Дякуємо, що відвідали Nature.com.Версія браузера, яку ви використовуєте, має обмежену підтримку CSS.Для найкращої роботи радимо використовувати оновлений браузер (або вимкнути режим сумісності в Internet Explorer).Тим часом, щоб забезпечити постійну підтримку, ми відтворюємо сайт без стилів і JavaScript.
Більшість метаболічних досліджень на мишах проводять при кімнатній температурі, хоча в цих умовах, на відміну від людей, миші витрачають багато енергії на підтримку внутрішньої температури.Тут ми описуємо нормальну вагу та спричинене дієтою ожиріння (DIO) у мишей C57BL/6J, яких годували чау-чау або дієтою з високим вмістом жиру 45% відповідно.Мишей поміщали на 33 дні при 22, 25, 27,5 і 30°C в систему непрямої калориметрії.Ми показуємо, що витрати енергії лінійно зростають від 30°C до 22°C і приблизно на 30% вище при 22°C в обох моделях мишей.У мишей із нормальною вагою споживання їжі протидіяло ЕЕ.І навпаки, миші DIO не зменшували споживання їжі при зниженні EE.Таким чином, наприкінці дослідження миші при 30 °C мали вищу масу тіла, жирову масу та гліцерин і тригліцериди в плазмі, ніж миші при 22 °C.Дисбаланс у мишей DIO може бути пов’язаний із збільшенням дієти, заснованої на задоволенні.
Миша є найбільш часто використовуваною тваринною моделлю для вивчення фізіології та патофізіології людини, і часто є твариною за замовчуванням, яка використовується на ранніх стадіях відкриття та розробки ліків.Проте миші відрізняються від людей декількома важливими фізіологічними аспектами, і хоча алометричне масштабування можна певною мірою використовувати для перекладу на людей, величезні відмінності між мишами та людьми полягають у терморегуляції та енергетичному гомеостазі.Це демонструє фундаментальну невідповідність.Середня маса тіла дорослих мишей принаймні в тисячу разів менша, ніж у дорослих (50 г проти 50 кг), а співвідношення площі поверхні до маси відрізняється приблизно в 400 разів через нелінійне геометричне перетворення, описане Мі. .Рівняння 2. У результаті миші втрачають значно більше тепла порівняно зі своїм об’ємом, тому вони більш чутливі до температури, більш схильні до гіпотермії та мають середній рівень основного метаболізму в десять разів вищий, ніж у людей.За стандартної кімнатної температури (~22°C) миші повинні збільшити свої загальні витрати енергії (EE) приблизно на 30%, щоб підтримувати температуру всередині тіла.При нижчих температурах EE збільшується ще більше приблизно на 50% і 100% при 15 і 7°C порівняно з EE при 22°C.Таким чином, стандартні умови утримання викликають реакцію на холодовий стрес, що може поставити під загрозу передачу результатів миші людям, оскільки люди, які живуть у сучасних суспільствах, проводять більшу частину свого часу в термонейтральних умовах (оскільки наше нижче співвідношення площі поверхні до об’єму робить нас менш чутливими до температура, оскільки ми створюємо термонейтральну зону (TNZ) навколо себе, що перевищує базальний рівень метаболізму) охоплює ~19–30°C6, тоді як у мишей є більш висока та вужча смуга, яка охоплює лише 2–4°C7,8 Насправді це важливо. аспект привернув значну увагу в останні роки4, 7, 8, 9, 10, 11, 12 і було припущено, що деякі «видові відмінності» можна пом’якшити шляхом підвищення температури оболонки 9. Однак немає консенсусу щодо температурного діапазону що становить термонейтральність у мишей.Таким чином, чи є нижня критична температура в термонейтральному діапазоні у одноколінних мишей ближчою до 25°C або ближче до 30°C4, 7, 8, 10, 12, залишається спірним.EE та інші метаболічні параметри обмежені годинами або днями, тому ступінь, до якої тривалий вплив різних температур може вплинути на такі метаболічні параметри, як маса тіла, невідомий.споживання, використання субстрату, толерантність до глюкози, а також концентрації ліпідів і глюкози в плазмі крові та гормонів, що регулюють апетит.Крім того, необхідні подальші дослідження, щоб з’ясувати, якою мірою дієта може впливати на ці параметри (миші DIO на дієті з високим вмістом жиру можуть бути більше орієнтовані на дієту, засновану на задоволенні (гедонічній).Щоб надати більше інформації на цю тему, ми вивчили вплив температури вирощування на вищезазначені метаболічні параметри у дорослих мишей-самців із нормальною вагою та мишей-самців із спричиненим дієтою ожирінням (DIO) на дієті з високим вмістом жиру 45%.Мишей тримали при 22, 25, 27,5 або 30 °C протягом принаймні трьох тижнів.Температури нижче 22°C не досліджувалися, оскільки стандартні умови утримання тварин рідко бувають нижчими за кімнатну.Ми виявили, що миші DIO з нормальною вагою та одноколірними мишами однаково реагували на зміни температури у вольєрі з точки зору EE та незалежно від умов вольєру (з укриттям/матеріалом для гніздування або без нього).Однак у той час як миші з нормальною вагою регулювали споживання їжі відповідно до EE, споживання їжі мишей DIO було в основному незалежним від EE, що призвело до збільшення ваги мишей.Згідно з даними про масу тіла, концентрації ліпідів і кетонових тіл у плазмі показали, що миші DIO при 30°C мали більш позитивний енергетичний баланс, ніж миші при 22°C.Основні причини відмінностей у балансі споживання енергії та ЕЕ між мишами з нормальною вагою та мишами DIO вимагають подальшого вивчення, але можуть бути пов’язані з патофізіологічними змінами у мишей DIO та ефектом дієти, заснованої на задоволенні, в результаті дієти з ожирінням.
EE зростав лінійно від 30 до 22°C і був приблизно на 30% вищим при 22°C порівняно з 30°C (рис. 1a,b).Швидкість дихального обміну (РД) не залежала від температури (рис. 1в, г).Споживання їжі відповідало динаміці EE та збільшувалося зі зниженням температури (також на ~30% вище при 22°C порівняно з 30°C (рис. 1e,f). Споживання води. Об’єм і рівень активності не залежали від температури (рис. 1g ).
Мишей-самців (C57BL/6J, віком 20 тижнів, індивідуальне утримання, n=7) містили в метаболічних клітинах при 22°C протягом одного тижня до початку дослідження.Через два дні після збору фонових даних температуру підвищували з кроком 2°C о 06:00 годин на добу (початок світлової фази).Дані представлені як середнє ± стандартна помилка середнього, а темнова фаза (18:00–06:00 год) представлена сірим квадратом.a Витрати енергії (ккал/год), b Загальні витрати енергії при різних температурах (ккал/24 год), c Швидкість дихального обміну (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Середній RER у світлі та темряві (VCO2 /VO2) у фазі (нульове значення визначається як 0,7).e загальне споживання їжі (г), f загальне споживання їжі за 24 години, г загальне споживання води за 24 години (мл), h загальне споживання води за 24 години, i кумулятивний рівень активності (м) і j загальний рівень активності (м/24 год).).Мишей витримували при вказаній температурі протягом 48 годин.Дані, наведені для 24, 26, 28 і 30°C, стосуються останніх 24 годин кожного циклу.Мишей годували протягом усього дослідження.Статистичну значущість перевіряли повторними вимірюваннями одностороннього дисперсійного аналізу з наступним тестом множинного порівняння Тьюкі.Зірочки вказують на значення для початкового значення 22°C, затінення вказує на значення між іншими групами, як зазначено. *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.Були розраховані середні значення за весь період експерименту (0-192 години).n = 7.
