Grazie per aver visitato Nature.com. La versione del browser che stai utilizzando ha un supporto CSS limitato. Per la migliore esperienza, si consiglia di utilizzare un browser aggiornato (o disabilitare la modalità di compatibilità in Internet Explorer). Nel frattempo, per garantire un supporto continuo, renderemo il sito senza stili e javascript.
La maggior parte degli studi metabolici nei topi vengono condotti a temperatura ambiente, sebbene in queste condizioni, a differenza degli umani, i topi spendono molta energia mantenendo la temperatura interna. Qui, descriviamo il normale peso e l'obesità indotta dalla dieta (DIO) nei topi C57BL/6J alimentati con chow o una dieta ad alto contenuto di grassi al 45%, rispettivamente. I topi sono stati collocati 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 più alto del 30% a 22 ° C in entrambi i modelli di topo. Nei topi di peso normale, l'assunzione di cibo ha contrastato EE. Al contrario, i topi DIO non hanno diminuito l'assunzione di cibo quando l'EE è diminuita. Pertanto, alla fine dello studio, i topi a 30 ° C avevano peso corporeo più elevato, massa grassa e glicerolo plasmatico e trigliceridi rispetto ai topi a 22 ° C. Lo squilibrio nei topi Dio può essere dovuto all'aumento della dieta a base di piacere.
Il topo è il modello animale più comunemente usato per lo studio della fisiologia umana e della fisiopatologia ed è spesso l'animale predefinito usato nelle prime fasi della scoperta e dello sviluppo dei farmaci. Tuttavia, i topi differiscono dagli umani in diversi modi fisiologici e mentre il ridimensionamento allometrico può essere usato in una certa misura per tradursi in umani, le enormi differenze tra topi e umani si trovano 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 vs. 50 kg) e la superficie / il rapporto di massa differisce di circa 400 volte a causa della trasformazione geometrica non lineare descritta da MEE . Equazione 2. Di conseguenza, i topi perdono significativamente 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 dell'uomo. A temperatura ambiente standard (~ 22 ° C), i topi devono aumentare il dispendio energetico totale (EE) di circa il 30% per mantenere la temperatura corporea centrale. A temperature più basse, l'EE aumenta ancora di più di circa il 50% e il 100% a 15 e 7 ° C rispetto a EE a 22 ° C. Pertanto, le condizioni abitative standard inducono una risposta allo stress da freddo, che potrebbe compromettere la trasferibilità dei risultati del topo agli umani, poiché gli esseri umani che vivono nelle società moderni trascorrono la maggior parte del loro tempo in condizioni termiche (perché il nostro rapporto di area inferiore scorre al volume ci rende meno sensibili a temperatura, mentre creiamo una zona termoneutrale (TNZ) intorno a noi. Banda che si estende solo 2-4 ° C7,8 in effetti, questo importante aspetto ha ricevuto una notevole attenzione negli ultimi anni4, 7,8,9,10,11,12 ed è stato suggerito che alcune "differenze di specie" possono essere mitigate da Aumentare la temperatura del guscio 9. Tuttavia, non vi è consenso sull'intervallo di temperatura che costituisce la termoneutralità nei topi. Pertanto, se la temperatura critica più bassa nell'intervallo termoneutrale nei topi a ginocchio singolo è più vicino a 25 ° C o più vicino a 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 rimane controverso. EE e altri parametri metabolici sono stati limitati a ore o giorni, quindi la misura in cui è poco chiara la misura in cui l'esposizione prolungata a diverse temperature può influire sui parametri metabolici come il peso corporeo. Consumo, utilizzo del substrato, tolleranza al glucosio e concentrazioni di lipidi plasmatici e glucosio e ormoni che regolano l'appetito. Inoltre, sono necessarie ulteriori ricerche per accertare in che misura la dieta può influenzare questi parametri (topi Dio su una dieta ricca di grassi possono essere più orientati verso una dieta (edonica) a base di piacere). Per fornire ulteriori informazioni su questo argomento, abbiamo esaminato l'effetto della temperatura di allevamento sui suddetti parametri metabolici nei topi maschi adulti di peso normale e nei topi maschi obesi (DIO) indotti dalla dieta con una dieta ad alto contenuto 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 gli alloggi per animali standard sono raramente al di sotto della temperatura ambiente. Abbiamo scoperto che i topi di Dio a peso normale e singolo hanno risposto in modo simile ai cambiamenti nella temperatura del recinto in termini di EE e indipendentemente dalle condizioni di recinzione (con o senza materiale di riparo/nidificazione). Tuttavia, mentre i topi di peso normale hanno regolato l'assunzione di cibo in base all'EE, l'assunzione di cibo di topi dio era in gran parte indipendente da EE, con conseguente aumento dei topi. Secondo i dati del peso corporeo, le concentrazioni plasmatiche di lipidi e corpi chetonici hanno mostrato che i topi di Dio a 30 ° C avevano un bilancio energetico più positivo rispetto ai topi a 22 ° C. Le ragioni sottostanti per le differenze nell'equilibrio tra l'assunzione di energia e l'EE tra il peso normale e i topi dio richiedono ulteriori studi, ma possono essere correlate ai cambiamenti patofisiologici nei topi di Dio e all'effetto della dieta a base di piacere a seguito di una dieta obesi.
EE è aumentato linearmente da 30 a 22 ° C ed era più alto del 30% a 22 ° C rispetto a 30 ° C (Fig. 1A, B). Il tasso di cambio respiratorio (RER) era indipendente dalla temperatura (Fig. 1C, D). L'assunzione di cibo era coerente con la dinamica EE e aumentata con la temperatura decrescente (anche ~ 30% superiore 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).
