Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com.Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi.Parima kasutuskogemuse saamiseks soovitame kasutada uuendatud brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Seni renderdame saidi jätkuva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Enamik metaboolseid uuringuid hiirtel viiakse läbi toatemperatuuril, kuigi sellistes tingimustes kulutavad hiired erinevalt inimestest sisetemperatuuri säilitamiseks palju energiat.Siin kirjeldame normaalkaalu ja dieedist põhjustatud rasvumist (DIO) C57BL/6J hiirtel, kellele toideti kas chow chowd või 45% rasvasisaldusega dieeti.Hiired paigutati 33 päevaks temperatuurile 22, 25, 27,5 ja 30 °C kaudsesse kalorimeetriasüsteemi.Näitame, et mõlema hiiremudeli puhul suureneb energiakulu lineaarselt 30 °C-lt 22 °C-ni ja on umbes 30% suurem temperatuuril 22 °C.Normaalkaalulistel hiirtel mõjutas toidu tarbimine EE-d.Seevastu DIO hiired ei vähendanud toidutarbimist, kui EE vähenes.Seega oli uuringu lõpus 30 °C juures hiirtel suurem kehakaal, rasvamass ning plasma glütserool ja triglütseriidid 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 sageli vaikeloom, mida kasutatakse ravimite avastamise ja väljatöötamise varases staadiumis.Hiired erinevad aga inimestest mitme olulise füsioloogilise viisi poolest ja kuigi allomeetrilist skaleerimist saab teatud määral kasutada inimesteks tõlkimiseks, peituvad hiirte ja inimeste vahelised tohutud erinevused termoregulatsioonis ja energia homöostaasis.See näitab põhimõttelist ebakõla.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 tulemusel kaotavad hiired oma mahuga võrreldes oluliselt rohkem soojust, mistõttu on nad temperatuuri suhtes tundlikumad, altid hüpotermiale ja nende keskmine baasainevahetus on kümme korda kõrgem kui inimestel.Standardsel toatemperatuuril (~22°C) peavad hiired suurendama oma koguenergiakulu (EE) umbes 30%, et säilitada keha sisetemperatuuri.Madalamatel temperatuuridel tõuseb EE temperatuuril 15 ja 7 °C veelgi enam umbes 50% ja 100% võrreldes EE-ga 22 °C juures.Seega kutsuvad standardsed pidamistingimused esile külma stressireaktsiooni, mis võib ohustada hiire tulemuste ülekandmist inimestele, kuna kaasaegsetes ühiskondades elavad inimesed veedavad suurema osa ajast termoneutraalsetes tingimustes (kuna meie väiksema pindala ja ruumala suhte tõttu oleme vähem tundlikud temperatuur, kuna loome enda ümber termoneutraalse tsooni (TNZ), mis ületab põhiainevahetuse kiirust) ulatub ~19 kuni 30 °C6, samas kui hiirtel on kõrgem ja kitsam riba, mis ulatub ainult 2–4 °C7,8 tegelikult on see oluline. aspekt on viimastel aastatel pälvinud märkimisväärset tähelepanu4, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ja on oletatud, et mõningaid "liikide erinevusi" saab leevendada koore temperatuuri tõstmisega 9. Siiski puudub üksmeel temperatuurivahemiku osas. mis moodustab hiirtel termoneutraalsuse.Seega jääb vaieldavaks see, kas ühe põlvega hiirte madalam kriitiline temperatuur termoneutraalses vahemikus on lähemal 25 °C-le või 30 °C-le 4, 7, 8, 10, 12.EE ja muud metaboolsed parameetrid on piiratud tundide kuni päevadega, seega on ebaselge, mil määral võib pikaajaline kokkupuude erinevate temperatuuridega mõjutada metaboolseid parameetreid, nagu kehakaal.tarbimine, substraadi kasutamine, glükoositaluvus ning plasma lipiidide ja glükoosikontsentratsioonid ning söögiisu reguleerivad hormoonid.Lisaks on vaja täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, mil määral võib toitumine neid parameetreid mõjutada (rasvarikka dieediga DIO hiired võivad olla rohkem orienteeritud naudingupõhisele (hedoonilisele) dieedile).Selle teema kohta lisateabe saamiseks uurisime kasvatustemperatuuri mõju ülalnimetatud metaboolsetele parameetritele normaalse kehakaaluga täiskasvanud isastel hiirtel ja dieedist põhjustatud rasvunud (DIO) isastel hiirtel, kellel oli 45% rasvasisaldusega dieet.Hiiri hoiti temperatuuril 22, 25, 27,5 või 30 °C vähemalt kolm nädalat.Temperatuure alla 22°C ei ole uuritud, kuna standardsetel loomadel on harva toatemperatuurist madalam temperatuur.Leidsime, et normaalkaalulised ja ühe ringiga DIO hiired reageerisid EE osas sarnaselt ümbrise temperatuuri muutustele ja olenemata ümbrise seisundist (varjualuse/pesamaterjaliga või ilma).Kui normaalkaalus hiired kohandasid oma toidutarbimist vastavalt EE-le, siis DIO hiirte toidutarbimine oli suures osas EE-st sõltumatu, mille tulemusel võtsid hiired kaalus juurde.Kehakaalu andmetel näitasid lipiidide ja ketoonkehade plasmakontsentratsioonid, et DIO hiirtel oli temperatuuril 30 °C positiivsem energiabilanss kui hiirtel temperatuuril 22 °C.Normaalkaaluliste ja DIO hiirte energiatarbimise ja EE tasakaalu erinevuste põhjused nõuavad täiendavat uurimist, kuid need võivad olla seotud DIO hiirte patofüsioloogiliste muutustega ja rasvunud dieedist tuleneva naudingupõhise dieedi mõjuga.
EE tõusis lineaarselt 30 °C-lt 22 °C-le ja oli umbes 30% kõrgem temperatuuril 22 °C võrreldes 30 °C-ga (joonised 1a, b).Hingamisteede vahetuskurss (RER) ei sõltunud temperatuurist (joonis 1c, d).Toidu tarbimine oli kooskõlas EE dünaamikaga ja suurenes temperatuuri langedes (ka ~30% kõrgem temperatuuril 22 °C võrreldes 30 °C-ga (joonis 1e, f). Vee tarbimine. Maht ja aktiivsuse tase ei sõltunud temperatuurist (joonis 1). 1g).