Як і у випадку мишей із нормальною вагою, EE збільшувався лінійно зі зниженням температури, і в цьому випадку EE також був приблизно на 30% вищим при 22°C порівняно з 30°C (рис. 2a,b).RER не змінювався за різних температур (рис. 2в, г).На відміну від мишей із нормальною вагою, споживання їжі не відповідало EE як функції кімнатної температури.Споживання їжі, споживання води та рівень активності не залежали від температури (рис. 2e–j).
Самців (C57BL/6J, 20 тижнів) мишей DIO окремо поміщали в метаболічні клітини при 22°C протягом одного тижня до початку дослідження.Миші можуть використовувати 45% HFD ad libitum.Після акліматизації протягом двох днів були зібрані вихідні дані.Згодом температуру підвищували з кроком 2°C через день о 06:00 (початок світлової фази).Дані представлені як середнє ± стандартна помилка середнього, а темнова фаза (18:00–06:00 год) представлена сірим квадратом.a Витрати енергії (ккал/год), b Загальні витрати енергії при різних температурах (ккал/24 год), c Швидкість дихального обміну (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Середній RER у світлі та темряві (VCO2 /VO2) у фазі (нульове значення визначається як 0,7).e загальне споживання їжі (г), f загальне споживання їжі за 24 години, г загальне споживання води за 24 години (мл), h загальне споживання води за 24 години, i кумулятивний рівень активності (м) і j загальний рівень активності (м/24 год).).Мишей витримували при вказаній температурі протягом 48 годин.Дані, наведені для 24, 26, 28 і 30°C, стосуються останніх 24 годин кожного циклу.Мишей підтримували при 45% HFD до кінця дослідження.Статистичну значущість перевіряли повторними вимірюваннями одностороннього дисперсійного аналізу з наступним тестом множинного порівняння Тьюкі.Зірочки вказують на значення для початкового значення 22°C, затінення вказує на значення між іншими групами, як зазначено. *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.Були розраховані середні значення за весь період експерименту (0-192 години).n = 7.
В іншій серії експериментів ми досліджували вплив температури навколишнього середовища на ті ж параметри, але цього разу між групами мишей, яких постійно тримали при певній температурі.Мишей розділили на чотири групи, щоб мінімізувати статистичні зміни середнього значення та стандартного відхилення маси тіла, жиру та нормальної маси тіла (рис. 3a–c).Після 7 днів акліматизації зареєстровано 4,5 дні ЕЕ.На EE суттєво впливає температура навколишнього середовища як у світлий час доби, так і вночі (рис. 3d), і вона лінійно зростає зі зниженням температури від 27,5°C до 22°C (рис. 3e).Порівняно з іншими групами, RER групи 25°C був дещо знижений, і не було відмінностей між іншими групами (рис. 3f,g).Споживання їжі паралельно до моделі EE збільшилося приблизно на 30% при 22°C порівняно з 30°C (рис. 3h,i).Споживання води та рівень активності істотно не відрізнялися між групами (рис. 3j,k).Вплив різних температур протягом до 33 днів не призводив до відмінностей у масі тіла, нежировій масі та жировій масі між групами (рис. 3n-s), але призводив до зменшення нежирової маси тіла приблизно на 15% порівняно з самооцінки (рис. 3n-s).3б, г, в)), а жирова маса зросла більш ніж у 2 рази (від ~1 г до 2–3 г, рис. 3в, т, в).На жаль, шафа 30°C має помилки калібрування та не може надати точні дані EE та RER.
- Маса тіла (a), безжирова маса (b) і жирова маса (c) через 8 днів (за день до переведення на систему SABLE).d Споживання енергії (ккал/год).e Середнє споживання енергії (0–108 годин) за різних температур (ккал/24 години).f Коефіцієнт дихального обміну (RER) (VCO2/VO2).g Середній RER (VCO2/VO2).h Загальне споживання їжі (г).i Середнє споживання їжі (г/24 години).j Загальна витрата води (мл).k Середнє споживання води (мл/24 год).l Сукупний рівень активності (м).m Середній рівень активності (м/24 год).n маса тіла на 18-й день, o зміна маси тіла (від -8-го до 18-го дня), p нежирова маса на 18-й день, q зміна нежирової маси (від -8-го до 18-го дня), r маса жиру на 18-й день , і зміна жирової маси (від -8 до 18 днів).Статистичну значущість повторних вимірювань перевіряли за допомогою Oneway-ANOVA з наступним тестом множинного порівняння Тьюкі. *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.Дані представлені як середнє + стандартна помилка середнього, темна фаза (18:00-06:00 год) представлена сірими прямокутниками.Точки на гістограмах представляють окремих мишей.Були розраховані середні значення за весь період експерименту (0-108 годин).n = 7.
Мишей порівнювали за масою тіла, нежировою масою та жировою масою на початковому рівні (рис. 4a–c) і підтримували при 22, 25, 27,5 та 30°C, як у дослідженнях з мишами з нормальною вагою..При порівнянні груп мишей зв’язок між EE та температурою показав подібний лінійний зв’язок із температурою з часом у тих самих мишей.Так, миші, яких утримували при 22°C, споживали приблизно на 30% більше енергії, ніж миші, яких утримували при 30°C (рис. 4d, e).Під час вивчення впливу на тварин температура не завжди впливала на RER (рис. 4f,g).Споживання їжі, споживання води та активність не зазнавали значного впливу температури (рис. 4h–m).Після 33 днів вирощування миші при 30°C мали значно більшу масу тіла, ніж миші при 22°C (рис. 4n).Порівняно з відповідними базовими точками, миші, яких вирощували при 30°C, мали значно більшу масу тіла, ніж миші, яких вирощували при 22°C (середнє ± стандартна помилка середнього значення: рис. 4o).Відносно вищий приріст ваги був зумовлений збільшенням жирової маси (рис. 4p, q), а не збільшенням нежирної маси (рис. 4r, s).Відповідно до нижчого значення EE при 30°C, експресія кількох генів BAT, які підвищують функцію/активність BAT, була знижена при 30°C порівняно з 22°C: Adra1a, Adrb3 і Prdm16.Інші ключові гени, які також підвищують функцію/активність BAT, не постраждали: Sema3a (регуляція росту нейритів), Tfam (мітохондріальний біогенез), Adrb1, Adra2a, Pck1 (глюконеогенез) і Cpt1a.Дивно, що Ucp1 і Vegf-a, пов’язані з підвищенням термогенної активності, не зменшилися в групі, яка приймала 30°C.Фактично, рівні Ucp1 у трьох мишей були вищими, ніж у групі 22°C, а Vegf-a та Adrb2 були значно підвищені.Порівняно з групою, яка отримувала температуру 22 °C, миші, яких підтримували при 25 °C і 27,5 °C, не показали змін (додатковий малюнок 1).
