Tack för att du besöker Nature.com. Webbläsarversionen du använder har begränsat CSS -stöd. För bästa upplevelse rekommenderar vi att du använder en uppdaterad webbläsare (eller inaktiverar kompatibilitetsläge i Internet Explorer). Under tiden, för att säkerställa fortsatt stöd, kommer vi att göra webbplatsen utan stilar och JavaScript.
De flesta metaboliska studier på möss utförs vid rumstemperatur, även om möss under dessa förhållanden, till skillnad från människor, mycket energi som upprätthåller den inre temperaturen. Här beskriver vi normal vikt och dietinducerad fetma (DIO) i C57BL/6J-möss matade chow chow respektive en 45% fettdiet. Möss placerades i 33 dagar vid 22, 25, 27,5 och 30 ° C i ett indirekt kalorimetri -system. Vi visar att energiutgifterna ökar linjärt från 30 ° C till 22 ° C och är cirka 30% högre vid 22 ° C i båda musmodellerna. I möss med normal vikt motverkar matintaget EE. Omvänt minskade DIO -möss inte matintaget när EE minskade. I slutet av studien hade således möss vid 30 ° C högre kroppsvikt, fettmassa och plasmaglycerol och triglycerider än möss vid 22 ° C. Obalansen hos Dio-möss kan bero på ökad nöjesbaserad bantning.
Musen är den vanligaste djurmodellen för att studera mänsklig fysiologi och patofysiologi och är ofta standarddjuret som används i de tidiga stadierna av läkemedelsupptäckt och utveckling. Möss skiljer sig emellertid från människor på flera viktiga fysiologiska sätt, och även om allometrisk skalning kan användas till viss del för att översätta till människor, ligger de enorma skillnaderna mellan möss och människor i termoregulering och energihomeostas. Detta visar en grundläggande inkonsekvens. Den genomsnittliga kroppsmassan hos vuxna möss är minst tusen gånger mindre än hos vuxna (50 g mot 50 kg), och ytan till massförhållandet skiljer sig åt med cirka 400 gånger på grund av den icke-linjära geometriska transformationen som beskrivs av MEE . Ekvation 2. Som ett resultat förlorar möss betydligt mer värme relativt deras volym, så de är mer känsliga för temperatur, mer benägna att hypotermi och ha en genomsnittlig basal metabolismhastighet tio gånger högre än människor. Vid standardrumstemperatur (~ 22 ° C) måste möss öka sina totala energiförbrukning (EE) med cirka 30% för att upprätthålla kärnkroppstemperaturen. Vid lägre temperaturer ökar EE ännu mer med cirka 50% och 100% vid 15 och 7 ° C jämfört med EE vid 22 ° C. Således inducerar standardbostadsförhållanden ett kallt stressrespons, som kan äventyra överförbarheten av musresultat till människor, eftersom människor som bor i moderna samhällen tillbringar större delen av sin tid i termoneutrala förhållanden (eftersom vårt lägre arealförhållande ytor till volym gör oss mindre känsliga för Temperatur, när vi skapar en termonutral zon (TNZ) runt oss. Endast 2–4 ° C7,8 har denna viktiga aspekt fått betydande uppmärksamhet under de senaste åren4, 7,8,9,10,11,12 och det har föreslagits att vissa "artsskillnader" kan mildras genom att öka skalet Temperatur 9. Det finns emellertid ingen enighet om temperaturområdet som utgör termonutralitet hos möss. Huruvida den lägre kritiska temperaturen i det termonutrala intervallet i möss med en enda knä är närmare 25 ° C eller närmare 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 förblir kontroversiell. EE och andra metaboliska parametrar har varit begränsade till timmar till dagar, så i vilken utsträckning långvarig exponering för olika temperaturer kan påverka metaboliska parametrar såsom kroppsvikt är oklart. Konsumtion, underlagsanvändning, glukostolerans och plasmatlipid- och glukoskoncentrationer och aptitreglerande hormoner. Dessutom behövs ytterligare forskning för att fastställa i vilken utsträckning diet kan påverka dessa parametrar (DIO-möss på en fettrik diet kan vara mer inriktad på en nöjesbaserad (hedonisk) diet). För att ge mer information om detta ämne undersökte vi effekten av uppfödningstemperaturen på de ovannämnda metaboliska parametrarna hos vuxna möss med normal vikt och dietinducerad feta (DIO) hanmöss på en 45% fettrik diet. Möss hölls vid 22, 25, 27,5 eller 30 ° C under minst tre veckor. Temperaturer under 22 ° C har inte studerats eftersom standarddjurshusen sällan ligger under rumstemperatur. Vi fann att Dio-möss med normal vikt och encirkel svarade på samma sätt som förändringar i kapslingstemperaturen i termer av EE och oavsett kapslingstillstånd (med eller utan skydd/häckningsmaterial). Medan normala viktmöss justerade sitt matintag enligt EE, var matintaget hos DIO -möss till stor del oberoende av EE, vilket resulterade i att möss fick mer vikt. Enligt kroppsviktdata visade plasmakoncentrationer av lipider och ketonkroppar att DIO -möss vid 30 ° C hade en mer positiv energibalans än möss vid 22 ° C. De underliggande orsakerna till skillnader i balans mellan energiintag och EE mellan normal vikt och DIO-möss kräver ytterligare studier, men kan vara relaterade till patofysiologiska förändringar i DIO-möss och effekten av nöjesbaserad bantning till följd av en överviktig diet.
EE ökade linjärt från 30 till 22 ° C och var cirka 30% högre vid 22 ° C jämfört med 30 ° C (fig. 1A, B). Respiratorisk växelkurs (RER) var oberoende av temperaturen (Fig. 1C, D). Matintaget var förenligt med EE -dynamiken och ökade med minskande temperatur (även ~ 30% högre vid 22 ° C jämfört med 30 ° C (fig. 1E, F). Vattenintag. Volym och aktivitetsnivå berodde inte på temperaturen (fig. 1g).
Manliga möss (C57BL/6J, 20 veckor gamla, individuella hus, n = 7) hölls i metaboliska burar vid 22 ° C. under en vecka före studiens början. Två dagar efter insamlingen av bakgrundsdata höjdes temperaturen i steg om 2 ° C vid 06:00 timmar per dag (början av ljusfasen). Data presenteras som medelvärde ± standardfel för medelvärdet och den mörka fasen (18: 00–06: 00 timmar) representeras av en grå låda. En energiförbrukning (KCAL/H), B Totala energiförbrukning vid olika temperaturer (KCAL/24 timmar), C andningsskurs (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D Medel rer i ljus och mörk (VCO2/VO2) -fas (Nollvärde definieras som 0,7). E Kumulativt matintag (G), F 24 timmar Totalt matintag, G 24 timmar Totalt vattenintag (ML), H 24 timmar Totalt vattenintag, I Kumulativ aktivitetsnivå (M) och J Total aktivitetsnivå (M/24H). ). Mössen hölls vid den angivna temperaturen i 48 timmar. Data som visas för 24, 26, 28 och 30 ° C hänvisar till de senaste 24 timmarna av varje cykel. Mössen förblev matad under hela studien. Statistisk betydelse testades genom upprepade mätningar av envägs ANOVA följt av Tukey's multipla jämförelsetest. Asterisker indikerar betydelse för initialvärdet på 22 ° C, skuggning indikerar betydelse mellan andra grupper som anges. *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.Medelvärden beräknades under hela experimentperioden (0-192 timmar). n = 7.