Isased hiired (C57BL/6J, 20 nädala vanused, individuaalne pesa, n=7) peeti enne uuringu algust nädal aega metaboolsetes puurides temperatuuril 22 °C.Kaks päeva pärast taustandmete kogumist tõsteti temperatuuri 2 °C sammuga kell 06.00 päevas (valguse faasi algus).Andmed on esitatud keskmise ± keskmise standardveana ja tumedat faasi (18:00–06:00 h) tähistab hall kast.a Energiakulu (kcal/h), b Kogu energiakulu erinevatel temperatuuridel (kcal/24 h), c Hingamisteede vahetuskurss (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Keskmine RER valguse ja pimeduse (VCO2 /VO2) faasis (nullväärtus on määratletud kui 0,7).e kumulatiivne toidutarbimine (g), f 24h kogutoidutarbimine, g 24h koguveetarbimine (ml), h 24h koguveetarbimine, i kumulatiivne aktiivsustase (m) ja j koguaktiivsuse tase (m/24h) .).Hiiri hoiti näidatud temperatuuril 48 tundi.Näidatud andmed 24, 26, 28 ja 30°C kohta viitavad iga tsükli viimasele 24 tunnile.Hiired toideti kogu uuringu vältel.Statistilist olulisust testiti ühesuunalise ANOVA korduvate mõõtmistega, millele järgnes Tukey mitmekordne võrdlustest.Tärnid näitavad olulisust algväärtuse 22 °C puhul, varjutus näitab olulisust teiste rühmade vahel, nagu 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 normaalkaaluliste hiirte puhul, suurenes EE lineaarselt temperatuuri langedes ja sel juhul oli EE ka 22 °C juures umbes 30% kõrgem võrreldes 30 °C-ga (joonis 2a, b).RER erinevatel temperatuuridel ei muutunud (joonis 2c, d).Erinevalt normaalse kaaluga hiirtest ei olnud toidu tarbimine toatemperatuuri funktsioonina kooskõlas EE-ga.Toidu tarbimine, vee tarbimine ja aktiivsuse tase ei sõltunud temperatuurist (joonised 2e–j).
Isaseid (C57BL/6J, 20 nädalat) DIO hiiri hoiti üks nädal enne uuringu algust individuaalselt metaboolsetes puurides temperatuuril 22 °C.Hiired võivad kasutada 45% HFD-d ad libitum.Pärast kahepäevast aklimatiseerumist koguti algandmed.Seejärel tõsteti temperatuuri 2 °C kaupa igal teisel päeval kell 06.00 (valguse faasi algus).Andmed on esitatud keskmise ± keskmise standardveana ja tumedat faasi (18:00–06:00 h) tähistab hall kast.a Energiakulu (kcal/h), b Kogu energiakulu erinevatel temperatuuridel (kcal/24 h), c Hingamisteede vahetuskurss (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Keskmine RER valguse ja pimeduse (VCO2 /VO2) faasis (nullväärtus on määratletud kui 0,7).e kumulatiivne toidutarbimine (g), f 24h kogutoidutarbimine, g 24h koguveetarbimine (ml), h 24h koguveetarbimine, i kumulatiivne aktiivsustase (m) ja j koguaktiivsuse tase (m/24h) .).Hiiri hoiti näidatud temperatuuril 48 tundi.Näidatud andmed 24, 26, 28 ja 30°C kohta viitavad iga tsükli viimasele 24 tunnile.Hiiri hoiti kuni uuringu lõpuni 45% HFD juures.Statistilist olulisust testiti ühesuunalise ANOVA korduvate mõõtmistega, millele järgnes Tukey mitmekordne võrdlustest.Tärnid näitavad olulisust algväärtuse 22 °C puhul, varjutus näitab olulisust teiste rühmade vahel, nagu 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 hiirerühmade vahel, mida hoiti pidevalt teatud temperatuuril.Hiired jagati nelja rühma, et minimeerida statistilisi muutusi kehakaalu, rasva ja normaalse kehakaalu keskmises ja standardhälves (joonis 3a–c).Pärast 7-päevast aklimatiseerumist registreeriti 4,5 päeva EE-d.EE-d mõjutab oluliselt ümbritseva õhu temperatuur nii valgel ajal kui öösel (joonis 3d) ning see tõuseb lineaarselt, kui temperatuur langeb 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 (joonised 3f, g).Toidu tarbimine paralleelselt EE mustriga a suurenes temperatuuril 22 °C ligikaudu 30% võrreldes 30 °C-ga (joonis 3h, i).Veetarbimine ja aktiivsuse tase ei erinenud rühmade vahel oluliselt (joonis 3j,k).Kuni 33 päeva kestev kokkupuude erinevate temperatuuridega ei toonud kaasa erinevusi kehakaalus, lahja massis ja rasvamassis rühmade vahel (joonis 3n-s), kuid selle tulemusel vähenes lahja kehamass ligikaudu 15% võrreldes enda esitatud hinded (joonis 3n-s).3b, r, c)) ja rasvamass suurenes rohkem kui 2 korda (~1 g-lt 2–3 g-ni, joon. 3c, t, c).Kahjuks on 30°C kapil kalibreerimisvead ja see ei suuda anda täpseid EE ja RER andmeid.
- Kehakaal (a), lahja mass (b) ja rasvamass (c) 8 päeva pärast (üks päev enne SABLE süsteemi üleviimist).d Energiakulu (kcal/h).e Keskmine energiatarbimine (0–108 tundi) erinevatel temperatuuridel (kcal/24 tundi).f Hingamisteede vahetussuhe (RER) (VCO2/VO2).g Keskmine RER (VCO2/VO2).h Toidu kogutarbimine (g).i Keskmine toidutarbimine (g/24 tundi).j Kogu veekulu (ml).k Keskmine veekulu (ml/24 h).l Kumulatiivne aktiivsustase (m).m Keskmine aktiivsustase (m/24 h).n kehakaal 18. päeval, o kehakaalu muutus (-8. päevalt 18. päevani), p lahja mass 18. päeval, q tailiha massi muutus (-8. päeval 18. päevani ), r rasvamass 18. päeval , ja rasvamassi muutus (-8 kuni 18 päeva).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 kui keskmine + keskmise standardviga, tumedat faasi (18:00-06:00 h) tähistavad hallid kastid.Täpid histogrammidel tähistavad üksikuid hiiri.Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0-108 tundi) kohta.n = 7.
Hiirte kehakaal, lahja mass ja rasvamass sobitati algtasemel (joonised 4a–c) ning neid hoiti temperatuuril 22, 25, 27,5 ja 30 °C, nagu uuringutes normaalkaaluliste hiirtega..Hiirte rühmade võrdlemisel näitas EE ja temperatuuri suhe samadel hiirtel aja jooksul sarnast lineaarset seost temperatuuriga.Seega tarbisid 22 °C juures hoitud hiired umbes 30% rohkem energiat kui 30 °C juures hoitud hiired (joonis 4d, e).Kui uuriti mõju loomadel, ei mõjutanud temperatuur alati RER-i (joonis 4f, g).Toidutarbimist, veetarbimist ja aktiivsust temperatuur oluliselt ei mõjutanud (joonised 4h–m).Pärast 33-päevast kasvatamist oli hiirtel 30 °C juures oluliselt suurem kehakaal kui 22 °C hiirtel (joonis 4n).Võrreldes nende vastavate lähtepunktidega, oli 30 °C juures kasvatatud hiirtel oluliselt suurem kehakaal kui 22 °C juures (keskmine ± keskmise standardviga: joonis 4o).Suhteliselt suurem kaalutõus oli tingitud pigem rasvamassi suurenemisest (joonis 4p, q), mitte lahja massi suurenemisest (joonis 4r, s).Kooskõlas madalama EE väärtusega 30 ° C juures vähenes mitmete BAT geenide, mis suurendavad BAT funktsiooni/aktiivsust, ekspressioon 30 ° C juures võrreldes 22 ° C: Adra1a, Adrb3 ja Prdm16.Teisi võtmegeene, mis samuti suurendavad BAT funktsiooni/aktiivsust, see ei mõjutanud: Sema3a (neuriitide kasvuregulatsioon), Tfam (mitokondriaalne 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 Ucp1 tasemed kolmel hiirel kõrgemad kui 22 °C rühmas ning Vegf-a ja Adrb2 olid oluliselt kõrgemad.Võrreldes 22 ° C rühmaga, ei näidanud 25 ° C ja 27, 5 ° C juures hoitud hiirtel muutusi (täiendav joonis 1).
