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La maggior parte degli studi metabolici sui topi vengono condotti a temperatura ambiente, anche se in queste condizioni, a differenza degli esseri umani, i topi consumano molte energie per mantenere la temperatura interna.Qui, descriviamo il peso normale e l'obesità indotta dalla dieta (DIO) nei topi C57BL/6J alimentati rispettivamente con chow chow o con una dieta ricca di grassi al 45%.I topi sono stati posti per 33 giorni a 22, 25, 27,5 e 30°C in un sistema di calorimetria indiretta.Mostriamo che il dispendio energetico aumenta linearmente da 30°C a 22°C ed è circa il 30% più alto a 22°C in entrambi i modelli murini.Nei topi di peso normale, l’assunzione di cibo ha contrastato l’EE.Al contrario, i topi DIO non hanno ridotto l’assunzione di cibo quando l’EE è diminuito.Pertanto, alla fine dello studio, i topi a 30°C avevano peso corporeo, massa grassa e glicerolo e trigliceridi plasmatici più elevati rispetto ai topi a 22°C.Lo squilibrio nei topi DIO potrebbe essere dovuto a una maggiore dieta basata sul piacere.
Il topo è il modello animale più comunemente utilizzato per lo studio della fisiologia e fisiopatologia umana ed è spesso l'animale predefinito utilizzato nelle prime fasi della scoperta e dello sviluppo di farmaci.Tuttavia, i topi differiscono dagli esseri umani in molti importanti modi fisiologici e, mentre il ridimensionamento allometrico può essere utilizzato in una certa misura per tradursi negli esseri umani, le enormi differenze tra topi e esseri umani risiedono nella termoregolazione e nell’omeostasi energetica.Ciò dimostra un’incoerenza fondamentale.La massa corporea media dei topi adulti è almeno mille volte inferiore a quella degli adulti (50 g contro 50 kg) e il rapporto tra superficie e massa differisce di circa 400 volte a causa della trasformazione geometrica non lineare descritta da Mee .Equazione 2. Di conseguenza, i topi perdono molto più calore rispetto al loro volume, quindi sono più sensibili alla temperatura, più inclini all'ipotermia e hanno un tasso metabolico basale medio dieci volte superiore a quello degli esseri umani.A temperatura ambiente standard (~22°C), i topi devono aumentare il loro dispendio energetico totale (EE) di circa il 30% per mantenere la temperatura corporea interna.A temperature più basse, l'EE aumenta ancora di più di circa il 50% e il 100% a 15 e 7°C rispetto all'EE a 22°C.Pertanto, le condizioni abitative standard inducono una risposta allo stress da freddo, che potrebbe compromettere la trasferibilità dei risultati sui topi agli esseri umani, poiché gli esseri umani che vivono nelle società moderne trascorrono la maggior parte del loro tempo in condizioni termoneutrali (perché il nostro rapporto inferiore tra superficie e volume ci rende meno sensibili temperatura, poiché creiamo una zona termoneutrale (TNZ) intorno a noi EE al di sopra del tasso metabolico basale) si estende da ~19 a 30°C6, mentre i topi hanno una banda più alta e più stretta che si estende solo da 2–4°C7,8 In effetti, questo è importante. Questo aspetto ha ricevuto notevole attenzione negli ultimi anni4,7,8,9,10,11,12 ed è stato suggerito che alcune “differenze tra specie” possano essere mitigate aumentando la temperatura del guscio9. Tuttavia, non c’è consenso sull’intervallo di temperatura che costituisce la termoneutralità nei topi.Pertanto, rimane controverso se la temperatura critica inferiore nell’intervallo termoneutro nei topi con ginocchio singolo sia più vicina a 25°C o più vicina a 30°C4, 7, 8, 10, 12.L’EE e altri parametri metabolici sono stati limitati a ore o giorni, quindi non è chiara la misura in cui l’esposizione prolungata a temperature diverse può influenzare parametri metabolici come il peso corporeo.consumo, utilizzo del substrato, tolleranza al glucosio, concentrazioni plasmatiche di lipidi e glucosio e ormoni che regolano l'appetito.Inoltre, sono necessarie ulteriori ricerche per accertare in che misura la dieta possa influenzare questi parametri (i topi DIO che seguono una dieta ricca di grassi potrebbero essere più orientati verso una dieta basata sul piacere (edonica)).Per fornire maggiori informazioni su questo argomento, abbiamo esaminato l'effetto dell'aumento della temperatura sui parametri metabolici sopra menzionati in topi maschi adulti di peso normale e topi maschi obesi indotti dalla dieta (DIO) con una dieta ricca di grassi al 45%.I topi sono stati mantenuti a 22, 25, 27,5 o 30°C per almeno tre settimane.Le temperature inferiori a 22°C non sono state studiate perché la stabulazione standard degli animali raramente è al di sotto della temperatura ambiente.Abbiamo scoperto che i topi DIO di peso normale e a cerchio singolo rispondevano in modo simile ai cambiamenti nella temperatura del recinto in termini di EE e indipendentemente dalle condizioni del recinto (con o senza materiale di rifugio/nidificazione).Tuttavia, mentre i topi di peso normale adattavano la loro assunzione di cibo in base all’EE, l’assunzione di cibo dei topi DIO era in gran parte indipendente dall’EE, con il risultato che i topi guadagnavano più peso.Secondo i dati sul peso corporeo, le concentrazioni plasmatiche di lipidi e corpi chetonici hanno mostrato che i topi DIO a 30°C avevano un bilancio energetico più positivo rispetto ai topi a 22°C.Le ragioni alla base delle differenze nell’equilibrio dell’apporto energetico e dell’EE tra topi peso normale e topi DIO richiedono ulteriori studi, ma potrebbero essere correlate ai cambiamenti fisiopatologici nei topi DIO e all’effetto della dieta basata sul piacere come risultato di una dieta obesa.
L'EE è aumentata linearmente da 30 a 22°C ed era circa il 30% più alta a 22°C rispetto a 30°C (Fig. 1a,b).Il tasso di scambio respiratorio (RER) era indipendente dalla temperatura (Fig. 1c, d).L'assunzione di cibo era coerente con la dinamica dell'EE e aumentava con la diminuzione della temperatura (anche circa il 30% in più a 22°C rispetto a 30°C (Fig. 1e,f). Assunzione di acqua. Il volume e il livello di attività non dipendevano dalla temperatura (Fig. 1g).
Topi maschi (C57BL/6J, 20 settimane, stabulazione individuale, n=7) sono stati alloggiati in gabbie metaboliche a 22°C per una settimana prima dell'inizio dello studio.Due giorni dopo la raccolta dei dati di fondo, la temperatura è stata aumentata con incrementi di 2°C alle 06:00 del giorno (inizio della fase luminosa).I dati sono presentati come media ± errore standard della media e la fase oscura (18:00–06:00) è rappresentata da un riquadro grigio.a Dispendio energetico (kcal/h), b Dispendio energetico totale a varie temperature (kcal/24 h), c Tasso di scambio respiratorio (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d RER medio nella fase di luce e buio (VCO2/VO2) (il valore zero è definito come 0,7).e assunzione cumulativa di cibo (g), f assunzione totale di cibo nelle 24 ore, g assunzione totale di acqua nelle 24 ore (ml), h assunzione totale di acqua nelle 24 ore, i livello di attività cumulativa (m) e j livello di attività totale (m/24h).).I topi sono stati mantenuti alla temperatura indicata per 48 ore.I dati mostrati per 24, 26, 28 e 30°C si riferiscono alle ultime 24 ore di ogni ciclo.I topi sono rimasti nutriti per tutta la durata dello studio.La significatività statistica è stata testata mediante misurazioni ripetute di ANOVA unidirezionale seguite dal test di confronto multiplo di Tukey.Gli asterischi indicano il significato per il valore iniziale di 22°C, l'ombreggiatura indica il significato tra gli altri gruppi come indicato. *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.Sono stati calcolati i valori medi per l'intero periodo sperimentale (0-192 ore).n = 7.
