Terima kasih kerana melawat Nature.com. Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS terhad. Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau melumpuhkan mod keserasian di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan sokongan yang berterusan, kami akan menjadikan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Kebanyakan kajian metabolik pada tikus dijalankan pada suhu bilik, walaupun di bawah keadaan ini, tidak seperti manusia, tikus membelanjakan banyak tenaga mengekalkan suhu dalaman. Di sini, kami menerangkan berat badan yang normal dan obesiti yang disebabkan oleh diet (DIO) dalam tikus C57BL/6J yang diberi makan Chow Chow atau diet lemak tinggi 45%. Tikus diletakkan selama 33 hari pada 22, 25, 27.5 dan 30 ° C. dalam sistem kalorimetri tidak langsung. Kami menunjukkan bahawa perbelanjaan tenaga meningkat secara linear dari 30 ° C hingga 22 ° C dan kira -kira 30% lebih tinggi pada 22 ° C dalam kedua -dua model tetikus. Dalam tikus berat normal, pengambilan makanan mengatasi EE. Sebaliknya, tikus DIO tidak mengurangkan pengambilan makanan apabila EE menurun. Oleh itu, pada akhir kajian, tikus pada 30 ° C mempunyai berat badan yang lebih tinggi, jisim lemak dan plasma gliserol dan trigliserida daripada tikus pada 22 ° C. Ketidakseimbangan dalam tikus DIO mungkin disebabkan oleh peningkatan diet berasaskan keseronokan.
Tikus adalah model haiwan yang paling biasa digunakan untuk kajian fisiologi manusia dan patofisiologi, dan sering kali haiwan lalai yang digunakan pada peringkat awal penemuan dan pembangunan dadah. Walau bagaimanapun, tikus berbeza dari manusia dalam beberapa cara fisiologi yang penting, dan sementara skala allometric boleh digunakan untuk beberapa tahap untuk diterjemahkan ke dalam manusia, perbezaan besar antara tikus dan manusia terletak pada thermoregulation dan homeostasis tenaga. Ini menunjukkan ketidakkonsistenan asas. Jisim badan purata tikus dewasa sekurang-kurangnya seribu kali kurang daripada orang dewasa (50 g vs 50 kg), dan kawasan permukaan ke nisbah massa berbeza dengan kira-kira 400 kali disebabkan oleh transformasi geometri bukan linear yang diterangkan oleh MEE . Persamaan 2. Akibatnya, tikus kehilangan lebih banyak haba berbanding dengan jumlah mereka, jadi mereka lebih sensitif terhadap suhu, lebih cenderung kepada hipotermia, dan mempunyai kadar metabolik basal purata sepuluh kali lebih tinggi daripada manusia. Pada suhu bilik standard (~ 22 ° C), tikus mesti meningkatkan jumlah perbelanjaan tenaga mereka (EE) sebanyak kira -kira 30% untuk mengekalkan suhu badan teras. Pada suhu yang lebih rendah, EE meningkat lebih banyak kira -kira 50% dan 100% pada 15 dan 7 ° C berbanding EE pada 22 ° C. Oleh itu, keadaan perumahan standard mendorong tindak balas tekanan sejuk, yang dapat menjejaskan pemindahan hasil tetikus kepada manusia, kerana manusia yang tinggal di masyarakat moden menghabiskan sebahagian besar masa mereka dalam keadaan termoneutral (kerana permukaan nisbah kawasan yang lebih rendah untuk jumlahnya menjadikan kita kurang sensitif Suhu, seperti yang kita buat zon thermoneutral (TNZ) di sekeliling kita. merangkumi hanya 2-4 ° C7,8 Malah, aspek penting ini telah mendapat perhatian yang besar dalam beberapa tahun kebelakangan4, 7,8,9,10,11,12 dan telah dicadangkan bahawa beberapa "perbezaan spesies" dapat dikurangkan dengan meningkatkan Suhu shell 9. Walau bagaimanapun, tidak ada konsensus pada julat suhu yang membentuk thermoneutrality pada tikus. Oleh itu, sama ada suhu kritikal yang lebih rendah dalam julat thermoneutral dalam tikus tunggal lutut lebih dekat dengan 25 ° C atau lebih dekat dengan 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 tetap kontroversial. EE dan parameter metabolik lain telah terhad kepada jam hingga hari, jadi sejauh mana pendedahan yang berpanjangan kepada suhu yang berbeza boleh menjejaskan parameter metabolik seperti berat badan tidak jelas. Penggunaan, penggunaan substrat, toleransi glukosa, dan kepekatan lipid plasma dan glukosa dan hormon yang mengawal selera makan. Di samping itu, penyelidikan lanjut diperlukan untuk menentukan sejauh mana diet boleh mempengaruhi parameter ini (tikus DIO pada diet tinggi lemak mungkin lebih berorientasikan ke arah diet berasaskan kesenangan (hedonik). Untuk memberikan lebih banyak maklumat mengenai topik ini, kami mengkaji kesan suhu pembesaran pada parameter metabolik yang disebutkan di atas tikus lelaki dewasa dan tikus yang disebabkan oleh diet (DIO) pada diet tinggi lemak 45%. Tikus disimpan pada 22, 25, 27.5, atau 30 ° C selama sekurang -kurangnya tiga minggu. Suhu di bawah 22 ° C belum dikaji kerana perumahan haiwan standard jarang di bawah suhu bilik. Kami mendapati bahawa tikus DIO yang berat badan dan satu-bulatan juga bertindak balas sama dengan perubahan suhu kandang dari segi EE dan tanpa mengira keadaan kandang (dengan atau tanpa bahan perlindungan/bersarang). Walau bagaimanapun, sementara tikus berat normal menyesuaikan pengambilan makanan mereka mengikut EE, pengambilan makanan tikus DIO sebahagian besarnya bebas daripada EE, mengakibatkan tikus mendapat lebih banyak berat badan. Menurut data berat badan, kepekatan plasma lipid dan badan keton menunjukkan bahawa tikus DIO pada 30 ° C mempunyai keseimbangan tenaga yang lebih positif daripada tikus pada 22 ° C. Sebab-sebab asas bagi perbezaan keseimbangan pengambilan tenaga dan EE antara berat badan normal dan tikus DIO memerlukan kajian lanjut, tetapi mungkin berkaitan dengan perubahan patofisiologi dalam tikus DIO dan kesan diet berasaskan keseronokan akibat diet obes.
EE meningkat secara linear dari 30 hingga 22 ° C dan kira -kira 30% lebih tinggi pada 22 ° C berbanding 30 ° C (Rajah 1A, B). Kadar pertukaran pernafasan (RER) adalah bebas daripada suhu (Rajah 1C, D). Pengambilan makanan adalah konsisten dengan dinamik EE dan meningkat dengan suhu menurun (juga ~ 30% lebih tinggi pada 22 ° C berbanding 30 ° C (Rajah 1E, F). 1g).
Tikus lelaki (C57BL/6J, 20 minggu, perumahan individu, n = 7) ditempatkan di sangkar metabolik pada 22 ° C selama satu minggu sebelum permulaan kajian. Dua hari selepas pengumpulan data latar belakang, suhu dinaikkan dalam kenaikan 2 ° C pada 06:00 jam sehari (permulaan fasa cahaya). Data dibentangkan sebagai min ± kesilapan standard min, dan fasa gelap (18: 00-06: 00 h) diwakili oleh kotak kelabu. Perbelanjaan tenaga (kcal/h), b jumlah perbelanjaan tenaga pada pelbagai suhu (kcal/24 h), C kadar pertukaran pernafasan (VCO2/VO2: 0.7-1.0), D bermakna fasa cahaya dan gelap (VCO2/VO2) (Nilai sifar ditakrifkan sebagai 0.7). Pengambilan makanan kumulatif (g), f 24h jumlah pengambilan makanan, g 24h jumlah pengambilan air (ml), h 24h jumlah pengambilan air, tahap aktiviti kumulatif (m) dan J jumlah aktiviti (m/24h). ). Tikus disimpan pada suhu yang ditunjukkan selama 48 jam. Data yang ditunjukkan untuk 24, 26, 28 dan 30 ° C merujuk kepada 24 jam terakhir setiap kitaran. Tikus tetap diberi makan sepanjang kajian. Kepentingan statistik diuji dengan pengukuran berulang ANOVA satu arah diikuti oleh ujian perbandingan pelbagai Tukey. Asterisk menunjukkan kepentingan untuk nilai awal 22 ° C, teduhan menunjukkan kepentingan antara kumpulan lain seperti yang ditunjukkan. *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.Nilai purata dikira untuk keseluruhan tempoh eksperimen (0-192 jam). n = 7.