Liksom i fallet med normala viktmöss ökade EE linjärt med minskande temperatur, och i detta fall var EE också cirka 30% högre vid 22 ° C jämfört med 30 ° C (fig. 2A, B). RER förändrades inte vid olika temperaturer (Fig. 2C, D). I motsats till normala viktmöss överensstämde matintaget inte med EE som en funktion av rumstemperatur. Matintag, vattenintag och aktivitetsnivå var oberoende av temperaturen (fig. 2E - J).
Man (C57BL/6J, 20 veckor) dio -möss hölls individuellt i metaboliska burar vid 22 ° C under en vecka före studiens början. Möss kan använda 45% HFD ad libitum. Efter acklimatisering under två dagar samlades baslinjedata. Därefter höjdes temperaturen i steg om 2 ° C varannan dag klockan 06:00 (början av ljusfasen). Data presenteras som medelvärde ± standardfel för medelvärdet och den mörka fasen (18: 00–06: 00 timmar) representeras av en grå låda. En energiförbrukning (KCAL/H), B Totala energiförbrukning vid olika temperaturer (KCAL/24 timmar), C andningsskurs (VCO2/VO2: 0,7–1,0), D Medel rer i ljus och mörk (VCO2/VO2) -fas (Nollvärde definieras som 0,7). E Kumulativt matintag (G), F 24 timmar Totalt matintag, G 24 timmar Totalt vattenintag (ML), H 24 timmar Totalt vattenintag, I Kumulativ aktivitetsnivå (M) och J Total aktivitetsnivå (M/24H). ). Mössen hölls vid den angivna temperaturen i 48 timmar. Data som visas för 24, 26, 28 och 30 ° C hänvisar till de senaste 24 timmarna av varje cykel. Möss hölls vid 45% HFD fram till studiens slut. Statistisk betydelse testades genom upprepade mätningar av envägs ANOVA följt av Tukey's multipla jämförelsetest. Asterisker indikerar betydelse för initialvärdet på 22 ° C, skuggning indikerar betydelse mellan andra grupper som anges. *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.Medelvärden beräknades under hela experimentperioden (0-192 timmar). n = 7.
I en annan serie experiment undersökte vi effekten av omgivningstemperatur på samma parametrar, men den här gången mellan grupper av möss som ständigt hölls vid en viss temperatur. Möss delades upp i fyra grupper för att minimera statistiska förändringar i medelvärdet och standardavvikelsen för kroppsvikt, fett och normal kroppsvikt (Fig. 3A - C). Efter 7 dagars acklimatisering registrerades 4,5 dagars EE. EE påverkas signifikant av omgivningstemperaturen både under dagsljus och på natten (fig. 3D) och ökar linjärt när temperaturen minskar från 27,5 ° C till 22 ° C (fig. 3E). Jämfört med andra grupper reducerades RER för 25 ° C -gruppen något, och det fanns inga skillnader mellan de återstående grupperna (Fig. 3F, G). Matintag parallellt med EE -mönstret A ökade med cirka 30% vid 22 ° C jämfört med 30 ° C (fig. 3H, I). Vattenförbrukning och aktivitetsnivåer skilde sig inte signifikant mellan grupperna (fig. 3J, K). Exponering för olika temperaturer i upp till 33 dagar ledde inte till skillnader i kroppsvikt, mager massa och fettmassa mellan grupperna (fig. 3N-S), men resulterade i en minskning av mager kroppsmassa på cirka 15% jämfört med Självrapporterade poäng (Fig. 3N-S). 3B, R, C)) och fettmassan ökade med mer än 2 gånger (från ~ 1 g till 2-3 g, fig. 3C, T, C). Tyvärr har 30 ° C -skåpet kalibreringsfel och kan inte tillhandahålla exakta EE- och RER -data.
- Kroppsvikt (A), mager massa (B) och fettmassa (C) efter 8 dagar (en dag före överföring till Sable -systemet). D Energikonsumtion (KCAL/H). E Genomsnittlig energiförbrukning (0–108 timmar) vid olika temperaturer (KCAL/24 timmar). f Respiratory Exchange Ratio (RER) (VCO2/VO2). G MEAN RER (VCO2/VO2). H Totalt livsmedelsintag (G). Jag menar matintag (g/24 timmar). J Total vattenförbrukning (ML). K Genomsnittlig vattenförbrukning (ML/24 timmar). L Kumulativ aktivitetsnivå (M). m Genomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 timmar). n Kroppsvikt den 18: e dagen, o Förändring i kroppsvikt (från -8: e till 18: e dagen), p mager massa den 18: e dagen, Q -förändring i mager massa (från -8: e till 18: e dagen), r fettmassa på dag 18 och förändring i fettmassa (från -8 till 18 dagar). Den statistiska betydelsen av upprepade mått testades av Oneway-ANOVA följt av Tukey: s multipla jämförelsetest. *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.Data presenteras som medelvärde + standardfel för medelvärdet, den mörka fasen (18: 00-06: 00 timmar) representeras av grå rutor. Prickarna på histogrammen representerar enskilda möss. Medelvärden beräknades under hela experimentperioden (0-108 timmar). n = 7.
Möss matchades i kroppsvikt, mager massa och fettmassa vid baslinjen (fig. 4A - C) och hölls vid 22, 25, 27,5 och 30 ° C som i studier med normala viktmöss. . Vid jämförelse av grupper av möss visade förhållandet mellan EE och temperatur en liknande linjär relation med temperatur över tid hos samma möss. Således konsumerade möss vid 22 ° C cirka 30% mer energi än möss hålls vid 30 ° C (fig. 4D, E). Vid studier av effekter hos djur påverkade temperaturen inte alltid RER (Fig. 4F, G). Matintag, vattenintag och aktivitet påverkades inte signifikant av temperaturen (fig. 4H - M). Efter 33 dagars uppfödning hade möss vid 30 ° C en signifikant högre kroppsvikt än möss vid 22 ° C (fig. 4N). Jämfört med deras respektive baslinjepunkter hade möss uppfödda vid 30 ° C signifikant högre kroppsvikt än möss uppfödda vid 22 ° C (medelvärde ± standardfel för medelvärdet: fig. 4O). Den relativt högre viktökningen berodde på en ökning av fettmassan (fig. 4P, Q) snarare än en ökning av mager massa (fig. 4R, s). I överensstämmelse med det lägre EE -värdet vid 30 ° C minskades uttrycket av flera BAT -gener som ökar BAT -funktionen/aktiviteten vid 30 ° C jämfört med 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 och PRDM16. Andra viktiga gener som också ökar BAT -funktionen/aktiviteten påverkades inte: SEMA3A (neurittillväxtreglering), TFAM (mitokondriell biogenes), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (gluconeogenes) och CPT1A. Överraskande minskade inte UCP1 och VEGF-A, associerade med ökad termogen aktivitet, i gruppen 30 ° C. Faktum är att UCP1-nivåerna i tre möss var högre än i 22 ° C-gruppen, och VEGF-A och ADRB2 var signifikant förhöjda. Jämfört med 22 ° C -gruppen visade möss som hölls vid 25 ° C och 27,5 ° C ingen förändring (kompletterande figur 1).
