La temperatura corporea mostra che l'assunzione di energia compensa il dispendio energetico nei topi maschi di peso normale, ma non indotti dalla dieta.

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La maggior parte degli studi metabolici sui topi viene effettuata a temperatura ambiente, anche se in queste condizioni, a differenza degli esseri umani, i topi consumano molta energia 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.Dimostriamo che il dispendio energetico aumenta linearmente da 30°C a 22°C ed è superiore di circa il 30% 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 plasmatico e trigliceridi più elevati rispetto ai topi a 22°C.Lo squilibrio nei topi DIO può essere dovuto all'aumento della 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 umani in molti importanti modi fisiologici, e mentre il ridimensionamento allometrico può essere utilizzato in una certa misura per tradursi negli umani, le enormi differenze tra topi e 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 metabolismo 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, 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 dei 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 di area inferiore tra superficie e volume ci rende meno sensibili a temperatura, poiché creiamo una zona termoneutrale (TNZ) intorno a noi. EE al di sopra del metabolismo basale) si estende da ~19 a 30°C6, mentre i topi hanno una banda più alta e più stretta che copre solo 2–4°C7,8 Infatti, questa importante aspetto ha ricevuto notevole attenzione negli ultimi anni4, 7,8,9,10,11,12 ed è stato suggerito che alcune "differenze di specie" possono essere mitigate aumentando la temperatura del guscio 9. Tuttavia, non vi è consenso sull'intervallo di temperatura che costituisce termoneutralità nei topi.Pertanto, rimane controverso se la temperatura critica inferiore nell'intervallo termoneutrale 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 chiaro fino a che punto l'esposizione prolungata a temperature diverse possa influenzare i parametri metabolici come il peso corporeo.consumo, utilizzo del substrato, tolleranza al glucosio e 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 con una dieta ricca di grassi possono essere più orientati verso una dieta basata sul piacere (edonica)).Per fornire maggiori 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 indotti dalla dieta (DIO) con una dieta ricca di grassi al 45%.I topi sono stati tenuti 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 è raramente al di sotto della temperatura ambiente.Abbiamo scoperto che i topi DIO di peso normale e a cerchio singolo hanno risposto in modo simile ai cambiamenti della temperatura del recinto in termini di EE e indipendentemente dalle condizioni del recinto (con o senza materiale di riparo/nidificazione).Tuttavia, mentre i topi di peso normale regolavano l'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 peso normale e topi DIO richiedono ulteriori studi, ma possono essere correlate a cambiamenti fisiopatologici nei topi DIO e all'effetto della dieta basata sul piacere come risultato di una dieta obesa.
EE è aumentato linearmente da 30 a 22°C ed è stato di circa il 30% più alto 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 aumentava con la diminuzione della temperatura (anche ~ 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 ). -a).
Topi maschi (C57BL/6J, 20 settimane di vita, alloggiamento 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 base, 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 h) è rappresentata da una casella grigia.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 in fase di luce e di 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 cumulativo (m) e j livello di attività totale (m/24 ore) .).I topi sono stati mantenuti alla temperatura indicata per 48 ore.I dati riportati per 24, 26, 28 e 30°C si riferiscono alle ultime 24 ore di ogni ciclo.I topi sono rimasti nutriti per tutto lo 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.I valori medi sono stati calcolati per l'intero periodo sperimentale (0-192 ore).n = 7.