Seperti dalam kes tikus berat normal, EE meningkat secara linear dengan suhu berkurangan, dan dalam kes ini, EE juga lebih kurang 30% lebih tinggi pada 22 ° C berbanding 30 ° C (Rajah 2A, B). RER tidak berubah pada suhu yang berbeza (Rajah 2C, D). Berbeza dengan tikus berat normal, pengambilan makanan tidak konsisten dengan EE sebagai fungsi suhu bilik. Pengambilan makanan, pengambilan air, dan tahap aktiviti bebas daripada suhu (Rajah 2E -J).
Lelaki (C57BL/6J, 20 minggu) tikus DIO ditempatkan secara individu dalam sangkar metabolik pada 22 ° C. selama satu minggu sebelum permulaan kajian. Tikus boleh menggunakan 45% libitum iklan HFD. Selepas penyesuaian selama dua hari, data asas dikumpulkan. Seterusnya, suhu dinaikkan dalam kenaikan 2 ° C setiap hari pada pukul 06:00 (permulaan fasa cahaya). Data dibentangkan sebagai min ± kesilapan standard min, dan fasa gelap (18: 00-06: 00 h) diwakili oleh kotak kelabu. Perbelanjaan tenaga (kcal/h), b jumlah perbelanjaan tenaga pada pelbagai suhu (kcal/24 h), C kadar pertukaran pernafasan (VCO2/VO2: 0.7-1.0), D bermakna fasa cahaya dan gelap (VCO2/VO2) (Nilai sifar ditakrifkan sebagai 0.7). Pengambilan makanan kumulatif (g), f 24h jumlah pengambilan makanan, g 24h jumlah pengambilan air (ml), h 24h jumlah pengambilan air, tahap aktiviti kumulatif (m) dan J jumlah aktiviti (m/24h). ). Tikus disimpan pada suhu yang ditunjukkan selama 48 jam. Data yang ditunjukkan untuk 24, 26, 28 dan 30 ° C merujuk kepada 24 jam terakhir setiap kitaran. Tikus dikekalkan pada 45% HFD sehingga akhir kajian. Kepentingan statistik diuji dengan pengukuran berulang ANOVA satu arah diikuti oleh ujian perbandingan pelbagai Tukey. Asterisk menunjukkan kepentingan untuk nilai awal 22 ° C, teduhan menunjukkan kepentingan antara kumpulan lain seperti yang ditunjukkan. *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.Nilai purata dikira untuk keseluruhan tempoh eksperimen (0-192 jam). n = 7.
Dalam satu lagi siri eksperimen, kami mengkaji kesan suhu ambien pada parameter yang sama, tetapi kali ini antara kumpulan tikus yang sentiasa disimpan pada suhu tertentu. Tikus dibahagikan kepada empat kumpulan untuk meminimumkan perubahan statistik dalam min dan sisihan piawai berat badan, lemak, dan berat badan normal (Rajah 3A -C). Selepas 7 hari penyesuaian, 4.5 hari EE direkodkan. EE terjejas dengan ketara oleh suhu ambien pada waktu siang dan pada waktu malam (Rajah 3D), dan meningkat secara linear kerana suhu berkurangan dari 27.5 ° C hingga 22 ° C (Rajah 3E). Berbanding dengan kumpulan lain, RER dari kumpulan 25 ° C agak dikurangkan, dan tidak ada perbezaan antara kumpulan yang tinggal (Rajah 3F, G). Pengambilan makanan selari dengan corak EE A meningkat kira -kira 30% pada 22 ° C berbanding 30 ° C (Rajah 3H, I). Penggunaan air dan tahap aktiviti tidak berbeza dengan ketara antara kumpulan (Rajah 3J, K). Pendedahan kepada suhu yang berbeza sehingga 33 hari tidak membawa kepada perbezaan berat badan, jisim kurus, dan jisim lemak antara kumpulan (Rajah 3n-s), tetapi mengakibatkan penurunan jisim badan tanpa lemak kira-kira 15% berbanding dengan Skor yang dilaporkan sendiri (Rajah 3N-S). 3b, r, c)) dan jisim lemak meningkat lebih daripada 2 kali (dari ~ 1 g hingga 2-3 g, Rajah 3c, t, c). Malangnya, kabinet 30 ° C mempunyai kesilapan penentukuran dan tidak dapat menyediakan data EE dan RER yang tepat.
- Berat badan (a), jisim tanpa lemak (b) dan jisim lemak (c) selepas 8 hari (satu hari sebelum dipindahkan ke sistem sable). d penggunaan tenaga (kcal/h). E Purata penggunaan tenaga (0-108 jam) pada pelbagai suhu (kcal/24 jam). F Nisbah Pertukaran Pernafasan (RER) (VCO2/VO2). G Mean RER (VCO2/VO2). H Jumlah pengambilan makanan (g). Maksud saya pengambilan makanan (g/24 jam). J Jumlah Penggunaan Air (ML). K purata penggunaan air (ml/24 jam). l tahap aktiviti kumulatif (M). m Paras Aktiviti Purata (m/24 jam). berat badan pada hari ke -18, o Perubahan berat badan (dari hari ke -8 hingga ke -18), jisim lean pada hari ke -18, q perubahan jisim lean (dari -8 hingga ke -18), jisim lemak pada hari 18 , dan perubahan jisim lemak (dari -8 hingga 18 hari). Kepentingan statistik langkah berulang telah diuji oleh Oneway-Anova diikuti oleh ujian perbandingan pelbagai Tukey. *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 dibentangkan sebagai min + kesilapan standard min, fasa gelap (18: 00-06: 00 h) diwakili oleh kotak kelabu. Titik pada histogram mewakili tikus individu. Nilai purata dikira untuk keseluruhan tempoh eksperimen (0-108 jam). n = 7.
Tikus dipadankan dengan berat badan, jisim kurus, dan jisim lemak pada garis dasar (Rajah 4A -C) dan dikekalkan pada 22, 25, 27.5, dan 30 ° C seperti dalam kajian dengan tikus berat normal. . Apabila membandingkan kumpulan tikus, hubungan antara EE dan suhu menunjukkan hubungan linear yang sama dengan suhu dari masa ke masa dalam tikus yang sama. Oleh itu, tikus yang disimpan pada 22 ° C menggunakan kira -kira 30% lebih banyak tenaga daripada tikus yang disimpan pada 30 ° C (Rajah 4D, E). Apabila mengkaji kesan pada haiwan, suhu tidak selalu menjejaskan RER (Rajah 4F, G). Pengambilan makanan, pengambilan air, dan aktiviti tidak terjejas dengan ketara oleh suhu (Rajah 4H -M). Selepas 33 hari pembesaran, tikus pada 30 ° C mempunyai berat badan yang jauh lebih tinggi daripada tikus pada 22 ° C (Rajah 4N). Berbanding dengan titik asas masing -masing, tikus yang dibesarkan pada 30 ° C mempunyai berat badan yang jauh lebih tinggi daripada tikus yang diternak pada 22 ° C (min ± kesilapan standard min: Rajah 4O). Peningkatan berat badan yang lebih tinggi adalah disebabkan oleh peningkatan jisim lemak (Rajah 4p, q) dan bukannya peningkatan jisim tanpa lemak (Rajah 4R, S). Selaras dengan nilai EE yang lebih rendah pada 30 ° C, ekspresi beberapa gen BAT yang meningkatkan fungsi BAT/aktiviti dikurangkan pada 30 ° C berbanding 22 ° C: ADRA1A, ADRB3, dan PRDM16. Gen utama lain yang juga meningkatkan fungsi BAT/aktiviti tidak terjejas: Sema3A (peraturan pertumbuhan neurit), TFAM (biogenesis mitokondria), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (gluconeogenesis) dan CPT1A. Anehnya, UCP1 dan VEGF-A, yang dikaitkan dengan peningkatan aktiviti thermogenic, tidak berkurangan dalam kumpulan 30 ° C. Malah, tahap UCP1 dalam tiga tikus lebih tinggi daripada kumpulan 22 ° C, dan VEGF-A dan ADRB2 meningkat dengan ketara. Berbanding dengan kumpulan 22 ° C, tikus yang dikekalkan pada 25 ° C dan 27.5 ° C tidak menunjukkan perubahan (Tambahan Rajah 1).
