Благодаря ви, че посетихте Nature.com. Версията на браузъра, която използвате, има ограничена поддръжка на CSS. За най -добър опит препоръчваме да използвате актуализиран браузър (или режим на съвместимост на деактивиране в Internet Explorer). Междувременно, за да гарантираме постоянна поддръжка, ние ще направим сайта без стилове и JavaScript.
Повечето метаболитни изследвания при мишки се провеждат при стайна температура, въпреки че при тези условия, за разлика от хората, мишките изразходват много енергия, поддържаща вътрешна температура. Тук описваме нормалното тегло и диетичното предизвикано затлъстяване (DIO) при C57BL/6J мишки, хранени с чау чеу или 45% диета с висока мазнина, съответно. Мишките се поставят в продължение на 33 дни при 22, 25, 27,5 и 30 ° С в индиректна калориметрична система. Ние показваме, че енергийните разходи се увеличават линейно от 30 ° C до 22 ° C и са с около 30% по -високи при 22 ° C и в двата модела на мишката. При мишки с нормално тегло, приемът на храна противодейства на EE. Обратно, DiO мишките не намаляват приема на храна, когато ЕЕ намалява. По този начин, в края на изследването мишките при 30 ° С имат по -високо телесно тегло, мастна маса и плазмен глицерол и триглицериди от мишки при 22 ° С. Дисбалансът при DiO мишки може да се дължи на повишена диета, базирана на удоволствие.
Мишката е най -често използваният животински модел за изследване на човешката физиология и патофизиология и често е животното по подразбиране, използвано в ранните етапи на откриване и развитие на наркотиците. Въпреки това, мишките се различават от хората по няколко важни физиологични начина и макар алометричното мащабиране да се използва до известна степен за превод на хора, огромните разлики между мишки и хора се намират в терморегулацията и енергийната хомеостаза. Това демонстрира фундаментално несъответствие. Средната телесна маса на възрастни мишки е най-малко хиляда пъти по-малко от тази на възрастните (50 g срещу 50 kg), а съотношението повърхност и маса се различава с около 400 пъти поради нелинейната геометрична трансформация, описана от MEE . Уравнение 2. В резултат на това мишките губят значително повече топлина спрямо обема си, така че те са по -чувствителни към температурата, по -предразположени към хипотермия и имат средна базална метаболитна скорост десет пъти по -висока от тази на хората. При стандартна стайна температура (~ 22 ° C) мишките трябва да увеличат общите си разходи за енергия (EE) с около 30%, за да поддържат телесната температура. При по -ниски температури EE се увеличава още повече с около 50% и 100% при 15 и 7 ° C в сравнение с EE при 22 ° C. По този начин стандартните условия на жилища предизвикват реакция на студен стрес, което може да компрометира преносимостта на резултатите от мишката на хората, тъй като хората, живеещи в съвременните общества Температура, тъй като създаваме термонеутрална зона (TNZ) около нас. Обхващайки само 2–4 ° C7,8 Всъщност този важен аспект получи значително внимание през последните години 4, 7,8,9,10,11,12 и се предполага, че някои „видови разлики“ могат да бъдат смекчени чрез увеличаване Температура на черупката 9. Въпреки това, няма консенсус за температурния диапазон, който представлява термонеутралност при мишки. По този начин, дали по-ниската критична температура в термонеутралния диапазон при мишки с едно коляно е по-близо до 25 ° C или по-близо до 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 остава спорна. EE и други метаболитни параметри са ограничени до часове до дни, така че степента, в която продължителната експозиция на различни температури може да повлияе на метаболитните параметри като телесното тегло, не е неясна. Консумация, използване на субстрата, глюкозен толеранс и плазмени концентрации на липиди и глюкоза и регулиращи апетит хормони. В допълнение, са необходими допълнителни изследвания, за да се установи до каква степен диетата могат да повлияят на тези параметри (DiO мишки върху диета с високо съдържание на мазнини могат да бъдат по-ориентирани към базирана на удоволствие диета). За да предоставим повече информация по тази тема, ние изследвахме ефекта от температурата на отглеждане върху гореспоменатите метаболитни параметри при мъжки мишки при възрастни мъже и диетично-индуцирани затлъстели (DIO) мъжки мишки при 45% диета с високо съдържание на мазнини. Мишките се държат на 22, 25, 27,5 или 30 ° С в продължение на поне три седмици. Температурите под 22 ° C не са проучени, тъй като стандартният корпус на животните рядко е под стайна температура. Установихме, че мишките с нормално тегло и едноциркул DiO реагират подобно на промените в температурата на заграждението по отношение на EE и независимо от състоянието на корпуса (със или без приют/материал за гнездене). Въпреки това, докато нормалното тегло мишки коригираха приема на храна според EE, приемът на храна на DiO мишки до голяма степен е независим от ЕЕ, което води до натрупване на мишки. Според данните на телесното тегло плазмените концентрации на липиди и кетонните тела показват, че DiO мишките при 30 ° С имат по -положителен енергиен баланс от мишките при 22 ° С. Основните причини за разликите в баланса на приема на енергия и ЕЕ между нормалното тегло и DIO мишки изискват допълнително проучване, но могат да бъдат свързани с патофизиологични промени в DiO мишки и ефекта от диетата, базирана на удоволствието в резултат на затлъстела диета.
ЕЕ се увеличава линейно от 30 до 22 ° С и е с около 30% по -високо при 22 ° С в сравнение с 30 ° С (фиг. 1А, В). Дихателният валутен курс (RER) не зависи от температурата (фиг. 1С, D). Приемът на храната е в съответствие с динамиката на ЕЕ и се увеличава с понижаване на температурата (също ~ 30% по -висока при 22 ° С в сравнение с 30 ° С (фиг. 1E, F). Приемът на водата. Обемът и нивото на активност не зависят от температурата (фиг. 1G).
Мъжките мишки (C57BL/6J, на възраст 20 седмици, индивидуални корпуси, n = 7) са настанени в метаболитни клетки при 22 ° С в продължение на една седмица преди началото на изследването. Два дни след събирането на фонови данни, температурата се повишава с стъпки от 2 ° C в 06:00 часа на ден (началото на светлинната фаза). Данните са представени като средна ± стандартна грешка на средната стойност, а тъмната фаза (18: 00–06: 00 h) е представена от сива кутия. Енергиен разход (kcal/h), b общи разходи за енергия при различни температури (KCAL/24 h), C дихателен валутен курс (VCO2/VO2: 0.7–1.0), D средно RER в светлината и тъмната (VCO2/VO2) фаза (нулевата стойност се определя като 0,7). E Кумулативен прием на храна (G), F 24h Общ прием на храна, G 24h Общ прием на вода (ML), H 24h Общ прием на вода, I Кумулативно ниво на активност (M) и J Общо ниво на активност (M/24H). ). Мишките се държат при посочената температура в продължение на 48 часа. Данните, показани за 24, 26, 28 и 30 ° C, се отнасят до последните 24 часа от всеки цикъл. Мишките останаха хранени през цялото изследване. Статистическата значимост беше тествана чрез многократни измервания на еднопосочна ANOVA, последвана от многократния тест за сравнение на Tukey. Звездичките показват значимост за първоначалната стойност от 22 ° C, засенчването показва значимост между други групи, както е посочено. *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.Средните стойности са изчислени за целия експериментален период (0-192 часа). n = 7.
