Täname teid Nature.com-i külastamise eest. Teie kasutataval brauseriversioonil on piiratud CSS-i tugi. Parima kogemuse saamiseks soovitame teil kasutada värskendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim). Seni aga renderdame saiti jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Enamik ainevahetusuuringuid hiirtel viiakse läbi toatemperatuuril, kuigi nendes tingimustes kulutavad hiired erinevalt inimestest sisetemperatuuri säilitamiseks palju energiat. Siin kirjeldame normaalset kaalu ja dieedist tingitud rasvumist (DIO) C57BL/6J hiirtel, keda toideti vastavalt chow chow'ga või 45% kõrge rasvasisaldusega dieediga. Hiired paigutati 33 päevaks kaudse kalorimeetria süsteemi temperatuuridele 22, 25, 27,5 ja 30 °C. Näitame, et energiakulu suureneb lineaarselt temperatuuril 30 °C kuni 22 °C ja on mõlemas hiiremudelis temperatuuril 22 °C umbes 30% suurem. Normaalse kaaluga hiirtel neutraliseeris toidutarbimine EE. Seevastu DIO hiirtel ei vähendatud toidutarbimist, kui EE vähenes. Seega oli uuringu lõpus hiirtel temperatuuril 30 °C suurem kehakaal, rasvamass ning plasma glütserooli ja triglütseriidide tase kui hiirtel temperatuuril 22 °C. DIO hiirte tasakaalustamatus võib olla tingitud suurenenud naudingupõhisest dieedist.
Hiir on inimese füsioloogia ja patofüsioloogia uurimisel kõige sagedamini kasutatav loommudel ning on sageli ravimite avastamise ja arendamise algstaadiumis vaikimisi kasutatav loommudel. Hiired erinevad inimestest aga mitme olulise füsioloogilise omaduse poolest ja kuigi allomeetrilist skaleerimist saab teatud määral kasutada ka inimestele ülekandmiseks, seisnevad hiirte ja inimeste suured erinevused termoregulatsioonis ja energiahomeostaasis. See näitab põhimõttelist vastuolu. Täiskasvanud hiirte keskmine kehamass on vähemalt tuhat korda väiksem kui täiskasvanutel (50 g vs 50 kg) ning pindala ja massi suhe erineb Mee kirjeldatud mittelineaarse geomeetrilise teisenduse tõttu umbes 400 korda. Võrrand 2. Selle tulemusena kaotavad hiired oma mahu suhtes oluliselt rohkem soojust, seega on nad temperatuuri suhtes tundlikumad, kalduvamad hüpotermiale ja nende keskmine basaalne ainevahetuse kiirus on kümme korda kõrgem kui inimestel. Standardsel toatemperatuuril (~22 °C) peavad hiired suurendama oma koguenergiakulu (EE) umbes 30% võrra, et säilitada kehatemperatuuri. Madalamatel temperatuuridel suureneb EE veelgi rohkem, umbes 50% ja 100% temperatuuril 15 ja 7 °C võrreldes EE-ga temperatuuril 22 °C. Seega kutsuvad standardsed pidamistingimused esile külmastressi reaktsiooni, mis võib kahjustada hiirte tulemuste ülekandmist inimestele, kuna tänapäeva ühiskondades elavad inimesed veedavad suurema osa ajast termoneutraalsetes tingimustes (kuna meie madalam pindala ja ruumala suhe muudab meid temperatuuri suhtes vähem tundlikuks, kuna loome enda ümber termoneutraalse tsooni (TNZ). EE üle basaalse ainevahetuse kiiruse) ulatub temperatuurini ~19 kuni 30 °C6, samas kui hiirtel on kõrgem ja kitsam riba, mis ulatub vaid 2–4 °C7,8. Tegelikult on see oluline aspekt viimastel aastatel pälvinud märkimisväärset tähelepanu4, 7,8,9,10,11,12 ja on oletatud, et mõningaid „liikidevahelisi erinevusi” saab leevendada koore temperatuuri tõstmisega9. Siiski puudub üksmeel temperatuurivahemikus, mis moodustab hiirte termoneutraalsuse. Seega on vastuoluline, kas ühe põlvega hiirtel on termoneutraalse vahemiku alumine kriitiline temperatuur lähemal 25 °C-le või lähemal 30 °C-le4, 7, 8, 10, 12. EE ja teised metaboolsed parameetrid on piiratud tundide kuni päevadega, seega on ebaselge, mil määral pikaajaline kokkupuude erinevate temperatuuridega võib mõjutada metaboolseid parameetreid, nagu kehakaal. Lisaks on vaja täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, mil määral toitumine võib neid parameetreid mõjutada (DIO hiired, kes on kõrge rasvasisaldusega dieedil, võivad olla rohkem orienteeritud naudingupõhisele (hedoonilisele) dieedile). Selle teema kohta lisateabe saamiseks uurisime kasvatustemperatuuri mõju eespool nimetatud metaboolsetele parameetritele normaalse kaaluga täiskasvanud isastel hiirtel ja dieedist tingitud rasvunud (DIO) isastel hiirtel, kes olid 45% kõrge rasvasisaldusega dieedil. Hiiri hoiti vähemalt kolm nädalat temperatuuril 22, 25, 27,5 või 30 °C. Temperatuuri alla 22 °C ei ole uuritud, kuna standardsetes loomapidamistingimustes on temperatuur harva alla toatemperatuuri. Leidsime, et normaalkaalus ja ühe ringiga DIO hiired reageerisid ruumi temperatuuri muutustele sarnaselt energiavajaduse (EE) osas ja olenemata ruumi tingimustest (varjualuse/pesamaterjaliga või ilma). Kuigi normaalkaalus hiired kohandasid oma toidutarbimist vastavalt EE-le, oli DIO hiirte toidutarbimine EE-st suures osas sõltumatu, mille tulemusel võtsid hiired rohkem kaalus juurde. Kehakaalu andmete kohaselt näitasid lipiidide ja ketokehade plasmakontsentratsioonid, et DIO hiirtel oli 30 °C juures positiivsem energiabilanss kui hiirtel 22 °C juures. Normaalse ja DIO hiirte energiatarbimise ja EE tasakaalu erinevuste algpõhjused vajavad edasist uurimist, kuid need võivad olla seotud DIO hiirte patofüsioloogiliste muutustega ja naudingupõhise dieedi mõjuga rasvunud dieedi tagajärjel.
EE suurenes lineaarselt temperatuuril 30 °C kuni 22 °C ja oli temperatuuril 22 °C umbes 30% kõrgem võrreldes temperatuuriga 30 °C (joonis 1a, b). Hingamisvahetuskiirus (RER) ei sõltunud temperatuurist (joonis 1c, d). Toidu tarbimine oli kooskõlas EE dünaamikaga ja suurenes temperatuuri langedes (samuti ~30% kõrgem temperatuuril 22 °C võrreldes temperatuuriga 30 °C (joonis 1e, f). Vee tarbimine. Maht ja aktiivsuse tase ei sõltunud temperatuurist (joonis 1g). -to).
Isaseid hiiri (C57BL/6J, 20 nädalat vanad, individuaalselt peetavad, n=7) hoiti enne uuringu algust nädal aega ainevahetuspuurides temperatuuril 22 °C. Kaks päeva pärast taustandmete kogumist tõsteti temperatuuri 2 °C kaupa kell 06:00 päevas (valgusefaasi alguses). Andmed on esitatud keskmisena ± keskmise standardviga ja pimedat faasi (18:00–06:00) tähistab hall kast. a Energiakulu (kcal/h), b Koguenergiakulu erinevatel temperatuuridel (kcal/24 h), c Hingamisvahetuskiirus (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Keskmine RER valguse ja pimeduse faasis (VCO2/VO2) (nullväärtus on defineeritud kui 0,7). e kumulatiivne toidutarbimine (g), f 24h kogutoidutarbimine, g 24h koguveetarbimine (ml), h 24h koguveetarbimine, i kumulatiivne aktiivsuse tase (m) ja j koguaktiivsuse tase (m/24h). Hiiri hoiti näidatud temperatuuril 48 tundi. 24, 26, 28 ja 30 °C kohta esitatud andmed viitavad iga tsükli viimasele 24 tunnile. Hiiri toideti kogu uuringu vältel. Statistilist olulisust testiti korduvate ühesuunalise ANOVA mõõtmistega, millele järgnes Tukey mitmekordne võrdlustest. Tärnid näitavad olulisust algväärtuse 22 °C puhul, varjutus näitab olulisust teiste rühmade vahel, nagu on näidatud. *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.Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0–192 tundi) kohta. n = 7.