- Berat badan (a), jisim tanpa lemak (b) dan jisim lemak (c) selepas 9 hari (satu hari sebelum dipindahkan ke sistem sable). d penggunaan tenaga (EE, kcal/h). E Purata penggunaan tenaga (0-96 jam) pada pelbagai suhu (kcal/24 jam). n Nisbah pertukaran pernafasan (RER, VCO2/VO2). G Mean RER (VCO2/VO2). H Jumlah pengambilan makanan (g). Maksud saya pengambilan makanan (g/24 jam). J Jumlah Penggunaan Air (ML). K purata penggunaan air (ml/24 jam). l tahap aktiviti kumulatif (M). m Paras Aktiviti Purata (m/24 jam). N Badan Berat pada hari 23 (g), o Perubahan berat badan, jisim lean, q perubahan jisim kurus (g) pada hari ke -23 berbanding hari 9, perubahan jisim lemak (g) pada 23 -hari, lemak Massa (g) berbanding hari ke -8, hari ke -23 berbanding hari ke -8. Kepentingan statistik langkah berulang telah diuji oleh Oneway-Anova diikuti oleh ujian perbandingan pelbagai Tukey. *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 dibentangkan sebagai min + kesilapan standard min, fasa gelap (18: 00-06: 00 h) diwakili oleh kotak kelabu. Titik pada histogram mewakili tikus individu. Nilai min dikira untuk keseluruhan tempoh eksperimen (0-96 jam). n = 7.
Seperti manusia, tikus sering membuat persekitaran mikro untuk mengurangkan kehilangan haba ke alam sekitar. Untuk mengukur kepentingan persekitaran ini untuk EE, kami menilai EE pada 22, 25, 27.5, dan 30 ° C, dengan atau tanpa pengawal kulit dan bahan bersarang. Pada suhu 22 ° C, penambahan kulit standard mengurangkan EE kira -kira 4%. Penambahan bahan bersarang seterusnya mengurangkan EE sebanyak 3-4% (Rajah 5A, B). Tiada perubahan ketara dalam RER, pengambilan makanan, pengambilan air, atau tahap aktiviti diperhatikan dengan penambahan rumah atau kulit + tempat tidur (Rajah 5I -P). Penambahan kulit dan bahan bersarang juga mengurangkan EE pada 25 dan 30 ° C, tetapi responsnya lebih kecil secara kuantitatif. Pada 27.5 ° C tiada perbezaan diperhatikan. Terutama, dalam eksperimen ini, EE menurun dengan peningkatan suhu, dalam kes ini kira -kira 57% lebih rendah daripada EE pada 30 ° C berbanding 22 ° C (Rajah 5C -H). Analisis yang sama hanya dilakukan untuk fasa cahaya, di mana EE lebih dekat dengan kadar metabolik basal, kerana dalam kes ini tikus kebanyakannya terletak di dalam kulit, menghasilkan saiz kesan setanding pada suhu yang berbeza (Suplemen Rajah 2A -H) .
Data untuk tikus dari tempat perlindungan dan bahan bersarang (biru gelap), rumah tetapi tiada bahan bersarang (biru muda), dan bahan rumah dan sarang (oren). Penggunaan tenaga (EE, kcal/h) untuk bilik A, C, E dan G pada 22, 25, 27.5 dan 30 ° C, B, D, F dan H bermakna EE (kcal/h). Data IP untuk tikus yang ditempatkan pada 22 ° C: i Kadar pernafasan (RER, VCO2/VO2), J Mean RER (VCO2/VO2), K pengambilan makanan kumulatif (g), L purata pengambilan makanan (g/24 jam), m Jumlah pengambilan air (ml), n purata pengambilan air AUC (ml/24h), o Jumlah aktiviti (m), p purata tahap aktiviti (m/24h). Data dibentangkan sebagai min + kesilapan standard min, fasa gelap (18: 00-06: 00 h) diwakili oleh kotak kelabu. Titik pada histogram mewakili tikus individu. Kepentingan statistik langkah berulang telah diuji oleh Oneway-Anova diikuti oleh ujian perbandingan pelbagai Tukey. *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.Nilai purata dikira untuk keseluruhan tempoh eksperimen (0-72 jam). n = 7.
Dalam tikus berat normal (2-3 jam puasa), pembiakan pada suhu yang berbeza tidak menghasilkan perbezaan yang signifikan dalam kepekatan plasma TG, 3-HB, kolesterol, ALT, dan AST, tetapi HDL sebagai fungsi suhu. Rajah 6A-E). Kepekatan plasma puasa leptin, insulin, c-peptida, dan glukagon juga tidak berbeza antara kumpulan (Rajah 6G-J). Pada hari ujian toleransi glukosa (selepas 31 hari pada suhu yang berbeza), tahap glukosa darah asas (5-6 jam puasa) adalah kira-kira 6.5 mm, tanpa perbezaan antara kumpulan. Pentadbiran glukosa oral meningkatkan kepekatan glukosa darah dengan ketara dalam semua kumpulan, tetapi kedua -dua kepekatan puncak dan kawasan tambahan di bawah lengkung (IAUCs) (15-120 min) lebih rendah dalam kumpulan tikus yang ditempatkan pada 30 ° C (titik masa individu: P <0.05 -P <0.0001, Rajah 6K, L) berbanding dengan tikus yang ditempatkan pada 22, 25 dan 27.5 ° C (yang tidak berbeza antara satu sama lain). Pentadbiran glukosa oral meningkatkan kepekatan glukosa darah dengan ketara dalam semua kumpulan, tetapi kedua -dua kepekatan puncak dan kawasan tambahan di bawah lengkung (IAUCs) (15-120 min) lebih rendah dalam kumpulan tikus yang ditempatkan pada 30 ° C (titik masa individu: P <0.05 -P <0.0001, Rajah 6K, L) berbanding dengan tikus yang ditempatkan pada 22, 25 dan 27.5 ° C (yang tidak berbeza antara satu sama lain). Перораа ekonomi г г ззыозы з pernah конц ... т п п п п н ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° в ° ° в °ж. ((о т чи ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч. разазалиа мж с сой). Pentadbiran lisan glukosa meningkatkan kepekatan glukosa darah dengan ketara dalam semua kumpulan, tetapi kedua -dua kepekatan puncak dan kawasan tambahan di bawah lengkung (IAUC) (15-120 min) lebih rendah dalam kumpulan tikus 30 ° C (titik masa berasingan: P <0.05- P <0.0001, Rajah 6K, L) berbanding dengan tikus yang disimpan pada 22, 25 dan 27.5 ° C (yang tidak berbeza antara satu sama lain).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度, 但在 30 ° C 饲养的小鼠组中, 峰值浓度和曲线下增加面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均较低 (各个时间点: P <0.05 -P <0.0001, 图 6K, L) 与饲养在 22、25 和 27.5 ° C 的小鼠 (彼此之间没有差异) 相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 显着 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中, 浓度 和 曲线 下 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 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。Pentadbiran lisan glukosa meningkatkan kepekatan glukosa darah dengan ketara dalam semua kumpulan, tetapi kedua-dua kepekatan puncak dan kawasan di bawah lengkung (IAUC) (15-120 min) lebih rendah dalam kumpulan tikus 30 ° C (semua titik masa).: P <0,05 -p <0,0001, рис. : P <0.05 -P <0.0001, FIG.6L, l) berbanding dengan tikus yang disimpan pada 22, 25 dan 27.5 ° C (tiada perbezaan antara satu sama lain).
