Благодарим ви, че посетихте Nature.com.Версията на браузъра, която използвате, има ограничена поддръжка на CSS.За най-добро изживяване ви препоръчваме да използвате актуализиран браузър (или да деактивирате режима на съвместимост в Internet Explorer).Междувременно, за да осигурим постоянна поддръжка, ние ще визуализираме 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 за поддържане на вътрешната температура.Тук ние описваме нормално тегло и предизвикано от диетата затлъстяване (DIO) при C57BL/6J мишки, хранени съответно с чау чау или 45% диета с високо съдържание на мазнини.Мишките се поставят в продължение на 33 дни при 22, 25, 27.5 и 30°С в индиректна калориметрична система.Ние показваме, че разходът на енергия се увеличава линейно от 30°C до 22°C и е с около 30% по-висок при 22°C и в двата модела мишки.При мишки с нормално тегло приемът на храна противодейства на ЕЕ.Обратно, DIO мишките не намаляват приема на храна, когато EE намалява.Така в края на изследването мишките при 30°C имат по-високо телесно тегло, мастна маса и плазмен глицерол и триглицериди, отколкото мишките при 22°C.Дисбалансът при DIO мишки може да се дължи на повишена диета, базирана на удоволствието.
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 откриването и разработването на лекарства.Въпреки това, мишките се различават от хората по няколко важни физиологични начина и докато алометричното мащабиране може да се използва до известна степен, за да се преведе в хора, огромните разлики между мишки и хора се крият в терморегулацията и енергийната хомеостаза.Това показва фундаментално несъответствие.Средната телесна маса на възрастни мишки е поне хиляда пъти по-малка от тази на възрастните (50 g срещу 50 kg), а съотношението повърхностна площ към 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 са по-чувствителни към температурата, по-податливи на хипотермия и имат средна основна метаболитна скорост десет пъти по-висока от тази на хората.При стандартна стайна температура (~22°C), мишките трябва да увеличат общия си разход на енергия (EE) с около 30%, за да поддържат основната телесна 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 отглеждане предизвикват реакция на студен стрес, което може да компрометира възможността за прехвърляне на резултатите от мишка върху хора, тъй като хората, живеещи в съвременните общества, прекарват по-голямата част от времето си в термонеутрални условия (тъй като нашето по-ниско съотношение на площта повърхност към обем ни прави по-малко чувствителни към температура, тъй като създаваме термонеутрална зона (TNZ) около нас над базалната скорост на метаболизма) обхваща ~19 до 30°C6, докато мишките имат по-висока и по-тясна лента, обхващаща само 2–4°C7,8 Всъщност това е важно. този аспект е получил значително внимание през последните години4, 7,8,9,10,11,12 и се предполага, че някои „видови разлики“ могат да бъдат смекчени чрез повишаване на температурата на черупката 9. Въпреки това, няма консенсус относно температурния диапазон което 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 спорен.EE и други метаболитни параметри са ограничени до часове до дни, така че степента, до която продължителното излагане на различни температури може да повлияе на метаболитни параметри като телесно тегло, не е ясна.консумация, използване на субстрата, глюкозен толеранс и плазмени концентрации на липиди и глюкоза и хормони, регулиращи апетита.Освен това са необходими допълнителни изследвания, за да се установи до каква степен диетата може да повлияе на тези параметри (DIO мишки на диета с високо съдържание на мазнини може да са по-ориентирани към основана на удоволствието (хедонична) диета).За да предоставим повече информация по тази тема, ние изследвахме ефекта от температурата на отглеждане върху гореспоменатите метаболитни параметри при възрастни мъжки мишки с нормално тегло и мъжки мишки с предизвикано от диета затлъстяване (DIO) на диета с 45% високо съдържание на мазнини.Мишките се държат при 22, 25, 27,5 или 30°C в продължение на най-малко три седмици.Температури под 22°C не са изследвани, тъй като стандартните помещения за настаняване на животни рядко са под стайна температура.Установихме, че DIO мишките с нормално тегло и с един кръг реагират по подобен начин на промените в температурата на заграждението по отношение на EE и независимо от състоянието на заграждението (със или без материал за подслон/гнездене).Въпреки това, докато мишките с нормално тегло коригираха своя прием на храна според EE, приемът на храна на DIO мишки беше до голяма степен независим от EE, което доведе до увеличаване на теглото на мишките.Според данните за телесното тегло, плазмените концентрации на липиди и кетонни тела показват, че DIO мишките при 30°C имат по-положителен енергиен баланс от мишките при 22°C.Основните причини за разликите в баланса на енергийния прием и EE между нормално тегло и DIO мишки изискват допълнително проучване, но могат да бъдат свързани с патофизиологични промени в DIO мишки и ефекта от диета, базирана на удоволствие, в резултат на диета със затлъстяване.
EE се увеличава линейно от 30 до 22 ° C и е около 30% по-висок при 22 ° C в сравнение с 30 ° C (фиг. 1a, b).Скоростта на дихателен обмен (RER) не зависи от температурата (фиг. 1c, d).Приемът на храна е в съответствие с динамиката на EE и се увеличава с понижаване на температурата (също ~ 30% по-висок при 22 ° C в сравнение с 30 ° C (фиг. 1e, f). Прием на вода. Обемът и нивото на активност не зависят от температурата (фиг. 1g ).
Мъжки мишки (C57BL/6J, на възраст 20 седмици, индивидуално настаняване, n=7) се настаняват в метаболитни клетки при 22°С за една седмица преди началото на изследването.Два дни след събирането на фонови данни, температурата се повишава на стъпки от 2°C в 06:00 часа на ден (началото на светлата фаза).Данните са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност, а тъмната фаза (18:00–06:00 ч) е представена със сива кутия.a Разход на енергия (kcal/h), b Общ разход на енергия при различни температури (kcal/24 h), c Скорост на респираторен обмен (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Средна RER на светла и тъмна фаза (VCO2 /VO2) (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.Показаните данни за 24, 26, 28 и 30°C се отнасят за последните 24 часа от всеки цикъл.Мишките остават хранени по време на цялото изследване.Статистическата значимост беше тествана чрез многократни измервания на еднопосочна ANOVA, последвана от теста за множествено сравнение на Tukey.Звездичките показват значение за първоначалната стойност от 22°C, засенчването показва значението между другите 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, EE нараства линейно с понижаване на температурата и в този случай EE също е около 30% по-висок при 22 ° C в сравнение с 30 ° C (фиг. 2a, b).RER не се променя при различни температури (фиг. 2c, d).За разлика от мишки с нормално тегло, приемът на храна не е в съответствие с EE като функция на стайната температура.Приемът на храна, приемът на вода и нивото на активност не зависят от температурата (фигури 2e–j).