Както в случая на мишки с нормално тегло, ЕЕ се увеличава линейно с намаляваща температура и в този случай EE също е с около 30% по -висока при 22 ° С в сравнение с 30 ° С (фиг. 2А, В). RER не се промени при различни температури (фиг. 2в, г). За разлика от мишките с нормално тегло, приемът на храна не е в съответствие с ЕЕ като функция на стайна температура. Приемът на храната, приемът на вода и нивото на активност са независими от температурата (фиг. 2Е -j).
Мъжките (C57BL/6J, 20 седмици) DiO мишки се настаняват индивидуално в метаболитни клетки при 22 ° С за една седмица преди началото на изследването. Мишките могат да използват 45% HFD ad libitum. След аклиматизацията в продължение на два дни се събират изходни данни. Впоследствие температурата се повишава на стъпки от 2 ° C всеки друг ден в 06:00 (началото на светлинната фаза). Данните са представени като средна ± стандартна грешка на средната стойност, а тъмната фаза (18: 00–06: 00 h) е представена от сива кутия. Енергиен разход (kcal/h), b общи разходи за енергия при различни температури (KCAL/24 h), C дихателен валутен курс (VCO2/VO2: 0.7–1.0), D средно RER в светлината и тъмната (VCO2/VO2) фаза (нулевата стойност се определя като 0,7). E Кумулативен прием на храна (G), F 24h Общ прием на храна, G 24h Общ прием на вода (ML), H 24h Общ прием на вода, I Кумулативно ниво на активност (M) и J Общо ниво на активност (M/24H). ). Мишките се държат при посочената температура в продължение на 48 часа. Данните, показани за 24, 26, 28 и 30 ° C, се отнасят до последните 24 часа от всеки цикъл. Мишките се поддържат при 45% HFD до края на изследването. Статистическата значимост беше тествана чрез многократни измервания на еднопосочна ANOVA, последвана от многократния тест за сравнение на Tukey. Звездичките показват значимост за първоначалната стойност от 22 ° C, засенчването показва значимост между други групи, както е посочено. *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.Средните стойности са изчислени за целия експериментален период (0-192 часа). n = 7.
В друга серия от експерименти изследвахме ефекта на температурата на околната среда върху същите параметри, но този път между групи мишки, които постоянно се поддържат при определена температура. Мишките бяха разделени на четири групи, за да се сведе до минимум статистическите промени в средното и стандартното отклонение на телесното тегло, мазнините и нормалното телесно тегло (фиг. 3A - C). След 7 дни аклиматизация са регистрирани 4,5 дни на ЕЕ. ЕЕ се влияе значително от температурата на околната среда както през дневните часове, така и през нощта (фиг. 3D) и се увеличава линейно, тъй като температурата намалява от 27,5 ° С до 22 ° С (фиг. 3Е). В сравнение с други групи, RER на 25 ° C групата е донякъде намален и няма разлики между останалите групи (фиг. 3F, g). Приемът на храната, успореден на модела на ЕЕ А се увеличава с приблизително 30% при 22 ° С в сравнение с 30 ° С (фиг. 3Н, I). Консумацията на вода и нивата на активност не се различават значително между групите (фиг. 3J, k). Излагането на различни температури до 33 дни не доведе до разлики в телесното тегло, стройната маса и мастната маса между групите (фиг. 3N-S), но доведе до намаляване на стройната телесна маса от приблизително 15% в сравнение с Самоотчетени резултати (фиг. 3N-S). 3b, r, c)) и мастната маса се увеличават с повече от 2 пъти (от ~ 1 g до 2–3 g, фиг. 3C, t, c). За съжаление, шкафът от 30 ° C има грешки в калибриране и не може да предостави точни данни за EE и RER.
- телесно тегло (а), постна маса (б) и мастна маса (С) след 8 дни (един ден преди прехвърляне в системата на Сайбъл). D Консумация на енергия (KCAL/H). E Средна консумация на енергия (0–108 часа) при различни температури (KCAL/24 часа). f Коефициент на дихателна обмен (RER) (VCO2/VO2). G средно RER (VCO2/VO2). h Общ прием на храна (G). Имам предвид приема на храна (g/24 часа). J Обща консумация на вода (ML). K Средна консумация на вода (ml/24 h). L ниво на кумулативно активност (M). m средно ниво на активност (m/24 h). n телесно тегло на 18 -ия ден, o Промяна на телесното тегло (от -8 -и до 18 -ти ден), p Постна маса на 18 -ия ден, q промяна в стройната маса (от -8 -и до 18 -ия ден), r дебела маса на ден 18 , и промяна в мастната маса (от -8 до 18 дни). Статистическата значимост на многократните мерки беше тествана от OneWay-ANOVA, последвана от многократния тест за сравнение на Tukey. *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.Данните са представени като средна + стандартна грешка на средната стойност, тъмната фаза (18: 00-06: 00 h) е представена от сиви кутии. Точките на хистограмите представляват отделни мишки. Средните стойности са изчислени за целия експериментален период (0-108 часа). n = 7.
Мишките бяха съпоставени с телесно тегло, постна маса и мастна маса в изходното ниво (фиг. 4А -С) и се поддържаха на 22, 25, 27,5 и 30 ° С, както при проучвания с мишки с нормално тегло. . При сравняване на групи мишки, връзката между ЕЕ и температурата показва подобна линейна връзка с температурата във времето при същите мишки. По този начин мишките, държани при 22 ° С, консумират около 30% повече енергия от мишките, държани при 30 ° С (фиг. 4D, E). При изучаване на ефекти при животни, температурата не винаги е повлияла RER (фиг. 4F, G). Приемът на храната, приемът на вода и активността не са повлияни значително от температурата (фиг. 4Н -М). След 33 дни отглеждане, мишките при 30 ° С имат значително по -голямо телесно тегло от мишките при 22 ° С (фиг. 4N). В сравнение със съответните им базови точки, мишките, отглеждани при 30 ° С, имат значително по -голямо телесно тегло от мишките, отглеждани при 22 ° С (средна ± стандартна грешка на средната стойност: Фиг. 4O). Сравнително по -голямото наддаване на тегло се дължи на увеличаване на мастната маса (фиг. 4p, q), а не на увеличаване на стройната маса (фиг. 4R, s). В съответствие с по -ниската стойност на ЕЕ при 30 ° С, експресията на няколко гена на BAT, които увеличават функцията/активността на BAT, са намалени при 30 ° C в сравнение с 22 ° C: Adra1a, AdRB3 и PRDM16. Други ключови гени, които също увеличават функцията/активността на BAT, не са засегнати: SEMA3A (регулиране на растежа на неврит), TFAM (митохондриална биогенеза), ADRB1, Adra2a, PCK1 (глюконеогенеза) и CPT1A. Изненадващо, UCP1 и VEGF-A, свързани с повишена термогенна активност, не намаляват в 30 ° C групата. Всъщност нивата на UCP1 при три мишки са по-високи, отколкото в групата 22 ° С, а VEGF-A и ADRB2 са значително повишени. В сравнение с 22 ° С групата, мишки, поддържани при 25 ° С и 27,5 ° С, не показват промяна (допълнителна фигура 1).