Come nel caso dei topi di peso normale, l'EE aumentava linearmente con la diminuzione della temperatura e, in questo caso, anche l'EE era superiore di circa il 30% a 22°C rispetto a 30°C (Fig. 2a,b).Il 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 (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 l'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 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 casella grigia.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 in fase di luce e di 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 cumulativo (m) e j livello di attività totale (m/24 ore) .).I topi sono stati mantenuti alla temperatura indicata per 48 ore.I dati riportati 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.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 tenuti costantemente 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 influenzata 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, il RER del gruppo a 25°C era in qualche modo ridotto e non vi 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 di peso corporeo, massa magra e 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-riportati (Fig. 3n-s).3b, r, c)) e la massa grassa è aumentata di oltre 2 volte (da ~ 1 g a 2-3 g, Fig. 3c, t, c).Sfortunatamente, l'armadio 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 totale di cibo (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 medio di attività (m/24 h).n peso corporeo al 18° giorno, o variazione del peso corporeo (da -8° al 18° giorno), p 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 da Oneway-ANOVA seguita 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 h) è rappresentata da caselle grigie.I punti sugli istogrammi rappresentano i 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 tenuti a 22°C hanno consumato circa il 30% in più di energia rispetto ai topi tenuti a 30°C (Fig. 4d, e).Quando si studiano gli effetti negli animali, la temperatura non ha sempre influenzato il 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 alto rispetto ai topi a 22°C (Fig. 4n).Rispetto ai rispettivi punti basali, 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 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 BAT è stata 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, associate ad una maggiore attività termogenica, non sono diminuite nel gruppo a 30°C.Infatti, i livelli di Ucp1 in tre topi erano più alti che nel 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 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 SABLE).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 RER medio (VCO2/VO2).h Assunzione totale di cibo (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 medio di attività (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 -8° giorno.La significatività statistica delle misure ripetute è stata testata da Oneway-ANOVA seguita 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 h) 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 EE, abbiamo valutato 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 sono state quantitativamente inferiori.A 27,5°C non è stata osservata alcuna differenza.In particolare, in questi esperimenti, EE è diminuito con l'aumentare della temperatura, in questo caso circa il 57% inferiore a EE a 30°C rispetto a 22°C (Fig. 5c-h).La stessa analisi è stata eseguita solo per la fase leggera, in cui l'EE era più vicino al metabolismo basale, poiché in questo caso i topi riposavano principalmente nella pelle, risultando in dimensioni dell'effetto comparabili a temperature diverse (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 alloggiati 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/24h), o attività totale (m), p livello medio di attività (m/24h).I dati sono presentati come media + errore standard della media, la fase oscura (18:00-06:00 h) è rappresentata da riquadri grigi.I punti sugli istogrammi rappresentano i singoli topi.La significatività statistica delle misure ripetute è stata testata da Oneway-ANOVA seguita 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 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 di glicemia di base (5-6 ore di digiuno) era di circa 6,5 ​​mM, senza differenze tra i gruppi. La somministrazione di glucosio per via 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 alloggiati 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 per via 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 alloggiati 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 введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C (отдельные временные точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис.6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 и 27,5 ° C (которые не различались между собой). 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 tenuti 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 曲线 下 增加 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 ((各 个 时间 时间 时间 时间:P < 0.05–P < 0.0001,图6k,l)与饲养在22、25 和27.5°C 的小鼠(彼此之间没有差异)相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 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 均 较 各 各 个 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 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) confrontati con topi tenuti 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 nei 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 stimolati 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 (anch'essi a digiuno da 2-3 ore), le concentrazioni plasmatiche di colesterolo, HDL, ALT, AST e FFA non differivano tra i gruppi.Sia il 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 quando il campionamento era inferiore a 22°C C.°C.I topi allevati a 30 °C erano in uno stato relativamente più energeticamente negativo.Coerentemente con ciò, le concentrazioni epatiche di glicerolo e TG estraibili, ma non di glicogeno e colesterolo, erano più elevate nel gruppo a 30 ° C (Figura 3a-d supplementare).Per verificare 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 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 dai depositi epididimali e inguinali hanno mostrato almeno un aumento di due volte 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 sono stati confrontati 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 a una concentrazione di circa 18 mM 15 minuti dopo la somministrazione.Non ci sono state differenze significative nell'iAUC (15-120 min) e nelle 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 osservate in 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 orale di tolleranza al glucosio ha rappresentato un'eccezione in quanto è stato eseguito alla dose di 2 g/kg di peso corporeo due giorni prima della fine dello studio in topi a digiuno da 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'interpretazione dell'importanza delle osservazioni nel contesto della ricerca fisiologica e farmacologica.Per ragioni economiche e per facilitare la ricerca, i topi sono spesso tenuti a temperatura ambiente al di sotto della loro 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 (dalla stanza al termoneutrale) influenzi la diversa omeostasi energetica dei topi normopeso (con il cibo) e dei topi DIO (con HFD) e i 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 fare un po' di chiarezza su questo argomento.