Come nel caso dei topi di peso normale, l'EE aumentava linearmente al diminuire della temperatura e, in questo caso, l'EE era anche circa il 30% più alta a 22°C rispetto a 30°C (Fig. 2a,b).RER non è cambiato a temperature diverse (Fig. 2c, d).A differenza dei topi di peso normale, l’assunzione di cibo non era coerente con l’EE in funzione della temperatura ambiente.L'assunzione di cibo, l'assunzione di acqua e il livello di attività erano indipendenti dalla temperatura (Fig. 2e-j).
Topi DIO maschi (C57BL/6J, 20 settimane) sono stati alloggiati individualmente in gabbie metaboliche a 22°C per una settimana prima dell'inizio dello studio.I topi possono utilizzare il 45% di HFD ad libitum.Dopo acclimatazione per due giorni, sono stati raccolti i dati di base.Successivamente, la temperatura è stata aumentata con incrementi di 2°C a giorni alterni alle 06:00 (inizio della fase luminosa).I dati sono presentati come media ± errore standard della media e la fase oscura (18:00–06:00) è rappresentata da un riquadro grigio.a Dispendio energetico (kcal/h), b Dispendio energetico totale a varie temperature (kcal/24 h), c Tasso di scambio respiratorio (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d RER medio nella fase di luce e buio (VCO2/VO2) (il valore zero è definito come 0,7).e assunzione cumulativa di cibo (g), f assunzione totale di cibo nelle 24 ore, g assunzione totale di acqua nelle 24 ore (ml), h assunzione totale di acqua nelle 24 ore, i livello di attività cumulativa (m) e j livello di attività totale (m/24h).).I topi sono stati mantenuti alla temperatura indicata per 48 ore.I dati mostrati per 24, 26, 28 e 30°C si riferiscono alle ultime 24 ore di ogni ciclo.I topi sono stati mantenuti al 45% di HFD fino alla fine dello studio.La significatività statistica è stata testata mediante misurazioni ripetute di ANOVA unidirezionale seguite dal test di confronto multiplo di Tukey.Gli asterischi indicano il significato per il valore iniziale di 22°C, l'ombreggiatura indica il significato tra gli altri gruppi come indicato. *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.Sono stati calcolati i valori medi per l'intero periodo sperimentale (0-192 ore).n = 7.
In un'altra serie di esperimenti, abbiamo esaminato l'effetto della temperatura ambiente sugli stessi parametri, ma questa volta tra gruppi di topi mantenuti costantemente ad una certa temperatura.I topi sono stati divisi in quattro gruppi per ridurre al minimo i cambiamenti statistici nella media e nella deviazione standard del peso corporeo, del grasso e del peso corporeo normale (Fig. 3a-c).Dopo 7 giorni di acclimatazione sono stati registrati 4,5 giorni di EE.L'EE è significativamente influenzato dalla temperatura ambiente sia durante le ore diurne che notturne (Fig. 3d), e aumenta linearmente al diminuire della temperatura da 27,5°C a 22°C (Fig. 3e).Rispetto ad altri gruppi, la RER del gruppo a 25°C era leggermente ridotta e non c'erano differenze tra i restanti gruppi (Fig. 3f,g).L'assunzione di cibo parallelamente al modello EE è aumentata di circa il 30% a 22°C rispetto a 30°C (Fig. 3h,i).Il consumo di acqua e i livelli di attività non differivano significativamente tra i gruppi (Fig. 3j,k).L'esposizione a temperature diverse per un massimo di 33 giorni non ha portato a differenze nel peso corporeo, nella massa magra e nella massa grassa tra i gruppi (Fig. 3n-s), ma ha comportato una diminuzione della massa corporea magra di circa il 15% rispetto a punteggi auto-riferiti (Fig. 3n-s).3b, r, c)) e la massa grassa è aumentata di più di 2 volte (da ~1 g a 2–3 g, Fig. 3c, t, c).Sfortunatamente, la cappa a 30°C presenta errori di calibrazione e non è in grado di fornire dati EE e RER accurati.
- Peso corporeo (a), massa magra (b) e massa grassa (c) dopo 8 giorni (un giorno prima del trasferimento al sistema SABLE).d Consumo energetico (kcal/h).e Consumo energetico medio (0–108 ore) a varie temperature (kcal/24 ore).f Rapporto di scambio respiratorio (RER) (VCO2/VO2).g RER medio (VCO2/VO2).h Assunzione alimentare totale (g).i Consumo medio di cibo (g/24 ore).j Consumo totale di acqua (ml).k Consumo medio di acqua (ml/24 h).l Livello di attività cumulativo (m).m Livello di attività medio (m/24 h).n peso corporeo al 18° giorno, o variazione del peso corporeo (da -8° al 18° giorno), massa magra al 18° giorno, q variazione della massa magra (da -8° al 18° giorno), r massa grassa al 18° giorno , e variazione della massa grassa (da -8 a 18 giorni).La significatività statistica delle misure ripetute è stata testata mediante Oneway-ANOVA seguito dal test di confronto multiplo di 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.I dati sono presentati come media + errore standard della media, la fase oscura (18:00-06:00) è rappresentata da riquadri grigi.I punti sugli istogrammi rappresentano i singoli topi.Sono stati calcolati i valori medi per l'intero periodo sperimentale (0-108 ore).n = 7.
I topi sono stati abbinati in termini di peso corporeo, massa magra e massa grassa al basale (Fig. 4a–c) e mantenuti a 22, 25, 27,5 e 30°C come negli studi con topi di peso normale..Confrontando gruppi di topi, la relazione tra EE e temperatura ha mostrato una relazione lineare simile con la temperatura nel tempo negli stessi topi.Pertanto, i topi tenuti a 22°C consumavano circa il 30% in più di energia rispetto ai topi tenuti a 30°C (Fig. 4d, e).Quando si studiavano gli effetti sugli animali, la temperatura non sempre influenzava il RER (Fig. 4f,g).L'assunzione di cibo, l'assunzione di acqua e l'attività non sono state influenzate in modo significativo dalla temperatura (Fig. 4h-m).Dopo 33 giorni di allevamento, i topi a 30°C avevano un peso corporeo significativamente più elevato rispetto ai topi a 22°C (Fig. 4n).Rispetto ai rispettivi punti di base, i topi allevati a 30°C avevano pesi corporei significativamente più elevati rispetto ai topi allevati a 22°C (media ± errore standard della media: Fig. 4o).L'aumento di peso relativamente più elevato era dovuto a un aumento della massa grassa (Fig. 4p, q) piuttosto che a un aumento della massa magra (Fig. 4r, s).Coerentemente con il valore EE inferiore a 30°C, l’espressione di diversi geni BAT che aumentano la funzione/attività del BAT era ridotta a 30°C rispetto a 22°C: Adra1a, Adrb3 e Prdm16.Altri geni chiave che aumentano anche la funzione/attività del BAT non sono stati influenzati: Sema3a (regolazione della crescita dei neuriti), Tfam (biogenesi mitocondriale), Adrb1, Adra2a, Pck1 (gluconeogenesi) e Cpt1a.Sorprendentemente, Ucp1 e Vegf-a, associati ad una maggiore attività termogenica, non sono diminuiti nel gruppo a 30°C.Infatti, i livelli di Ucp1 in tre topi erano più alti rispetto al gruppo a 22°C, e Vegf-a e Adrb2 erano significativamente elevati.Rispetto al gruppo a 22 °C, i topi mantenuti a 25 °C e 27,5 °C non hanno mostrato cambiamenti (Figura 1 supplementare).
