Tack för att du besöker Nature.com. Webbläsarversionen du använder har begränsat CSS-stöd. För bästa möjliga 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 rendera webbplatsen utan stilar och JavaScript.
De flesta metabola studier på möss utförs vid rumstemperatur, även om möss under dessa förhållanden, till skillnad från människor, förbrukar mycket energi för att upprätthålla den inre temperaturen. Här beskriver vi normalviktiga och dietinducerad fetma (DIO) hos C57BL/6J-möss som utfodrades med chow chow respektive en diet med 45 % fettrik kost. Mössen placerades i 33 dagar vid 22, 25, 27,5 och 30 °C i ett indirekt kalorimetrisystem. Vi visar att energiförbrukningen ökar linjärt från 30 °C till 22 °C och är cirka 30 % högre vid 22 °C i båda musmodellerna. Hos normalviktiga möss motverkade födointaget EE. Omvänt minskade inte DIO-möss födointaget när EE minskade. Således hade möss vid 30 °C högre kroppsvikt, fettmassa och plasmaglycerol och triglycerider än möss vid 22 °C. Obalansen hos DIO-möss kan bero på ökad njutningsbaserad diet.
Musen är den vanligaste djurmodellen för studier av mänsklig fysiologi och patofysiologi, och är ofta det standarddjur som används i de tidiga stadierna av läkemedelsutveckling. Möss skiljer sig dock från människor på flera viktiga fysiologiska sätt, och även om allometrisk skalning i viss mån kan användas för att översätta till människor, ligger de stora skillnaderna mellan möss och människor i termoreglering och energihomeostas. Detta visar på en grundläggande inkonsekvens. Den genomsnittliga kroppsmassan hos vuxna möss är minst tusen gånger mindre än hos vuxna (50 g vs. 50 kg), och förhållandet mellan yta och massa skiljer sig 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 i förhållande till sin volym, så de är mer känsliga för temperatur, mer benägna att hypotermi och har en genomsnittlig basalmetabolism som är tio gånger högre än hos människor. Vid standardrumstemperatur (~22 °C) måste möss öka sin totala energiförbrukning (EE) med cirka 30 % för att bibehålla kärnkroppstemperaturen. Vid lägre temperaturer ökar EE ännu mer, med cirka 50 % respektive 100 % vid 15 och 7 °C, jämfört med EE vid 22 °C. Standardförhållanden i bostadsmiljö inducerar således en köldstressreaktion, vilket kan äventyra överförbarheten av mössresultat till människor, eftersom människor som lever i moderna samhällen tillbringar större delen av sin tid i termoneutrala förhållanden (eftersom vårt lägre areaförhållande mellan yta och volym gör oss mindre känsliga för temperatur, eftersom vi skapar en termoneutral zon (TNZ) runt oss. EE (över basalmetabolism) sträcker sig över ~19 till 30 °C, medan möss har ett högre och smalare band som endast sträcker sig över 2–4 °C. Denna viktiga aspekt har faktiskt fått avsevärd uppmärksamhet de senaste åren, och det har föreslagits att vissa "artskillnader" kan mildras genom att öka skaltemperaturen. Det finns dock ingen konsensus om vilket temperaturintervall som utgör termoneutralitet hos möss. Huruvida den nedre kritiska temperaturen i det termoneutrale intervallet hos möss med ett knä är närmare 25 °C eller närmare 30 °C4, 7, 8, 10, 12 är således fortfarande kontroversiellt. EE och andra metaboliska parametrar har begränsats till timmar till dagar, så i vilken utsträckning långvarig exponering för olika temperaturer kan påverka metaboliska parametrar som kroppsvikt är oklar. Konsumtion, substratutnyttjande, glukostolerans och plasmalipid- och glukoskoncentrationer samt aptitreglerande hormoner. Dessutom behövs ytterligare forskning för att fastställa i vilken utsträckning kosten kan påverka dessa parametrar (DIO-möss på en fettrik kost kan vara mer inriktade på en njutningsbaserad (hedonisk) kost). För att ge mer information om detta ämne undersökte vi effekten av uppfödningstemperatur på de ovannämnda metaboliska parametrarna hos normalviktiga vuxna hanmöss och dietinducerat överviktiga (DIO) hanmöss på en 45 % fettrik kost. Mössen hölls vid 22, 25, 27,5 eller 30 °C i minst tre veckor. Temperaturer under 22 °C har inte studerats eftersom vanliga djurhållningar sällan är under rumstemperatur. Vi fann att normalviktiga möss och möss med enkelcirkel DIO-möss reagerade på liknande sätt på förändringar i inhägnadens temperatur vad gäller EE och oavsett inhägnadens skick (med eller utan skydd/bomaterial). Medan normalviktiga möss justerade sitt födointag efter EE, var födointaget hos DIO-möss i stort sett oberoende av EE, vilket resulterade i att mössen gick upp i vikt. Enligt kroppsviktsdata visade plasmakoncentrationerna av lipider och ketonkroppar att DIO-möss vid 30 °C hade en mer positiv energibalans än möss vid 22 °C. De bakomliggande orsakerna till skillnaderna i balansen mellan energiintag och EE mellan normalviktiga och DIO-möss kräver ytterligare studier, men kan vara relaterade till patofysiologiska förändringar hos DIO-möss och effekten av njutningsbaserad diet som ett resultat av en fet kost.
EE ökade linjärt från 30 till 22 °C och var cirka 30 % högre vid 22 °C jämfört med 30 °C (Fig. 1a, b). Den respiratoriska utbyteshastigheten (RER) var oberoende av temperaturen (Fig. 1c, d). Födointaget var förenligt med EE-dynamiken och ökade med minskande temperatur (också ~30 % högre vid 22 °C jämfört med 30 °C (Fig. 1e, f). Vattenintag. Volym och aktivitetsnivå berodde inte på temperaturen (Fig. 1g).
