsnitligt aktivitetsniveau (M/24H). Data præsenteres som gennemsnit + standardfejl for middelværdien, den mørke fase (18: 00-06: 00 h) er repræsenteret af grå kasser. Prikkerne på histogrammerne repræsenterer individuelle mus. Den statistiske betydning af gentagne mål blev testet af Oneway-Anova efterfulgt af Tukey's multiple sammenligningstest. *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.Gennemsnitsværdier blev beregnet i hele eksperimentelt perioden (0-72 timer). n = 7.
I mus med normal vægt (2-3 timers faste) resulterede opdræt ved forskellige temperaturer ikke i signifikante forskelle i plasmakoncentrationer af TG, 3-HB, kolesterol, ALT og AST, men HDL som en funktion af temperaturen. Figur 6a-e). Fastende plasmakoncentrationer af leptin, insulin, C-peptid og glukagon var heller ikke forskellig mellem grupper (figur 6G-J). På dagen for glukosetolerance-testen (efter 31 dage ved forskellige temperaturer) var basislinjeblodglukoseniveauet (5-6 timers faste) ca. 6,5 mm uden nogen forskel mellem grupperne. Administration af oral glukose øgede blodsukkerkoncentrationer markant i alle grupper, men både spidskoncentration og trinvis areal under kurverne (IAUC'er) (15-120 min) var lavere i gruppen af mus, der var indeholdt ved 30 ° C (individuelle tidspunkter: P <0,05 - p <0,0001, fig. 6k, l) sammenlignet med musene, der var indeholdt ved 22, 25 og 27,5 ° C (som ikke var forskellige mellem hver andet). Administration af oral glukose øgede blodsukkerkoncentrationer markant i alle grupper, men både spidskoncentration og trinvis areal under kurverne (IAUC'er) (15-120 min) var lavere i gruppen af mus, der var indeholdt ved 30 ° C (individuelle tidspunkter: P <0,05 - P <0,0001, fig. 6K, L) sammenlignet med musene, der var indeholdt ved 22, 25 og 27,5 ° C (som ikke var forskellige mellem hinanden). Перор 8 конц egen (оелные Врykke ые точи: p <0,05 - p <0,0001, рис. 6k, l) по сравнærdighede разичалис межж собой). Oral administration af glukose øgede signifikant blodsukkerkoncentrationer i alle grupper, men både spidskoncentration og trinvis areal under kurverne (IAUC) (15-120 min) var lavere i 30 ° C -musegruppen (separate tidspunkter: P <0,05– P <0,0001, fig. 6K, L) sammenlignet med mus, der holdes ved 22, 25 og 27,5 ° C (som ikke adskiller sig fra hinanden).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L口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 的 的 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 ， ， 浓度 和 下 增加 面积 面积 面积 面积 面积 小鼠组 浓度 和 下 增加 面积 面积 面积 面积 小鼠组 和 和 和 下 增加 面积 面积 面积 和 和 面积 和 面积 面积 面积 面积 面积 增加 增加 增加 增加 和 增加 面积 增加 增加 面积 面积 增加 增加 增加 增加 面积 增加 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 增加 增加 面积 面积 面积 面积 增加 面积 面积 面积 面积 增加 面积 增加 面积 面积 和 和 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 和 面积 面积 面积 面积 和 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 和 面积 面积 面积 yd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。Oral administration af glukose forøgede signifikant blodsukkerkoncentrationer i alle grupper, men både spidskoncentration og område under kurven (IAUC) (15-120 min) var lavere i 30 ° C-fodrede musegruppen (alle tidspunkter).: P <0,05 - p <0,0001, рис. : P <0,05 - p <0,0001, fig.6L, L) sammenlignet med mus holdt ved 22, 25 og 27,5 ° C (ingen forskel fra hinanden).
Plasmakoncentrationer af TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glycerol, leptin, insulin, C-peptid og glukagon er vist i voksne mandlige diio (AL) efter 33 dage med fodring ved den angivne temperatur . Mus blev ikke fodret 2-3 timer før blodprøvetagning. Undtagelsen var en oral glukosetolerance-test, der blev udført to dage før studiets afslutning på mus fastet i 5-6 timer og holdt ved den passende temperatur i 31 dage. Mus blev udfordret med 2 g/kg kropsvægt. Området under kurvedata (L) udtrykkes som inkrementelle data (IAUC). Data præsenteres som gennemsnit ± SEM. Prikkerne repræsenterer individuelle prøver. *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.