- Peso corporeo (a), massa magra (b) e massa grassa (c) dopo 9 giorni (un giorno prima del trasferimento al sistema SABLE).d Consumo energetico (EE, kcal/h).e Consumo energetico medio (0–96 ore) a varie temperature (kcal/24 ore).f Rapporto di scambio respiratorio (RER, VCO2/VO2).g RER medio (VCO2/VO2).h Assunzione alimentare totale (g).i Consumo medio di cibo (g/24 ore).j Consumo totale di acqua (ml).k Consumo medio di acqua (ml/24 h).l Livello di attività cumulativo (m).m Livello di attività medio (m/24 h).n Peso corporeo al giorno 23 (g), o Variazione del peso corporeo, p Massa magra, q Variazione della massa magra (g) al giorno 23 rispetto al giorno 9, Variazione della massa grassa (g) al giorno 23, grasso massa (g) rispetto al giorno 8, giorno 23 rispetto al giorno -8.La significatività statistica delle misure ripetute è stata testata mediante Oneway-ANOVA seguito dal test di confronto multiplo di 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.I dati sono presentati come media + errore standard della media, la fase oscura (18:00-06:00) è rappresentata da riquadri grigi.I punti sugli istogrammi rappresentano i singoli topi.I valori medi sono stati calcolati per l'intero periodo sperimentale (0-96 ore).n = 7.
Come gli esseri umani, i topi spesso creano microambienti per ridurre la perdita di calore nell’ambiente.Per quantificare l'importanza di questo ambiente per l'EE, abbiamo valutato l'EE a 22, 25, 27,5 e 30°C, con o senza protezioni in pelle e materiale di nidificazione.A 22°C, l'aggiunta di pelli standard riduce l'EE di circa il 4%.La successiva aggiunta di materiale di nidificazione ha ridotto l'EE del 3–4% (Fig. 5a,b).Non sono stati osservati cambiamenti significativi nel RER, nell'assunzione di cibo, nell'assunzione di acqua o nei livelli di attività con l'aggiunta di case o pelli + biancheria da letto (Figura 5i–p).Anche l'aggiunta di pelle e materiale di nidificazione ha ridotto significativamente l'EE a 25 e 30°C, ma le risposte erano quantitativamente inferiori.A 27,5°C non è stata osservata alcuna differenza.In particolare, in questi esperimenti, l'EE è diminuito con l'aumentare della temperatura, in questo caso circa il 57% inferiore all'EE a 30°C rispetto a 22°C (Fig. 5c-h).La stessa analisi è stata eseguita solo per la fase luminosa, dove l'EE era più vicino al tasso metabolico basale, poiché in questo caso i topi riposavano principalmente sulla pelle, ottenendo dimensioni di effetto comparabili a diverse temperature (Figura 2a-h supplementare) .
Dati per topi provenienti da rifugio e materiale di nidificazione (blu scuro), casa ma senza materiale di nidificazione (azzurro) e materiale di casa e nido (arancione).Consumo energetico (EE, kcal/h) per gli ambienti a, c, e e g a 22, 25, 27,5 e 30 °C, b, d, f e h significa EE (kcal/h).ip Dati per topi stabulati a 22°C: i frequenza respiratoria (RER, VCO2/VO2), j media RER (VCO2/VO2), k assunzione cumulativa di cibo (g), l assunzione media di cibo (g/24 h), m assunzione totale di acqua (mL), n AUC media di assunzione di acqua (mL/24 ore), o attività totale (m), p livello di attività medio (m/24 ore).I dati sono presentati come media + errore standard della media, la fase oscura (18:00-06:00) è rappresentata da riquadri grigi.I punti sugli istogrammi rappresentano i singoli topi.La significatività statistica delle misure ripetute è stata testata mediante Oneway-ANOVA seguito dal test di confronto multiplo di Tukey. *P<0,05, **P<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *Ð<0,05, **Ð<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *Ð<0,05, **Ð<0,01. *P<0,05, **P<0,01.Sono stati calcolati i valori medi per l'intero periodo sperimentale (0-72 ore).n = 7.
Nei topi di peso normale (2-3 ore di digiuno), l'allevamento a temperature diverse non ha prodotto differenze significative nelle concentrazioni plasmatiche di TG, 3-HB, colesterolo, ALT e AST, ma di HDL in funzione della temperatura.Figura 6a-e).Anche le concentrazioni plasmatiche a digiuno di leptina, insulina, peptide C e glucagone non differivano tra i gruppi (Figure 6g-j).Il giorno del test di tolleranza al glucosio (dopo 31 giorni a temperature diverse), il livello basale di glucosio nel sangue (5-6 ore di digiuno) era di circa 6,5 mM, senza alcuna differenza tra i gruppi. La somministrazione di glucosio orale ha aumentato significativamente le concentrazioni di glucosio nel sangue in tutti i gruppi, ma sia la concentrazione di picco che l'area incrementale sotto le curve (iAUC) (15-120 min) erano inferiori nel gruppo di topi stabulati a 30 °C (punti temporali individuali: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) rispetto ai topi alloggiati a 22, 25 e 27,5 °C (che non differivano tra loro). La somministrazione di glucosio orale ha aumentato significativamente le concentrazioni di glucosio nel sangue in tutti i gruppi, ma sia la concentrazione di picco che l'area incrementale sotto le curve (iAUC) (15-120 min) erano inferiori nel gruppo di topi stabulati a 30 °C (punti temporali individuali: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) rispetto ai topi alloggiati a 22, 25 e 27,5 °C (che non differivano tra loro). Пероральное ведение глюкозы значитеstituire ак и площадь пращения entato по к к иы и (iauc) (15–120 ми) P < 0,05–P < 0,0001, ris. 6k, l) dopo la cottura con i funghi, la miscelazione è avvenuta a 22, 25 e 27,5 ° C (il metodo non è stato selezionato) бой). La somministrazione orale di glucosio ha aumentato significativamente le concentrazioni di glucosio nel sangue in tutti i gruppi, ma sia la concentrazione di picco che l’area incrementale sotto le curve (iAUC) (15–120 min) erano inferiori nel gruppo di topi a 30°C (punti temporali separati: P < 0,05– P < 0,0001, Fig. 6k, l) rispetto ai topi mantenuti a 22, 25 e 27,5 °C (che non differivano tra loro).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, 6k, l) a 22,25 e 27,5°C.口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 ， 浓度 和曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点 点：P < 0,05–P < 0,0001, 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.La somministrazione orale di glucosio ha aumentato significativamente le concentrazioni di glucosio nel sangue in tutti i gruppi, ma sia la concentrazione di picco che l’area sotto la curva (iAUC) (15-120 min) erano inferiori nel gruppo di topi alimentati a 30°C (tutti i punti temporali).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, fig.6l, l) rispetto ai topi mantenuti a 22, 25 e 27,5°C (nessuna differenza tra loro).
