Tak fordi du besøgte Nature.com.Den browserversion, du bruger, har begrænset CSS-understøttelse.For den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer).I mellemtiden, for at sikre fortsat support, vil vi gengive webstedet uden stilarter og JavaScript.
De fleste metaboliske undersøgelser i mus udføres ved stuetemperatur, selvom mus under disse forhold, i modsætning til mennesker, bruger meget energi på at opretholde den indre temperatur.Her beskriver vi normalvægt og diæt-induceret fedme (DIO) i henholdsvis C57BL/6J-mus fodret med chow chow eller en diæt med højt fedtindhold på 45 %.Mus blev anbragt i 33 dage ved 22, 25, 27,5 og 30°C i et indirekte kalorimetrisystem.Vi viser, at energiforbruget stiger lineært fra 30°C til 22°C og er omkring 30% højere ved 22°C i begge musemodeller.Hos normalvægtige mus modvirkede fødeindtagelse EE.Omvendt reducerede DIO-mus ikke fødeindtaget, når EE faldt.Ved afslutningen af undersøgelsen havde mus ved 30°C således højere kropsvægt, fedtmasse og plasmaglycerol og triglycerider end mus ved 22°C.Ubalancen hos DIO-mus kan skyldes øget nydelsesbaseret diæt.
Musen er den mest almindeligt anvendte dyremodel til studiet af menneskelig fysiologi og patofysiologi, og er ofte standarddyret, der bruges i de tidlige stadier af lægemiddelopdagelse og -udvikling.Mus adskiller sig dog fra mennesker på flere vigtige fysiologiske måder, og mens allometrisk skalering til en vis grad kan bruges til at omsætte til mennesker, ligger de store forskelle mellem mus og mennesker i termoregulering og energihomeostase.Dette viser en grundlæggende inkonsekvens.Den gennemsnitlige kropsmasse for voksne mus er mindst tusind gange mindre end for voksne (50 g vs. 50 kg), og forholdet mellem overfladeareal og masse afviger med omkring 400 gange på grund af den ikke-lineære geometriske transformation beskrevet af Mee .Ligning 2. Som følge heraf mister mus væsentligt 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 hos mennesker.Ved standard stuetemperatur (~22°C) skal mus øge deres samlede energiforbrug (EE) med omkring 30% for at opretholde kernekropstemperaturen.Ved lavere temperaturer stiger EE endnu mere med omkring 50% og 100% ved 15 og 7°C sammenlignet med EE ved 22°C.Standard boligforhold inducerer således en kold stress-respons, som kan kompromittere overførbarheden af museresultater til mennesker, da mennesker, der lever i moderne samfund, tilbringer det meste af deres tid under termoneutrale forhold (fordi vores lavere arealforhold overflader til volumen gør os mindre følsomme overfor temperatur, da vi skaber en termoneutral zone (TNZ) omkring os over basalstofskiftet) spænder over ~19 til 30°C6, mens mus har et højere og smallere bånd, der kun spænder over 2-4°C7,8 Faktisk er dette vigtige. aspekt har fået stor opmærksomhed i de senere år4, 7,8,9,10,11,12, og det er blevet foreslået, at nogle "artsforskelle" kan afbødes ved at øge skaltemperaturen 9. Der er dog ingen konsensus om temperaturområdet der udgør termoneutralitet hos mus.Hvorvidt den lavere kritiske temperatur i det termoneutrale område i enkeltknæmus er tættere på 25°C eller tættere på 30°C4, 7, 8, 10, 12 forbliver således kontroversielt.EE og andre metaboliske parametre er blevet begrænset til timer til dage, så det er uklart, i hvilket omfang langvarig eksponering for forskellige temperaturer kan påvirke metaboliske parametre såsom kropsvægt.forbrug, substratudnyttelse, glukosetolerance og plasmalipid- og glukosekoncentrationer og appetitregulerende hormoner.Derudover er der behov for yderligere forskning for at fastslå, i hvilket omfang kosten kan påvirke disse parametre (DIO-mus på en fedtrig diæt kan være mere orienteret mod en fornøjelsesbaseret (hedonisk) diæt).For at give mere information om dette emne undersøgte vi effekten af opdrætstemperatur på de førnævnte metaboliske parametre i normalvægtige voksne hanmus og diætinducerede overvægtige (DIO) hanmus på en 45% fedtrig diæt.Mus blev holdt ved 22, 25, 27,5 eller 30°C i mindst tre uger.Temperaturer under 22°C er ikke blevet undersøgt, fordi standard dyrestalde sjældent er under stuetemperatur.Vi fandt ud af, at normalvægtige og enkeltcirklede DIO-mus reagerede på samme måde på ændringer i kabinetstemperatur med hensyn til EE og uanset indeslutningstilstand (med eller uden husly/redemateriale).Men mens normalvægtige mus justerede deres fødeindtag i henhold til EE, var fødeindtaget hos DIO-mus stort set uafhængigt af EE, hvilket resulterede i, at mus tog mere på i vægt.Ifølge kropsvægtdata viste plasmakoncentrationer af lipider og ketonstoffer, at DIO-mus ved 30°C havde en mere positiv energibalance end mus ved 22°C.De underliggende årsager til forskelle i balance mellem energiindtag og EE mellem normalvægtige og DIO-mus kræver yderligere undersøgelse, men kan være relateret til patofysiologiske ændringer hos DIO-mus og effekten af nydelsesbaseret diæt som følge 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 udvekslingshastighed (RER) var uafhængig af temperaturen (fig. 1c, d).Fødeindtagelse var i overensstemmelse med EE-dynamikken og steg med faldende temperatur (også ~30% højere ved 22°C sammenlignet med 30°C (fig. 1e,f). Vandindtag. Volumen og aktivitetsniveau afhang ikke af temperaturen (fig. 1g).