- Маса тіла (a), безжирова маса (b) і жирова маса (c) через 9 днів (за день до переведення на систему SABLE).d Енергоспоживання (EE, ккал/год).e Середнє споживання енергії (0–96 годин) за різних температур (ккал/24 години).f Коефіцієнт дихального обміну (RER, VCO2/VO2).g Середній RER (VCO2/VO2).h Загальне споживання їжі (г).i Середнє споживання їжі (г/24 години).j Загальна витрата води (мл).k Середнє споживання води (мл/24 год).l Сукупний рівень активності (м).m Середній рівень активності (м/24 год).n Маса тіла на 23-й день (г), o Зміна маси тіла, p Нежирна маса, q Зміна нежирової маси (г) на 23-й день порівняно з 9-м днем, Зміна жирової маси (г) на 23-й день, жир маса (г) порівняно з 8 днем, 23 днем порівняно з -8 днем.Статистичну значущість повторних вимірювань перевіряли за допомогою Oneway-ANOVA з наступним тестом множинного порівняння Тьюкі. *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.Дані представлені як середнє + стандартна помилка середнього, темна фаза (18:00-06:00 год) представлена сірими прямокутниками.Точки на гістограмах представляють окремих мишей.Середні значення були розраховані за весь експериментальний період (0-96 годин).n = 7.
Як і люди, миші часто створюють мікросередовища, щоб зменшити втрату тепла в навколишнє середовище.Щоб кількісно визначити важливість цього середовища для EE, ми оцінювали EE при 22, 25, 27,5 і 30 °C, з або без шкіряних щитків і гніздового матеріалу.При 22°C додавання стандартних оболонок знижує EE приблизно на 4%.Подальше додавання гніздового матеріалу зменшило ЕЕ на 3–4% (рис. 5а,б).Жодних істотних змін у RER, споживанні їжі, споживанні води або рівнях активності не спостерігалося при додаванні будинків або шкур + постіль (рис. 5i–p).Додавання шкіри та гніздового матеріалу також значно знизило EE при 25 і 30 °C, але відповіді були кількісно меншими.При 27,5°C різниці не спостерігалося.Примітно, що в цих експериментах EE зменшувався зі збільшенням температури, у цьому випадку приблизно на 57% нижче, ніж EE при 30°C порівняно з 22°C (рис. 5c–h).Такий самий аналіз проводився лише для світлової фази, де EE був ближчим до базальної швидкості метаболізму, оскільки в цьому випадку миші здебільшого відпочивали в шкірі, що призвело до порівнянних розмірів ефекту при різних температурах (додатковий рис. 2a–h) .
Дані для мишей із укриття та гніздового матеріалу (темно-синій), житла, але без гніздового матеріалу (світло-блакитний), а також житла та гніздового матеріалу (помаранчевий).Споживання енергії (EE, ккал/год) для кімнат a, c, e і g при 22, 25, 27,5 і 30 °C, b, d, f і h означає EE (ккал/год).ip Дані для мишей, яких утримували при 22°C: i частота дихання (RER, VCO2/VO2), j середнє RER (VCO2/VO2), k сукупне споживання їжі (г), l середнє споживання їжі (г/24 год), м загальне споживання води (мл), n середнє споживання води AUC (мл/24 год), o загальна активність (м), p середній рівень активності (м/24 год).Дані представлені як середнє + стандартна помилка середнього, темна фаза (18:00-06:00 год) представлена сірими прямокутниками.Точки на гістограмах представляють окремих мишей.Статистичну значущість повторних вимірювань перевіряли за допомогою Oneway-ANOVA з наступним тестом множинного порівняння Тьюкі. *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.Були розраховані середні значення за весь період експерименту (0-72 години).n = 7.
У мишей із нормальною вагою (2-3 години голодування) вирощування при різних температурах не призвело до суттєвих відмінностей у плазмових концентраціях ТГ, 3-HB, холестерину, АЛТ та АСТ, але ЛПВЩ як функції температури.Малюнок 6a-e).Концентрації лептину, інсуліну, С-пептиду та глюкагону в плазмі натщесерце також не відрізнялися між групами (рис. 6g–j).У день проведення тесту на толерантність до глюкози (через 31 день при різних температурах) базовий рівень глюкози в крові (5-6 годин голодування) становив приблизно 6,5 мМ, без різниці між групами. Пероральне введення глюкози значно підвищувало концентрацію глюкози в крові в усіх групах, але як пікова концентрація, так і додаткова площа під кривими (iAUC) (15–120 хв) були нижчими в групі мишей, яких утримували при 30 °C (окремі моменти часу: P <0,05–P <0,0001, рис. 6k, l) порівняно з мишами, яких утримували при 22, 25 і 27,5 °C (які не відрізнялися між собою). Пероральне введення глюкози значно підвищувало концентрацію глюкози в крові в усіх групах, але як пікова концентрація, так і додаткова площа під кривими (iAUC) (15–120 хв) були нижчими в групі мишей, яких утримували при 30 °C (окремі моменти часу: P <0,05–P <0,0001, рис. 6k, l) порівняно з мишами, яких утримували при 22, 25 і 27,5 °C (які не відрізнялися між собою). Пероральне введення глюкози значно підвищило концентрацію глюкози в крові у всіх групах, але як пікова концентрація, так і площа приросту під кривими (iAUC) (15–120 хв) були нижчими в групі мишей, що містяться при 30 °C (окремі тимчасові точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) у порівнянні з мишами, що містяться при 22, 25 і 27,5 ° C (которие не відрізнялися між собою). Пероральне введення глюкози значно підвищувало концентрацію глюкози в крові в усіх групах, але як пікова концентрація, так і додаткова площа під кривими (iAUC) (15–120 хв) були нижчими в групі мишей 30°C (окремі моменти часу: P <0,05– P <0,0001, рис. 6k, l) порівняно з мишами, яких утримували при 22, 25 та 27,5 °C (які не відрізнялися одна від одної).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度，但在30 °C 饲养的小鼠组中，峰值浓度和曲线下增加面积 (iAUC) (15-120 分钟) 均较低 (各个时间点) ：P < 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27,5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 °C 饲养 小鼠组 中 ， 浓度和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点 点: P < 0,05–P < 0,0001，图6k，l）与饲养在22、25和27,5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。Пероральне введення глюкози значно підвищувало концентрацію глюкози в крові в усіх групах, але як пікова концентрація, так і площа під кривою (iAUC) (15–120 хв) були нижчими в групі мишей, які отримували 30°C (усі точки часу).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, рис.6l, l) порівняно з мишами, яких утримували при 22, 25 і 27,5 °C (без відмінностей один від одного).
Концентрації ТГ, 3-HB, холестерину, ЛПВЩ, АЛТ, АСТ, СЖК, гліцерину, лептину, інсуліну, С-пептиду та глюкагону показані у дорослих самців мишей DIO(al) після 33 днів годування при вказаній температурі. .Мишей не годували за 2-3 години до забору крові.Виняток становив пероральний тест на толерантність до глюкози, який проводили за два дні до закінчення дослідження на мишах, які голодували протягом 5-6 годин і витримувалися при відповідній температурі протягом 31 дня.Мишей заражали 2 г/кг маси тіла.Площа під даними кривої (L) виражається як додаткові дані (iAUC).Дані представлені як середнє ± SEM.Крапки представляють окремі зразки. *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.