I DIO-mus (også fastet i 2-3 timer) var plasmakolesterol, HDL, ALT, AST og FFA-koncentrationer ikke forskellige mellem grupper. Både TG og glycerol blev signifikant forhøjet i gruppen 30 ° C sammenlignet med gruppen 22 ° C (figur 7A - H). I modsætning hertil var 3-GB ca. 25% lavere ved 30 ° C sammenlignet med 22 ° C (figur 7b). Selvom mus opretholdt ved 22 ° C havde en samlet positiv energibalance, som antydet af vægtøgning, antyder forskelle i plasmakoncentrationer af TG, glycerol og 3-HB, at mus ved 22 ° C, når prøvetagningen var mindre end ved 22 ° C. ° C. Mus opdrættet ved 30 ° C var i en relativt mere energisk negativ tilstand. I overensstemmelse med dette var leverkoncentrationer af ekstraherbar glycerol og TG, men ikke glykogen og kolesterol, højere i gruppen 30 ° C (Supplerende fig. 3A-D). For at undersøge, om de temperaturafhængige forskelle i lipolyse (målt ved plasma-TG og glycerol) er resultatet af interne ændringer i epididymal eller inguinal fedt, ekstraherede vi fedtvæv fra disse butikker i slutningen af undersøgelsen og kvantificerede fri fedtsyre ex Vivo. og frigivelse af glycerol. I alle eksperimentelle grupper viste fedtvævsprøver fra epididymale og inguinale depoter mindst en dobbelt stigning i glycerol og FFA-produktion som respons på isoproterenolstimulering (supplerende fig. 4A-D). Imidlertid blev der ikke fundet nogen virkning af skaltemperatur på basal eller isoproterenol-stimuleret lipolyse. I overensstemmelse med højere kropsvægt og fedtmasse var plasma -leptinniveauer signifikant højere i 30 ° C -gruppen end i gruppen 22 ° C (figur 7i). Tværtimod var plasmaniveauer af insulin og C-peptid ikke forskellige mellem temperaturgrupper (fig. 7K, K), men plasmaglukagon viste en afhængighed af temperaturen, men i dette tilfælde blev næsten 22 ° C i den modsatte gruppe to gange sammenlignet til 30 ° C. FRA. Gruppe C (fig. 7L). FGF21 var ikke forskellig mellem forskellige temperaturgrupper (fig. 7M). På OGTT -dagen var baseline blodsukkeret ca. 10 mm og adskiller sig ikke mellem mus, der var indeholdt ved forskellige temperaturer (fig. 7N). Oral administration af glukose øgede blodsukkerniveauet og toppede i alle grupper i en koncentration på ca. 18 mm 15 minutter efter dosering. Der var ingen signifikante forskelle i IAUC (15-120 min) og koncentrationer på forskellige tidspunkter efter dosis (15, 30, 60, 90 og 120 minutter) (figur 7N, O).
Plasmakoncentrationer af TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glycerol, leptin, insulin, C-peptid, glucagon og FGF21 blev vist i voksne mandlige dio (AO) mus efter 33 dages fodring. specificeret temperatur. Mus blev ikke fodret 2-3 timer før blodprøvetagning. Den orale glukosetolerance-test var en undtagelse, da den blev udført i en dosis på 2 g/kg kropsvægt to dage før studiets afslutning hos mus, der blev fastet i 5-6 timer og holdt ved den passende temperatur i 31 dage. Området under kurvedata (O) vises som inkrementelle data (IAUC). Data præsenteres som gennemsnit ± SEM. Prikkerne repræsenterer individuelle prøver. *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.
Overførbarheden af gnaverdata til mennesker er et komplekst spørgsmål, der spiller en central rolle i fortolkningen af vigtigheden af observationer i sammenhæng med fysiologisk og farmakologisk forskning. Af økonomiske grunde og for at lette forskning holdes mus ofte ved stuetemperatur under deres termoneutrale zone, hvilket resulterer i aktivering af forskellige kompenserende fysiologiske systemer, der øger den metaboliske hastighed og potentielt forringer translatability9. Således kan eksponering af mus for kulde gøre mus, der er resistente over for diætinduceret fedme og kan forhindre hyperglykæmi i streptozotocin-behandlede rotter på grund af øget ikke-insulinafhængig glukosetransport. Det er dog ikke klart, i hvilket omfang langvarigt eksponering for forskellige relevante temperaturer (fra rum til termoneutral) påvirker de forskellige energihomeostase af mus med normal vægt (på mad) og DIO -mus (på HFD) og metaboliske parametre samt omfanget som de var i stand til at afbalancere en stigning i EE med en stigning i fødeindtagelse. Den undersøgelse, der præsenteres i denne artikel, sigter mod at bringe denne klarhed til dette emne.
Vi viser, at EE i normale vægt voksne mus og handio -mus er omvendt relateret til stuetemperatur mellem 22 og 30 ° C. Således var EE ved 22 ° C ca. 30% højere end ved 30 ° C. i begge musemodeller. Imidlertid er en vigtig forskel mellem normale vægtmus og DIO -mus, at selvom normale vægtmus matchede EE ved lavere temperaturer ved at justere fødeindtag i overensstemmelse hermed, varierede fødeindtagelsen af DIO -mus på forskellige niveauer. Undersøgelsestemperaturerne var ens. Efter en måned holdt Dio -mus ved 30 ° C mere kropsvægt og fedtmasse end mus, der holdes ved 22 ° C, hvorimod normale mennesker holdes ved den samme temperatur og i samme periode førte ikke til feber. afhængig forskel i kropsvægt. Vægtmus. Sammenlignet med temperaturer i nærheden af termoneutral eller ved stuetemperatur resulterede vækst ved stuetemperatur i DIO eller normale vægtmus på en diæt med højt fedtindhold, men ikke på en diæt med normal vægt for at få relativt mindre vægt. legeme. Understøttet af andre studier17,18,19,20,21 men ikke af All22,23.