Kepekatan plasma TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, Gliserol, Leptin, Insulin, C-peptida, dan Glucagon ditunjukkan pada tikus lelaki dewasa dio (Al) selepas 33 hari memberi makan pada suhu yang ditunjukkan . Tikus tidak diberi makan 2-3 jam sebelum pensampelan darah. Pengecualian adalah ujian toleransi glukosa oral, yang dilakukan dua hari sebelum akhir kajian tikus berpuasa selama 5-6 jam dan disimpan pada suhu yang sesuai selama 31 hari. Tikus dicabar dengan berat badan 2 g/kg. Kawasan di bawah data lengkung (L) dinyatakan sebagai data tambahan (IAUC). Data dibentangkan sebagai min ± SEM. Titik mewakili sampel individu. *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.
Dalam tikus DIO (juga berpuasa selama 2-3 jam), kolesterol plasma, HDL, ALT, AST, dan kepekatan FFA tidak berbeza antara kumpulan. Kedua -dua Tg dan gliserol meningkat dengan ketara dalam kumpulan 30 ° C berbanding dengan kumpulan 22 ° C (Rajah 7A -H). Sebaliknya, 3-GB adalah kira-kira 25% lebih rendah pada 30 ° C berbanding dengan 22 ° C (Rajah 7B). Oleh itu, walaupun tikus yang dikekalkan pada suhu 22 ° C mempunyai keseimbangan tenaga positif keseluruhan, seperti yang dicadangkan oleh berat badan, perbezaan kepekatan plasma TG, gliserol, dan 3-HB mencadangkan bahawa tikus pada 22 ° C apabila pensampelan kurang daripada pada 22 ° C. ° C. Tikus yang dibesarkan pada suhu 30 ° C berada dalam keadaan yang agak energetically negatif. Selaras dengan ini, kepekatan hati gliserol dan TG yang boleh diekstrak, tetapi bukan glikogen dan kolesterol, lebih tinggi dalam kumpulan 30 ° C (Suplemen Rajah 3A-D). Untuk menyiasat sama ada perbezaan yang bergantung kepada suhu dalam lipolisis (seperti yang diukur oleh plasma Tg dan gliserol) adalah hasil daripada perubahan dalaman dalam epididim atau lemak inguinal, kami mengekstrak tisu adiposa dari kedai-kedai ini pada akhir kajian dan mengukur asid lemak bebas vivo. dan pelepasan gliserol. Dalam semua kumpulan eksperimen, sampel tisu adiposa dari depot epididim dan inguinal menunjukkan sekurang-kurangnya peningkatan dua kali gliserol dan pengeluaran FFA sebagai tindak balas kepada rangsangan isoproterenol (Tambahan Rajah 4A-D). Walau bagaimanapun, tiada kesan suhu shell pada lipolisis basal atau isoproterenol yang dirangsang telah dijumpai. Selaras dengan berat badan yang lebih tinggi dan jisim lemak, paras leptin plasma jauh lebih tinggi dalam kumpulan 30 ° C daripada kumpulan 22 ° C (Rajah 7i). Sebaliknya, tahap plasma insulin dan c-peptida tidak berbeza antara kumpulan suhu (Rajah 7k, k), tetapi plasma glucagon menunjukkan pergantungan pada suhu, tetapi dalam hal ini hampir 22 ° C dalam kumpulan yang bertentangan adalah dua kali dibandingkan hingga 30 ° C. Dari. Kumpulan C (Rajah 7L). FGF21 tidak berbeza antara kumpulan suhu yang berbeza (Rajah 7m). Pada hari OGTT, glukosa darah asas adalah kira -kira 10 mm dan tidak berbeza antara tikus yang ditempatkan pada suhu yang berbeza (Rajah 7N). Pentadbiran lisan glukosa meningkatkan tahap glukosa darah dan memuncak dalam semua kumpulan pada kepekatan kira -kira 18 mm 15 minit selepas dos. Tidak terdapat perbezaan yang signifikan dalam IAUC (15-120 min) dan kepekatan pada titik masa yang berlainan selepas dos (15, 30, 60, 90 dan 120 min) (Rajah 7N, O).
Kepekatan plasma TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, gliserol, leptin, insulin, C-peptida, glukagon, dan FGF21 ditunjukkan dalam tikus lelaki dio (AO) dewasa selepas 33 hari makan. suhu yang ditentukan. Tikus tidak diberi makan 2-3 jam sebelum pensampelan darah. Ujian toleransi glukosa oral adalah pengecualian kerana ia dilakukan pada dos 2 g/kg berat badan dua hari sebelum berakhirnya kajian pada tikus yang berpuasa selama 5-6 jam dan disimpan pada suhu yang sesuai selama 31 hari. Kawasan di bawah data lengkung (O) ditunjukkan sebagai data tambahan (IAUC). Data dibentangkan sebagai min ± SEM. Titik mewakili sampel individu. *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.
Keupayaan pemindahan data tikus kepada manusia adalah isu yang kompleks yang memainkan peranan penting dalam menafsirkan kepentingan pemerhatian dalam konteks penyelidikan fisiologi dan farmakologi. Atas sebab -sebab ekonomi dan untuk memudahkan penyelidikan, tikus sering disimpan pada suhu bilik di bawah zon termoneutral mereka, mengakibatkan pengaktifan pelbagai sistem fisiologi pampasan yang meningkatkan kadar metabolik dan berpotensi menjejaskan translatability9. Oleh itu, pendedahan tikus kepada sejuk boleh menyebabkan tikus tahan terhadap obesiti yang disebabkan oleh diet dan boleh menghalang hiperglikemia dalam tikus yang dirawat streptozotocin disebabkan peningkatan pengangkutan glukosa yang tidak bergantung kepada insulin. Walau bagaimanapun, tidak jelas sejauh mana pendedahan yang berpanjangan kepada pelbagai suhu yang berkaitan (dari bilik ke thermoneutral) mempengaruhi homeostasis tenaga yang berbeza dari tikus berat normal (pada makanan) dan tikus dio (pada HFD) dan parameter metabolik, serta sejauh mana yang mana mereka dapat mengimbangi peningkatan EE dengan peningkatan pengambilan makanan. Kajian yang dibentangkan dalam artikel ini bertujuan untuk membawa beberapa kejelasan kepada topik ini.
Kami menunjukkan bahawa dalam tikus dewasa berat badan dan tikus DIO lelaki, EE adalah terbalik secara terbalik dengan suhu bilik antara 22 dan 30 ° C. Oleh itu, EE pada 22 ° C adalah kira -kira 30% lebih tinggi daripada pada 30 ° C. Dalam kedua -dua model tetikus. Walau bagaimanapun, perbezaan penting antara tikus berat badan dan tikus DIO adalah bahawa sementara tikus berat normal dipadankan dengan EE pada suhu yang lebih rendah dengan menyesuaikan pengambilan makanan dengan sewajarnya, pengambilan makanan tikus DIO bervariasi pada tahap yang berbeza. Suhu kajian adalah serupa. Selepas satu bulan, tikus Dio disimpan pada 30 ° C memperoleh lebih banyak berat badan dan jisim lemak daripada tikus yang disimpan pada suhu 22 ° C, manakala manusia biasa disimpan pada suhu yang sama dan untuk tempoh masa yang sama tidak menyebabkan demam. perbezaan bergantung pada berat badan. tikus berat. Berbanding dengan suhu berhampiran termoneutral atau pada suhu bilik, pertumbuhan pada suhu bilik mengakibatkan DIO atau tikus berat normal pada diet lemak tinggi tetapi tidak pada diet tetikus berat normal untuk mendapatkan berat badan yang agak kurang. badan. Disokong oleh kajian lain17,18,19,20,21 tetapi tidak oleh semua22,23.
Keupayaan untuk mewujudkan persekitaran mikro untuk mengurangkan kehilangan haba adalah hipotesis untuk mengalihkan neutral terma ke kiri8, 12. Dalam kajian kami, kedua -dua penambahan bahan bersarang dan penyembunyian dikurangkan EE tetapi tidak mengakibatkan neutral termal sehingga 28 ° C. Oleh itu, data kami tidak menyokong bahawa titik termoneutraliti rendah dalam tikus dewasa lutut, dengan atau tanpa rumah diperkaya alam sekitar, harus 26-28 ° C seperti yang ditunjukkan8,12, tetapi ia menyokong kajian lain yang menunjukkan thermoneutrality. suhu 30 ° C pada tikus titik rendah, 10, 24. Pengeluaran hasil daripada aktiviti dan termogenesis yang disebabkan oleh diet. Oleh itu, dalam fasa cahaya, titik bawah neutral termal ternyata menjadi ~ 29 ° C, dan dalam fasa gelap, ~ 33 ° C25.