Le concentrazioni plasmatiche di TG, 3-HB, colesterolo, HDL, ALT, AST, FFA, glicerolo, leptina, insulina, peptide C e glucagone sono mostrate in topi maschi adulti DIO(al) dopo 33 giorni di alimentazione alla temperatura indicata .I topi non sono stati nutriti 2-3 ore prima del prelievo di sangue.L'eccezione è stata un test di tolleranza al glucosio orale, che è stato eseguito due giorni prima della fine dello studio su topi a digiuno per 5-6 ore e mantenuti alla temperatura appropriata per 31 giorni.I topi sono stati sfidati con 2 g/kg di peso corporeo.L'area sotto i dati della curva (L) è espressa come dati incrementali (iAUC).I dati sono presentati come media ± SEM.I punti rappresentano i singoli campioni. *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.
Nei topi DIO (anche a digiuno per 2-3 ore), le concentrazioni di colesterolo plasmatico, HDL, ALT, AST e FFA non differivano tra i gruppi.Sia i TG che il glicerolo erano significativamente elevati nel gruppo a 30°C rispetto al gruppo a 22°C (Figure 7a–h).Al contrario, 3 GB erano inferiori di circa il 25% a 30°C rispetto a 22°C (Figura 7b).Pertanto, sebbene i topi mantenuti a 22°C avessero un bilancio energetico complessivamente positivo, come suggerito dall’aumento di peso, le differenze nelle concentrazioni plasmatiche di TG, glicerolo e 3-HB suggeriscono che i topi a 22°C durante il campionamento erano inferiori rispetto a quelli a 22°C. C.°C.I topi allevati a 30°C erano in uno stato energeticamente più negativo.Coerentemente con ciò, le concentrazioni epatiche di glicerolo estraibile e TG, ma non di glicogeno e colesterolo, erano più elevate nel gruppo a 30 ° C (Figura 3a-d supplementare).Per indagare se le differenze dipendenti dalla temperatura nella lipolisi (misurate dai TG plasmatici e dal glicerolo) sono il risultato di cambiamenti interni nel grasso epididimale o inguinale, abbiamo estratto il tessuto adiposo da questi depositi alla fine dello studio e quantificato l'acido grasso libero ex vivo.e rilascio di glicerolo.In tutti i gruppi sperimentali, i campioni di tessuto adiposo provenienti dai depositi dell'epididimo e dell'inguine hanno mostrato un aumento almeno doppio della produzione di glicerolo e FFA in risposta alla stimolazione dell'isoproterenolo (Figura 4a-d supplementare).Tuttavia, non è stato riscontrato alcun effetto della temperatura del guscio sulla lipolisi basale o stimolata dall'isoproterenolo.Coerentemente con un peso corporeo e una massa grassa più elevati, i livelli plasmatici di leptina erano significativamente più alti nel gruppo a 30°C rispetto al gruppo a 22°C (Figura 7i).Al contrario, i livelli plasmatici di insulina e peptide C non differivano tra i gruppi di temperatura (Fig. 7k, k), ma il glucagone plasmatico mostrava una dipendenza dalla temperatura, ma in questo caso quasi 22°C nel gruppo opposto è stato confrontato due volte a 30°C.DA.Gruppo C (Fig. 7l).FGF21 non differiva tra i diversi gruppi di temperatura (Fig. 7m).Il giorno dell'OGTT, la glicemia basale era di circa 10 mM e non differiva tra i topi alloggiati a temperature diverse (Fig. 7n).La somministrazione orale di glucosio ha aumentato i livelli di glucosio nel sangue e ha raggiunto il picco in tutti i gruppi ad una concentrazione di circa 18 mM 15 minuti dopo la somministrazione.Non sono state riscontrate differenze significative nell'iAUC (15-120 min) e nelle concentrazioni in diversi momenti post-dose (15, 30, 60, 90 e 120 min) (Figura 7n, o).
Le concentrazioni plasmatiche di TG, 3-HB, colesterolo, HDL, ALT, AST, FFA, glicerolo, leptina, insulina, peptide C, glucagone e FGF21 sono state mostrate nei topi maschi adulti DIO (ao) dopo 33 giorni di alimentazione.temperatura specificata.I topi non sono stati nutriti 2-3 ore prima del prelievo di sangue.Il test di tolleranza al glucosio orale ha costituito un'eccezione poiché è stato eseguito alla dose di 2 g/kg di peso corporeo due giorni prima della fine dello studio su topi tenuti a digiuno per 5-6 ore e mantenuti alla temperatura appropriata per 31 giorni.L'area sotto i dati della curva (o) viene mostrata come dati incrementali (iAUC).I dati sono presentati come media ± SEM.I punti rappresentano i singoli campioni. *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.
La trasferibilità dei dati sui roditori all’uomo è una questione complessa che gioca un ruolo centrale nell’interpretare l’importanza delle osservazioni nel contesto della ricerca fisiologica e farmacologica.Per ragioni economiche e per facilitare la ricerca, i topi vengono spesso tenuti a temperatura ambiente al di sotto della zona termoneutrale, con conseguente attivazione di vari sistemi fisiologici compensatori che aumentano il tasso metabolico e potenzialmente compromettono la traducibilità9.Pertanto, l'esposizione dei topi al freddo può rendere i topi resistenti all'obesità indotta dalla dieta e può prevenire l'iperglicemia nei ratti trattati con streptozotocina a causa dell'aumento del trasporto di glucosio non insulino-dipendente.Tuttavia, non è chiaro in che misura l’esposizione prolungata a varie temperature rilevanti (da quella ambientale a quella termoneutrale) influenzi la diversa omeostasi energetica dei topi di peso normale (con cibo) e dei topi DIO (con HFD) e sui parametri metabolici, così come la misura in cui a cui sono stati in grado di bilanciare un aumento di EE con un aumento dell'assunzione di cibo.Lo studio presentato in questo articolo mira a fare chiarezza su questo argomento.
Mostriamo che nei topi adulti di peso normale e nei topi DIO maschi, l'EE è inversamente correlato alla temperatura ambiente compresa tra 22 e 30°C.Pertanto, l’EE a 22°C era circa il 30% più alta rispetto a 30°C.in entrambi i modelli di topo.Tuttavia, un’importante differenza tra topi di peso normale e topi DIO è che mentre i topi di peso normale corrispondevano all’EE a temperature più basse regolando di conseguenza l’assunzione di cibo, l’assunzione di cibo dei topi DIO variava a livelli diversi.Le temperature dello studio erano simili.Dopo un mese, i topi DIO tenuti a 30°C hanno guadagnato più peso corporeo e massa grassa rispetto ai topi tenuti a 22°C, mentre gli esseri umani normali tenuti alla stessa temperatura e per lo stesso periodo di tempo non hanno avuto febbre.differenza dipendente del peso corporeo.topi di peso.Rispetto alle temperature prossime alla termoneutralità o alla temperatura ambiente, la crescita a temperatura ambiente ha portato topi DIO o di peso normale che seguivano una dieta ricca di grassi ma non una dieta di topi di peso normale a guadagnare relativamente meno peso.corpo.Supportato da altri studi17,18,19,20,21 ma non da tutti22,23.