Hanmöss (C57BL/6J, 20 veckor gamla, individuella bostäder, n=7) hölls i metaboliska burar vid 22 °C i en vecka före studiens start. Två dagar efter insamlingen av bakgrundsdata höjdes temperaturen i steg om 2 °C med klockan 06:00 per dag (början av ljusfasen). Data presenteras som medelvärde ± standardfel för medelvärdet, och mörkfasen (18:00–06:00) representeras av en grå ruta. a Energiförbrukning (kcal/h), b Total energiförbrukning vid olika temperaturer (kcal/24 h), c Respiratorisk utbyteshastighet (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Genomsnittlig RER i ljus- och mörkfas (VCO2/VO2) (nollvärde definieras som 0,7). e kumulativt födointag (g), f totalt födointag under 24 timmar, g totalt vattenintag under 24 timmar (ml), h totalt vattenintag under 24 timmar, i kumulativ aktivitetsnivå (m) och j total aktivitetsnivå (m/24 timmar). Mössen hölls vid den angivna temperaturen i 48 timmar. Data som visas för 24, 26, 28 och 30 °C avser de sista 24 timmarna av varje cykel. Mössen förblev matade under hela studien. Statistisk signifikans testades genom upprepade mätningar av envägs-ANOVA följt av Tukeys multipla jämförelsetest. Asterisker indikerar signifikans för initialvärdet 22 °C, skuggning indikerar signifikans mellan andra grupper enligt anvisningarna. *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 för hela försöksperioden (0–192 timmar). n = 7.
Precis som hos normalviktiga möss 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). Till skillnad från normalviktiga möss var födointaget inte förenligt med EE som funktion av rumstemperatur. Födointag, vattenintag och aktivitetsnivå var oberoende av temperatur (Fig. 2e–j).
Hanmöss (C57BL/6J, 20 veckor) med DIO-protein (DIO) hölls individuellt i metaboliska burar vid 22 °C i en vecka före studiens start. Möss kan använda 45 % HFD ad libitum. Efter acklimatisering i två dagar samlades baslinjedata in. Därefter höjdes temperaturen i steg om 2 °C varannan dag klockan 06:00 (början av ljusfasen). Data presenteras som medelvärde ± standardfel för medelvärdet, och mörkerfasen (18:00–06:00) representeras av en grå ruta. a Energiförbrukning (kcal/h), b Total energiförbrukning vid olika temperaturer (kcal/24 h), c Andningsväxelhastighet (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Genomsnittlig RER i ljus- och mörkerfas (VCO2/VO2) (nollvärde definieras som 0,7). e kumulativt födointag (g), f totalt födointag under 24 timmar, g totalt vattenintag under 24 timmar (ml), h totalt vattenintag under 24 timmar, i kumulativ aktivitetsnivå (m) och j total aktivitetsnivå (m/24 timmar). Mössen hölls vid den angivna temperaturen i 48 timmar. Data som visas för 24, 26, 28 och 30 °C avser de sista 24 timmarna av varje cykel. Mössen hölls vid 45 % HFD fram till studiens slut. Statistisk signifikans testades genom upprepade mätningar av envägs-ANOVA följt av Tukeys multipla jämförelsetest. Asterisker indikerar signifikans för initialvärdet 22 °C, skuggning indikerar signifikans mellan andra grupper enligt anvisningarna. *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 för hela försöksperioden (0–192 timmar). n = 7.
I en annan serie experiment undersökte vi effekten av omgivningstemperatur på samma parametrar, men denna gång mellan grupper av möss som konstant hölls vid en viss temperatur. Mössen delades in i fyra grupper för att minimera statistiska förändringar i medelvärde och standardavvikelse 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 nattetid (Fig. 3d) och ökar linjärt när temperaturen sjunker från 27,5 °C till 22 °C (Fig. 3e). Jämfört med andra grupper var RER för 25 °C-gruppen något reducerad, och det fanns inga skillnader mellan de återstående grupperna (Fig. 3f, g). Födointag parallellt med EE-mönstret a ökade med cirka 30 % vid 22 °C jämfört med 30 °C (Fig. 3h, i). Vattenkonsumtion 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, muskelmassa och fettmassa mellan grupperna (Fig. 3n-s), men resulterade i en minskning av muskelmassa 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 ge korrekta EE- och RER-data.
- Kroppsvikt (a), muskelmassa (b) och fettmassa (c) efter 8 dagar (en dag före överföring till SABLE-systemet). d Energiförbrukning (kcal/h). e Genomsnittlig energiförbrukning (0–108 timmar) vid olika temperaturer (kcal/24 timmar). f Andningsutbytesförhållande (RER) (VCO2/VO2). g Genomsnittlig RER (VCO2/VO2). h Totalt födointag (g). i Genomsnittligt födointag (g/24 timmar). j Total vattenkonsumtion (ml). k Genomsnittlig vattenkonsumtion (ml/24 h). l Kumulativ aktivitetsnivå (m). m Genomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 h). n kroppsvikt på den 18:e dagen, o förändring i kroppsvikt (från -8:e till 18:e dagen), p muskelmassa på den 18:e dagen, q förändring i muskelmassa (från -8:e till 18:e dagen), r fettmassa på dag 18 och förändring i fettmassa (från -8 till 18 dagar). Den statistiska signifikansen av upprepade mätningar testades med Oneway-ANOVA följt av Tukeys 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) representeras av grå rutor. Punkterna på histogrammen representerar individuella möss. Medelvärden beräknades för hela experimentperioden (0-108 timmar). n = 7.
Mössen matchades i kroppsvikt, muskelmassa och fettmassa vid baslinjen (Fig. 4a–c) och hölls vid 22, 25, 27,5 och 30 °C som i studier med normalviktiga möss. Vid jämförelse av grupper av möss visade sambandet mellan EE och temperatur ett liknande linjärt samband med temperaturen över tid hos samma möss. Således konsumerade möss som hölls vid 22 °C cirka 30 % mer energi än möss som hölls vid 30 °C (Fig. 4d, e). Vid studier av effekter hos djur påverkade temperaturen inte alltid RER (Fig. 4f, g). Födointag, 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 som föddes upp vid 30 °C signifikant högre kroppsvikter än möss som föddes upp vid 22 °C (medelvärde ± standardfel för medelvärdet: Fig. 4o). Den relativt högre viktökningen berodde på en ökning av fettmassa (Fig. 4p, q) snarare än en ökning av muskelmassa (Fig. 4r, s). I överensstämmelse med det lägre EE-värdet vid 30 °C minskade uttrycket av flera BAT-gener som ökar BAT-funktion/aktivitet vid 30 °C jämfört med 22 °C: Adra1a, Adrb3 och Prdm16. Andra viktiga gener som också ökar BAT-funktion/aktivitet påverkades inte: Sema3a (reglering av neurittillväxt), Tfam (mitokondriell biogenes), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogenes) och Cpt1a. Överraskande nog minskade inte Ucp1 och Vegf-a, associerade med ökad termogen aktivitet, i 30 °C-gruppen. Faktum är att Ucp1-nivåerna var högre hos tre möss än i 22 °C-gruppen, och Vegf-a och Adrb2 var signifikant förhöjda. Jämfört med 22 °C-gruppen uppvisade möss som hölls vid 25 °C och 27,5 °C ingen förändring (kompletterande figur 1).