Nagu normaalkaalus hiirte puhul, suurenes EE lineaarselt temperatuuri langedes ning ka sel juhul oli EE temperatuuril 22 °C umbes 30% kõrgem võrreldes temperatuuriga 30 °C (joonis 2a, b). RER ei muutunud erinevatel temperatuuridel (joonis 2c, d). Erinevalt normaalkaalus hiirtest ei olnud toidutarbimine EE-ga kooskõlas toatemperatuuri funktsioonina. Toidutarbimine, veetarbimine ja aktiivsuse tase olid temperatuurist sõltumatud (joonis 2e–j).
Isased (C57BL/6J, 20 nädalat vanad) DIO hiired paigutati enne uuringu algust nädalaks eraldi ainevahetuspuuridesse temperatuuril 22 °C. Hiired võivad vabalt kasutada 45% HFD-d. Pärast kahepäevast aklimatiseerumist koguti lähteandmed. Seejärel tõsteti temperatuuri 2 °C kaupa ülepäeviti kell 06:00 (valgusefaasi alguses). Andmed on esitatud keskmise ± standardveana ja pimedat faasi (18:00–06:00) tähistab hall kast. a Energiakulu (kcal/h), b Koguenergiakulu erinevatel temperatuuridel (kcal/24 h), c Hingamisvahetuskiirus (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Keskmine RER valguse ja pimeduse faasis (VCO2/VO2) (nullväärtus on defineeritud kui 0,7). e kumulatiivne toidutarbimine (g), f 24h kogutoidutarbimine, g 24h koguveetarbimine (ml), h 24h koguveetarbimine, i kumulatiivne aktiivsuse tase (m) ja j koguaktiivsuse tase (m/24h). Hiiri hoiti näidatud temperatuuril 48 tundi. 24, 26, 28 ja 30 °C kohta esitatud andmed viitavad iga tsükli viimasele 24 tunnile. Hiiri hoiti uuringu lõpuni 45% HFD juures. Statistilist olulisust testiti korduvate ühesuunalise ANOVA mõõtmistega, millele järgnes Tukey mitmekordne võrdlustest. Tärnid näitavad olulisust algväärtuse 22 °C puhul, varjutus näitab olulisust teiste rühmade vahel, nagu on näidatud. *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.Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0–192 tundi) kohta. n = 7.
Teises katseseerias uurisime ümbritseva õhu temperatuuri mõju samadele parameetritele, kuid seekord hiirte rühmade vahel, keda hoiti pidevalt teatud temperatuuril. Hiired jagati nelja rühma, et minimeerida kehakaalu, rasva ja normaalse kehakaalu keskmise ja standardhälbe statistilisi muutusi (joonis 3a–c). Pärast 7-päevast aklimatiseerumist registreeriti 4,5 päeva EE-d. EE-d mõjutab oluliselt ümbritseva õhu temperatuur nii päevasel kui ka öisel ajal (joonis 3d) ja see suureneb lineaarselt temperatuuri langedes 27,5 °C-lt 22 °C-ni (joonis 3e). Võrreldes teiste rühmadega oli 25 °C rühma RER mõnevõrra vähenenud ja ülejäänud rühmade vahel ei olnud erinevusi (joonis 3f, g). Toidu tarbimine, mis on paralleelne EE-mustriga a, suurenes 22 °C juures ligikaudu 30% võrreldes 30 °C-ga (joonis 3h, i). Vee tarbimine ja aktiivsuse tase ei erinenud rühmade vahel oluliselt (joonis 3j, k). Erinevatele temperatuuridele kuni 33 päeva jooksul hoidmine ei põhjustanud rühmade vahel kehakaalu, lahja kehamassi ja rasvmassi erinevusi (joonis 3n-s), kuid põhjustas lahja kehamassi vähenemise ligikaudu 15% võrreldes enesest teatatud tulemustega (joonis 3n-s). 3b, r, c)) ja rasvmass suurenes enam kui 2 korda (~1 g-lt 2–3 g-ni, joonis 3c, t, c). Kahjuks on 30 °C kapis kalibreerimisvead ja see ei saa anda täpseid EE ja RER andmeid.
- Kehakaal (a), lahja lihasmass (b) ja rasva mass (c) 8 päeva pärast (üks päev enne SABLE-süsteemi üleviimist). d Energiatarbimine (kcal/h). e Keskmine energiatarbimine (0–108 tundi) erinevatel temperatuuridel (kcal/24 tundi). f Hingamisvahetuse suhe (RER) (VCO2/VO2). g Keskmine RER (VCO2/VO2). h Toidu kogutarbimine (g). i Keskmine toidu kogutarbimine (g/24 tundi). j Vee kogutarbimine (ml). k Keskmine veetarbimine (ml/24 h). l Kumulatiivne aktiivsuse tase (m). m Keskmine aktiivsuse tase (m/24 h). n kehakaal 18. päeval, o kehakaalu muutus (8. kuni 18. päevani), p lahja lihasmass 18. päeval, q lahja lihasmassi muutus (8. kuni 18. päevani), r rasva mass 18. päeval ja rasva massi muutus (8. kuni 18 päevani). Korduvate mõõtmiste statistilist olulisust testiti Oneway-ANOVA abil, millele järgnes Tukey mitmekordne võrdlustest. *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.Andmed on esitatud keskmisena + keskmise standardvea summana, pimedat faasi (18:00–06:00) tähistavad hallid kastid. Histogrammidel olevad punktid tähistavad üksikuid hiiri. Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0–108 tundi) kohta. n = 7.
Hiired sobitati kehakaalu, lahja lihasmassi ja rasvamassi poolest algtasemel (joonis 4a–c) ning neid hoiti temperatuuridel 22, 25, 27,5 ja 30 °C nagu normaalse kaaluga hiirtega tehtud uuringutes. Hiirte rühmade võrdlemisel näitas EE ja temperatuuri vaheline seos samadel hiirtel sarnast lineaarset seost temperatuuriga aja jooksul. Seega tarbisid 22 °C juures hoitud hiired umbes 30% rohkem energiat kui 30 °C juures hoitud hiired (joonis 4d, e). Loomadel mõju uurides ei mõjutanud temperatuur alati RER-i (joonis 4f, g). Toidu tarbimine, vee tarbimine ja aktiivsus ei olnud temperatuurist oluliselt mõjutatud (joonis 4h–m). Pärast 33-päevast kasvatamist oli 30 °C juures hoitud hiirtel oluliselt suurem kehakaal kui 22 °C juures hoitud hiirtel (joonis 4n). Võrreldes vastavate algtasemetega oli 30 °C juures kasvatatud hiirtel oluliselt suurem kehakaal kui 22 °C juures kasvatatud hiirtel (keskmine ± keskmise standardviga: joonis 4o). Suhteliselt suurem kaalutõus oli tingitud rasvamassi suurenemisest (joonis 4p, q) kui lahja massi suurenemisest (joonis 4r, s). Kooskõlas madalama EE väärtusega 30 °C juures vähenes mitmete BAT funktsiooni/aktiivsust suurendavate BAT geenide ekspressioon 30 °C juures võrreldes 22 °C-ga: Adra1a, Adrb3 ja Prdm16. Teised võtmegeenid, mis samuti suurendavad BAT funktsiooni/aktiivsust, ei muutunud: Sema3a (neuriitide kasvu regulatsioon), Tfam (mitokondrite biogenees), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glükoneogenees) ja Cpt1a. Üllataval kombel ei vähenenud Ucp1 ja Vegf-a, mis on seotud suurenenud termogeense aktiivsusega, 30 °C rühmas. Tegelikult olid kolme hiire Ucp1 tasemed kõrgemad kui 22 °C rühmas ning Vegf-a ja Adrb2 olid oluliselt kõrgenenud. Võrreldes 22 °C rühmaga ei täheldatud 25 °C ja 27,5 °C juures hoitud hiirtel muutusi (lisajoonis 1).