- Kroppsvikt (A), mager massa (B) och fettmassa (C) efter 9 dagar (en dag före överföring till Sable -systemet). D Energikonsumtion (EE, KCAL/H). E Genomsnittlig energiförbrukning (0–96 timmar) vid olika temperaturer (KCAL/24 timmar). f Andningsutbytesförhållande (RER, VCO2/VO2). G MEAN RER (VCO2/VO2). H Totalt livsmedelsintag (G). Jag menar matintag (g/24 timmar). J Total vattenförbrukning (ML). K Genomsnittlig vattenförbrukning (ML/24 timmar). L Kumulativ aktivitetsnivå (M). m Genomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 timmar). n Kroppsvikt vid dag 23 g, o Förändring i kroppsvikt, p mager massa, q förändring i mager massa (g) på dag 23 jämfört med dag 9, förändring i fettmassa (g) vid 23 -dag, fett Mass (g) jämfört med dag 8, dag 23 jämfört med -8: e dagen. Den statistiska betydelsen av upprepade mått testades av Oneway-ANOVA följt av Tukey: s multipla jämförelsetest. *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.Data presenteras som medelvärde + standardfel för medelvärdet, den mörka fasen (18: 00-06: 00 timmar) representeras av grå rutor. Prickarna på histogrammen representerar enskilda möss. Medelvärden beräknades under hela experimentperioden (0-96 timmar). n = 7.
Liksom människor skapar möss ofta mikromiljöer för att minska värmeförlusten för miljön. För att kvantifiera vikten av denna miljö för EE utvärderade vi EE vid 22, 25, 27,5 och 30 ° C, med eller utan lädervakter och häckmaterial. Vid 22 ° C minskar tillsatsen av standardskinn EE med cirka 4%. Det efterföljande tillsatsen av häckmaterial minskade EE med 3-4% (fig. 5A, B). Inga signifikanta förändringar i RER, matintag, vattenintag eller aktivitetsnivåer observerades med tillägg av hus eller skinn + sängkläder (figur 5i - p). Tillsatsen av hud- och häckmaterial reducerade också signifikant EE vid 25 och 30 ° C, men svaren var kvantitativt mindre. Vid 27,5 ° C observerades ingen skillnad. I dessa experiment minskade EE i detta fall i detta fall cirka 57% lägre än EE vid 30 ° C jämfört med 22 ° C (fig. 5C - H). Samma analys utfördes endast för ljusfasen, där EE var närmare den basala metabolismhastigheten, eftersom i detta fall mestadels vilade mössen i huden, vilket resulterade i jämförbara effektstorlekar vid olika temperaturer (kompletterande fig. 2A - H) .
Data för möss från skydd och häckningsmaterial (mörkblå), hem men inget häckningsmaterial (ljusblå) och hem- och bomaterial (orange). Energikonsumtion (EE, KCAL/H) för rum A, C, E och G vid 22, 25, 27,5 och 30 ° C, B, D, F och H betyder EE (KCAL/H). IP -data för möss inrymda vid 22 ° C: I andningsfrekvens (RER, VCO2/VO2), J Medel RER (VCO2/VO2), K Kumulativt matintag (G), L Genomsnittligt matintag (G/24 timmar), M Totalt vattenintag (ML), N genomsnittligt vattenintag AUC (ML/24H), O Total aktivitet (M), P genomsnittlig aktivitetsnivå (M/24H). Data presenteras som medelvärde + standardfel för medelvärdet, den mörka fasen (18: 00-06: 00 timmar) representeras av grå rutor. Prickarna på histogrammen representerar enskilda möss. Den statistiska betydelsen av upprepade mått testades av Oneway-ANOVA följt av Tukey: s multipla jämförelsetest. *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.Medelvärden beräknades under hela experimentperioden (0-72 timmar). n = 7.
Hos normala viktmöss (2-3 timmars fasta) resulterade inte uppfödning vid olika temperaturer i signifikanta skillnader i plasmakoncentrationer av TG, 3-HB, kolesterol, ALT och AST, men HDL som en funktion av temperaturen. Figur 6a-e). Fasta plasmakoncentrationer av leptin, insulin, C-peptid och glukagon skilde sig inte heller mellan grupper (figur 6G-J). På dagen för glukostoleranstestet (efter 31 dagar vid olika temperaturer) var baslinjens blodglukosnivå (5-6 timmars fasta) ungefär 6,5 mm, utan skillnad mellan grupperna. Administrering av oral glukos ökade blodglukoskoncentrationerna signifikant i alla grupper, men både toppkoncentration och inkrementella område under kurvorna (IAUC) (15–120 min) var lägre i gruppen av möss inrymda vid 30 ° C (individuella tidpunkter: p <0,05 - p <0,0001, fig. 6K, L) jämfört med mössen som hölls vid 22, 25 och 27,5 ° C (som inte skilde sig mellan varandra). Administrering av oral glukos ökade blodglukoskoncentrationerna signifikant i alla grupper, men både toppkoncentration och inkrementella område under kurvorna (IAUC) (15–120 min) var lägre i gruppen av möss inrymda vid 30 ° C (individuella tidpunkter: p <0,05 - p <0,0001, fig. 6K, L) jämfört med mössen som var inrymda vid 22, 25 och 27,5 ° C (vilket inte skilde sig mellan varandra). Пероралноss введение гзыозы значително повышало концентрац г козы вро в пр пал ко vän концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C ) разичались меж собой). Oral administrering av glukos ökade signifikant blodglukoskoncentrationer i alla grupper, men både toppkoncentration och inkrementellt område under kurvorna (IAUC) (15–120 min) var lägre i 30 ° C -mössgruppen (separata tidpunkter: p <0,05– P <0,0001, fig. 6K, L) jämfört med möss som hölls vid 22, 25 och 27,5 ° C (vilket inte skilde sig från varandra).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Atis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 曲线 下 增加 面积 面积 面积 (iAuc) (15-120 分钟) 均 较 低 低 各 点 点 点 点 增加 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 点 点 点 点 点 点 点 点 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 面积 面积 面积 面积 面积 面积 面积 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 面积 面积 面积 面积 面积 面积 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 增加 面积 面积 面积 面积 面积 面积 点 点 点 点 点 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。 相比。 相比。 相比。 相比。 相比。 相比。 相比。 相比。Oral administrering av glukos ökade signifikant blodglukoskoncentrationer i alla grupper, men både toppkoncentration och area under kurvan (IAUC) (15–120 min) var lägre i mössgruppen 30 ° C (alla tidpunkter).: P <0,05 - p <0,0001, рис. : P <0,05 - p <0,0001, fig.6L, L) jämfört med möss som hålls vid 22, 25 och 27,5 ° C (ingen skillnad från varandra).