- Kroppsvikt (a), muskelmassa (b) och fettmassa (c) efter 9 dagar (en dag före överföring till SABLE-systemet). d Energiförbrukning (EE, kcal/h). e Genomsnittlig energiförbrukning (0–96 timmar) vid olika temperaturer (kcal/24 timmar). f Andningsutbytesförhållande (RER, VCO2/VO2). g Genomsnittlig RER (VCO2/VO2). h Totalt födointag (g). i Genomsnittligt födointag (g/24 timmar). j Total vattenkonsumtion (ml). k Genomsnittlig vattenkonsumtion (ml/24 h). l Kumulativ aktivitetsnivå (m). m Genomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 h). n Kroppsvikt vid dag 23 (g), o Förändring i kroppsvikt, p Muskelmassa, q Förändring i muskelmassa (g) vid dag 23 jämfört med dag 9, Förändring i fettmassa (g) vid dag 23, fettmassa (g) jämfört med dag 8, dag 23 jämfört med dag 8. Den statistiska signifikansen av upprepade mätningar testades med Oneway-ANOVA följt av Tukeys 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) representeras av grå rutor. Punkterna på histogrammen representerar individuella möss. Medelvärden beräknades för hela experimentperioden (0-96 timmar). n = 7.
Liksom människor skapar möss ofta mikromiljöer för att minska värmeförlusten till omgivningen. För att kvantifiera betydelsen av denna miljö för EE utvärderade vi EE vid 22, 25, 27,5 och 30 °C, med eller utan läderskydd och bomaterial. Vid 22 °C minskar tillsatsen av standardhudar EE med cirka 4 %. Den efterföljande tillsatsen av bomaterial minskade EE med 3–4 % (Fig. 5a, b). Inga signifikanta förändringar i RER, födointag, vattenintag eller aktivitetsnivåer observerades vid tillsats av hus eller skinn + strö (Figur 5i–p). Tillsatsen av skinn och bomaterial minskade också EE signifikant vid 25 och 30 °C, men svaren var kvantitativt mindre. Vid 27,5 °C observerades ingen skillnad. Det är värt att notera att EE i dessa experiment minskade med ökande temperatur, i detta fall cirka 57 % lägre än EE vid 30 °C jämfört med 22 °C (Fig. 5c–h). Samma analys utfördes endast för den ljusa fasen, där EE var närmare den basala metaboliska hastigheten, eftersom mössen i detta fall mestadels vilade i huden, vilket resulterade i jämförbara effektstorlekar vid olika temperaturer (kompletterande figur 2a-h).
Data för möss från skydd och bomaterial (mörkblått), hem men inget bomaterial (ljusblått), och hem och bomaterial (orange). Energiförbrukning (EE, kcal/h) för rum a, c, e och g vid 22, 25, 27,5 och 30 °C, b, d, f och h medelvärden för EE (kcal/h). ip Data för möss inrymda vid 22 °C: i andningsfrekvens (RER, VCO2/VO2), j medel-RER (VCO2/VO2), k kumulativt födointag (g), l genomsnittligt födointag (g/24 h), m totalt vattenintag (ml), n genomsnittligt vattenintag AUC (ml/24 h), o total aktivitet (m), p genomsnittlig aktivitetsnivå (m/24 h). Data presenteras som medelvärde + standardfel för medelvärdet, den mörka fasen (18:00-06:00 h) representeras av grå rutor. Punkterna på histogrammen representerar individuella möss. Den statistiska signifikansen av upprepade mätningar testades med Oneway-ANOVA följt av Tukeys 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 för hela försöksperioden (0–72 timmar). n = 7.
Hos möss med normal vikt (2–3 timmars fasta) resulterade uppfödning vid olika temperaturer inte i signifikanta skillnader i plasmakoncentrationer av TG, 3-HB, kolesterol, ALAT och ASAT, utan HDL som en funktion av temperaturen. Figur 6a-e). Fasteplasmakoncentrationerna av leptin, insulin, C-peptid och glukagon skilde sig inte heller mellan grupperna (figur 6g–j). På dagen för glukostoleranstestet (efter 31 dagar vid olika temperaturer) var baslinjeblodglukosnivån (5–6 timmars fasta) cirka 6,5 mM, utan skillnad mellan grupperna. Administrering av oral glukos ökade blodglukoskoncentrationerna signifikant i alla grupper, men både maximal koncentration och den inkrementella arean under kurvorna (iAUC) (15–120 min) var lägre i gruppen möss som hölls 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 (vilka inte skilde sig sinsemellan). Administrering av oral glukos ökade blodglukoskoncentrationerna signifikant i alla grupper, men både maximal koncentration och inkrementell area under kurvorna (iAUC) (15–120 min) var lägre i gruppen möss som hölls 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 (vilka inte skilde sig sinsemellan). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех групопаках, концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 min) och inte längre i säsong, °C (отдельные временные точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися по 22, 25 och 27,5 ° C (которые не различались между собой). Oral administrering av glukos ökade blodglukoskoncentrationerna signifikant i alla grupper, men både maximal koncentration och den ökande arean under kurvan (iAUC) (15–120 min) var lägre i mössgruppen som hölls vid 30 °C (separata tidpunkter: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) jämfört med möss som hölls vid 22, 25 och 27,5 °C (vilka 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Ｊ各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 帼C 组养浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 .–P <0:0 繂 . 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Oral administrering av glukos ökade blodglukoskoncentrationerna signifikant i alla grupper, men både maximal koncentration och arean under kurvan (iAUC) (15–120 min) var lägre i gruppen med möss som fick 30 °C (alla tidpunkter).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. P < 0,05–P < 0,0001, figur.6l, l) jämfört med möss som hölls vid 22, 25 och 27,5 °C (ingen skillnad från varandra).