Мъжки (C57BL/6J, 20 седмици) DIO мишки бяха индивидуално настанени в метаболитни клетки при 22°С за една седмица преди началото на изследването.Мишките могат да използват 45% HFD ad libitum.След аклиматизация в продължение на два дни бяха събрани базови данни.Впоследствие температурата се повишава на стъпки от 2°C през ден в 06:00 (началото на светлата фаза).Данните са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност, а тъмната фаза (18:00–06:00 ч) е представена със сива кутия.a Разход на енергия (kcal/h), b Общ разход на енергия при различни температури (kcal/24 h), c Скорост на респираторен обмен (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Средна RER на светла и тъмна фаза (VCO2 /VO2) (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.Показаните данни за 24, 26, 28 и 30°C се отнасят за 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 теста за множествено сравнение на Tukey.Звездичките показват значение за първоначалната стойност от 22°C, засенчването показва значението между другите 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 околната температура върху същите параметри, но този път между групи мишки, които постоянно бяха държани при определена температура.Мишките бяха разделени на четири групи, за да се сведат до минимум статистическите промени в средното и стандартното отклонение на телесното тегло, мазнините и нормалното телесно тегло (фиг. 3a-c).След 7 дни аклиматизация бяха записани 4,5 дни ЕЕ.EE се влияе значително от температурата на околната среда както през дневните часове, така и през нощта (фиг. 3d) и се увеличава линейно, когато температурата намалява от 27,5 ° C до 22 ° C (фиг. 3e).В сравнение с други групи, RER на групата с 25 ° C беше донякъде намалена и нямаше разлики между останалите групи (фиг. 3f, g).Приемът на храна, успоредно с модела на EE, се увеличава с приблизително 30% при 22°C в сравнение с 30°C (фиг. 3h,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, чистата маса и мастната маса между групите (фиг. 3n-s), но доведе до намаляване на чистата телесна маса с приблизително 15% в сравнение с самоотчитани резултати (фиг. 3n-s).3b, r, c)) и мастната маса се увеличава повече от 2 пъти (от ~ 1 g до 2–3 g, Фиг. 3c, t, c).За съжаление шкафът с температура 30°C има грешки при калибриране и не може да предостави точни данни за EE и RER.
- Телесно тегло (a), чиста маса (b) и мастна маса (c) след 8 дни (един ден преди прехвърляне към системата SABLE).d Консумация на енергия (kcal/h).e Средна консумация на енергия (0–108 часа) при различни температури (kcal/24 часа).f Коефициент на респираторен обмен (RER) (VCO2/VO2).g Средна RER (VCO2/VO2).h Общ прием на храна (g).i Среден прием на храна (g/24 часа).j Обща консумация на вода (ml).k Средна консумация на вода (ml/24 h).l Кумулативно ниво на активност (m).m Средно ниво на активност (m/24 h).n телесно тегло на 18-ия ден, o промяна в телесното тегло (от -8-ми до 18-ти ден), p чиста маса на 18-ия ден, q промяна в чистата маса (от -8-ми до 18-ти ден), r мастна маса на 18-ти ден , и промяна в мастната маса (от -8 до 18 дни).Статистическата значимост на повтарящите се измервания беше тествана чрез Oneway-ANOVA, последвано от теста за множествено 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 стойност + стандартна грешка на средната стойност, тъмната фаза (18:00-06:00 ч) е представена със сиви полета.Точките на хистограмите представляват отделни мишки.Средните стойности са изчислени за целия експериментален период (0-108 часа).n = 7.
Мишките бяха съпоставени по телесно тегло, чиста маса и мастна маса на изходно ниво (Фигури 4a-c) и поддържани при 22, 25, 27,5 и 30°C, както при проучвания с мишки с нормално тегло..При сравняване на групи мишки, връзката между EE и температурата показва подобна линейна връзка с температурата във времето при същите мишки.Така мишките, държани при 22°C, консумират около 30% повече енергия от мишките, държани при 30°C (фиг. 4d, e).При изследване на ефектите при животни, температурата не винаги влияе върху RER (фиг. 4f,g).Приемът на храна, приемът на вода и активността не се повлияват значително от температурата (фигури 4h–m).След 33 дни отглеждане, мишките при 30°C имат значително по-високо телесно тегло от мишките при 22°C (фиг. 4n).В сравнение с техните съответни изходни точки, мишките, отглеждани при 30°C, имат значително по-високо телесно тегло от мишките, отглеждани при 22°C (средна ± стандартна грешка на средната стойност: Фиг. 4o).Относително по-високото наддаване на тегло се дължи на увеличаване на мастната маса (фиг. 4p, q), а не на увеличаване на чистата маса (фиг. 4r, s).В съответствие с по-ниската стойност на EE при 30 ° C, експресията на няколко BAT гена, които повишават функцията/активността на BAT, беше намалена при 30 ° C в сравнение с 22 ° C: Adra1a, Adrb3 и Prdm16.Други ключови гени, които също повишават функцията/активността на BAT, не са засегнати: Sema3a (регулация на растежа на невритите), Tfam (митохондриална биогенеза), Adrb1, Adra2a, Pck1 (глюконеогенеза) и Cpt1a.Изненадващо, Ucp1 и Vegf-a, свързани с повишена термогенна активност, не намаляват в групата с 30°C.Всъщност нивата на Ucp1 при три мишки са по-високи, отколкото в групата с 22°C, а Vegf-a и Adrb2 са значително повишени.В сравнение с групата с 22 °C, мишките, поддържани при 25 °C и 27,5 °C, не показват промяна (допълнителна фигура 1).