Plasmakoncentrationer av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glycerol, leptin, insulin, C-peptid och glukagon visas i vuxna han-dio (Al) möss efter 33 dagars utfodring vid den angivna temperaturen . Möss matades inte 2-3 timmar före blodprovtagning. Undantaget var ett oralt glukostoleranstest, som utfördes två dagar före studiens slut på möss fasta i 5-6 timmar och hölls vid lämplig temperatur under 31 dagar. Möss utmanades med 2 g/kg kroppsvikt. Området under kurvdata (L) uttrycks som inkrementella data (IAUC). Data presenteras som medelvärde ± SEM. Prickarna representerar enskilda prover. *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.
Hos DIO-möss (också fasta i 2-3 timmar) skilde sig inte plasmakolesterol-, HDL-, ALT-, AST- och FFA-koncentrationer mellan grupper. Både TG och glycerol höjdes signifikant i gruppen 30 ° C jämfört med 22 ° C -gruppen (figur 7A - H). Däremot var 3-GB cirka 25% lägre vid 30 ° C jämfört med 22 ° C (figur 7B). Även om möss bibehöll vid 22 ° C hade en övergripande positiv energibalans, vilket föreslogs av viktökning, tyder skillnader i plasmakoncentrationer av TG, glycerol och 3-HB att möss vid 22 ° C när provtagningen var mindre än vid 22 ° C. ° C. Möss uppfödda vid 30 ° C var i ett relativt mer energiskt negativt tillstånd. I överensstämmelse med detta var leverkoncentrationer av extraherbar glycerol och Tg, men inte glykogen och kolesterol, högre i 30 ° C-gruppen (kompletterande fig. 3A-D). För att undersöka om de temperaturberoende skillnaderna i lipolys (mätt med plasma-TG och glycerol) är resultatet av interna förändringar i epididymalt eller inguinal fett, extraherade vi fettvävnad från dessa lagrar i slutet av studien och kvantifierade fria fettsyrasyra ex vivo. och frisättning av glycerol. I alla experimentella grupper visade fettvävnadsprover från epididymala och inguinala depåer åtminstone en tvåfaldig ökning av glycerol- och FFA-produktion som svar på isoproterenolstimulering (kompletterande fig. 4A-D). Emellertid hittades ingen effekt av skaltemperatur på basal eller isoproterenolstimulerad lipolys. I överensstämmelse med högre kroppsvikt och fettmassa var plasmaleptinnivåerna signifikant högre i gruppen 30 ° C än i 22 ° C -gruppen (figur 7i). Tvärtom skilde sig inte plasmanivåer av insulin och C-peptid mellan temperaturgrupper (fig. 7K, K), men plasmaglukagon visade ett beroende av temperatur, men i detta fall var nästan 22 ° C i motsatt grupp två gånger jämfört till 30 ° C. FRÅN. Grupp C (Fig. 7L). FGF21 skilde sig inte mellan olika temperaturgrupper (fig. 7M). På dagen för OGTT var baslinjen blodglukos cirka 10 mm och skilde sig inte mellan möss som finns vid olika temperaturer (fig. 7N). Oral administrering av glukos ökade blodglukosnivåerna och toppade i alla grupper i en koncentration av cirka 18 mM 15 minuter efter dosering. Det fanns inga signifikanta skillnader i IAUC (15–120 min) och koncentrationer vid olika tidpunkter efter dos (15, 30, 60, 90 och 120 min) (figur 7N, O).
Plasmakoncentrationer av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glycerol, leptin, insulin, C-peptid, glukagon och FGF21 visades hos vuxna manliga DIO (AO) -möss efter 33 dagars matning. specificerad temperatur. Möss matades inte 2-3 timmar före blodprovtagning. Det orala glukostoleranstestet var ett undantag eftersom det utfördes i en dos av 2 g/kg kroppsvikt två dagar före studiens slut på möss som fastades i 5-6 timmar och hölls vid lämplig temperatur under 31 dagar. Området under kurvdata (O) visas som inkrementella data (IAUC). Data presenteras som medelvärde ± SEM. Prickarna representerar enskilda prover. *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.
Överförbarheten av gnagardata till människor är en komplex fråga som spelar en central roll för att tolka vikten av observationer i samband med fysiologisk och farmakologisk forskning. Av ekonomiska skäl och för att underlätta forskning hålls möss ofta vid rumstemperatur under deras termonutrala zon, vilket resulterar i aktivering av olika kompensatoriska fysiologiska system som ökar metabolismhastigheten och potentiellt försämrar översättningsbarhet9. Således kan exponering av möss för förkylning göra möss resistent mot dietinducerad fetma och kan förhindra hyperglykemi hos streptozotocinbehandlade råttor på grund av ökad icke-insulinberoende glukostransport. Det är emellertid inte klart i vilken utsträckning långvarig exponering för olika relevanta temperaturer (från rum till termonutrala) påverkar den olika energihomeostasen hos normala viktmöss (på mat) och dio -möss (på HFD) och metaboliska parametrar, liksom omfattningen av normal viktmös som de kunde balansera en ökning av EE med en ökning av matintaget. Studien som presenteras i denna artikel syftar till att få viss tydlighet till detta ämne.
Vi visar att vuxna möss i normal vikt och manliga DIO -möss är omvänt relaterad till rumstemperatur mellan 22 och 30 ° C. Således var EE vid 22 ° C cirka 30% högre än vid 30 ° C. i båda musmodellerna. En viktig skillnad mellan normala viktmöss och DIO -möss är emellertid att medan normala viktmöss matchade EE vid lägre temperaturer genom att justera matintaget i enlighet därmed, varierade matintaget av DIO -möss på olika nivåer. Studietemperaturerna var liknande. Efter en månad höll Dio -möss vid 30 ° C mer kroppsvikt och fettmassa än möss som hölls vid 22 ° C, medan normala människor höll vid samma temperatur och under samma tid inte ledde till feber. Beroende skillnad i kroppsvikt. Viktmöss. Jämfört med temperaturer nära termonutral eller vid rumstemperatur resulterade tillväxt vid rumstemperatur i DIO- eller normalviktsmöss på en diet med högt fett men inte på en normal viktmusdiet för att få relativt mindre vikt. kropp. Stöds av andra studier17,18,19,20,21 men inte av All22,23.
