Köszönjük, hogy felkereste a Nature.com weboldalt. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik. A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy egy frissített böngészőt használjon (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben). Időközben a folyamatos támogatás biztosítása érdekében stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
Az egereken végzett legtöbb anyagcsere-vizsgálatot szobahőmérsékleten végzik, bár ilyen körülmények között az emberekkel ellentétben az egerek sok energiát fordítanak a belső hőmérséklet fenntartására. Ebben a tanulmányban a normál testsúlyú és az étrend által kiváltott elhízást (DIO) írjuk le C57BL/6J egerekben, amelyeket chow chow-val, illetve 45%-os magas zsírtartalmú étrenddel ettek. Az egereket 33 napig 22, 25, 27,5 és 30°C-on helyeztük el egy indirekt kalorimetriás rendszerben. Megmutatjuk, hogy az energiafelhasználás lineárisan növekszik 30°C-ról 22°C-ra, és mindkét egérmodellben körülbelül 30%-kal magasabb 22°C-on. A normál testsúlyú egerekben a táplálékfelvétel ellensúlyozta az EE-t. Ezzel szemben a DIO egerek nem csökkentették a táplálékfelvételt, amikor az EE csökkent. Így a vizsgálat végén a 30°C-on lévő egerek testsúlya, zsírtömege, valamint plazma glicerin- és trigliceridszintje magasabb volt, mint a 22°C-on lévő egereké. A DIO egereknél fellépő egyensúlyhiány a fokozott élvezetalapú diétának tudható be.
Az egér a leggyakrabban használt állatmodell az emberi fiziológia és patofiziológia tanulmányozására, és gyakran az alapértelmezett állat, amelyet a gyógyszerkutatás és -fejlesztés korai szakaszában használnak. Az egerek azonban számos fontos fiziológiai módon különböznek az embertől, és bár az allometrikus skálázás bizonyos mértékig alkalmazható az emberre való átültetéshez, az egerek és az emberek közötti hatalmas különbségek a termoregulációban és az energia-homeosztázisban rejlenek. Ez egy alapvető ellentmondást mutat. A felnőtt egerek átlagos testtömege legalább ezerszer kisebb, mint a felnőtteké (50 g vs. 50 kg), és a felület/tömeg arány körülbelül 400-szorosára tér el a Mee által leírt nemlineáris geometriai transzformáció miatt. 2. egyenlet. Ennek eredményeként az egerek a térfogatukhoz képest jelentősen több hőt veszítenek, így érzékenyebbek a hőmérsékletre, hajlamosabbak a hipotermiára, és átlagos bazális anyagcsere-arányuk tízszer magasabb, mint az embereké. Standard szobahőmérsékleten (~22°C) az egereknek körülbelül 30%-kal kell növelniük teljes energiafelhasználásukat (EE) a test maghőmérsékletének fenntartásához. Alacsonyabb hőmérsékleten az EE még jobban megnő, körülbelül 50%-kal, illetve 100%-kal 15 és 7°C-on, mint a 22°C-os EE. Így a standard tartási körülmények hidegstressz-választ váltanak ki, ami veszélyeztetheti az egerek eredményeinek emberre való átvihetőségét, mivel a modern társadalmakban élő emberek idejük nagy részét termoneutrális körülmények között töltik (mivel az alacsonyabb terület-térfogat arányunk kevésbé érzékenyé tesz minket a hőmérsékletre, mivel termoneutrális zónát (TNZ) hozunk létre magunk körül. Az EE az alap anyagcsere-ráta felett van) ~19 és 30°C között mozog,6 míg az egereknél egy magasabb és keskenyebb sáv található, amely csak 2–4°C-ot ölel fel7,8 Valójában ez a fontos szempont az elmúlt években jelentős figyelmet kapott,4,7,8,9,10,11,12, és felmerült, hogy bizonyos „fajok közötti különbségek” enyhíthetők a héj hőmérsékletének növelésével 9. Azonban nincs konszenzus arról a hőmérsékleti tartományról, amely az egereknél a termoneutralitást jelenti. Így továbbra is vitatott, hogy az egytérdű egerek termoneutrális tartományának alsó kritikus hőmérséklete közelebb van-e a 25°C-hoz vagy közelebb a 30°C-hoz4, 7, 8, 10, 12. Az EE és más metabolikus paraméterek órákra-napokra korlátozódtak, így nem világos, hogy a különböző hőmérsékleteknek való hosszan tartó kitettség milyen mértékben befolyásolhatja az olyan metabolikus paramétereket, mint a testsúly. Ezenkívül további kutatásokra van szükség annak megállapítására, hogy az étrend milyen mértékben befolyásolhatja ezeket a paramétereket (a magas zsírtartalmú étrenden lévő DIO egerek inkább az élvezetalapú (hedonikus) étrend felé orientálódhatnak). A témával kapcsolatos további információk érdekében megvizsgáltuk a nevelési hőmérséklet hatását a fent említett metabolikus paraméterekre normál testsúlyú felnőtt hím egerekben és diétával kiváltott elhízásban (DIO) szenvedő hím egerekben 45%-ban magas zsírtartalmú étrenden. Az egereket legalább három hétig 22, 25, 27,5 vagy 30°C-on tartottuk. A 22°C alatti hőmérsékletet nem vizsgálták, mivel a standard állattartási körülmények ritkán a szobahőmérséklet alatt vannak. Azt tapasztaltuk, hogy a normál testsúlyú és az egykörös DIO egerek hasonlóan reagáltak a tartási hely hőmérsékletének változásaira az EE tekintetében, függetlenül a tartási körülményektől (menedékkel/fészekanyaggal vagy anélkül). Míg azonban a normál testsúlyú egerek az EE szerint állították be táplálékfelvételüket, a DIO egerek táplálékfelvétele nagyrészt független volt az EE-től, aminek eredményeként az egerek nagyobb súlygyarapodást értek el. A testtömegadatok szerint a lipidek és ketontestek plazmakoncentrációja azt mutatta, hogy a DIO egerek 30°C-on pozitívabb energiamérleggel rendelkeztek, mint a 22°C-on lévő egerek. A normál testsúlyú és a DIO egerek közötti energiabevitel és EE egyensúlyának eltéréseinek mögöttes okai további vizsgálatokat igényelnek, de összefüggésben lehetnek a DIO egerek patofiziológiai változásaival és az elhízott étrend eredményeként kialakuló élvezetalapú diéta hatásával.