- Телесно тегло (a), чиста маса (b) и мастна маса (c) след 9 дни (един ден преди прехвърляне към системата SABLE).d Консумация на енергия (EE, kcal/h).e Средна консумация на енергия (0–96 часа) при различни температури (kcal/24 часа).f Коефициент на респираторен обмен (RER, VCO2/VO2).g Средна RER (VCO2/VO2).h Общ прием на храна (g).i Среден прием на храна (g/24 часа).j Обща консумация на вода (ml).k Средна консумация на вода (ml/24 h).l Кумулативно ниво на активност (m).m Средно ниво на активност (m/24 h).n Телесно тегло на ден 23 (g), o Промяна в телесното тегло, p Чиста маса, q Промяна в чистата маса (g) на ден 23 в сравнение с ден 9, Промяна в мастната маса (g) на 23-ия ден, мазнини маса (g) в сравнение с ден 8, ден 23 в сравнение с -8-ми ден.Статистическата значимост на повтарящите се измервания беше тествана чрез Oneway-ANOVA, последвано от теста за множествено 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 стойност + стандартна грешка на средната стойност, тъмната фаза (18:00-06:00 ч) е представена със сиви полета.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 микросреди, за да намалят загубата на топлина в околната среда.За да определим количествено значението на тази среда за EE, ние оценихме EE при 22, 25, 27,5 и 30°C, със или без кожени предпазители и материал за гнездене.При 22°C добавянето на стандартни кожи намалява EE с около 4%.Последващото добавяне на материал за гнездене намалява EE с 3–4% (фиг. 5a, b).Не са наблюдавани значителни промени в RER, приема на храна, приема на вода или нивата на активност с добавянето на къщи или кожи + постелки (Фигура 5i–p).Добавянето на кожа и материал за гнездо също значително намалява EE при 25 и 30°C, но отговорите са количествено по-малки.При 27,5°C не се наблюдава разлика.Трябва да се отбележи, че в тези експерименти EE намалява с повишаване на температурата, в този случай с около 57% по-ниско от EE при 30 ° C в сравнение с 22 ° C (фиг. 5c-h).Същият анализ беше извършен само за светлинната фаза, където EE беше по-близо до основната метаболитна скорост, тъй като в този случай мишките почиваха предимно в кожата, което води до сравними размери на ефекта при различни температури (допълнителна фигура 2a-h) .
Данни за мишки от подслон и материал за гнездене (тъмно синьо), дом, но без материал за гнездене (светло син) и материал за дом и гнездо (оранжев).Консумация на енергия (EE, kcal/h) за стаи 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, настанени при 22°C: i дихателна честота (RER, VCO2/VO2), j среден 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 прием на вода AUC (mL/24h), o обща активност (m), p средно ниво на активност (m/24h).Данните са представени като средна стойност + стандартна грешка на средната стойност, тъмната фаза (18:00-06:00 ч) е представена със сиви полета.Точките на хистограмите представляват отделни мишки.Статистическата значимост на повтарящите се измервания беше тествана чрез Oneway-ANOVA, последвано от теста за множествено 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 са изчислени за целия експериментален период (0-72 часа).n = 7.
При мишки с нормално тегло (2-3 часа гладуване), отглеждането при различни температури не води до значителни разлики в плазмените концентрации на TG, 3-HB, холестерол, ALT и AST, но HDL като функция от температурата.Фигура 6a-e).Плазмените концентрации на лептин, инсулин, С-пептид и глюкагон на гладно също не се различават между групите (фигури 6g–j).В деня на теста за глюкозен толеранс (след 31 дни при различни температури), изходното ниво на кръвната захар (5-6 часа гладуване) е приблизително 6,5 mM, без разлика между групите. Прилагането на перорална глюкоза повишава значително концентрациите на кръвна захар във всички групи, но както пиковата концентрация, така и нарастващата площ под кривите (iAUC) (15–120 минути) са по-ниски в групата мишки, настанени при 30 °C (индивидуални времеви точки: P <0.05–P <0.0001, Фиг. 6k, l) в сравнение с мишките, настанени при 22, 25 и 27.5 °C (които не се различават помежду си). Прилагането на перорална глюкоза повишава значително концентрациите на кръвна захар във всички групи, но както пиковата концентрация, така и нарастващата площ под кривите (iAUC) (15–120 минути) са по-ниски в групата мишки, настанени при 30 °C (индивидуални времеви точки: P <0.05–P <0.0001, Фиг. 6k, l) в сравнение с мишките, настанени при 22, 25 и 27.5 °C (които не се различават една от друга). Пероралното въвеждане на глюкоза значително повиши концентрацията на глюкоза в кръвта във всички групи, но като пикова концентрация, така и степента на прирастване под кривите (iAUC) (15–120 минути) бяха по-ниски в групата на мишената, съдържаща се при 30 °C (отделни времеви точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис. Пероралното приложение на глюкоза значително повишава концентрациите на глюкоза в кръвта във всички групи, но както пиковата концентрация, така и нарастващата площ под кривите (iAUC) (15–120 минути) са по-ниски в групата с мишки при 30°C (отделни времеви точки: P <0,05– P <0.0001, Фиг. 6k, l) в сравнение с мишки, държани при 22, 25 и 27.5 °C (които не се различават една от друга).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度，但在30 °C 饲养的小鼠组中，峰值浓度和曲线下增加面积 (iAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点：P < 0.05–P < 0.0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27.5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。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 пиковата концентрация и площта под кривата (iAUC) (15–120 минути) са по-ниски в групата на мишки, хранени с 30°C (всички времеви точки).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P <0,05–P <0,0001, Фиг.6l, l) в сравнение с мишки, държани при 22, 25 и 27.5°C (няма разлика една от друга).