- Kehakaal (a), lahja lihasmass (b) ja rasva mass (c) 9 päeva pärast (üks päev enne SABLE-süsteemi üleviimist). d Energiatarbimine (EE, kcal/h). e Keskmine energiatarbimine (0–96 tundi) erinevatel temperatuuridel (kcal/24 tundi). f Hingamisvahetuse suhe (RER, VCO2/VO2). g Keskmine RER (VCO2/VO2). h Kogu toidutarbimine (g). i Keskmine toidutarbimine (g/24 tundi). j Kogu veetarbimine (ml). k Keskmine veetarbimine (ml/24 h). l Kumulatiivne aktiivsuse tase (m). m Keskmine aktiivsuse tase (m/24 h). n Kehakaal 23. päeval (g), o Kehakaalu muutus, p Lahja lihasmass, q Lahja lihasmassi muutus (g) 23. päeval võrreldes 9. päevaga, Rasvamassi muutus (g) 23. päeval, rasvamass (g) võrreldes 8. päevaga, 23. päev võrreldes 8. päevaga. Korduvate mõõtmiste statistilist olulisust testiti Oneway-ANOVA abil, millele järgnes Tukey mitmekordne võrdlustest. *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.Andmed on esitatud keskmisena + keskmise standardvea summana, pimedat faasi (18:00–06:00) tähistavad hallid kastid. Histogrammidel olevad punktid tähistavad üksikuid hiiri. Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0–96 tundi) kohta. n = 7.
Nagu inimesed, loovad ka hiired sageli mikrokeskkondi, et vähendada soojuskadu keskkonda. Selle keskkonna olulisuse kvantifitseerimiseks EE jaoks hindasime EE-d temperatuuridel 22, 25, 27,5 ja 30 °C, nahkkaitsete ja pesamaterjaliga või ilma. Temperatuuril 22 °C vähendab standardsete nahkade lisamine EE-d umbes 4%. Järgnev pesamaterjali lisamine vähendas EE-d 3–4% (joonis 5a, b). Majade või nahkade + allapanu lisamisel ei täheldatud olulisi muutusi RER-is, toidutarbimises, veetarbimises ega aktiivsuse tasemes (joonis 5i–p). Naha ja pesamaterjali lisamine vähendas samuti oluliselt EE-d temperatuuridel 25 ja 30 °C, kuid reaktsioonid olid kvantitatiivselt väiksemad. Temperatuuril 27,5 °C erinevust ei täheldatud. Märkimisväärne on see, et nendes katsetes vähenes EE temperatuuri tõustes, antud juhul umbes 57% madalam kui EE temperatuuril 30 °C võrreldes temperatuuriga 22 °C (joonis 5c–h). Sama analüüs viidi läbi ainult valgusfaasis, kus EE oli lähemal basaalmetabolismi kiirusele, kuna sel juhul puhkasid hiired enamasti nahas, mille tulemuseks olid erinevatel temperatuuridel võrreldavad efekti suurused (täiendav joonis 2a – h).
Andmed hiirte kohta, kes olid varjualusest ja pesamaterjalist (tumesinine), kodust, kuid ilma pesamaterjalita (helesinine) ning kodust ja pesamaterjalist (oranž). Energiatarbimine (EE, kcal/h) ruumides a, c, e ja g temperatuuridel 22, 25, 27,5 ja 30 °C, b, d, f ja h keskmised EE-d (kcal/h). ip Andmed hiirte kohta, keda peeti temperatuuril 22 °C: i hingamissagedus (RER, VCO2/VO2), j keskmine RER (VCO2/VO2), k kumulatiivne toidutarbimine (g), l keskmine toidutarbimine (g/24 h), m kogu veetarbimine (ml), n keskmine veetarbimise AUC (ml/24 h), o kogu aktiivsus (m), p keskmine aktiivsuse tase (m/24 h). Andmed on esitatud keskmise + keskmise standardvea kujul, tume faas (18:00-06:00 h) on tähistatud hallide kastidega. Histogrammidel olevad punktid tähistavad üksikuid hiiri. Korduvate mõõtmiste statistilist olulisust testiti Oneway-ANOVA abil, millele järgnes Tukey mitmekordne võrdlustest. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P<0,05, **P<0,01.Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0–72 tundi) kohta. n = 7.
Normaalse kaaluga hiirtel (2-3 tundi paastumist) ei põhjustanud erinevatel temperatuuridel kasvatamine olulisi erinevusi TG, 3-HB, kolesterooli, ALAT ja AST plasmakontsentratsioonides, kuid HDL sõltus temperatuurist. Joonis 6a-e). Leptiini, insuliini, C-peptiidi ja glükagooni paastuplasmakontsentratsioonid ei erinenud rühmade vahel samuti (joonis 6g–j). Glükoositaluvustesti päeval (pärast 31 päeva erinevatel temperatuuridel) oli veresuhkru algtase (5-6 tundi paastumist) ligikaudu 6,5 mM, rühmade vahel erinevusi ei täheldatud. Suukaudse glükoosi manustamine suurendas veresuhkru kontsentratsiooni märkimisväärselt kõigis rühmades, kuid nii tippkontsentratsioon kui ka kõveraalune pindala (iAUC) (15–120 min) olid 30 °C juures hoitud hiirte rühmas madalamad (individuaalsed ajapunktid: P < 0,05–P < 0,0001, joonis 6k, l) võrreldes hiirtega, keda hoiti temperatuuril 22, 25 ja 27,5 °C (mis ei erinenud üksteisest). Suukaudse glükoosi manustamine suurendas veresuhkru kontsentratsiooni märkimisväärselt kõigis rühmades, kuid nii tippkontsentratsioon kui ka kõveraalune pindala (iAUC) (15–120 min) olid 30 °C juures hoitud hiirte rühmas madalamad (individuaalsed ajapunktid: P < 0,05–P < 0,0001, joonis 6k, l) võrreldes hiirtega, keda hoiti temperatuuril 22, 25 ja 27,5 °C (mis ei erinenud üksteisest). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группаях, пика концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышерщях, со3 (отдельные временные точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися 27 при, 5222,27,5 (которые не различались между собой). Glükoosi suukaudne manustamine suurendas oluliselt veresuhkru kontsentratsiooni kõigis rühmades, kuid nii tippkontsentratsioon kui ka kõveraalune pindala (iAUC) (15–120 min) olid 30 °C hiirte rühmas madalamad (eraldi ajapunktid: P < 0,05–P < 0,0001, joonis 6k, l) võrreldes hiirtega, keda hoiti temperatuuril 22, 25 ja 27,5 °C (mis ei erinenud üksteisest).30 °C temperatuur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（均较䶎（均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 伨 在 30 ° C 饲养浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 PP 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Glükoosi suukaudne manustamine suurendas oluliselt veresuhkru kontsentratsiooni kõigis rühmades, kuid nii tippkontsentratsioon kui ka kõvera alune pindala (iAUC) (15–120 min) olid 30 °C juures toidetud hiirte rühmas madalamad (kõik ajapunktid).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. P < 0,05–P < 0,0001, joonis.6l, l) võrreldes hiirtega, keda hoiti temperatuuril 22, 25 ja 27,5 °C (erinevust teineteisest ei olnud).
TG, 3-HB, kolesterooli, HDL-i, ALT, AST, FFA, glütserooli, leptiini, insuliini, C-peptiidi ja glükagooni plasmakontsentratsioonid täiskasvanud isastel DIO(al) hiirtel pärast 33-päevast söötmist näidatud temperatuuril. Hiiri ei söödetud 2-3 tundi enne vereproovi võtmist. Erandiks oli suukaudne glükoositaluvuse test, mis viidi läbi kaks päeva enne uuringu lõppu hiirtel, keda paastus 5-6 tundi ja hoiti sobival temperatuuril 31 päeva. Hiirtele manustati 2 g/kg kehakaalu kohta. Kõvera aluse pindala andmed (L) on väljendatud täiendavate andmetena (iAUC). Andmed on esitatud keskmisena ± SEM. Punktid tähistavad üksikuid proove. *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.