Si ipotizza che la capacità di creare un microambiente per ridurre la perdita di calore sposti la neutralità termica verso sinistra8, 12. Nel nostro studio, sia l’aggiunta di materiale di nidificazione che l’occultamento hanno ridotto l’EE ma non hanno portato alla neutralità termica fino a 28°C.Pertanto, i nostri dati non supportano che il punto più basso della termoneutralità nei topi adulti con un solo ginocchio, con o senza case arricchite dal punto di vista ambientale, dovrebbe essere 26-28°C come mostrato8,12, ma supporta altri studi che mostrano la termoneutralità.temperature di 30°C nei topi con punto basso7, 10, 24. Per complicare le cose, è stato dimostrato che il punto termoneutro nei topi non è statico durante il giorno poiché è più basso durante la fase di riposo (luce), probabilmente a causa del minor contenuto calorico produzione come risultato dell’attività e della termogenesi indotta dalla dieta.Pertanto, nella fase di luce, il punto inferiore di neutralità termica risulta essere di ~29°С, e nella fase di buio, di ~33°С25.
In definitiva, il rapporto tra la temperatura ambiente e il consumo energetico totale è determinato dalla dissipazione del calore.In questo contesto, il rapporto tra area superficiale e volume è un importante determinante della sensibilità termica, influenzando sia la dissipazione del calore (area superficiale) che la generazione di calore (volume).Oltre alla superficie, il trasferimento di calore è determinato anche dall'isolamento (velocità di trasferimento del calore).Negli esseri umani, la massa grassa può ridurre la perdita di calore creando una barriera isolante attorno al guscio corporeo, ed è stato suggerito che la massa grassa sia importante anche per l’isolamento termico nei topi, abbassando il punto termoneutro e riducendo la sensibilità alla temperatura al di sotto del punto termico neutro ( pendenza della curva).temperatura ambiente rispetto a EE)12.Il nostro studio non è stato progettato per valutare direttamente questa presunta relazione perché i dati sulla composizione corporea sono stati raccolti 9 giorni prima della raccolta dei dati sul dispendio energetico e perché la massa grassa non era stabile durante lo studio.Tuttavia, poiché i topi di peso normale e DIO hanno un EE inferiore del 30% a 30°C rispetto a 22°C, nonostante una differenza di almeno 5 volte nella massa grassa, i nostri dati non supportano che l’obesità dovrebbe fornire un isolamento di base.fattore, almeno non nell’intervallo di temperature analizzato.Ciò è in linea con altri studi meglio progettati per esplorare questo aspetto4,24.In questi studi, l’effetto isolante dell’obesità era piccolo, ma si è scoperto che la pelliccia fornisce il 30-50% dell’isolamento termico totale4,24.Tuttavia, nei topi morti, la conduttività termica è aumentata di circa il 450% subito dopo la morte, suggerendo che l’effetto isolante della pelliccia è necessario affinché i meccanismi fisiologici, inclusa la vasocostrizione, funzionino.Oltre alle differenze di specie nel pelo tra topi ed esseri umani, lo scarso effetto isolante dell'obesità nei topi può essere influenzato anche dalle seguenti considerazioni: il fattore isolante della massa grassa umana è mediato principalmente dalla massa grassa sottocutanea (spessore)26,27.Tipicamente nei roditori Meno del 20% del grasso animale totale28.Inoltre, la massa grassa totale potrebbe non essere nemmeno una misura subottimale dell’isolamento termico di un individuo, poiché è stato sostenuto che il miglioramento dell’isolamento termico è compensato dall’inevitabile aumento della superficie (e quindi dall’aumento della perdita di calore) con l’aumento della massa grassa..
Nei topi di peso normale, le concentrazioni plasmatiche a digiuno di TG, 3-HB, colesterolo, HDL, ALT e AST non sono cambiate a varie temperature per quasi 5 settimane, probabilmente perché i topi erano nello stesso stato di bilancio energetico.erano gli stessi in termini di peso e composizione corporea rispetto alla fine dello studio.Coerentemente con la somiglianza nella massa grassa, non sono state riscontrate differenze nemmeno nei livelli plasmatici di leptina, né nell’insulina a digiuno, nel peptide C e nel glucagone.Sono stati trovati più segnali nei topi DIO.Sebbene anche i topi a 22°C non presentassero un bilancio energetico complessivamente negativo in questo stato (poiché aumentavano di peso), alla fine dello studio erano relativamente più carenti di energia rispetto ai topi allevati a 30°C, in condizioni come chetoni elevati.produzione da parte dell'organismo (3-GB) e una diminuzione della concentrazione di glicerolo e TG nel plasma.Tuttavia, le differenze nella lipolisi dipendenti dalla temperatura non sembrano essere il risultato di cambiamenti intrinseci nel grasso epididimale o inguinale, come cambiamenti nell'espressione della lipasi sensibile all'adipoormone, poiché gli FFA e il glicerolo rilasciati dal grasso estratto da questi depositi sono tra i gruppi sono simili tra loro.Sebbene nel presente studio non abbiamo studiato il tono simpatico, altri hanno scoperto che esso (in base alla frequenza cardiaca e alla pressione arteriosa media) è correlato linearmente alla temperatura ambiente nei topi ed è approssimativamente inferiore a 30°C che a 22°C 20% C Pertanto, le differenze temperatura-dipendenti nel tono simpatico possono svolgere un ruolo nella lipolisi nel nostro studio, ma poiché un aumento del tono simpatico stimola piuttosto che inibire la lipolisi, altri meccanismi possono contrastare questa diminuzione nei topi in coltura.Potenziale ruolo nella scomposizione del grasso corporeo.Temperatura ambiente.Inoltre, parte dell'effetto stimolatorio del tono simpatico sulla lipolisi è indirettamente mediato da una forte inibizione della secrezione di insulina, evidenziando l'effetto dell'interruzione dell'insulina sulla lipolisi30, ma nel nostro studio, l'insulina plasmatica a digiuno e il tono simpatico del peptide C a temperature diverse erano non abbastanza per alterare la lipolisi.Invece, abbiamo scoperto che le differenze nello stato energetico erano molto probabilmente il principale contributo a queste differenze nei topi DIO.Le ragioni di fondo che portano a una migliore regolazione dell’assunzione di cibo con EE nei topi di peso normale richiedono ulteriori studi.In generale, tuttavia, l'assunzione di cibo è controllata da segnali omeostatici ed edonistici31,32,33.Sebbene sia in corso un dibattito su quale dei due segnali sia quantitativamente più importante,31,32,33 è noto che il consumo a lungo termine di cibi ricchi di grassi porta a comportamenti alimentari maggiormente basati sul piacere che in una certa misura non sono correlati al omeostasi..– assunzione alimentare regolamentata34,35,36.Pertanto, l'aumento del comportamento alimentare edonico dei topi DIO trattati con HFD al 45% può essere uno dei motivi per cui questi topi non bilanciano l'assunzione di cibo con EE.