Plasmakoncentrationerna av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, ASAT, FFA, glycerol, leptin, insulin, C-peptid och glukagon visas hos vuxna hanmöss av typen DIO(al) efter 33 dagars utfodring vid den angivna temperaturen. Mössen utfodrades inte 2–3 timmar före blodprovstagningen. Undantaget var ett oralt glukostoleranstest, som utfördes två dagar före studiens slut på möss som fastat i 5–6 timmar och hållits vid lämplig temperatur i 31 dagar. Mössen exponerades för 2 g/kg kroppsvikt. Arean under kurvan (L) uttrycks som inkrementella data (iAUC). Data presenteras som medelvärde ± SEM. Punkterna representerar individuella 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 (som också fastade i 2–3 timmar) skilde sig inte plasmakoncentrationerna av kolesterol, HDL, ALT, ASAT och FFA mellan grupperna. Både TG och glycerol var signifikant förhöjda i 30 °C-gruppen 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 som hölls vid 22 °C hade en övergripande positiv energibalans, vilket antyds av viktökning, tyder skillnader i plasmakoncentrationer av TG, glycerol och 3-HB på att mössen vid 22 °C när provtagningen var lägre än vid 22 °C. Möss som föddes vid 30 °C var i ett relativt mer energimässigt negativt tillstånd. I överensstämmelse med detta var leverkoncentrationerna av extraherbar glycerol och TG, men inte glykogen och kolesterol, högre i 30 °C-gruppen (kompletterande figur 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 inguinalt fett, extraherade vi fettvävnad från dessa lager i slutet av studien och kvantifierade fria fettsyror ex vivo och frisättning av glycerol. I alla experimentgrupper visade fettvävnadsprover från epididymala och inguinala depåer minst en tvåfaldig ökning av glycerol- och FFA-produktion som svar på isoproterenolstimulering (kompletterande figur 4a–d). Emellertid hittades ingen effekt av skaltemperatur på basal eller isoproterenolstimulerad lipolys. I överensstämmelse med högre kroppsvikt och fettmassa var plasma-leptinnivåerna signifikant högre i 30 °C-gruppen än i 22 °C-gruppen (figur 7i). Tvärtom skilde sig inte plasmanivåerna av insulin och C-peptid mellan temperaturgrupperna (Fig. 7k, k), men plasmaglukagon visade ett beroende av temperaturen, men i detta fall var nästan 22 °C i den motsatta gruppen dubbelt så hög som 30 °C. FRÅN Grupp C (Fig. 7l). FGF21 skilde sig inte mellan olika temperaturgrupper (Fig. 7m). På dagen för OGTT var baslinjens blodglukos cirka 10 mM och skilde sig inte mellan möss som hölls vid olika temperaturer (Fig. 7n). Oral administrering av glukos ökade blodglukosnivåerna och nådde en topp i alla grupper vid en koncentration på cirka 18 mM 15 minuter efter dosering. Det fanns inga signifikanta skillnader i iAUC (15–120 min) och koncentrationer vid olika tidpunkter efter dosering (15, 30, 60, 90 och 120 min) (Figur 7n, o).
Plasmakoncentrationer av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, ASAT, FFA, glycerol, leptin, insulin, C-peptid, glukagon och FGF21 visades hos vuxna hanmöss av typen DIO (ao) efter 33 dagars utfodring vid specificerad temperatur. Möss utfodrades inte 2–3 timmar före blodprovstagning. Det orala glukostoleranstestet var ett undantag eftersom det utfördes med en dos på 2 g/kg kroppsvikt två dagar före studiens slut på möss som fastade i 5–6 timmar och hölls vid lämplig temperatur i 31 dagar. Arean under kurvan (o) visas som inkrementella data (iAUC). Data presenteras som medelvärde ± SEM. Punkterna representerar individuella 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 forskningen hålls möss ofta vid rumstemperatur under sin termoneutrala zon, vilket resulterar i aktivering av olika kompensatoriska fysiologiska system som ökar ämnesomsättningshastigheten och potentiellt försämrar translaterbarheten9. Således kan exponering av möss för kyla göra möss resistenta mot kostinducerad fetma och kan förhindra hyperglykemi hos streptozotocinbehandlade råttor på grund av ökad icke-insulinberoende glukostransport. Det är dock inte klart i vilken utsträckning långvarig exponering för olika relevanta temperaturer (från rumstemperatur till termoneutral) påverkar de olika energihomeostaserna hos normalviktiga möss (på föda) och DIO-möss (på HFD) och metaboliska parametrar, samt i vilken utsträckning de kunde balansera en ökning av EE med en ökning av födointaget. Studien som presenteras i denna artikel syftar till att ge viss klarhet i detta ämne.
Vi visar att hos normalviktiga vuxna möss och hanmöss med DIO är EE omvänt relaterat till rumstemperatur mellan 22 och 30 °C. EE vid 22 °C var således cirka 30 % högre än vid 30 °C i båda musmodellerna. En viktig skillnad mellan normalviktiga möss och DIO-möss är dock att medan normalviktiga möss matchade EE vid lägre temperaturer genom att justera födointaget därefter, varierade födointaget hos DIO-möss på olika nivåer. Studiens temperaturer var likartade. Efter en månad ökade DIO-möss som hölls vid 30 °C mer kroppsvikt och fettmassa än möss som hölls vid 22 °C, medan normala människor som hölls vid samma temperatur och under samma tidsperiod inte ledde till feber. Jämfört med temperaturer nära termoneutral eller vid rumstemperatur resulterade tillväxt vid rumstemperatur i att DIO- eller normalviktiga möss på en fettrik kost men inte på en normalviktig mösskost gick upp relativt mindre i vikt. Stöds av andra studier17,18,19,20,21 men inte av alla22,23.