- телесно тегло (а), постна маса (б) и мастна маса (С) след 9 дни (един ден преди прехвърляне в системата на Сайбъл). D Консумация на енергия (EE, KCAL/H). E Средна консумация на енергия (0–96 часа) при различни температури (KCAL/24 часа). f Коефициент на дихателна обмен (RER, VCO2/VO2). G средно RER (VCO2/VO2). h Общ прием на храна (G). Имам предвид приема на храна (g/24 часа). J Обща консумация на вода (ML). K Средна консумация на вода (ml/24 h). L ниво на кумулативно активност (M). m средно ниво на активност (m/24 h). N телесно тегло на 23 -ия ден (g), o промяна в телесното тегло, p постна маса, q промяна в постната маса (g) на 23 -ия ден в сравнение с 9 -ия ден, промяна в мастната маса (g) при 23 -ден, мазнини Маса (ж) в сравнение с 8 -ия ден, 23 -и в сравнение с -8 -ия ден. Статистическата значимост на многократните мерки беше тествана от OneWay-ANOVA, последвана от многократния тест за сравнение на Tukey. *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.Данните са представени като средна + стандартна грешка на средната стойност, тъмната фаза (18: 00-06: 00 h) е представена от сиви кутии. Точките на хистограмите представляват отделни мишки. Средните стойности са изчислени за целия експериментален период (0-96 часа). n = 7.
Подобно на хората, мишките често създават микросреда, за да намалят загубата на топлина в околната среда. За да определим значението на тази среда за EE, ние оценихме EE при 22, 25, 27.5 и 30 ° C, със или без кожени охрана и материал за гнездене. При 22 ° C добавянето на стандартни кожи намалява EE с около 4%. Следващото добавяне на гнездов материал намалява ЕЕ с 3–4% (фиг. 5А, В). Не са наблюдавани значителни промени в RER, прием на храна, прием на вода или нива на активност при добавяне на къщи или кожи + постелки (Фигура 5I - P). Добавянето на кожа и гнездов материал също значително намалява EE при 25 и 30 ° C, но отговорите бяха количествено по -малки. При 27,5 ° С не се наблюдава разлика. По -специално, в тези експерименти, ЕЕ намалява с повишаване на температурата, в този случай около 57% по -ниска от ЕЕ при 30 ° С в сравнение с 22 ° С (фиг. 5С -Н). Същият анализ беше извършен само за светлинната фаза, където ЕЕ беше по -близо до базалната метаболитна скорост, тъй като в този случай мишките се отпочинаха предимно в кожата, което води до сравними размери на ефекта при различни температури (допълнителна фиг. 2А - Н) .
Данни за мишки от приют и материал за гнездене (тъмно син), дом, но без гнездов материал (светлосин) и материал за дома и гнездото (оранжево). Консумация на енергия (EE, KCAL/H) за помещения A, C, E и G при 22, 25, 27.5 и 30 ° C, B, D, F и H означава EE (KCAL/H). IP данни за мишки, разположени при 22 ° С: I Дихателна честота (RER, VCO2/VO2), j средна RER (VCO2/VO2), k кумулативен прием на храна (G), l Среден прием на храна (g/24 h), m Общ прием на вода (ML), N среден AUC в прием на вода (ML/24h), o Обща активност (M), P средно ниво на активност (M/24h). Данните са представени като средна + стандартна грешка на средната стойност, тъмната фаза (18: 00-06: 00 h) е представена от сиви кутии. Точките на хистограмите представляват отделни мишки. Статистическата значимост на многократните мерки беше тествана от OneWay-ANOVA, последвана от многократния тест за сравнение на Tukey. *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.Средните стойности се изчисляват за целия експериментален период (0-72 часа). n = 7.
При мишки с нормално тегло (2-3 часа гладуване), отглеждането при различни температури не доведе до значителни разлики в плазмените концентрации на TG, 3-HB, холестерол, ALT и AST, но HDL като функция на температурата. Фигура 6A-E). Плазмените концентрации на гладно на лептин, инсулин, С-пептид и глюкагон също не се различават между групите (фигури 6G-J). В деня на теста за толеранс на глюкоза (след 31 дни при различни температури) нивото на кръвната глюкоза в кръвта (5-6 часа гладуване) е приблизително 6,5 mm, без разлика между групите. Прилагане на орална глюкоза повишава значително концентрациите на кръвната глюкоза във всички групи, но както пиковата концентрация, така и постепенната площ под кривите (IAUCs) (15–120 минути) са по -ниски в групата на мишки, разположени при 30 ° С (индивидуални времеви точки: P <0,05 - P <0,0001, фиг. 6K, L) в сравнение с мишките, разположени на 22, 25 и 27,5 ° C (които не се различават помежду си). Прилагане на орална глюкоза повишава значително концентрациите на кръвната глюкоза във всички групи, но както пиковата концентрация, така и постепенната площ под кривите (IAUCs) (15–120 минути) са по -ниски в групата на мишки, разположени при 30 ° С (индивидуални времеви точки: P <0,05 - P <0,0001, фиг. 6K, L) в сравнение с мишките, разположени на 22, 25 и 27,5 ° C (които не се различават помежду си). Перольное -вадение глюcoзы -зnaчitельбо Конхратраия, ТАК И ПЛОщадь Плиращения по -Крив -ми (Иаук) (15–120 мин) -брлии -В Групфер (Otdeldnые Vremennые Totojki: p <0,05 - p <0,0001, rios. 6k, l) pro stravneniю st mышami, с ссерраахима Раялиалисье Мериду Собох). Пероралното приложение на глюкозата значително повишава концентрациите на глюкоза в кръвта във всички групи, но както пиковата концентрация, така и постепенната площ под кривите (IAUC) (15–120 минути) са по -ниски в групата на мишки 30 ° С (отделни времеви точки: P <0,05– P <0,0001, фиг. 6K, L) в сравнение с мишки, държани на 22, 25 и 27,5 ° C (които не се различават един от друг).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度 ， 但在 30 ° C 饲养的小鼠组中 ， 峰值浓度和曲线下增加面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点: P <0,05 - P <0,0001 ， 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。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 ， 浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点 点: P <0,05 - P < 0,0001 ， 图 6k ， L ）与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。Пероралното приложение на глюкоза значително повишава концентрациите на глюкоза в кръвта във всички групи, но както пиковата концентрация, така и площта под кривата (IAUC) (15–120 минути) са по-ниски в групата с мишки, хранени с 30 ° С (всички времеви точки).: P <0,05 - p <0,0001, ris. : P <0,05 - P <0,0001, фиг.6L, l) в сравнение с мишки, държани на 22, 25 и 27,5 ° С (няма разлика един от друг).