Az EE lineárisan nőtt 30°C-ról 22°C-ra, és körülbelül 30%-kal magasabb volt 22°C-on 30°C-hoz képest (1a.,b. ábra). A légzési kicserélődési ráta (RER) független volt a hőmérséklettől (1c.,d. ábra). A táplálékbevitel összhangban volt az EE dinamikájával, és a hőmérséklet csökkenésével nőtt (szintén ~30%-kal magasabb volt 22°C-on 30°C-hoz képest (1e.,f. ábra). A vízbevitel. A térfogat és az aktivitási szint nem függött a hőmérséklettől (1g. ábra).
A hím egereket (C57BL/6J, 20 hetesek, egyedi tartás, n=7) a vizsgálat megkezdése előtt egy hétig 22°C-on tartottuk anyagcsere-ketrecekben. A háttéradatok gyűjtése után két nappal a hőmérsékletet napi 6:00 órakor (a világos fázis kezdete) 2°C-os lépésekben emeltük. Az adatokat átlag ± az átlag standard hibájaként adjuk meg, a sötét fázist (18:00–06:00 óra) szürke doboz jelöli. a Energiafelhasználás (kcal/h), b Teljes energiafelhasználás különböző hőmérsékleteken (kcal/24 h), c Légzési cserearány (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Átlagos RER világos és sötét fázisban (VCO2/VO2) (a nulla érték 0,7-nek felel meg). e kumulatív táplálékbevitel (g), f 24 órás teljes táplálékbevitel, g 24 órás teljes vízbevitel (ml), h 24 órás teljes vízbevitel, i kumulatív aktivitási szint (m) és j teljes aktivitási szint (m/24h). Az egereket 48 órán át a megadott hőmérsékleten tartottuk. A 24, 26, 28 és 30°C-ra vonatkozó adatok az egyes ciklusok utolsó 24 órájára vonatkoznak. Az egerek a vizsgálat során végig evetek maradtak. A statisztikai szignifikanciát ismételt egyutas ANOVA mérésekkel, majd Tukey-féle többszörös összehasonlító teszttel teszteltük. A csillagok a 22°C kezdeti érték szignifikanciáját, az árnyékolás pedig a többi csoport közötti szignifikanciát jelzi, a jelzett módon. *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.Az átlagértékeket a teljes kísérleti időszakra (0-192 óra) számítottuk ki. n = 7.
A normál testsúlyú egerekhez hasonlóan az EE lineárisan nőtt a hőmérséklet csökkenésével, és ebben az esetben az EE szintén körülbelül 30%-kal magasabb volt 22°C-on a 30°C-hoz képest (2a.,b. ábra). Az RER nem változott különböző hőmérsékleteken (2c.,d. ábra). A normál testsúlyú egerekkel ellentétben a táplálékfelvétel nem volt összhangban az EE-vel a szobahőmérséklet függvényében. A táplálékfelvétel, a vízfogyasztás és az aktivitási szint független volt a hőmérséklettől (2e–j. ábra).
A hím (C57BL/6J, 20 hetes) DIO egereket egy hétig egyenként, 22°C-on tartottuk anyagcsere-ketrecekben a vizsgálat megkezdése előtt. Az egerek szabadon fogyaszthattak 45%-os HFD-t. Két napos akklimatizáció után összegyűjtöttük az alapadatokat. Ezt követően a hőmérsékletet minden második nap 2°C-os lépésekben emeltük 06:00-kor (a világos fázis kezdete). Az adatokat átlag ± az átlag standard hibájaként adjuk meg, a sötét fázist (18:00–06:00 óra) pedig szürke doboz jelöli. a Energiafelhasználás (kcal/h), b Teljes energiafelhasználás különböző hőmérsékleteken (kcal/24 h), c Légzési cserearány (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Átlagos RER a világos és sötét (VCO2/VO2) fázisban (a nulla érték 0,7-nek felel meg). e kumulatív táplálékbevitel (g), f 24 órás teljes táplálékbevitel, g 24 órás teljes vízbevitel (ml), h 24 órás teljes vízbevitel, i kumulatív aktivitási szint (m) és j teljes aktivitási szint (m/24h). Az egereket 48 órán át tartottuk a megadott hőmérsékleten. A 24, 26, 28 és 30°C-ra vonatkozó adatok az egyes ciklusok utolsó 24 órájára vonatkoznak. Az egereket 45%-os HFD-n tartottuk a vizsgálat végéig. A statisztikai szignifikanciát ismételt egyutas ANOVA mérésekkel, majd Tukey-féle többszörös összehasonlító teszttel teszteltük. A csillagok a 22°C kezdeti érték szignifikanciáját, az árnyékolás pedig a többi csoport közötti szignifikanciát jelzi, a jelzett módon. *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.Az átlagértékeket a teljes kísérleti időszakra (0-192 óra) számítottuk ki. n = 7.