Förmågan att skapa en mikromiljö för att minska värmeförlusten antas för att skifta termisk neutralitet till vänster8, 12. I vår studie minskade både tillägget av häckningsmaterial och dolda EE men resulterade inte i termisk neutralitet upp till 28 ° C. Således stöder våra data inte att den låga punkten för termonutralitet hos vuxna möss med en knä, med eller utan miljöberikade hus, bör vara 26-28 ° C som visade8,12, men det stöder andra studier som visar termonutralitet. Temperaturer på 30 ° C i lågpunktsmöss7, 10, 24. För att komplicera frågor har den termonutrala punkten hos möss visats inte vara statisk under dagen eftersom den är lägre under vila (ljus), eventuellt på grund av lägre kalori Produktion som ett resultat av aktivitet och dietinducerad termogenes. I ljusfasen visar sig således den nedre punkten för termisk neutralitet vara ~ 29 ° с, och i den mörka fasen, ~ 33 ° с25.
I slutändan bestäms förhållandet mellan omgivningstemperatur och total energiförbrukning genom värmeavledning. I detta sammanhang är förhållandet mellan ytarea och volym en viktig determinant för termisk känslighet, vilket påverkar både värmespridning (ytarea) och värmeproduktion (volym). Förutom ytarea bestäms också värmeöverföring av isolering (värmeöverföringshastighet). Hos människor kan fettmassa minska värmeförlusten genom att skapa en isolerande barriär runt kroppsskalet, och det har föreslagits att fettmassa också är viktig för termisk isolering hos möss, sänker den termonutrala punkten och minskar temperaturkänsligheten under den termiska neutrala punkten ( kurvlutning). Omgivningstemperatur jämfört med EE) 12. Vår studie var inte utformad för att direkt utvärdera denna förmodade relation eftersom kroppssammansättningsdata samlades in 9 dagar innan energiförbrukningsdata samlades in och eftersom fettmassan inte var stabil under hela studien. Eftersom normalvikt och dio-möss har 30% lägre EE vid 30 ° C än vid 22 ° C trots minst en 5-faldig skillnad i fettmassa, stöder våra data inte att fetma bör ge grundläggande isolering. Faktor, åtminstone inte i det undersökta temperaturområdet. Detta är i linje med andra studier som är bättre utformade för att utforska denna4,24. I dessa studier var den isolerande effekten av fetma liten, men päls visade sig ge 30-50% av den totala termiska isolering4,24. I döda möss ökade emellertid värmeledningsförmågan med cirka 450% omedelbart efter döden, vilket tyder på att den isolerande effekten av päls är nödvändig för fysiologiska mekanismer, inklusive vasokonstriktion, att arbeta. Förutom arter skillnader i päls mellan möss och människor kan den dåliga isolerande effekten av fetma hos möss också påverkas av följande överväganden: den isolerande faktorn för mänsklig fettmassa medieras huvudsakligen av subkutan fettmassa (tjocklek) 26,27. Vanligtvis hos gnagare mindre än 20% av det totala djurfettet28. Dessutom kan den totala fettmassan inte ens vara ett suboptimalt mått på en individs termiska isolering, eftersom det har hävdats att förbättrad termisk isolering kompenseras av den oundvikliga ökningen i ytarea (och därför ökad värmeförlust) när fettmassan ökar. .
I normala viktmöss förändrades inte fastande plasmakoncentrationer av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT och AST vid olika temperaturer på nästan 5 veckor, förmodligen för att mössen var i samma energibalans. var desamma i vikt och kroppssammansättning som i slutet av studien. I överensstämmelse med likheten i fettmassan fanns det inte heller några skillnader i plasmaleptinnivåer, och inte heller i fasta insulin, C-peptid och glukagon. Fler signaler hittades i DIO -möss. Även om möss vid 22 ° C inte heller hade en övergripande negativ energibalans i detta tillstånd (när de gick upp i vikt), i slutet av studien var de relativt mer energibrist jämfört med möss uppfödda vid 30 ° C, under förhållanden som såsom som höga ketoner. Produktion av kroppen (3-GB) och en minskning av koncentrationen av glycerol och Tg i plasma. Temperaturberoende skillnader i lipolys verkar emellertid inte vara resultatet av inneboende förändringar i epididymalt eller inguinal fett, såsom förändringar i uttrycket av adipohormon-responsivt lipas, eftersom FFA och glycerol frisatt från fett extraherat från dessa depoter är mellan temperaturen är mellan temperaturen Grupper liknar varandra. Även om vi inte undersökte sympatisk ton i den aktuella studien, har andra funnit att den (baserat på hjärtfrekvens och medelartärtryck) är linjärt relaterat till omgivningstemperatur hos möss och är ungefär lägre vid 30 ° C än vid 22 ° C 20% 20% C Således kan temperaturberoende skillnader i sympatisk ton spela en roll i lipolys i vår studie, men eftersom en ökning av sympatisk ton stimulerar snarare än hämmar lipolys kan andra mekanismer motverka Denna minskning av odlade möss. Potentiell roll i nedbrytningen av kroppsfett. Rumstemperatur. Vidare medieras en del av den stimulerande effekten av sympatisk ton på lipolys indirekt av stark hämning av insulinsekretion, vilket framhäver effekten av insulinavbrott på tillskott på lipolys30, men i vår studie var fastande plasmainsulin och C-peptid sympatiska ton vid olika temperaturer var Inte tillräckligt för att förändra lipolys. Istället fann vi att skillnader i energistatus troligen var den viktigaste bidragaren till dessa skillnader i Dio -möss. De underliggande orsakerna som leder till bättre reglering av matintag med EE i normal viktmöss kräver ytterligare studier. I allmänhet kontrolleras emellertid matintag av homeostatiska och hedoniska ledtrådar31,32,33. Även om det diskuteras vilken av de två signalerna är kvantitativt viktigare, är 31,32,33 det är välkänt att långsiktig konsumtion av livsmedel med hög fetthalt leder till mer nöjebaserat ätbeteende som till viss del är inte relaterat till Homeostas. . - Reglerad matintag34,35,36. Därför kan det ökade hedoniska utfodringsbeteendet hos DIO -möss behandlade med 45% HFD vara en av orsakerna till att dessa möss inte balanserade matintaget med EE. Intressant nog observerades också skillnader i aptit- och blodglukosreglerande hormoner i de temperaturkontrollerade DIO-mössen, men inte hos möss med normal vikt. Hos DIO -möss ökade plasmaleptinnivåerna med temperatur- och glukagonnivåerna med temperaturen. I vilken utsträckning temperaturen direkt kan påverka dessa skillnader förtjänar ytterligare studier, men i fallet med leptin spelade den relativa negativa energibalansen och därmed lägre fettmassa hos möss vid 22 ° C säkert en viktig roll, eftersom fettmassa och plasmaleptin är Mycket korrelerad37. Tolkningen av glukagonsignalen är emellertid mer