Förmågan att skapa en mikromiljö för att minska värmeförlusten antas förskjuta termisk neutralitet åt vänster8, 12. I vår studie minskade både tillsats av bomaterial och doldning EE men resulterade inte i termisk neutralitet upp till 28 °C. Våra data stöder således inte att den lägsta punkten för termoneutralitet hos vuxna möss med ett knä, med eller utan miljöberikade stall, borde vara 26-28 °C som visas8,12, men det stöder andra studier som visar termoneutralitet. temperaturer på 30 °C hos möss med låg temperatur7, 10, 24. För att komplicera saken har den termoneutralitetspunkten hos möss visat sig inte vara statisk under dagen eftersom den är lägre under vilofasen (ljusfasen), möjligen på grund av lägre kaloriproduktion till följd av aktivitet och kostinducerad termogenes. Således, i ljusfasen, visar sig den lägsta punkten för termisk neutralitet vara ~29 °C, och i mörkfasen ~33 °C25.
I slutändan bestäms förhållandet mellan omgivningstemperatur och total energiförbrukning av värmeavledning. I detta sammanhang är förhållandet mellan ytarea och volym en viktig faktor för termisk känslighet, vilket påverkar både värmeavledning (ytarea) och värmegenerering (volym). Förutom ytarea bestäms värmeöverföring även 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 värmeisolering hos möss, vilket sänker den termoneutrale punkten och minskar temperaturkänsligheten under den termiska neutralpunkten (kurvans lutning). omgivningstemperatur jämfört med EE)12. Vår studie var inte utformad för att direkt bedöma detta förmodade samband eftersom kroppssammansättningsdata samlades in 9 dagar innan energiförbrukningsdata samlades in och eftersom fettmassan inte var stabil under hela studien. Eftersom normalviktiga möss och möss med diarre och fettmassa 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 skulle ge grundläggande isoleringsfaktor, åtminstone inte i det undersökta temperaturintervallet. Detta överensstämmer med andra studier som är bättre utformade för att utforska detta4,24. I dessa studier var den isolerande effekten av fetma liten, men päls visade sig ge 30–50 % av den totala värmeisoleringen4,24. Hos döda möss ökade dock värmeledningsförmågan med cirka 450 % omedelbart efter döden, vilket tyder på att pälsens isolerande effekt är nödvändig för att fysiologiska mekanismer, inklusive vasokonstriktion, ska fungera. Förutom artskillnader 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 totalt djurfett28. Dessutom kanske den totala fettmassan inte ens är ett suboptimalt mått på en individs värmeisolering, eftersom det har hävdats att förbättrad värmeisolering motverkas av den oundvikliga ökningen av ytan (och därmed ökad värmeförlust) när fettmassan ökar.
Hos normalviktiga möss förändrades inte plasmakoncentrationerna av TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT och AST i fasta vid olika temperaturer under nästan 5 veckor, troligen på grund av att mössen hade samma energibalanstillstånd. De var desamma i vikt och kroppssammansättning som vid studiens slut. I överensstämmelse med likheten i fettmassa fanns det inte heller några skillnader i plasmaleptinnivåer, inte heller i fasteinsulin, C-peptid och glukagon. Fler signaler hittades hos DIO-möss. Även om möss vid 22 °C inte heller hade en övergripande negativ energibalans i detta tillstånd (eftersom de gick upp i vikt), hade de vid studiens slut relativt mer energibrist jämfört med möss som föddes upp vid 30 °C, under förhållanden som hög ketonerproduktion av kroppen (3-HB) och en minskning av koncentrationen av glycerol och TG i plasma. Temperaturberoende skillnader i lipolys verkar dock inte vara resultatet av inneboende förändringar i epididymalt eller inguinalt fett, såsom förändringar i uttrycket av adipohormon-responsivt lipas, eftersom FFA och glycerol som frisätts från fett som extraheras från dessa depåer ligger mellan Temperaturgrupperna liknar varandra. Även om vi inte undersökte sympatisk tonus i den aktuella studien har andra funnit att den (baserat på hjärtfrekvens och genomsnittligt arteriellt tryck) är linjärt relaterad till omgivningstemperaturen hos möss och är ungefär lägre vid 30 °C än vid 22 °C 20 % C Således kan temperaturberoende skillnader i sympatisk tonus spela en roll i lipolys i vår studie, men eftersom en ökning av sympatisk tonus stimulerar snarare än hämmar lipolys, kan andra mekanismer motverka denna minskning hos odlade möss. Potentiell roll i nedbrytningen av kroppsfett. Rumstemperatur. Dessutom medieras en del av den stimulerande effekten av sympatisk tonus på lipolys indirekt av stark hämning av insulinsekretion, vilket belyser effekten av insulinavbrytande tillskott på lipolys30, men i vår studie var fastande plasmainsulin och C-peptid sympatisk tonus vid olika temperaturer inte tillräckliga för att förändra lipolysen. Istället fann vi att skillnader i energistatus troligtvis var den främsta bidragande faktorn till dessa skillnader hos DIO-möss. De bakomliggande orsakerna som leder till bättre reglering av matintag med EE hos normalviktiga möss kräver ytterligare studier. I allmänhet styrs dock matintaget av homeostatiska och hedoniska signaler31,32,33. Även om det finns debatt om vilken av de två signalerna som är kvantitativt viktigast,31,32,33 är det välkänt att långvarig konsumtion av fettrik mat leder till ett mer njutningsbaserat ätbeteende som till viss del inte är relaterat till homeostas. . – reglerat matintag34,35,36. Därför kan det ökade hedoniska ätbeteendet hos DIO-möss behandlade med 45 % HFD vara en av anledningarna till att dessa möss inte balanserade födointaget med EE. Intressant nog observerades skillnader i aptit och blodglukosreglerande hormoner också hos de temperaturkontrollerade DIO-mössen, men inte hos möss med normal vikt. Hos DIO-möss ökade plasmaleptinnivåerna med temperaturen och glukagonnivåerna minskade 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 säkerligen en viktig roll, eftersom fettmassa och plasmaleptin är starkt korrelerade37. Tolkningen av glukagonsignalen är dock mer förbryllande. Liksom med insulin hämmades glukagonsekretionen starkt av en ökning av sympatisk tonus, men den högsta sympatiska tonusen förutspåddes vara i 22 °C-gruppen, som hade de högsta plasmaglukagonkoncentrationerna. Insulin är en annan stark regulator av plasmaglukagon, och insulinresistens och typ 2-diabetes är starkt associerade med fasta och postprandiell hyperglukagonemi 38,39. DIO-mössen i vår studie var dock också insulinokänsliga, så detta kunde inte heller vara huvudfaktorn i ökningen av glukagonsignalering i 22°C-gruppen. Leverfetthalten är också positivt