- Kehakaal (a), lahja mass (b) ja rasvamass (c) 9 päeva pärast (üks päev enne SABLE süsteemi üleviimist).d Energiakulu (EE, kcal/h).e Keskmine energiatarbimine (0–96 tundi) erinevatel temperatuuridel (kcal/24 tundi).f Hingamisteede vahetussuhe (RER, VCO2/VO2).g Keskmine RER (VCO2/VO2).h Toidu kogutarbimine (g).i Keskmine toidutarbimine (g/24 tundi).j Kogu veekulu (ml).k Keskmine veekulu (ml/24 h).l Kumulatiivne aktiivsustase (m).m Keskmine aktiivsustase (m/24 h).n Kehakaal 23. päeval (g), o kehakaalu muutus, p lahja mass, q lahja massi muutus (g) 23. päeval võrreldes 9. päevaga, rasva massi muutus (g) 23. päeval, rasv mass (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 kui keskmine + keskmise standardviga, tumedat faasi (18:00-06:00 h) tähistavad hallid kastid.Täpid histogrammidel tähistavad üksikuid hiiri.Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0-96 tundi) kohta.n = 7.
Sarnaselt inimestele loovad hiired sageli mikrokeskkonda, et vähendada soojuskadu keskkonda.Selle keskkonna tähtsuse EE jaoks kvantifitseerimiseks hindasime EE-d temperatuuril 22, 25, 27,5 ja 30 °C, koos nahkkatete ja pesamaterjaliga või ilma.22°C juures 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 oluliselt ka EE-d temperatuuril 25 ja 30 ° C, kuid vastused olid kvantitatiivselt väiksemad.27,5 °C juures erinevust ei täheldatud.Nimelt vähenes nendes katsetes EE temperatuuri tõustes, antud juhul umbes 57% madalam kui EE temperatuuril 30 °C võrreldes 22 °C-ga (joonis 5c–h).Sama analüüs viidi läbi ainult kerge faasi jaoks, kus EE oli põhiainevahetuse kiirusele lähemal, kuna sel juhul puhkasid hiired enamasti nahas, mille tulemuseks olid erinevatel temperatuuridel võrreldavad efekti suurused (täiendav joonis 2a – h) .
Andmed hiirte kohta, mis pärinevad varjupaigast ja pesamaterjalist (tumesinine), kodu, kuid mitte pesamaterjali (helesinine) ning kodu- ja pesamaterjali (oranž).Ruumide a, c, e ja g energiakulu (EE, kcal/h) temperatuuril 22, 25, 27,5 ja 30 °C, b, d, f ja h tähendab EE (kcal/h).ip Andmed 22°C juures peetavate hiirte kohta: 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/24h), o koguaktiivsus (m), p keskmine aktiivsustase (m/24h).Andmed on esitatud kui keskmine + keskmise standardviga, tumedat faasi (18:00-06:00 h) tähistavad hallid kastid.Täpid histogrammidel 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. *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.Keskmised väärtused arvutati kogu katseperioodi (0-72 tundi) kohta.n = 7.
Normaalse kaaluga hiirtel (2-3 tundi tühja kõhuga) ei põhjustanud erinevatel temperatuuridel kasvatamine olulisi erinevusi TG, 3-HB, kolesterooli, ALT ja AST plasmakontsentratsioonides, vaid HDL-i kui temperatuuri funktsiooni.Joonis 6a-e).Leptiini, insuliini, C-peptiidi ja glükagooni tühja kõhu plasmakontsentratsioonid ei erinenud ka rühmade vahel (joonised 6g – j).Glükoositaluvuse testi päeval (pärast 31 päeva erinevatel temperatuuridel) oli veresuhkru algtase (5-6 tundi tühja kõhuga) ligikaudu 6,5 mM, rühmade vahel ei olnud erinevusi. Suukaudse glükoosi manustamine suurendas veresuhkru kontsentratsiooni märkimisväärselt kõigis rühmades, kuid nii maksimaalne kontsentratsioon kui ka kõverate alune pindala (iAUC) (15–120 min) olid madalamad 30 °C juures hoitud hiirte rühmas (individuaalsed ajapunktid: P < 0,05–P < 0,0001, joonis 6k, l) võrreldes hiirtega, keda peeti temperatuuril 22, 25 ja 27,5 °C (mis ei erinenud üksteisest). Suukaudse glükoosi manustamine suurendas veresuhkru kontsentratsiooni märkimisväärselt kõigis rühmades, kuid nii maksimaalne kontsentratsioon kui ka kõverate alune pindala (iAUC) (15–120 min) olid madalamad 30 °C juures hoitud hiirte rühmas (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). Пероmüük а и иощад приращения под криыи (iauc) (15–120 мин) ыи ниже в груе ышей P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 ja 27,5 ° C (которыелисолий не). Glükoosi suukaudne manustamine suurendas märkimisväärselt veresuhkru kontsentratsiooni kõigis rühmades, kuid nii maksimaalne kontsentratsioon kui ka kõverate alune pindala (iAUC) (15–120 min) olid madalamad 30 °C hiirte rühmas (eraldi ajapunktid: P < 0,05– P < 0,0001, joonis 6k, l) võrreldes hiirtega, keda hoiti 22, 25 ja 27,5 °C juures (mis ei erinenud üksteisest).30 °C下增加面积(iAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点：P < 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27,5°C口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 伨 在 30 ° C 饲养和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点 点：P < 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25和27,5°CGlükoosi suukaudne manustamine suurendas märkimisväärselt veresuhkru kontsentratsiooni kõigis rühmades, kuid nii tippkontsentratsioon kui ka kõveraalune pindala (iAUC) (15–120 min) olid madalamad 30 °C-ga toidetud hiirte rühmas (kõik ajapunktid).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, joon.6l, l) võrreldes hiirtega, keda hoiti temperatuuril 22, 25 ja 27,5 °C (vahet pole).