Egy másik kísérletsorozatban a környezeti hőmérséklet hatását vizsgáltuk ugyanazon paraméterekre, de ezúttal olyan egércsoportok között, amelyeket állandóan egy bizonyos hőmérsékleten tartottak. Az egereket négy csoportra osztottuk, hogy minimalizáljuk a testtömeg, a zsír és a normál testtömeg átlagának és szórásának statisztikai változásait (3a–c. ábra). 7 napos akklimatizáció után 4,5 nap EE-t (enyhe enyhülést) regisztráltunk. Az EE-t jelentősen befolyásolja a környezeti hőmérséklet mind a nappali, mind az éjszakai órákban (3d. ábra), és lineárisan növekszik, ahogy a hőmérséklet 27,5 °C-ról 22 °C-ra csökken (3e. ábra). A többi csoporthoz képest a 25 °C-os csoport RER-értéke némileg csökkent, és a fennmaradó csoportok között nem volt különbség (3f. ábra, g.). Az EE-mintázattal párhuzamosan a táplálékfelvétel körülbelül 30%-kal nőtt 22 °C-on a 30 °C-hoz képest (3h. ábra, i.). A vízfogyasztás és az aktivitási szintek nem különböztek szignifikánsan a csoportok között (3j. ábra, k. ábra). A 33 napig tartó, különböző hőmérsékleteknek való kitettség nem vezetett különbségekhez a testtömegben, a sovány tömegben és a zsírtömegben a csoportok között (3n-s. ábra), de a sovány testtömeg körülbelül 15%-os csökkenését eredményezte az önbevalláson alapuló pontszámokhoz képest (3n-s. ábra). 3b, r, c)), és a zsírtömeg több mint kétszeresére nőtt (~1 g-ról 2-3 g-ra, 3c, t, c. ábra). Sajnos a 30°C-os fülke kalibrációs hibákat tartalmaz, és nem tud pontos EE és RER adatokat szolgáltatni.
- Testtömeg (a), sovány tömeg (b) és zsírtömeg (c) 8 nap után (egy nappal a SABLE rendszerbe való áthelyezés előtt). d Energiafogyasztás (kcal/h). e Átlagos energiafogyasztás (0–108 óra) különböző hőmérsékleteken (kcal/24 óra). f Légzéscsere arány (RER) (VCO2/VO2). g Átlagos RER (VCO2/VO2). h Teljes táplálékfelvétel (g). i Átlagos táplálékfelvétel (g/24 óra). j Teljes vízfogyasztás (ml). k Átlagos vízfogyasztás (ml/24 óra). l Kumulatív aktivitási szint (m). m Átlagos aktivitási szint (m/24 óra). n testtömeg a 18. napon, o testtömegváltozás (-8. naptól 18. napig), p sovány tömeg a 18. napon, q sovány tömegváltozás (-8. naptól 18. napig), r zsírtömeg a 18. napon és a zsírtömeg változása (-8. naptól 18. napig). Az ismételt mérések statisztikai szignifikanciáját Oneway-ANOVA-val, majd Tukey-féle többszörös összehasonlító teszttel teszteltük. *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.Az adatokat átlag + átlag standard hibájaként adjuk meg, a sötét fázist (18:00-06:00 óra) szürke dobozok jelölik. A hisztogramokon lévő pontok az egyes egereket jelölik. Az átlagértékeket a teljes kísérleti időszakra (0-108 óra) számítottuk ki. n = 7.