Плазмени концентрации на TG, 3-HB, холестерол, HDL, Alt, AST, FFA, глицерол, лептин, инсулин, С-пептид и глюкагон са показани при възрастни мъжки DiO (Al) мишки след 33 дни хранене при посочената температура . Мишките не са били хранени 2-3 часа преди вземане на проби от кръв. Изключението беше тест за толерантност към орален глюкоза, който се извършва два дни преди края на изследването на мишки, постигнати в продължение на 5-6 часа и се поддържа при подходящата температура в продължение на 31 дни. Мишките бяха предизвикани с телесно тегло 2 g/kg. Площта под данните на кривата (L) се изразява като инкрементални данни (IAUC). Данните са представени като средно ± SEM. Точките представляват отделни проби. *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.
При DiO мишки (също гладува за 2-3 часа), плазменият холестерол, HDL, ALT, AST и FFA концентрациите не се различават между групите. Както TG, така и глицеролът са значително повишени в групата от 30 ° С в сравнение с 22 ° С групата (фигури 7a - H). За разлика от тях, 3-GB е с около 25% по-ниска при 30 ° С в сравнение с 22 ° С (Фигура 7В). По този начин, въпреки че мишките, поддържани при 22 ° С, имат общ положителен енергиен баланс, както е предложено от наддаването на тегло, разликите в плазмените концентрации на TG, глицерол и 3-HB предполагат, че мишките при 22 ° С при вземане на проби е по-малко, отколкото при 22 ° В. ° C. Мишките, отглеждани при 30 ° С, бяха в сравнително по -енергично отрицателно състояние. В съответствие с това, чернодробните концентрации на екстракционируем глицерол и TG, но не и гликоген и холестерол, са по-високи в 30 ° С групата (Допълнителна фиг. 3A-D). За да проучим дали разликите, зависими от температурата в липолизата (измерена чрез плазмен TG и глицерол), са резултат от вътрешни промени в епидидимални или ингвинални мазнини, ние извлечехме мастната тъкан от тези магазини в края на изследването и количествено определихме свободната мастна киселина EX vivo. и освобождаване на глицерол. Във всички експериментални групи пробите от мастната тъкан от епидидимални и ингвинални депа показват поне двукратно увеличение на производството на глицерол и FFA в отговор на стимулация на изопротеренол (допълнителна фиг. 4А-Д). Въпреки това, не е открит ефект на температурата на черупката върху базалната или изопротерено-стимулирана липолиза. В съответствие с по -високото телесно тегло и мастната маса, плазмените нива на лептин са значително по -високи в групата от 30 ° С, отколкото в 22 ° С групата (Фигура 7I). Напротив, плазмените нива на инсулин и С-пептид не се различават между температурните групи (фиг. 7К, К), но плазменият глюкагон показа зависимост от температурата, но в този случай почти 22 ° С в противоположната група се сравнява два пъти се сравнява до 30 ° C. От. Група C (фиг. 7L). FGF21 не се различава между различните температурни групи (фиг. 7M). В деня на OGTT базовата глюкоза в кръвта е приблизително 10 mM и не се различава между мишки, настанени при различни температури (фиг. 7N). Пероралното приложение на глюкоза повишава нивата на кръвната глюкоза и достига връх във всички групи при концентрация от около 18 mm 15 минути след дозирането. Няма значителни разлики в IAUC (15–120 min) и концентрации в различни времеви точки след дозата (15, 30, 60, 90 и 120 min) (Фигура 7n, O).
Плазмените концентрации на TG, 3-HB, холестерол, HDL, Alt, AST, FFA, глицерол, лептин, инсулин, С-пептид, глюкагон и FGF21 са показани при възрастни мъжки DiO (AO) мишки след 33 дни хранене. определена температура. Мишките не са били хранени 2-3 часа преди вземане на проби от кръв. Тестът за орален глюкозен толеранс беше изключение, тъй като се извършва в доза от 2 g/kg телесно тегло два дни преди края на изследването при мишки, които са постигнати в продължение на 5-6 часа и се поддържат при подходяща температура в продължение на 31 дни. Площта под данните на кривата (O) е показана като инкрементални данни (IAUC). Данните са представени като средно ± SEM. Точките представляват отделни проби. *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.
Преносимостта на данните за гризачи за хората е сложен въпрос, който играе централна роля в интерпретирането на значението на наблюденията в контекста на физиологичните и фармакологичните изследвания. По икономически причини и улесняване на изследванията, мишките често се държат на стайна температура под термонеутралната зона, което води до активиране на различни компенсаторни физиологични системи, които увеличават метаболитната скорост и потенциално нарушават преносимост 9. По този начин, излагането на мишки на настинка може да направи мишки, устойчиви на затлъстяване, предизвикано от диета, и може да предотврати хипергликемия при лекувани с стрептозотоцин плъхове поради повишен неинсулин-зависим глюкозен транспорт. Въпреки това, не е ясно до каква степен продължителното излагане на различни съответни температури (от стая до термонеутрално) влияе върху различната енергийна хомеостаза на мишки с нормално тегло (на храна) и DiO мишки (на HFD) и метаболитни параметри, както и степента към които те успяха да балансират увеличението на ЕЕ с увеличаване на приема на храна. Проучването, представено в тази статия, има за цел да внесе известна яснота на тази тема.
Показваме, че при нормално тегло възрастни мишки и мъжки DiO мишки, EE е обратно свързан със стайна температура между 22 и 30 ° C. По този начин, EE при 22 ° С е с около 30% по -висок, отколкото при 30 ° С. И в двата модела на мишката. Важна разлика между мишки с нормално тегло и DiO мишки е, че докато мишките с нормално тегло съответстват на EE при по -ниски температури, като съответно регулират приема на храна, приемът на хранителни мишки варира на различни нива. Температурите на изследването бяха сходни. След един месец, DiO мишките, държани при 30 ° С, придобиват повече телесно тегло и мастна маса, отколкото мишки, държани при 22 ° С, докато нормалните хора се държат при същата температура и за същия период от време не водят до треска. зависима разлика в телесното тегло. тегло мишки. В сравнение с температурите в близост до термонеутрални или при стайна температура, растежът при стайна температура доведе до DIO или мишки с нормално тегло на диета с високо съдържание на мазнини, но не и на диета с нормално тегло, за да се получи сравнително по -малко тегло. тяло. Подкрепени от други изследвания17,18,19,20,21, но не и от All22,23.
Способността за създаване на микросреда за намаляване на загубата на топлина е хипотезирана за изместване на топлинната неутралност вляво8, 12. В нашето проучване както добавянето на гнездов материал, така и укриването намалява EE, но не доведе до топлинна неутралност до 28 ° C. По този начин, нашите данни не подкрепят, че ниската точка на термонеутралността при възрастни мишки с едно коляно, със или без обогатени екологично къщи, трябва да бъде 26-28 ° C, както е показано8,12, но това подкрепя други проучвания, показващи термонейтралност. Температури от 30 ° С при мишки с ниска точка7, 10, 24. За усложняване на нещата, термонеутралната точка при мишки е показана, че не е статична през деня, тъй като е по -ниска по време на фазата на покой (светлината), вероятно поради по -ниската калорична производство в резултат на активност и индуцирана от диета термогенеза. По този начин, в светлинната фаза, долната точка на топлинната неутралност се оказва ~ 29 ° С, а в тъмната фаза, ~ 33 ° С25.