Hanmus (C57BL/6J, 20 uger gamle, individuelle huse, n=7) blev anbragt i metaboliske bure ved 22°C i en uge før starten af undersøgelsen.To dage efter indsamlingen af baggrundsdata blev temperaturen hævet i trin på 2°C kl. 06:00 om dagen (begyndelsen af lysfasen).Data præsenteres som middelværdi ± standardfejl af middelværdien, og den mørke fase (18:00-06:00 h) er repræsenteret af en grå boks.a Energiforbrug (kcal/h), b Samlet energiforbrug ved forskellige temperaturer (kcal/24 h), c Respiratorisk udvekslingshastighed (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gennemsnitlig RER i lys og mørk (VCO2 /VO2) fase (nulværdi er defineret som 0,7).e kumulativt fødeindtag (g), f 24 timers samlet fødeindtag, g 24 timers samlet vandindtag (ml), t 24 timers samlet vandindtag, i kumulativt aktivitetsniveau (m) og j totalt aktivitetsniveau (m/24t) .).Musene blev holdt ved den angivne temperatur i 48 timer.Data vist for 24, 26, 28 og 30°C refererer 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 Tukeys multiple sammenligningstest.Stjerner angiver betydning for startværdi på 22°C, skygge angiver 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 for hele forsøgsperioden (0-192 timer).n = 7.
Som i tilfældet med normalvægtige mus, steg EE lineært med faldende temperatur, og i dette tilfælde var EE også omkring 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 normalvægtige mus var fødeindtaget ikke i overensstemmelse med EE som funktion af stuetemperatur.Fødeindtagelse, vandindtag og aktivitetsniveau var uafhængige af temperatur (fig. 2e-j).
DIO-hanmus (C57BL/6J, 20 uger) blev individuelt anbragt i metaboliske bure ved 22°C i en uge før starten af undersøgelsen.Mus kan bruge 45% HFD ad libitum.Efter akklimatisering i to dage blev baseline-data indsamlet.Efterfølgende blev temperaturen hævet i trin på 2°C hver anden dag kl. 06:00 (begyndelsen af den lette fase).Data præsenteres som middelværdi ± standardfejl af middelværdien, og den mørke fase (18:00-06:00 h) er repræsenteret af en grå boks.a Energiforbrug (kcal/h), b Samlet energiforbrug ved forskellige temperaturer (kcal/24 h), c Respiratorisk udvekslingshastighed (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Gennemsnitlig RER i lys og mørk (VCO2 /VO2) fase (nulværdi er defineret som 0,7).e kumulativt fødeindtag (g), f 24 timers samlet fødeindtag, g 24 timers samlet vandindtag (ml), t 24 timers samlet vandindtag, i kumulativt aktivitetsniveau (m) og j totalt aktivitetsniveau (m/24t) .).Musene blev holdt ved den angivne temperatur i 48 timer.Data vist for 24, 26, 28 og 30°C refererer til de sidste 24 timer af hver cyklus.Mus blev holdt på 45% HFD indtil afslutningen af undersøgelsen.Statistisk signifikans blev testet ved gentagne målinger af envejs ANOVA efterfulgt af Tukeys multiple sammenligningstest.Stjerner angiver betydning for startværdi på 22°C, skygge angiver 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 for hele forsøgsperioden (0-192 timer).n = 7.
I en anden række eksperimenter undersøgte vi effekten af omgivende temperatur 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 gennemsnittet og standardafvigelsen af kropsvægt, fedt og normal kropsvægt (fig. 3a-c).Efter 7 dages akklimatisering blev der registreret 4,5 dages EE.EE påvirkes væsentligt af den omgivende temperatur både i dagslys og om natten (fig. 3d), og stiger lineært, når temperaturen falder fra 27,5°C til 22°C (fig. 3e).Sammenlignet med andre grupper var RER for 25°C-gruppen noget reduceret, og der var ingen forskelle mellem de resterende grupper (fig. 3f, g).Fødeindtagelse parallelt med EE-mønster a steg med ca. 30% ved 22°C sammenlignet med 30°C (fig. 3h,i).Vandforbrug og aktivitetsniveauer afveg ikke signifikant mellem grupperne (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 cirka 15 % ift. selvrapporterede scores (fig. 3n-s).3b, r, c)), og fedtmassen steg mere end 2 gange (fra ~1 g til 2-3 g, fig. 3c, t, c).Desværre har 30°C kabinettet 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/t).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 fødeindtagelse (g).i Gennemsnitlig fødeindtagelse (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 den 18. dag, o ændring i kropsvægt (fra -8. til 18. dag), p mager masse på 18. dag, q ændring i mager masse (fra -8. til 18. dag), r fedtmasse på dag 18 , og ændring i fedtmasse (fra -8 til 18 dage).Den statistiske signifikans af gentagne målinger blev testet med Oneway-ANOVA efterfulgt af Tukeys 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 middelværdi + standardfejl af middelværdien, den mørke fase (18:00-06:00 h) er repræsenteret af grå felter.Prikkerne på histogrammerne repræsenterer individuelle mus.Gennemsnitsværdier blev beregnet for hele forsøgsperioden (0-108 timer).n = 7.
Mus blev matchet i kropsvægt, mager masse og fedtmasse ved baseline (fig. 4a-c) og holdt ved 22, 25, 27,5 og 30 °C som i undersøgelser med normalvægtige mus..Ved sammenligning af grupper af mus viste forholdet mellem EE og temperatur et lignende lineært forhold med temperatur over tid i de samme mus.Mus holdt ved 22°C forbrugte således ca. 30% mere energi end mus holdt ved 30°C (fig. 4d, e).Når man studerede effekter hos dyr, påvirkede temperaturen ikke altid RER (fig. 4f, g).Fødeindtagelse, vandindtag og aktivitet var ikke signifikant påvirket af temperaturen (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 basislinjepunkter havde mus opdrættet ved 30°C signifikant højere kropsvægte end mus opdrættet ved 22°C (gennemsnit ± standardfejl af middelværdien: Fig. 4o).Den relativt højere vægtøgning skyldtes en stigning i fedtmassen (fig. 4p, q) snarere end en stigning i mager masse (fig. 4r, s).I overensstemmelse med den lavere EE-værdi ved 30°C blev ekspressionen af flere BAT-gener, der øger BAT-funktion/aktivitet, reduceret ved 30°C sammenlignet med 22°C: Adra1a, Adrb3 og Prdm16.Andre nøglegener, der også øger BAT-funktion/aktivitet, blev ikke påvirket: Sema3a (neuritvækstregulering), Tfam (mitokondriel biogenese), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogenese) og Cpt1a.Overraskende nok faldt Ucp1 og Vegf-a, forbundet med øget termogen aktivitet, ikke i 30°C-gruppen.Faktisk var Ucp1-niveauer i tre mus højere end i 22°C-gruppen, og Vegf-a og Adrb2 var signifikant forhøjet.Sammenlignet med 22 °C-gruppen viste mus holdt 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 fødeindtagelse (g).i Gennemsnitlig fødeindtagelse (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 signifikans af gentagne målinger blev testet med Oneway-ANOVA efterfulgt af Tukeys 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 middelværdi + standardfejl af middelværdien, den mørke fase (18:00-06:00 h) er repræsenteret af grå felter.Prikkerne på histogrammerne repræsenterer individuelle mus.Middelværdier blev beregnet for hele forsøgsperioden (0-96 timer).n = 7.