Az egereket testtömeg, sovány tömeg és zsírtömeg tekintetében a kiindulási állapotban illesztették (4a–c. ábra), és 22, 25, 27,5 és 30 °C-on tartották, a normál testsúlyú egerekkel végzett vizsgálatokhoz hasonlóan. Az egércsoportok összehasonlításakor az EE és a hőmérséklet közötti kapcsolat hasonló lineáris összefüggést mutatott a hőmérséklettel az idő múlásával ugyanazon egerekben. Így a 22 °C-on tartott egerek körülbelül 30%-kal több energiát fogyasztottak, mint a 30 °C-on tartott egerek (4d., e. ábra). Az állatokon végzett hatások vizsgálatakor a hőmérséklet nem mindig befolyásolta az RER-t (4f., g. ábra). A táplálékfelvételt, a vízfelvételt és az aktivitást nem befolyásolta szignifikánsan a hőmérséklet (4h–m. ábra). 33 napos nevelés után a 30 °C-on tartott egerek testtömege szignifikánsan nagyobb volt, mint a 22 °C-on tartott egereké (4n. ábra). A megfelelő alapértékekhez képest a 30°C-on nevelt egerek testsúlya szignifikánsan nagyobb volt, mint a 22°C-on nevelt egereké (átlag ± az átlag standard hibája: 4o. ábra). A viszonylag nagyobb súlygyarapodás a zsírtömeg növekedésének (4p. ábra, q. ábra) volt köszönhető, nem pedig a sovány tömeg növekedésének (4r. ábra, s. ábra). A 30°C-on mért alacsonyabb EE-értékkel összhangban számos, a BAT funkcióját/aktivitását fokozó BAT gén expressziója csökkent 30°C-on a 22°C-hoz képest: Adra1a, Adrb3 és Prdm16. Más, szintén a BAT funkcióját/aktivitását fokozó kulcsgének nem változtak: Sema3a (neurit növekedés szabályozása), Tfam (mitokondriális biogenezis), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glükoneogenezis) és Cpt1a. Meglepő módon az Ucp1 és a Vegf-a, amelyek a fokozott termogén aktivitással járnak, nem csökkentek a 30°C-os csoportban. Valójában három egér Ucp1 szintje magasabb volt, mint a 22°C-os csoportban, a Vegf-a és az Adrb2 szintje pedig szignifikánsan emelkedett volt. A 22°C-os csoporthoz képest a 25°C-on és 27,5°C-on tartott egereknél nem mutatkozott változás (1. kiegészítő ábra).
- Testtömeg (a), sovány tömeg (b) és zsírtömeg (c) 9 nap után (egy nappal a SABLE rendszerbe való áthelyezés előtt). d Energiafogyasztás (EE, kcal/h). e Átlagos energiafogyasztás (0–96 óra) különböző hőmérsékleteken (kcal/24 óra). f Légzéskicserélődési arány (RER, VCO2/VO2). g Átlagos RER (VCO2/VO2). h Teljes táplálékfelvétel (g). i Átlagos táplálékfelvétel (g/24 óra). j Teljes vízfogyasztás (ml). k Átlagos vízfogyasztás (ml/24 óra). l Kumulatív aktivitási szint (m). m Átlagos aktivitási szint (m/24 óra). n Testtömeg a 23. napon (g), o Testtömegváltozás, p Sovány tömeg, q Sovány tömeg változása (g) a 23. napon a 9. naphoz képest, Zsírtömeg változása (g) a 23. napon, zsírtömeg (g) a 8. naphoz képest, 23. nap a -8. naphoz képest. Az ismételt mérések statisztikai szignifikanciáját Oneway-ANOVA-val, majd Tukey-féle többszörös összehasonlító teszttel teszteltük. *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.Az adatokat átlag + átlag standard hibájaként adjuk meg, a sötét fázist (18:00-06:00 óra) szürke dobozok jelölik. A hisztogramokon lévő pontok az egyes egereket jelölik. Az átlagértékeket a teljes kísérleti időszakra (0-96 óra) számítottuk ki. n = 7.
Az emberekhez hasonlóan az egerek is gyakran hoznak létre mikro-környezetet a környezetbe történő hőveszteség csökkentése érdekében. Annak érdekében, hogy számszerűsítsük ennek a környezetnek az EE fontosságát, 22, 25, 27,5 és 30°C-on értékeltük az EE-t, bőrvédőkkel és fészekanyaggal vagy anélkül. 22°C-on a standard bőrök hozzáadása körülbelül 4%-kal csökkenti az EE-t. A fészekanyag későbbi hozzáadása 3-4%-kal csökkentette az EE-t (5a,b ábra). Nem figyeltünk meg szignifikáns változást az RER-ben, a táplálékfelvételben, a vízfelvételben vagy az aktivitási szintekben házak vagy bőrök + alom hozzáadásával (5i–p ábra). A bőr és a fészekanyag hozzáadása szintén jelentősen csökkentette az EE-t 25 és 30°C-on, de a válaszok mennyiségileg kisebbek voltak. 27,5°C-on nem figyeltünk meg különbséget. Figyelemre méltó, hogy ezekben a kísérletekben az EE a hőmérséklet növekedésével csökkent, ebben az esetben körülbelül 57%-kal alacsonyabb volt, mint a 30°C-on mért EE a 22°C-hoz képest (5c–h ábra). Ugyanezt az elemzést csak a fényfázisra végeztük, ahol az EE közelebb volt az alap anyagcsere-sebességhez, mivel ebben az esetben az egerek többnyire a bőrben pihentek, ami hasonló hatásméreteket eredményezett különböző hőmérsékleteken (Kiegészítő 2a – h. ábra).
Adatok menedékből és fészekanyagból (sötétkék), otthonról, de fészekanyag nélkül (világoskék), valamint otthonról és fészekanyagból (narancssárga) származó egerek esetében. Energiafogyasztás (EE, kcal/h) az a, c, e és g szobákban 22, 25, 27,5 és 30 °C-on, b, d, f és h értékek az EE-t jelentik (kcal/h). ip Adatok 22°C-on tartott egerek esetében: i légzésszám (RER, VCO2/VO2), j átlagos RER (VCO2/VO2), k kumulatív táplálékfelvétel (g), l átlagos táplálékfelvétel (g/24 h), m teljes vízbevitel (ml), n átlagos vízbevitel AUC (ml/24 h), o teljes aktivitás (m), p átlagos aktivitási szint (m/24 h). Az adatokat átlag + átlag standard hibájaként adjuk meg, a sötét fázist (18:00-06:00 h) szürke dobozok jelölik. A hisztogramokon a pontok az egyes egereket jelölik. Az ismételt mérések statisztikai szignifikanciáját Oneway-ANOVA-val, majd Tukey-féle többszörös összehasonlító teszttel teszteltük. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P<0,05, **P<0,01.Az átlagértékeket a teljes kísérleti időszakra (0-72 óra) számítottuk ki. n = 7.