У мишей DIO (також голодували протягом 2-3 годин) концентрації холестерину в плазмі, HDL, ALT, AST і FFA не відрізнялися між групами.І ТГ, і гліцерин були значно підвищені в групі 30°C порівняно з групою 22°C (рисунки 7a–h).Навпаки, 3 ГБ були приблизно на 25% нижчими за 30°C порівняно з 22°C (рис. 7b).Таким чином, хоча миші, яких утримували при 22°C, мали загальний позитивний енергетичний баланс, як свідчить збільшення ваги, відмінності в плазмових концентраціях ТГ, гліцерину та 3-HB свідчать про те, що у мишей при 22°C при відборі проб було менше, ніж при 22° C.°C.Миші, яких вирощували при 30 °C, були у відносно більш енергетично негативному стані.Відповідно до цього, концентрація екстрагованого гліцерину та ТГ у печінці, але не глікогену та холестерину, була вищою в групі 30 °C (додаткова рис. 3a-d).Щоб дослідити, чи залежні від температури відмінності в ліполізі (як вимірюють плазмовий ТГ і гліцерин) є результатом внутрішніх змін у епідидимальному або паховому жирі, ми витягли жирову тканину з цих запасів наприкінці дослідження та кількісно визначили вільні жирні кислоти з природних умовах.і виділення гліцерину.У всіх експериментальних групах зразки жирової тканини з епідидимальних і пахових депо показали принаймні дворазове збільшення продукції гліцерину та FFA у відповідь на стимуляцію ізопротеренолом (додаткова рис. 4a–d).Однак не було виявлено впливу температури оболонки на базальний або стимульований ізопротеренолом ліполіз.Відповідно до більшої маси тіла та маси жиру, рівні лептину в плазмі були значно вищими в групі, яка отримувала температуру 30 °C, ніж у групі, яка отримувала 22 °C (рис. 7i).Навпаки, рівні інсуліну та С-пептиду в плазмі не відрізнялися між температурними групами (рис. 7k, k), але глюкагон плазми показав залежність від температури, але в цьому випадку майже 22 °C у протилежній групі порівнювали двічі. до 30°C.ВІД.Група C (рис. 7l).FGF21 не відрізнявся між різними температурними групами (рис. 7m).У день ОГТТ початковий рівень глюкози в крові становив приблизно 10 мМ і не відрізнявся між мишами, яких утримували при різних температурах (рис. 7n).Пероральне введення глюкози підвищувало рівень глюкози в крові та досягало піку в усіх групах при концентрації приблизно 18 мМ через 15 хвилин після прийому.Не було суттєвих відмінностей в iAUC (15–120 хв) і концентраціях у різні моменти часу після введення дози (15, 30, 60, 90 і 120 хв) (Малюнок 7n, o).
Концентрації в плазмі тригліцеридів, 3-HB, холестерину, HDL, ALT, AST, FFA, гліцерину, лептину, інсуліну, C-пептиду, глюкагону та FGF21 були показані у дорослих самців мишей DIO (ao) після 33 днів годування.задана температура.Мишей не годували за 2-3 години до забору крові.Оральний тест на толерантність до глюкози був винятком, оскільки його проводили в дозі 2 г/кг маси тіла за два дні до закінчення дослідження на мишах, яких голодували протягом 5-6 годин і утримували при відповідній температурі протягом 31 дня.Площа під даними кривої (o) показана як додаткові дані (iAUC).Дані представлені як середнє ± SEM.Крапки представляють окремі зразки. *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.
Передача даних про гризунів людям є складним питанням, яке відіграє центральну роль у тлумаченні важливості спостережень у контексті фізіологічних і фармакологічних досліджень.З економічних причин і для полегшення дослідження мишей часто тримають при кімнатній температурі нижче їхньої термонейтральної зони, що призводить до активації різних компенсаторних фізіологічних систем, які збільшують швидкість метаболізму та потенційно погіршують трансляцію9.Таким чином, вплив холоду на мишей може зробити мишей стійкими до ожиріння, спричиненого дієтою, і може запобігти гіперглікемії у щурів, які отримували стрептозотоцин, завдяки підвищеному інсулінонезалежному транспорту глюкози.Однак неясно, якою мірою тривалий вплив різних відповідних температур (від кімнатної до термонейтральної) впливає на різний енергетичний гомеостаз мишей із нормальною вагою (на їжі) і мишей DIO (на HFD) і метаболічні параметри, а також ступінь до якого вони змогли збалансувати збільшення EE зі збільшенням споживання їжі.Дослідження, представлене в цій статті, має на меті внести певну ясність у цю тему.
Ми показуємо, що у дорослих мишей із нормальною вагою та самців мишей DIO EE обернено пропорційний кімнатній температурі між 22 і 30 °C.Таким чином, EE при 22°C був приблизно на 30% вищим, ніж при 30°C.в обох моделях мишок.Однак важлива відмінність між мишами з нормальною вагою та мишами DIO полягає в тому, що в той час як миші з нормальною вагою відповідали ЕЕ за нижчих температур шляхом відповідного регулювання споживання їжі, споживання їжі мишей DIO змінювалося на різних рівнях.Температури дослідження були подібними.Через один місяць миші DIO, яких утримували при 30°C, набрали більше ваги тіла та маси жиру, ніж миші, яких утримували при 22°C, тоді як звичайні люди, яких утримували при тій же температурі та протягом того самого періоду часу, не призвели до лихоманки.залежна різниця маси тіла.вага мишей.Порівняно з температурами, близькими до термонейтральних або при кімнатній температурі, зростання при кімнатній температурі призвело до того, що миші з DIO або нормальною вагою на дієті з високим вмістом жиру, але не на дієті з нормальною вагою, набирали відносно меншу вагу.тіло.Підтримується іншими дослідженнями17,18,19,20,21, але не всіма22,23.
Передбачається, що здатність створити мікросередовище для зменшення тепловтрат зсуває термонейтральність вліво8, 12. У нашому дослідженні як додавання гніздового матеріалу, так і приховування зменшили EE, але не призвели до термонейтральності до 28°C.Таким чином, наші дані не підтверджують, що нижня точка термонейтральності у дорослих мишей з одним колінним суглобом, з або без екологічно збагачених будиночків, повинна становити 26-28°C, як показано8,12, але вони підтверджують інші дослідження, які демонструють термонейтральність.температури 30°C у мишей із низькою точкою 7, 10, 24. Що ускладнює ситуацію, було показано, що термонейтральна точка у мишей не є статичною протягом дня, оскільки вона нижча під час фази спокою (світла), можливо, через меншу калорійність. виробництво в результаті активності та індукованого дієтою термогенезу.Так, у світлій фазі нижня точка термонейтральності виявляється ~29°С, а в темновій — ~33°С25.