È interessante notare che differenze nell’appetito e negli ormoni che regolano il glucosio nel sangue sono state osservate anche nei topi DIO a temperatura controllata, ma non nei topi di peso normale.Nei topi DIO, i livelli plasmatici di leptina aumentavano con la temperatura e i livelli di glucagone diminuivano con la temperatura.La misura in cui la temperatura può influenzare direttamente queste differenze merita ulteriori studi, ma nel caso della leptina, il relativo bilancio energetico negativo e quindi la minore massa grassa nei topi a 22°C hanno certamente giocato un ruolo importante, poiché la massa grassa e la leptina plasmatica sono altamente correlati37.Tuttavia, l’interpretazione del segnale del glucagone è più sconcertante.Come con l'insulina, la secrezione di glucagone è stata fortemente inibita da un aumento del tono simpatico, ma si prevedeva che il tono simpatico più alto fosse nel gruppo a 22°C, che aveva le concentrazioni plasmatiche di glucagone più elevate.L'insulina è un altro potente regolatore del glucagone plasmatico e la resistenza all'insulina e il diabete di tipo 2 sono fortemente associati al digiuno e all'iperglucagonemia postprandiale 38,39.Tuttavia, i topi DIO nel nostro studio erano anche insensibili all’insulina, quindi anche questo non potrebbe essere il fattore principale nell’aumento della segnalazione del glucagone nel gruppo a 22°C.Il contenuto di grassi nel fegato è anche positivamente associato ad un aumento della concentrazione plasmatica di glucagone, i cui meccanismi, a loro volta, possono includere resistenza epatica al glucagone, diminuzione della produzione di urea, aumento delle concentrazioni di aminoacidi circolanti e aumento della secrezione di glucagone stimolata dagli aminoacidi40,41, 42.Tuttavia, poiché nel nostro studio le concentrazioni estraibili di glicerolo e TG non differivano tra i gruppi di temperatura, anche questo non potrebbe essere un potenziale fattore nell’aumento delle concentrazioni plasmatiche nel gruppo a 22°C.La triiodotironina (T3) svolge un ruolo fondamentale nel tasso metabolico complessivo e nell'avvio della difesa metabolica contro l'ipotermia43,44.Pertanto, la concentrazione plasmatica di T3, possibilmente controllata da meccanismi mediati a livello centrale,45,46 aumenta sia nei topi che negli esseri umani in condizioni non termoneutre47, sebbene l'aumento sia minore negli esseri umani, che sono più predisposti ai topi.Ciò è coerente con la perdita di calore nell’ambiente.Non abbiamo misurato le concentrazioni plasmatiche di T3 nel presente studio, ma le concentrazioni potrebbero essere state inferiori nel gruppo a 30°C, il che potrebbe spiegare l'effetto di questo gruppo sui livelli plasmatici di glucagone, poiché noi (Figura 5a aggiornata) e altri abbiamo dimostrato che La T3 aumenta il glucagone plasmatico in modo dose-dipendente.È stato riportato che gli ormoni tiroidei inducono l’espressione di FGF21 nel fegato.Come il glucagone, anche le concentrazioni plasmatiche di FGF21 aumentavano con le concentrazioni plasmatiche di T3 (Figura 5b e rif. 48 supplementari), ma rispetto al glucagone, le concentrazioni plasmatiche di FGF21 nel nostro studio non erano influenzate dalla temperatura.Le ragioni alla base di questa discrepanza richiedono ulteriori studi, ma l'induzione di FGF21 guidata da T3 dovrebbe verificarsi a livelli più elevati di esposizione a T3 rispetto alla risposta del glucagone osservata guidata da T3 (Figura 5b supplementare).
È stato dimostrato che l’HFD è fortemente associato alla ridotta tolleranza al glucosio e alla resistenza all’insulina (marcatori) nei topi allevati a 22°C.Tuttavia, l'HFD non è stato associato né a ridotta tolleranza al glucosio né a resistenza all'insulina quando coltivato in un ambiente termoneutro (qui definito come 28 °C) 19 .Nel nostro studio, questa relazione non è stata replicata nei topi DIO, ma i topi di peso normale mantenuti a 30°C hanno migliorato significativamente la tolleranza al glucosio.La ragione di questa differenza richiede ulteriori studi, ma potrebbe essere influenzata dal fatto che i topi DIO nel nostro studio erano resistenti all’insulina, con concentrazioni plasmatiche di peptide C a digiuno e concentrazioni di insulina 12-20 volte superiori rispetto ai topi di peso normale.e nel sangue a stomaco vuoto.concentrazioni di glucosio di circa 10 mM (circa 6 mM a peso corporeo normale), che sembra lasciare una piccola finestra per eventuali effetti benefici dell'esposizione a condizioni termoneutre per migliorare la tolleranza al glucosio.Un possibile fattore di confusione è che, per ragioni pratiche, l'OGTT viene effettuato a temperatura ambiente.Pertanto, i topi alloggiati a temperature più elevate hanno subito un lieve shock da freddo, che può influenzare l’assorbimento/eliminazione del glucosio.Tuttavia, sulla base di concentrazioni simili di glucosio nel sangue a digiuno in diversi gruppi di temperatura, le variazioni della temperatura ambiente potrebbero non aver influenzato in modo significativo i risultati.
Come accennato in precedenza, è stato recentemente evidenziato che l’aumento della temperatura ambiente può attenuare alcune reazioni allo stress da freddo, il che potrebbe mettere in discussione la trasferibilità dei dati sui topi all’uomo.Tuttavia, non è chiaro quale sia la temperatura ottimale affinché i topi possano imitare la fisiologia umana.La risposta a questa domanda può anche essere influenzata dal campo di studio e dall'endpoint studiato.Un esempio di ciò è l’effetto della dieta sull’accumulo di grasso nel fegato, sulla tolleranza al glucosio e sulla resistenza all’insulina19.In termini di dispendio energetico, alcuni ricercatori ritengono che la termoneutralità sia la temperatura ottimale per l'allevamento, poiché gli esseri umani richiedono poca energia extra per mantenere la temperatura corporea interna e definiscono una temperatura su un singolo giro per i topi adulti come 30°C7,10.Altri ricercatori ritengono che una temperatura paragonabile a quella che gli esseri umani sperimentano tipicamente con i topi adulti su un ginocchio sia 23-25°C, poiché hanno scoperto che la termoneutralità è di 26-28°C e sulla base del fatto che negli esseri umani la temperatura è inferiore di circa 3°C.la loro temperatura critica inferiore, qui definita come 23°C, è leggermente 8,12.Il nostro studio è coerente con numerosi altri studi che affermano che la neutralità termica non viene raggiunta a 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, indicando che 23-25°C è troppo bassa.Un altro fattore importante da considerare per quanto riguarda la temperatura ambiente e la termoneutralità nei topi è l'alloggiamento singolo o di gruppo.Quando i topi venivano alloggiati in gruppi anziché individualmente, come nel nostro studio, la sensibilità alla temperatura era ridotta, probabilmente a causa dell’affollamento degli animali.Tuttavia, la temperatura ambiente era ancora inferiore al LTL di 25 quando venivano utilizzati tre gruppi.Forse la differenza interspecie più importante a questo riguardo è il significato quantitativo dell’attività del BAT come difesa contro l’ipotermia.Pertanto, mentre i topi compensavano ampiamente la loro maggiore perdita calorica aumentando l’attività del BAT, che è superiore al 60% di EE solo a 5°C,51,52 il contributo dell’attività del BAT umano all’EE era significativamente più alto, molto più piccolo.Pertanto, ridurre l’attività delle BAT può essere un modo importante per aumentare la traduzione umana.La regolazione dell'attività del BAT è complessa ma è spesso mediata dagli effetti combinati della stimolazione adrenergica, degli ormoni tiroidei e dell'espressione di UCP114,54,55,56,57.I nostri dati indicano che la temperatura deve essere aumentata sopra i 27,5°C rispetto ai topi a 22°C per rilevare differenze nell'espressione dei geni BAT responsabili della funzione/attivazione.Tuttavia, le differenze riscontrate tra i gruppi a 30 e 22°C non sempre indicavano un aumento dell’attività della BAT nel gruppo a 22°C perché Ucp1, Adrb2 e Vegf-a erano sottoregolati nel gruppo a 22°C.La causa principale di questi risultati inattesi resta da determinare.Una possibilità è che la loro maggiore espressione potrebbe non riflettere un segnale di temperatura ambiente elevata, ma piuttosto un effetto acuto del passaggio da 30°C a 22°C il giorno della rimozione (i topi hanno sperimentato questo 5-10 minuti prima del decollo). .).