В крайна сметка връзката между температурата на околната среда и общата консумация на енергия се определя чрез разсейване на топлина. В този контекст съотношението на повърхностната площ към обема е важен фактор за топлинната чувствителност, влияещо както на разсейването на топлина (повърхностна площ), така и на генериране на топлина (обем). В допълнение към повърхността, топлопредаването се определя и чрез изолация (скорост на пренос на топлина). При хората мастната маса може да намали загубата на топлина чрез създаване на изолационна бариера около обвивката на тялото и се предполага, че мастната маса също е важна за топлинната изолация при мишки, понижавайки термонеутралната точка и намалява чувствителността към температурата под термичната неутрална точка ( Наклон на кривата). температура на околната среда в сравнение с EE) 12. Нашето проучване не е предназначено да оцени директно тази предполагаема връзка, тъй като данните за телесния състав са събрани 9 дни преди събирането на данните за разходите за енергия и защото мастната маса не е стабилна по време на изследването. Въпреки това, тъй като нормалното тегло и DIO мишките имат 30% по-ниска ЕЕ при 30 ° С, отколкото при 22 ° С, въпреки поне 5-кратна разлика в мастната маса, нашите данни не подкрепят, че затлъстяването трябва да осигурява основна изолация. Фактор, поне не в изследвания температурен диапазон. Това е в съответствие с други проучвания, по -добре проектирани да изследват това4,24. В тези проучвания изолационният ефект на затлъстяването е малък, но е установено, че козина осигурява 30-50% от общата топлинна изолация4,24. Въпреки това, при мъртви мишки, топлинната проводимост се увеличава с около 450% веднага след смъртта, което предполага, че изолиращият ефект на козината е необходим за физиологичните механизми, включително вазоконстрикция, да работи. В допълнение към разликите в видовете в козината между мишки и хора, лошият изолационен ефект на затлъстяването при мишки може също да бъде повлиян от следните съображения: изолационният фактор на човешката мастна маса се медиира главно от подкожна мастна маса (дебелина) 26,27. Обикновено при гризачи по -малко от 20% от общата мазнина от животни28. В допълнение, общата мастна маса може дори да не е неоптимална мярка за топлинната изолация на индивида, тъй като се твърди, че подобрената топлинна изолация се компенсира от неизбежното увеличаване на повърхностната площ (и следователно повишена загуба на топлина) с увеличаване на мастната маса. .
При мишки с нормално тегло плазмените концентрации на TG, 3-HB, холестерол, HDL, ALT и AST не се променят при различни температури в продължение на почти 5 седмици, вероятно защото мишките бяха в същото състояние на енергийния баланс. бяха същите по тегло и телесен състав, както в края на изследването. В съответствие с сходството в мастната маса, също няма разлики в плазмените нива на лептин, нито в инсулин на гладно, С-пептид и глюкагон. Повече сигнали бяха открити при Dio мишки. Въпреки че мишките при 22 ° С също не са имали общ отрицателен енергиен баланс в това състояние (тъй като те са натрупали тегло), в края на изследването те са сравнително по -дефицит на енергия в сравнение с мишки, отглеждани при 30 ° С, в условия като Високи кетони. Производство от тялото (3-GB) и намаляване на концентрацията на глицерол и TG в плазмата. Въпреки това, температурно-зависимите разлики в липолизата не са резултат от вътрешни промени в епидидимални или ингвинални мазнини, като промени в експресията на адипохормон-реагираща липаза, тъй като FFA и глицерол, освободени от мазнини, извлечени от тези депа, са между температурата Групите са подобни една на друга. Въпреки че не изследвахме симпатичния тонус в настоящото проучване, други са установили, че той (въз основа на сърдечната честота и средното артериално налягане) е линейно свързан с температурата на околната среда при мишки и е приблизително по -нисък при 30 ° C, отколкото при 22 ° C 20% C По този начин, разликите, зависими от температурата в симпатичния тонус, могат да играят роля в липолизата в нашето изследване, но тъй като увеличаването на симпатичния тонус стимулира, а не инхибира липолизата, други механизми могат да противодействат на това Намаляване на култивираните мишки. Потенциална роля в разпадането на телесните мазнини. Стайна температура. Освен това, част от стимулиращия ефект на симпатиковия тонус върху липолизата е косвено медиирана от силно инхибиране на секрецията на инсулин, подчертавайки ефекта от добавянето на инсулин, който прекъсва инсулиновия инсулин и симпатичния тон на С-пептида при различни температури Не е достатъчно, за да промени липолизата. Вместо това открихме, че разликите в енергийния статус най -вероятно са основните приноси на тези разлики в DiO мишки. Основните причини, които водят до по -добро регулиране на приема на храна с ЕЕ при мишки с нормално тегло, изискват допълнително проучване. Като цяло обаче приемът на храна се контролира от хомеостатични и хедонични сигнали31,32,33. Въпреки че има дебат кой от двата сигнала е количествено по-важен, 31,32,33 е добре известно, че дългосрочната консумация на храни с високо съдържание на мазнини води до повече хранително поведение, основано на удоволствие, което до известна степен не е свързано с Хомеостаза. . - Регулиран прием на храна34,35,36. Следователно, повишеното поведение на хедоничното хранене на DiO мишки, лекувани с 45% HFD, може да бъде една от причините тези мишки да не балансират приема на храна с ЕЕ. Интересното е, че разликите в апетита и регулиращите кръвни глюкоза хормони също се наблюдават при мишки, контролирани от температурата, но не и при мишки с нормално тегло. При DIO мишки плазмените нива на лептин се повишават с температурата, а нивата на глюкагон намаляват с температурата. Степента, в която температурата може пряко да повлияе на тези различия, заслужава по -нататъшно проучване, но в случая на лептин относителният отрицателен енергиен баланс и по този начин по -ниската мастна маса при мишки при 22 ° C със сигурност играе важна роля, тъй като мастната маса и плазменият лептин е Силно корелиран37. Интерпретацията на сигнала на глюкагон обаче е по -озадачаващо. Както при инсулин, секрецията на глюкагон беше силно инхибирана от увеличаване на симпатичния тонус, но най -високият симпатичен тон се предвижда да бъде в групата 22 ° С, която имаше най -високите плазмени концентрации на глюкагон. Инсулинът е друг силен регулатор на плазмения глюкагон, а инсулиновата резистентност и диабетът тип 2 са силно свързани с гладуване и постпрандиална хиперглукагогогогогия 38,39. Въпреки това, DiO мишките в нашето изследване също бяха нечувствителни към инсулин, така че това също не може да бъде основният фактор за увеличаването на сигнализацията на глюкагон в групата 22 ° C. Съдържанието на чернодробни мазнини също е положително свързано с увеличаване на плазмената концентрация на глюкагон, механизмите на която от своя страна могат да включват чернодробна глюкагонова резистентност, намалено производство на урея, повишена концентрация на циркулиращи аминокиселини и повишена аминокиселинна стимулирана глюкагона секреция40,41, 42. Въпреки това, тъй като екстракционерните концентрации на глицерол и TG не се различават между температурните групи в нашето проучване, това също не може да бъде потенциален фактор за увеличаване на плазмените концентрации в групата 22 ° С. Triiodothyronine (T3) играе критична роля в общата метаболитна скорост и започване на метаболитна защита срещу хипотермия43,44. По този начин, плазмената концентрация на Т3, вероятно контролирана от централно медиирани механизми, 45,46 увеличения както при мишки, така и при хора при по -малко от термонеутрални условия47, въпреки че увеличаването на хората е по -малко, което е по -предразположено към мишки. Това е в съответствие с загубата на топлина за околната среда. Ние не измервахме плазмените концентрации на Т3 в настоящото проучване, но концентрациите може да са по -ниски в групата с 30 ° С, което може да обясни ефекта на тази група върху плазмените нива на глюкагони, тъй като ние (актуализирахме фигура 5А) и други показаха, че са показали, че са показали, че са показали, че са показали, че са показали, че са показали, че са показали, че са показали, че са показали, че сме показали това T3 увеличава плазмения глюкагон по зависим от дозата начин. Съобщава се, че хормоните на щитовидната жлеза предизвикват експресия на FGF21 в черния дроб. Подобно на глюкагон, плазмените концентрации на FGF21 също се увеличават с плазмени концентрации на Т3 (Допълнителна фиг. 5В и реф. 48), но в сравнение с глюкагона, плазмените концентрации на FGF21 в нашето проучване не са повлияни от температурата. Основните причини за това разминаване изискват допълнително проучване, но индукцията, задвижвана от Т3 FGF21, трябва да възникне при по-високи нива на експозиция на Т3 в сравнение с наблюдавания глюкагонов отговор, задвижван от Т3 (Допълнителна фиг. 5В).