Normál testsúlyú egerekben (2-3 óra éhezés) a különböző hőmérsékleteken való nevelés nem eredményezett szignifikáns különbséget a TG, 3-HB, koleszterin, ALT és AST plazmakoncentrációiban, de a HDL hőmérséklet függvényében igen. 6a-e ábra). A leptin, inzulin, C-peptid és glukagon éhomi plazmakoncentrációi szintén nem különböztek a csoportok között (6g-j ábra). A glükóz tolerancia teszt napján (31 nap különböző hőmérsékleten történő éhezés után) a vércukorszint alapértéke (5-6 óra éhezés) körülbelül 6,5 mM volt, a csoportok között nem volt különbség. Az orális glükóz adagolása minden csoportban szignifikánsan növelte a vércukorszintet, de mind a csúcskoncentráció, mind a görbe alatti terület növekedése (iAUC) (15–120 perc) alacsonyabb volt a 30 °C-on tartott egerek csoportjában (egyedi időpontok: P < 0,05–P < 0,0001, 6k. ábra, l) a 22, 25 és 27,5 °C-on tartott egerekhez képest (amelyek között nem volt különbség). Az orális glükóz adagolása minden csoportban szignifikánsan növelte a vércukorszintet, de mind a csúcskoncentráció, mind a görbe alatti terület növekedése (iAUC) (15–120 perc) alacsonyabb volt a 30 °C-on tartott egerek csoportjában (egyedi időpontok: P < 0,05–P < 0,0001, 6k. ábra, l) a 22, 25 és 27,5 °C-on tartott egerekhez képest (amelyek között nem volt különbség). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, пина концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 perc) (отдельные временные точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися 225, °22,22,5 (которые не различались между собой). A glükóz orális adagolása minden csoportban szignifikánsan növelte a vércukorszintet, de mind a csúcskoncentráció, mind a görbe alatti terület növekedése (iAUC) (15–120 perc) alacsonyabb volt a 30°C-on tartott egerek csoportjában (külön időpontok: P < 0,05–P < 0,0001, 6k. ábra, l) a 22, 25 és 27,5 °C-on tartott egerekhez képest (amelyek nem különböztek egymástól).30 °C hőmérséklet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（均较低（和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 伨 在 30 ° C 饲养浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 点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A glükóz orális adagolása minden csoportban szignifikánsan növelte a vércukorszintet, de mind a csúcskoncentráció, mind a görbe alatti terület (iAUC) (15–120 perc) alacsonyabb volt a 30°C-on etetett egerek csoportjában (minden időpontban).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, 1. ábra6l, l) a 22, 25 és 27,5°C-on tartott egerekhez képest (nincs különbség egymástól).
A TG, 3-HB, koleszterin, HDL, ALT, AST, FFA, glicerin, leptin, inzulin, C-peptid és glukagon plazmakoncentrációit felnőtt hím DIO(al) egerekben mutatjuk be 33 napos etetés után a megadott hőmérsékleten. Az egereket 2-3 órával a vérvétel előtt nem etették. Kivételt képezett egy orális glükóz tolerancia teszt, amelyet a vizsgálat vége előtt két nappal végeztek 5-6 órán át éheztetett és 31 napig a megfelelő hőmérsékleten tartott egereken. Az egereket 2 g/testtömegkg dózissal fertőzték meg. A görbe alatti terület adatait (L) növekményes adatként (iAUC) fejezzük ki. Az adatokat átlag ± SEM formátumban adjuk meg. A pontok az egyes mintákat jelölik. *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.