Ligesom mennesker skaber mus ofte mikromiljøer for at reducere varmetabet til miljøet.For at kvantificere betydningen af dette miljø for EE, vurderede vi EE ved 22, 25, 27,5 og 30°C, med eller uden læderbeskyttere og redemateriale.Ved 22°C reducerer tilsætningen af standardskind EE med ca. 4%.Den efterfølgende tilføjelse af redemateriale reducerede EE med 3-4 % (fig. 5a,b).Ingen signifikante ændringer i RER, fødeindtag, vandindtag eller aktivitetsniveauer blev observeret med tilføjelse af huse eller skind + sengetøj (Figur 5i–p).Tilsætning af hud og redemateriale reducerede også signifikant EE ved 25 og 30°C, men responserne var kvantitativt mindre.Ved 27,5°C blev der ikke observeret nogen forskel.Navnlig i disse eksperimenter faldt EE med stigende temperatur, i dette tilfælde omkring 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 stofskiftehastighed, da musene i dette tilfælde mest hvilede i huden, hvilket resulterede i sammenlignelige effektstørrelser ved forskellige temperaturer (Supplerende Fig. 2a–h). .
Data for mus fra husly og redemateriale (mørkeblå), hjem, men intet redemateriale (lyseblå), og hjem og redemateriale (orange).Energiforbrug (EE, kcal/h) for rum 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 anbragt ved 22°C: i respirationsfrekvens (RER, VCO2/VO2), j gennemsnitlig RER (VCO2/VO2), k kumulativ fødeindtagelse (g), l gennemsnitlig fødeindtagelse (g/24 timer) , m totalt vandindtag (mL), n gennemsnitligt vandindtag AUC (mL/24t), o total aktivitet (m), p gennemsnitligt aktivitetsniveau (m/24t).Data præsenteres som middelværdi + standardfejl af middelværdien, den mørke fase (18:00-06:00 h) er repræsenteret af grå felter.Prikkerne på histogrammerne repræsenterer individuelle mus.Den statistiske signifikans af gentagne målinger blev testet med Oneway-ANOVA efterfulgt af Tukeys 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 for hele forsøgsperioden (0-72 timer).n = 7.
Hos normalvægtige mus (2-3 timers faste) resulterede opdræt ved forskellige temperaturer ikke i signifikante forskelle i plasmakoncentrationer af TG, 3-HB, kolesterol, ALT og ASAT, men HDL som funktion af temperaturen.figur 6a-e).Fastende plasmakoncentrationer af leptin, insulin, C-peptid og glucagon var heller ikke forskellige mellem grupperne (figur 6g-j).På dagen for glukosetolerancetesten (efter 31 dage ved forskellige temperaturer) var baseline-blodglucoseniveauet (5-6 timers faste) ca. 6,5 mM, uden forskel mellem grupperne. Administration af oral glukose øgede blodsukkerkoncentrationerne signifikant i alle grupper, men både spidskoncentrationen og det trinvise areal under kurverne (iAUC'er) (15-120 min) var lavere i gruppen af mus, der var opstaldet ved 30 °C (individuelle tidspunkter: P < 0,05-P < 0,0001, Fig. 6k, l) sammenlignet med musene, der var anbragt ved 22, 25 og 27,5 °C (som ikke adskilte sig indbyrdes). Administration af oral glukose øgede blodsukkerkoncentrationerne signifikant i alle grupper, men både spidskoncentrationen og det trinvise areal under kurverne (iAUC'er) (15-120 min) var lavere i gruppen af mus, der var opstaldet ved 30 °C (individuelle tidspunkter: P < 0,05-P < 0,0001, Fig. 6k, l) sammenlignet med musene, der var anbragt ved 22, 25 og 27,5 °C (som ikke adskilte sig indbyrdes). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови всех групокацо так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 min.) tekst: P < 0,05–P < 0,0001, рис 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 og 27,5 ° C (solde). Oral administration af glucose øgede signifikant blodsukkerkoncentrationerne i alle grupper, men både spidskoncentrationen og det trinvise 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 holdt ved 22, 25 og 27,5 °C (som ikke adskilte 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 饲养的小鼰叺债值丒下增加面积(iAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点：P < 0.05–P < 0.0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27.5°C口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 在 30 ° C 饄 养和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点 点：P < 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25和27,5°COral administration af glucose øgede signifikant blodsukkerkoncentrationerne i alle grupper, men både topkoncentrationen og arealet under kurven (iAUC) (15-120 min) var lavere i gruppen med 30°C fodrede mus (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 glucagon er vist i voksne DIO(al)-hanmus efter 33 dages fodring ved den angivne temperatur .Mus blev ikke fodret 2-3 timer før blodprøvetagning.Undtagelsen var en oral glucosetolerancetest, som blev udført to dage før afslutningen af undersøgelsen på mus, der fastede i 5-6 timer og holdt ved den passende temperatur i 31 dage.Mus blev udfordret med 2 g/kg kropsvægt.Arealet under kurvedataene (L) udtrykkes som inkrementelle data (iAUC).Data præsenteres som middel ± 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.