Доказано е, че HFD е силно свързан с нарушен глюкозен толеранс и инсулинова резистентност (маркери) при мишки, отглеждани при 22 ° С. Въпреки това, HFD не е свързан нито с нарушен глюкозен толеранс, нито с инсулинова резистентност, когато се отглежда в термонеутрална среда (дефинирана тук като 28 ° C) 19. В нашето проучване тази връзка не е възпроизведена при DiO мишки, но нормалните тегло мишки, поддържани при 30 ° C, значително подобряват глюкозния толеранс. Причината за тази разлика изисква допълнително проучване, но може да бъде повлияна от факта, че DIO мишките в нашето изследване са били инсулинови резистентни, с плазмени концентрации на С-пептид на гладно и концентрации на инсулин 12-20 пъти по-високи от мишките с нормално тегло. и в кръвта на празен стомах. Концентрации на глюкоза от около 10 mM (около 6 mm при нормално телесно тегло), което изглежда оставя малък прозорец за всякакви потенциални полезни ефекти от излагането на термонеутрални условия за подобряване на глюкозния толеранс. Възможен объркващ фактор е, че по практически причини OGTT се извършва при стайна температура. По този начин мишките се помещават при по -високи температури, изпитват лек студен шок, което може да повлияе на абсорбцията/клирънса на глюкозата. Въпреки това, въз основа на подобни концентрации на кръвна глюкоза на гладно в различни температурни групи, промените в температурата на околната среда може да не са повлияли значително на резултатите.
Както бе споменато по -рано, наскоро бе подчертано, че повишаването на стайната температура може да намали някои реакции към студен стрес, което може да постави под въпрос преносимостта на данните на мишката на хората. Не е ясно обаче каква е оптималната температура за задържане на мишки да имитират човешката физиология. Отговорът на този въпрос може да бъде повлиян и от областта на изследването и крайната точка, която се изследва. Пример за това е ефектът от диетата върху натрупването на чернодробни мазнини, глюкозната толерантност и инсулиновата резистентност19. По отношение на енергийните разходи, някои изследователи смятат, че термонетралността е оптималната температура за отглеждане, тъй като хората изискват малко допълнителна енергия, за да поддържат основната си телесна температура и те определят една температура на обиколка за възрастни мишки като 30 ° C7,10. Други изследователи смятат, че температурата, сравнима с тази, която обикновено изпитва с възрастни мишки на едно коляно, е 23-25 ° C, тъй като откриха, че термонеутралността е 26-28 ° C и въз основа на хората са по-ниски с около 3 ° C. По -ниската им критична температура, дефинирана тук като 23 ° C, е леко 8,12. Нашето проучване е в съответствие с няколко други проучвания, които посочват, че топлинната неутралност не се постига при 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, което показва, че 23-25 ° C е твърде нисък. Друг важен фактор, който трябва да се вземе предвид по отношение на стайната температура и термонеутралността при мишки, е едно или групово корпус. Когато мишките са били настанени в групи, а не поотделно, както в нашето изследване, температурната чувствителност е намалена, вероятно поради струпването на животните. Въпреки това, стайната температура все още е била под LTL от 25, когато са били използвани три групи. Може би най -важната междувидови разлика в това отношение е количественото значение на активността на прилепите като защита срещу хипотермия. По този начин, докато мишките до голяма степен компенсираха по -високата си загуба на калории чрез увеличаване на активността на прилепите, която е над 60% EE само при 5 ° C, 51,52 Приносът на човешката прилеп към EE е значително по -голям, много по -малък. Следователно намаляването на активността на прилепите може да бъде важен начин за увеличаване на човешкия превод. Регулирането на активността на BAT е сложна, но често се медиира от комбинираните ефекти на адренергичната стимулация, хормоните на щитовидната жлеза и UCP114,54,55,56,57 експресия. Нашите данни показват, че температурата трябва да бъде повишена над 27,5 ° С в сравнение с мишки при 22 ° С, за да се открият разлики в експресията на гени на BAT, отговорни за функцията/активирането. Въпреки това, разликите, открити между групи при 30 и 22 ° С, не винаги показват увеличаване на активността на BAT в 22 ° C групата, тъй като UCP1, ADRB2 и VEGF-A бяха понижени в 22 ° C групата. Основната причина за тези неочаквани резултати остава да се определи. Една от възможностите е, че увеличената им експресия може да не отразява сигнал за повишена стайна температура, а по-скоро остър ефект от преместването им от 30 ° C на 22 ° C в деня на отстраняване (мишките изпитаха това 5-10 минути преди излитане) . ).
Общо ограничение на нашето изследване е, че ние изучавахме само мъжки мишки. Други изследвания показват, че полът може да бъде важно съображение в основните ни показания, тъй като женските мишки с едно коляно са по-чувствителни към температурата поради по-високата термична проводимост и поддържане на по-строго контролирани температури на сърцевината. В допълнение, женските мишки (на HFD) показват по -голяма връзка на приема на енергия с ЕЕ при 30 ° С в сравнение с мъжки мишки, които консумират повече мишки от същия пол (20 ° С в този случай) 20. По този начин, при женски мишки, ефектът на субтермонетралното съдържание е по -високо, но има същия модел като при мъжки мишки. В нашето проучване се съсредоточихме върху мъжки мишки с едно коляно, тъй като това са условията, при които се провеждат повечето метаболитни изследвания, изследващи ЕЕ. Друго ограничение на нашето проучване е, че мишките са на една и съща диета през цялото проучване, което е възпрепятствало изучаването на значението на стайната температура за метаболитна гъвкавост (измерена чрез RER промени за диетични промени в различни състави на макронутриенти). При женски и мъжки мишки, държани при 20 ° С в сравнение със съответните мишки, държани при 30 ° С.