I topi maschi (C57BL/6J, 20 settimane, abitazioni individuali, n = 7) sono stati alloggiati in gabbie metaboliche a 22 ° C. per una settimana prima dell'inizio dello studio. Due giorni dopo la raccolta di dati di fondo, la temperatura è stata aumentata con incrementi di 2 ° C alle 06:00 ore al giorno (inizio della fase di luce). I dati sono presentati come media ± errore standard della media e la fase oscura (18: 00-06: 00 h) è rappresentata da una scatola grigia. A Spese energetico (KCAL/H), B Total Energy Spese a varie temperature (Kcal/24 h), tasso di cambio respiratorio C (VCO2/VO2: 0,7-1,0), d Media Reer in Luce e Dark (VCO2/VO2) Fase (Il valore zero è definito come 0,7). E assunzione di alimenti cumulativi (G), F 24H Assunzione di cibo totale, G 24h Assunzione totale di acqua (ML), Assunzione di acqua totale H 24H, 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 alimentati durante lo studio. La significatività statistica è stata testata mediante ripetute misurazioni di ANOVA a senso unico seguito dal test di confronto multiplo di Tukey. Gli asterischi indicano significato per il valore iniziale di 22 ° C, l'ombreggiatura indica significato tra 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.I valori medi sono stati calcolati per l'intero periodo sperimentale (0-192 ore). n = 7.
Come nel caso dei topi di peso normale, EE aumentava linearmente con la temperatura decrescente e, in questo caso, l'EE era anche circa il 30% superiore a 22 ° C rispetto a 30 ° C (Fig. 2A, B). RER non è cambiato a temperature diverse (Fig. 2C, D). Contrariamente ai 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 (Figg. 2E - J).
I topi di Dio maschili (C57BL/6J, 20 settimane) sono stati ospitati 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 l'acclimatazione per due giorni, sono stati raccolti dati di base. Successivamente, la temperatura è stata sollevata con incrementi di 2 ° C a giorni alterni alle 06:00 (inizio della fase di luce). I dati sono presentati come media ± errore standard della media e la fase oscura (18: 00-06: 00 h) è rappresentata da una scatola grigia. A Spese energetico (KCAL/H), B Total Energy Spese a varie temperature (Kcal/24 h), tasso di cambio respiratorio C (VCO2/VO2: 0,7-1,0), d Media Reer in Luce e Dark (VCO2/VO2) Fase (Il valore zero è definito come 0,7). E assunzione di alimenti cumulativi (G), F 24H Assunzione di cibo totale, G 24h Assunzione totale di acqua (ML), Assunzione di acqua totale H 24H, 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 ripetute misurazioni di ANOVA a senso unico seguito dal test di confronto multiplo di Tukey. Gli asterischi indicano significato per il valore iniziale di 22 ° C, l'ombreggiatura indica significato tra 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.I valori medi sono stati calcolati 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 che sono stati costantemente mantenuti a una certa temperatura. I topi sono stati divisi in quattro gruppi per ridurre al minimo i cambiamenti statistici nella deviazione media e 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. EE è significativamente influenzato dalla temperatura ambiente sia durante le ore diurne che di notte (Fig. 3D) e aumenta linearmente quando la temperatura diminuisce da 27,5 ° C a 22 ° C (Fig. 3E). Rispetto ad altri gruppi, il RER del gruppo di 25 ° C era in qualche modo ridotto e non c'erano differenze tra i gruppi rimanenti (Fig. 3F, G). Assunzione di cibo parallela al modello EE A è aumentato 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 corpore Punteggi auto-segnalati (Fig. 3N-S). 3b, r, c) e la massa grassa sono aumentati di più di 2 volte (da ~ 1 g a 2–3 g, Fig. 3c, t, c). Sfortunatamente, il mobile a 30 ° C ha errori di calibrazione e non può 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 di zibellino). D Consumo di energia (Kcal/H). E consumo medio di energia (0-108 ore) a varie temperature (Kcal/24 ore). F Rapporto di scambio respiratorio (RER) (VCO2/VO2). g medio rer (VCO2/VO2). H Assunzione totale di cibo (G). Intendo l'assunzione di cibo (g/24 ore). J Total Water Consumment (ML). K Consumo medio d'acqua (ml/24 h). L Livello di attività cumulativo (M). M Livello di attività medio (m/24 h). n Peso corporeo il 18 ° giorno, O cambio di peso corporeo (dal -8 ° al 18 ° giorno), P magra MASSA IL 18 ° giorno, Q cambio di massa magra (dal -8 ° al 18 ° giorno), massa di grassi il giorno 18 e cambiamento nella massa grassa (da -8 a 18 giorni). Il significato statistico delle misure ripetute è stato testato da 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 errore medio + standard della media, la fase scura (18: 00-06: 00 h) è rappresentata da scatole grigie. I punti sugli istogrammi rappresentano singoli topi. I valori medi sono stati calcolati per l'intero periodo sperimentale (0-108 ore). n = 7.
I topi sono stati abbinati in peso corporeo, massa magra e massa grassa al basale (Figg. 4A - C) e mantenuti a 22, 25, 27,5 e 30 ° C come negli studi con topi di peso normale. . Quando si confrontano 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 mantenuti a 22 ° C consumavano circa il 30% in più di energia rispetto ai topi mantenuti a 30 ° C (Fig. 4D, E). Quando si studiavano effetti sugli animali, la temperatura non ha sempre influenzato RER (Fig. 4F, G). L'assunzione di cibo, l'assunzione di acqua e l'attività non sono state significativamente influenzate dalla temperatura (Figg. 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 alti rispetto ai topi allevati a 22 ° C (media ± errore standard della media: Fig. 4O). L'aumento di peso relativamente più elevato era dovuto ad un aumento della massa grassa (Fig. 4P, Q) piuttosto che ad 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 della BAT è stata ridotta a 30 ° C rispetto a 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 e PRDM16. Altri geni chiave che aumentano anche la funzione/attività della 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 diminuite nel gruppo 30 ° C. In effetti, 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 22 ° C, i topi mantenuti a 25 ° C e 27,5 ° C non hanno mostrato alcun cambiamento (Figura 1 supplementare).