förbryllande. Liksom med insulin inhiberades glukagonutsöndring starkt av en ökning av sympatisk ton, men den högsta sympatiska tonen förutsågs vara i 22 ° C -gruppen, som hade de högsta plasmakonkoncentrationerna. Insulin är en annan stark regulator för plasmaglukagon, och insulinresistens och typ 2 -diabetes är starkt associerade med fasta och postprandial hyperglukagonemi 38,39. DIO -mössen i vår studie var emellertid också insulin okänsliga, så detta kunde inte heller vara den viktigaste faktorn i ökningen av glukagon -signalering i 22 ° C -gruppen. Leverfettinnehållet är också positivt associerat med en ökning av plasmaglukagonkoncentrationen, vars mekanismer i sin tur kan inkludera lever-glukagonresistens, minskad ureaproduktion, ökade cirkulerande aminosyrakoncentrationer och ökade aminosyrastimulerad glukagonsekretion40,41, 42. Eftersom extraherbara koncentrationer av glycerol och TG inte skilde sig åt mellan temperaturgrupper i vår studie, kunde detta emellertid inte heller vara en potentiell faktor i ökningen av plasmakoncentrationer i 22 ° C -gruppen. Triiodothyronin (T3) spelar en kritisk roll i den totala metaboliska hastigheten och initiering av metaboliskt försvar mot hypotermi43,44. Således, plasma T3 -koncentration, eventuellt kontrollerad av centralt medierade mekanismer, ökar 45,46 hos både möss och människor under mindre än termoneutrala förhållanden47, även om ökningen av människor är mindre, vilket är mer disponerat för möss. Detta överensstämmer med värmeförlusten för miljön. Vi mätte inte plasma -T3 -koncentrationer i den aktuella studien, men koncentrationer kan ha varit lägre i 30 ° C -gruppen, vilket kan förklara effekten av denna grupp på plasmaglukagonnivåer, som vi (uppdaterade figur 5A) och andra har visat att det har visat att T3 ökar plasmaglukagon på ett dosberoende sätt. Sköldkörtelhormoner har rapporterats inducera FGF21 -uttryck i levern. Liksom glukagon ökade också plasma FGF21 -koncentrationer med plasmakoncentrationer av T3 (kompletterande fig. 5B och Ref. 48), men jämfört med glukagon påverkades inte FGF21 plasmakoncentrationer i vår studie av temperaturen. De underliggande orsakerna till denna avvikelse kräver ytterligare studier, men T3-driven FGF21-induktion bör ske vid högre nivåer av T3-exponering jämfört med det observerade T3-drivna glukagon-svaret (kompletterande fig. 5B).
HFD har visat sig vara starkt associerat med nedsatt glukostolerans och insulinresistens (markörer) hos möss uppfödda vid 22 ° C. HFD var emellertid inte associerad med varken nedsatt glukostolerans eller insulinresistens när den odlades i en termoneutral miljö (definierad här som 28 ° C) 19. I vår studie replikerades detta förhållande inte hos DIO -möss, men normala viktmöss bibehölls vid 30 ° C förbättrade signifikant glukostolerans. Anledningen till denna skillnad kräver ytterligare studier, men kan påverkas av det faktum att DIO-mössen i vår studie var insulinresistenta, med fasta plasma-C-peptidkoncentrationer och insulinkoncentrationer 12-20 gånger högre än normala viktmöss. och i blodet på tom mage. Glukoskoncentrationer av cirka 10 mM (cirka 6 mM vid normal kroppsvikt), som verkar lämna ett litet fönster för eventuella positiva effekter av exponering för termoneutrala förhållanden för att förbättra glukostoleransen. En möjlig förvirrande faktor är att OGTT av praktiska skäl utförs vid rumstemperatur. Således upplevde möss vid högre temperaturer mild kall chock, vilket kan påverka glukosabsorption/clearance. Baserat på liknande fastande blodglukoskoncentrationer i olika temperaturgrupper kan emellertid förändringar i omgivningstemperatur inte ha påverkat resultaten signifikant.
Som nämnts tidigare har det nyligen framhävts att öka rumstemperaturen kan dämpa vissa reaktioner på kall stress, vilket kan ifrågasätta överförbarheten av musdata till människor. Det är emellertid inte klart vad som är den optimala temperaturen för att hålla möss för att härma mänsklig fysiologi. Svaret på denna fråga kan också påverkas av studieområdet och slutpunkten som studeras. Ett exempel på detta är effekten av diet på leverfettansamling, glukostolerans och insulinresistens19. När det gäller energiförbrukning tror vissa forskare att termoneutralitet är den optimala temperaturen för uppfödning, eftersom människor kräver lite extra energi för att bibehålla sin kärnkroppstemperatur, och de definierar en enda varvtemperatur för vuxna möss som 30 ° C7,10. Andra forskare tror att en temperatur som är jämförbar med att människor vanligtvis upplever med vuxna möss på ett knä är 23-25 ° C, eftersom de tyckte att termoneutraliteten var 26-28 ° C och baserat på att människor var lägre cirka 3 ° C. Deras lägre kritiska temperatur, definierad här som 23 ° C, är något 8,12. Vår studie överensstämmer med flera andra studier som säger att termisk neutralitet inte uppnås vid 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, vilket indikerar att 23-25 ° C är för låg. En annan viktig faktor att tänka på när det gäller rumstemperatur och termonutralitet hos möss är enstaka eller grupphus. När möss hölls i grupper snarare än individuellt, som i vår studie, minskades temperaturkänsligheten, möjligen på grund av trängsel av djuren. Rumstemperaturen var emellertid fortfarande under LTL på 25 när tre grupper användes. Kanske är den viktigaste skillnaden i interspecies i detta avseende den kvantitativa betydelsen av BAT -aktivitet som ett försvar mot hypotermi. Även om möss till stor del kompenserade för sin högre kaloriförlust genom att öka BAT -aktiviteten, som är över 60% EE vid 5 ° C ensam, var 51,52 bidraget från mänsklig BAT -aktivitet till EE var betydligt högre, mycket mindre. Därför kan minskning av BAT -aktivitet vara ett viktigt sätt att öka mänsklig översättning. Regleringen av BAT -aktivitet är komplex men medieras ofta av de kombinerade effekterna av adrenerg stimulering, sköldkörtelhormoner och UCP114,54,55,56,57 -uttryck. Våra data indikerar att temperaturen måste höjas över 27,5 ° C jämfört med möss vid 22 ° C för att upptäcka skillnader i uttrycket av BAT -gener som är ansvariga för funktion/aktivering. Skillnaderna som hittades mellan grupper vid 30 och 22 ° C indikerade emellertid inte alltid en ökning av BAT-aktiviteten i 22 ° C-gruppen eftersom UCP1, ADRB2 och VEGF-A nedreglerades i 22 ° C-gruppen. Grundorsaken till dessa oväntade resultat återstår att fastställa. En möjlighet är att deras ökade uttryck kanske inte återspeglar en signal om förhöjd rumstemperatur, utan snarare en akut effekt av att flytta dem från 30 ° C till 22 ° C på dagen för borttagning (mössen upplevde detta 5-10 minuter före start) . ).