Плазмените 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 хранени 2-3 часа преди вземането на кръвни проби.Изключение прави орален тест за глюкозен толеранс, който се провежда два дни преди края на изследването върху мишки, гладуващи 5-6 часа и държани при подходяща температура в продължение на 31 дни.Мишките бяха заразени с 2 g/kg телесно тегло.Площта под данните за 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 гладни 2-3 часа), плазмените концентрации на холестерол, HDL, ALT, AST и FFA не се различават между групите.Както TG, така и глицеролът са значително повишени в групата с 30°C в сравнение с групата с 22°C (Фигури 7a–h).За разлика от това, 3-GB са с около 25% по-ниски при 30°C в сравнение с 22°C (Фигура 7b).По този начин, въпреки че мишките, поддържани при 22°C, имат общ положителен енергиен баланс, както се предполага от наддаването на тегло, разликите в плазмените концентрации на TG, глицерол и 3-HB предполагат, че мишките при 22°C, когато вземането на проби е по-малко, отколкото при 22° ° С.°C.Мишките, отглеждани при 30 °C, са в относително по-енергийно отрицателно състояние.В съответствие с това, чернодробните концентрации на екстрахируем глицерол и TG, но не и гликоген и холестерол, са по-високи в групата с 30 ° C (допълнителна фигура 3a-d).За да изследваме дали зависимите от температурата разлики в липолизата (измерени чрез плазмен TG и глицерол) са резултат от вътрешни промени в епидидималната или ингвиналната мазнина, ние извлякохме мастна тъкан от тези депа в края на изследването и количествено определихме свободните мастни киселини от vivo.и освобождаване на глицерол.Във всички експериментални групи, пробите от мастна тъкан от епидидимални и ингвинални депа показват най-малко двукратно увеличение на производството на глицерол и FFA в отговор на стимулация с изопротеренол (допълнителна фигура 4a-d).Въпреки това не е установен ефект на температурата на черупката върху базалната или стимулираната от изопротеренол липолиза.В съответствие с по-високото телесно тегло и мастната маса, плазмените нива на лептин са значително по-високи в групата с 30°C, отколкото в групата с 22°C (Фигура 7i).Напротив, плазмените нива на инсулин и С-пептид не се различават между температурните групи (фиг. 7k, k), но плазменият глюкагон показва зависимост от температурата, но в този случай почти 22°C в противоположната група е сравнена два пъти до 30°C.ОТ.Група C (фиг. 7l).FGF21 не се различава между различните температурни групи (фиг. 7m).В деня на OGTT изходната кръвна глюкоза е приблизително 10 mM и не се различава между мишките, настанени при различни температури (Фиг. 7n).Пероралното приложение на глюкоза повишава нивата на кръвната глюкоза и достига пик във всички групи при концентрация от около 18 mM 15 минути след дозирането.Няма значителни разлики в iAUC (15–120 минути) и концентрациите в различни времеви точки след дозата (15, 30, 60, 90 и 120 минути) (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 хранени 2-3 часа преди вземането на кръвни проби.Тестът за перорален глюкозен толеранс беше изключение, тъй като беше извършен в доза от 2 g/kg телесно тегло два дни преди края на изследването при мишки, които бяха гладни в продължение на 5-6 часа и държани на подходяща температура в продължение на 31 дни.Площта под данните за 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.
Възможността за прехвърляне на данни за гризачи към хора е сложен въпрос, който играе централна роля в тълкуването на важността на наблюденията в контекста на физиологични и фармакологични изследвания.Поради икономически причини и за улесняване на изследванията, мишките често се държат при стайна температура под тяхната термонеутрална зона, което води до активиране на различни компенсаторни физиологични системи, които увеличават скоростта на метаболизма и потенциално нарушават преводимостта9.По този начин, излагането на мишки на студ може да направи мишки резистентни към предизвикано от диетата затлъстяване и може да предотврати хипергликемия при плъхове, третирани със стрептозотоцин, поради повишен неинсулинозависим транспорт на глюкоза.Не е ясно обаче до каква степен продължителното излагане на различни съответни температури (от стайна до термонеутрална) засяга различната енергийна хомеостаза на мишки с нормално тегло (на храна) и DIO мишки (на HFD) и метаболитни параметри, както и степента на с което те успяха да балансират увеличението на EE с увеличаването на приема на храна.Изследването, представено в тази статия, има за цел да внесе известна яснота по тази тема.
Ние показваме, че при възрастни мишки с нормално тегло и мъжки DIO мишки, EE е обратно пропорционална на стайната температура между 22 и 30 ° C.Така EE при 22°C е с около 30% по-висока, отколкото при 30°C.и в двата модела мишки.Въпреки това, важна разлика между мишки с нормално тегло и DIO мишки е, че докато мишки с нормално тегло съответстват на EE при по-ниски температури чрез съответно коригиране на приема на храна, приемът на храна на DIO мишки варира на различни нива.Изследваните температури са подобни.След един месец DIO мишките, държани при 30°C, наддават повече телесно тегло и мастна маса, отколкото мишките, държани при 22°C, докато нормалните хора, държани при същата температура и за същия период от време, не водят до треска.зависима разлика в телесното тегло.тегло мишки.В сравнение с температури, близки до термонеутрални или при стайна температура, растежът при стайна температура води до DIO или мишки с нормално тегло на диета с високо съдържание на мазнини, но не и на диета с мишки с нормално тегло, за да наддават относително по-малко тегло.тяло.Подкрепено от други проучвания17,18,19,20,21, но не от всички22,23.