Evnen til at skabe et mikromiljø for at reducere varmetab antages at skifte termisk neutralitet til venstre8, 12. I vores undersøgelse reducerede både tilsætning af hekkemateriale og skjult EE, men resulterede ikke i termisk neutralitet op til 28 ° C. Vores data understøtter således ikke, at lavpunktet for termoneutralitet hos voksne mus med enkelt knæ, med eller uden miljømæssigt berigede huse, skal være 26-28 ° C som vist8,12, men det understøtter andre undersøgelser, der viser termoneutralitet. Temperaturer på 30 ° C i lavpunktmus7, 10, 24. For at komplicere sager har det termoneutrale punkt i mus vist Produktion som et resultat af aktivitet og diætinduceret termogenese. I lysfasen viser det sig således det nedre punkt i termisk neutralitet at være ~ 29 ° с og i den mørke fase, ~ 33 ° с25.
I sidste ende bestemmes forholdet mellem omgivelsestemperatur og det samlede energiforbrug ved varmeafledning. I denne sammenhæng er forholdet mellem overfladeareal og volumen en vigtig determinant for termisk følsomhed, der påvirker både varmeafledning (overfladeareal) og varmeproduktion (volumen). Foruden overfladeareal bestemmes varmeoverførsel også af isolering (hastighed for varmeoverførsel). Hos mennesker kan fedtmasse reducere varmetab ved at skabe en isolerende barriere omkring kropsskallen, og det er blevet antydet, at fedtmasse også er vigtigt for termisk isolering hos mus, sænker det termoneutrale punkt og reducerer temperaturfølsomheden under det termiske neutrale punkt ( kurve hældning). Omgivelsestemperatur sammenlignet med EE) 12. Vores undersøgelse var ikke designet til direkte at vurdere dette formodede forhold, fordi data om kropssammensætning blev indsamlet 9 dage før data om energiudgifter blev indsamlet, og fordi fedtmasse ikke var stabile i hele undersøgelsen. Da normal vægt og DIO-mus har 30% lavere EE ved 30 ° C end ved 22 ° C på trods af mindst en 5 gange forskel i fedtmasse, understøtter vores data ikke, at fedme skal give grundlæggende isolering. Faktor, i det mindste ikke i det undersøgte temperaturområde. Dette er i tråd med andre undersøgelser, der er bedre designet til at udforske dette4,24. I disse undersøgelser var den isolerende virkning af fedme lille, men pels viste sig at give 30-50% af den samlede termiske isolering4,24. I døde mus steg termisk ledningsevne imidlertid med ca. 450% umiddelbart efter døden, hvilket antyder, at den isolerende virkning af pelsen er nødvendig for fysiologiske mekanismer, herunder vasokonstriktion, til at arbejde. Foruden artsforskelle i pels mellem mus og mennesker kan den dårlige isolerende virkning af fedme hos mus også påvirkes af følgende overvejelser: den isolerende faktor for human fedtmasse formidles hovedsageligt af subkutan fedtmasse (tykkelse) 26.27. Typisk i gnavere mindre end 20% af den samlede animalske fedt28. Derudover er total fedtmasse muligvis ikke engang et suboptimalt mål for en persons termiske isolering, da det er blevet argumenteret for, at forbedret termisk isolering modregnes af den uundgåelige stigning i overfladearealet (og derfor øget varmetab), når fedtmassen øges. .