Una limitazione generale del nostro studio è che abbiamo studiato solo topi maschi.Altre ricerche suggeriscono che il genere può essere una considerazione importante nelle nostre indicazioni primarie, poiché i topi femmine con un solo ginocchio sono più sensibili alla temperatura a causa della maggiore conduttività termica e del mantenimento di temperature interne più strettamente controllate.Inoltre, i topi femmina (in HFD) hanno mostrato una maggiore associazione tra l'apporto energetico e l'EE a 30°C rispetto ai topi maschi che consumavano più topi dello stesso sesso (20°C in questo caso) 20 .Pertanto, nei topi femmina, l'effetto del contenuto subtermonetrale è maggiore, ma ha lo stesso schema dei topi maschi.Nel nostro studio, ci siamo concentrati sui topi maschi con un solo ginocchio, poiché queste sono le condizioni in cui viene condotta la maggior parte degli studi metabolici che esaminano l’EE.Un’altra limitazione del nostro studio era che i topi seguivano la stessa dieta per tutto lo studio, il che precludeva lo studio dell’importanza della temperatura ambiente per la flessibilità metabolica (misurata dalle variazioni del RER per i cambiamenti dietetici nelle varie composizioni di macronutrienti).in topi maschi e femmine mantenuti a 20°C rispetto ai corrispondenti topi mantenuti a 30°C.
In conclusione, il nostro studio mostra che, come in altri studi, i topi di peso normale del giro 1 sono termoneutri al di sopra dei 27,5°C previsti.Inoltre, il nostro studio mostra che l’obesità non è un importante fattore isolante nei topi con peso normale o DIO, con conseguenti rapporti temperatura:EE simili nei topi DIO e di peso normale.Mentre l’assunzione di cibo dei topi di peso normale era coerente con l’EE e quindi manteneva un peso corporeo stabile nell’intero intervallo di temperature, l’assunzione di cibo dei topi DIO era la stessa a temperature diverse, risultando in un rapporto più elevato di topi a 30°C .a 22°C hanno guadagnato più peso corporeo.Nel complesso, sono giustificati studi sistematici che esaminino la potenziale importanza di vivere al di sotto delle temperature termoneutre a causa della scarsa tollerabilità spesso osservata tra gli studi sui topi e sugli esseri umani.Ad esempio, negli studi sull’obesità, una spiegazione parziale per la traducibilità generalmente inferiore può essere dovuta al fatto che gli studi sulla perdita di peso sui topi vengono solitamente eseguiti su animali moderatamente stressati dal freddo tenuti a temperatura ambiente a causa del loro aumento di EE.Perdita di peso esagerata rispetto al peso corporeo atteso di una persona, in particolare se il meccanismo d'azione dipende dall'aumento dell'EE mediante aumento dell'attività del BAP, che è più attivo e attivato a temperatura ambiente che a 30°C.
In conformità con la Legge danese sugli esperimenti sugli animali (1987), gli Istituti nazionali di sanità (Pubblicazione n. 85-23) e la Convenzione europea per la protezione dei vertebrati utilizzati a fini sperimentali e altri scopi scientifici (Consiglio d'Europa n. 123, Strasburgo , 1985).
Topi maschi C57BL/6J di venti settimane sono stati ottenuti da Janvier Saint Berthevin Cedex, Francia, e sono stati trattati con cibo standard ad libitum (Altromin 1324) e acqua (~22°C) dopo un ciclo luce:buio di 12:12 ore.temperatura ambiente.Topi DIO maschi (20 settimane) sono stati ottenuti dallo stesso fornitore e hanno avuto accesso ad libitum a una dieta ricca di grassi al 45% (Cat. No. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) e acqua in condizioni di allevamento.I topi sono stati adattati all'ambiente una settimana prima dell'inizio dello studio.Due giorni prima del trasferimento al sistema di calorimetria indiretta, i topi sono stati pesati, sottoposti a scansione MRI (EchoMRITM, TX, USA) e divisi in quattro gruppi corrispondenti al peso corporeo, al grasso e al peso corporeo normale.
Un diagramma grafico del disegno dello studio è mostrato nella Figura 8. I topi sono stati trasferiti in un sistema di calorimetria indiretta chiuso e a temperatura controllata presso Sable Systems Internationals (Nevada, USA), che includeva monitor della qualità del cibo e dell'acqua e un telaio Promethion BZ1 che ha registrato livelli di attività misurando le rotture del raggio.XYZ.I topi (n = 8) sono stati alloggiati individualmente a 22, 25, 27,5 o 30°C utilizzando lettiera ma senza riparo e materiale per la nidificazione in un ciclo luce:buio di 12:12 ore (luce: 06:00-18:00). .2500 ml/min.I topi sono stati acclimatati per 7 giorni prima della registrazione.Le registrazioni sono state raccolte per quattro giorni consecutivi.Successivamente, i topi sono stati mantenuti alle rispettive temperature di 25, 27,5 e 30°C per altri 12 giorni, dopo di che i concentrati cellulari sono stati aggiunti come descritto di seguito.Nel frattempo, gruppi di topi mantenuti a 22°C sono stati mantenuti a questa temperatura per altri due giorni (per raccogliere nuovi dati di base), quindi la temperatura è stata aumentata con incrementi di 2°C a giorni alterni all'inizio della fase luminosa ( 06:00) fino a raggiungere i 30°C. Successivamente, la temperatura è stata abbassata a 22°C e i dati sono stati raccolti per altri due giorni.Dopo altri due giorni di registrazione a 22°C, le pelli sono state aggiunte a tutte le cellule a tutte le temperature e la raccolta dei dati è iniziata il secondo giorno (giorno 17) e per tre giorni.Successivamente (giorno 20), materiale di nidificazione (8-10 g) è stato aggiunto a tutte le celle all'inizio del ciclo di luce (06:00) e i dati sono stati raccolti per altri tre giorni.Pertanto, alla fine dello studio, i topi tenuti a 22°C sono stati mantenuti a questa temperatura per 21/33 giorni e a 22°C negli ultimi 8 giorni, mentre i topi tenuti ad altre temperature sono stati mantenuti a questa temperatura per 33 giorni./33 giorni.I topi sono stati nutriti durante il periodo di studio.