Hos DIO-mus (også fastede i 2-3 timer) var plasmakolesterol-, HDL-, ALT-, AST- og FFA-koncentrationerne ikke forskellige mellem grupperne.Både TG og glycerol var signifikant forhøjet i 30°C-gruppen sammenlignet med 22°C-gruppen (figur 7a-h).I modsætning hertil var 3-GB ca. 25% lavere ved 30°C sammenlignet med 22°C (figur 7b).Selvom mus holdt ved 22°C havde en samlet positiv energibalance, som antydet af vægtøgning, tyder forskelle i plasmakoncentrationer af TG, glycerol og 3-HB på, at mus ved 22°C, når prøveudtagningen var mindre end ved 22° C.°C.Mus opdrættet ved 30 °C var i en relativt mere energetisk negativ tilstand.I overensstemmelse hermed var leverkoncentrationer af ekstraherbar glycerol og TG, men ikke glykogen og kolesterol, højere i 30 °C-gruppen (Supplerende Fig. 3a-d).For at undersøge om de temperaturafhængige forskelle i lipolyse (som målt ved plasma TG og glycerol) er resultatet af interne ændringer i epididymalt eller lyskefedt, udtog vi fedtvæv fra disse lagre i slutningen af undersøgelsen og kvantificerede fri fedtsyre ex. vivo.og frigivelse af glycerol.I alle eksperimentelle grupper viste fedtvævsprøver fra epididymale og lyskedepoter mindst en dobbelt stigning i glycerol- og FFA-produktion som svar på isoproterenol-stimulering (Supplerende Fig. 4a-d).Der blev dog ikke fundet nogen effekt af skaltemperaturen på basal eller isoproterenol-stimuleret lipolyse.I overensstemmelse med højere kropsvægt og fedtmasse var plasmaleptinniveauer signifikant højere i 30°C-gruppen end i 22°C-gruppen (figur 7i).Tværtimod var plasmaniveauerne af insulin og C-peptid ikke forskellige mellem temperaturgrupperne (fig. 7k, k), men plasmaglucagon viste en afhængighed af temperatur, men i dette tilfælde blev næsten 22°C i den modsatte gruppe sammenlignet to gange til 30°C.FRA.Gruppe C (fig. 7l).FGF21 adskilte sig ikke mellem forskellige temperaturgrupper (fig. 7m).På dagen for OGTT var baseline-blodglucose ca. 10 mM og adskilte sig ikke mellem mus anbragt ved forskellige temperaturer (fig. 7n).Oral administration af glucose øgede blodsukkerniveauet og toppede i alle grupper ved 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 min) (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 DIO (ao) hanmus efter 33 dages fodring.specificeret temperatur.Mus blev ikke fodret 2-3 timer før blodprøvetagning.Den orale glukosetolerancetest var en undtagelse, da den blev udført i en dosis på 2 g/kg kropsvægt to dage før afslutningen af undersøgelsen i mus, der blev fastet i 5-6 timer og holdt ved den passende temperatur i 31 dage.Området under kurvedataene (o) vises som inkrementelle data (iAUC).Data præsenteres som middel ± 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 forbindelse med fysiologisk og farmakologisk forskning.Af økonomiske årsager og for at lette forskningen holdes mus ofte ved stuetemperatur under deres termoneutrale zone, hvilket resulterer i aktivering af forskellige kompenserende fysiologiske systemer, der øger stofskiftet og potentielt forringer oversættelsesevnen9.Eksponering af mus for kulde kan således gøre mus resistente over for diætinduceret fedme og kan forhindre hyperglykæmi hos streptozotocin-behandlede rotter på grund af øget ikke-insulinafhængig glukosetransport.Det er dog ikke klart, i hvilket omfang langvarig udsættelse for forskellige relevante temperaturer (fra rum til termoneutral) påvirker de forskellige energihomeostase hos normalvægtige mus (på mad) og DIO-mus (på HFD) og metaboliske parametre, samt omfanget hvortil de var i stand til at balancere en stigning i EE med en stigning i fødeindtaget.Undersøgelsen præsenteret i denne artikel har til formål at bringe en vis klarhed over dette emne.
Vi viser, at hos normalvægtige voksne mus og DIO-hanmus er EE 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.En vigtig forskel mellem normalvægtige mus og DIO-mus er imidlertid, at mens normalvægtige mus matchede EE ved lavere temperaturer ved at justere fødeindtaget i overensstemmelse hermed, varierede fødeindtaget af DIO-mus på forskellige niveauer.Undersøgelsestemperaturerne var ens.Efter en måned tog DIO-mus holdt ved 30°C mere kropsvægt og fedtmasse på end mus holdt ved 22°C, hvorimod normale mennesker holdt ved samme temperatur og i samme tidsrum ikke førte til feber.afhængig forskel i kropsvægt.vægt mus.Sammenlignet med temperaturer nær termoneutral eller ved stuetemperatur resulterede vækst ved stuetemperatur i, at DIO eller normalvægtige mus på en diæt med højt fedtindhold, men ikke på en normalvægtig musediæt, tog relativt mindre på i vægt.legeme.Understøttet af andre undersøgelser17,18,19,20,21 men ikke af alle22,23.
Evnen til at skabe et mikromiljø for at reducere varmetabet antages at flytte termisk neutralitet til venstre8, 12. I vores undersøgelse reducerede både tilføjelsen af redemateriale og skjule EE, men resulterede ikke i termisk neutralitet op til 28°C.Vores data understøtter således ikke, at lavpunktet for termoneutralitet i voksne mus med enkelt knæ, med eller uden miljøberigede huse, skal være 26-28°C som vist8,12, men det understøtter andre undersøgelser, der viser termoneutralitet.temperaturer på 30°C i lavpunktsmus7, 10,24. For at komplicere sagen har det vist sig, at det termoneutrale punkt i mus ikke er statisk i løbet af dagen, da det er lavere under hvilefasen (lys) muligvis på grund af lavere kalorieindhold produktion som følge af aktivitet og diæt-induceret termogenese.I den lyse fase viser det sig at det nederste punkt for termisk neutralitet er ~29°С, og i den mørke fase ~33°С25.