I mus med normal vægt ændrede faste plasmakoncentrationer af TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT og AST ikke forskellige temperaturer i næsten 5 uger, sandsynligvis fordi musene var i samme tilstand af energibalance. var de samme i vægt og kropssammensætning som i slutningen af undersøgelsen. I overensstemmelse med ligheden i fedtmasse var der heller ingen forskelle i plasma-leptinniveauer eller i fastende insulin, C-peptid og glukagon. Flere signaler blev fundet i DIO -mus. Selvom mus ved 22 ° C heller ikke havde en samlet negativ energibalance i denne tilstand (da de fik vægt), var de i slutningen af undersøgelsen relativt mere energimangel sammenlignet med mus opdrættet ved 30 ° C, under forhold som f.eks. høje ketoner. Produktion af kroppen (3-GB) og et fald i koncentrationen af glycerol og TG i plasma. Imidlertid ser temperaturafhængige forskelle i lipolyse ikke ud til at være resultatet af iboende ændringer i epididymalt eller inguinal fedt, såsom ændringer i ekspressionen af adipohormon-responsiv lipase, da FFA og glycerol frigivet fra fedt ekstraheret fra disse depoter er mellem temperatur Grupper ligner hinanden. Selvom vi ikke undersøgte den sympatiske tone i den aktuelle undersøgelse, har andre fundet, at den (baseret på hjerterytme og det gennemsnitlige arterielle tryk) er lineært relateret til omgivelsestemperatur hos mus og er tilnærmelsesvis lavere ved 30 ° C end ved 22 ° C 20% C Således kan temperaturafhængige forskelle i sympatisk tone spille en rolle i lipolyse i vores undersøgelse, men da en stigning i sympatisk tone stimulerer snarere end at hæmme lipolyse, kan andre mekanismer modvirke dette fald i dyrkede mus. Potentiel rolle i nedbrydningen af kropsfedt. Stuetemperatur. Endvidere formidles en del af den stimulerende virkning af sympatisk tone på lipolyse indirekte af stærk hæmning af insulinsekretion, der fremhæver virkningen af insulinafbrydelse af supplementering på lipolyse30, men i vores undersøgelse var fastende plasmainsulin og c-peptids sympatisk tone ved forskellige temperaturer Ikke nok til at ændre lipolyse. I stedet fandt vi, at forskelle i energistatus sandsynligvis var den vigtigste bidragyder til disse forskelle i DIO -mus. De underliggende årsager, der fører til bedre regulering af fødeindtagelse med EE i mus med normal vægt, kræver yderligere undersøgelse. Generelt styres fødeindtagelsen imidlertid af homeostatiske og hedoniske CUES31,32,33. Selvom der er debat om, hvilke af de to signaler der er kvantitativt vigtigere, er 31,32,33 velkendt, at langsigtet forbrug af fødevarer med fedtfattige fører til mere fornøjelsesbaseret spiseadfærd, der til en vis grad ikke er relateret til homeostase. . - Reguleret madindtagelse34,35,36. Derfor kan den øgede hedoniske fodringsadfærd hos DIO -mus behandlet med 45% HFD være en af grundene til, at disse mus ikke balanserede fødeindtag med EE. Interessant nok blev der også observeret forskelle i appetit- og blodsukkerregulerende hormoner i de temperaturstyrede DIO-mus, men ikke hos mus med normale vægt. Hos DIO -mus steg plasma -leptinniveauerne med temperatur- og glukagoniveauer faldt med temperaturen. I hvilket omfang temperatur direkte kan have indflydelse Meget korreleret37. Imidlertid er fortolkningen af glukagonsignalet mere forundrende. Som med insulin blev glucagon -sekretion stærkt inhiberet af en stigning i sympatisk tone, men den højeste sympatiske tone blev forudsagt at være i gruppen 22 ° C, som havde de højeste plasmaglucagon -koncentrationer. Insulin er en anden stærk regulator af plasmaglucagon, og insulinresistens og type 2 -diabetes er stærkt forbundet med faste og postprandial hyperglucagonæmi 38,39. Imidlertid var DIO -musene i vores undersøgelse også insulin -ufølsomme, så dette kunne heller ikke være den vigtigste faktor i stigningen i glukagon -signalering i gruppen 22 ° C. Leverfedtindhold er også positivt forbundet med en stigning i plasmaglukagonkoncentration, hvis mekanismer på sin side kan omfatte lever-glucagon-resistens, reduceret urinstofproduktion, øget cirkulerende aminosyrekoncentrationer og øget aminosyrestimuleret glukagon-sekretion40,41, 42. Da ekstraherbare koncentrationer af glycerol og TG ikke var forskellig mellem temperaturgrupper i vores undersøgelse, kunne dette heller ikke være en potentiel faktor i stigningen i plasmakoncentrationer i gruppen 22 ° C. Triiodothyronine (T3) spiller en kritisk rolle i den samlede metaboliske hastighed og initiering af metabolisk forsvar mod hypotermi43,44. Således stiger plasma T3 -koncentration, muligvis kontrolleret af centralt medierede mekanismer, 45,46 i både mus og mennesker under mindre end termoneutrale forhold47, skønt stigningen i mennesker er mindre, hvilket er mere disponeret for mus. Dette er i overensstemmelse med varmetab til miljøet. Vi målte ikke plasma T3 -koncentrationer i den aktuelle undersøgelse, men koncentrationer kan have været lavere i 30 ° C -gruppen, hvilket kan forklare effekten af denne gruppe på plasmaglukagoniveauer, da vi (opdateret figur 5A) og andre har vist det T3 øger plasmaglucagon på en dosisafhængig måde. Det er rapporteret, at skjoldbruskkirtelhormoner inducerer FGF21 -ekspression i leveren. Ligesom glucagon steg plasma -FGF21 -koncentrationer også med plasma T3 -koncentrationer (Supplerende fig. 5b og ref. 48), men sammenlignet med glucagon blev FGF21 -plasmakoncentrationer i vores undersøgelse ikke påvirket af temperaturen. De underliggende årsager til denne uoverensstemmelse kræver yderligere undersøgelse, men T3-drevet FGF21-induktion bør forekomme ved højere niveauer af T3-eksponering sammenlignet med den observerede T3-drevne glukagonrespons (Supplerende fig. 5B).