associerad med en ökning av plasmaglukagonkoncentrationen, vars mekanismer i sin tur kan inkludera hepatisk glukagonresistens, minskad ureaproduktion, ökade cirkulerande aminosyrakoncentrationer och ökad aminosyrastimulerad glukagonsekretion 40,41,42. Eftersom extraherbara koncentrationer av glycerol och TG inte skilde sig mellan temperaturgrupperna i vår studie, kunde detta dock inte heller vara en potentiell faktor i ökningen av plasmakoncentrationer i 22°C-gruppen. Trijodtyronin (T3) spelar en avgörande roll i den totala ämnesomsättningshastigheten och initieringen av metaboliskt försvar mot hypotermi 43,44. Således ökar plasmakoncentrationen av T3, möjligen kontrollerad av centralt medierade mekanismer,45,46 hos både möss och människor under mindre än termoneutrala förhållanden47, även om ökningen hos människor är mindre, vilket är mer predisponerat för möss. Detta överensstämmer med värmeförlust till miljön. Vi mätte inte plasmakoncentrationerna av T3 i den aktuella studien, men koncentrationerna kan ha varit lägre i 30°C-gruppen, vilket kan förklara effekten av denna grupp på plasmanivåerna av glukagon, eftersom vi (uppdaterade figur 5a) och andra har visat att T3 ökar plasmakoncentrationen av glukagon på ett dosberoende sätt. Sköldkörtelhormoner har rapporterats inducera FGF21-uttryck i levern. Liksom glukagon ökade även plasmakoncentrationerna av FGF21 med plasmakoncentrationerna av T3 (kompletterande figur 5b och ref. 48), men jämfört med glukagon påverkades inte plasmakoncentrationerna av FGF21 i vår studie av temperaturen. De bakomliggande orsakerna till denna skillnad kräver ytterligare studier, men T3-driven FGF21-induktion bör ske vid högre nivåer av T3-exponering jämfört med det observerade T3-drivna glukagonsvaret (kompletterande figur 5b).
HFD har visat sig vara starkt associerat med nedsatt glukostolerans och insulinresistens (markörer) hos möss som odlats vid 22 °C. HFD var dock inte associerat med vare sig nedsatt glukostolerans eller insulinresistens när det odlades i en termoneutral miljö (definierad här som 28 °C)19. I vår studie replikerades inte detta samband hos DIO-möss, men normalviktiga möss som hölls vid 30 °C förbättrade glukostoleransen signifikant. Anledningen till denna skillnad kräver ytterligare studier, men kan påverkas av det faktum att DIO-mössen i vår studie var insulinresistenta, med fastande plasmakoncentrationer av C-peptid och insulinkoncentrationer 12–20 gånger högre än hos normalviktiga möss, och i blodet på fastande mage, glukoskoncentrationer på cirka 10 mM (cirka 6 mM vid normal kroppsvikt), vilket verkar lämna ett litet fönster för eventuella gynnsamma 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 som hölls vid högre temperaturer mild köldchock, vilket kan påverka glukosabsorption/clearance. Baserat på liknande fasteblodglukoskoncentrationer i olika temperaturgrupper kan dock förändringar i omgivningstemperaturen inte ha påverkat resultaten signifikant.
Som tidigare nämnts har det nyligen framhävts att en ökning av rumstemperaturen kan dämpa vissa reaktioner på köldstress, vilket kan ifrågasätta överförbarheten av musdata till människor. Det är dock inte klart vad som är den optimala temperaturen för att hålla möss för att efterlikna mänsklig fysiologi. Svaret på denna fråga kan också påverkas av studieområdet och den effektmått som studeras. Ett exempel på detta är kostens effekt på ansamling av leverfett, glukostolerans och insulinresistens19. När det gäller energiförbrukning tror vissa forskare att termoneutralitet är den optimala temperaturen för uppfödning, eftersom människor behöver lite extra energi för att bibehålla sin kärnkroppstemperatur, och de definierar en temperatur under ett enda varv för vuxna möss som 30°C7,10. Andra forskare tror att en temperatur som är jämförbar med den som människor vanligtvis upplever med vuxna möss på ett knä är 23-25°C, eftersom de fann att termoneutraliteten var 26-28°C och baserat på att människor är lägre än cirka 3°C, är deras nedre kritiska temperatur, definierad här som 23°C, något 8,12. Vår studie överensstämmer med flera andra studier som anger att termisk neutralitet inte uppnås vid 26–28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, vilket indikerar att 23–25 °C är för lågt. En annan viktig faktor att beakta angående rumstemperatur och termoneutralitet hos möss är enskild eller grupphållning. När möss hölls i grupper snarare än individuellt, som i vår studie, minskade temperaturkänsligheten, möjligen på grund av trängsel av djuren. Rumstemperaturen var dock fortfarande under LTL på 25 när tre grupper användes. Den kanske viktigaste skillnaden mellan arter i detta avseende är den kvantitativa betydelsen av BAT-aktivitet som ett försvar mot hypotermi. Således, medan möss till stor del kompenserade för sin högre kaloriförlust genom att öka BAT-aktiviteten, vilket är över 60 % EE enbart vid 5 °C,51,52 var bidraget från mänsklig BAT-aktivitet till EE signifikant högre, mycket mindre. Därför kan en minskning av BAT-aktivitet vara ett viktigt sätt att öka mänsklig translation. 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 behöver höjas över 27,5 °C jämfört med möss vid 22 °C för att detektera skillnader i uttrycket av BAT-gener som ansvarar för funktion/aktivering. Skillnaderna som hittades mellan grupperna vid 30 och 22 °C indikerade dock inte alltid en ökning av BAT-aktivitet i 22 °C-gruppen eftersom Ucp1, Adrb2 och Vegf-a var nedreglerade 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 generell begränsning i vår studie är att vi endast studerade hanmöss. Annan forskning tyder på att kön kan vara en viktig faktor vid våra primära indikationer, eftersom honmöss med ett knä är mer temperaturkänsliga på grund av högre värmeledningsförmåga och att de bibehåller strängare kontrollerade kärntemperaturer. Dessutom visade honmöss (på HFD) ett större samband mellan energiintag och EE vid 30 °C jämfört med hanmöss som konsumerade fler möss av samma kön (20 °C i detta fall)20. Således är effekten av subtermonetralt innehåll högre hos honmöss, men har samma mönster som hos hanmöss. I vår studie fokuserade vi på hanmöss med ett knä, eftersom det är under dessa förhållanden som de flesta metabola studier som undersöker EE utförs. En annan begränsning i vår studie var att mössen hade samma kost under hela studien, vilket uteslöt att studera betydelsen av rumstemperatur för metabolisk flexibilitet (mätt genom RER-förändringar för kostförändringar i olika makronäringsämnessammansättningar) hos hon- och hanmöss som hölls vid 20 °C jämfört med motsvarande möss som hölls vid 30 °C.