TG, 3-HB, kolesterooli, HDL, ALT, AST, FFA, glütserooli, leptiini, insuliini, C-peptiidi ja glükagooni plasmakontsentratsioonid on näidatud täiskasvanud isastel DIO(al) hiirtel pärast 33-päevast toitmist 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, kes paastusid 5-6 tundi ja hoiti sobival temperatuuril 31 päeva.Hiirtele manustati 2 g/kg kehakaalu kohta.Kõvera andmete pindala (L) väljendatakse inkrementaalsete andmetena (iAUC).Andmed on esitatud kui keskmine ± SEM.Täpid 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 (samuti 2–3 tundi tühja kõhuga) ei erinenud plasma kolesterooli, HDL, ALT, AST ja FFA kontsentratsioon rühmade vahel.Nii TG kui ka glütserool olid 30 ° C rühmas oluliselt kõrgemad, võrreldes 22 ° C rühmaga (joonised 7a–h).Seevastu 3 GB oli 30 °C juures umbes 25% madalam võrreldes 22 °C-ga (joonis 7b).Seega, kuigi hiirtel, keda hoiti temperatuuril 22 °C, oli üldine positiivne energiabilanss, nagu viitab kaalutõus, viitavad erinevused TG, glütserooli ja 3-HB plasmakontsentratsioonides, et hiirtel oli 22 °C juures proovide võtmisel madalam kui 22 °C juures. C.°C.30 °C juures kasvatatud hiired olid suhteliselt energeetiliselt negatiivsemas olekus.Kooskõlas sellega olid ekstraheeritava glütserooli ja TG, kuid mitte glükogeeni ja kolesterooli kontsentratsioonid maksas kõrgemad 30 °C rühmas (täiendav joonis 3a-d).Et uurida, kas temperatuurist sõltuvad erinevused lipolüüsis (mõõdetuna plasma TG ja glütserooliga) on tingitud sisemistest muutustest munandimanuse või kubeme rasvas, eraldasime uuringu lõpus nendest ladudest rasvkoe ja kvantifitseerisime vabade rasvhapete sisalduse. vivo.ja glütserooli vabanemine.Kõigis katserühmades näitasid munandimanuse ja kubeme depoodest võetud rasvkoeproovid vastusena isoproterenooli stimulatsioonile vähemalt kahekordset glütserooli ja FFA tootmist (täiendav joonis 4a–d).Siiski ei leitud kesta temperatuuri mõju basaal- või isoproterenooliga stimuleeritud lipolüüsile.Kooskõlas suurema kehakaalu ja rasvamassiga oli leptiini tase plasmas 30 °C rühmas oluliselt kõrgem kui 22 °C rühmas (joonis 7i).Vastupidi, insuliini ja C-peptiidi plasmatasemed temperatuurirühmades ei erinenud (joonis 7k, k), kuid plasma glükagoonil ilmnes sõltuvus temperatuurist, kuid sel juhul võrreldi peaaegu 22 °C vastasrühmas kaks korda. kuni 30°C.FROM.Rühm C (joonis 7l).FGF21 ei erinenud erinevate temperatuurirühmade vahel (joonis 7m).OGTT päeval oli veresuhkru algväärtus ligikaudu 10 mM ja see ei erinenud erinevatel temperatuuridel peetavate hiirte vahel (joonis 7n).Glükoosi suukaudne manustamine suurendas vere glükoosisisaldust ja saavutas kõigis rühmades maksimaalse kontsentratsiooni ligikaudu 18 mM 15 minutit pärast annustamist.Erinevatel ajahetkedel pärast manustamist (15, 30, 60, 90 ja 120 minutit) iAUC-s (15–120 min) ja kontsentratsioonides olulisi erinevusi ei esinenud (joonis 7n, o).
TG, 3-HB, kolesterooli, HDL, ALT, AST, FFA, glütserooli, leptiini, insuliini, C-peptiidi, glükagooni ja FGF21 plasmakontsentratsioonid näidati täiskasvanud isastel DIO (ao) hiirtel pärast 33-päevast toitmist.määratud temperatuur.Hiiri ei söödetud 2-3 tundi enne vereproovi võtmist.Suukaudne glükoositaluvuse test oli erand, kuna see viidi läbi annusega 2 g/kg kehakaalu kohta kaks päeva enne uuringu lõppu hiirtel, keda hoiti 5–6 tundi tühja kõhuga ja keda hoiti sobival temperatuuril 31 päeva.Kõvera andmete alune pindala (o) kuvatakse inkrementaalsete andmetena (iAUC).Andmed on esitatud kui keskmine ± SEM.Täpid 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 ülekandmine inimestele on keeruline küsimus, mis mängib keskset rolli vaatluste tähtsuse tõlgendamisel füsioloogiliste ja farmakoloogiliste uuringute kontekstis.Majanduslikel põhjustel ja uurimistöö hõlbustamiseks hoitakse hiiri sageli toatemperatuuril nende termoneutraalsest tsoonist madalamal, mille tulemusel aktiveeruvad mitmesugused kompenseerivad füsioloogilised süsteemid, mis suurendavad ainevahetuse kiirust ja võivad kahjustada transleeritavust9.Seega võib hiirte kokkupuude külmaga muuta hiired resistentseks dieedist põhjustatud rasvumise suhtes ja vältida hüperglükeemia teket streptozototsiiniga ravitud rottidel, mis on tingitud suurenenud insuliinist sõltuvast glükoositranspordist.Siiski ei ole selge, mil määral mõjutab pikaajaline kokkupuude erinevate asjakohaste temperatuuridega (toast termoneutraalseni) normaalkaalus (toidul) ja DIO hiirte (HFD) erinevat energiahomöostaasi ja metaboolseid parameetreid, aga ka seda, kui palju mõjutab. milleni nad suutsid tasakaalustada EE suurenemist toidutarbimise suurenemisega.Käesolevas artiklis esitatud uuringu eesmärk on tuua sellesse teemasse selgust.
Näitame, et normaalse kehakaaluga täiskasvanud hiirtel ja isastel DIO hiirtel on EE pöördvõrdeline 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 kui normaalkaalulised hiired sobisid EE-ga madalamatel temperatuuridel, kohandades vastavalt toidutarbimist, siis DIO hiirte toidutarbimine varieerus erinevatel tasemetel.Uuringu temperatuurid olid sarnased.Ühe kuu möödudes võtsid 30 °C juures hoitud DIO-hiired kehamassi ja rasvamassi juurde rohkem kui 22 °C juures hoitud hiired, samas kui normaalsetel inimestel, keda hoiti samal temperatuuril ja sama aja jooksul, ei tekkinud palavikku.sõltuv kehakaalu erinevus.kaaluga hiired.Võrreldes temperatuuriga, mis on lähedal termoneutraalsele või toatemperatuurile, andis toatemperatuuril kasvamise tulemuseks DIO või normaalkaalulised hiired rasvarikka dieediga, kuid mitte normaalse kaaluga hiirte dieedil, et kaalus juurde võtta suhteliselt vähem.keha.Toetavad teised uuringud17,18,19,20,21, kuid mitte kõik22,23.
Võimalus luua mikrokeskkonda soojuskadude vähendamiseks eeldatakse, et see nihutab soojusneutraalsust vasakule8, 12. Meie uuringus vähendasid nii pesamaterjali lisamine kui ka varjamine EE-d, kuid ei andnud termilist neutraalsust kuni 28 °C.Seega ei toeta meie andmed seda, et ühe põlvega täiskasvanud hiirte termoneutraalsuse madalpunkt, koos keskkonnaga rikastatud majadega või ilma, peaks olema 26–28 °C, nagu näidatud 8, 12, kuid see toetab teisi termoneutraalsust näitavaid uuringuid.temperatuur 30°C madala temperatuuriga hiirtel7, 10, 24. Asja keerulisemaks muutmiseks on näidatud, et hiirte termoneutraalne punkt ei ole päeva jooksul staatiline, kuna see on puhkefaasis (valgusfaasis) madalam, võib-olla madalama kalorisisalduse tõttu aktiivsuse ja dieedist tingitud termogeneesi tulemusena.Seega valgusfaasis osutub termilise neutraalsuse alumine punkt ~29°С ja pimedas faasis ~33°С25.