- Peso corporeo (A), massa magra (B) e massa grassa (C) dopo 9 giorni (un giorno prima del trasferimento al sistema di zibellino). D Consumo di energia (EE, Kcal/H). E consumo medio di energia (0-96 ore) a varie temperature (Kcal/24 ore). F Rapporto di scambio respiratorio (RER, VCO2/VO2). g medio rer (VCO2/VO2). H Assunzione totale di cibo (G). Intendo l'assunzione di cibo (g/24 ore). J Total Water Consumment (ML). K Consumo medio d'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 Cambiamento del peso corporeo, Massa magnata P, Cambiamento Q nella massa magra (G) al giorno 23 rispetto al giorno 9, cambiamento di massa grassa (G) a 23-sili, grasso Messa (g) rispetto al giorno 8, giorno 23 rispetto al -8 ° giorno. Il significato statistico delle misure ripetute è stato testato da 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 errore medio + standard della media, la fase scura (18: 00-06: 00 h) è rappresentata da scatole grigie. I punti sugli istogrammi rappresentano 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 all'ambiente. Per quantificare l'importanza di questo ambiente per EE, abbiamo valutato EE a 22, 25, 27,5 e 30 ° C, con o senza guardie 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, l'assunzione di cibo, l'assunzione di acqua o i livelli di attività con l'aggiunta di case o pelli + letti (Figura 5i - P). L'aggiunta di pelle e materiale di nidificazione ha anche ridotto significativamente EE a 25 e 30 ° C, ma le risposte erano quantitativamente più piccole. A 27,5 ° C non è stata osservata alcuna differenza. In particolare, in questi esperimenti, l'EE è diminuita con l'aumentare della temperatura, in questo caso inferiore del 57% a EE a 30 ° C rispetto a 22 ° C (Fig. 5C - H). La stessa analisi è stata eseguita solo per la fase luminosa, in cui l'EE era più vicino al tasso metabolico basale, poiché in questo caso i topi si basavano principalmente nella pelle, con conseguenti dimensioni comparabili di effetti a temperature diverse (Fig. 2A - H) .
Dati per topi da riparo e materiale di nidificazione (blu scuro), casa ma non materiale di nidificazione (azzurro) e materiale per la casa e il nido (arancione). Consumo di energia (EE, Kcal/H) per le stanze A, C, E e G a 22, 25, 27,5 e 30 ° C, B, D, F e H significa EE (Kcal/H). Dati IP per topi alloggiati a 22 ° C: tasso respiratorio I (RER, VCO2/VO2), J Media RER (VCO2/VO2), K cumulativo Assunzione di alimenti (G), l Assunzione media degli alimenti (G/24 H), M Assunzione di acqua totale (ML), N ASSONE ACQUA MEDIA AUC (ML/24H), O Attività totale (M), livello di attività media P (M/24H). I dati sono presentati come errore medio + standard della media, la fase scura (18: 00-06: 00 h) è rappresentata da scatole grigie. I punti sugli istogrammi rappresentano singoli topi. Il significato statistico delle misure ripetute è stato testato da Oneway-Anova seguito dal test di confronto multiplo di 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.I valori medi sono stati calcolati 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 comportato differenze significative nelle concentrazioni plasmatiche di TG, 3-Hb, colesterolo, ALT e AST, ma 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 di glicemia basale (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 più basse nel gruppo di topi ospitati a 30 ° C (singoli punti temporali: 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 più basse nel gruppo di topi ospitati a 30 ° C (singoli punti temporali: 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 введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая концентрация, так и площад п пищения entato под кр к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к к ки (отдельные временные точки: p <0,05 - p <0,0001, ри. 6k, l) по с с с с свв н с с ышами, содержащищия пи 22, 25 и 27,5 различались межж сой). 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 più basse nel gruppo topi da 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 l'uno dall'altro).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 （（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 增加 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 低 各 个 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点点 点 ： P <0,05 - P < 0.0001 ， 图 6K ， L ）与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠 （彼此之间没有差异）相比。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 minuti) erano più basse nel gruppo 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 l'una dall'altra).
Le concentrazioni plasmatiche di TG, 3-Hb, colesterolo, HDL, ALT, AST, FFA, glicerolo, leptina, insulina, peptide a C e glucagone sono mostrate nei topi di Dio (AL) maschi (Al) adulti dopo 33 giorni di alimentazione alla temperatura indicata . I topi non sono stati alimentati 2-3 ore prima del campionamento del sangue. L'eccezione è stata un test di tolleranza al glucosio orale, che è stato eseguito due giorni prima della fine dello studio sui topi a digiuno per 5-6 ore e mantenuto 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 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), il colesterolo plasmatico, le concentrazioni di HDL, ALT, AST e FFA non differivano tra i gruppi. Sia TG che glicerolo erano significativamente elevati nel gruppo 30 ° C rispetto al gruppo a 22 ° C (Figure 7A - H). Al contrario, 3 gb era inferiore di circa il 25% a 30 ° C rispetto a 22 ° C (Figura 7B). Pertanto, sebbene i topi mantenuti a 22 ° C avessero un equilibrio energetico complessivo 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 quando