HFD har vist sig at være stærkt forbundet med nedsat glukosetolerance og insulinresistens (markører) hos mus opdrættet ved 22 ° C. Imidlertid var HFD ikke forbundet med hverken nedsat glukosetolerance eller insulinresistens, når den blev dyrket i et termoneutralt miljø (defineret her som 28 ° C) 19. I vores undersøgelse blev dette forhold ikke replikeret i DIO -mus, men mus med normal vægt opretholdt ved 30 ° C forbedrede markant glukosetolerance. Årsagen til denne forskel kræver yderligere undersøgelse, men kan blive påvirket af det faktum, at DIO-musene i vores undersøgelse var insulinresistente, med fastende plasma-C-peptidkoncentrationer og insulinkoncentrationer 12-20 gange højere end normale vægtmus. og i blodet på tom mave. Glukosekoncentrationer på ca. 10 mM (ca. 6 mM ved normal kropsvægt), hvilket ser ud til at efterlade et lille vindue for eventuelle fordelagtige virkninger af eksponering for termoneutrale forhold for at forbedre glukosetolerance. En mulig forvirrende faktor er, at OGTT af praktiske grunde udføres ved stuetemperatur. Således oplevede mus, der ligger ved højere temperaturer, mildt koldt chok, hvilket kan påvirke glukoseabsorption/clearance. Baseret på lignende fastende blodsukkerkoncentrationer i forskellige temperaturgrupper har ændringer i omgivelsestemperatur muligvis ikke væsentligt påvirket resultaterne.
Som nævnt tidligere er det for nylig blevet fremhævet, at forøgelse af stuetemperaturen kan dæmpe nogle reaktioner på kold stress, hvilket kan stille spørgsmålstegn ved overførbarheden af musedata til mennesker. Det er dog ikke klart, hvad der er den optimale temperatur for at holde mus til at efterligne menneskelig fysiologi. Svaret på dette spørgsmål kan også påvirkes af undersøgelsesområdet og det endepunkt, der studeres. Et eksempel på dette er virkningen af diæt på akkumulering af leverfedt, glukosetolerance og insulinresistens19. Med hensyn til energiudgifter mener nogle forskere, at termoneutralitet er den optimale temperatur til opdræt, da mennesker kræver lidt ekstra energi for at opretholde deres kerne kropstemperatur, og de definerer en enkelt skødetemperatur for voksne mus som 30 ° C7,10. Andre forskere mener, at en temperatur, der kan sammenlignes med, at mennesker typisk oplever med voksne mus på det ene knæ, er 23-25 ° C, da de fandt, at termoneutralitet var 26-28 ° C og baseret på, at mennesker var lavere ca. 3 ° C. Deres lavere kritiske temperatur, der er defineret her som 23 ° C, er lidt 8,12. Vores undersøgelse er i overensstemmelse med flere andre undersøgelser, der siger, at termisk neutralitet ikke opnås ved 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, hvilket indikerer, at 23-25 ° C er for lav. En anden vigtig faktor, der skal overvejes med hensyn til stuetemperatur og termoneutralitet hos mus, er enkelt- eller gruppehus. Når mus blev huset i grupper snarere end individuelt, som i vores undersøgelse, blev temperaturfølsomheden reduceret, muligvis på grund af trængsel af dyrene. Imidlertid var stuetemperatur stadig under LTL på 25, da tre grupper blev anvendt. Den vigtigste mellemliggende forskel i denne henseende er måske den kvantitative betydning af flagermusaktivitet som et forsvar mod hypotermi. Selvom mus i vid udstrækning kompenserede for deres højere kaloritab ved at øge flagermusaktiviteten, hvilket er over 60% EE ved 5 ° C alene, var 51,52 bidraget fra human BAT -aktivitet til EE signifikant højere, meget mindre. Derfor kan reduktion af BAT -aktivitet være en vigtig måde at øge den menneskelige oversættelse på. Reguleringen af BAT -aktivitet er kompleks, men formidles ofte af de kombinerede virkninger af adrenerg stimulering, skjoldbruskkirtelhormoner og UCP114,54,55,56,57 ekspression. Vores data indikerer, at temperaturen skal hæves over 27,5 ° C sammenlignet med mus ved 22 ° C for at detektere forskelle i ekspressionen af BAT -gener, der er ansvarlige for funktion/aktivering. Forskellene, der blev fundet mellem grupper ved 30 og 22 ° C, indikerede imidlertid ikke altid en stigning i BAT-aktivitet i gruppen 22 ° C, fordi UCP1, ADRB2 og VEGF-A blev nedreguleret i gruppen 22 ° C. Den grundlæggende årsag til disse uventede resultater skal stadig bestemmes. En mulighed er, at deres øgede ekspression muligvis ikke afspejler et signal om forhøjet stuetemperatur, men snarere en akut effekt af at bevæge dem fra 30 ° C til 22 ° C på fjernelsesdagen (musene oplevede denne 5-10 minutter før start) . ).