DIO hiirtel (kes samuti 2-3 tundi paastusid) ei erinenud plasma kolesterooli, HDL, ALT, AST ja FFA kontsentratsioonid rühmade vahel. Nii TG kui ka glütserooli sisaldus oli 30 °C rühmas oluliselt kõrgem võrreldes 22 °C rühmaga (joonis 7a–h). Seevastu oli 3-GB 30 °C juures umbes 25% madalam võrreldes 22 °C-ga (joonis 7b). Seega, kuigi 22 °C juures hoitud hiirtel oli üldiselt positiivne energiabilanss, mida näitab kaalutõus, viitavad TG, glütserooli ja 3-HB plasmakontsentratsioonide erinevused sellele, et hiirtel oli 22 °C juures proovi võtmise ajal väiksem kui 22 °C juures. °C juures. 30 °C juures kasvatatud hiired olid suhteliselt energeetiliselt negatiivsemas olekus. Sellega kooskõlas oli ekstraheeritava glütserooli ja TG, kuid mitte glükogeeni ja kolesterooli maksakontsentratsioon 30 °C rühmas kõrgem (lisajoonis 3a–d). Et uurida, kas temperatuurist sõltuvad lipolüüsi erinevused (mõõdetuna plasma TG ja glütserooli abil) on tingitud munandimanuse- või kubemepiirkonna rasvkoe sisemistest muutustest, ekstraheerisime uuringu lõpus nendest varudest rasvkoe ja kvantifitseerisime vabade rasvhapete ex vivo hulka. ja glütserooli vabanemist. Kõigis katserühmades näitasid munandimanuse- ja kubemepiirkonna depoo rasvkoe proovid isoproterenooli stimulatsioonile reageerides vähemalt kahekordset glütserooli ja vabade rasvhapete tootmise suurenemist (lisajoonis 4a–d). Siiski ei leitud koore temperatuuri mõju basaalsele ega isoproterenooli poolt stimuleeritud lipolüüsile. Kooskõlas suurema kehakaalu ja rasvamassiga oli plasma leptiini tase 30 °C rühmas oluliselt kõrgem kui 22 °C rühmas (joonis 7i). Seevastu insuliini ja C-peptiidi plasmatasemed ei erinenud temperatuurirühmade vahel (joonis 7k, k), kuid plasma glükagoon näitas sõltuvust temperatuurist, kuid antud juhul oli peaaegu 22 °C vastasrühmas kaks korda kõrgem kui 30 °C. ALATES. C-rühm (joonis 7l). FGF21 ei erinenud erinevate temperatuurirühmade vahel (joonis 7m). OGTT päeval oli veresuhkru algtase ligikaudu 10 mM ja see ei erinenud erinevatel temperatuuridel peetavate hiirte vahel (joonis 7n). Glükoosi suukaudne manustamine tõstis veresuhkru taset ja saavutas haripunkti kõigis rühmades kontsentratsioonil umbes 18 mM 15 minutit pärast manustamist. iAUC (15–120 min) ja kontsentratsioonides erinevatel ajahetkedel pärast annustamist (15, 30, 60, 90 ja 120 min) ei täheldatud olulisi erinevusi (joonis 7n, o).
TG, 3-HB, kolesterooli, HDL-i, ALT, AST, FFA, glütserooli, leptiini, insuliini, C-peptiidi, glükagooni ja FGF21 plasmakontsentratsioonid täiskasvanud isastel DIO (ao) hiirtel pärast 33-päevast söötmist kindlaksmääratud temperatuuril. Hiiri ei söödetud 2-3 tundi enne vereproovi võtmist. Suukaudne glükoositaluvuse test oli erand, kuna see viidi läbi annuses 2 g/kg kehakaalu kohta kaks päeva enne uuringu lõppu hiirtel, keda hoiti 5-6 tundi paastus ja seejärel sobival temperatuuril 31 päeva. Kõvera aluse pindala andmed (o) on näidatud täiendavate andmetena (iAUC). Andmed on esitatud keskmisena ± SEM. Punktid tähistavad üksikuid proove. *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.
Näriliste andmete ülekantavus inimestele on keeruline küsimus, millel on keskne roll vaatluste olulisuse tõlgendamisel füsioloogilise ja farmakoloogilise uurimistöö kontekstis. Majanduslikel põhjustel ja uuringute hõlbustamiseks hoitakse hiiri sageli toatemperatuuril allapoole nende termoneutraalset tsooni, mille tulemuseks on mitmesuguste kompenseerivate füsioloogiliste süsteemide aktiveerumine, mis suurendavad ainevahetuse kiirust ja potentsiaalselt kahjustavad translatabilsust9. Seega võib hiirte kokkupuude külmaga muuta hiired resistentseks dieedist tingitud rasvumise suhtes ja ennetada hüperglükeemiat streptozototsiiniga ravitud rottidel, mis on tingitud insuliinist sõltumatu glükoosi transpordi suurenemisest. Siiski pole selge, mil määral mõjutab pikaajaline kokkupuude erinevate oluliste temperatuuridega (toatemperatuurilt termoneutraalse temperatuurini) normaalkaaluliste hiirte (toidul) ja DIO hiirte (HFD-l) erinevat energiahomeostaasi ja ainevahetusparameetreid, samuti seda, mil määral suutsid nad tasakaalustada EE suurenemist toidutarbimise suurenemisega. Käesolevas artiklis esitatud uuringu eesmärk on tuua sellesse teemasse selgust.
Me näitame, et normaalkaalulistel täiskasvanud hiirtel ja isastel DIO hiirtel on EE pöördvõrdeliselt seotud toatemperatuuriga vahemikus 22–30 °C. Seega oli EE temperatuuril 22 °C umbes 30% kõrgem kui temperatuuril 30 °C mõlemas hiiremudelis. Oluline erinevus normaalkaaluliste hiirte ja DIO hiirte vahel on aga see, et kuigi normaalkaalulised hiired saavutasid EE madalamatel temperatuuridel, kohandades vastavalt toidutarbimist, varieerus DIO hiirte toidutarbimine erineval tasemel. Uuringu temperatuurid olid sarnased. Ühe kuu möödudes võtsid 30 °C juures hoitud DIO hiired juurde rohkem kehakaalu ja rasvamassi kui 22 °C juures hoitud hiired, samas kui samal temperatuuril ja sama aja jooksul hoitud normaalsetel inimestel ei tekkinud palavikku. Kehakaalust sõltuv erinevus. Võrreldes termoneutraalsele temperatuurile või toatemperatuurile lähedaste temperatuuridega viis kasv toatemperatuuril DIO või normaalkaaluliste hiirte juurdekasvu suhteliselt väiksema rasvasisaldusega dieedil, kuid mitte normaalkaaluliste hiirte dieedil. Toetavad teised uuringud17,18,19,20,21, kuid mitte kõik22,23.
Soojuskadu vähendava mikrokeskkonna loomise võime oletatakse nihutavat termilist neutraalsust vasakule8, 12. Meie uuringus vähendasid nii pesamaterjali lisamine kui ka varjamine EE-d, kuid ei toonud kaasa termilist neutraalsust kuni 28 °C-ni. Seega ei toeta meie andmed väidet, et ühe põlvega täiskasvanud hiirte termoneutraalsuse madalpunkt, olenemata sellest, kas neil on keskkonnasõbralik maja või mitte, peaks olema 26–28 °C, nagu on näidatud8, 12, kuid see toetab teisi uuringuid, mis näitavad termoneutraalsust. Madala temperatuuriga hiirtel saavutati temperatuur 30 °C7, 10, 24. Asja teeb keerulisemaks see, et hiirte termoneutraalsuse punkt ei ole päeva jooksul staatiline, kuna see on puhkefaasis (valguse) madalam, mis võib olla tingitud aktiivsuse ja dieedi poolt indutseeritud termogeneesi tagajärjel tekkivast väiksemast kalorite tootmisest. Seega osutub valgusfaasis termilise neutraalsuse madalaimaks punktiks ~29 °C ja pimedas faasis ~33 °C25.