I sidste ende er forholdet mellem omgivelsestemperatur og det samlede energiforbrug bestemt af varmeafgivelsen.I denne sammenhæng er forholdet mellem overfladeareal og volumen en vigtig determinant for termisk følsomhed, der påvirker både varmeafledning (overfladeareal) og varmeudvikling (volumen).Ud over overfladeareal bestemmes varmeoverførslen også af isolering (varmeoverførselshastighed).Hos mennesker kan fedtmasse reducere varmetabet ved at skabe en isolerende barriere omkring kropsskallen, og det er blevet foreslået, at fedtmassen også er vigtig for termisk isolering hos mus, sænker det termoneutrale punkt og reducerer temperaturfølsomheden under det termiske neutrale punkt ( kurvehældning).omgivelsestemperatur sammenlignet med EE)12.Vores undersøgelse var ikke designet til direkte at vurdere dette formodede forhold, fordi kropssammensætningsdata blev indsamlet 9 dage før energiforbrugsdata blev indsamlet, og fordi fedtmassen ikke var stabil gennem hele undersøgelsen.Men da normalvægtige og DIO-mus har 30 % lavere EE ved 30°C end ved 22°C på trods af mindst en 5-dobbelt forskel i fedtmasse, understøtter vores data ikke, at fedme skal give grundlæggende isolering.faktor, i hvert fald 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 effekt af fedme lille, men pels viste sig at give 30-50% af den samlede varmeisolering4,24.Men hos døde mus steg varmeledningsevnen med omkring 450 % umiddelbart efter døden, hvilket tyder på, at pelsens isolerende effekt er nødvendig for at fysiologiske mekanismer, herunder vasokonstriktion, kan fungere.Ud over artsforskelle i pels mellem mus og mennesker, kan den dårlige isolerende effekt af fedme hos mus også være påvirket af følgende overvejelser: Den isolerende faktor af menneskelig fedtmasse medieres hovedsageligt af subkutan fedtmasse (tykkelse)26,27.Typisk hos gnavere Mindre end 20 % af det samlede animalske fedt28.Derudover er den samlede fedtmasse måske ikke engang et suboptimalt mål for et individs varmeisolering, da det er blevet hævdet, at forbedret termisk isolering opvejes af den uundgåelige stigning i overfladearealet (og dermed øget varmetab), når fedtmassen stiger..
Hos normalvægtige mus ændrede fastende plasmakoncentrationer af TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT og AST sig ikke ved forskellige temperaturer i næsten 5 uger, sandsynligvis fordi musene var i samme tilstand af energibalance.var de samme i vægt og kropssammensætning som ved afslutningen af undersøgelsen.I overensstemmelse med ligheden i fedtmasse var der heller ingen forskelle i plasmaleptinniveauer, ej heller i fastende insulin, C-peptid og glukagon.Flere signaler blev fundet i DIO-mus.Selvom mus ved 22°C heller ikke havde en overordnet negativ energibalance i denne tilstand (da de tog på i vægt), var de ved afslutningen af undersøgelsen relativt mere energisvage 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.Temperaturafhængige forskelle i lipolyse ser dog ikke ud til at være resultatet af iboende ændringer i epididymalt eller lyskefedt, såsom ændringer i ekspressionen af adipohormon-responsiv lipase, da FFA og glycerol frigivet fra fedt udvundet fra disse depoter er mellem temperatur grupper ligner hinanden.Selvom vi ikke undersøgte sympatisk tonus i den aktuelle undersøgelse, har andre fundet ud af, at den (baseret på hjertefrekvens og middelarterielt tryk) er lineært relateret til omgivelsestemperaturen hos mus og er cirka lavere ved 30 °C end ved 22 °C 20 % C Således kan temperaturafhængige forskelle i sympatisk tonus spille en rolle i lipolyse i vores undersøgelse, men da en stigning i sympatisk tonus stimulerer snarere end hæmmer lipolyse, kan andre mekanismer modvirke dette fald i dyrkede mus.Potentiel rolle i nedbrydningen af kropsfedt.Stuetemperatur.Ydermere er en del af den stimulerende effekt af sympatisk tonus på lipolyse indirekte medieret af stærk hæmning af insulinsekretion, hvilket fremhæver effekten af insulinafbrydelse af tilskud på lipolyse30, men i vores undersøgelse var fastende plasmainsulin og C-peptid sympatisk tonus ved forskellige temperaturer. ikke nok til at ændre lipolysen.I stedet fandt vi ud af, at forskelle i energistatus højst sandsynligt var den vigtigste bidragyder til disse forskelle i DIO-mus.De underliggende årsager, der fører til bedre regulering af fødeindtagelse med EE hos normalvægtige mus, kræver yderligere undersøgelse.Generelt styres fødeindtagelsen dog af homøostatiske og hedoniske signaler31,32,33.Selvom der er debat om, hvilket af de to signaler, der er kvantitativt vigtigere, 31, 32, 33 er det velkendt, at langsigtet forbrug af fedtholdige fødevarer fører til mere nydelsesbaseret spiseadfærd, der til en vis grad ikke er relateret til homøostase..– reguleret fødeindtag34,35,36.Derfor kan den øgede hedoniske fodringsadfærd hos DIO-mus behandlet med 45% HFD være en af grundene til, at disse mus ikke balancerede fødeindtagelse med EE.Interessant nok blev der også observeret forskelle i appetit og blodsukkerregulerende hormoner i de temperaturkontrollerede DIO-mus, men ikke hos normalvægtige mus.Hos DIO-mus steg plasmaleptinniveauerne med temperaturen, og glukagonniveauerne faldt med temperaturen.I hvor høj grad temperaturen direkte kan påvirke disse forskelle, fortjener yderligere undersøgelse, men i tilfælde af leptin spillede den relative negative energibalance og dermed lavere fedtmasse hos mus ved 22°C bestemt en vigtig rolle, da fedtmasse og plasmaleptin er meget korreleret37.Fortolkningen af glukagonsignalet er dog mere forvirrende.Som med insulin blev glukagonsekretionen kraftigt hæmmet af en stigning i sympatisk tonus, men den højeste sympatiske tonus blev forudsagt at være i 22°C-gruppen, som havde de højeste plasmaglucagonkoncentrationer.Insulin er en anden stærk regulator af plasmaglucagon, og