Pada akhirnya, hubungan antara suhu ambien dan jumlah penggunaan tenaga ditentukan oleh pelesapan haba. Dalam konteks ini, nisbah kawasan permukaan ke isipadu adalah penentu penting kepekaan haba, yang mempengaruhi kedua -dua pelesapan haba (kawasan permukaan) dan penjanaan haba (volum). Sebagai tambahan kepada kawasan permukaan, pemindahan haba juga ditentukan oleh penebat (kadar pemindahan haba). Pada manusia, jisim lemak dapat mengurangkan kehilangan haba dengan mewujudkan halangan penebat di sekeliling kulit, dan telah dicadangkan bahawa jisim lemak juga penting untuk penebat haba pada tikus, menurunkan titik termoneutral dan mengurangkan kepekaan suhu di bawah titik neutral terma ( cerun lengkung). suhu ambien berbanding dengan EE) 12. Kajian kami tidak direka untuk secara langsung menilai hubungan putative ini kerana data komposisi badan dikumpulkan 9 hari sebelum data perbelanjaan tenaga dikumpulkan dan kerana jisim lemak tidak stabil sepanjang kajian. Walau bagaimanapun, kerana berat badan normal dan tikus DIO mempunyai 30% lebih rendah EE pada 30 ° C berbanding pada 22 ° C walaupun sekurang-kurangnya perbezaan 5 kali ganda dalam jisim lemak, data kami tidak menyokong bahawa obesiti harus memberikan penebat asas. Faktor, sekurang -kurangnya tidak dalam julat suhu yang disiasat. Ini adalah selaras dengan kajian lain yang lebih baik direka untuk meneroka ini4,24. Dalam kajian ini, kesan penebat obesiti adalah kecil, tetapi bulu didapati memberikan 30-50% daripada jumlah penebat haba4,24. Walau bagaimanapun, dalam tikus mati, kekonduksian terma meningkat sebanyak kira -kira 450% sejurus selepas kematian, menunjukkan bahawa kesan penebat bulu diperlukan untuk mekanisme fisiologi, termasuk vasoconstriction, untuk bekerja. Sebagai tambahan kepada perbezaan spesies bulu di antara tikus dan manusia, kesan penebat obesiti pada tikus juga boleh dipengaruhi oleh pertimbangan berikut: faktor penebat jisim lemak manusia terutama ditengah oleh jisim lemak subkutan (ketebalan) 26,27. Biasanya dalam tikus kurang daripada 20% daripada jumlah lemak haiwan28. Di samping itu, jumlah jisim lemak mungkin tidak menjadi ukuran suboptimal penebat haba individu, kerana telah dikatakan bahawa penebat haba yang lebih baik diimbangi oleh peningkatan yang tidak dapat dielakkan di kawasan permukaan (dan oleh itu peningkatan kehilangan haba) apabila peningkatan jisim lemak. .
Dalam tikus berat normal, kepekatan plasma berpuasa TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, dan AST tidak berubah pada pelbagai suhu selama hampir 5 minggu, mungkin kerana tikus berada dalam keadaan yang sama keseimbangan tenaga. adalah sama dalam berat dan komposisi badan pada akhir kajian. Selaras dengan persamaan dalam jisim lemak, tidak ada perbezaan dalam tahap leptin plasma, atau dalam insulin puasa, C-peptida, dan glukagon. Lebih banyak isyarat didapati dalam tikus DIO. Walaupun tikus pada suhu 22 ° C juga tidak mempunyai keseimbangan tenaga negatif keseluruhan dalam keadaan ini (kerana mereka mendapat berat badan), pada akhir kajian mereka lebih kurang tenaga berbanding dengan tikus yang diternak pada 30 ° C, dalam keadaan seperti Keton Tinggi. Pengeluaran oleh badan (3-GB) dan penurunan kepekatan gliserol dan TG dalam plasma. Walau bagaimanapun, perbezaan yang bergantung kepada suhu dalam lipolisis tidak kelihatan hasil daripada perubahan intrinsik dalam lemak epididim atau inguinal, seperti perubahan dalam ekspresi lipase yang responsif adipohormone, kerana FFA dan gliserol yang dikeluarkan dari lemak yang diekstrak dari depot ini adalah antara suhu Kumpulan sama antara satu sama lain. Walaupun kami tidak menyiasat nada simpatik dalam kajian semasa, yang lain mendapati bahawa ia (berdasarkan kadar jantung dan tekanan arteri bermakna) secara linear berkaitan dengan suhu ambien pada tikus dan kira -kira lebih rendah pada 30 ° C berbanding pada 22 ° C 20% C Oleh itu, perbezaan yang bergantung kepada suhu dalam nada bersimpati mungkin memainkan peranan dalam lipolisis dalam kajian kami, tetapi sejak peningkatan nada bersimpati merangsang daripada menghalang lipolisis, mekanisme lain dapat mengatasi penurunan ini dalam berbudaya Tikus. Peranan yang berpotensi dalam pecahan lemak badan. Suhu bilik. Tambahan pula, sebahagian daripada kesan stimulasi nada bersimpati pada lipolisis secara tidak langsung dimediasi oleh perencatan yang kuat terhadap rembesan insulin, yang menonjolkan kesan insulin mengganggu suplemen pada lipolisis30, tetapi dalam kajian kami, insulin plasma puasa dan nada simpatik c-peptida pada suhu yang berbeza adalah Tidak cukup untuk mengubah lipolisis. Sebaliknya, kami mendapati bahawa perbezaan status tenaga kemungkinan besar penyumbang utama kepada perbezaan ini dalam tikus DIO. Sebab -sebab yang mendasari yang membawa kepada peraturan pengambilan makanan yang lebih baik dengan EE dalam tikus berat normal memerlukan kajian lanjut. Secara umum, pengambilan makanan dikawal oleh isyarat homeostatic dan hedonik31,32,33. Walaupun terdapat perdebatan tentang mana dari kedua-dua isyarat itu secara kuantitatif lebih penting, 31,32,33 diketahui bahawa penggunaan jangka panjang makanan lemak tinggi membawa kepada tingkah laku makan yang lebih banyak kesenangan yang tidak berkaitan homeostasis. . - Pengambilan makanan yang dikawal selia34,35,36. Oleh itu, peningkatan tingkah laku pemakanan hedonik tikus DIO yang dirawat dengan 45% HFD mungkin salah satu sebab mengapa tikus ini tidak mengimbangi pengambilan makanan dengan EE. Menariknya, perbezaan hormon selera makan dan glukosa-regulasi darah juga diperhatikan dalam tikus DIO yang dikawal oleh suhu, tetapi tidak dalam tikus berat badan normal. Dalam tikus DIO, paras leptin plasma meningkat dengan suhu dan tahap glukagon menurun dengan suhu. Sejauh mana suhu dapat secara langsung mempengaruhi perbezaan ini patut dikaji lebih lanjut, tetapi dalam hal leptin, keseimbangan tenaga negatif relatif dan dengan demikian menurunkan jisim lemak pada tikus pada 22 ° C pasti memainkan peranan penting, sebagai jisim lemak dan leptin plasma adalah sangat berkorelasi37. Walau bagaimanapun, tafsiran isyarat glukagon lebih membingungkan. Seperti insulin, rembesan glukagon sangat dihalang oleh peningkatan nada bersimpati, tetapi nada bersimpati tertinggi diramalkan berada dalam kumpulan 22 ° C, yang mempunyai kepekatan glukagon plasma tertinggi. Insulin adalah pengawal selia plasma glukagon yang kuat, dan rintangan insulin dan diabetes jenis 2 sangat dikaitkan dengan hyperglucagonemia puasa dan postprandial 38,39. Walau bagaimanapun, tikus DIO dalam kajian kami juga tidak sensitif insulin, jadi ini juga tidak boleh menjadi faktor utama dalam peningkatan isyarat glukagon dalam kumpulan 22 ° C. Kandungan lemak hati juga dikaitkan secara positif dengan peningkatan kepekatan glukagon plasma, mekanisme yang pada gilirannya mungkin termasuk rintangan glukagon hepatik, penurunan pengeluaran urea, peningkatan kepekatan asid amino yang beredar, dan peningkatan rembesan glukagon yang dirangsang asid amino40,41, 42. Walau bagaimanapun, kerana kepekatan gliserol dan TG yang boleh dieksekusi tidak berbeza antara kumpulan suhu dalam kajian kami, ini juga tidak boleh menjadi faktor yang berpotensi dalam peningkatan kepekatan plasma dalam kumpulan 22 ° C. Triiodothyronine (T3) memainkan peranan penting dalam kadar metabolik keseluruhan dan permulaan pertahanan metabolik terhadap hipotermia43,44. Oleh itu, kepekatan plasma T3, mungkin dikawal oleh mekanisme yang diasingkan secara berpusat, 45,46 peningkatan pada kedua -dua tikus dan manusia di bawah keadaan kurang daripada termoneutral47, walaupun peningkatan manusia lebih kecil, yang lebih terdedah kepada tikus. Ini konsisten dengan kehilangan haba kepada alam sekitar. Kami tidak mengukur kepekatan plasma T3 dalam kajian semasa, tetapi kepekatan mungkin lebih rendah dalam kumpulan 30 ° C, yang mungkin menjelaskan kesan kumpulan ini pada tahap glukagon plasma, seperti yang kita (dikemaskini Rajah 5A) dan yang lain telah menunjukkan bahawa T3 meningkatkan glukagon plasma dengan cara yang bergantung kepada dos. Hormon tiroid telah dilaporkan untuk mendorong ekspresi FGF21 di hati. Seperti glukagon, kepekatan plasma FGF21 juga meningkat dengan kepekatan plasma T3 (Tambahan Rajah 5B dan Ref 48), tetapi berbanding dengan glukagon, kepekatan plasma FGF21 dalam kajian kami tidak terjejas oleh suhu. Sebab-sebab yang mendasari percanggahan ini memerlukan kajian lanjut, tetapi induksi FGF21 yang didorong oleh T3 harus berlaku pada pendedahan T3 yang lebih tinggi berbanding dengan tindak balas glukagon yang didorong oleh T3 yang diperhatikan (Tambahan Rajah 5B).