В заключение, нашето проучване показва, че както в други проучвания, мишки с нормално тегло в обиколка 1 са термонеутрални над прогнозираните 27,5 ° С. В допълнение, нашето проучване показва, че затлъстяването не е основен изолационен фактор при мишки с нормално тегло или DIO, което води до подобна температура: EE съотношения в DIO и мишки с нормално тегло. Докато приемът на храна на мишки с нормално тегло беше в съответствие с ЕЕ и по този начин поддържаше стабилно телесно тегло в целия температурен диапазон, приемът на хранителни мишки е един и същ при различни температури, което води до по -голямо съотношение на мишки при 30 ° С . При 22 ° C натрупа повече телесно тегло. Като цяло, систематичните проучвания, изследващи потенциалното значение на живота под термонеутралните температури, са оправдани поради често наблюдаваната лоша поносимост между проучвания на мишката и човека. Например, в проучванията за затлъстяване, частично обяснение за обикновено по -лошата превода може да се дължи на факта, че проучванията за загуба на тегло на мишката обикновено се извършват върху умерено студени стресирани животни, поддържани при стайна температура поради увеличеното им ЕЕ. Преувеличена загуба на тегло в сравнение с очакваното телесно тегло на човек, по -специално, ако механизмът на действие зависи от увеличаването на ЕЕ чрез увеличаване на активността на BAP, която е по -активна и активирана при стайна температура, отколкото при 30 ° C.
В съответствие с датския експериментален закон за животните (1987) и Националните здравни институти (публикация № 85-23) и Европейската конвенция за защита на гръбначните животни, използвани за експериментални и други научни цели (Съвет на Европа № 123, Страсбург , 1985).
Двадесетседмични мъжки C57BL/6J мишки са получени от Janvier Saint Berthevin Cedex, Франция, и са получили ad libitum Standard Chow (Altromin 1324) и вода (~ 22 ° C) след 12:12 часова светлина: тъмен цикъл. стайна температура. Мъжките Dio мишки (20 седмици) са получени от същия доставчик и им се предоставя AD Libitum достъп до 45% диета с високо съдържание на мазнини (кат. № D12451, Research Diet Inc., NJ, САЩ) и вода при отглеждане. Мишките бяха адаптирани към околната среда седмица преди началото на изследването. Два дни преди прехвърляне в индиректната калориметрична система се претеглят мишки, подлагат се на MRI сканиране (Echomritm, TX, САЩ) и се разделят на четири групи, съответстващи на телесно тегло, мазнини и нормално телесно тегло.
Графична диаграма на дизайна на изследването е показана на фигура 8. Мишките са прехвърлени в затворена и контролирана от температурата космическа калориметрия в Sable Systems Internationals (Nevada, САЩ), която включва монитори за качество на храните и вода Нива на активност чрез измерване на прекъсванията на гредата. Xyz. Мишките (n = 8) се помещават индивидуално при 22, 25, 27,5 или 30 ° С, използвайки спално бельо, но без подслон и материал за гнездене на 12: 12-часова светлина: тъмен цикъл (светлина: 06: 00– 18:00) . 2500мл/мин. Мишките бяха аклиматизирани в продължение на 7 дни преди регистрацията. Записите бяха събрани четири дни подред. След това мишките се поддържат при съответните температури при 25, 27,5 и 30 ° С за допълнителни 12 дни, след което клетките се добавят, както е описано по -долу. Междувременно групите мишки, държани при 22 ° С, се поддържат при тази температура още два дни (за събиране на нови базови данни), след което температурата се повишава на етапи от 2 ° С всеки друг ден в началото на светлинната фаза ( 06:00) До достигане на 30 ° C след това температурата се понижава до 22 ° C и се събират данни за още два дни. След два допълнителни дни на запис при 22 ° С, кожи се добавят към всички клетки при всички температури и събирането на данни започва на втория ден (17 -ти ден) и в продължение на три дни. След това (ден 20), материал за гнездене (8-10 g) се добавя към всички клетки в началото на светлинния цикъл (06:00) и се събират данни за още три дни. По този начин, в края на изследването мишките, държани при 22 ° С, се поддържат при тази температура в продължение на 21/33 дни и при 22 ° С за последните 8 дни, докато мишките при други температури се поддържат при тази температура в продължение на 33 дни. /33 дни. Мишките са хранени през периода на изследване.
Нормалното тегло и DiO мишки следваха същите процедури за изследване. На ден -9 мишки бяха претеглени, ЯМР се сканира и се разделя на групи, сравними по телесно тегло и телесен състав. На ден -7 мишките се прехвърлят в система за индиректна калориметрия, контролирана от затворена температура, произведена от Sable Systems International (Nevada, САЩ). Мишките се помещават индивидуално с постеля, но без гнездене или материали за подслон. Температурата е зададена на 22, 25, 27,5 или 30 ° C. След една седмица аклиматизация (дни -7 до 0, животните не са нарушени), данните се събират в четири последователни дни (дни 0-4, данни, показани на фиг. 1, 2, 5). След това мишките, държани на 25, 27,5 и 30 ° С, се поддържат при постоянни условия до 17 -ия ден. В същото време температурата в групата 22 ° С се увеличава на интервали от 2 ° С всеки ден чрез регулиране на температурния цикъл (06:00 ч) в началото на експозицията на светлината (данните са показани на фиг. 1) . На 15 -ти ден температурата спадна до 22 ° C и два дни данни бяха събрани, за да се предоставят базови данни за последващи лечения. Кожи се добавят към всички мишки на 17 -ия ден, а материалът за гнездене се добавя на 20 -ия ден (фиг. 5). На 23 -ия ден мишките бяха претеглени и подложени на MRI сканиране и след това се оставят сами за 24 часа. На 24-ия ден мишките са гладни от началото на фотопериода (06:00) и са получили OGTT (2 g/kg) в 12:00 (6-7 часа гладуване). След това мишките бяха върнати в съответните си състояния на сабол и евтаназирани на втория ден (ден 25).
DiO мишки (n = 8) следват същия протокол като мишки с нормално тегло (както е описано по -горе и на фигура 8). Мишките поддържат 45% HFD през целия експеримент за разходи за енергия.
VO2 и VCO2, както и налягането на водната пара се записват с честота 1 Hz с константа на клетъчната време от 2,5 минути. Приемът на храна и вода се събира чрез непрекъснат запис (1 Hz) на теглото на храните и водните кофи. Използваният качествен монитор отчита резолюция от 0,002 g. Нивата на активност се записват с помощта на 3D монитор на масива XYZ, данните се събират с вътрешна разделителна способност 240 Hz и се съобщават за всяка секунда за количествено определяне на общото изминато разстояние (М) с ефективна пространствена разделителна способност 0,25 cm. Данните бяха обработени с макро интерпретатор на Sable Systems V.2.41, изчислявайки EE и RER и филтриране на остатъци (напр. Събития с фалшиво хранене). Макро преводачът е конфигуриран да извежда данни за всички параметри на всеки пет минути.