insulinresistens og type 2-diabetes er stærkt forbundet med faste og postprandial hyperglukagonæmi 38,39.DIO-musene i vores undersøgelse var dog også insulin-ufølsomme, så dette kunne heller ikke være hovedfaktoren i stigningen i glucagon-signalering i 22°C-gruppen.Leverfedtindhold er også positivt forbundet med en stigning i plasmaglucagonkoncentrationen, hvis mekanismer til gengæld kan omfatte leverglucagonresistens, nedsat urinstofproduktion, øgede cirkulerende aminosyrekoncentrationer og øget aminosyrestimuleret glukagonsekretion40,41, 42.Men da ekstraherbare koncentrationer af glycerol og TG ikke var forskellige mellem temperaturgrupperne i vores undersøgelse, kunne dette heller ikke være en potentiel faktor i stigningen i plasmakoncentrationer i 22°C-gruppen.Triiodothyronin (T3) spiller en afgørende rolle i den samlede metaboliske hastighed og initiering af metabolisk forsvar mod hypotermi43,44.Således stiger plasma T3-koncentrationen, muligvis styret af centralt medierede mekanismer,45,46 hos både mus og mennesker under mindre end termoneutrale forhold47, selvom stigningen hos mennesker er mindre, hvilket er mere disponeret for mus.Dette er i overensstemmelse med varmetab til miljøet.Vi målte ikke plasma T3-koncentrationer i det aktuelle studie, men koncentrationerne kan have været lavere i 30°C-gruppen, hvilket kan forklare effekten af denne gruppe på plasmaglucagonniveauer, da vi (opdateret figur 5a) og andre har vist, at T3 øger plasmaglucagon på en dosisafhængig måde.Skjoldbruskkirtelhormoner er blevet rapporteret at inducere 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 var FGF21-plasmakoncentrationer i vores undersøgelse ikke påvirket af temperatur.De underliggende årsager til denne uoverensstemmelse kræver yderligere undersøgelse, men T3-drevet FGF21-induktion bør forekomme ved højere niveauer af T3-eksponering sammenlignet med det 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 normalvægtige mus opretholdt ved 30°C forbedrede signifikant glukosetolerancen.Årsagen til denne forskel kræver yderligere undersøgelse, men kan være påvirket af det faktum, at DIO-musene i vores undersøgelse var insulinresistente, med fastende plasma C-peptidkoncentrationer og insulinkoncentrationer 12-20 gange højere end normalvægtige mus.og i blodet på tom mave.glukosekoncentrationer på ca. 10 mM (ca. 6 mM ved normal kropsvægt), hvilket synes at efterlade et lille vindue for eventuelle potentielle gavnlige virkninger af udsættelse for termoneutrale forhold for at forbedre glukosetolerancen.En mulig forvirrende faktor er, at OGTT af praktiske årsager udføres ved stuetemperatur.Mus, der blev anbragt ved højere temperaturer, oplevede således mildt kuldechok, som kan påvirke glukoseabsorption/-clearance.Men baseret på lignende fastende blodsukkerkoncentrationer i forskellige temperaturgrupper, kan ændringer i omgivelsestemperaturen muligvis ikke have påvirket resultaterne væsentligt.
Som tidligere nævnt er det for nylig blevet fremhævet, at en forøgelse af rumtemperaturen kan dæmpe nogle reaktioner på kuldestress, hvilket kan sætte spørgsmålstegn ved overførbarheden af musedata til mennesker.Det er dog ikke klart, hvad der er den optimale temperatur til at holde mus for at efterligne menneskelig fysiologi.Svaret på dette spørgsmål kan også påvirkes af studieretningen og det endepunkt, der undersøges.Et eksempel på dette er kostens effekt på leverfedtophobning, glukosetolerance og insulinresistens19.Med hensyn til energiforbrug mener nogle forskere, at termoneutralitet er den optimale temperatur til opdræt, da mennesker kræver lidt ekstra energi for at opretholde deres kernetemperatur, og de definerer en enkelt omgangstemperatur for voksne mus som 30°C7,10.Andre forskere mener, at en temperatur, der kan sammenlignes med den, mennesker typisk oplever med voksne mus på det ene knæ, er 23-25°C, da de fandt termoneutralitet til at være 26-28°C og baseret på, at mennesker er lavere omkring 3°C.deres lavere kritiske temperatur, her defineret som 23°C, er lidt 8,12.Vores undersøgelse er i overensstemmelse med flere andre undersøgelser, der angiver, at termisk neutralitet ikke opnås ved 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, hvilket indikerer, at 23-25°C er for lavt.En anden vigtig faktor at overveje med hensyn til stuetemperatur og termoneutralitet hos mus er enkelt- eller gruppeopstaldning.Når mus blev anbragt i grupper i stedet for individuelt, som i vores undersøgelse, blev temperaturfølsomheden reduceret, muligvis på grund af trængsel af dyrene.Stuetemperaturen var dog stadig under LTL på 25, når tre grupper blev brugt.Den måske vigtigste forskel mellem arterne i denne henseende er den kvantitative betydning af BAT-aktivitet som et forsvar mod hypotermi.Mens mus således stort set kompenserede for deres højere kalorietab ved at øge BAT-aktiviteten, som er over 60 % EE ved 5°C alene, var bidraget fra human BAT-aktivitet til EE signifikant højere, meget mindre.Derfor kan reduktion af BAT-aktivitet være en vigtig måde at øge menneskelig translation.Reguleringen af BAT-aktivitet er kompleks, men medieres ofte af de kombinerede virkninger af adrenerg stimulering, thyreoideahormoner 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 påvise forskelle i ekspressionen af BAT-gener, der er ansvarlige for funktion/aktivering.Forskellene fundet mellem grupperne ved 30 og 22°C indikerede dog ikke altid en stigning i BAT-aktivitet i 22°C-gruppen, fordi Ucp1, Adrb2 og Vegf-a var nedreguleret i 22°C-gruppen.Årsagen til disse uventede resultater mangler at blive fastlagt.En mulighed er, at deres øgede udtryk måske ikke afspejler et signal om forhøjet stuetemperatur, men snarere en akut effekt af at flytte dem fra 30°C til 22°C på dagen for fjernelse (musene oplevede dette 5-10 minutter før takeoff) .).