Mostriamo che nei topi adulti di peso normale e nei topi DIO maschi, l'EE è inversamente proporzionale alla temperatura ambiente tra 22 e 30°C.Pertanto, l'EE a 22°C era superiore di circa il 30% rispetto a 30°C.in entrambi i modelli murini.Tuttavia, una differenza importante tra topi di peso normale e topi DIO è che mentre i topi di peso normale corrispondevano a EE a temperature più basse regolando di conseguenza l'assunzione di cibo, l'assunzione di cibo dei topi DIO variava a diversi livelli.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 portato alla febbre.differenza dipendente dal peso corporeo.topi di peso.Rispetto alle temperature vicine al termoneutro oa temperatura ambiente, la crescita a temperatura ambiente ha portato i topi DIO o di peso normale con una dieta ricca di grassi ma non con una dieta normale per topi 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 a 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 il fatto 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 di 26-28°C come mostrato8,12, ma supportano altri studi che mostrano la termoneutralità.temperature di 30°C nei topi con punto basso7, 10, 24. A complicare le cose, è stato dimostrato che il punto termoneutro nei topi non è statico durante il giorno in quanto è più basso durante la fase di riposo (leggera), probabilmente a causa della minore quantità di calorie produzione come risultato dell'attività e della termogenesi indotta dalla dieta.Pertanto, nella fase luminosa, il punto inferiore della neutralità termica risulta essere ~29°С, e nella fase oscura, ~33°С25.
In definitiva, il rapporto tra la temperatura ambiente e il consumo totale di energia 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 (tasso di trasferimento di 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 neutro termico. 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 temperatura studiato.Ciò è in linea con altri studi meglio progettati per esplorare questo aspetto4,24.In questi studi, l'effetto isolante dell'obesità era ridotto, 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 nella pelliccia tra topi e umani, lo scarso 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.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 un migliore isolamento termico è compensato dall'inevitabile aumento della superficie (e quindi da una maggiore 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 equilibrio energetico.erano gli stessi in termini di peso e composizione corporea rispetto alla fine dello studio.Coerentemente con la somiglianza nella massa grassa, non c'erano differenze anche nei livelli di leptina plasmatica, né nell'insulina a digiuno, nel peptide C e nel glucagone.Altri segnali sono stati trovati 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 alti.produzione da parte dell'organismo (3-GB) e una diminuzione della concentrazione di glicerolo e TG nel plasma.Tuttavia, le differenze di lipolisi dipendenti dalla temperatura non sembrano essere il risultato di cambiamenti intrinseci nel grasso epididimale o inguinale, come i cambiamenti nell'espressione della lipasi che risponde agli adipoormoni, poiché gli FFA e il glicerolo rilasciati dal grasso estratto da questi depositi sono compresi tra i gruppi sono simili tra loro.Sebbene non abbiamo studiato il tono simpatico nel presente studio, altri hanno scoperto che (basato sulla frequenza cardiaca e sulla pressione arteriosa media) è linearmente correlato alla temperatura ambiente nei topi ed è approssimativamente inferiore a 30°C che 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 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'integrazione di insulina sulla lipolisi30, ma nel nostro studio, l'insulina plasmatica a digiuno e il tono simpatico del peptide C a diverse temperature 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 alla base 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 vi sia dibattito su quale dei due segnali sia quantitativamente più importante,31,32,33 è risaputo che il consumo a lungo termine di cibi ricchi di grassi porta a un comportamento alimentare più basato sul piacere che è in una certa misura estraneo alla omeostasi..– assunzione di cibo regolamentata34,35,36.Pertanto, l'aumento del comportamento alimentare edonico dei topi DIO trattati con il 45% di HFD può essere uno dei motivi per cui questi topi non hanno bilanciato l'assunzione di cibo con l'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 sicuramente giocato 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 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 più alte concentrazioni plasmatiche di glucagone.L'insulina è un altro forte regolatore del glucagone plasmatico e l'insulino-resistenza e il diabete di tipo 2 sono fortemente associati all'iperglucagonemia a digiuno e postprandiale 38,39 .Tuttavia, anche i topi DIO nel nostro studio erano 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 grasso epatico 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 le concentrazioni estraibili di glicerolo e TG non differivano tra i gruppi di temperatura nel nostro studio, anche questo non potrebbe essere un fattore potenziale 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 centralmente mediati,45,46 aumenta sia nei topi che nell'uomo in condizioni meno che termoneutrali47, 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 nello studio attuale, 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 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 sono aumentate con le concentrazioni plasmatiche di T3 (Figura 5b supplementare e rif. 48), ma rispetto al glucagone, le concentrazioni plasmatiche di FGF21 nel nostro studio non sono state 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 al glucagone guidata da T3 osservata (Figura 5b supplementare).