Lõppkokkuvõttes määrab ümbritseva keskkonna temperatuuri ja kogu energiatarbimise vahelise suhte soojuse hajumine.Selles kontekstis on pinna 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 kesta ümber isoleeriva barjääri, ja on väidetud, et rasvamass on oluline ka hiirte soojusisolatsiooniks, alandades termoneutraalset punkti ja vähendades temperatuuritundlikkust alla termilise neutraalse punkti ( kõvera kalle).ümbritseva õhu temperatuur võrreldes EE-ga)12.Meie uuring ei olnud mõeldud selle oletatava seose otseseks hindamiseks, kuna keha koostise andmed koguti 9 päeva enne energiakulu andmete kogumist ja kuna rasva mass ei olnud kogu uuringu vältel stabiilne.Kuid kuna normaalkaalus ja DIO hiirtel on EE 30% madalam temperatuuril 30 °C kui 22 °C juures, hoolimata vähemalt 5-kordsest rasvamassi erinevusest, ei toeta meie andmed seda, et rasvumine peaks pakkuma elementaarset isolatsiooni.tegur, vähemalt mitte uuritud temperatuurivahemikus.See on kooskõlas teiste selle uurimiseks paremini kavandatud uuringutega4,24.Nendes uuringutes oli rasvumise isoleeriv toime väike, kuid leiti, et karusnahk moodustab 30–50% kogu soojusisolatsioonist4,24.Surnud hiirtel suurenes soojusjuhtivus aga vahetult pärast surma ligikaudu 450%, mis viitab sellele, et karusnaha isoleeriv toime on vajalik füsioloogiliste mehhanismide, sealhulgas vasokonstriktsiooni toimimiseks.Lisaks hiirte ja inimeste karusnaha liigilistele erinevustele võivad hiirte rasvumise halba isoleerivat toimet mõjutada ka järgmised kaalutlused: Inimese rasvamassi isoleerivat tegurit vahendab peamiselt nahaalune rasvamass (paksus)26,27.Tavaliselt närilistel Alla 20% kogu loomsest rasvast28.Lisaks ei pruugi kogu rasvamass olla isegi mitte optimaalne indiviidi soojusisolatsiooni mõõt, kuna on väidetud, et paranenud soojusisolatsiooni kompenseerib paratamatu pinna suurenemine (ja seega ka suurenenud soojuskadu) rasvamassi suurenemisel..
Normaalse kehakaaluga hiirtel ei muutunud TG, 3-HB, kolesterooli, HDL, ALT ja AST tühja kõhu plasmakontsentratsioon erinevatel temperatuuridel peaaegu 5 nädala jooksul, arvatavasti seetõttu, et hiirtel oli sama energiatasakaalu seisund.olid sama kaalu ja keha koostisega kui uuringu lõpus.Kooskõlas rasvamassi sarnasusega ei olnud erinevusi ka plasma leptiini tasemes ega tühja kõhuga insuliini, C-peptiidi ja glükagooni vahel.DIO hiirtel leiti rohkem signaale.Kuigi ka hiirtel temperatuuril 22 °C ei olnud selles olekus üldist negatiivset energiabilanssi (kuna nad kaalus juurde võtsid), olid nad uuringu lõpus suhteliselt energiapuudulikud võrreldes hiirtega, keda kasvatati 30 °C juures sellistes tingimustes nagu kõrged ketoonid.organismi tootmine (3 GB) ning glütserooli ja TG kontsentratsiooni langus plasmas.Temperatuurist sõltuvad erinevused lipolüüsis ei näi aga olevat tingitud sisemistest muutustest munandimanuse või kubeme rasvas, nagu muutused adipohormoonidele reageeriva lipaasi ekspressioonis, kuna nendest depoodest eraldatud rasvast vabanev FFA ja glütserool on temperatuurivahemikus rühmad on üksteisega sarnased.Kuigi me ei uurinud praeguses uuringus sümpaatilist tooni, 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 meie uuringus lipolüüsis mängida rolli temperatuurist sõltuvad erinevused sümpaatilises toonis, kuid kuna sümpaatilise tooni tõus pigem stimuleerib kui pärsib lipolüüsi, võivad teised mehhanismid kultiveeritud hiirte vähenemist neutraliseerida.Võimalik roll keharasva lagunemisel.Toatemperatuuril.Veelgi enam, osa sümpaatilise tooni stimuleerivast toimest lipolüüsile on kaudselt vahendatud insuliini sekretsiooni tugevast pärssimisest, mis tõstab esile insuliini lisamist katkestava mõju lipolüüsile30, kuid meie uuringus olid plasma tühja kõhuga insuliini ja C-peptiidi sümpaatiline toon erinevatel temperatuuridel. ei piisa lipolüüsi muutmiseks.Selle asemel leidsime, et energiaseisundi erinevused olid tõenäoliselt DIO-hiirte erinevuste peamine põhjus.Põhjused, mis viivad EE-ga toidutarbimise parema reguleerimiseni normaalkaalulistel hiirtel, nõuavad täiendavat uurimist.Üldiselt kontrollivad toidutarbimist homöostaatilised ja hedoonilised näpunäited 31, 32, 33.Kuigi vaieldakse selle üle, kumb kahest signaalist on kvantitatiivselt olulisem,31,32,33 on hästi teada, et pikaajaline kõrge rasvasisaldusega toitude tarbimine toob kaasa rohkem naudingupõhise söömiskäitumise, mis ei ole mingil määral seotud homöostaas..– reguleeritud toidu tarbimine34,35,36.Seetõttu 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 vere glükoosisisaldust reguleerivate hormoonide erinevusi ka kontrollitud temperatuuriga DIO hiirtel, kuid mitte normaalkaalulistel hiirtel.DIO hiirtel tõusis plasma leptiini tase temperatuuri tõustes ja glükagooni tase langes temperatuuri tõustes.See, mil määral võib temperatuur neid erinevusi otseselt mõjutada, väärib edasist uurimist, kuid leptiini puhul mängis kindlasti olulist rolli hiirte suhteline negatiivne energiabilanss ja seega väiksem rasvamass 22°C juures, kuna rasvamass ja plasma leptiin on väga korrelatsioonis37.Glükagooni signaali tõlgendamine on aga mõistatuslikum.Sarnaselt insuliiniga pärssis glükagooni sekretsiooni tugevalt sümpaatilise tooni tõus, kuid kõrgeim sümpaatiline toon oli 22 °C rühmas, kus glükagooni kontsentratsioon plasmas oli kõrgeim.Insuliin on teine tugev plasma glükagooni regulaator ning insuliiniresistentsus ja II tüüpi diabeet on tugevalt seotud tühja kõhuga ja söögijärgse hüperglükagoneemiaga38,39.Kuid meie uuringus osalenud DIO hiired olid ka insuliini suhtes tundlikud, seega ei saanud see olla 22 °C rühmas glükagooni signaaliülekande peamiseks teguriks.Maksa rasvasisaldus on samuti positiivselt seotud plasma glükagooni kontsentratsiooni suurenemisega, mille mehhanismid võivad omakorda hõlmata maksa glükagooni resistentsust, uurea tootmise vähenemist, tsirkuleerivate aminohapete kontsentratsiooni suurenemist ja aminohapete poolt stimuleeritud glükagooni sekretsiooni suurenemist40,41, 42.Kuna aga meie uuringus ei erinenud glütserooli ja TG ekstraheeritavad kontsentratsioonid temperatuurirühmade vahel, ei saanud see olla potentsiaalne tegur plasmakontsentratsiooni suurenemisel 22 °C rühmas.Trijodotüroniin (T3) mängib kriitilist rolli üldises ainevahetuses ja metaboolse kaitse käivitamisel hüpotermia vastu43,44.Seega suureneb T3 kontsentratsioon plasmas, mida võib-olla kontrollitakse tsentraalselt vahendatud mehhanismidega, 45, 46 nii hiirtel kui ka inimestel termoneutraalsetes tingimustes,47 kuigi inimestel on tõus väiksem, mis on hiirtele rohkem eelsoodumus.See on kooskõlas soojuskadudega keskkonda.Me ei mõõtnud praeguses uuringus plasma T3 kontsentratsioone, kuid kontsentratsioonid võisid olla madalamad 30 °C rühmas, mis võib selgitada selle rühma mõju plasma glükagooni tasemele, kuna meie (värskendatud joonis 5a) ja teised on näidanud, et T3 suurendab plasma glükagooni annusest sõltuval viisil.On teatatud, et kilpnäärmehormoonid kutsuvad esile FGF21 ekspressiooni maksas.Sarnaselt glükagooniga suurenesid ka plasma FGF21 kontsentratsioonid koos plasma T3 kontsentratsiooniga (täiendav joonis 5b ja viide 48), kuid võrreldes glükagooniga ei mõjutanud temperatuur FGF21 plasmakontsentratsiooni meie uuringus.Selle lahknevuse põhjused nõuavad täiendavat uurimist, kuid T3-põhine FGF21 induktsioon peaks toimuma T3 ekspositsiooni kõrgematel tasemetel võrreldes täheldatud T3-põhise glükagooni vastusega (täiendav joonis 5b).