En generel begrænsning af vores undersøgelse er, at vi kun studerede hanmus.Anden forskning tyder på, at køn kan være en vigtig overvejelse i vores primære indikationer, da hunmus med enkelt knæ er mere temperaturfølsomme på grund af højere varmeledningsevne og opretholdelse af mere stramt kontrollerede kernetemperaturer.Derudover viste hunmus (på HFD) en større sammenhæng mellem energiindtag med EE ved 30 °C sammenlignet med hanmus, der indtog flere mus af samme køn (20 °C i dette tilfælde) 20 .Hos hunmus er effekten subtermonetralt indhold således højere, men har samme mønster som hos hanmus.I vores undersøgelse fokuserede vi på single-knæ hanmus, da disse er de forhold, hvorunder de fleste af de metaboliske undersøgelser, der undersøger EE, udføres.En anden begrænsning af vores undersøgelse var, at musene var på den samme diæt gennem hele undersøgelsen, hvilket udelukkede at studere vigtigheden af stuetemperatur for metabolisk fleksibilitet (målt ved RER-ændringer for diætændringer i forskellige makronæringsstofsammensætninger).i hun- og hanmus holdt ved 20°C sammenlignet med tilsvarende mus holdt ved 30°C.
Som konklusion viser vores undersøgelse, at som i andre undersøgelser er lap 1 normalvægtige mus termoneutrale over de forudsagte 27,5°C.Derudover viser vores undersøgelse, at fedme ikke er en væsentlig isolerende faktor hos mus med normalvægt eller DIO, hvilket resulterer i lignende temperatur:EE-forhold i DIO og normalvægtige mus.Mens foderindtaget for normalvægtige mus var i overensstemmelse med EE og dermed opretholdt en stabil kropsvægt over hele temperaturområdet, var foderindtaget for DIO-mus den samme ved forskellige temperaturer, hvilket resulterede i et højere forhold mellem mus ved 30°C .ved 22°C taget mere på i kropsvægt.Samlet set 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 menneskers undersøgelser.For eksempel i fedmeundersøgelser kan en delvis forklaring på den generelt dårligere oversættelighed skyldes, at murine vægttabsundersøgelser normalt udføres på moderat koldestressede dyr, der holdes ved stuetemperatur på grund af deres øgede EE.Overdrevet vægttab sammenlignet med en persons forventede kropsvægt, især hvis virkningsmekanismen afhænger af at øge EE ved at øge aktiviteten af BAP, som er mere aktivt og aktiveret ved stuetemperatur end ved 30°C.
I overensstemmelse med den danske dyreforsøgslov (1987) og de nationale sundhedsinstitutter (publikation nr. 85-23) og den europæiske konvention til beskyttelse af hvirveldyr, der anvendes til forsøg og andre videnskabelige formål (Europarådet nr. 123, Strasbourg , 1985).
Tyve uger gamle C57BL/6J hanmus blev opnået fra Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrig, og fik ad libitum standardmad (Altromin 1324) og vand (~22°C) efter en 12:12 timers lys:mørke cyklus.stuetemperatur.DIO-hanmus (20 uger) blev opnået fra den samme leverandør og fik ad libitum adgang til en diæt med højt fedtindhold på 45 % (kat. nr. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) og vand under opdrætsbetingelser.Mus blev tilpasset miljøet en uge før starten af undersøgelsen.To dage før overførsel til det indirekte kalorimetrisystem 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 undersøgelsens design er vist i figur 8. Mus blev overført til et lukket og temperaturkontrolleret indirekte kalorimetrisystem hos Sable Systems Internationals (Nevada, USA), som omfattede mad- og vandkvalitetsmonitorer og en Promethion BZ1-ramme, der optog aktivitetsniveau ved at måle strålebrud.XYZ.Mus (n = 8) blev anbragt individuelt ved 22, 25, 27,5 eller 30 °C ved brug af sengetøj, men uden ly og redemateriale i en 12:12-timers lys:mørke-cyklus (lys: 06:00-18:00) .2500 ml/min.Mus blev akklimatiseret i 7 dage før registrering.Optagelser blev indsamlet 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 holdt ved 22°C holdt ved denne temperatur i yderligere to dage (for at indsamle nye basislinjedata), og derefter blev temperaturen øget i trin på 2°C hver anden dag i begyndelsen af lysfasen ( 06:00), indtil den nåede 30 °C. Derefter blev temperaturen sænket til 22 °C, og data blev indsamlet i yderligere to dage.Efter yderligere to dages optagelse ved 22°C blev skind tilføjet til alle celler ved alle temperaturer, og dataindsamling begyndte på den anden dag (dag 17) og i tre dage.Derefter (dag 20) blev redemateriale (8-10 g) tilsat til alle celler i begyndelsen af lyscyklussen (06:00), og data blev indsamlet i yderligere tre dage.Ved afslutningen af undersøgelsen blev mus holdt ved 22°C således 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 løbet af undersøgelsesperioden.
Normalvægtige og DIO-mus fulgte de samme undersøgelsesprocedurer.På dag -9 blev mus vejet, MR-scannet og opdelt i grupper, der var sammenlignelige med hensyn til kropsvægt og kropssammensætning.På dag -7 blev mus overført til et lukket temperaturstyret indirekte kalorimetrisystem fremstillet af SABLE Systems International (Nevada, USA).Musene blev anbragt individuelt med sengetøj, men uden rede- eller lymaterialer.Temperaturen er indstillet til 22, 25, 27,5 eller 30 °C.Efter en uges akklimatisering (dage -7 til 0, dyrene blev ikke forstyrret), blev data indsamlet på fire på hinanden følgende dage (dage 0-4, data vist i fig. 1, 2, 5).Derefter blev mus holdt ved 25, 27,5 og 30°C holdt under konstante betingelser indtil den 17. dag.Samtidig blev temperaturen i 22°C-gruppen øget med intervaller på 2°C hver anden dag ved at justere temperaturcyklussen (06:00 h) i begyndelsen af lyseksponeringen (data er vist i fig. 1). .På dag 15 faldt temperaturen til 22°C, og to dages data blev indsamlet for at tilvejebringe basislinjedata for efterfølgende behandlinger.Der blev tilsat skind til alle mus på dag 17, og redemateriale blev tilsat på dag 20 (fig. 5).På den 23. dag blev musene vejet og underkastet MR-scanning og derefter efterladt 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 SABLE-betingelser og aflivet på den anden dag (dag 25).