Възможността за създаване на микросреда за намаляване на топлинните загуби се предполага, че измества термичната неутралност наляво8, 12. В нашето изследване както добавянето на материал за гнездене, така и прикриването намаляват EE, но не водят до термична неутралност до 28°C.По този начин нашите данни не подкрепят, че ниската точка на термонеутралност при възрастни мишки с едно коляно, със или без къщи, обогатени с околната среда, трябва да бъде 26-28°C, както е показано 8, 12, но подкрепя други проучвания, показващи термонеутралност.температури от 30°C при мишки с ниска точка7, 10, 24. За да се усложнят нещата, е доказано, че термонеутралната точка при мишки не е статична през деня, тъй като е по-ниска по време на фазата на покой (лека), вероятно поради по-ниски калории производство в резултат на индуцирана от активност и диета термогенеза.Така в светлата фаза долната точка на термична 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 от разсейването на топлината.В този контекст съотношението на повърхността към обема е важен определящ фактор за термичната чувствителност, засягащ както разсейването на топлината (повърхностна площ), така и генерирането на топлина (обем).В допълнение към повърхността, топлопреминаването се определя и от изолацията (скорост на топлопредаване).При хората мастната маса може да намали загубата на топлина чрез създаване на изолираща бариера около телесната обвивка и се предполага, че мастната маса също е важна за топлинната изолация при мишки, понижавайки термонеутралната точка и намалявайки температурната чувствителност под термично неутралната точка ( наклон на кривата).околна температура в сравнение с EE)12.Нашето проучване не беше предназначено да оцени директно тази предполагаема връзка, тъй като данните за телесния състав бяха събрани 9 дни преди данните за енергийния разход да бъдат събрани и тъй като мастната маса не беше стабилна по време на цялото проучване.Въпреки това, тъй като мишките с нормално тегло и DIO имат 30% по-ниска EE при 30°C, отколкото при 22°C, въпреки най-малко 5-кратната разлика в мастната маса, нашите данни не подкрепят, че затлъстяването трябва да осигури основна изолация.фактор, поне не в изследвания температурен диапазон.Това е в съответствие с други проучвания, по-добре предназначени да изследват това4,24.В тези проучвания изолационният ефект от затлъстяването е малък, но е установено, че козината осигурява 30-50% от общата топлоизолация4,24.При мъртви мишки обаче топлопроводимостта се е увеличила с около 450% веднага след смъртта, което предполага, че изолационният ефект на козината е необходим за функционирането на физиологичните механизми, включително вазоконстрикцията.В допълнение към видовите разлики в козината между мишки и хора, лошият изолационен ефект на затлъстяването при мишки може също да бъде повлиян от следните съображения: Изолиращият фактор на човешката мастна маса се медиира главно от подкожна мастна маса (дебелина) 26, 27.Обикновено при гризачи По-малко от 20% от общата животинска мазнина28.В допълнение, общата мастна маса може дори да не е неоптимална мярка за топлинната изолация на индивида, тъй като се твърди, че подобрената топлоизолация се компенсира от неизбежното увеличаване на повърхността (и следователно увеличената 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 са били в същото състояние на енергиен баланс.са били същите по тегло и състав на тялото, както в края на проучването.В съответствие с приликата в мастната маса, също няма разлики в плазмените нива на лептин, нито в инсулина на гладно, С-пептида и глюкагона.Повече сигнали са открити в DIO мишки.Въпреки че мишките при 22°C също не са имали общ отрицателен енергиен баланс в това състояние (тъй като са наддавали на тегло), в края на изследването те са имали относително по-голям енергиен дефицит в сравнение с мишките, отглеждани при 30°C, при 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 изглеждат резултат от присъщи промени в епидидималната или ингвиналната мазнина, като промени в експресията на адипохормон-реагираща липаза, тъй като FFA и глицеролът, освободени от мазнините, извлечени от тези депа, са между температурата групите са подобни една на друга.Въпреки че не изследвахме симпатиковия тонус в настоящото проучване, други установиха, че той (на базата 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 температурно-зависимите разлики в симпатиковия тонус могат да играят роля в липолизата в нашето изследване, но тъй като повишаването на симпатиковия тонус стимулира, а не инхибира липолизата, други механизми могат да противодействат на това намаление при култивирани мишки.Потенциална роля в разграждането на телесните мазнини.Стайна температура.Освен това, част от стимулиращия ефект на симпатиковия тонус върху липолизата е индиректно медииран от силно инхибиране на инсулиновата секреция, подчертавайки ефекта от инсулина, прекъсващ приема на добавки върху липолизата30, но в нашето проучване плазменият инсулин на гладно и С-пептидният симпатиков тонус при различни температури бяха не е достатъчно, за да промени липолизата.Вместо това открихме, че разликите в енергийния статус най-вероятно са основният фактор за тези разлики при DIO мишки.Основните причини, които водят до по-добро регулиране на приема на храна с EE 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 хранително поведение, основано на повече удоволствие, което до известна степен не е свързано с хомеостаза..– регулиран прием на храна34,35,36.Следователно, повишеното хедонично поведение при хранене на DIO мишки, третирани с 45% HFD, може да бъде една от причините, поради които тези мишки не балансират приема на храна с EE.Интересното е, че разликите в апетита и хормоните, регулиращи кръвната захар, също се наблюдават при DIO мишки с контролирана температура, 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, до която температурата може пряко да повлияе на тези разлики, заслужава по-нататъшно проучване, но в случая с лептина относителният отрицателен енергиен баланс и следователно по-ниската мастна маса при мишки при 22°C със сигурност играе важна роля, тъй като мастната маса и плазменият лептин са силно корелирани37.Тълкуването на глюкагоновия сигнал обаче е по-озадачаващо.Както при инсулина, секрецията на глюкагон е силно инхибирана от повишаването на симпатиковия тонус, но се очаква най-високият симпатиков тонус да бъде в групата с 22°C, която има най-високи плазмени концентрации на глюкагон.Инсулинът е друг силен регулатор на плазмения глюкагон, а инсулиновата резистентност и диабет тип 2 са силно свързани с хиперглюкагонемия на гладно и постпрандиална 38,39.Въпреки това, DIO мишките в нашето проучване също бяха нечувствителни към инсулин, така че това също не може да бъде основният фактор за увеличаването на сигнализирането на глюкагон в групата с 22 ° C.Съдържанието на мазнини в черния дроб също е положително свързано с повишаване на плазмената концентрация на глюкагон, чиито механизми от своя страна могат да включват чернодробна глюкагонова резистентност, намалено производство на урея, повишени концентрации на циркулиращи аминокиселини и повишена аминокиселинно-стимулирана секреция на глюкагон40,41, 42.Въпреки това, тъй като екстрахируемите концентрации на глицерол и TG не се различават между температурните групи в нашето изследване, това също не може да бъде потенциален фактор за повишаване на плазмените концентрации в групата с 22 ° C.Трийодтиронинът (Т3) играе критична роля в общата скорост на метаболизма и инициирането на метаболитна защита срещу хипотермия43,44.По този начин, плазмената концентрация на Т3, вероятно контролирана от централно медиирани механизми, 45, 46 се увеличава както при мишки, така и при хора при по-малко от термонеутрални условия 47, въпреки че увеличението при хората е по-малко, което е по-предразположено към мишки.Това е в съответствие с топлинните загуби в околната среда.Ние не измервахме плазмените концентрации на Т3 в настоящото проучване, но концентрациите може да са били по-ниски в групата с 30°C, което може да обясни ефекта на тази група върху плазмените нива на глюкагон, тъй като ние (актуализирана фигура 5а) и други показахме, че Т3 повишава плазмения глюкагон по дозозависим начин.Съобщава се, че тиреоидните хормони индуцират експресия на FGF21 в черния дроб.Подобно на глюкагона, плазмените концентрации на FGF21 също се повишават с плазмените концентрации на Т3 (допълнителна фигура 5b и реф. 48), но в сравнение с глюкагона, плазмените концентрации на FGF21 в нашето изследване не се повлияват от температурата.Основните причини за това несъответствие изискват по-нататъшно проучване, но индукцията на FGF21, управлявана от Т3, трябва да се появи при по-високи нива на експозиция на Т3 в сравнение с наблюдавания отговор на глюкагон, управляван от Т3 (допълнителна фигура 5b).