Topi di peso normale e DIO hanno seguito le stesse procedure di studio.Al giorno -9, i topi sono stati pesati, sottoposti a scansione MRI e divisi in gruppi comparabili in termini di peso corporeo e composizione corporea.Il giorno -7, i topi sono stati trasferiti in un sistema di calorimetria indiretta chiuso a temperatura controllata prodotto da SABLE Systems International (Nevada, USA).I topi venivano alloggiati individualmente con lettiera ma senza materiali per la nidificazione o per il ricovero.La temperatura è impostata su 22, 25, 27,5 o 30 °C.Dopo una settimana di acclimatazione (giorni da -7 a 0, gli animali non sono stati disturbati), i dati sono stati raccolti per quattro giorni consecutivi (giorni 0-4, dati mostrati nelle FIGURE 1, 2, 5).Successivamente, i topi mantenuti a 25, 27,5 e 30°C furono mantenuti in condizioni costanti fino al 17° giorno.Allo stesso tempo, la temperatura nel gruppo a 22°C è stata aumentata a intervalli di 2°C a giorni alterni regolando il ciclo di temperatura (06:00 h) all'inizio dell'esposizione alla luce (i dati sono mostrati in Fig. 1) .Il giorno 15, la temperatura è scesa a 22°C e sono stati raccolti dati per due giorni per fornire dati di base per i trattamenti successivi.Le pelli sono state aggiunte a tutti i topi il giorno 17 e il materiale per la nidificazione il giorno 20 (Fig. 5).Il 23° giorno, i topi sono stati pesati e sottoposti a scansione MRI, quindi lasciati soli per 24 ore.Il giorno 24, i topi sono stati tenuti a digiuno dall'inizio del fotoperiodo (06:00) e hanno ricevuto OGTT (2 g/kg) alle 12:00 (6-7 ore di digiuno).Successivamente, i topi sono stati riportati alle rispettive condizioni SABLE e sottoposti ad eutanasia il secondo giorno (giorno 25).
I topi DIO (n = 8) hanno seguito lo stesso protocollo dei topi di peso normale (come descritto sopra e nella Figura 8).I topi hanno mantenuto il 45% di HFD durante l'esperimento sul dispendio energetico.
VO2 e VCO2, nonché la pressione del vapore acqueo, sono stati registrati ad una frequenza di 1 Hz con una costante di tempo della cella di 2,5 minuti.L'assunzione di cibo e acqua è stata raccolta mediante registrazione continua (1 Hz) del peso dei secchi di cibo e acqua.Il monitor di qualità utilizzato ha riportato una risoluzione di 0,002 g.I livelli di attività sono stati registrati utilizzando un monitor 3D XYZ beam array, i dati sono stati raccolti con una risoluzione interna di 240 Hz e riportati ogni secondo per quantificare la distanza totale percorsa (m) con una risoluzione spaziale effettiva di 0,25 cm.I dati sono stati elaborati con Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, calcolando EE e RER e filtrando i valori anomali (ad esempio, eventi di falsi pasti).L'interprete macro è configurato per emettere dati per tutti i parametri ogni cinque minuti.
Oltre a regolare l’EE, la temperatura ambiente può anche regolare altri aspetti del metabolismo, compreso il metabolismo del glucosio postprandiale, regolando la secrezione degli ormoni che metabolizzano il glucosio.Per verificare questa ipotesi, abbiamo infine completato uno studio sulla temperatura corporea provocando nei topi di peso normale un carico orale di glucosio DIO (2 g/kg).I metodi sono descritti in dettaglio in materiali aggiuntivi.
Alla fine dello studio (giorno 25), i topi sono stati tenuti a digiuno per 2-3 ore (a partire dalle 06:00), anestetizzati con isoflurano e completamente dissanguati mediante puntura venosa retroorbitaria.La quantificazione dei lipidi plasmatici, degli ormoni e dei lipidi nel fegato è descritta in Materiali supplementari.
Per indagare se la temperatura del guscio provoca cambiamenti intrinseci nel tessuto adiposo che influenzano la lipolisi, il tessuto adiposo inguinale e dell'epididimo è stato asportato direttamente dai topi dopo l'ultima fase di sanguinamento.I tessuti sono stati elaborati utilizzando il test di lipolisi ex vivo di nuova concezione descritto in Metodi supplementari.
Il tessuto adiposo bruno (BAT) è stato raccolto il giorno della fine dello studio ed elaborato come descritto nei metodi supplementari.
I dati sono presentati come media ± SEM.I grafici sono stati creati in GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) e la grafica è stata modificata in Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).La significatività statistica è stata valutata in GraphPad Prism e testata mediante test t accoppiato, ANOVA unidirezionale/bidirezionale a misure ripetute seguito dal test di confronti multipli di Tukey o ANOVA unidirezionale non accoppiato seguito dal test di confronti multipli di Tukey secondo necessità.La distribuzione gaussiana dei dati è stata convalidata dal test di normalità D'Agostino-Pearson prima del test.La dimensione del campione è indicata nella sezione corrispondente della sezione “Risultati”, oltre che nella legenda.Per ripetizione si intende qualsiasi misurazione effettuata sullo stesso animale (in vivo o su un campione di tessuto).In termini di riproducibilità dei dati, un’associazione tra dispendio energetico e temperatura è stata dimostrata in quattro studi indipendenti utilizzando topi diversi con un disegno di studio simile.
Protocolli sperimentali dettagliati, materiali e dati grezzi sono disponibili su ragionevole richiesta dell'autore principale Rune E. Kuhre.Questo studio non ha generato nuovi reagenti unici, linee cellulari/animali transgeniche o dati di sequenziamento.
Per ulteriori informazioni sulla progettazione dello studio, consultare l'abstract del rapporto di ricerca sulla natura collegato a questo articolo.
Tutti i dati formano un grafico.1-7 sono stati depositati nel repository del database Science, numero di accesso: 1253.11.sciencedb.02284 o https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.I dati mostrati in ESM possono essere inviati a Rune E Kuhre dopo ragionevoli test.
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Seeley, RJ & MacDougald, OA Mice come modelli sperimentali per la fisiologia umana: quando contano diversi gradi nella temperatura abitativa. Seeley, RJ & MacDougald, OA Mice come modelli sperimentali per la fisiologia umana: quando contano diversi gradi nella temperatura abitativa. Seeley, RJ & MacDougald, OA Miei come modelli sperimentali per i professionisti della fisica: quando non sono molto bravi in casa questa cosa. Seeley, RJ & MacDougald, OA Mice come modelli sperimentali per la fisiologia umana: quando pochi gradi in un'abitazione fanno la differenza. Seeley, RJ & MacDougald, OA hanno scritto: 当几度的住房温度很重要时. Seeley, RJ e MacDougald, OA Mio Seeley, RJ & MacDougald, OA come modello sperimentale di fisica: quando la temperatura non è elevata non c'è niente di strano. Seeley, RJ & MacDougald, topi OA come modello sperimentale di fisiologia umana: quando contano pochi gradi di temperatura ambiente.Metabolismo nazionale.3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. La risposta alla domanda "Qual è la migliore temperatura abitativa per tradurre gli esperimenti sui topi negli esseri umani?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. La risposta alla domanda "Qual è la migliore temperatura abitativa per tradurre gli esperimenti sui topi negli esseri umani?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Risposta alla domanda "Qual è la migliore temperatura ambiente per trasferire gli esperimenti sui topi sugli esseri umani?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. e Nedergaard J. Risposte alla domanda "Qual è la temperatura ottimale del guscio per trasferire gli esperimenti sui topi sugli esseri umani?"Sì: termoneutro.Moore.metabolismo.26, 1-3 (2019).
Orario di pubblicazione: 28 ottobre 2022