On näidatud, et HFD on tugevalt seotud glükoositaluvuse ja insuliiniresistentsuse (markeritega) 22 °C juures kasvatatud hiirtel.Termoneutraalses keskkonnas (siin määratletud kui 28 °C) kasvatamisel ei seostatud HFD-d aga glükoositaluvuse häire ega insuliiniresistentsusega 19 .Meie uuringus seda seost DIO hiirtel ei korratud, kuid normaalse kehakaaluga hiired, keda hoiti temperatuuril 30 ° C, parandasid oluliselt glükoositaluvust.Selle erinevuse põhjus nõuab täiendavat uurimist, kuid seda võib mõjutada asjaolu, et meie uuringus osalenud DIO hiired olid insuliiniresistentsed, tühja kõhuga plasma C-peptiidi kontsentratsioonid ja insuliini kontsentratsioonid 12–20 korda kõrgemad kui normaalkaalus hiirtel.ja veres tühja kõhuga.glükoosikontsentratsioonid umbes 10 mM (umbes 6 mM normaalse kehakaalu korral), mis näib jätvat väikese akna termoneutraalsete tingimustega kokkupuute võimalikele kasulikele mõjudele, et parandada glükoositaluvust.Võimalik segadust tekitav tegur on see, et praktilistel põhjustel viiakse OGTT läbi toatemperatuuril.Seega kogesid kõrgemal temperatuuril hoitud hiired kerget külmašokki, mis võib mõjutada glükoosi imendumist/kliirensit.Erinevate temperatuurirühmade sarnaste tühja kõhu veresuhkru kontsentratsioonide põhjal ei pruugi ümbritseva õhu temperatuuri muutused tulemusi oluliselt mõjutada.
Nagu varem mainitud, on hiljuti rõhutatud, et toatemperatuuri tõstmine võib nõrgendada mõningaid reaktsioone külma stressile, mis võib seada kahtluse alla hiire andmete ülekandmise inimestele.Siiski pole selge, milline on optimaalne temperatuur hiirte pidamiseks, et jäljendada inimese füsioloogiat.Vastust sellele küsimusele võib mõjutada ka uuritav valdkond ja uuritav näitaja.Selle näiteks on dieedi mõju maksa rasva kogunemisele, glükoositaluvusele ja insuliiniresistentsusele19.Energiakulu osas usuvad mõned teadlased, et termoneutraalsus on kasvatamiseks optimaalne temperatuur, kuna inimesed vajavad oma kehatemperatuuri säilitamiseks vähe lisaenergiat ja täiskasvanud hiirte jaoks on ühe ringi temperatuuriks määratud 30°C7,10.Teised teadlased usuvad, et temperatuur, mis on võrreldav sellega, mida inimesed tavaliselt kogevad ühel põlvel täiskasvanud hiirtel, on 23–25 °C, kuna nende arvates on termoneutraalsus 26–28 °C ja inimestel on see umbes 3 °C madalam.nende madalam kriitiline temperatuur, siin määratletud kui 23 °C, on veidi 8,12.Meie uuring on kooskõlas mitmete teiste uuringutega, mille kohaselt ei saavutata termilist neutraalsust temperatuuril 26–28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, mis näitab, et 23–25 °C on liiga madal.Teine oluline tegur, mida hiirte toatemperatuuri ja termoneutraalsuse osas arvesse võtta, on üksik- või rühmamajutus.Kui hiiri peeti rühmades, mitte üksikult, nagu meie uuringus, vähenes temperatuuritundlikkus, mis võib olla tingitud loomade tõrjumisest.Kolme rühma kasutamisel oli toatemperatuur siiski alla 25 LTL.Võib-olla kõige olulisem liikidevaheline erinevus selles osas on PVT aktiivsuse kvantitatiivne tähtsus kaitsena hüpotermia vastu.Seega, kuigi hiired kompenseerisid suures osas oma suuremat kalorikadu, suurendades BAT-i aktiivsust, mis ainuüksi temperatuuril 5 °C on üle 60% EE,51,52 oli inimese PVT-aktiivsuse panus EE-sse oluliselt suurem, palju väiksem.Seetõttu võib PVT aktiivsuse vähendamine olla oluline viis inimtõlke suurendamiseks.BAT aktiivsuse reguleerimine on keeruline, kuid seda vahendavad sageli adrenergilise stimulatsiooni, kilpnäärmehormoonide ja UCP114, 54, 55, 56, 57 ekspressiooni koosmõjud.Meie andmed näitavad, et funktsiooni/aktivatsiooni eest vastutavate BAT-geenide ekspressiooni erinevuste tuvastamiseks tuleb temperatuuri tõsta üle 27,5 °C, võrreldes hiirtega temperatuuril 22 °C.Kuid rühmade vahel 30 ja 22 °C juures leitud erinevused ei näidanud alati PVT aktiivsuse suurenemist 22 °C rühmas, kuna Ucp1, Adrb2 ja Vegf-a olid 22 °C rühmas alareguleeritud.Nende ootamatute tulemuste algpõhjus tuleb veel välja selgitada.Üks võimalus on see, et nende suurenenud ekspressioon ei pruugi peegeldada signaali kõrgenenud toatemperatuurist, vaid pigem ägedat mõju, mis tuleneb nende viimisest 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 meie esmaste näidustuste puhul oluline kaalutlus, kuna ühe põlvega emased hiired on kõrgema soojusjuhtivuse ja rangemalt kontrollitud südamiku temperatuuride tõttu temperatuuritundlikumad.Lisaks näitasid emased hiired (HFD-ga) suuremat energiatarbimise seost EE-ga 30 °C juures võrreldes isaste hiirtega, kes tarbisid rohkem samast soost hiiri (antud juhul 20 °C) 20 .Seega on emastel hiirtel mõju subtermonetraalne sisaldus suurem, kuid sellel on sama muster nagu isastel hiirtel.Oma uuringus keskendusime ühe põlvega isastele hiirtele, kuna need on tingimused, mille alusel viiakse läbi enamik EE-d uurivaid metaboolseid uuringuid.Teine meie uuringu piirang oli see, et hiired olid kogu uuringu jooksul samal dieedil, mis välistas toatemperatuuri tähtsuse uurimise metaboolse paindlikkuse jaoks (mõõdetuna RER-i muutustega erinevate makrotoitainete koostiste toitumise muutuste korral).emastel ja isastel hiirtel, keda hoiti temperatuuril 20 °C, võrreldes vastavate hiirtega, keda hoiti temperatuuril 30 °C.