È stato dimostrato che l'HFD è fortemente associato a ridotta tolleranza al glucosio e insulino-resistenza (marcatori) nei topi allevati a 22°C.Tuttavia, l'HFD non è stato associato né a ridotta tolleranza al glucosio né a insulino-resistenza quando cresciuto in un ambiente termoneutro (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 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 qualsiasi potenziale effetto benefico dell'esposizione a condizioni termoneutrali per migliorare la tolleranza al glucosio.Un possibile fattore di confusione è che, per motivi pratici, l'OGTT viene eseguito a temperatura ambiente.Pertanto, i topi alloggiati a temperature più elevate hanno sperimentato un lieve shock da freddo, che può influire sull'assorbimento/clearance del glucosio.Tuttavia, sulla base di concentrazioni simili di glicemia a digiuno in diversi gruppi di temperatura, i cambiamenti 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 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 oggetto di studio.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 loro temperatura corporea interna e definiscono una temperatura di un singolo giro per i topi adulti a 30°C7,10.Altri ricercatori ritengono che una temperatura paragonabile a quella che gli esseri umani sperimentano tipicamente con topi adulti su un ginocchio sia di 23-25°C, poiché hanno scoperto che la termoneutralità è di 26-28°C e si basano sul fatto che gli esseri umani sono inferiori di circa 3°C.la loro temperatura critica inferiore, definita qui come 23°C, è di poco 8,12.Il nostro studio è coerente con molti 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 bassa.Un altro fattore importante da considerare per quanto riguarda la temperatura ambiente e la termoneutralità nei topi è l'alloggio singolo o di gruppo.Quando i topi sono stati alloggiati in gruppi piuttosto che individualmente, come nel nostro studio, la sensibilità alla temperatura è stata ridotta, probabilmente a causa dell'affollamento degli animali.Tuttavia, la temperatura ambiente era ancora al di sotto dell'LTL di 25 quando sono stati utilizzati tre gruppi.Forse la differenza interspecie più importante a questo proposito è il significato quantitativo dell'attività BAT come difesa contro l'ipotermia.Pertanto, mentre i topi hanno ampiamente compensato la loro maggiore perdita calorica aumentando l'attività del BAT, che è superiore al 60% dell'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 delle 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 oltre i 27,5°C rispetto ai topi a 22°C per 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 sempre indicavano un aumento dell'attività delle BAT nel gruppo a 22°C perché Ucp1, Adrb2 e Vegf-a erano sottoregolate nel gruppo a 22°C.La causa principale di questi risultati inaspettati 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 di spostarli 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 femmina 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 (su HFD) hanno mostrato una maggiore associazione di apporto energetico 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 femmina, l'effetto del contenuto subtermomonetrale è più elevato, ma ha lo stesso schema dei topi maschi.Nel nostro studio, ci siamo concentrati su topi maschi con ginocchio singolo, poiché queste sono le condizioni in cui vengono condotti 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 RER per i cambiamenti dietetici in varie composizioni di macronutrienti).nei topi femmina e maschio tenuti 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 termoneutrali 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 rapporto temperatura:EE simile nei topi DIO e 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 temperatura, 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 ha guadagnato più peso corporeo.Nel complesso, gli studi sistematici che esaminano la potenziale importanza di vivere al di sotto delle temperature termoneutre sono giustificati a causa della scarsa tollerabilità spesso osservata tra studi sui topi e sull'uomo.Ad esempio, negli studi sull'obesità, una spiegazione parziale per la traducibilità generalmente più scarsa può essere dovuta al fatto che gli studi sulla perdita di peso murino vengono solitamente eseguiti su animali moderatamente stressati dal freddo tenuti a temperatura ambiente a causa del loro 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 del BAP, che è più attivo e attivato a temperatura ambiente che a 30°C.