il campionamento era inferiore a 22 ° C. ° C. I topi allevati a 30 ° C erano in uno stato relativamente più energicamente negativo. Coerentemente con questo, le concentrazioni epatiche di glicerolo estraibile e TG, ma non glicogeno e colesterolo, erano più elevate nel gruppo 30 ° C (Figura 3A-D supplementare). Per studiare se le differenze dipendenti dalla temperatura nella lipolisi (misurate dal plasma TG e dal glicerolo) sono il risultato di cambiamenti interni nel grasso epididimale o inguinale, abbiamo estratto il tessuto adiposo da questi negozi alla fine dello studio e l'acido grasso libero quantificato ex vivo. e rilascio di glicerolo. In tutti i gruppi sperimentali, i campioni di tessuto adiposo da depositi epididimali e inguinali hanno mostrato almeno un duplice aumento della produzione di glicerolo e FFA in risposta alla stimolazione dell'isoproterenolo (Fig. 4A-D supplementare). Tuttavia, non è stato trovato alcun effetto della temperatura del guscio sulla lipolisi basale o isoproterenolo. Coerentemente con il peso corporeo più elevato e la massa grassa, i livelli plasmatici di leptina erano significativamente più alti nel gruppo 30 ° C rispetto al gruppo a 22 ° C (Figura 7I). Al contrario, i livelli plasmatici di insulina e peptide a C non differivano tra i gruppi di temperatura (Fig. 7K, K), ma il glucagone plasmatico ha mostrato una dipendenza dalla temperatura, ma in questo caso quasi 22 ° C nel gruppo opposto è stato confrontato con due volte a 30 ° C. DA. Gruppo C (Fig. 7L). FGF21 non differiva tra diversi gruppi di temperatura (Fig. 7M). Il giorno di 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 il dosaggio. Non ci sono state differenze significative in IAUC (15-120 min) e concentrazioni in diversi punti temporali 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 in topi di Dio (AO) maschile adulto dopo 33 giorni di alimentazione. temperatura specificata. I topi non sono stati alimentati 2-3 ore prima del campionamento del sangue. Il test di tolleranza al glucosio orale è stato un'eccezione in quanto è stato eseguito alla dose di peso corporeo di 2 g/kg due giorni prima della fine dello studio in topi che sono stati digiunti per 5-6 ore e mantenuti alla temperatura appropriata per 31 giorni. L'area sotto i dati della curva (O) è mostrata come dati incrementali (IAUC). I dati sono presentati come media ± SEM. I punti rappresentano 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 dei roditori all'uomo è una questione complessa che svolge un ruolo centrale nell'interpretazione dell'importanza delle osservazioni nel contesto della ricerca fisiologica e farmacologica. Per ragioni economiche e per facilitare la ricerca, i topi sono spesso mantenuti a temperatura ambiente al di sotto della loro zona termoneutrale, con conseguente attivazione di vari sistemi fisiologici compensativi che aumentano il tasso metabolico e potenzialmente compromettono la traduzione9. 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 fino a che punto l'esposizione prolungata a varie temperature rilevanti (dalla stanza al termoneutro) influisce sulla diversa omeostasi energetica dei topi di peso normale (su cibo) e topi Dio (su HFD) e parametri metabolici, nonché la misura a cui sono stati in grado di bilanciare un aumento dell'EE con un aumento dell'assunzione di cibo. Lo studio presentato in questo articolo mira a portare un po 'di chiarezza a questo argomento.
Mostriamo che a peso normale topi adulti e topi di Dio maschile, EE è inversamente correlato a temperatura ambiente tra 22 e 30 ° C. Pertanto, l'EE a 22 ° C era di circa il 30% in più 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 abbinavano EE a temperature più basse regolando l'assunzione di cibo di conseguenza, l'assunzione di cibo di topi dio varia a diversi livelli. Le temperature dello studio erano simili. Dopo un mese, i topi DIO mantenuti a 30 ° C hanno guadagnato più peso corporeo e massa grassa rispetto ai topi mantenuti a 22 ° C, mentre gli umani normali mantenuti alla stessa temperatura e per lo stesso periodo di tempo non hanno portato alla febbre. differenza dipendente nel peso corporeo. Topi di peso. Rispetto alle temperature vicino a termoneutro o a temperatura ambiente, la crescita a temperatura ambiente ha provocato topi di peso o di peso normale con una dieta ad alto contenuto di grassi ma non con una dieta a topo di peso normale per ottenere un peso relativamente inferiore. corpo. Supportato da altri studi17,18,19,20,21 ma non da All22,23.
La capacità di creare un microambiente per ridurre la perdita di calore viene ipotizzata per spostare la neutralità termica a sinistra8, 12. Nel nostro studio, sia l'aggiunta di materiale di nidificazione che l'occultamento hanno ridotto l'EE ma non ha comportato la neutralità termica fino a 28 ° C. Pertanto, i nostri dati non supportano che il punto più basso della termoneutralità nei topi adulti a ginocchio singolo, con o senza case arricchite per l'ambiente, dovrebbe essere 26-28 ° C come mostrato 8,12, ma supporta altri studi che mostrano la termoneutralità. Temperature di 30 ° C in topi a basso punto7, 10, 24. Per complicare le questioni, il punto termoneutrale nei topi non è stato dimostrato che non è statico durante il giorno in quanto è inferiore durante la fase di riposo (luce), probabilmente a causa di calorie più basse produzione a seguito dell'attività e della termogenesi indotta dalla dieta. Pertanto, nella fase della luce, il punto inferiore della neutralità termica risulta essere ~ 29 ° с e nella fase scura, ~ 33 ° с25.