Доказано е, че HFD е силно свързана с нарушен глюкозен толеранс и инсулинова резистентност (маркери) при мишки, отглеждани при 22°C.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 мишки с нормално тегло, поддържани при 30°C, значително подобряват глюкозния толеранс.Причината за тази разлика изисква по-нататъшно проучване, но може да бъде повлияна от факта, че DIO мишките в нашето изследване са резистентни към инсулин, с плазмени концентрации на С-пептид на гладно и концентрации на инсулин 12-20 пъти по-високи от мишки с нормално тегло.и в кръвта на гладно.концентрации на глюкоза от около 10 mM (около 6 mM при нормално телесно тегло), което изглежда оставя малък прозорец за всякакви потенциални благоприятни ефекти от излагането на термонеутрални условия за подобряване на глюкозния толеранс.Възможен объркващ фактор е, че по практически причини OGTT се провежда при стайна температура.По този начин мишките, настанени при по-високи температури, изпитват лек студов шок, който може да повлияе на абсорбцията/клирънса на глюкозата.Въпреки това, въз основа на подобни концентрации на кръвна захар на гладно при различни температурни групи, промените в температурата на околната среда може да не са повлияли значително на резултатите.
Както бе споменато по-рано, наскоро беше подчертано, че повишаването на стайната температура може да смекчи някои реакции на студов стрес, което може да постави под въпрос възможността за прехвърляне на данни от мишки към хора.Не е ясно обаче каква е оптималната температура за отглеждане на мишки, за да се имитира човешката физиология.Отговорът на този въпрос може също да бъде повлиян от областта на изследване и крайната точка, която се изследва.Пример за това е ефектът на диетата върху натрупването на мазнини в черния дроб, глюкозния толеранс и инсулиновата резистентност19.По отношение на разхода на енергия, някои изследователи смятат, че термонеутралността е оптималната температура за отглеждане, тъй като хората се нуждаят от малко допълнителна енергия, за да поддържат основната си телесна температура, и те определят температурата на една обиколка за възрастни мишки като 30°C7,10.Други изследователи смятат, че температура, сравнима с тази, която хората обикновено изпитват с възрастни мишки на едно коляно, е 23-25°C, тъй като те откриха, че термонеутралността е 26-28°C и въз основа на това, че хората са по-ниски с около 3°C.тяхната долна критична температура, дефинирана тук като 23°C, е леко 8,12.Нашето проучване е в съответствие с няколко други проучвания, които заявяват, че термична неутралност не се постига при 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, което показва, че 23-25°C е твърде ниска.Друг важен фактор, който трябва да се има предвид по отношение на стайната температура и термонеутралността при мишки, е единичното или груповото настаняване.Когато мишките бяха настанени на групи, а не поотделно, както в нашето изследване, температурната чувствителност беше намалена, вероятно поради струпване на животни.Въпреки това, стайната температура все още беше под LTL от 25, когато бяха използвани три групи.Може би най-важната междувидова разлика в това отношение е количественото значение на активността на НДНТ като защита срещу хипотермия.По този начин, докато мишките до голяма степен компенсират по-високата си загуба на калории чрез увеличаване на BAT активността, която е над 60% EE само при 5°C, 51, 52 приносът на човешката BAT активност към EE е значително по-висок, много по-малък.Следователно намаляването на активността на НДНТ може да бъде важен начин за увеличаване на човешкия превод.Регулирането на активността на BAT е сложно, но често се медиира от комбинираните ефекти на адренергична стимулация, тиреоидни хормони и UCP114, 54, 55, 56, 57 експресия.Нашите данни показват, че температурата трябва да се повиши над 27,5°C в сравнение с мишки при 22°C, за да се открият разликите в експресията на BAT гени, отговорни за функцията/активирането.Въпреки това, откритите разлики между групите при 30 и 22°C не винаги показват увеличение на BAT активността в групата при 22°C, тъй като Ucp1, Adrb2 и Vegf-a са регулирани надолу в групата при 22°C.Основната причина за тези неочаквани резултати предстои да бъде установена.Една от възможностите е, че повишената 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 са изпитали това 5-10 минути преди излитане) .).
Общо ограничение на нашето изследване е, че изследвахме само мъжки мишки.Други изследвания показват, че полът може да бъде важно съображение при нашите първични показания, тъй като женските мишки с едно коляно са по-чувствителни към температурата поради по-високата топлопроводимост и поддържането на по-строго контролирани вътрешни температури.В допълнение, женските мишки (на HFD) показват по-голяма връзка на енергийния прием с EE при 30 °C в сравнение с мъжките мишки, които консумират повече мишки от същия пол (20 °C в този случай) 20.По този начин при женските мишки субтермонетралното съдържание на ефекта е по-високо, но има същия модел като при мъжките мишки.В нашето проучване ние се съсредоточихме върху мъжки мишки с едно коляно, тъй като това са условията, при които се провеждат повечето от метаболитните изследвания, изследващи EE.Друго ограничение на нашето изследване беше, че мишките бяха на една и съща диета по време на цялото проучване, което изключваше изучаването на значението на стайната температура за метаболитната гъвкавост (измерена чрез промените на RER за диетични промени в различни състави на макронутриенти).при женски и мъжки мишки, държани при 20°C, в сравнение със съответните мишки, държани при 30°C.