Sammanfattningsvis visar vår studie att, liksom i andra studier, är möss med normal vikt på lap 1 termoneutrala över de förutspådda 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 hos möss med DIO och normalvikt. Medan födointaget hos möss med normal vikt var förenligt med EE och därmed bibehöll en stabil kroppsvikt över hela temperaturintervallet, var födointaget hos DIO-möss detsamma vid olika temperaturer, vilket resulterade i en högre andel möss vid 30 °C och 22 °C som gick upp i vikt. Sammantaget är systematiska studier som undersöker den potentiella betydelsen av att leva under termoneutrala temperaturer motiverade på grund av den ofta observerade dåliga tolerabiliteten mellan mus- och mänskliga studier. Till exempel, i fetmastudier kan en delvis förklaring till den generellt sämre översättningsbarheten bero på att studier av murina viktminskning vanligtvis utförs på måttligt köldstressade djur som hålls vid rumstemperatur på grund av deras ökade EE. Överdriven viktminskning jämfört med en persons förväntade kroppsvikt, särskilt om verkningsmekanismen är beroende av 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 Institutes of Health (publikation nr 85-23) samt den europeiska konventionen för skydd av ryggradsdjur som används för experimentella och andra vetenskapliga ändamål (Europarådet nr 123, Strasbourg, 1985).
Tjugo veckor gamla hanmöss av typen C57BL/6J erhölls från Janvier Saint Berthevin Cedex, Frankrike, och fick ad libitum standardfoder (Altromin 1324) och vatten (~22 °C) efter en 12:12 timmars ljus:mörker-cykel vid rumstemperatur. Hanmöss av typen DIO (20 veckor) erhölls från samma leverantör och fick ad libitum tillgång till en diet med 45 % hög fetthalt (katalognr. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) och vatten under uppfödningsförhållanden. Mössen anpassades till miljön en vecka före studiens start. Två dagar före överföring till det indirekta kalorimetrisystemet vägdes mössen, genomgick MR-skanning (EchoMRITM, TX, USA) och delades in i fyra grupper motsvarande kroppsvikt, fett och normal kroppsvikt.
Ett grafiskt diagram över studiedesignen visas i figur 8. Mössen överfördes till ett slutet och temperaturkontrollerat indirekt kalorimetrisystem hos Sable Systems Internationals (Nevada, USA), vilket inkluderade monitorer för foder- och vattenkvalitet och en Promethion BZ1-ram som registrerade aktivitetsnivåer genom att mäta strålbrott. XYZ. Mössen (n = 8) hölls individuellt vid 22, 25, 27,5 eller 30 °C med hjälp av strö men utan skydd och bomaterial i en 12:12-timmars ljus:mörkercykel (ljus: 06:00–18:00). 2500 ml/min. Mössen acklimatiserades i 7 dagar före registrering. Registreringar samlades in fyra dagar i rad. Därefter hölls mössen vid respektive temperaturer på 25, 27,5 och 30 °C i ytterligare 12 dagar, varefter cellkoncentraten tillsattes enligt beskrivningen nedan. Samtidigt hölls grupper av möss som hölls vid 22 °C vid denna temperatur i ytterligare två dagar (för att samla in nya baslinjedata), och sedan ökades temperaturen i steg om 2 °C varannan dag i början av ljusfasen (06:00) tills 30 °C nåddes. Därefter sänktes temperaturen till 22 °C och data samlades in i ytterligare två dagar. Efter ytterligare två dagars registrering vid 22 °C tillsattes skinn till alla celler vid alla temperaturer, och datainsamlingen började den andra dagen (dag 17) och i tre dagar. Därefter (dag 20) tillsattes bomaterial (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 således möss som hölls vid 22 °C vid denna temperatur i 2 1/33 dagar och vid 22 °C under de sista 8 dagarna, medan möss vid andra temperaturer hölls vid denna temperatur i 33 dagar/33 dagar. Möss matades under studieperioden.
Normalviktiga möss och möss med djup orros (DIO) följde samma studieprocedurer. På dag -9 vägdes mössen, magnetkameraundersöktes och delades in i grupper med jämförbar kroppsvikt och kroppssammansättning. På dag -7 överfördes mössen till ett slutet temperaturkontrollerat indirekt kalorimetrisystem tillverkat av SABLE Systems International (Nevada, USA). Mössen hölls individuellt med strö men utan bo- eller skyddsmaterial. Temperaturen är inställd på 22, 25, 27,5 eller 30 °C. Efter en veckas acklimatisering (dag -7 till 0, djuren stördes inte) samlades data in under fyra på varandra följande dagar (dag 0-4, data visas i FIG. 1, 2, 5). Därefter hölls mössen som hölls vid 25, 27,5 och 30 °C under konstanta förhållanden fram till den 17:e dagen. Samtidigt ökades temperaturen i 22°C-gruppen med intervaller om 2°C varannan dag genom att justera temperaturcykeln (kl. 06:00) i början av ljusexponeringen (data visas i figur 1). På dag 15 sjönk temperaturen till 22°C och två dagars data samlades in för att ge baslinjedata för efterföljande behandlingar. Skinn lades till alla möss på dag 17, och bomaterial tillsattes på dag 20 (figur 5). På den 23:e dagen vägdes mössen och utsattes för MR-skanning, och lämnades sedan ensamma i 24 timmar. På dag 24 fastade mössen från början av fotoperioden (kl. 06:00) och fick OGTT (2 g/kg) kl. 12:00 (6-7 timmars fasta). Därefter återfördes mössen till sina respektive SABLE-förhållanden och avlivades på den andra dagen (dag 25).