Kokkuvõtteks võib öelda, et meie uuring näitab, et nagu ka teistes uuringutes, on 1. ringi normaalkaalus hiired termoneutraalsed üle ennustatud 27,5 °C.Lisaks näitab meie uuring, et rasvumine ei ole normaalkaalu või DIO hiirtel peamine isoleeriv tegur, mille tulemuseks on sarnased temperatuuri: EE suhted DIO ja normaalkaaluga hiirtel.Kui normaalkaaluliste hiirte toidutarbimine oli kooskõlas EE-ga ja säilitas seega stabiilse kehakaalu kogu temperatuurivahemikus, siis DIO hiirte toidutarbimine oli erinevatel temperatuuridel sama, mille tulemuseks oli hiirte suurem suhe temperatuuril 30 °C. .22°C juures võttis kehakaal juurde.Üldiselt on süstemaatilised uuringud, mis uurivad termoneutraalsest temperatuurist madalamal temperatuuril elamise võimalikku tähtsust, õigustatud, kuna hiire ja inimese uuringute vahel on sageli täheldatud halb taluvus.Näiteks rasvumise uuringutes võib üldiselt kehvema tõlgitavuse osaline seletus olla tingitud asjaolust, et hiire kaalulanguse uuringuid tehakse tavaliselt mõõdukalt külmas stressis loomadel, keda hoitakse nende suurenenud EE tõttu toatemperatuuril.Liialdatud kaalulangus võrreldes inimese eeldatava kehakaaluga, eriti kui toimemehhanism sõltub EE suurendamisest BAP aktiivsuse suurendamise teel, mis on aktiivsem ja aktiveerub toatemperatuuril kui 30°C juures.
Kooskõlas Taani loomkatsete seadusega (1987) ja riiklike tervishoiuinstituutidega (väljaanne nr 85-23) ning katse- ja muudel teaduslikel eesmärkidel kasutatavate selgroogsete kaitse Euroopa konventsiooniga (Euroopa Nõukogu nr 123, Strasbourg) , 1985).
Kahekümnenädalased isased C57BL/6J hiired saadi Prantsusmaalt Janvier Saint Berthevin Cedexist ja neile anti ad libitum standardset sööki (Altromin 1324) ja vett (~22 °C) pärast 12:12-tunnist valguse ja pimeduse tsüklit.toatemperatuuril.Isased DIO hiired (20 nädalat) saadi samalt tarnijalt ja neile anti ad libitum juurdepääs 45% rasvasisaldusega dieedile (kat. nr D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) ja veele kasvatustingimustes.Hiired kohandati keskkonnaga nädal enne uuringu algust.Kaks päeva enne kaudsesse kalorimeetriasüsteemi ülekandmist hiired kaaluti, neile tehti MRI-skaneerimine (EchoMRITM, TX, USA) ja jagati nelja rühma vastavalt kehakaalule, rasvale ja normaalsele kehakaalule.
Uuringu ülesehituse graafiline diagramm on näidatud joonisel 8. Hiired viidi Sable Systems Internationalsi (Nevada, USA) suletud ja temperatuuriga juhitavasse kaudse kalorimeetria süsteemi, mis sisaldas toidu- ja veekvaliteedi monitore ning Promethion BZ1 kaadrit, mis salvestas. aktiivsuse tasemeid, mõõtes tala purunemisi.XYZ.Hiiri (n = 8) peeti individuaalselt temperatuuril 22, 25, 27,5 või 30 °C, kasutades allapanu, kuid ilma peavarjuta ja pesamaterjalita 12:12-tunnise valguse ja pimeduse tsükliga (valgus: 06:00–18:00) .2500 ml/min.Hiired aklimatiseeriti 7 päeva enne registreerimist.Salvestisi koguti neli päeva järjest.Seejärel hoiti hiiri vastavatel temperatuuridel 25, 27,5 ja 30 °C veel 12 päeva, misjärel lisati rakukontsentraadid, nagu allpool kirjeldatud.Vahepeal hoiti 22 °C juures hoitud hiirte rühmi sellel temperatuuril veel kaks päeva (uute lähteandmete kogumiseks) ja seejärel tõsteti temperatuuri 2 °C kaupa igal teisel päeval valgusfaasi alguses ( 06:00) kuni temperatuurini 30 °C. Seejärel alandati temperatuur 22 °C-ni ja andmeid koguti veel kahe päeva jooksul.Pärast kahe täiendava registreerimispäeva 22 °C juures lisati kõikidele rakkudele nahad kõigil temperatuuridel ja andmete kogumist alustati teisel päeval (17. päeval) ja kolme päeva jooksul.Pärast seda (20. päev) lisati valgustsükli alguses (06:00) kõikidele rakkudele pesamaterjali (8-10 g) ja andmeid koguti veel kolme päeva jooksul.Seega hoiti uuringu lõpus 22 °C juures hoitud hiiri sellel temperatuuril 21/33 päeva ja 22 °C juures viimased 8 päeva, samal ajal kui muudel temperatuuridel hiiri hoiti sellel temperatuuril 33 päeva./33 päeva.Hiiri toideti uuringuperioodi jooksul.
Normaalse kaaluga ja DIO hiired järgisid samu uuringuprotseduure.Päeval -9 hiired kaaluti, skaneeriti MRI-ga ja jagati rühmadesse, mis olid võrreldavad kehakaalu ja keha koostisega.Päeval -7 viidi hiired SABLE Systems Internationali (Nevada, USA) toodetud suletud temperatuuriga kontrollitud kaudse kalorimeetria süsteemi.Hiiri majutati eraldi koos allapanuga, kuid ilma pesa- või peavarjumaterjalideta.Temperatuur on seatud 22, 25, 27,5 või 30 °C peale.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 25, 27,5 ja 30 °C juures hoitud hiiri konstantsetes tingimustes kuni 17. päevani.Samal ajal tõsteti temperatuuri 22°C rühmas igal teisel päeval 2°C intervalliga, reguleerides temperatuuri tsüklit (06:00 h) valgusega kokkupuute alguses (andmed on näidatud joonisel 1). .15. päeval langes temperatuur 22 °C-ni ja kahe päeva jooksul koguti andmeid, et saada järgnevate ravide lähteandmed.Kõigile hiirtele lisati nahad päeval 17 ja pesamaterjali 20. päeval (joonis 5).23. päeval hiired kaaluti ja neile tehti MRI-skaneerimine ning jäeti seejärel 24 tunniks üksi.24. päeval paastuti hiired fotoperioodi algusest (06:00) ja said OGTT-d (2 g/kg) kell 12:00 (6-7 tundi tühja kõhuga).Seejärel viidi hiired tagasi nende vastavatesse SABLE tingimustesse ja eutaniseeriti teisel päeval (25. päeval).