Зрештою, співвідношення між температурою навколишнього середовища та загальним споживанням енергії визначається розсіюванням тепла.У цьому контексті відношення площі поверхні до об’єму є важливим чинником термічної чутливості, що впливає як на розсіювання тепла (площа поверхні), так і на теплоутворення (об’єм).Крім площі поверхні теплообмін також визначається ізоляцією (швидкістю тепловіддачі).У людей жирова маса може зменшити втрату тепла шляхом створення ізоляційного бар’єру навколо оболонки тіла, і було припущено, що жирова маса також важлива для теплоізоляції у мишей, знижуючи термонейтральну точку та знижуючи температурну чутливість нижче термонейтральної точки ( нахил кривої).температура навколишнього середовища порівняно з EE)12.Наше дослідження не було розроблено для прямої оцінки цього передбачуваного зв’язку, оскільки дані про склад тіла були зібрані за 9 днів до того, як були зібрані дані про витрати енергії, і оскільки жирова маса не була стабільною протягом усього дослідження.Однак, оскільки миші з нормальною вагою та DIO мають на 30% нижчий EE при 30°C, ніж при 22°C, незважаючи на щонайменше 5-кратну різницю в масі жиру, наші дані не підтверджують, що ожиріння повинно забезпечити базову ізоляцію.фактор, принаймні не в досліджуваному діапазоні температур.Це узгоджується з іншими дослідженнями, які краще розроблені для вивчення цього4,24.У цих дослідженнях ізоляційний ефект ожиріння був невеликим, але виявилося, що хутро забезпечує 30-50% загальної теплоізоляції4,24.Однак у мертвих мишей теплопровідність зросла приблизно на 450% відразу після смерті, що свідчить про те, що ізоляційний ефект хутра необхідний для роботи фізіологічних механізмів, включаючи звуження судин.Окрім видових відмінностей хутра між мишами та людьми, на поганий ізоляційний ефект ожиріння у мишей також можуть впливати наступні міркування: ізоляційний фактор жирової маси людини в основному опосередковується масою (товщиною) підшкірного жиру 26,27.Як правило, у гризунів менше 20% від загального тваринного жиру28.Крім того, загальна маса жиру може навіть не бути оптимальним показником теплоізоляції індивіда, оскільки стверджується, що покращена теплоізоляція компенсується неминучим збільшенням площі поверхні (і, отже, збільшенням втрати тепла) у міру збільшення маси жиру..
У мишей із нормальною вагою плазмові концентрації ТГ, 3-ГВ, холестерину, ЛПВЩ, АЛТ і АСТ не змінювалися при різних температурах протягом майже 5 тижнів, ймовірно, через те, що миші перебували в однаковому стані енергетичного балансу.були такими ж за вагою та складом тіла, як наприкінці дослідження.Відповідно до подібності жирової маси, також не було відмінностей в рівнях лептину в плазмі, а також в інсуліні натще, С-пептиді та глюкагоні.Більше сигналів було виявлено у мишей DIO.Хоча миші при 22°C також не мали загального негативного енергетичного балансу в цьому стані (оскільки вони набирали вагу), наприкінці дослідження вони мали відносно більший дефіцит енергії порівняно з мишами, яких вирощували при 30°C, в таких умовах, як високі кетони.вироблення організмом (3-ГБ) і зниження концентрації гліцерину і ТГ в плазмі.Однак температурно-залежні відмінності в ліполізі не є результатом внутрішніх змін у епідидимальному або паховому жирі, таких як зміни в експресії ліпази, що реагує на адипогормон, оскільки FFA та гліцерин, що вивільняються з жиру, екстрагованого з цих депо, знаходяться між температурою групи схожі одна на одну.Хоча ми не досліджували симпатичний тонус у поточному дослідженні, інші виявили, що він (на основі частоти серцевих скорочень і середнього артеріального тиску) лінійно пов’язаний з температурою навколишнього середовища у мишей і приблизно нижчий при 30°C, ніж при 22°C 20% C Таким чином, залежні від температури відмінності в симпатичному тонусі можуть відігравати певну роль у ліполізі в нашому дослідженні, але оскільки підвищення симпатичного тонусу стимулює, а не пригнічує ліполіз, інші механізми можуть протидіяти цьому зниженню у культивованих мишей.Потенційна роль у розщепленні жиру в організмі.Кімнатна температура.Крім того, частина стимулюючого ефекту симпатичного тонусу на ліполіз опосередковано сильним інгібуванням секреції інсуліну, підкреслюючи вплив інсуліну, що перериває прийом добавок на ліполіз30, але в нашому дослідженні інсулін у плазмі натщесерце та симпатичний тонус С-пептиду при різних температурах були знижені. недостатньо для зміни ліполізу.Натомість ми виявили, що відмінності в енергетичному статусі, швидше за все, були основним фактором цих відмінностей у мишей DIO.Основні причини, які призводять до кращого регулювання споживання їжі за допомогою ЕЕ у мишей із нормальною вагою, потребують подальшого вивчення.Загалом, однак, споживання їжі контролюється гомеостатичними та гедонічними сигналами31,32,33.Хоча точаться дискусії щодо того, який із двох сигналів кількісно важливіший,31,32,33 добре відомо, що тривале споживання їжі з високим вмістом жиру призводить до більшої харчової поведінки, заснованої на задоволенні, яка певною мірою не пов’язана з гомеостаз..– регульоване споживання їжі34,35,36.Таким чином, підвищена гедонічна харчова поведінка мишей DIO, які отримували 45% HFD, може бути однією з причин, чому ці миші не збалансували споживання їжі з EE.Цікаво, що відмінності в апетиті та гормонах, що регулюють рівень глюкози в крові, також спостерігалися у мишей DIO з контрольованою температурою, але не у мишей із нормальною вагою.У мишей DIO рівень лептину в плазмі збільшувався з температурою, а рівень глюкагону знижувався з температурою.Ступінь, до якої температура може безпосередньо впливати на ці відмінності, заслуговує на подальше вивчення, але у випадку з лептином відносний негативний енергетичний баланс і, отже, нижча жирова маса у мишей при 22°C, безсумнівно, зіграли важливу роль, оскільки жирова маса та лептин у плазмі крові високо корельований37.Однак інтерпретація сигналу глюкагону є більш загадковою.Як і у випадку з інсуліном, секреція глюкагону сильно пригнічувалася підвищенням симпатичного тонусу, але передбачалося, що найвищий симпатичний тонус буде в групі 22°C, яка мала найвищі концентрації глюкагону в плазмі.Інсулін є ще одним сильним регулятором глюкагону в плазмі, а резистентність до інсуліну та діабет 2 типу тісно пов’язані з гіперглюкагонемією натще та після прийому їжі 38,39.Однак миші DIO в нашому дослідженні також були нечутливими до інсуліну, тому це також не могло бути основним фактором збільшення сигналізації глюкагону в групі 22°C.Вміст жиру в печінці також позитивно пов’язаний зі збільшенням концентрації глюкагону в плазмі, механізми якого, у свою чергу, можуть включати резистентність печінки до глюкагону, зниження виробництва сечовини, підвищення концентрації циркулюючих амінокислот і збільшення стимульованої амінокислотами секреції глюкагону40,41, 42.Однак, оскільки екстраговані концентрації гліцерину та ТГ не відрізнялися між температурними групами в нашому дослідженні, це також не могло бути потенційним фактором збільшення концентрацій у плазмі в групі 22°C.Трийодтиронін (Т3) відіграє вирішальну роль у загальній швидкості метаболізму та ініціації метаболічного захисту від гіпотермії43,44.Таким чином, концентрація Т3 у плазмі крові, яка, ймовірно, контролюється центрально опосередкованими механізмами 45, 46, збільшується як у мишей, так і у людей за менш ніж термонейтральних умов 47, хоча збільшення у людей є меншим, що є більш схильним до мишей.Це узгоджується з втратою тепла в навколишнє середовище.У поточному дослідженні ми не вимірювали концентрації Т3 у плазмі, але концентрації могли бути нижчими в групі, яка отримувала температуру 30°C, що може пояснити вплив цієї групи на рівень глюкагону в плазмі, оскільки ми (оновлений малюнок 5а) та інші показали, що Т3 підвищує рівень глюкагону в плазмі залежно від дози.Повідомлялося, що гормони щитовидної залози індукують експресію FGF21 у печінці.Подібно до глюкагону, концентрації FGF21 у плазмі також збільшувалися разом із концентраціями T3 у плазмі (додатковий рис. 5b і посилання 48), але порівняно з глюкагоном концентрації FGF21 у плазмі в нашому дослідженні не зазнавали впливу температури.Основні причини цієї розбіжності вимагають подальшого вивчення, але T3-керована індукція FGF21 повинна відбуватися при вищих рівнях експозиції T3 порівняно з спостережуваною T3-керованою реакцією глюкагону (додаткова рис. 5b).