En allmän begränsning av vår studie är att vi bara studerade hanmöss. Annan forskning tyder på att kön kan vara ett viktigt övervägande i våra primära indikationer, eftersom kvinnliga möss med en knä är mer temperaturkänsliga på grund av högre värmeledningsförmåga och upprätthåller tätare kontrollerade kärntemperaturer. Dessutom visade kvinnliga möss (på HFD) en större förening av energiintag med EE vid 30 ° C jämfört med hanmöss som konsumerade fler möss av samma kön (20 ° C i detta fall) 20. Således i kvinnliga möss är effekten undermonetral innehåll högre, men har samma mönster som hos hanmöss. I vår studie fokuserade vi på manliga möss med en knä, eftersom det är villkoren under vilka de flesta metaboliska studier som undersöker EE genomförs. En annan begränsning av vår studie var att mössen var på samma diet under hela studien, vilket utesluter att studera vikten av rumstemperatur för metabolisk flexibilitet (mätt med RER -förändringar för dietförändringar i olika makronäringsämnen). Hos kvinnliga och manliga möss hålls vid 20 ° C jämfört med motsvarande möss som hålls vid 30 ° C.
Sammanfattningsvis visar vår studie att, liksom i andra studier, är LAP 1 normala viktmöss termonutrala över de förutsagda 27,5 ° C. Dessutom visar vår studie att fetma inte är en viktig isolerande faktor hos möss med normal vikt eller DIO, vilket resulterar i liknande temperatur: EE -förhållanden i DIO och normala viktmöss. Medan matintaget av normala viktmöss överensstämde med EE och därmed bibehöll en stabil kroppsvikt över hela temperaturområdet, var matintaget av DIO -möss detsamma vid olika temperaturer, vilket resulterade i ett högre förhållande mellan möss vid 30 ° C . Vid 22 ° C fick mer kroppsvikt. Sammantaget garanteras systematiska studier som undersöker den potentiella betydelsen av att leva under termoneutrala temperaturer på grund av den ofta observerade dåliga tolerabiliteten mellan mus och mänskliga studier. I fetma -studier kan till exempel en partiell förklaring till den generellt sämre translatabiliteten bero på att murina viktminskningsstudier vanligtvis utförs på måttligt kalla stressade djur som hålls vid rumstemperatur på grund av deras ökade EE. Överdriven viktminskning jämfört med en persons förväntade kroppsvikt, särskilt om verkningsmekanismen beror på att öka EE genom att öka aktiviteten hos BAP, som är mer aktiv och aktiverad vid rumstemperatur än vid 30 ° C.
I enlighet med den danska djurförsökslagen (1987) och National Institute of Health (publikation nr 85-23) och den europeiska konventionen för skydd av ryggradsdjur som används för experimentella och andra vetenskapliga ändamål (Europarådet nr 123, Strasbourg , 1985).
Tjugo veckor gamla C57BL/6J-möss erhölls från Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrike, och fick ad libitum standard chow (altromin 1324) och vatten (~ 22 ° C) efter ett 12:12 timmars ljus: mörk cykel. rumstemperatur. Manliga diomöss (20 veckor) erhölls från samma leverantör och fick ad libitum tillgång till en 45% hög fetthaltig diet (kat. Nr. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) och vatten under uppfödningsförhållandena. Möss anpassades till miljön en vecka före studiens början. Två dagar före överföring till det indirekta kalorimetri -systemet vägdes möss, utsattes för MR -skanning (EchomRITM, TX, USA) och delades upp i fyra grupper som motsvarar kroppsvikt, fett och normal kroppsvikt.
Ett grafiskt diagram över studiedesignen visas i figur 8. Möss överfördes till ett stängt och temperaturkontrollerat indirekt kalorimetri-system vid Sable Systems Internationals (Nevada, USA), som inkluderade mat- och vattenkvalitetsmonitorer och en prometion BZ1-ram som spelade in som inspelade Aktivitetsnivåer genom att mäta strålbrott. XYZ. Möss (n = 8) hölls individuellt vid 22, 25, 27,5 eller 30 ° C med hjälp av sängkläder men inget skydd och häckmaterial på ett 12: 12-timmars ljus: mörk cykel (ljus: 06: 00– 18:00) . 2500 ml/min. Möss acklimatiserades i 7 dagar före registrering. Inspelningar samlades fyra dagar i rad. Därefter hölls möss vid respektive temperaturer vid 25, 27,5 och 30 ° C under ytterligare 12 dagar, varefter cellkoncentraten tillsattes såsom beskrivs nedan. Under tiden hölls grupper av möss vid 22 ° C vid denna temperatur i ytterligare två dagar (för att samla in nya baslinjedata), och sedan ökades temperaturen i steg på 2 ° C varannan dag i början av ljusfasen ( 06:00) Fram till att nå 30 ° C efter det sänktes temperaturen till 22 ° C och data uppsamlades i ytterligare två dagar. Efter ytterligare två dagar med inspelning vid 22 ° C tillsattes skinn till alla celler vid alla temperaturer, och datainsamling började den andra dagen (dag 17) och i tre dagar. Efter det (dag 20) tillsattes häckningsmaterial (8-10 g) till alla celler i början av ljuscykeln (06:00) och data samlades in i ytterligare tre dagar. I slutet av studien hölls möss således vid 22 ° C vid denna temperatur under 21/33 dagar och vid 22 ° C under de senaste åtta dagarna, medan möss vid andra temperaturer hölls vid denna temperatur under 33 dagar. /33 dagar. Möss matades under studieperioden.
Normal vikt och DIO -möss följde samma studieförfaranden. Vid dag -9 vägdes, möss, MR -skannad och uppdelades i grupper jämförbara i kroppsvikt och kroppssammansättning. På dag -7 överfördes möss till ett stängt temperaturstyrt indirekt kalorimetri -system tillverkat av Sable Systems International (Nevada, USA). Möss hölls individuellt med sängkläder men utan häckning eller skyddsmaterial. Temperaturen är inställd på 22, 25, 27,5 eller 30 ° C. Efter en vecka av acklimatisering (dagarna -7 till 0 stördes inte djur), data samlades in på fyra dagar i rad (dagarna 0-4, data som visas i fig. 1, 2, 5). Därefter hölls möss vid 25, 27,5 och 30 ° C under konstant förhållanden fram till den 17: e dagen. Samtidigt ökades temperaturen i 22 ° C -gruppen med intervaller på 2 ° C varannan dag genom att justera temperaturcykeln (06:00 timmar) i början av ljusexponering (data visas i fig. 1) . På dag 15 sjönk temperaturen till 22 ° C och två dagars data samlades in för att tillhandahålla basdata för efterföljande behandlingar. Skinn tillsattes till alla möss på dag 17, och häckmaterial tillsattes på dag 20 (fig. 5). Den 23: e dagen vägdes mössen och utsattes för MR -skanning och lämnades sedan ensamma i 24 timmar. På dag 24 fastades möss från början av fotoperioden (06:00) och fick OGTT (2 g/kg) klockan 12:00 (6-7 timmars fasta). Därefter återfördes mössen till sina respektive sabelförhållanden och avlivades den andra dagen (dag 25).