В допълнение към регулирането на ЕЕ, околната температура може да регулира и други аспекти на метаболизма, включително постпрандиалния глюкозен метаболизъм, като регулира секрецията на глюкоза-метаболизиращи хормони. За да тестваме тази хипотеза, най -накрая завършихме проучване на телесната температура, като провокирахме мишки с нормално тегло с диорално натоварване на глюкоза (2 g/kg). Методите са описани подробно в допълнителни материали.
В края на изследването (ден 25) мишките са гладни за 2-3 часа (започвайки от 06:00), анестезирани с изофлуран и напълно обезвъздушен от ретроорбитална венипунктура. Количественото определяне на плазмените липиди и хормони и липиди в черния дроб е описано в допълнителни материали.
За да се проучи дали температурата на обвивката причинява присъщи промени в мастната тъкан, засягаща липолизата, ингвиналната и епидидималната мастна тъкан се изрязва директно от мишки след последния етап на кървене. Тъканите се обработват с помощта на новоразработения анализ на липолиза на ex vivo, описан в допълнителни методи.
Кафява мастна тъкан (BAT) се събира в деня на края на изследването и се обработва, както е описано в допълнителните методи.
Данните са представени като средно ± SEM. Графиките са създадени в GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA), а графиките бяха редактирани в Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Статистическата значимост беше оценена в призмата на графиката и тествана от сдвоен t-тест, многократни мерки с еднопосочна/двупосочна ANOVA, последвано от теста за множество сравнения на Tukey или несдвоен еднопосочен ANOVA, последван от теста за множество сравнения на Tukey, ако е необходимо. Гауссовото разпределение на данните е валидирано от теста за нормалност на D'Agostino-Pearson преди тестване. Размерът на извадката е посочен в съответния раздел на секцията „Резултати“, както и в легендата. Повторението се определя като всяко измерване, направено на едно и също животно (in vivo или върху тъканна проба). По отношение на възпроизводимостта на данните е демонстрирана връзка между енергийните разходи и температурата на случая в четири независими проучвания, използващи различни мишки с подобен дизайн на изследването.
Подробни експериментални протоколи, материали и сурови данни са достъпни при разумна заявка от водещия автор Руна Е. Кухре. Това проучване не генерира нови уникални реагенти, трансгенни животински/клетъчни линии или данни за секвениране.
За повече информация относно дизайна на проучването вижте доклада за Nature Research, резюме, свързан с тази статия.
Всички данни образуват графика. 1-7 бяха депозирани в хранилището на научната база данни, номер на присъединяване: 1253.11.SciencedB.02284 или https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Данните, показани в ESM, могат да бъдат изпращани за руна е kuhre след разумно тестване.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Лабораторни животни като сурогатни модели на затлъстяване при хора. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Лабораторни животни като сурогатни модели на затлъстяване при хора.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. и Tang-Christensen M. Лабораторни животни като сурогатни модели на затлъстяване при хора. 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. Експериментални животни като заместващ модел на хората.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. и Tang-Christensen M. Лабораторни животни като сурогатни модели на затлъстяване при хората.Акта Фармакология. Престъпление 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Изчисляване на новата константа на MIE и експериментално определяне на размера на изгарянето. Бърнс 22, 607–611 (1996).
Гордън, SJ Терморегулаторната система на мишката: Нейните последици за прехвърлянето на биомедицински данни към хората. Физиология. Поведение. 179, 55-66 (2017).
Fischer, Aw, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Няма изолационен ефект от затлъстяването. Fischer, Aw, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Няма изолационен ефект от затлъстяването.Fischer AW, Chikash RI, Von Essen G., Cannon B. и Nedergaard J. Няма изолиране на ефекта на затлъстяването. 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. Oжiynie -ne imeeeteeeteeateeeteeeteeeteeeteeeteeeteeeteeeteeateeateeeteeeteeateeateeeteeeteee -зoliruющего. Fischer, Aw, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Затлъстяването няма изолиращ ефект.Да. J. Физиология. Ендокрин. метаболизъм. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. et al. Адаптирана към температурата кафява мастна тъкан модулира чувствителността към инсулин. Диабет 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. По-ниската критична температура и индуцираната от студ термогенеза са обратно свързани с телесното тегло и базалната метаболитна скорост при постно и наднормено тегло. J. топло. Биология. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Оптимални температури на жилищата за мишки, които да имитират топлинната среда на хората: експериментално проучване. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Оптимални температури на жилищата за мишки, които да имитират топлинната среда на хората: експериментално проучване.Fischer, AW, Cannon, B. и Nedergaard, J. Оптимални температури на дома за мишки, които да имитират човешката топлинна среда: експериментално изследване. 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. и Nedergaard J. Оптимална температура на корпуса за мишки, симулиращи човешка топлинна среда: експериментално проучване.Мур. метаболизъм. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Коя е най -добрата температура на жилището за превеждане на експерименти с мишки на хора? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Коя е най -добрата температура на жилището за превеждане на експерименти с мишки на хора?Keyer J, Lee M и Speakman JR Коя е най -добрата стайна температура за прехвърляне на експерименти с мишки при хора? 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 и Speakman JR Каква е оптималната температура на обвивката за прехвърляне на експерименти с мишки при хора?Мур. метаболизъм. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA мишки като експериментални модели за физиология на човека: когато няколко степени в температурата на жилището имат значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA мишки като експериментални модели за физиология на човека: когато няколко степени в температурата на жилището имат значение. Seeley, rj & macdougald, oa mышi cak эkspearyntальны -modeli dlyne- quyloyiyiy -чelosekека: Кода -neskolko -agu -рьоу -рю - зnaчenie. Seeley, RJ & MacDougald, OA мишки като експериментални модели за човешка физиология: когато няколко градуса в жилище имат значение. 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 Мкай Сейли, RJ & MacDougald, Oa Как Кексперилханьяя Моделье, Файогий -Грьомов - Имех -пнака. Seeley, RJ & MacDougald, OA мишки като експериментален модел на човешката физиология: когато няколко степени на стайна температура имат значение.Национален метаболизъм. 3, 443–445 (2021).
Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. Отговорът на въпроса „Коя е най -добрата температура на жилището за превеждане на експерименти с мишка на хората?“ Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. Отговорът на въпроса „Коя е най -добрата температура на жилището за превеждане на експерименти с мишка на хората?“ Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. Отговор на въпроса „Коя е най -добрата стайна температура за прехвърляне на експерименти с мишки към хората?“ 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. и Nedergaard J. Отговаря на въпроса „Каква е оптималната температура на обвивката за прехвърляне на експерименти с мишки към хората?“Да: Термонеутрално. Мур. метаболизъм. 26, 1-3 (2019).
Време за публикация: Октомври-28-2022