Lõppkokkuvõttes määrab ümbritseva õhu temperatuuri ja kogu energiatarbimise vahelise seose soojuse hajumine. Selles kontekstis on pindala ja ruumala suhe oluline termilise tundlikkuse määraja, mis mõjutab nii soojuse hajumist (pindala) kui ka soojuse teket (maht). Lisaks pindalale määrab soojusülekande ka isolatsioon (soojusülekande kiirus). Inimestel võib rasvamass vähendada soojuskadu, luues keha ümber isoleeriva barjääri, ja on oletatud, et rasvamass on oluline ka hiirte soojusisolatsiooni jaoks, alandades termoneutraalset punkti ja vähendades temperatuuritundlikkust alla termilise neutraalse punkti (kõvera kalle). ümbrise õhutemperatuur võrreldes EE-ga)12. Meie uuring ei olnud kavandatud selle oletatava seose otseseks hindamiseks, kuna keha koostise andmed koguti 9 päeva enne energiakulu andmete kogumist ja kuna rasvamass ei olnud kogu uuringu vältel stabiilne. Kuna aga normaalkaalulistel ja DIO hiirtel on 30°C juures 30% madalam EE kui 22°C juures, hoolimata vähemalt 5-kordsest rasvamassi erinevusest, ei toeta meie andmed seda, et rasvumine peaks pakkuma põhilist isolatsioonitegurit, vähemalt mitte uuritud temperatuurivahemikus. See on kooskõlas teiste uuringutega, mis on selle teema uurimiseks paremini kavandatud4,24. Nendes uuringutes oli rasvumise isoleeriv toime väike, kuid leiti, et karusnahk moodustas 30–50% kogu soojusisolatsioonist4,24. Surnud hiirtel suurenes soojusjuhtivus aga kohe pärast surma umbes 450%, mis viitab sellele, et karusnaha isoleeriv toime on vajalik füsioloogiliste mehhanismide, sealhulgas vasokonstriktsiooni toimimiseks. Lisaks hiirte ja inimeste karusnaha liikidevahelistele erinevustele võivad hiirte rasvumise kehva isoleerivat toimet mõjutada ka järgmised kaalutlused: Inimese rasvamassi isoleerivat tegurit vahendab peamiselt nahaalune rasvamass (paksus)26,27. Närilistel tavaliselt alla 20% kogu loomsest rasvast28. Lisaks ei pruugi kogu rasvamass olla isegi indiviidi soojusisolatsiooni suboptimaalne mõõt, kuna on väidetud, et paremat soojusisolatsiooni kompenseerib paratamatu pindala suurenemine (ja seega suurenenud soojuskadu) rasvamassi suurenedes. .
Normaalse kaaluga hiirtel ei muutunud TG, 3-HB, kolesterooli, HDL, ALAT ja AST tühja kõhuga plasmakontsentratsioonid erinevatel temperatuuridel peaaegu 5 nädala jooksul, tõenäoliselt seetõttu, et hiirte energia tasakaalu seisund oli sama. Hiirte kaal ja kehakoostis olid uuringu lõpus samad. Kooskõlas rasvamassi sarnasusega ei täheldatud erinevusi ka plasma leptiini tasemes ega ka tühja kõhuga insuliini, C-peptiidi ja glükagooni tasemes. DIO hiirtel leiti rohkem signaale. Kuigi 22°C juures kasvatatud hiirtel ei olnud selles seisundis üldist negatiivset energia tasakaalu (kaalutõusmisel), oli neil uuringu lõpus suhteliselt suurem energiavaegus võrreldes hiirtega, keda kasvatati 30°C juures sellistes tingimustes nagu kõrge ketokehade tootmine organismis (3-GB) ja glütserooli ja TG kontsentratsiooni vähenemine plasmas. Siiski ei tundu temperatuurist sõltuvad lipolüüsi erinevused olevat tingitud munandimanuse- või kubemelihase rasvkoe sisemistest muutustest, näiteks adipohormoonile reageeriva lipaasi ekspressiooni muutustest, kuna nendest depoodest ekstraheeritud rasvast vabanevad FFA ja glütserool on temperatuurirühmade vahel, mis on üksteisega sarnased. Kuigi me ei uurinud käesolevas uuringus sümpaatilist toonust, on teised leidnud, et see (südame löögisageduse ja keskmise arteriaalse rõhu põhjal) on hiirtel lineaarselt seotud ümbritseva õhu temperatuuriga ja on 30 °C juures ligikaudu madalam kui 22 °C juures (20% C). Seega võivad temperatuurist sõltuvad sümpaatilise toonuse erinevused meie uuringus lipolüüsis rolli mängida, kuid kuna sümpaatilise toonuse suurenemine stimuleerib, mitte ei pärsi lipolüüsi, võivad kultiveeritud hiirtel seda langust neutraliseerida muud mehhanismid. Võimalik roll keharasva lagunemisel. Toatemperatuur. Lisaks vahendab osa sümpaatilise tooni stimuleerivast mõjust lipolüüsile kaudselt insuliini sekretsiooni tugevat pärssimist, mis rõhutab insuliini katkestava toidulisandi mõju lipolüüsile30, kuid meie uuringus ei olnud tühja kõhuga plasma insuliini ja C-peptiidi sümpaatilise tooni tase erinevatel temperatuuridel lipolüüsi muutmiseks piisav. Selle asemel leidsime, et DIO hiirte nende erinevuste peamiseks põhjustajaks olid tõenäoliselt erinevused energiaseisundis. EE parema toidutarbimise reguleerimise algpõhjused normaalse kaaluga hiirtel vajavad edasist uurimist. Üldiselt kontrollivad toidutarbimist aga homöostaatilised ja hedoonilised signaalid31,32,33. Kuigi vaieldakse selle üle, kumb kahest signaalist on kvantitatiivselt olulisem31,32,33, on hästi teada, et kõrge rasvasisaldusega toidu pikaajaline tarbimine viib naudingupõhisema toitumiskäitumiseni, mis on teatud määral seotud homöostaasiga. – reguleeritud toidutarbimine34,35,36. Seega võib 45% HFD-ga ravitud DIO hiirte suurenenud hedooniline toitumiskäitumine olla üks põhjusi, miks need hiired ei tasakaalustanud toidutarbimist EE-ga. Huvitaval kombel täheldati isu ja veresuhkrut reguleerivate hormoonide erinevusi ka temperatuuri kontrollitud DIO hiirtel, kuid mitte normaalkaalus hiirtel. DIO hiirtel suurenes plasma leptiini tase temperatuuriga ja glükagooni tase vähenes temperatuuriga. See, mil määral temperatuur neid erinevusi otseselt mõjutada saab, väärib edasist uurimist, kuid leptiini puhul mängis kindlasti olulist rolli hiirte suhteline negatiivne energiabilanss ja seega madalam rasvamass temperatuuril 22 °C, kuna rasvamass ja plasma leptiin on omavahel tugevas korrelatsioonis37. Glükagooni signaali tõlgendamine on aga segasem. Nagu insuliini puhul, pärssis glükagooni sekretsiooni tugevalt sümpaatilise toonuse suurenemine, kuid kõrgeim sümpaatiline toonus ennustati olevat 22 °C rühmas, kus oli kõrgeim plasma glükagooni kontsentratsioon. Insuliin on veel üks tugev plasma glükagooni regulaator ning insuliiniresistentsus ja II tüüpi diabeet on tugevalt seotud paastumise ja söögijärgse hüperglükagoneemiaga 38,39. Meie uuringus osalenud DIO hiired olid aga ka insuliinitundetud, seega ei saanud see olla ka peamine tegur glükagooni signaaliülekande suurenemises 22 °C rühmas. Maksa rasvasisaldus on samuti positiivselt seotud plasma glükagooni kontsentratsiooni suurenemisega, mille mehhanismide hulka võivad omakorda kuuluda maksa glükagooni resistentsus, vähenenud uurea tootmine, suurenenud aminohapete kontsentratsioon vereringes ja suurenenud aminohapete poolt stimuleeritud glükagooni sekretsioon 40,41,42. Kuna aga glütserooli ja TG ekstraheeritavad kontsentratsioonid ei erinenud meie uuringus temperatuurirühmade vahel, ei saanud see olla ka potentsiaalne tegur plasma kontsentratsioonide suurenemises 22 °C rühmas. Trijodotüroniin (T3) mängib olulist rolli üldises ainevahetuskiiruses ja metaboolse kaitse algatamises hüpotermia vastu 43,44. Seega suureneb plasma T3 kontsentratsioon, mida võivad kontrollida tsentraalselt vahendatud mehhanismid,45,46 nii hiirtel kui ka inimestel vähem kui termoneutraalsetes tingimustes47, kuigi inimestel on suurenemine väiksem, mis on hiirtele eelsoodumusem. See on kooskõlas soojuskaduga keskkonda. Me ei mõõtnud käesolevas uuringus plasma T3 kontsentratsioone, kuid 30 °C rühmas võisid kontsentratsioonid olla madalamad, mis võib selgitada selle rühma mõju plasma glükagooni tasemele, kuna meie (uuendatud joonis 5a) ja teised oleme näidanud, et T3 suurendab plasma glükagooni annusest sõltuval viisil. On teatatud, et kilpnäärmehormoonid indutseerivad FGF21 ekspressiooni maksas. Nagu glükagooni puhul, suurenes ka plasma FGF21 kontsentratsioon koos plasma T3 kontsentratsiooniga (lisajoonis 5b ja viide 48), kuid võrreldes glükagooniga ei mõjutanud meie uuringus FGF21 plasmakontsentratsioone temperatuur. Selle lahknevuse aluseks olevad põhjused vajavad täiendavat uurimist, kuid T3-indutseeritud FGF21 indutseerimine peaks toimuma kõrgema T3 ekspositsioonitaseme juures võrreldes täheldatud T3-indutseeritud glükagooni vastusega (täiendav joonis 5b).