DIO hiired (n = 8) järgisid sama protokolli kui normaalkaalulised hiired (nagu on kirjeldatud ülal ja joonisel 8).Hiired säilitasid kogu energiakulu katse vältel 45% HFD-d.
VO2 ja VCO2, samuti veeauru rõhk registreeriti sagedusel 1 Hz raku ajakonstandiga 2,5 min.Toidu- ja veetarbimist koguti toidu- ja veeämbrite massi pideva registreerimisega (1 Hz).Kasutatud kvaliteedimonitori eraldusvõime oli 0,002 g.Aktiivsuse tasemed registreeriti 3D XYZ-kiire massiivi monitori abil, andmeid koguti sisemise eraldusvõimega 240 Hz ja need esitati iga sekundi järel, et kvantifitseerida kogu läbitud vahemaa (m) efektiivse ruumilise eraldusvõimega 0, 25 cm.Andmeid töödeldi Sable Systems Macro Interpreter v.2.41-ga, arvutades EE ja RER ning filtreerides välja kõrvalekalded (nt valesöögisündmused).Makrointerpretaator 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 metabolismi, reguleerides glükoosi metaboliseerivate hormoonide sekretsiooni.Selle hüpoteesi kontrollimiseks lõpetasime lõpuks kehatemperatuuri uuringu, provotseerides normaalse kehakaaluga hiiri DIO suukaudse glükoosisisaldusega (2 g/kg).Meetodeid kirjeldatakse üksikasjalikult lisamaterjalides.
Uuringu lõpus (25. päev) paastuti hiiri 2–3 tundi (alates kell 06.00), tuimastati isofluraaniga ja neist eemaldati retroorbitaalse veenipunktsiooniga täielikult verejooks.Plasma lipiidide ning hormoonide ja lipiidide kvantifitseerimist maksas on kirjeldatud lisamaterjalides.
Uurimaks, kas kesta temperatuur põhjustab lipolüüsi mõjutavaid rasvkoes sisemisi muutusi, lõigati pärast verejooksu viimast etappi hiirtelt välja kubeme- ja epididümaalne rasvkude.Kudesid töödeldi äsja välja töötatud ex vivo lipolüüsi testi abil, mida on kirjeldatud jaotises Täiendavad meetodid.
Pruun rasvkude (BAT) koguti uuringu lõpu päeval ja töödeldi vastavalt täiendavates meetodites kirjeldatule.
Andmed on esitatud kui keskmine ± SEM.Graafikud loodi programmis GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) ja graafikat redigeeriti programmis Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).Statistilist olulisust hinnati GraphPad Prismas ja testiti paaris-t-testiga, korduvate mõõtmistega ühesuunalise/kahesuunalise ANOVA-ga, millele järgnes Tukey mitmekordse võrdluse test või paaritu ühesuunalise ANOVA-ga, millele järgnes vajaduse korral Tukey mitmekordse võrdluse test.Andmete Gaussi jaotus kinnitati enne testimist D'Agostino-Pearsoni normaalsuse testiga.Valimi suurus on näidatud jaotise "Tulemused" vastavas jaotises, samuti legendis.Kordamine on määratletud kui mis tahes mõõtmine, mis on tehtud samal loomal (in vivo või koeprooviga).Andmete reprodutseeritavuse osas demonstreeriti seost energiakulu ja juhtumi temperatuuri vahel neljas sõltumatus uuringus, milles kasutati erinevaid sarnase uuringuplaaniga hiiri.
Üksikasjalikud katseprotokollid, materjalid ja algandmed on saadaval juhtivautori Rune E. Kuhre mõistliku taotluse korral.See uuring ei tekitanud uusi unikaalseid reaktiive, transgeenseid looma-/rakuliine ega sekveneerimisandmeid.
Lisateavet uuringu kavandamise kohta leiate selle artikliga seotud loodusuuringute aruande kokkuvõttest.
Kõik andmed moodustavad graafiku.1-7 deponeeriti Science andmebaasi hoidlasse, juurdepääsunumber: 1253.11.sciencedb.02284 või https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.ESM-is näidatud andmed võidakse pärast mõistlikku testimist saata Rune E Kuhre'ile.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratory animal assurrogate model of human obesity. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Laboratory animal assurrogate model of human obesity.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.ja Tang-Christensen M. Laboriloomad kui inimeste rasvumise asendusmudelid. 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. Eksperimentaalsed loomad kui asendusmudel inimestele.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.ja Tang-Christensen M. Laboriloomad kui inimeste rasvumise asendusmudelid.Acta farmakoloogia.krimi 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Uue Mie konstandi arvutamine ja põletuse suuruse 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. Füsioloogia.endokriinsed.ainevahetus.311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al.Temperatuuriga kohandatud pruun rasvkude moduleerib insuliinitundlikkust.Diabeet 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al.Madalam kriitiline temperatuur ja külmast põhjustatud termogenees olid kõhnade ja ülekaaluliste inimeste kehakaalu ja põhiainevahetuse kiirusega pöördvõrdelised.J. Soojalt.bioloogia.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimaalsed pidamistemperatuurid hiirte jaoks inimeste termilise keskkonna jäljendamiseks: eksperimentaalne uuring. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimaalsed pidamistemperatuurid hiirte jaoks inimeste termilise keskkonna jäljendamiseks: eksperimentaalne uuring.Fischer, AW, Cannon, B. ja Nedergaard, J. Optimaalsed majatemperatuurid hiirte jaoks inimese termilise keskkonna jäljendamiseks: 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. Inimese termilist keskkonda simuleerivate hiirte optimaalne pidamistemperatuur: eksperimentaalne uuring.Moore.ainevahetus.7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Milline on parim eluruumi temperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Milline on parim eluruumi temperatuur 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.ainevahetus.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Hiired kui inimese füsioloogia eksperimentaalsed mudelid: kui eluaseme temperatuur on mitu kraadi. Seeley, RJ & MacDougald, OA Hiired kui inimese füsioloogia eksperimentaalsed mudelid: kui eluaseme temperatuur on mitu kraadi. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека: когда несколько градусов когда несколько градусов. Seeley, RJ & MacDougald, OA Hiired kui inimfüsioloogia eksperimentaalsed mudelid: kui paar kraadi eluruumis muudab 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 температ ение. Seeley, RJ & MacDougald, OA hiired kui inimese füsioloogia eksperimentaalne mudel: kui paar kraadi toatemperatuuri on oluline.Rahvuslik ainevahetus.3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Vastus küsimusele „Milline on parim eluruumi temperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Vastus küsimusele „Milline on parim eluruumi temperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?” Fischer, AW, Cannon, B. & 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. vastavad küsimusele "Milline on optimaalne kesta temperatuur hiirekatsete ülekandmiseks inimestele?"Jah: termoneutraalne.Moore.ainevahetus.26, 1-3 (2019).
Postitusaeg: 28.10.2022