DIO-möss (n = 8) följde samma protokoll som normalviktiga möss (enligt beskrivningen ovan och i figur 8). Mössen bibehöll 45 % hög fettförbrukning (HFD) under hela experimentet med energiförbrukning.
VO2 och VCO2, såväl som vattenångtryck, registrerades med en frekvens på 1 Hz med en celltidskonstant på 2,5 minuter. Mat- och vattenintag samlades in genom kontinuerlig registrering (1 Hz) av vikten på mat- och vattenhinkarna. Den använda kvalitetsmonitorn rapporterade en upplösning på 0,002 g. Aktivitetsnivåerna registrerades med en 3D XYZ-beam array-monitor, data samlades in med en intern upplösning på 240 Hz och rapporterades varje sekund för att kvantifiera den totala tillryggalagda sträckan (m) med en effektiv spatial upplösning på 0,25 cm. Data bearbetades med Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, vilket beräknade EE och RER och filtrerade bort extremvärden (t.ex. falska måltidshändelser). Makrotolken är konfigurerad för att mata ut data för alla parametrar var femte minut.
Förutom att reglera EE kan omgivningstemperaturen även reglera andra aspekter av metabolismen, inklusive postprandial glukosmetabolism, genom att reglera utsöndringen av glukosmetaboliserande hormoner. För att testa denna hypotes slutförde vi slutligen en kroppstemperaturstudie genom att provocera normalviktiga möss med en oral glukosbelastning på DIO (2 g/kg). Metoder beskrivs i detalj i ytterligare material.
Vid slutet av studien (dag 25) fastade mössen i 2–3 timmar (med början kl. 06:00), sövdes med isofluran och blöddes fullständigt genom retroorbital venpunktion. Kvantifiering av plasmalipider och hormoner och lipider i levern beskrivs i kompletterande material.
För att undersöka om skaltemperaturen orsakar inneboende förändringar i fettvävnaden som påverkar lipolysen, skars inguinal och epididymal fettvävnad ut direkt från möss efter det sista blödningsstadiet. Vävnaderna bearbetades med hjälp av den nyutvecklade ex vivo lipolysanalysen som beskrivs i kompletterande metoder.
Brun fettvävnad (BAT) samlades in på dagen för studiens slut och bearbetades enligt beskrivningen i de kompletterande metoderna.
Data presenteras som medelvärde ± SEM. Graferna skapades i GraphPad Prism 9 (La Jolla, Kalifornien) och grafiken redigerades i Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, Kalifornien). Statistisk signifikans bedömdes i GraphPad Prism och testades med parat t-test, upprepade mätningar envägs/tvåvägs ANOVA följt av Tukeys multipla jämförelsetest, eller oparad envägs ANOVA följt av Tukeys multipla jämförelsetest vid behov. Gaussfördelningen av data validerades med D'Agostino-Pearsons normalitetstest före testning. Urvalsstorleken anges i motsvarande avsnitt i avsnittet "Resultat", såväl som i förklaringen. Upprepning definieras som alla mätningar som görs på samma djur (in vivo eller på ett vävnadsprov). När det gäller datas reproducerbarhet påvisades ett samband mellan energiförbrukning och falltemperatur i fyra oberoende studier med 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 sammanfattningen av Nature Research Report som är länkad till den här artikeln.
All data bildar en graf. 1-7 deponerades i Science-databasens arkiv, accessionsnummer: 1253.11.sciencedb.02284 eller https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Data som visas i ESM kan skickas till Rune E Kuhre efter rimlig testning.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Försöksdjur som surrogatmodeller för mänsklig fetma. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Försöksdjur som surrogatmodeller för mänsklig fetma.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. och Tang-Christensen M. Försöksdjur som surrogatmodeller för 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. Försöksdjur som ersättningsmodell för människor.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. och Tang-Christensen M. Försöksdjur som surrogatmodeller för fetma hos människor.Acta Farmakologi. brott 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Beräkning av den nya Mie-konstanten och experimentell bestämning av brännstorleken. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Musens termoregleringssystem: dess implikationer för överföring av biomedicinska data till människor. Physiology. Behavior. 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. Ожирение не имеет изолирующего эффекта. 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 köldinducerad termogenes var omvänt relaterade till kroppsvikt och basalmetabolism hos smala och överviktiga individer. J. Warmly. biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimala bostadstemperaturer för möss för att efterlikna människors termiska miljö: En experimentell studie. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Optimala bostadstemperaturer för möss för att efterlikna människors termiska miljö: En experimentell studie.Fischer, AW, Cannon, B., och Nedergaard, J. Optimala hustemperaturer för möss för att efterlikna 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 Vilken är den bästa bostadstemperaturen för att överföra mössförsök till människor? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Vilken är den bästa bostadstemperaturen för att överföra mössförsök till människor?Keyer J, Lee M och Speakman JR Vilken är den bästa rumstemperaturen för att överföra mössförsök 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. Vilken är den optimala skaltemperaturen för att överföra mössförsök till människor?Moore. metabolism. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Möss som experimentella modeller för mänsklig fysiologi: när flera grader i bostadstemperatur spelar roll. Seeley, RJ & MacDougald, OA Möss som experimentella modeller för mänsklig fysiologi: när flera grader i bostadstemperatur spelar roll. Seeley, RJ & MacDougald, OA. Seeley, RJ & MacDougald, OA Möss som experimentella modeller för mänsklig fysiologi: när några få grader i en bostad gör 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 och MacDougald, OA Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда несколько градусов температию значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA-möss som en experimentell modell av mänsklig fysiologi: när några få graders rumstemperatur spelar roll.Nationell metabolism. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på frågan ”Vilken är den bästa bostadstemperaturen för att överföra mössförsök till människor?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svaret på frågan ”Vilken är den bästa bostadstemperaturen för att överföra mössförsök till människor?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Svar på frågan ”Vilken är den bästa rumstemperaturen för att överföra mössförsök 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 skaltemperaturen för att överföra mössförsök till människor?"Ja: termoneutral. Moore. metabolism. 26, 1-3 (2019).
Publiceringstid: 28 oktober 2022