DIO egerekben (szintén 2-3 órán át éheztetve) a plazma koleszterin-, HDL-, ALT-, AST- és FFA-koncentrációi nem különböztek a csoportok között. Mind a TG, mind a glicerin szignifikánsan magasabb volt a 30°C-os csoportban a 22°C-os csoporthoz képest (7a–h. ábra). Ezzel szemben a 3-GB körülbelül 25%-kal alacsonyabb volt 30°C-on a 22°C-hoz képest (7b. ábra). Így, bár a 22°C-on tartott egerek összességében pozitív energiamérleggel rendelkeztek, amint azt a súlygyarapodás is sugallja, a TG, a glicerin és a 3-HB plazmakoncentrációinak különbségei arra utalnak, hogy a 22°C-on tartott egerek a mintavételkor alacsonyabb hőmérsékleten, mint a 22°C-on. °C-on nevelt egerek viszonylag energetikailag negatívabb állapotban voltak. Ezzel összhangban a 30°C-os csoportban a kivonható glicerin és a TG májkoncentrációja – de nem a glikogén és a koleszterin koncentrációja – magasabb volt (3a–d. kiegészítő ábra). Annak vizsgálatára, hogy a lipolízis hőmérsékletfüggő különbségei (a plazma TG és glicerin szintjével mérve) a mellékhere- vagy lágyékzsír belső változásainak eredményei-e, a vizsgálat végén zsírszövetet vettünk ki ezekből a raktárakból, és ex vivo mennyiségileg meghatároztuk a szabad zsírsavak mennyiségét és a glicerin felszabadulását. Minden kísérleti csoportban a mellékhere- és lágyékraktárakban vett zsírszövetminták legalább kétszeres növekedést mutattak a glicerin- és szabad zsírsavtermelésben az izoproterenol stimulációra adott válaszként (4a–d. kiegészítő ábra). A héj hőmérsékletének azonban nem volt hatása az alap- vagy az izoproterenol által stimulált lipolízisre. A magasabb testtömeggel és zsírtömeggel összhangban a plazma leptinszintje szignifikánsan magasabb volt a 30°C-os csoportban, mint a 22°C-os csoportban (7i. ábra). Ezzel szemben az inzulin és a C-peptid plazmaszintje nem különbözött a hőmérsékleti csoportok között (7k. ábra, k), de a plazma glukagon hőmérsékletfüggést mutatott, de ebben az esetben az ellenkező csoportban majdnem 22°C kétszerese volt a 30°C-nak. C csoport (7l. ábra). Az FGF21 nem különbözött a különböző hőmérsékletű csoportok között (7m. ábra). Az OGTT napján a vércukorszint alapértéke körülbelül 10 mM volt, és nem különbözött a különböző hőmérsékleten tartott egerek között (7n. ábra). A glükóz orális adagolása növelte a vércukorszintet, és minden csoportban a beadás után 15 perccel érte el a csúcspontját, körülbelül 18 mM koncentrációban. Nem volt szignifikáns különbség az iAUC-ben (15–120 perc) és a koncentrációkban a beadás utáni különböző időpontokban (15, 30, 60, 90 és 120 perc) (7n., o. ábra).
A TG, 3-HB, koleszterin, HDL, ALT, AST, FFA, glicerin, leptin, inzulin, C-peptid, glukagon és FGF21 plazmakoncentrációit felnőtt hím DIO (ao) egerekben 33 napos etetés után mérték. A vérvétel előtt 2-3 órával az etetés megkezdődött. Az orális glükóz tolerancia teszt kivételt képezett, mivel azt 2 g/testtömegkg dózisban végezték el két nappal a vizsgálat vége előtt olyan egereken, amelyeket 5-6 órán át éheztettek, majd 31 napig a megfelelő hőmérsékleten tartottak. A görbe alatti terület adatai (o) növekményes adatként (iAUC) látható. Az adatokat átlag ± SEM formátumban adjuk meg. A pontok az egyes mintákat jelölik. *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.
A rágcsálókkal kapcsolatos adatok emberre való átadhatósága összetett kérdés, amely központi szerepet játszik a megfigyelések fontosságának értelmezésében a fiziológiai és farmakológiai kutatások kontextusában. Gazdasági okokból és a kutatás megkönnyítése érdekében az egereket gyakran szobahőmérsékleten, a termoneutrális zónájuk alatt tartják, ami különféle kompenzáló fiziológiai rendszerek aktiválódásához vezet, amelyek növelik az anyagcsere sebességét és potenciálisan rontják az átvihetőséget9. Így az egerek hidegnek való kitétele rezisztenssé teheti az egereket az étrend által kiváltott elhízással szemben, és megelőzheti a hiperglikémiát a streptozotocinnal kezelt patkányokban a megnövekedett, nem inzulinfüggő glükóztranszport miatt. Azonban nem világos, hogy a különböző releváns hőmérsékleteknek (szobahőmérséklettől a termoneutrális hőmérsékletig) való hosszan tartó kitettség milyen mértékben befolyásolja a normál testsúlyú egerek (tápon) és a DIO egerek (HFD) eltérő energia-homeosztázisát és metabolikus paramétereit, valamint azt, hogy milyen mértékben voltak képesek egyensúlyba hozni az EE növekedését a táplálékbevitel növekedésével. Az ebben a cikkben bemutatott tanulmány célja, hogy tisztázza ezt a témát.
Kimutattuk, hogy normál testsúlyú felnőtt egerekben és hím DIO egerekben az EE fordítottan arányos a szobahőmérséklettel 22 és 30°C között. Így az EE 22°C-on körülbelül 30%-kal magasabb volt, mint 30°C-on mindkét egérmodellben. A normál testsúlyú egerek és a DIO egerek között azonban fontos különbség, hogy míg a normál testsúlyú egerek alacsonyabb hőmérsékleten is elérték az EE-t a táplálékfelvétel megfelelő beállításával, a DIO egerek táplálékfelvétele eltérő szinten változott. A vizsgálati hőmérsékletek hasonlóak voltak. Egy hónap elteltével a 30°C-on tartott DIO egerek nagyobb testtömeg- és zsírtömeg-növekedést mutattak, mint a 22°C-on tartott egerek, míg az ugyanazon a hőmérsékleten és ugyanannyi ideig tartott normál embereknél nem észleltek lázat. A szobahőmérsékleten történő növekedés a magas zsírtartalmú étrenden tartott DIO vagy normál testsúlyú egereknél viszonylag kevesebb testtömeg-növekedést eredményezett, míg a normál testsúlyú egérdiétán tartott egereknél nem. Más tanulmányok17,18,19,20,21, de nem mindegyik22,23.