HFD telah terbukti sangat dikaitkan dengan toleransi glukosa dan rintangan insulin (penanda) pada tikus yang diternak pada 22 ° C. Walau bagaimanapun, HFD tidak dikaitkan dengan toleransi glukosa atau rintangan insulin yang terjejas apabila ditanam dalam persekitaran thermoneutral (ditakrifkan di sini sebagai 28 ° C) 19. Dalam kajian kami, hubungan ini tidak direplikasi dalam tikus DIO, tetapi tikus berat normal dikekalkan pada 30 ° C yang lebih baik meningkatkan toleransi glukosa. Alasan untuk perbezaan ini memerlukan kajian lanjut, tetapi mungkin dipengaruhi oleh fakta bahawa tikus DIO dalam kajian kami adalah tahan insulin, dengan kepekatan plasma C-peptida dan kepekatan insulin 12-20 kali lebih tinggi daripada tikus berat normal. dan dalam darah pada perut kosong. Kepekatan glukosa kira -kira 10 mM (kira -kira 6 mM pada berat badan normal), yang nampaknya meninggalkan tingkap kecil untuk sebarang kesan berpotensi memberi pendedahan kepada keadaan termoneutral untuk meningkatkan toleransi glukosa. Faktor yang mungkin membingungkan ialah, atas sebab -sebab praktikal, OGTT dijalankan pada suhu bilik. Oleh itu, tikus yang ditempatkan pada suhu yang lebih tinggi mengalami kejutan sejuk ringan, yang boleh menjejaskan penyerapan/pelepasan glukosa. Walau bagaimanapun, berdasarkan kepekatan glukosa darah puasa yang sama dalam kumpulan suhu yang berbeza, perubahan suhu ambien mungkin tidak menjejaskan hasilnya.
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, baru -baru ini telah ditonjolkan bahawa peningkatan suhu bilik dapat melemahkan beberapa reaksi terhadap tekanan sejuk, yang mungkin menimbulkan persoalan pemindahan data tetikus kepada manusia. Walau bagaimanapun, tidak jelas apakah suhu yang optimum untuk menjaga tikus meniru fisiologi manusia. Jawapan untuk soalan ini juga boleh dipengaruhi oleh bidang pengajian dan titik akhir yang dikaji. Contohnya ialah kesan diet pada pengumpulan lemak hati, toleransi glukosa dan rintangan insulin19. Dari segi perbelanjaan tenaga, sesetengah penyelidik percaya bahawa thermoneutrality adalah suhu optimum untuk membesarkan, kerana manusia memerlukan sedikit tenaga tambahan untuk mengekalkan suhu badan teras mereka, dan mereka menentukan suhu pusingan tunggal untuk tikus dewasa sebagai 30 ° C7,10. Penyelidik lain percaya bahawa suhu yang setanding dengan manusia yang biasanya mengalami tikus dewasa pada satu lutut adalah 23-25 ° C, kerana mereka mendapati thermoneutrality menjadi 26-28 ° C dan berdasarkan manusia yang lebih rendah kira-kira 3 ° C. Suhu kritikal yang lebih rendah, yang ditakrifkan di sini sebagai 23 ° C, adalah sedikit 8.12. Kajian kami selaras dengan beberapa kajian lain yang menyatakan bahawa neutral termal tidak dicapai pada 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, menunjukkan bahawa 23-25 ° C terlalu rendah. Satu lagi faktor penting untuk dipertimbangkan mengenai suhu bilik dan thermoneutrality pada tikus adalah perumahan tunggal atau kumpulan. Apabila tikus ditempatkan dalam kumpulan dan bukannya secara individu, seperti dalam kajian kami, kepekaan suhu dikurangkan, mungkin disebabkan oleh kesengsaraan haiwan. Walau bagaimanapun, suhu bilik masih di bawah LTL sebanyak 25 apabila tiga kumpulan digunakan. Mungkin perbezaan interspesies yang paling penting dalam hal ini adalah kepentingan kuantitatif aktiviti BAT sebagai pertahanan terhadap hipotermia. Oleh itu, sementara tikus sebahagian besarnya diberi pampasan untuk kehilangan kalori mereka yang lebih tinggi dengan meningkatkan aktiviti kelawar, yang lebih dari 60% EE pada suhu 5 ° C sahaja, 51,52 sumbangan aktiviti kelawar manusia kepada EE jauh lebih tinggi, jauh lebih kecil. Oleh itu, mengurangkan aktiviti kelawar mungkin merupakan cara penting untuk meningkatkan terjemahan manusia. Peraturan aktiviti BAT adalah kompleks tetapi sering dimediasi oleh kesan gabungan rangsangan adrenergik, hormon tiroid dan UCP114,54,55,56,57 ekspresi. Data kami menunjukkan bahawa suhu perlu dinaikkan di atas 27.5 ° C berbanding tikus pada 22 ° C untuk mengesan perbezaan dalam ekspresi gen BAT yang bertanggungjawab untuk fungsi/pengaktifan. Walau bagaimanapun, perbezaan yang terdapat di antara kumpulan pada 30 dan 22 ° C tidak selalu menunjukkan peningkatan aktiviti BAT dalam kumpulan 22 ° C kerana UCP1, ADRB2 dan VEGF-A telah dikurangkan dalam kumpulan 22 ° C. Sebab akar hasil yang tidak dijangka ini masih akan ditentukan. Satu kemungkinan adalah bahawa ekspresi mereka yang meningkat mungkin tidak mencerminkan isyarat suhu bilik yang tinggi, melainkan kesan akut untuk memindahkannya dari 30 ° C hingga 22 ° C pada hari penyingkiran (tikus mengalami 5-10 minit sebelum berlepas) . ).