In definitiva, la relazione tra temperatura ambiente e consumo totale di energia è determinata dalla dissipazione del calore. In questo contesto, il rapporto tra superficie e volume è un fattore determinante della sensibilità termica, che colpisce sia la dissipazione del calore (area superficiale) che la generazione di calore (volume). Oltre alla superficie, il trasferimento di calore è anche determinato dall'isolamento (velocità di trasferimento di calore). Nell'uomo, la massa grassa può ridurre la perdita di calore creando una barriera isolante attorno al guscio del corpo, ed è stato suggerito che la massa grassa è importante anche per l'isolamento termico nei topi, abbassando il punto termoneutro e riducendo la sensibilità alla temperatura al di sotto del punto neutro termico ( pendenza curva). Temperatura ambiente rispetto a EE) 12. Il nostro studio non è stato progettato per valutare direttamente questa relazione putativa perché i dati di 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 il peso normale e i topi DIO hanno un EE inferiore del 30% a 30 ° C rispetto a 22 ° C nonostante almeno una differenza di 5 volte nella massa grassa, i nostri dati non supportano che l'obesità dovrebbe fornire l'isolamento di base. fattore, almeno non nell'intervallo di temperatura studiato. Ciò è in linea con altri studi meglio progettati per esplorare questo 4,24. In questi studi, l'effetto isolante dell'obesità era piccolo, ma è stato 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% immediatamente dopo la morte, suggerendo che l'effetto isolante della pelliccia è necessario per i meccanismi fisiologici, compresa la vasocostrizione, per lavorare. Oltre alle differenze di specie nella pelliccia tra topi e umani, il cattivo effetto isolante dell'obesità nei topi può anche essere influenzato dalle seguenti considerazioni: il fattore isolante della massa grassa umana è principalmente mediato dalla massa grassa sottocutanea (spessore) 26,27. In genere nei roditori inferiori al 20% del grasso animale totale28. Inoltre, la massa grassa totale potrebbe non essere nemmeno una misura non ottimale dell'isolamento termico di un individuo, poiché è stato sostenuto che un miglioramento dell'isolamento termico è compensato dall'inevitabile aumento della superficie (e quindi aumento della perdita di calore) all'aumentare 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 peso e composizione corporea alla fine dello studio. Coerentemente con la somiglianza nella massa grassa, non c'erano anche differenze 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 avessero un bilancio energetico negativo complessivo in questo stato (man mano che avevano peso), alla fine dello studio erano relativamente più carenti di energia rispetto ai topi allevati a 30 ° C, in condizioni come chetoni alti. produzione da parte del corpo (3 gb) e una diminuzione della concentrazione di glicerolo e TG nel plasma. Tuttavia, le differenze dipendenti dalla temperatura nella lipolisi non sembrano essere il risultato di cambiamenti intrinseci nel grasso epididimale o inguinale, come i cambiamenti nell'espressione della lipasi sensibile agli adipoormoni, poiché FFA e glicerolo sono stati rilasciati da questi grassi estratti da questi depositi sono tra la temperatura sono tra la temperatura di temperatura I gruppi sono simili tra loro. Sebbene non abbiamo studiato il tono simpatico nel presente studio, altri hanno scoperto che (in base alla frequenza cardiaca e alla pressione arteriosa media) è linearmente correlata alla temperatura ambiente nei topi ed è approssimativamente inferiore a 30 ° C rispetto a 22 ° C 20% C Pertanto, le differenze dipendenti dalla temperatura nel tono simpatico possono svolgere un ruolo nella lipolisi nel nostro studio, ma poiché un aumento del tono simpatico stimola piuttosto che inibisce la lipolisi, altri meccanismi possono contrastare questa diminuzione in Topi coltivati. Ruolo potenziale nella rottura del grasso corporeo. Temperatura ambiente. Inoltre, parte dell'effetto stimolante del tono simpatico sulla lipolisi è indirettamente mediata dalla forte inibizione della secrezione di insulina, evidenziando l'effetto dell'insulina che interrompe l'integrazione sulla lipolisi30, ma nel nostro studio, il tono simpatico del plasma a digiuno e il cero Non abbastanza per alterare la lipolisi. Invece, abbiamo scoperto che le differenze nello stato dell'energia erano molto probabilmente il principale contributo a queste differenze nei topi Dio. Le ragioni sottostanti 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 edonici31,32,33. Sebbene ci sia 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 porta a un comportamento alimentare basato sul piacere che è in una certa misura Omeostasi. . - Assunzione alimentare regolata 34,35,36. Pertanto, l'aumento del comportamento di alimentazione edonica dei topi Dio trattati con HFD al 45% può essere uno dei motivi per cui questi topi non hanno bilanciato l'assunzione di cibo con EE. È interessante notare che sono state osservate differenze nell'appetito e negli ormoni che regolano la glicemia sono stati osservati anche nei topi DIO controllati dalla temperatura, ma non nei topi di peso normale. Nei topi dio, i livelli plasmatici di leptina sono aumentati con la temperatura e i livelli di glucagone sono diminuiti con la temperatura. La misura in cui la temperatura può influenzare direttamente queste differenze merita ulteriori studi, ma nel caso della leptina, l'equilibrio energetico negativo relativo e quindi la massa grassa inferiore nei topi a 22 ° C ha certamente svolto un ruolo importante, poiché la massa grassa e la leptina plasmatica sono altamente correlato37. Tuttavia, l'interpretazione del segnale del glucagone è più sconcertante. Come per l'insulina, la secrezione di glucagone era fortemente inibita da un aumento del tono simpatico, ma si prevedeva che il tono simpatico più alto fosse nel gruppo di 22 ° C, che aveva le più alte concentrazioni di glucagone plasmatico. L'insulina è un altro forte regolatore del glucagone plasmatico e l'insulino -resistenza e il diabete di tipo 2 sono fortemente associati al digiuno e all'ipergonomagone postprandiale 38,39. Tuttavia, anche i topi dio nel nostro studio erano insulini, quindi anche questo non poteva essere il fattore principale nell'aumento della segnalazione del glucagone nel gruppo a 22 ° C. Il contenuto di grassi epatici è anche positivamente associato ad un aumento della concentrazione plasmatica del glucagone, i cui meccanismi, a loro volta, possono includere resistenza epatica del glucagone, riduzione della produzione di urea, aumento delle concentrazioni di aminoacidi circolanti e aumento della secrezione del glucagone stimolata dagli aminoacidi40,41 42. Tuttavia, poiché le concentrazioni estraibili di glicerolo e TG non differivano tra i gruppi di temperatura nel nostro studio, anche questo non poteva essere un potenziale fattore nell'aumento delle concentrazioni plasmatiche nel gruppo 22 ° C. La triiodotironina (T3) svolge un ruolo critico nel tasso metabolico complessivo e l'inizio della difesa metabolica contro l'ipotermia43,44. Pertanto, la concentrazione plasmatica di T3, eventualmente controllata da meccanismi mediati centralmente, 45,46 aumenti sia nei topi che nell'uomo in condizioni meno di termoneutro47, sebbene l'aumento dell'uomo sia più piccolo, il che è più predisposto ai topi. Ciò è coerente con la perdita di calore per l'ambiente. Non abbiamo misurato le concentrazioni plasmatiche di T3 nel presente studio, ma le concentrazioni potrebbero essere state più basse nel gruppo 30 ° C, il che può spiegare l'effetto di questo gruppo sui livelli plasmatici del glucagone, poiché noi (aggiornati Figura 5A) e altri lo abbiamo dimostrato T3 aumenta il glucagone plasmatico in modo dose-dipendente. È stato segnalato che gli ormoni tiroidei inducono l'espressione di FGF21 nel fegato. Come il glucagone, anche le concentrazioni plasmatiche di FGF21 sono aumentate 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 sono state influenzate dalla temperatura. Le ragioni sottostanti di questa discrepanza richiedono ulteriori studi, ma l'induzione FGF21 guidata da T3 dovrebbe verificarsi a livelli più elevati di esposizione a T3 rispetto alla risposta al glucagone basata su T3 osservata (Figura 5B supplementare).