A hőveszteséget csökkentő mikrokörnyezet létrehozásának képessége feltételezhetően a termikus semlegesség balra tolódását eredményezi8, 12. Tanulmányunkban mind a fészekanyag hozzáadása, mind az elrejtés csökkentette az EE-t, de 28°C-ig nem eredményezett termikus semlegességet. Így adataink nem támasztják alá, hogy az egylábú felnőtt egerek termoneutralitásának mélypontja, környezetileg gazdagított istállóval vagy anélkül, 26-28°C legyen, ahogy azt bemutattuk8,12, de alátámasztanak más, termoneutralitást mutató tanulmányokat. 30°C-os hőmérsékletet az alacsony hőmérsékletű egerekben7, 10, 24. A helyzetet bonyolítja, hogy az egerek termoneutrális pontja nappal nem statikus, mivel alacsonyabb a nyugalmi (világos) fázisban, valószínűleg az aktivitás és az étrend által kiváltott termogenezis eredményeként kialakuló alacsonyabb kalóriatermelés miatt. Így a világos fázisban a termikus semlegesség alsó pontja ~29°C, a sötét fázisban pedig ~33°C25.
Végső soron a környezeti hőmérséklet és a teljes energiafogyasztás közötti kapcsolatot a hőelvezetés határozza meg. Ebben az összefüggésben a felület és a térfogat aránya a hőérzékenység fontos meghatározója, amely mind a hőelvezetést (felület), mind a hőtermelést (térfogat) befolyásolja. A felület mellett a hőátadást a szigetelés (hőátadás sebessége) is meghatározza. Embereknél a zsírtömeg csökkentheti a hőveszteséget azáltal, hogy szigetelő gátat képez a testhéj körül, és felmerült, hogy az egereknél a zsírtömeg a hőszigetelés szempontjából is fontos, mivel csökkenti a termoneutrális pontot és a hőmérséklet-érzékenységet a termikus semleges pont alatt (görbe meredeksége). A környezeti hőmérséklet az EE-hez képest)12. Tanulmányunkat nem úgy terveztük, hogy közvetlenül értékelje ezt a feltételezett kapcsolatot, mivel a testösszetétel-adatokat 9 nappal az energiafelhasználási adatok gyűjtése előtt gyűjtöttük, és mivel a zsírtömeg nem volt stabil a vizsgálat során. Mivel azonban a normál testsúlyú és a DIO egerek EE-je 30°C-on 30%-kal alacsonyabb, mint 22°C-on, a zsírtömeg legalább 5-szörös különbsége ellenére, adataink nem támasztják alá azt a feltételezést, hogy az elhízás alapvető szigetelő tényezőt biztosítana, legalábbis a vizsgált hőmérsékleti tartományban nem. Ez összhangban van más, erre a területre jobban tervezett tanulmányokkal4,24. Ezekben a vizsgálatokban az elhízás szigetelő hatása kicsi volt, de a szőrzet a teljes hőszigetelés 30-50%-át biztosította4,24. Az elpusztult egereknél azonban a hővezető képesség körülbelül 450%-kal nőtt közvetlenül a halál után, ami arra utal, hogy a szőrzet szigetelő hatása szükséges a fiziológiai mechanizmusok, beleértve az érösszehúzódást is, működéséhez. Az egerek és az emberek szőrzete közötti faji különbségek mellett az egerek elhízásának gyenge szigetelő hatását a következő szempontok is befolyásolhatják: Az emberi zsírtömeg szigetelő tényezőjét főként a bőr alatti zsírtömeg (vastagság) közvetíti26,27. Rágcsálóknál jellemzően az összes állati zsír kevesebb, mint 20%-a28. Ezenkívül a teljes zsírtömeg nem is feltétlenül az egyén hőszigetelésének szuboptimális mérőszáma, mivel azt állították, hogy a jobb hőszigetelést ellensúlyozza a felület (és ezáltal a fokozott hőveszteség) elkerülhetetlen növekedése a zsírtömeg növekedésével..