Batasan umum kajian kami ialah kami hanya mempelajari tikus lelaki. Penyelidikan lain menunjukkan bahawa jantina mungkin merupakan pertimbangan penting dalam petunjuk utama kami, kerana tikus wanita lutut tunggal lebih sensitif suhu disebabkan oleh kekonduksian terma yang lebih tinggi dan mengekalkan suhu teras yang lebih ketat. Di samping itu, tikus wanita (pada HFD) menunjukkan persatuan pengambilan tenaga yang lebih besar dengan EE pada 30 ° C berbanding tikus lelaki yang menggunakan lebih banyak tikus seks yang sama (20 ° C dalam kes ini) 20. Oleh itu, pada tikus wanita, kesan kandungan subthermonetral lebih tinggi, tetapi mempunyai corak yang sama seperti pada tikus lelaki. Dalam kajian kami, kami memberi tumpuan kepada tikus lelaki lutut tunggal, kerana ini adalah syarat-syarat di mana kebanyakan kajian metabolik mengkaji EE dijalankan. Satu lagi batasan kajian kami adalah bahawa tikus berada pada diet yang sama sepanjang kajian, yang menghalang mengkaji kepentingan suhu bilik untuk fleksibiliti metabolik (seperti yang diukur oleh perubahan RER untuk perubahan diet dalam pelbagai komposisi makronutrien). pada tikus wanita dan lelaki disimpan pada 20 ° C berbanding tikus yang sepadan yang disimpan pada suhu 30 ° C.
Kesimpulannya, kajian kami menunjukkan bahawa, seperti dalam kajian lain, pusingan 1 tikus berat normal adalah termoneutral di atas yang diramalkan 27.5 ° C. Di samping itu, kajian kami menunjukkan bahawa obesiti bukan faktor penebat utama pada tikus dengan berat badan atau DIO yang normal, mengakibatkan suhu yang sama: nisbah EE dalam DIO dan tikus berat normal. Walaupun pengambilan makanan tikus berat normal adalah konsisten dengan EE dan dengan itu mengekalkan berat badan yang stabil di seluruh julat suhu, pengambilan makanan tikus DIO adalah sama pada suhu yang berbeza, mengakibatkan nisbah tikus yang lebih tinggi pada 30 ° C . Pada 22 ° C memperoleh lebih banyak berat badan. Secara keseluruhannya, kajian sistematik yang mengkaji potensi kepentingan hidup di bawah suhu thermoneutral adalah wajar kerana toleransi yang sering diperhatikan antara tetikus dan kajian manusia. Sebagai contoh, dalam kajian obesiti, penjelasan separa untuk translatabiliti yang lebih miskin mungkin disebabkan oleh fakta bahawa kajian penurunan berat badan murine biasanya dilakukan pada haiwan tekanan yang agak sejuk yang disimpan pada suhu bilik kerana peningkatan EE mereka. Penurunan berat badan yang dibesar -besarkan berbanding dengan berat badan yang dijangkakan seseorang, khususnya jika mekanisme tindakan bergantung kepada peningkatan EE dengan meningkatkan aktiviti BAP, yang lebih aktif dan diaktifkan pada suhu bilik daripada pada 30 ° C.
Selaras dengan Undang-undang Eksperimen Haiwan Denmark (1987) dan Institut Kesihatan Nasional (Penerbitan No. 85-23) dan Konvensyen Eropah untuk Perlindungan Vertebrata yang Digunakan untuk Tujuan Saintifik Percubaan dan Lain (Majlis Eropah No. 123, Strasbourg , 1985).
Tikus C57BL/6J lelaki berusia dua puluh minggu diperolehi dari Janvier Saint Berthevin Cedex, Perancis, dan diberi ad libitum standard chow (altromin 1324) dan air (~ 22 ° C) selepas cahaya 12:12 jam: kitaran gelap. suhu bilik. Tikus Dio lelaki (20 minggu) diperolehi daripada pembekal yang sama dan diberi akses libitum ad libitum kepada diet lemak tinggi 45% (Cat No. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) dan air di bawah keadaan pemeliharaan. Tikus disesuaikan dengan alam sekitar seminggu sebelum permulaan kajian. Dua hari sebelum dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung, tikus ditimbang, tertakluk kepada pengimbasan MRI (Echomritm, TX, USA) dan dibahagikan kepada empat kumpulan yang bersamaan dengan berat badan, lemak dan berat badan normal.
Gambar rajah grafik reka bentuk kajian ditunjukkan dalam Rajah 8. Tikus telah dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung yang ditutup dan suhu di Sable Systems Internationals (Nevada, Amerika Syarikat), termasuk monitor kualiti makanan dan air dan bingkai BZ1 yang direkodkan Tahap aktiviti dengan mengukur rehat rasuk. XYZ. Tikus (n = 8) ditempatkan secara individu pada 22, 25, 27.5, atau 30 ° C menggunakan tempat tidur tetapi tidak ada tempat perlindungan dan bersarang pada cahaya 12: 12 jam: Kitaran Gelap (cahaya: 06: 00- 18:00) . 2500ml/min. Tikus telah disesuaikan selama 7 hari sebelum pendaftaran. Rakaman dikumpulkan empat hari berturut -turut. Selepas itu, tikus disimpan pada suhu masing -masing pada 25, 27.5, dan 30 ° C untuk tambahan 12 hari, selepas itu sel tertumpu ditambah seperti yang diterangkan di bawah. Sementara itu, kumpulan tikus yang disimpan pada suhu 22 ° C disimpan pada suhu ini selama dua hari lagi (untuk mengumpul data asas baru), dan kemudian suhu meningkat pada langkah 2 ° C setiap hari pada permulaan fasa cahaya ( 06:00) Sehingga mencapai 30 ° C selepas itu, suhu diturunkan kepada 22 ° C dan data dikumpulkan selama dua hari lagi. Selepas dua hari tambahan rakaman pada 22 ° C, kulit ditambah ke semua sel di semua suhu, dan pengumpulan data bermula pada hari kedua (hari 17) dan selama tiga hari. Selepas itu (hari ke-20), bahan bersarang (8-10 g) ditambah ke semua sel pada permulaan kitaran cahaya (06:00) dan data dikumpulkan selama tiga hari lagi. Oleh itu, pada akhir kajian, tikus yang disimpan pada suhu 22 ° C disimpan pada suhu ini selama 21/33 hari dan pada 22 ° C selama 8 hari yang lalu, manakala tikus pada suhu lain disimpan pada suhu ini selama 33 hari. /33 hari. Tikus diberi makan semasa tempoh kajian.
Berat normal dan tikus DIO mengikuti prosedur kajian yang sama. Pada hari -9, tikus ditimbang, MRI diimbas, dan dibahagikan kepada kumpulan yang setanding dengan berat badan dan komposisi badan. Pada hari -7, tikus dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung yang dikawal suhu yang dikawal oleh Sable Systems International (Nevada, Amerika Syarikat). Tikus ditempatkan secara individu dengan tempat tidur tetapi tanpa bahan bersarang atau tempat perlindungan. Suhu ditetapkan kepada 22, 25, 27.5 atau 30 ° C. Selepas satu minggu penyesuaian (hari -7 hingga 0, haiwan tidak terganggu), data dikumpulkan pada empat hari berturut -turut (hari 0-4, data yang ditunjukkan dalam Rajah 1, 2, 5). Selepas itu, tikus disimpan pada 25, 27.5 dan 30 ° C disimpan dalam keadaan tetap sehingga hari ke -17. Pada masa yang sama, suhu dalam kumpulan 22 ° C meningkat pada selang 2 ° C setiap hari dengan menyesuaikan kitaran suhu (06:00 h) pada permulaan pendedahan cahaya (data ditunjukkan dalam Rajah 1) . Pada hari ke -15, suhu menurun kepada 22 ° C dan dua hari data dikumpulkan untuk menyediakan data asas untuk rawatan berikutnya. Kulit telah ditambah kepada semua tikus pada hari ke -17, dan bahan bersarang ditambah pada hari ke -20 (Rajah 5). Pada hari ke -23, tikus ditimbang dan tertakluk kepada pengimbasan MRI, dan kemudian ditinggalkan sendirian selama 24 jam. Pada hari ke-24, tikus telah berpuasa dari awal photoperiod (06:00) dan menerima OGTT (2 g/kg) pada 12:00 (6-7 jam puasa). Selepas itu, tikus dikembalikan kepada keadaan sable masing -masing dan dikosongkan pada hari kedua (hari ke -25).