È stato dimostrato che l'HFD è fortemente associato alla tolleranza al glucosio compromessa e alla resistenza all'insulina (marcatori) nei topi allevati a 22 ° C. Tuttavia, l'HFD non era associato né a una tolleranza al glucosio compromessa né alla resistenza all'insulina quando è cresciuto in un ambiente termoneutrale (definito qui 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 può essere influenzato dal fatto che i topi dio nel nostro studio erano insulino-resistenti, con concentrazioni di peptidi c di digiuno e concentrazioni di insulina 12-20 volte superiore 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 potenziali effetti benefici dell'esposizione a condizioni termoneutriche per migliorare la tolleranza al glucosio. Un possibile fattore confuso è che, per motivi pratici, l'OGTT viene effettuato a temperatura ambiente. Pertanto, i topi alloggiati a temperature più elevate hanno sperimentato lievi shock a freddo, che possono influire sull'assorbimento/clearance del glucosio. Tuttavia, sulla base di concentrazioni di glucosio nel sangue a digiuno simili 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 può mettere in discussione la trasferibilità dei dati del topo all'uomo. Tuttavia, non è chiaro quale sia la temperatura ottimale per mantenere i topi a 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 epatico, la tolleranza al glucosio e l'insulino -resistenza19. In termini di spesa energetica, 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 centrale e definiscono una singola temperatura lap per i topi adulti come 30 ° C7,10. Altri ricercatori ritengono che una temperatura paragonabile a quelle che gli umani sperimentano in genere con i topi adulti su un ginocchio, sia di 23-25 ° C, poiché hanno trovato la termoneutralità di 26-28 ° C e in base agli esseri umani che sono più bassi di circa 3 ° C. La loro temperatura critica inferiore, definita qui come 23 ° C, è leggermente 8,12. Il nostro studio è coerente con diversi altri studi che affermano che la neutralità termica non è raggiunta a 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, indicando che 23-25 ° C è troppo basso. Un altro fattore importante da considerare per quanto riguarda la temperatura ambiente e la termoneutralità nei topi è un alloggio singolo o di gruppo. Quando i topi erano alloggiati in gruppi piuttosto che individualmente, come nel nostro studio, la sensibilità alla temperatura era ridotta, probabilmente a causa dell'accumulo di animali. Tuttavia, la temperatura ambiente era ancora al di sotto del LTL di 25 quando venivano usati tre gruppi. Forse la differenza interspecie più importante in questo senso è il significato quantitativo dell'attività di BAT come difesa contro l'ipotermia. Pertanto, mentre i topi sono in gran parte compensati per la loro maggiore perdita calorica aumentando l'attività di BAT, che è oltre il 60% EE da solo a 5 ° C, 51,52 Il contributo dell'attività di BAT umana all'EE era significativamente più alto, molto più piccolo. Pertanto, ridurre l'attività di BAT può essere un modo importante per aumentare la traduzione umana. La regolazione dell'attività BAT è complessa ma è spesso mediata dagli effetti combinati della stimolazione adrenergica, degli ormoni tiroidei e dell'espressione UCP114,54,55,56,57. I nostri dati indicano che la temperatura deve essere sollevata superiore a 27,5 ° C rispetto ai topi a 22 ° C al fine di rilevare le differenze nell'espressione dei geni BAT responsabili della funzione/attivazione. Tuttavia, le differenze riscontrate tra i gruppi a 30 e 22 ° C non hanno sempre indicato un aumento dell'attività BAT nel gruppo a 22 ° C perché UCP1, ADRB2 e VEGF-A sono stati sottoregolati nel gruppo a 22 ° C. Resta da determinare la causa principale di questi risultati imprevisti. Una possibilità è che la loro maggiore espressione potrebbe non riflettere un segnale di temperatura ambiente elevata, ma piuttosto un effetto acuto di spostarli da 30 ° C a 22 ° C nel 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 a ginocchia singolo sono più sensibili alla temperatura a causa della conducibilità termica più elevata e del mantenimento di temperature del nucleo più strettamente controllate. Inoltre, i topi femmine (su HFD) hanno mostrato una maggiore associazione di assunzione di energia con EE a 30 ° C rispetto ai topi maschi che hanno consumato più topi dello stesso sesso (20 ° C in questo caso) 20. Pertanto, nei topi femmine, l'effetto contenuto subtermononetrale è più alto, ma ha lo stesso modello dei topi maschi. Nel nostro studio, ci siamo concentrati su topi maschi a ginocchio singolo, poiché queste sono le condizioni in cui sono condotte la maggior parte degli studi metabolici che esaminano l'EE. Un'altra limitazione del nostro studio è stata che i topi erano sulla stessa dieta durante lo studio, che ha impedito a studiare l'importanza della temperatura ambiente per la flessibilità metabolica (misurata dai cambiamenti RER per i cambiamenti dietetici in varie composizioni macronutrienti). Nei topi femmine e maschi tenuti a 20 ° C rispetto ai topi corrispondenti mantenuti a 30 ° C.