In conformità con la legge danese sulla sperimentazione animale (1987) e il National Institutes of Health (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 C57BL/6J maschi di 20 settimane sono stati ottenuti da Janvier Saint Berthevin Cedex, Francia, e sono stati somministrati cibo standard ad libitum (Altromin 1324) e acqua (~22°C) dopo un ciclo luce:buio di 12:12 ore.temperatura ambiente.I topi maschi DIO (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 risonanza magnetica (EchoMRITM, TX, USA) e divisi in quattro gruppi corrispondenti a peso corporeo, grasso e 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 frame Promethion BZ1 che registrava 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 di nidificazione su un ciclo luce:buio di 12:12 ore (luce: 06:00-18:00) .2500ml/min.I topi sono stati acclimatati per 7 giorni prima della registrazione.Le registrazioni sono state raccolte quattro giorni di fila.Successivamente, i topi sono stati mantenuti alle rispettive temperature di 25, 27,5 e 30°C per altri 12 giorni, dopodiché sono stati aggiunti i concentrati cellulari 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 riferimento), quindi la temperatura è stata aumentata di 2°C a giorni alterni all'inizio della fase di luce ( 06:00) fino al raggiungimento di 30°C Dopodiché, 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 celle a tutte le temperature e la raccolta dei dati è iniziata il secondo giorno (giorno 17) e per tre giorni.Successivamente (giorno 20), il 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.Così, al termine dello studio, i topi mantenuti a 22°C sono stati mantenuti a questa temperatura per 21/33 giorni e a 22°C per gli ultimi 8 giorni, mentre i topi ad altre temperature sono stati mantenuti a questa temperatura per 33 giorni./33 giorni.I topi sono stati nutriti durante il periodo di studio.
I topi di peso normale e DIO hanno seguito le stesse procedure di studio.Al giorno -9, i topi sono stati pesati, scansionati con risonanza magnetica e divisi in gruppi comparabili per peso corporeo e composizione corporea.Il giorno -7, i topi sono stati trasferiti in un sistema di calorimetria indiretta a temperatura controllata prodotto da SABLE Systems International (Nevada, USA).I topi sono stati alloggiati individualmente con lettiera ma senza materiali di nidificazione o 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 FIGG. 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 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 due giorni di dati per fornire i dati di riferimento per i successivi trattamenti.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 risonanza magnetica, 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 ed 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, così come la pressione del vapore acqueo, sono stati registrati a una frequenza di 1 Hz con una costante di tempo della cella di 2,5 min.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 es. Falsi pasti).L'interprete macro è configurato per emettere i dati 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 degli ormoni che metabolizzano il glucosio.Per testare questa ipotesi, abbiamo finalmente completato uno studio della temperatura corporea provocando topi di peso normale con un carico di glucosio orale 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 venipuntura retroorbitale.La quantificazione dei lipidi plasmatici, degli ormoni e dei lipidi nel fegato è descritta in Materiali supplementari.
Per studiare se la temperatura del guscio provoca cambiamenti intrinseci nel tessuto adiposo che influenzano la lipolisi, il tessuto adiposo inguinale ed epididimale è stato asportato direttamente dai topi dopo l'ultima fase del 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 t-test accoppiato, misure ripetute ANOVA unidirezionale/bidirezionale seguita dal test di confronto multiplo di Tukey o ANOVA unidirezionale non accoppiato seguito dal test di confronto multiplo 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.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, è stata dimostrata un'associazione tra dispendio energetico e temperatura del case in quattro studi indipendenti che hanno utilizzato 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 animali/cellulari transgeniche o dati di sequenziamento.
Per ulteriori informazioni sulla progettazione dello studio, vedere l'estratto del rapporto sulla 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 un ragionevole test.
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Tempo di pubblicazione: 28 ottobre 2022