Tikus DIO (n = 8) mengikuti protokol yang sama seperti tikus berat normal (seperti yang diterangkan di atas dan dalam Rajah 8). Tikus mengekalkan 45% HFD sepanjang percubaan perbelanjaan tenaga.
VO2 dan VCO2, serta tekanan wap air, direkodkan pada kekerapan 1 Hz dengan pemalar masa sel 2.5 min. Pengambilan makanan dan air dikumpulkan oleh rakaman berterusan (1 Hz) berat makanan dan baldi air. Pemantauan kualiti yang digunakan melaporkan resolusi 0.002 g. Tahap aktiviti dicatatkan menggunakan monitor array rasuk 3D XYZ, data dikumpulkan pada resolusi dalaman 240 Hz dan dilaporkan setiap saat untuk mengukur jumlah jarak perjalanan (m) dengan resolusi spatial yang berkesan sebanyak 0.25 cm. Data ini diproses dengan sistem sable makro penterjemah v.2.41, mengira EE dan RER dan penapisan outliers (contohnya, peristiwa makanan palsu). Jurubahasa makro dikonfigurasi untuk mengeluarkan data untuk semua parameter setiap lima minit.
Di samping mengawal EE, suhu ambien juga boleh mengawal aspek metabolisme lain, termasuk metabolisme glukosa pasca-postprandial, dengan mengawal rembesan hormon glukosa-metabol. Untuk menguji hipotesis ini, kami akhirnya menyelesaikan kajian suhu badan dengan menimbulkan tikus berat normal dengan beban glukosa oral DIO (2 g/kg). Kaedah diterangkan secara terperinci dalam bahan tambahan.
Pada akhir kajian (hari ke-25), tikus dipuasa selama 2-3 jam (bermula pada pukul 06:00), dibiakkan dengan isoflurane, dan sepenuhnya dibakar oleh venipuncture retroorbital. Kuantifikasi lipid plasma dan hormon dan lipid di hati digambarkan dalam bahan tambahan.
Untuk menyiasat sama ada suhu shell menyebabkan perubahan intrinsik dalam tisu adiposa yang mempengaruhi lipolisis, tisu adiposa inguinal dan epididim telah dikeluarkan secara langsung dari tikus selepas tahap pendarahan terakhir. Tisu diproses menggunakan ujian lipolisis ex vivo yang baru dibangunkan yang diterangkan dalam kaedah tambahan.
Tisu adiposa coklat (BAT) dikumpulkan pada hari akhir kajian dan diproses seperti yang diterangkan dalam kaedah tambahan.
Data dibentangkan sebagai min ± SEM. Grafik dicipta dalam GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) dan grafik telah diedit di Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Kepentingan statistik dinilai dalam prisma GraphPad dan diuji oleh ujian t berpasangan, langkah-langkah berulang satu arah/dua hala ANOVA diikuti oleh ujian perbandingan pelbagai Tukey, atau ANOVA sehala yang tidak berpasangan diikuti oleh ujian perbandingan pelbagai Tukey yang diperlukan. Pengagihan data Gaussian telah disahkan oleh ujian normal D'Agostino-Pearson sebelum ujian. Saiz sampel ditunjukkan dalam bahagian yang sama dari bahagian "Hasil", serta dalam legenda. Pengulangan ditakrifkan sebagai pengukuran yang diambil pada haiwan yang sama (dalam vivo atau pada sampel tisu). Dari segi kebolehulangan data, persatuan antara perbelanjaan tenaga dan suhu kes ditunjukkan dalam empat kajian bebas menggunakan tikus yang berbeza dengan reka bentuk kajian yang sama.
Protokol eksperimen terperinci, bahan, dan data mentah boleh didapati atas permintaan yang munasabah dari pengarang utama Rune E. Kuhre. Kajian ini tidak menjana reagen unik baru, garis haiwan/sel transgenik, atau data penjujukan.
Untuk maklumat lanjut mengenai reka bentuk kajian, lihat Laporan Penyelidikan Alam abstrak yang dikaitkan dengan artikel ini.
Semua data membentuk graf. 1-7 telah didepositkan dalam repositori pangkalan data sains, nombor penyertaan: 1253.11.sciencedb.02284 atau https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Data yang ditunjukkan dalam ESM boleh dihantar ke Rune E Kuhre selepas ujian yang munasabah.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Haiwan makmal sebagai model pengganti obesiti manusia. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Haiwan makmal sebagai model pengganti obesiti manusia.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. dan Tang-Christensen M. haiwan makmal sebagai model pengganti obesiti manusia. 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. Haiwan eksperimen sebagai model pengganti bagi manusia.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. dan Tang-Christensen M. haiwan makmal sebagai model pengganti obesiti pada manusia.Acta Pharmacology. Jenayah 33, 173-181 (2012).
Gilpin, DA Pengiraan penentuan mie baru dan eksperimen baru saiz terbakar. Burns 22, 607-611 (1996).
Gordon, SJ Sistem thermoregulatory tetikus: implikasinya untuk pemindahan data bioperubatan kepada manusia. Fisiologi. Tingkah laku. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Tiada kesan penebat obesiti. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Tiada kesan penebat obesiti.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B., dan Nedergaard J. Tiada kesan pengasingan obesiti. 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. жжирение не иееа Oleh Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obesiti tidak mempunyai kesan mengasingkan.Ya. J. Fisiologi. endokrin. metabolisme. 311, E202 -E213 (2016).
Lee, P. et al. Tisu adiposa coklat yang disesuaikan dengan suhu memodulasi kepekaan insulin. Diabetes 63, 3686-3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Suhu kritikal yang lebih rendah dan termogenesis yang disebabkan oleh sejuk adalah terbalik dengan berat badan dan kadar metabolik basal pada individu yang kurus dan berat badan. J. dengan hangat. Biologi. 69, 238-248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu perumahan optimum untuk tikus untuk meniru persekitaran terma manusia: kajian eksperimen. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu perumahan optimum untuk tikus untuk meniru persekitaran terma manusia: kajian eksperimen.Fischer, AW, Cannon, B., dan Nedergaard, J. Suhu rumah optimum untuk tikus untuk meniru persekitaran terma manusia: kajian eksperimen. 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., dan Nedergaard J. Suhu perumahan optimum untuk tikus mensimulasikan persekitaran terma manusia: kajian eksperimen.Moore. metabolisme. 7, 161-170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Apakah suhu perumahan terbaik untuk menterjemahkan eksperimen tetikus kepada manusia? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Apakah suhu perumahan terbaik untuk menterjemahkan eksperimen tetikus kepada manusia?Keyer J, Lee M dan Speakman JR Apakah suhu bilik terbaik untuk memindahkan eksperimen tetikus kepada manusia? 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 dan Speakman JR Apakah suhu shell yang optimum untuk memindahkan eksperimen tetikus kepada manusia?Moore. metabolisme. 25, 168-176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimen untuk fisiologi manusia: apabila beberapa darjah dalam bahan suhu perumahan. Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimen untuk fisiologi manusia: apabila beberapa darjah dalam bahan suhu perumahan. Seeley, RJ & MacDougald, oa ышыш э э э э э жыoti мого о aiki моговutu чловесolek чловosi чеюо olekT значение. Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimen untuk fisiologi manusia: Apabila beberapa darjah di kediaman membuat perbezaan. 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 Ышыши seeley, rj & macdougald, oa как э э э э э н э э э эаoti мога нома оло aiki ыеуова :о оengah: помещении и иначение. Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimen fisiologi manusia: apabila beberapa darjah masalah suhu bilik.Metabolisme Kebangsaan. 3, 443-445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawapan kepada soalan "Apakah suhu perumahan terbaik untuk menterjemahkan eksperimen tetikus kepada manusia?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawapan kepada soalan "Apakah suhu perumahan terbaik untuk menterjemahkan eksperimen tetikus kepada manusia?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawapan kepada soalan "Apakah suhu bilik terbaik untuk memindahkan eksperimen tetikus kepada manusia?" 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., dan Nedergaard J. Jawapan kepada soalan "Apakah suhu shell yang optimum untuk memindahkan eksperimen tetikus kepada manusia?"Ya: Thermoneutral. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Masa Post: Okt-28-2022