In conclusione, il nostro studio mostra che, come in altri studi, i topi di peso normale del giro 1 sono termoniutrali 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 conseguente temperatura simile: rapporti EE nei topi DIO e di peso normale. Mentre l'assunzione di alimenti di topi di peso normale era coerente con l'EE e quindi manteneva un peso corpore . A 22 ° C ha guadagnato più peso corporeo. Nel complesso, gli studi sistematici che esaminano la potenziale importanza di vivere al di sotto delle temperature termoneutri sono giustificati a causa della scarsa tollerabilità osservata tra topo e studi umani. Ad esempio, negli studi sull'obesità, una spiegazione parziale per la traducibilità generalmente scarsa può essere dovuta al fatto che gli studi di perdita di peso murina sono generalmente condotti su animali stressati a freddo moderatamente mantenuti a temperatura ambiente a causa dell'aumento dell'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 aumentando l'attività di BAP, che è più attiva e attivata a temperatura ambiente rispetto a 30 ° C.
In conformità con il Danish Animal Experimental Law (1987) e il National Institutes of Health (pubblicazione n. 85-23) e la Convenzione europea per la protezione dei vertebrati utilizzati per scopi sperimentali e di altri scopi scientifici (Council of Europe , 1985).
I topi maschi C57BL/6J di venti settimane sono stati ottenuti da Janvier Saint Berthevin Cedex, in Francia, e sono stati somministrati chow standard ad libitum (Altromin 1324) e acqua (~ 22 ° C) dopo una luce di 12:12 ore: ciclo scuro. temperatura ambiente. I topi di Dio maschi (20 settimane) sono stati ottenuti dallo stesso fornitore e hanno ricevuto accesso ad libitum a una dieta ad alto contenuto 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 della progettazione dello studio è mostrato nella Figura 8. I topi sono stati trasferiti in un sistema di calorimetria indiretta a temperatura chiusa e controllata da temperatura presso Sable Systems Internationals (Nevada, USA), che includeva monitor di qualità alimentare e acqua 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 usando la biancheria da letto ma nessun riparo e materiale di nidificazione su una luce di 12: 12 ore: ciclo scuro (luce: 06: 00–18:00) . 2500 ml/min. I topi sono stati acclimatati per 7 giorni prima della registrazione. Le registrazioni sono state raccolte quattro giorni di seguito. Successivamente, i topi sono stati mantenuti alle rispettive temperature a 25, 27,5 e 30 ° C per altri 12 giorni, dopo di che sono stati aggiunti i concentrati di cellule come descritto di seguito. Nel frattempo, gruppi di topi tenuti 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 in gradini di 2 ° C a giorni alterni all'inizio della fase di luce ( 06:00) fino a raggiungere 30 ° C dopo ciò, la temperatura è stata ridotta 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 celle a tutte le temperature e la raccolta dei dati è iniziata il secondo giorno (giorno 17) e per tre giorni. Dopo questo (giorno 20), il materiale di nidificazione (8-10 g) è stato aggiunto a tutte le celle all'inizio del ciclo della luce (06:00) e i dati sono stati raccolti per altri tre giorni. Pertanto, alla fine dello studio, i topi mantenuti a 22 ° C sono stati mantenuti a questa temperatura per 21/33 giorni e a 22 ° C negli ultimi 8 giorni, mentre i topi ad altre temperature sono stati mantenuti a questa temperatura per 33 giorni. /33 giorni. I topi sono stati alimentati durante il periodo di studio.
Il peso normale e i topi Dio hanno seguito le stesse procedure di studio. Al giorno -9, i topi venivano pesati, scansionati con risonanza magnetica e divisi in gruppi comparabili nel peso corporeo e nella composizione corporea. Il giorno -7, i topi sono stati trasferiti in un sistema di calorimetria indiretta a temperatura chiusa prodotta da Sable Systems International (Nevada, USA). I topi erano alloggiati singolarmente con biancheria da letto ma senza nidificare o materiali da riparo. 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 tenuti a 25, 27,5 e 30 ° C sono stati mantenuti in condizioni costanti fino al 17 ° giorno. Allo stesso tempo, la temperatura nel gruppo a 22 ° C è stata aumentata ad 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 due giorni di dati sono stati raccolti per fornire dati di base per i trattamenti successivi. Le pelli sono state aggiunte a tutti i topi il giorno 17 e il materiale di nidificazione è stato aggiunto il giorno 20 (Fig. 5). Il 23 ° giorno, i topi sono stati pesati e sottoposti a scansione della risonanza magnetica e poi lasciati soli per 24 ore. Il giorno 24, i topi sono stati digiunti 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 restituiti alle rispettive condizioni di zibellino ed eutanizzati 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 di spesa energetica.
VO2 e VCO2, così come la pressione del vapore acqueo, sono stati registrati ad una frequenza di 1 Hz con una costante di tempo cellulare 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 di array di fasci XYZ 3D, i dati sono stati raccolti con una risoluzione interna di 240 Hz e hanno riportato ogni secondo per quantificare la distanza totale percorsa (M) con una risoluzione spaziale efficace di 0,25 cm. I dati sono stati elaborati con l'interprete macro di zibellino V.2.41, calcolando EE e RER e filtrando i valori anomali (ad es. Eventi di falsi pasti). L'interprete macro è configurato per i dati di output per tutti i parametri ogni cinque minuti.