В заключение, нашето проучване показва, че както в други проучвания, мишки с нормално тегло от обиколка 1 са термонеутрални над прогнозираните 27,5°C.В допълнение, нашето проучване показва, че затлъстяването не е основен изолиращ фактор при мишки с нормално тегло или DIO, което води до подобни съотношения температура:EE при DIO и мишки с нормално тегло.Докато приемът на храна на мишки с нормално тегло беше в съответствие с EE и по този начин поддържаше стабилно телесно тегло в целия температурен диапазон, приемът на храна на DIO мишки беше еднакъв при различни температури, което доведе до по-високо съотношение на мишки при 30°C .при 22°C натрупа повече телесно тегло.Като цяло, систематичните проучвания, изследващи потенциалното значение на живота под термонеутрални температури, са оправдани поради често наблюдаваната лоша поносимост между изследванията върху мишки и хора.Например, при проучвания за затлъстяване, частично обяснение за като цяло по-лошата преводимост може да се дължи на факта, че проучванията за загуба на тегло при мишки обикновено се извършват върху животни с умерен студен стрес, държани при стайна температура поради повишената им EE.Прекомерна загуба на тегло в сравнение с очакваното телесно тегло на човек, особено ако механизмът на действие зависи от повишаване на EE чрез увеличаване на активността на BAP, който е по-активен и се активира при стайна температура, отколкото при 30°C.
В съответствие с Датския закон за експерименти с животни (1987 г.) 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).
Двадесет седмични мъжки C57BL/6J мишки бяха получени от Janvier Saint Berthevin Cedex, Франция, и им беше даден ad libitum стандартна храна (Altromin 1324) и вода (~22°C) след 12:12 часа цикъл светлина:тъмнина.стайна температура.Мъжки DIO мишки (20 седмици) бяха получени от същия доставчик и им беше даден ad libitum достъп до 45% високо съдържание на мазнини диета (Cat. No. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) и вода при условия на отглеждане.Мишките бяха адаптирани към околната среда седмица преди началото на изследването.Два дни преди прехвърлянето към индиректната калориметрична система, мишките бяха претеглени, подложени на MRI сканиране (EchoMRITM, TX, САЩ) и разделени на четири групи, съответстващи на телесно тегло, мазнини и нормално телесно тегло.
Графична диаграма на дизайна на изследването е показана на Фигура 8. Мишките бяха прехвърлени в затворена и контролирана от температура система за индиректна калориметрия в Sable Systems Internationals (Невада, САЩ), която включва монитори за качество на храната и водата и рамка Promethion BZ1, която записва нива на активност чрез измерване на прекъсванията на лъча.XYZ.Мишките (n = 8) се настаняват индивидуално при 22, 25, 27,5 или 30°C, като се използва постелка, но без подслон и материал за гнездене при 12:12-часов цикъл светлина:тъмно (светлина: 06:00–18:00) .2500 мл/мин.Мишките се аклиматизират 7 дни преди регистрацията.Записите са събирани четири дни подред.След това мишките се държат при съответните температури при 25, 27.5 и 30°C за допълнителни 12 дни, след което клетъчните концентрати се добавят, както е описано по-долу.Междувременно групи от мишки, държани при 22°C, се държат при тази температура още два дни (за събиране на нови базови данни), след което температурата се повишава на стъпки от 2°C през ден в началото на светлинната фаза ( 06:00) до достигане на 30 °C След това температурата се понижава до 22 °C и данните се събират за още два дни.След два допълнителни дни на запис при 22°C, кожите бяха добавени към всички клетки при всички температури и събирането на данни започна на втория ден (ден 17) 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 данните се събират за още три дни.По този начин, в края на изследването, мишките, държани при 22°C, са държани при тази температура за 21/33 дни и при 22°C за последните 8 дни, докато мишките при други температури са държани при тази температура за 33 дни./33 дни.Мишките са хранени по време на периода на изследването.
Мишки с нормално тегло и DIO следват същите процедури на изследване.На ден -9, мишките бяха претеглени, MRI сканирани и разделени на групи, сравними по телесно тегло и състав на тялото.На ден -7, мишките бяха прехвърлени в затворена индиректна калориметрична система с контролирана температура, произведена от SABLE Systems International (Невада, САЩ).Мишките бяха настанени индивидуално с постелки, но без материали за гнездене или подслон.Температурата се настройва на 22, 25, 27,5 или 30 °C.След една седмица на аклиматизация (дни -7 до 0, животните не са обезпокоявани), данните се събират в четири последователни дни (дни 0-4, данните са показани на ФИГУРИ 1, 2, 5).След това мишките, държани при 25, 27,5 и 30°C, се държат при постоянни условия до 17-ия ден.В същото време температурата в групата с 22°C се повишава на интервали от 2°C през ден чрез регулиране на температурния цикъл (06:00 h) в началото на излагането на светлина (данните са показани на Фиг. 1) .На 15-ия ден температурата падна до 22°C и бяха събрани данни за два дни, за да се осигурят базови данни за последващи третирания.Кожите бяха добавени към всички мишки на ден 17, а материалът за гнездене беше добавен на ден 20 (фиг. 5).На 23-ия ден мишките бяха претеглени и подложени на ЯМР сканиране и след това оставени сами за 24 часа.На ден 24, мишките бяха гладни от началото на фотопериода (06:00) и получиха OGTT (2 g/kg) в 12:00 (6-7 часа гладуване).След това мишките бяха върнати в съответните им SABLE условия 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 по време на експеримента за разход на енергия.