En generel begrænsning af vores undersøgelse er, at vi kun studerede hanmus. Anden forskning antyder, at køn kan være en vigtig overvejelse i vores primære indikationer, da kvindelige mus med en knæ er mere temperaturfølsomme på grund af højere termisk ledningsevne og opretholder mere tæt kontrollerede kernetemperaturer. Derudover viste hunmus (på HFD) en større tilknytning af energiindtagelse med EE ved 30 ° C sammenlignet med hanmus, der forbrugte flere mus af samme køn (20 ° C i dette tilfælde) 20. Hos hunmus er effekten undertermonetralt indhold således højere, men har det samme mønster som hos hanmus. I vores undersøgelse fokuserede vi på enkeltknimiske musemus, da dette er betingelserne, under hvilke de fleste af de metaboliske undersøgelser, der undersøger EE, udføres. En anden begrænsning af vores undersøgelse var, at musene var på den samme diæt under hele undersøgelsen, hvilket udelukkede at studere vigtigheden af stuetemperatur for metabolisk fleksibilitet (målt ved RER -ændringer for diætændringer i forskellige makronæringsstofkompositioner). Hos kvindelige og mandlige mus holdes ved 20 ° C sammenlignet med tilsvarende mus holdes ved 30 ° C.
Afslutningsvis viser vores undersøgelse, at som i andre undersøgelser er skød 1 normale vægtmus termoneutrale over de forudsagte 27,5 ° C. Derudover viser vores undersøgelse, at fedme ikke er en væsentlig isolerende faktor hos mus med normal vægt eller DIO, hvilket resulterer i lignende temperatur: EE -forhold i DIO og normale vægtmus. Mens fødeindtagelsen af normale vægtmus var i overensstemmelse med EE og således opretholdt en stabil kropsvægt over hele temperaturområdet, var fødeindtagelsen af Dio -mus den samme ved forskellige temperaturer, hvilket resulterede i et højere forhold mellem mus ved 30 ° C . Ved 22 ° C fik mere kropsvægt. Generelt er systematiske undersøgelser, der undersøger den potentielle betydning af at leve under termoneutrale temperaturer, berettiget på grund af den ofte observerede dårlige tolerabilitet mellem mus og humane studier. I fedmeundersøgelser kan for eksempel en delvis forklaring på den generelt dårligere translatabilitet skyldes, at murine vægttabsundersøgelser normalt udføres på moderat kolde stressede dyr, der holdes ved stuetemperatur på grund af deres øgede EE. Overdrevet vægttab sammenlignet med den forventede kropsvægt af en person, især hvis handlingsmekanismen afhænger af at øge EE ved at øge aktiviteten af BAP, som er mere aktiv og aktiveret ved stuetemperatur end ved 30 ° C.
I overensstemmelse med den danske dyreforsøgslov (1987) og National Institutes of Health (publikation nr. 85-23) og den europæiske konvention til beskyttelse af hvirveldyr, der bruges til eksperimentelle og andre videnskabelige formål (Europaråd nr. 123, Strasbourg , 1985).
Tyve uger gamle mandlige C57BL/6J-mus blev opnået fra Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrig, og fik ad libitum standard Chow (Altromin 1324) og vand (~ 22 ° C) efter en 12:12 timers lys: mørk cyklus. stuetemperatur. Mandlige DIO -mus (20 uger) blev opnået fra den samme leverandør og fik Ad Libitum -adgang til en 45% med højt fedtindhold (kat. Nr. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) og vand under opdrættelsesforhold. Mus blev tilpasset miljøet en uge før studiets start. To dage før overførsel til det indirekte kalorimetri -system blev mus vejet, underkastet MR -scanning (Echomritm, TX, USA) og opdelt i fire grupper svarende til kropsvægt, fedt og normal kropsvægt.