HFD on 22 °C juures kasvatatud hiirtel tugevalt seotud glükoositaluvuse häire ja insuliiniresistentsusega (markerid). Termoneutraalses keskkonnas (siin defineeritud kui 28 °C) kasvatamisel HFD-d aga ei seostatud ei glükoositaluvuse häire ega insuliiniresistentsusega19. Meie uuringus seda seost DIO hiirtel ei korratud, kuid 30 °C juures hoitud normaalse kehakaaluga hiirtel paranes glükoositaluvus oluliselt. Selle erinevuse põhjus vajab edasist uurimist, kuid seda võib mõjutada asjaolu, et meie uuringus osalenud DIO hiired olid insuliiniresistentsed, tühja kõhuga plasma C-peptiidi kontsentratsioonid ja insuliini kontsentratsioonid olid 12–20 korda kõrgemad kui normaalse kehakaaluga hiirtel. ja tühja kõhuga veres. glükoosikontsentratsioonid olid umbes 10 mM (normaalse kehakaalu korral umbes 6 mM), mis näib jätvat väikese akna termoneutraalsete tingimustega kokkupuute potentsiaalselt kasulike mõjude jaoks glükoositaluvuse parandamiseks. Võimalik segadusttekitav tegur on see, et praktilistel põhjustel viiakse OGTT läbi toatemperatuuril. Seega kogesid kõrgemal temperatuuril hoitud hiired kerget külmašokki, mis võib mõjutada glükoosi imendumist/kliirensit. Siiski, lähtudes erinevates temperatuurigruppides mõõdetud sarnastest tühja kõhu veresuhkru kontsentratsioonidest, ei pruugi ümbritseva õhu temperatuuri muutused tulemusi oluliselt mõjutada.
Nagu varem mainitud, on hiljuti esile tõstetud, et toatemperatuuri tõstmine võib nõrgendada mõningaid külmastressi reaktsioone, mis võib kahtluse alla seada hiirte andmete ülekantavuse inimestele. Siiski pole selge, milline on hiirte pidamiseks optimaalne temperatuur inimese füsioloogia jäljendamiseks. Sellele küsimusele vastamist võivad mõjutada ka uurimisvaldkond ja uuritav tulemusnäitaja. Näiteks on toitumise mõju maksa rasva kogunemisele, glükoositaluvusele ja insuliiniresistentsusele19. Energiakulu osas usuvad mõned teadlased, et termoneutraalsus on optimaalne temperatuur kasvatamiseks, kuna inimesed vajavad oma kehatemperatuuri säilitamiseks vähe lisaenergiat ja nad määratlevad täiskasvanud hiirte ühe ringi temperatuuriks 30 °C7,10. Teised teadlased usuvad, et temperatuur, mis on võrreldav temperatuuriga, mida inimesed tavaliselt kogevad täiskasvanud hiirte puhul ühel põlvel, on 23–25 °C, kuna nad leidsid, et termoneutraalsus on 26–28 °C ja lähtudes sellest, et inimestel on see umbes 3 °C madalam, on nende alumine kriitiline temperatuur, mis siin on defineeritud kui 23 °C, veidi 8,12. Meie uuring on kooskõlas mitmete teiste uuringutega, mis väidavad, et temperatuuridel 26–28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25 ei saavutata termilist neutraalsust, mis näitab, et 23–25 °C on liiga madal. Teine oluline tegur, mida hiirte toatemperatuuri ja termoneutraalsuse osas arvestada, on üksikult või rühmas pidamine. Kui hiiri peeti rühmades, mitte individuaalselt, nagu meie uuringus, vähenes temperatuuritundlikkus, mis võib olla tingitud loomade tihedast kokkusurutusest. Kolme rühma kasutamisel oli toatemperatuur siiski alla LTL 25. Võib-olla kõige olulisem liikidevaheline erinevus selles osas on BAT-aktiivsuse kvantitatiivne tähtsus hüpotermia vastases kaitses. Seega, kuigi hiired kompenseerisid oma suuremat kalorikaotust suuresti BAT-aktiivsuse suurendamisega, mis on ainuüksi temperatuuril 5 °C üle 60% EE,51,52 oli inimese BAT-aktiivsuse panus EE-sse oluliselt suurem, palju väiksem. Seetõttu võib BAT-aktiivsuse vähendamine olla oluline viis inimese translatsiooni suurendamiseks. BAT-i aktiivsuse regulatsioon on keeruline, kuid sageli vahendatakse seda adrenergilise stimulatsiooni, kilpnäärmehormoonide ja UCP114,54,55,56,57 ekspressiooni kombineeritud mõjude kaudu. Meie andmed näitavad, et funktsiooni/aktiveerimise eest vastutavate BAT-geenide ekspressiooni erinevuste tuvastamiseks tuleb temperatuuri tõsta üle 27,5 °C võrreldes hiirtega 22 °C juures. Siiski ei näidanud 30 ja 22 °C rühmade vahel leitud erinevused alati BAT-i aktiivsuse suurenemist 22 °C rühmas, kuna Ucp1, Adrb2 ja Vegf-a olid 22 °C rühmas allareguleeritud. Nende ootamatute tulemuste algpõhjus tuleb veel välja selgitada. Üks võimalus on, et nende suurenenud ekspressioon ei pruugi peegeldada toatemperatuuri tõusu, vaid pigem ägedat mõju, mis tekkis siis, kui nad viidi 30 °C-lt 22 °C-le eemaldamise päeval (hiired kogesid seda 5-10 minutit enne õhkutõusmist).