Показано, що HFD тісно пов’язана з порушенням толерантності до глюкози та резистентності до інсуліну (маркери) у мишей, яких вирощували при 22°C.Однак HFD не асоціювався ні з порушенням толерантності до глюкози, ні з резистентністю до інсуліну при вирощуванні в термонейтральному середовищі (тут визначається як 28 °C) 19 .У нашому дослідженні цей зв’язок не був відтворений у мишей DIO, але миші з нормальною вагою, яких підтримували при 30°C, значно покращили толерантність до глюкози.Причина цієї різниці потребує подальшого вивчення, але на неї може вплинути той факт, що миші DIO в нашому дослідженні були інсулінорезистентними, з концентраціями C-пептиду в плазмі натще та концентраціями інсуліну в 12-20 разів вищими, ніж у мишей із нормальною вагою.і в крові натщесерце.концентрації глюкози близько 10 мМ (приблизно 6 мМ при нормальній масі тіла), що, здається, залишає невелике вікно для будь-яких потенційних сприятливих ефектів впливу термонейтральних умов для покращення толерантності до глюкози.Фактором, який може ввести в оману, є те, що з практичних причин OGTT проводять при кімнатній температурі.Таким чином, миші, яких утримували при вищих температурах, відчували легкий холодовий шок, який може вплинути на всмоктування/кліренс глюкози.Однак, виходячи з подібних концентрацій глюкози в крові натщесерце в різних температурних групах, зміни температури навколишнього середовища можуть істотно не вплинути на результати.
Як згадувалося раніше, нещодавно було підкреслено, що підвищення кімнатної температури може послабити деякі реакції на холодовий стрес, що може поставити під сумнів можливість передачі даних миші людям.Однак незрозуміло, яка оптимальна температура для утримання мишей, щоб імітувати фізіологію людини.На відповідь на це запитання також може вплинути область дослідження та кінцева точка, що вивчається.Прикладом цього є вплив дієти на накопичення жиру в печінці, толерантність до глюкози та резистентність до інсуліну19.З точки зору витрат енергії, деякі дослідники вважають, що термонейтральність є оптимальною температурою для вирощування, оскільки людям потрібно небагато додаткової енергії для підтримки внутрішньої температури тіла, і вони визначають температуру одного коліна для дорослих мишей як 30°C7,10.Інші дослідники вважають, що температура, порівнянна з температурою, яку зазвичай відчувають люди з дорослими мишами на одному коліні, становить 23-25 °C, оскільки вони виявили, що термонейтральність становить 26-28 °C, а для людей – приблизно на 3 °C.їх нижня критична температура, визначена тут як 23°C, трохи становить 8,12.Наше дослідження узгоджується з кількома іншими дослідженнями, які стверджують, що термонейтральність не досягається при 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, вказуючи на те, що 23-25°C є занадто низькою.Іншим важливим фактором, який слід враховувати щодо кімнатної температури та термонейтральності мишей, є одиночне або групове утримання.Коли мишей містили групами, а не окремо, як у нашому дослідженні, температурна чутливість була знижена, можливо, через скупченість тварин.Однак кімнатна температура все ще була нижче LTL 25, коли використовували три групи.Мабуть, найважливішою міжвидовою відмінністю в цьому відношенні є кількісне значення активності BAT як захисту від гіпотермії.Таким чином, у той час як миші значною мірою компенсували свою вищу втрату калорій за рахунок збільшення активності BAT, яка становить понад 60% EE лише при 5°C,51,52 внесок активності BAT людини в EE був значно вищим, набагато меншим.Таким чином, зниження активності BAT може бути важливим способом збільшити людський переклад.Регуляція активності BAT є складною, але часто опосередковується комбінованим ефектом адренергічної стимуляції, гормонів щитовидної залози та експресії UCP114, 54, 55, 56, 57.Наші дані вказують на те, що температуру потрібно підняти вище 27,5°C порівняно з мишами при 22°C, щоб виявити відмінності в експресії генів BAT, відповідальних за функцію/активацію.Однак відмінності, виявлені між групами при 30 і 22 °C, не завжди вказували на збільшення активності BAT у групі 22 °C, оскільки Ucp1, Adrb2 і Vegf-a були знижені в групі 22 °C.Основну причину цих несподіваних результатів ще належить визначити.Однією з можливостей є те, що їх підвищена експресія може не відображати сигнал підвищеної кімнатної температури, а скоріше гострий ефект зміни їх температури з 30°C до 22°C у день видалення (миші відчули це за 5-10 хвилин до зльоту). .).
Загальним обмеженням нашого дослідження є те, що ми вивчали лише самців мишей.Інші дослідження показують, що стать може бути важливим фактором у наших основних показаннях, оскільки миші-самки є більш чутливими до температури через вищу теплопровідність і підтримку більш жорстко контрольованої внутрішньої температури.Крім того, самки мишей (на HFD) показали більший зв’язок між споживанням енергії та ЕЕ при 30 °C порівняно з мишами-самцями, які споживали більше мишей однієї статі (20 °C у цьому випадку) 20 .Таким чином, у мишей-самок ефект субтермонетрального вмісту вищий, але має таку ж закономірність, як і у мишей-самців.У нашому дослідженні ми зосередилися на мишах-самцях з одним колінним суглобом, оскільки це умови, за яких проводяться більшість метаболічних досліджень, що вивчають ЕЕ.Іншим обмеженням нашого дослідження було те, що миші були на одній дієті протягом усього дослідження, що виключало вивчення важливості кімнатної температури для метаболічної гнучкості (як виміряно змінами RER для дієтичних змін у складі різних макроелементів).у самок і самців мишей, яких утримували при 20°C, порівняно з відповідними мишами, яких утримували при 30°C.