Et grafisk diagram over undersøgelsesdesignet er vist i figur 8. Mus blev overført til en lukket og temperaturstyret indirekte kalorimetri-system på Sable Systems Internationals (Nevada, USA), som omfattede monitorer af fødevarer og vandkvalitet og en promethion BZ1-ramme, der registrerede Aktivitetsniveauer ved at måle bjælkepauser. XYZ. Mus (n = 8) blev huset individuelt ved 22, 25, 27,5 eller 30 ° C under anvendelse af sengetøj, men intet husly og hekkemateriale på et 12: 12-timers lys: mørk cyklus (lys: 06: 00– 18:00) . 2500 ml/min. Mus blev akklimatiseret i 7 dage før registrering. Optagelser blev samlet fire dage i træk. Derefter blev mus holdt ved de respektive temperaturer ved 25, 27,5 og 30 ° C i yderligere 12 dage, hvorefter cellekoncentraterne blev tilsat som beskrevet nedenfor. I mellemtiden blev grupper af mus opbevaret ved 22 ° C holdt ved denne temperatur i to dage til (for at indsamle nye baseline -data), og derefter blev temperaturen forøget i trin på 2 ° C hver anden dag i begyndelsen af lysfasen ( 06:00) Indtil der nåede 30 ° C derefter blev temperaturen sænket til 22 ° C, og data blev opsamlet i yderligere to dage. Efter yderligere to dage med optagelse ved 22 ° C blev skind tilsat til alle celler ved alle temperaturer, og dataindsamling begyndte den anden dag (dag 17) og i tre dage. Efter det (dag 20) blev hekkemateriale (8-10 g) tilsat til alle celler i begyndelsen af lyscyklussen (06:00), og data blev indsamlet i yderligere tre dage. I slutningen af undersøgelsen blev mus holdt ved 22 ° C holdt ved denne temperatur i 21/33 dage og ved 22 ° C i de sidste 8 dage, mens mus ved andre temperaturer blev holdt ved denne temperatur i 33 dage. /33 dage. Mus blev fodret i undersøgelsesperioden.
Normal vægt og DIO -mus fulgte de samme undersøgelsesprocedurer. På dag -9 blev mus vejet, MR -scannet og opdelt i grupper, der var sammenlignelige i kropsvægt og kropssammensætning. På dag -7 blev mus overført til en lukket temperaturstyret indirekte kalorimetri -system fremstillet af Sable Systems International (Nevada, USA). Mus blev huset individuelt med sengetøj, men uden rede eller husly. Temperaturen er indstillet til 22, 25, 27,5 eller 30 ° C. Efter en uges akklimatisering (dage -7 til 0 blev dyr ikke forstyrret), data blev indsamlet på fire på hinanden følgende dage (dage 0-4, data vist i fig. 1, 2, 5). Derefter blev mus, der blev holdt ved 25, 27,5 og 30 ° C, holdt under konstante forhold indtil den 17. dag. På samme tid blev temperaturen i gruppen 22 ° C forøget med intervaller på 2 ° C hver anden dag ved at justere temperaturcyklussen (06:00 timer) i begyndelsen af lyseksponering (data er vist i fig. 1) . På dag 15 faldt temperaturen til 22 ° C, og to dages data blev indsamlet for at tilvejebringe baseline -data til efterfølgende behandlinger. Skins blev tilsat til alle mus på dag 17, og redningsmateriale blev tilsat på dag 20 (fig. 5). Den 23. dag blev musene vejet og underkastet MR -scanning og forlod derefter alene i 24 timer. På dag 24 blev mus fastet fra begyndelsen af fotoperioden (06:00) og modtog OGTT (2 g/kg) kl. 12:00 (6-7 timers faste). Derefter blev musene returneret til deres respektive sabelforhold og aflivet den anden dag (dag 25).
DIO -mus (n = 8) fulgte den samme protokol som normale vægtmus (som beskrevet ovenfor og i figur 8). Mus opretholdt 45% HFD i hele energiforbrugseksperimentet.
VO2 og VCO2, såvel som vanddamptryk, blev registreret ved en frekvens på 1 Hz med en celletidskonstant på 2,5 minutter. Fødevare- og vandindtag blev opsamlet ved kontinuerlig optagelse (1 Hz) af vægten af fødevare- og vandspande. Den anvendte kvalitetsmonitor rapporterede en opløsning på 0,002 g. Aktivitetsniveauer blev registreret under anvendelse af en 3D XYZ -strålearray -skærm, data blev indsamlet ved en intern opløsning på 240 Hz og rapporteret hvert sekund for at kvantificere den samlede kørte afstand (M) med en effektiv rumlig opløsning på 0,25 cm. Dataene blev behandlet med Sable Systems makrotolk v.2.41, beregning af EE og RER og filtrering af outliers (f.eks. Falske måltidsbegivenheder). Makrotolk er konfigureret til at udsende data for alle parametre hvert femte minut.
Ud over at regulere EE kan omgivelsestemperatur også regulere andre aspekter af metabolisme, herunder postprandial glukosemetabolisme, ved at regulere sekretionen af glukose-metaboliserende hormoner. For at teste denne hypotese afsluttede vi endelig en kropstemperaturundersøgelse ved at fremkalde mus med normal vægt med en dio oral glukosebelastning (2 g/kg). Metoder er beskrevet detaljeret i yderligere materialer.
Ved afslutningen af undersøgelsen (dag 25) blev mus fastet i 2-3 timer (startende kl. 06:00), bedøvet med isofluran og fuldstændigt blødet af retroorbital venipunktur. Kvantificering af plasmalipider og hormoner og lipider i leveren er beskrevet i supplerende materialer.
For at undersøge, om skaltemperatur forårsager iboende ændringer i fedtvæv, der påvirker lipolyse, blev inguinal og epididymalt fedtvæv udskåret direkte fra mus efter den sidste blødningsstadium. Væv blev behandlet under anvendelse af det nyudviklede ex vivo lipolyseassay beskrevet i supplerende metoder.