Meie uuringu üldine piirang on see, et uurisime ainult isaseid hiiri. Teised uuringud näitavad, et sugu võib olla oluline tegur meie peamiste näidustuste puhul, kuna ühe põlvega emased hiired on temperatuuritundlikumad kõrgema soojusjuhtivuse ja rangemalt kontrollitud tuumatemperatuuri säilitamise tõttu. Lisaks näitasid emased hiired (HFD-l) suuremat seost energia tarbimise ja EE vahel temperatuuril 30 °C võrreldes isastega hiirtega, kes tarbisid rohkem samast soost hiiri (antud juhul 20 °C)20. Seega on emastel hiirtel subtermomoonilise sisalduse mõju suurem, kuid sellel on sama muster kui isastel hiirtel. Meie uuringus keskendusime ühe põlvega isastele hiirtele, kuna just nendes tingimustes viiakse läbi enamik EE-d uurivaid ainevahetusuuringuid. Meie uuringu teine piirang oli see, et hiired olid kogu uuringu vältel samal dieedil, mis välistas toatemperatuuri olulisuse uurimise ainevahetusliku paindlikkuse jaoks (mõõdetuna RER-i muutustega erinevate makrotoitainete koostise toitumismuutuste puhul). 20 °C juures hoitud emastel ja isastel hiirtel võrreldes vastavate 30 °C juures hoitud hiirtega.
Kokkuvõtteks näitab meie uuring, et nagu ka teistes uuringutes, on 1. ringi normaalkaalulised hiired termoneutraalsed üle ennustatud 27,5 °C. Lisaks näitab meie uuring, et rasvumine ei ole normaalkaalu või DIO-ga hiirtel peamine isoleeriv tegur, mille tulemuseks on sarnased temperatuuri ja EE suhted DIO ja normaalkaalus hiirtel. Kuigi normaalkaaluliste hiirte toidutarbimine oli kooskõlas EE-ga ja seega säilitas nad stabiilse kehakaalu kogu temperatuurivahemikus, oli DIO hiirte toidutarbimine erinevatel temperatuuridel sama, mille tulemuseks oli suurem hiirte suhe 30 °C juures ja 22 °C juures rohkem kehakaalus. Üldiselt on süstemaatilised uuringud, mis uurivad termoneutraalsetest temperatuuridest madalama eluea potentsiaalset olulisust, õigustatud, kuna hiirte ja inimeste uuringute vahel on sageli täheldatud halba talutavust. Näiteks rasvumisuuringutes võib osaline seletus üldiselt halvemale transleeritavusele olla tingitud asjaolust, et hiirte kaalulanguse uuringuid tehakse tavaliselt mõõdukalt külmastressis loomadel, keda hoitakse toatemperatuuril nende suurenenud EE tõttu. Liialdatud kaalulangus võrreldes inimese eeldatava kehakaaluga, eriti kui toimemehhanism sõltub EE suurendamisest BAP-i aktiivsuse suurendamise kaudu, mis on toatemperatuuril aktiivsem ja aktiveeritum kui 30°C juures.
Kooskõlas Taani loomkatsete seadusega (1987) ja riiklike tervishoiuinstituutidega (väljaanne nr 85-23) ning Euroopa konventsiooniga katseteks ja muudeks teaduslikeks eesmärkideks kasutatavate selgroogsete kaitse kohta (Euroopa Nõukogu nr 123, Strasbourg, 1985).
Kahekümne nädala vanused isased C57BL/6J hiired saadi Janvier Saint Berthevin Cedex'ist Prantsusmaalt ja neile anti pärast 12:12-tunnist valguse ja pimeduse tsüklit toatemperatuuril ad libitum standardtoitu (Altromin 1324) ja vett (~22 °C). Isased DIO hiired (20 nädalat) saadi samast tarnijast ja neile anti kasvatustingimustes ad libitum juurdepääs 45% kõrge rasvasisaldusega dieedile (katalooginumber D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) ja veele. Hiired kohandati keskkonnaga nädal enne uuringu algust. Kaks päeva enne kaudse kalorimeetria süsteemi üleviimist hiired kaaluti, neile tehti MRI-skaneerimine (EchoMRI™, TX, USA) ja nad jagati nelja rühma vastavalt kehakaalule, rasvasisaldusele ja normaalsele kehakaalule.
Uuringu ülesehituse graafiline diagramm on näidatud joonisel 8. Hiired viidi Sable Systems Internationalsi (Nevada, USA) suletud ja temperatuuriga kontrollitud kaudse kalorimeetria süsteemi, mis sisaldas toidu- ja veekvaliteedi monitore ning Promethion BZ1 raami, mis registreeris aktiivsuse taset kiirte katkemiste mõõtmise teel. XYZ. Hiiri (n = 8) hoiti individuaalselt temperatuuril 22, 25, 27,5 või 30 °C, kasutades allapanu, kuid ilma varjualuse ja pesamaterjalita, 12:12-tunnise valguse ja pimeduse tsükliga (valgus: 06:00–18:00). 2500 ml/min. Hiiri aklimatiseeriti enne registreerimist 7 päeva. Andmeid koguti neli päeva järjest. Seejärel hoiti hiiri vastavatel temperatuuridel 25, 27,5 ja 30 °C veel 12 päeva, mille järel lisati rakkude kontsentraadid allpool kirjeldatud viisil. Samal ajal hoiti 22 °C juures hoitud hiirte rühmi sellel temperatuuril veel kaks päeva (uute baasandmete kogumiseks) ja seejärel tõsteti temperatuuri 2 °C kaupa ülepäeviti valgusfaasi alguses (kell 06:00) kuni 30 °C-ni. Pärast seda alandati temperatuuri 22 °C-ni ja andmeid koguti veel kaks päeva. Pärast kahte täiendavat registreerimispäeva temperatuuril 22 °C lisati nahad kõikidele rakkudele kõigil temperatuuridel ja andmete kogumist alustati teisel päeval (17. päeval) ja veel kolmel päeval. Pärast seda (20. päeval) lisati valgustsükli alguses (kell 06:00) kõikidele rakkudele pesamaterjali (8–10 g) ja andmeid koguti veel kolm päeva. Seega hoiti uuringu lõpus 22 °C juures hoitud hiiri sellel temperatuuril 21/33 päeva ja 22 °C juures viimased 8 päeva, samas kui teiste temperatuuride hiiri hoiti sellel temperatuuril 33 päeva. Hiiri toideti uuringuperioodil.
Normaalse kaaluga ja DIO-hiirtega tehti samad uuringuprotseduurid. 9. päeval kaaluti hiiri, tehti MRI-skaneerimine ja nad jagati kehakaalu ja kehakoostise poolest võrreldavatesse rühmadesse. 7. päeval viidi hiired SABLE Systems Internationali (Nevada, USA) toodetud suletud temperatuuriga kontrollitud kaudse kalorimeetria süsteemi. Hiired paigutati eraldi allapanuga, kuid ilma pesa- või varjualuseta. Temperatuur oli seatud 22, 25, 27,5 või 30 °C-le. Pärast ühenädalast aklimatiseerumist (päevadel 7 kuni 0 loomi ei häiritud) koguti andmeid neljal järjestikusel päeval (päevad 0–4, andmed on näidatud joonistel 1, 2, 5). Seejärel hoiti hiiri temperatuuril 25, 27,5 ja 30 °C konstantsetes tingimustes kuni 17. päevani. Samal ajal tõsteti 22 °C rühmas temperatuuri 2 °C intervalliga üle päeva, kohandades temperatuuri tsüklit (kell 06:00) valgusega kokkupuute alguses (andmed on näidatud joonisel 1). 15. päeval langes temperatuur 22 °C-ni ja koguti kahe päeva andmeid, et saada lähteandmed järgnevateks ravideks. Kõigile hiirtele lisati nahad 17. päeval ja pesamaterjal 20. päeval (joonis 5). 23. päeval kaaluti hiired ja tehti neile MRI-skaneerimine ning seejärel jäeti nad 24 tunniks rahule. 24. päeval paastusid hiired fotoperioodi algusest (kell 06:00) ja said kell 12:00 OGTT-d (2 g/kg) (6-7 tundi paastu). Seejärel viidi hiired tagasi vastavatesse SABLE-tingimustesse ja eutaneeriti teisel päeval (25. päeval).