Підсумовуючи, наше дослідження показує, що, як і в інших дослідженнях, миші з нормальною вагою першого кола є термонейтральними вище прогнозованих 27,5°C.Крім того, наше дослідження показує, що ожиріння не є основним ізолюючим фактором у мишей із нормальною вагою або DIO, що призводить до подібного співвідношення температура:EE у DIO та мишей із нормальною вагою.Хоча споживання їжі мишами з нормальною вагою відповідало EE і, таким чином, підтримувало стабільну вагу тіла в усьому температурному діапазоні, споживання їжі мишами DIO було однаковим за різних температур, що призвело до більш високого співвідношення мишей при 30 °C .при 22°С набирали більше маси тіла.Загалом систематичні дослідження, які вивчають потенційну важливість життя при температурах нижче термонейтральних, виправдані через часто спостережувану погану переносимість між дослідженнями на мишах і людях.Наприклад, у дослідженнях ожиріння часткове пояснення загалом поганої трансляції може бути пов’язане з тим фактом, що дослідження втрати ваги на мишах зазвичай проводяться на тваринах із помірним холодовим стресом, які утримуються при кімнатній температурі через їхню підвищену EE.Перебільшена втрата ваги порівняно з очікуваною масою тіла людини, зокрема, якщо механізм дії залежить від підвищення ЕЕ за рахунок підвищення активності БАТ, який більш активний і активується при кімнатній температурі, ніж при 30°C.
Відповідно до Закону Данії про експерименти на тваринах (1987) і Національних інститутів охорони здоров’я (публікація № 85-23) і Європейської конвенції про захист хребетних, що використовуються в експериментальних та інших наукових цілях (Рада Європи № 123, Страсбург) , 1985).
Двадцятижневих самців мишей C57BL/6J було отримано від Janvier Saint Berthevin Cedex, Франція, і їм давали ad libitum стандартну їжу (Altromin 1324) і воду (~22°C) після 12:12 годинного циклу світло:темрява.кімнатна температура.Самці мишей DIO (20 тижнів) були отримані від того ж постачальника, і їм був наданий довільний доступ до 45% дієти з високим вмістом жиру (Кат. № D12451, Research Diet Inc., Нью-Джерсі, США) і води в умовах вирощування.Мишей адаптували до середовища за тиждень до початку дослідження.За два дні до переведення в систему непрямої калориметрії мишей зважили, піддали МРТ-скануванню (EchoMRITM, Техас, США) і розділили на чотири групи відповідно до маси тіла, жиру та нормальної маси тіла.
Графічна діаграма дизайну дослідження показана на малюнку 8. Мишей перевели в закриту систему непрямої калориметрії з контрольованою температурою в Sable Systems Internationals (Невада, США), яка включала монітори якості їжі та води та раму Promethion BZ1, яка записувала рівні активності шляхом вимірювання розривів променя.XYZ.Мишей (n = 8) утримували окремо при 22, 25, 27,5 або 30 °C, використовуючи підстилку, але без укриття та матеріалу для гніздування з 12:12-годинним циклом світло:темрява (світло: 06:00–18:00) .2500 мл/хв.Мишей акліматизували протягом 7 днів до реєстрації.Записи збирали чотири дні поспіль.Після цього мишей тримали при відповідних температурах 25, 27,5 і 30°C протягом додаткових 12 днів, після чого додавали клітинні концентрати, як описано нижче.Тим часом групи мишей, яких утримували при 22°C, тримали при цій температурі ще два дні (для збору нових базових даних), а потім температуру підвищували з кроком 2°C через день на початку світлової фази ( 06:00) до досягнення 30 °C Після цього температуру знизили до 22 °C і дані збирали ще протягом двох днів.Після двох додаткових днів запису при 22°C шкури додавали до всіх клітин при всіх температурах, і збір даних розпочали на другий день (день 17) і протягом трьох днів.Після цього (20-й день) гніздовий матеріал (8-10 г) додавали до всіх клітин на початку світлового циклу (06:00) і дані збирали ще три дні.Таким чином, наприкінці дослідження мишей, яких утримували при 22°C, тримали при цій температурі протягом 21/33 днів і при 22°C протягом останніх 8 днів, тоді як мишей при інших температурах утримували при цій температурі протягом 33 днів./33 дні.Мишей годували протягом періоду дослідження.
Миші з нормальною вагою та DIO дотримувалися тих самих процедур дослідження.У день -9 мишей зважили, сканували МРТ і розділили на групи, порівнянні за масою тіла та складом тіла.На день -7 мишей переводили в закриту систему непрямої калориметрії з контрольованою температурою виробництва SABLE Systems International (Невада, США).Мишей утримували окремо з підстилкою, але без матеріалів для гніздування чи укриття.Температуру встановлюють на 22, 25, 27,5 або 30 °C.Після одного тижня акліматизації (дні від -7 до 0, тварин не турбували) дані збирали протягом чотирьох послідовних днів (дні 0-4, дані показані на ФІГ. 1, 2, 5).Після цього мишей, яких утримували при 25, 27,5 і 30°C, утримували в постійних умовах до 17-го дня.У той же час температуру в групі 22 °C підвищували з інтервалом 2 °C через день, регулюючи температурний цикл (06:00 год) на початку освітлення (дані наведені на рис. 1). .На 15 день температура впала до 22°C, і протягом двох днів збирали дані, щоб отримати базові дані для наступних обробок.Шкури додавали всім мишам на 17 день, а гніздовий матеріал додавали на 20 день (рис. 5).На 23-й день мишей зважили і піддали МРТ-скануванню, а потім залишили в спокої на 24 години.На 24 день мишей голодували з початку фотоперіоду (06:00) і отримували OGTT (2 г/кг) о 12:00 (6-7 годин голодування).Після цього мишей повертали до відповідних умов SABLE і піддавали евтаназії на другий день (день 25).
Миші DIO (n = 8) дотримувалися того самого протоколу, що й миші з нормальною вагою (як описано вище та на малюнку 8).Миші підтримували 45% HFD протягом експерименту з витратами енергії.
VO2 і VCO2, а також тиск водяної пари реєстрували на частоті 1 Гц з постійною часу клітинки 2,5 хв.Споживання їжі та води збирали шляхом безперервного запису (1 Гц) ваги відер з їжею та водою.Використаний монітор якості показав роздільну здатність 0,002 g.Рівні активності реєстрували за допомогою монітора з матрицею променів 3D XYZ, дані збирали з внутрішньою роздільною здатністю 240 Гц і повідомляли кожну секунду для кількісного визначення загальної пройденої відстані (м) з ефективною просторовою роздільною здатністю 0,25 см.Дані було оброблено за допомогою Sable Systems Macro Interpreter версії 2.41, обчислено EE та RER та відфільтровано викиди (наприклад, помилкові події їжі).Інтерпретатор макросів налаштований на виведення даних для всіх параметрів кожні п’ять хвилин.
Окрім регулювання ЕЕ, температура навколишнього середовища може також регулювати інші аспекти метаболізму, включаючи постпрандіальний метаболізм глюкози, регулюючи секрецію гормонів, що метаболізують глюкозу.Щоб перевірити цю гіпотезу, ми нарешті завершили дослідження температури тіла, спровокувавши мишей із нормальною вагою оральним навантаженням глюкозою DIO (2 г/кг).Методи детально описані в додаткових матеріалах.
Наприкінці дослідження (25-й день) мишей голодували протягом 2-3 годин (починаючи з 06:00), анестезували ізофлураном і повністю знекровлювали за допомогою ретроорбітальної венепункції.Кількісне визначення ліпідів плазми, гормонів і ліпідів у печінці описано в Додаткових матеріалах.
Щоб дослідити, чи температура оболонки викликає внутрішні зміни в жировій тканині, що впливає на ліполіз, пахову та придаткову жирову тканину вирізали безпосередньо у мишей після останньої стадії кровотечі.Тканини обробляли за допомогою нещодавно розробленого аналізу ліполізу ex vivo, описаного в Додаткових методах.