DIO-mus (n = 8) fulgte den samme protokol som normalvægtige mus (som beskrevet ovenfor og i figur 8).Mus opretholdt 45% HFD under hele energiforbrugsforsøget.
VO2 og VCO2 samt vanddamptryk blev registreret ved en frekvens på 1 Hz med en celletidskonstant på 2,5 min.Føde- og vandindtagelse blev opsamlet ved kontinuerlig registrering (1 Hz) af vægten af mad- og vandspandene.Den anvendte kvalitetsmonitor rapporterede en opløsning på 0,002 g.Aktivitetsniveauer blev registreret ved hjælp af en 3D XYZ beam array monitor, data blev indsamlet ved en intern opløsning på 240 Hz og rapporteret hvert sekund for at kvantificere den samlede tilbagelagte distance (m) med en effektiv rumlig opløsning på 0,25 cm.Dataene blev behandlet med Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, der beregnede EE og RER og frafiltrerede outliers (f.eks. falske måltidsbegivenheder).Makrofortolkeren er konfigureret til at udlæse data for alle parametre hvert femte minut.
Ud over at regulere EE kan omgivelsestemperaturen også regulere andre aspekter af metabolisme, herunder postprandial glukosemetabolisme, ved at regulere udskillelsen af glucose-metaboliserende hormoner.For at teste denne hypotese afsluttede vi endelig en kropstemperaturundersøgelse ved at provokere normalvægtige mus med en DIO oral glucosebelastning (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 fuldstændig blødt ved retroorbital venepunktur.Kvantificering af plasmalipider og hormoner og lipider i leveren er beskrevet i Supplerende materialer.
For at undersøge, om skaltemperaturen forårsager iboende ændringer i fedtvæv, der påvirker lipolyse, blev inguinalt og epididymalt fedtvæv skåret ud direkte fra mus efter det sidste blødningstrin.Væv blev behandlet under anvendelse af det nyudviklede ex vivo lipolyseassay beskrevet i Supplerende metoder.
Brunt fedtvæv (BAT) blev opsamlet på dagen for afslutningen af undersøgelsen og behandlet som beskrevet i de supplerende metoder.
Data præsenteres som middel ± SEM.Grafer blev lavet 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 en-vejs/to-vejs ANOVA efterfulgt af Tukeys multiple sammenligningstest, eller uparret envejs ANOVA efterfulgt af Tukeys multiple sammenligningstest efter behov.Den Gaussiske fordeling af dataene blev valideret af D'Agostino-Pearson normalitetstesten før testning.Prøvestørrelsen er angivet i det tilsvarende afsnit i afsnittet "Resultater" samt i forklaringen.Gentagelse er defineret som enhver måling taget på det samme dyr (in vivo eller på en vævsprøve).Med hensyn til reproducerbarhed af data blev en sammenhæng mellem energiforbrug og case-temperatur påvist i fire uafhængige undersøgelser med forskellige mus med et lignende studiedesign.
Detaljerede eksperimentelle protokoller, materialer og rådata er tilgængelige efter rimelig anmodning fra hovedforfatter Rune E. Kuhre.Denne undersøgelse genererede ikke nye unikke reagenser, transgene dyre-/cellelinjer eller sekventeringsdata.
For mere information om undersøgelsesdesign, se Nature Research Report-abstraktet, der er knyttet til denne artikel.
Alle data danner en graf.1-7 blev deponeret i Science database repository, adgangsnummer: 1253.11.sciencedb.02284 eller https://doi.org/10.57760/sciencedb.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 for menneskelig fedme. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller for menneskelig fedme.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.og Tang-Christensen M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller for 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. Forsøgsdyr som erstatningsmodel for mennesker.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.og Tang-Christensen M. Laboratoriedyr som surrogatmodeller for fedme hos mennesker.Acta farmakologi.forbrydelse 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 termoregulatoriske system: dets implikationer 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 effekt af fedme. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerende effekt af fedme.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. og Nedergaard J. Ingen isolationseffekt 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 имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fedme har ingen isolerende effekt.Ja.J. Fysiologi.endokrine.stofskifte.311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al.Temperaturtilpasset brunt fedtvæv modulerer insulinfølsomheden.Diabetes 63, 3686-3698 (2014).
Nakhon, KJ et al.Lavere kritisk temperatur og kulde-induceret 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 hustemperaturer for mus til at efterligne menneskers termiske miljø: En eksperimentel undersøgelse. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimale hustemperaturer for mus til at efterligne menneskers termiske miljø: 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 hustemperatur for mus, der simulerer menneskeligt termisk miljø: En eksperimentel undersøgelse.Moore.stofskifte.7, 161-170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museeksperimenter til mennesker? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museeksperimenter til mennesker?Keyer J, Lee M og Speakman JR Hvad er den bedste rumtemperatur til at overføre museeksperimenter 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 at overføre museeksperimenter til mennesker?Moore.stofskifte.25, 168-176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i hustemperatur betyder noget. Seeley, RJ & MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig fysiologi: når flere grader i hustemperatur betyder noget. Seeley, RJ & MacDougald, OA. Seeley, RJ & MacDougald, OA Mus som eksperimentelle modeller for menneskelig 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 Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда несколько градусов температич . Seeley, RJ & MacDougald, OA mus som en eksperimentel model for menneskelig fysiologi: når et par grader af stuetemperatur betyder noget.National stofskifte.3, 443-445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørgsmålet "Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museeksperimenter til mennesker?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på spørgsmålet "Hvad er den bedste boligtemperatur til at oversætte museeksperimenter til mennesker?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svar på spørgsmålet "Hvad er den bedste rumtemperatur til at overføre museforsøg 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昼多少 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. og Nedergaard J. Svar på spørgsmålet "Hvad er den optimale skaltemperatur til at overføre museeksperimenter til mennesker?"Ja: termoneutral.Moore.stofskifte.26, 1-3 (2019).
Indlægstid: 28. oktober 2022