Oltre a regolare l'EE, la temperatura ambiente può anche regolare altri aspetti del metabolismo, incluso il metabolismo del glucosio postprandiale, regolando la secrezione di ormoni metabolizzanti con glucosio. Per testare questa ipotesi, abbiamo finalmente completato uno studio sulla temperatura corporea provocando topi di peso normale con un carico di glucosio orale dio (2 g/kg). I metodi sono descritti in dettaglio nei materiali aggiuntivi.
Alla fine dello studio (giorno 25), i topi sono stati a digiuno per 2-3 ore (a partire dalle 06:00), anestetizzati con isoflurano e completamente sanguinati dalla venipuntura retroorbitale. La quantificazione di lipidi plasmatici e ormoni e lipidi nel fegato è descritta nei materiali supplementari.
Per studiare se la temperatura del guscio provoca cambiamenti intrinseci nel tessuto adiposo che colpisce la lipolisi, il tessuto adiposo inguinale ed epididimico è stato asportato direttamente dai topi dopo l'ultimo stadio di sanguinamento. I tessuti sono stati elaborati utilizzando il test di lipolisi ex vivo di recente sviluppo descritto nei metodi supplementari.
Il tessuto adiposo marrone (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 sono stati modificati in Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Il significato statistico è stato valutato nel prisma graphpad e testato da T-test accoppiato, misure ripetute ANOVA a senso unico/bidirezionale seguito dal test di confronto multiplo di Tukey o ANOVA a senso unico non accoppiato seguito dal test di confronto multiplo di Tukey, se necessario. 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", nonché nella leggenda. La ripetizione è definita come qualsiasi misurazione effettuata sullo stesso animale (in vivo o su un campione di tessuto). In termini di riproducibilità dei dati, un'associazione tra spesa energetica e temperatura del caso è stata dimostrata in quattro studi indipendenti utilizzando topi diversi con un progetto 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 animali/cellulari transgeniche o dati di sequenziamento.
Per ulteriori informazioni sulla progettazione dello studio, consultare il rapporto di ricerca sulla natura è stato estratto a questo articolo.
Tutti i dati formano un grafico. 1-7 sono stati depositati nel repository del database scientifico, numero di adesione: 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 test ragionevoli.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Animali da laboratorio come modelli surrogati di obesità umana. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Animali da laboratorio come modelli surrogati di obesità umana.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. e Tang-Christensen M. Animali da laboratorio come modelli surrogati di obesità umana. 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. Animali sperimentali come modello sostitutivo per l'uomo.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. e Tang-Christensen M. Animali da laboratorio come modelli surrogati di obesità nell'uomo.Farmacologia ACTA. Crime 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Calcolo della nuova costante Mie e della determinazione sperimentale della dimensione di bruciatura. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ The Mouse Termoregolatory System: le sue implicazioni per il trasferimento di dati biomedici all'uomo. fisiologia. Comportamento. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Nessun effetto isolante dell'obesità. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Nessun effetto isolante dell'obesità.Fischer AW, Chikash RI, Von Essen G., Cannon B. e Nedergaard J. Nessun effetto di isolamento dell'obesità. 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. ж жжиение не имет ззолирющющо э эеекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obesità non ha alcun effetto isolante.SÌ. J. Fisiologia. endocrino. metabolismo. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. et al. Il tessuto adiposo marrone adattato a temperatura modula la sensibilità all'insulina. Diabete 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. La temperatura critica inferiore e la termogenesi indotta dal freddo erano inversamente correlate al peso corporeo e al tasso metabolico basale in individui magri e sovrappeso. J. calorosamente. biologia. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Temperature abitative ottimali per i topi per imitare l'ambiente termico dell'uomo: uno studio sperimentale. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Temperature abitative ottimali per i topi per imitare l'ambiente termico dell'uomo: uno studio sperimentale.Fischer, AW, Cannon, B. e Nedergaard, J. Temperature ottimali della casa per i topi per imitare l'ambiente termico umano: uno studio sperimentale. 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. e Nedergaard J. Temperatura ottimale abitativa per i topi che simulano l'ambiente termico umano: uno studio sperimentale.Moore. metabolismo. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Qual è la migliore temperatura abitativa per tradurre gli esperimenti di topo agli umani? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Qual è la migliore temperatura abitativa per tradurre gli esperimenti di topo agli umani?Keyer J, Lee M e Speakman JR Qual è la migliore temperatura ambiente per il trasferimento di esperimenti di topo agli umani? 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 e Speakman JR Qual è la temperatura ottimale del guscio per il trasferimento di esperimenti di topo agli umani?Moore. metabolismo. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ e MacDougald, Topi OA come modelli sperimentali per la fisiologia umana: quando diversi gradi nella temperatura delle abitazioni contano. Seeley, RJ e MacDougald, Topi OA come modelli sperimentali per la fisiologia umana: quando diversi gradi nella temperatura delle abitazioni contano. Seeley, Rj & MacDougald, Oa ышыш к эксrno ииментальные модели для физиог oma человека: кога неско гк ккк значение. Seeley, RJ e MacDougald, Topi OA come modelli sperimentali per la fisiologia umana: quando alcuni gradi in un'abitazione fanno la differenza. Seeley, RJ & MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型 ： Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши Seeley, Rj & MacDougald, OA кк эксulare иееттная модель физиолnità человека: кооо коо поо поо поо поо п Devo имеюю значение. Seeley, RJ e MacDougald, Topi OA come modello sperimentale di fisiologia umana: quando alcuni gradi di temperatura ambiente contano.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 di topo agli umani?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. La risposta alla domanda "Qual è la migliore temperatura abitativa per tradurre gli esperimenti di topo agli umani?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Rispondi alla domanda "Qual è la migliore temperatura ambiente per il trasferimento di esperimenti di topo agli umani?" 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. e Nedergaard J. rispondono alla domanda "Qual è la temperatura ottimale del guscio per il trasferimento di esperimenti di topo agli umani?"Sì: Thermoneutral. Moore. metabolismo. 26, 1-3 (2019).
Tempo post: ottobre-20-2022