Буру жирову тканину (BAT) збирали в день закінчення дослідження та обробляли, як описано в додаткових методах.
Дані представлені як середнє ± SEM.Графіки були створені в GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA), а графіки були відредаговані в Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).Статистичну значущість оцінювали в GraphPad Prism і перевіряли за допомогою парного t-критерію, одностороннього/двостороннього дисперсійного аналізу повторних вимірювань з наступним тестом множинних порівнянь Тьюкі або непарного одностороннього дисперсійного аналізу з подальшим тестом множинних порівнянь Тьюкі, якщо необхідно.Розподіл Гаусса даних було перевірено за допомогою тесту нормальності Д'Агостіно-Пірсона перед тестуванням.Розмір вибірки вказано у відповідному розділі розділу «Результати», а також у легенді.Повторення визначається як будь-яке вимірювання, проведене на тій самій тварині (in vivo або на зразку тканини).З точки зору відтворюваності даних, зв’язок між витратами енергії та температурою корпусу був продемонстрований у чотирьох незалежних дослідженнях з використанням різних мишей із подібним планом дослідження.
Детальні експериментальні протоколи, матеріали та вихідні дані доступні за обґрунтованим запитом від провідного автора Руна Е. Кухре.Це дослідження не створювало нових унікальних реагентів, ліній трансгенних тварин/клітин або даних секвенування.
Щоб отримати додаткові відомості про дизайн дослідження, перегляньте анотацію звіту про дослідження природи, посилання на яку наведено в цій статті.
Усі дані утворюють графік.1-7 були розміщені в репозиторії бази даних Science, номер доступу: 1253.11.sciencedb.02284 або https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Дані, показані в ESM, можуть бути надіслані в Rune E Kuhre після відповідного тестування.
Нільссон К., Раун К., Ян Ф.Ф., Ларсен М.О. і Танг-Крістенсен М. Лабораторні тварини як сурогатні моделі людського ожиріння. Нільссон К., Раун К., Ян Ф.Ф., Ларсен М.О. і Танг-Крістенсен М. Лабораторні тварини як сурогатні моделі людського ожиріння.Нільссон К., Раун К., Янг Ф.Ф., Ларсен М.О.і Танг-Крістенсен М. Лабораторні тварини як сурогатні моделі людського ожиріння. Нільссон К., Раун К., Ян Ф.Ф., Ларсен М.О. та Тан-Крістенсен М. 实验动物作为人类肥胖的替代模型。 Нільссон К., Раун К., Ян Ф.Ф., Ларсен М.О. та Танг-Крістенсен М. Експериментальні тварини як модель заміни людини.Нільссон К., Раун К., Янг Ф.Ф., Ларсен М.О.і Танг-Крістенсен М. Лабораторні тварини як сурогатні моделі ожиріння у людей.Акта Фармакологія.злочин 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Розрахунок нової константи Мі та експериментальне визначення розміру опіку.Бернс 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Терморегуляторна система миші: її значення для передачі біомедичних даних людям.фізіологія.Поведінка.179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Відсутність ізоляційного ефекту ожиріння. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Відсутність ізоляційного ефекту ожиріння.Фішер А. В., Чікаш Р. І., фон Ессен Г., Кеннон Б. і Недергаард Дж. Відсутність ефекту ізоляції від ожиріння. Фішер, AW, Csikasz, RI, фон Ессен, G., Кеннон, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Фішер, AW, Csikasz, RI, фон Ессен, G., Кеннон, B. & Nedergaard, J. Фішер, AW, Csikasz, RI, фон Ессен, G., Кеннон, B. & Nedergaard, J. Ожиріння не має ізолюючого ефекту. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ожиріння не має ізолюючого ефекту.Так.Ж. Фізіологія.ендокринні.метаболізм.311, E202–E213 (2016).
Lee, P. та ін.Коричнева жирова тканина, адаптована до температури, модулює чутливість до інсуліну.Діабет 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ та ін.Нижча критична температура та індукований холодом термогенез були обернено пропорційні масі тіла та базальному метаболізму у худих людей та людей із надмірною вагою.Ж. Тепло.біологія.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Оптимальна температура житла для мишей для імітації теплового середовища людей: експериментальне дослідження. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Оптимальна температура житла для мишей для імітації теплового середовища людей: експериментальне дослідження.Фішер, А. В., Кеннон, Б., і Недергаард, Дж. Оптимальна температура в приміщенні для мишей для імітації теплового середовища людини: експериментальне дослідження. Фішер, А. В., Кеннон, Б. та Недергаард, Дж. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度：一项实验研究。 Фішер, А. В., Кеннон, Б. і Недергаард, Дж.Фішер А. В., Кеннон Б. і Недергаард Дж. Оптимальна температура житла для мишей, що імітують теплове середовище людини: експериментальне дослідження.Мур.метаболізм.7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR. Яка найкраща температура приміщення для перенесення експериментів з мишами на людей? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR. Яка найкраща температура приміщення для перенесення експериментів з мишами на людей?Кієр Дж., Лі М. та Спікмен Дж. Р. Яка кімнатна температура найкраща для передачі експериментів на мишах людям? 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, JRКієр Дж., Лі М. та Спікман Дж. Р. Яка оптимальна температура оболонки для передачі експериментів на мишах людям?Мур.метаболізм.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Миші як експериментальні моделі для фізіології людини: коли кілька градусів у кімнатній температурі мають значення. Seeley, RJ & MacDougald, OA Миші як експериментальні моделі для фізіології людини: коли кілька градусів у кімнатній температурі мають значення. Seeley, RJ & MacDougald, OA Миші як експериментальні моделі для фізіології людини: коли градуси в житлі мають значення. Seeley, RJ & MacDougald, OA Миші як експериментальні моделі для фізіології людини: коли кілька градусів в оселі мають значення. Seeley, RJ & MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型：当几度的住房温度很重要时。 Сілі, Р. Дж. і МакДугалд, О. А Миші Seeley, RJ & MacDougald, OA як кілька експериментальних фізіологічних моделей людини: коли градуси температури в приміщенні мають значення. Миші Seeley, RJ & MacDougald, OA як експериментальна модель фізіології людини: коли кілька градусів кімнатної температури мають значення.Національний метаболізм.3, 443–445 (2021).
Фішер, А. В., Кеннон, Б. і Недергаард, Дж. Відповідь на запитання «Яка найкраща температура приміщення для перенесення експериментів з мишами на людей?» Фішер, А. В., Кеннон, Б. і Недергаард, Дж. Відповідь на запитання «Яка найкраща температура приміщення для перенесення експериментів з мишами на людей?» Фішер, А. В., Кеннон, Б. і Недергаард, Дж. Відповідь на запитання «Яка найкраща кімнатна температура для передачі експериментів на мишах людям?» Фішер, А. В., Кеннон, Б. та Недергаард, Дж. 问题的答案“将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？” Фішер, А. В., Кеннон, Б. і Недергаард, Дж.Фішер А. В., Кеннон Б. і Недергаард Дж. Відповіді на запитання «Яка оптимальна температура оболонки для передачі експериментів на мишах людям?»Так: термонейтральний.Мур.метаболізм.26, 1-3 (2019).
Час публікації: 28 жовтня 2022 р