DIO hiired (n = 8) järgisid sama protokolli nagu normaalkaalus hiired (nagu eespool ja joonisel 8 kirjeldatud). Hiired säilitasid kogu energiakulu katse vältel 45% HFD.
VO2 ja VCO2, samuti veeauru rõhku mõõdeti sagedusega 1 Hz ja raku ajakonstandiga 2,5 minutit. Toidu ja vee tarbimist koguti toidu- ja veeämbrite kaalu pideva registreerimise (1 Hz) teel. Kasutatud kvaliteedimonitori eraldusvõime oli 0,002 g. Aktiivsuse tasemed registreeriti 3D XYZ-kiirmonitori abil, andmeid koguti sisemise eraldusvõimega 240 Hz ja need esitati iga sekund, et kvantifitseerida läbitud kogudistantsi (m) efektiivse ruumilise eraldusvõimega 0,25 cm. Andmeid töödeldi Sable Systems Macro Interpreter v.2.41 abil, arvutades EE ja RER ning filtreerides välja kõrvalekalded (nt valesöögikorrad). Makrointerpreter on konfigureeritud väljastama andmeid kõigi parameetrite kohta iga viie minuti järel.
Lisaks EE reguleerimisele võib ümbritseva õhu temperatuur reguleerida ka teisi ainevahetuse aspekte, sealhulgas söögijärgset glükoosi ainevahetust, glükoosi metaboliseerivate hormoonide sekretsiooni reguleerides. Selle hüpoteesi kontrollimiseks viisime lõpuks läbi kehatemperatuuri uuringu, provotseerides normaalse kaaluga hiiri DIO suukaudse glükoosikoormusega (2 g/kg). Meetodeid on üksikasjalikult kirjeldatud lisamaterjalides.
Uuringu lõpus (25. päeval) paastusid hiired 2-3 tundi (alates kell 06:00), tuimestati isofluraaniga ja veretustati täielikult retroorbitaalse veenipunktsiooni abil. Plasma lipiidide ja hormoonide ning maksas sisalduvate lipiidide kvantifitseerimine on kirjeldatud lisamaterjalides.
Selleks, et uurida, kas koore temperatuur põhjustab rasvkoes sisemisi muutusi, mis mõjutavad lipolüüsi, lõigati hiirtelt pärast viimast veritsemise etappi otse kubeme- ja munandimanuse rasvkude välja. Koed töödeldi äsja väljatöötatud ex vivo lipolüüsi testi abil, mida on kirjeldatud lisameetodites.
Pruun rasvkude (BAT) koguti uuringu lõpu päeval ja töödeldi lisameetodites kirjeldatud viisil.
Andmed on esitatud keskmisena ± standardvea. Graafikud loodi GraphPad Prism 9-s (La Jolla, CA) ja graafikat redigeeriti Adobe Illustratoris (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistilist olulisust hinnati GraphPad Prismis ja testiti paaris-t-testi, korduvate mõõtmistega ühe-/kahesuunalise ANOVA ja seejärel Tukey mitmekordse võrdluse testi või paaritu ühesuunalise ANOVA ja seejärel Tukey mitmekordse võrdluse testi abil vastavalt vajadusele. Andmete Gaussi jaotust valideeriti enne testimist D'Agostino-Pearsoni normaalsustestiga. Valimi suurus on näidatud jaotise „Tulemused“ vastavas osas ja legendis. Korduseks loetakse mis tahes mõõtmist, mis on tehtud samal loomal (in vivo või koeproovil). Andmete reprodutseeritavuse osas näidati neljas sõltumatus uuringus, kus kasutati erinevaid hiiri sarnase uuringu ülesehitusega, seost energiakulu ja juhtumi temperatuuri vahel.
Üksikasjalikud katseprotokollid, materjalid ja toorandmed on mõistliku taotluse korral kättesaadavad juhtiva autori Rune E. Kuhre käest. See uuring ei genereerinud uusi unikaalseid reagente, transgeenseid loom-/rakuliine ega sekveneerimisandmeid.
Lisateavet uuringu ülesehituse kohta leiate selle artikliga lingitud loodusuuringute aruande kokkuvõttest.
Kõik andmed moodustavad graafiku. Punktid 1-7 deponeeriti teadusandmebaasi repositooriumisse, juurdepääsunumber: 1253.11.sciencedb.02284 või https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. ESM-is kuvatud andmed võidakse pärast mõistlikku testimist Rune E Kuhrele saata.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO ja Tang-Christensen, M. Laboriloomad inimese rasvumise asendusmudelitena. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO ja Tang-Christensen, M. Laboriloomad inimese rasvumise asendusmudelitena.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. ja Tang-Christensen M. Laboriloomad inimese rasvumise asendusmudelitena. 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 ja Tang-Christensen, M. Katseloomad inimeste asendusmudelina.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. ja Tang-Christensen M. Laboriloomad inimeste rasvumise asendusmudelitena.Acta farmakoloogia. kuritegevus 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Uue Mie-konstandi arvutamine ja põlemissuuruse eksperimentaalne määramine. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Hiire termoregulatsioonisüsteem: selle mõju biomeditsiiniliste andmete edastamisele inimestele. füsioloogia. Käitumine. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Rasvumisel pole isoleerivat mõju. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Rasvumisel pole isoleerivat mõju.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. ja Nedergaard J. Rasvumisel puudub isolatsiooniefekt. 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. ja Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ожирение не имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Rasvumisel ei ole isoleerivat toimet.Jah. J. Physiology. endokriinne. metabolism. 311, E202–E213 (2016).
Lee, P. jt. Temperatuuriga kohanenud pruun rasvkude moduleerib insuliinitundlikkust. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ jt. Madalam kriitiline temperatuur ja külmast tingitud termogenees olid pöördvõrdeliselt seotud kehakaalu ja basaalse ainevahetuse kiirusega nii kõhnadel kui ka ülekaalulistel inimestel. J. Warmly. biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J. Hiirte optimaalne pidamistemperatuur inimeste termilise keskkonna jäljendamiseks: eksperimentaalne uuring. Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J. Hiirte optimaalne pidamistemperatuur inimeste termilise keskkonna jäljendamiseks: eksperimentaalne uuring.Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J. Optimaalsed temperatuur hiirte majades, et jäljendada inimese termilist keskkonda: eksperimentaalne uuring. 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. ja Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. ja Nedergaard J. Hiirte optimaalne pidamistemperatuur, mis simuleerib inimese termilist keskkonda: eksperimentaalne uuring.Moore. Metabolism. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. ja Speakman, JR. Milline on parim pidamistemperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele? Keijer, J., Li, M. ja Speakman, JR. Milline on parim pidamistemperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?Keyer J, Lee M ja Speakman JR Milline on parim toatemperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele? 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 ja Speakman JR Milline on optimaalne kesta temperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?Moore. Metabolism. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ ja MacDougald, OA. Hiired kui inimese füsioloogia eksperimentaalsed mudelid: kui mitu kraadi eluruumi temperatuuril on olulised. Seeley, RJ ja MacDougald, OA. Hiired kui inimese füsioloogia eksperimentaalsed mudelid: kui mitu kraadi eluruumi temperatuuril on olulised. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека: когда несколько градусов значение. Seeley, RJ ja MacDougald, OA. Hiired kui inimese füsioloogia eksperimentaalsed mudelid: kui paar kraadi eluruumis muudavad midagi. Seeley, RJ ja 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覂旦很重要 Seeley, RJ ja MacDougald, OA Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда несколько градусов температу имеют значение. Seeley, RJ ja MacDougald, OA hiired inimese füsioloogia eksperimentaalse mudelina: kui paar kraadi toatemperatuuri on oluline.Riiklik ainevahetus. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J. Vastus küsimusele „Milline on parim pidamistemperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?“ Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J. Vastus küsimusele „Milline on parim pidamistemperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?“ Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J. Vastus küsimusele „Milline on parim toatemperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?“. 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够" Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. ja Nedergaard J. Vastused küsimusele „Milline on optimaalne koore temperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?“.Jah: termoneutraalne. Moore. Metabolism. 26, 1-3 (2019).
Postituse aeg: 28. okt 2022