Brunt fedtvæv (BAT) blev opsamlet på dagen for slutningen af undersøgelsen og behandlet som beskrevet i de supplerende metoder.
Data præsenteres som gennemsnit ± SEM. Grafer blev oprettet i GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA), og grafik blev redigeret i Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistisk signifikans blev vurderet i GraphPad Prism og testet ved parret t-test, gentagne målinger envejs/tovejs ANOVA efterfulgt af Tukey's multiple sammenligningstest eller uparret envejs ANOVA efterfulgt af Tukeys flere sammenligninger test efter behov. Den Gaussiske fordeling af dataene blev valideret ved d'Agostino-Pearson-normalitetstesten før test. Prøvestørrelsen er angivet i det tilsvarende afsnit i afsnittet "Resultater" såvel som i sagnet. Gentagelse defineres som enhver måling, der er foretaget på det samme dyr (in vivo eller på en vævsprøve). Med hensyn til data reproducerbarhed blev der demonstreret en sammenhæng mellem energiforbrug og sagstemperatur i fire uafhængige undersøgelser under anvendelse af forskellige mus med et lignende undersøgelsesdesign.
Detaljerede eksperimentelle protokoller, materialer og rå data er tilgængelige efter rimelig anmodning fra hovedforfatteren Rune E. Kuhre. Denne undersøgelse genererede ikke nye unikke reagenser, transgene dyr/cellelinjer eller sekventeringsdata.
For mere information om undersøgelsesdesign, se Nature Research Report Abstract knyttet til denne artikel.
Alle data danner en graf. 1-7 blev deponeret i Science Database Repository, tiltrædelsesnummer: 1253.11.sciencedb.02284 eller https://doi.org/10.57760/scienedb.02284. Dataene vist i ESM kan sendes til Rune e Kuhre efter rimelig test.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller af menneskelig fedme. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller af menneskelig fedme.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. og Tang-Christensen M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller af menneskelig fedme. 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. Eksperimentelle dyr som en erstatningsmodel for mennesker.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. og tang-Christensen M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller af fedme hos mennesker.Acta Pharmacology. Crime 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA -beregning af den nye MIE -konstant og eksperimentel bestemmelse af forbrændingsstørrelsen. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ musens termoregulerende system: dets konsekvenser for overførsel af biomedicinske data til mennesker. Fysiologi. Opførsel. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerende virkning af fedme. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerende virkning af fedme.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. og Nedergaard J. Ingen isoleringseffekt af fedme. 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 имет изолирющерющо эеекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fedme har ingen isolerende virkning.Ja. J. Fysiologi. Endokrin. metabolisme. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. et al. Temperaturtilpasset brunt fedtvæv modulerer insulinfølsomhed. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Lavere kritisk temperatur og koldinduceret termogenese var omvendt relateret til kropsvægt og basal metabolisk hastighed hos magre og overvægtige individer. J. varmt. biologi. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale boligtemperaturer for mus for at efterligne det termiske miljø for mennesker: en eksperimentel undersøgelse. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale boligtemperaturer for mus for at efterligne det termiske miljø for mennesker: en eksperimentel undersøgelse.Fischer, AW, Cannon, B. og Nedergaard, J. Optimale hustemperaturer for mus til at efterligne det menneskelige termiske miljø: en eksperimentel undersøgelse. 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. og Nedergaard J. Optimal boligtemperatur til mus, der simulerer humant termisk miljø: en eksperimentel undersøgelse.Moore. metabolisme. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museksperimenter til mennesker? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museksperimenter til mennesker?Keyer J, Lee M og Speakman Jr Hvad er den bedste stuetemperatur til overførsel af museksperimenter til mennesker? 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 og Speakman JR Hvad er den optimale skaltemperatur til overførsel af museksperimenter til mennesker?Moore. metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA -mus som eksperimentelle modeller for human fysiologi: når flere grader i boligtemperatur betyder noget. Seeley, RJ & MacDougald, OA -mus som eksperimentelle modeller for human fysiologi: når flere grader i boligtemperatur betyder noget. Seeley, rj & macdougald, oa ыши как эеерименталные моeли физиол tror значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA -mus som eksperimentelle modeller for human fysiologi: når et par grader i en bolig gør en forskel. 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 M имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA -mus som en eksperimentel model for human fysiologi: når et par grader af stuetemperatur betyder noget.National metabolisme. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørgsmålet "Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museksperimenter til mennesker?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørgsmålet "Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museksperimenter til mennesker?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svar på spørgsmålet "Hvad er den bedste stuetemperatur til overførsel af museksperimenter til mennesker?" 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. og Nedergaard J. Svar på spørgsmålet "Hvad er den optimale skaltemperatur til overførsel af museksperimenter til mennesker?"Ja: Thermoneutral. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Posttid: Okt-28-2022