VO2 и VCO2, както и налягането на водната пара, бяха записани при честота от 1 Hz с времева константа на клетката от 2,5 минути.Приемът на храна и вода се събира чрез непрекъснато записване (1 Hz) на теглото на кофите с храна и вода.Използваният монитор за качество отчете резолюция от 0,002 g.Нивата на активност бяха записани с помощта на 3D XYZ лъчев монитор, данните бяха събрани при вътрешна разделителна способност от 240 Hz и докладвани всяка секунда, за да се определи количествено общото изминато разстояние (m) с ефективна пространствена разделителна способност от 0, 25 cm.Данните бяха обработени с Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, изчислявайки EE и RER и филтрирайки извънредните стойности (напр. фалшиви събития при хранене).Интерпретаторът на макроси е конфигуриран да извежда данни за всички параметри на всеки пет минути.
В допълнение към регулирането на EE, температурата на околната среда може също така да регулира други аспекти на метаболизма, включително постпрандиалния глюкозен метаболизъм, чрез регулиране на секрецията на глюкозо-метаболизиращи хормони.За да тестваме тази хипотеза, най-накрая завършихме проучване на телесната температура, като провокирахме мишки с нормално тегло с DIO перорално натоварване с глюкоза (2 g/kg).Методите са описани подробно в допълнителни материали.
В края на изследването (ден 25), мишките бяха гладни в продължение на 2-3 часа (започвайки от 06:00), анестезирани с изофлуран и напълно обезкървени чрез ретроорбитална венепункция.Количественото определяне на плазмените липиди и хормони и липиди в черния дроб е описано в Допълнителни материали.
За да се изследва дали температурата на черупката причинява присъщи промени в мастната тъкан, засягащи липолизата, ингвиналната и епидидималната мастна тъкан се изрязват директно от мишки след последния етап на кървене.Тъканите бяха обработени с помощта на новоразработения ex vivo анализ на липолиза, описан в Допълнителни методи.
Кафявата 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, Калифорния) и графиките са редактирани в Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, Сан Хосе, Калифорния).Статистическата значимост беше оценена в GraphPad Prism и тествана чрез сдвоен t-тест, повторени измервания еднопосочен/двупосочен ANOVA, последван от теста за множество сравнения на Tukey, или несдвоен еднопосочен ANOVA, последван от теста за множество сравнения на Tukey, ако е необходимо.Разпределението на Гаус на данните беше валидирано чрез теста за нормалност на D'Agostino-Pearson преди тестването.Размерът на извадката е посочен в съответния раздел на раздела „Резултати“, както и в легендата.Повторението се определя като всяко измерване, направено върху едно и също животно (in vivo или върху тъканна проба).По отношение на възпроизводимостта на данните, връзката между разхода на енергия и температурата на корпуса беше демонстрирана в четири независими проучвания, използващи различни мишки с подобен дизайн на изследване.
Подробни експериментални протоколи, материали и необработени данни са достъпни при разумно искане от водещия автор Rune E. Kuhre.Това проучване не генерира нови уникални реагенти, трансгенни животински/клетъчни линии или данни за секвениране.
За повече информация относно дизайна на изследването вижте резюмето на доклада за изследване на природата, свързано с тази статия.
Всички данни образуват графика.1-7 бяха депозирани в хранилището на базата данни Science, номер за достъп: 1253.11.sciencedb.02284 или https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Данните, показани в ESM, могат да бъдат изпратени до Rune E Kuhre след разумно тестване.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Лабораторни животни като сурогатни модели на човешкото затлъстяване. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Лабораторни животни като сурогатни модели на човешкото затлъстяване.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.и Tang-Christensen M. Лабораторни животни като сурогатни модели на човешкото затлъстяване. 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 за хората.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.и Tang-Christensen M. Лабораторни животни като сурогатни модели на затлъстяване при хора.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).
Gordon, SJ Терморегулаторната система на мишката: нейните последици за трансфера на биомедицински данни към хората.физиология.Поведение.179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Няма изолиращ ефект от затлъстяването. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Няма изолиращ ефект от затлъстяването.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. и Nedergaard J. Без изолационен ефект от 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. Ожирението няма изолиращ ефект. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Затлъстяването няма изолиращ ефект.даJ. Физиология.ендокринни.метаболизъм.311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al.Адаптираната към температурата кафява мастна тъкан модулира инсулиновата чувствителност.Диабет 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ и др.По-ниската критична температура и индуцираната от студ термогенеза са обратно пропорционални на телесното тегло и основната скорост на метаболизма при слаби индивиди и индивиди с наднормено тегло.J. Топло.биология.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Оптимални температури на жилищата за мишки за имитиране на топлинната среда на хората: Експериментално проучване. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Оптимални температури на жилищата за мишки за имитиране на топлинната среда на хората: Експериментално проучване.Fischer, AW, Cannon, B. и Nedergaard, J. Оптимални домашни температури за мишки за имитиране на човешката топлинна среда: Експериментално проучване. 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 жилище за мишки, симулиращи човешка топлинна среда: Експериментално изследване.Мур.метаболизъм.7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Коя е най-добрата температура на жилище за пренасяне на експерименти с мишки на хора? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Коя е най-добрата температура на жилище за пренасяне на експерименти с мишки на хора?Keyer J, Lee M и Speakman JR Каква е най-добрата стайна температура за прехвърляне на експерименти с мишки върху 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 корпуса за прехвърляне на експерименти с мишки върху хора?Мур.метаболизъм.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Мишки като експериментални модели за човешката физиология: когато няколко градуса в температурата на жилището имат значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мишки като експериментални модели за човешката физиология: когато няколко градуса в температурата на жилището имат значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мислите като експериментални модели за физиология на човека: когато градусите в жилище имат значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мишки като експериментални модели за човешката 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 Myshi Seeley, RJ & MacDougald, OA като експериментален физиологичен модел на човека: когато няколко градуса на температурата в помещенията имат значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA мишки като експериментален модел на човешката физиология: когато няколко градуса 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 жилище за пренасяне на експерименти с мишки на хора?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Отговорът на въпроса „Коя е най-добрата температура на жилище за пренасяне на експерименти с мишки на хора?“ Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Отговор на въпроса „Коя е най-добрата стайна температура за прехвърляне на експерименти с мишки върху хора?“ 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. Отговори на въпроса „Каква е оптималната температура на корпуса за прехвърляне на експерименти с мишки върху хора?“Да: термонеутрален.Мур.метаболизъм.26, 1-3 (2019).
Време на публикуване: 28 октомври 2022 г