DIO -möss (n = 8) följde samma protokoll som normala viktmöss (såsom beskrivits ovan och i figur 8). Möss upprätthöll 45% HFD under hela energiutgiftsexperimentet.
VO2 och VCO2, såväl som vattenånga tryck, registrerades med en frekvens av 1 Hz med en celltidskonstant på 2,5 minuter. Mat- och vattenintag uppsamlades genom kontinuerlig inspelning (1 Hz) av vikten av mat- och vattenhinkarna. Den använda kvalitetsmonitorn rapporterade en upplösning på 0,002 g. Aktivitetsnivåerna registrerades med användning av en 3D XYZ -stråle -arraymonitor, data samlades in med en intern upplösning på 240 Hz och rapporterade varje sekund för att kvantifiera det totala körda avståndet (m) med en effektiv rumslig upplösning på 0,25 cm. Uppgifterna behandlades med Sable Systems Macro -tolk V.2.41, beräknade EE och RER och filtrerade ut outliers (t.ex. falska måltidshändelser). Makrotolkaren är konfigurerad för att utföra data för alla parametrar var femte minut.
Förutom att reglera EE kan omgivningstemperatur också reglera andra aspekter av metabolism, inklusive postprandial glukosmetabolism, genom att reglera utsöndring av glukosmetaboliserande hormoner. För att testa denna hypotes slutförde vi slutligen en kroppstemperaturstudie genom att provocera möss med normal vikt med en dio oral glukosbelastning (2 g/kg). Metoder beskrivs i detalj i ytterligare material.
I slutet av studien (dag 25) fastades möss i 2-3 timmar (började klockan 06:00), bedövades med isofluran och helt av retroorbital venipunktur. Kvantifiering av plasmalipider och hormoner och lipider i levern beskrivs i kompletterande material.
För att undersöka om skaltemperatur orsakar inneboende förändringar i fettvävnad som påverkar lipolys, skars inguinal och epididymal fettvävnad direkt från möss efter det sista steget av blödning. Vävnader bearbetades med användning av den nyutvecklade ex vivo -lipolysanalysen som beskrivs i kompletterande metoder.
Brun fettvävnad (BAT) uppsamlades på dagen för slutet av studien och behandlades såsom beskrivits i de kompletterande metoderna.
Data presenteras som medelvärde ± SEM. Grafer skapades i GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) och grafik redigerades i Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Statistisk betydelse bedömdes i GraphPad Prism och testades med parat t-test, upprepade mått envägs/tvåvägs ANOVA följt av Tukeys multipla jämförelsestest eller oparad enkelriktad ANOVA följt av Tukey's multipla jämförelsestest efter behov. Den gaussiska fördelningen av uppgifterna validerades genom D'Agostino-Pearson-normalitetstestet före testning. Provstorleken indikeras i motsvarande avsnitt i avsnittet "Resultat" såväl som i legenden. Upprepning definieras som varje mätning som tas på samma djur (in vivo eller på ett vävnadsprov). När det gäller datareproducerbarhet demonstrerades en koppling mellan energiförbrukning och falltemperatur i fyra oberoende studier med användning av olika möss med en liknande studiedesign.
Detaljerade experimentella protokoll, material och rådata finns tillgängliga på rimlig begäran från huvudförfattaren Rune E. Kuhre. Denna studie genererade inte nya unika reagens, transgena djur/cellinjer eller sekvenseringsdata.
För mer information om studiedesign, se Nature Research Report abstrakt kopplad till denna artikel.
Alla data bildar en graf. 1-7 deponerades i Science Database Repository, anslutningsnummer: 1253.11.ScicenCenderb.02284 eller https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Uppgifterna som visas i ESM kan skickas till Rune E Kuhre efter rimliga tester.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratoriedjur som surrogatmodeller för mänsklig fetma. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Laboratoriedjur som surrogatmodeller för mänsklig fetma.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. och Tang-Christensen M. Laboratoriedjur som surrogatmodeller av mänsklig fetma. 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. Experimentella djur som ersättningsmodell för människor.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. och Tang-Christensen M. Laboratoriedjur som surrogatmodeller av fetma hos människor.Acta Pharmacology. Brott 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA -beräkning av den nya MIE -konstanten och experimentell bestämning av brännskador. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ musens termoregulatoriska system: dess konsekvenser för överföring av biomedicinska data till människor. fysiologi. Beteende. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerande effekt av fetma. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ingen isolerande effekt av fetma.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. och Nedergaard J. Ingen isoleringseffekt av fetma. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. жирение не имет изST Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fetma har ingen isolerande effekt.Ja. J. Fysiologi. endokrin. metabolism. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. et al. Temperaturanpassad brun fettvävnad modulerar insulinkänslighet. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Lägre kritisk temperatur och kallinducerad termogenes var omvänt relaterade till kroppsvikt och basal metabolism hos magra och överviktiga individer. J. varmt. biologi. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimala bostadstemperaturer för möss för att efterlikna människans termiska miljö: en experimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimala bostadstemperaturer för möss för att efterlikna människans termiska miljö: en experimentell studie.Fischer, AW, Cannon, B. och Nedergaard, J. Optimala hustemperaturer för möss för att härma den mänskliga termiska miljön: en experimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度 ： 一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. och Nedergaard J. Optimal bostadstemperatur för möss som simulerar mänsklig termisk miljö: en experimentell studie.Moore. metabolism. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Vad är den bästa bostadstemperaturen för att översätta musexperiment till människor? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Vad är den bästa bostadstemperaturen för att översätta musexperiment till människor?Keyer J, Lee M och Speakman Jr Vad är den bästa rumstemperaturen för överföring av musexperiment till människor? 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 och Speakman Jr Vad är den optimala skaletemperaturen för överföring av musexperiment till människor?Moore. metabolism. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA -möss som experimentella modeller för mänsklig fysiologi: när flera grader i bostadstemperaturen. Seeley, RJ & MacDougald, OA -möss som experimentella modeller för mänsklig fysiologi: när flera grader i bostadstemperaturen. Seeley, RJ & MacDougald, OA ыши как эсперименталные модели л д физиadda значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA -möss som experimentella modeller för mänsklig fysiologi: När några grader i en bostad gör en skillnad. Seeley, RJ & MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型 ： 当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ & MacDougald, OA Ыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как эсперименталная модел физиvik имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA -möss som en experimentell modell för mänsklig fysiologi: När några grader av rumstemperatur är viktigt.Nationell metabolism. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på frågan "Vad är den bästa bostadstemperaturen för att översätta musexperiment till människor?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på frågan "Vad är den bästa bostadstemperaturen för att översätta musexperiment till människor?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svar på frågan "Vad är den bästa rumstemperaturen för att överföra musexperiment till människor?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 问题的答案 “将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. och Nedergaard J. Svar på frågan "Vad är den optimala skaletemperaturen för överföring av musexperiment till människor?"Ja: Termoneutral. Moore. metabolism. 26, 1-3 (2019).
Posttid: oktober-28-2022