Normál testsúlyú egerekben a TG, 3-HB, koleszterin, HDL, ALT és AST éhomi plazmakoncentrációja közel 5 hétig nem változott különböző hőmérsékleteken, valószínűleg azért, mert az egerek energiaegyensúlya ugyanabban az állapotban volt, mint a vizsgálat végén. A zsírtömeg hasonlóságával összhangban a plazma leptinszintjében, valamint az éhomi inzulin, a C-peptid és a glukagon szintjében sem voltak különbségek. További jeleket találtak a DIO egerekben. Bár a 22°C-on tartott egereknél ebben az állapotban sem volt összességében negatív energiaegyensúly (ahogy gyarapodtak a súlyuk), a vizsgálat végén viszonylag nagyobb energiahiányban szenvedtek, mint a 30°C-on nevelt egerek, olyan körülmények között, mint a magas ketontermelés (3-GB), valamint a glicerin és a TG plazmakoncentrációjának csökkenése. Azonban a lipolízis hőmérsékletfüggő különbségei nem tűnnek a mellékhere- vagy lágyékzsír belső változásainak, például az adipohormonra reagáló lipáz expressziójának változásainak az eredményeinek, mivel az ezekből a raktárakból kivont zsírból felszabaduló FFA és glicerin a hőmérsékleti csoportok között van. A csoportok hasonlóak egymáshoz. Bár a jelenlegi vizsgálatban nem vizsgáltuk a szimpatikus tónust, mások azt találták, hogy az (a pulzusszám és az átlagos artériás nyomás alapján) lineárisan összefügg a környezeti hőmérséklettel egerekben, és körülbelül alacsonyabb 30°C-on, mint 22°C-on. 20% C Így a szimpatikus tónus hőmérsékletfüggő különbségei szerepet játszhatnak a lipolízisben a mi vizsgálatunkban, de mivel a szimpatikus tónus növekedése inkább serkenti, mint gátolja a lipolízist, más mechanizmusok ellensúlyozhatják ezt a csökkenést tenyésztett egerekben. Potenciális szerep a testzsír lebontásában. Szobahőmérséklet. Továbbá a szimpatikus tónus lipolízisre gyakorolt stimuláló hatásának egy részét közvetve az inzulinszekréció erős gátlása közvetíti, ami kiemeli az inzulin-kiegészítés lipolízisre gyakorolt hatását30, de a mi tanulmányunkban az éhomi plazma inzulin és a C-peptid szimpatikus tónus különböző hőmérsékleteken nem volt elegendő a lipolízis megváltoztatásához. Ehelyett azt találtuk, hogy az energiaállapotbeli különbségek valószínűleg a fő hozzájárulók ezekhez a különbségekhez a DIO egerekben. A normál testsúlyú egerek EE-vel történő táplálékfelvételének jobb szabályozásához vezető mögöttes okok további vizsgálatokat igényelnek. Általánosságban elmondható azonban, hogy a táplálékfelvételt homeosztatikus és hedonikus jelzések szabályozzák31,32,33. Bár vita folyik arról, hogy a két jel közül melyik a mennyiségileg fontosabb31,32,33, közismert, hogy a magas zsírtartalmú ételek hosszú távú fogyasztása olyan élvezetalapú étkezési viselkedéshez vezet, amely bizonyos mértékig független a homeosztázistól. . – szabályozott táplálékfelvétel34,35,36. Ezért a 45%-os HFD-vel kezelt DIO egerek fokozott hedonikus táplálkozási viselkedése lehet az egyik oka annak, hogy ezek az egerek nem egyensúlyozták a táplálékfelvételt az EE-vel. Érdekes módon az étvágy és a vércukorszintet szabályozó hormonok közötti különbségeket is megfigyelték a hőmérséklet-kontrollált DIO egerekben, de a normál testsúlyú egerekben nem. A DIO egerekben a plazma leptinszintje a hőmérséklettel nőtt, a glukagonszint pedig csökkent. Az, hogy a hőmérséklet milyen mértékben befolyásolhatja közvetlenül ezeket a különbségeket, további vizsgálatokat érdemel, de a leptin esetében a relatív negatív energiaegyensúly és így az egerek alacsonyabb zsírtömege 22°C-on minden bizonnyal fontos szerepet játszott, mivel a zsírtömeg és a plazma leptin között szoros összefüggés van37. A glukagonjel értelmezése azonban rejtélyesebb. Az inzulinhoz hasonlóan a glukagonszekréciót is erősen gátolta a szimpatikus tónus növekedése, de a legmagasabb szimpatikus tónust a 22°C-os csoportban jósolták, ahol a legmagasabb volt a plazma glukagonkoncentráció. Az inzulin egy másik erős szabályozója a plazma glukagonnak, és az inzulinrezisztencia, valamint a 2-es típusú cukorbetegség szorosan összefügg az éhomi és étkezés utáni hiperglükagonémiával38,39. A vizsgálatunkban részt vevő DIO egerek azonban inzulinérzéketlenek is voltak, így ez sem lehetett a fő tényező a glukagonjelátvitel növekedésében a 22°C-os csoportban. A májzsírtartalom szintén pozitív összefüggést mutat a plazma glukagonkoncentrációjának növekedésével, amelynek mechanizmusai közé tartozhat a máj glukagonrezisztenciája, a csökkent karbamidtermelés, a megnövekedett keringő aminosav-koncentrációk és a megnövekedett aminosav-stimulált glukagonszekréció40,41,42. Mivel azonban a glicerin és a TG extrahálható koncentrációi nem különböztek a hőmérsékleti csoportok között a vizsgálatunkban, ez sem lehetett potenciális tényező a plazmakoncentrációk növekedésében a 22°C-os csoportban. A trijód-tironin (T3) kritikus szerepet játszik az általános anyagcsere-sebességben és a hipotermia elleni metabolikus védekezés megindításában43,44. Így a plazma T3-koncentrációja, amelyet valószínűleg központilag közvetített mechanizmusok szabályoznak,45,46 mind egerekben, mind emberekben megnő kevésbé termoneutrális körülmények között47, bár az embereknél a növekedés kisebb, ami jobban hajlamosít az egerekre. Ez összhangban van a környezetbe történő hőleadással. A jelenlegi vizsgálatban nem mértük a plazma T3-koncentrációit, de a koncentrációk alacsonyabbak lehettek a 30°C-os csoportban, ami magyarázhatja e csoport hatását a plazma glukagonszintjére, mivel mi (frissített 5a. ábra) és mások kimutattuk, hogy a T3 dózisfüggő módon növeli a plazma glukagonszintjét. A pajzsmirigyhormonokról kimutatták, hogy FGF21 expressziót indukálnak a májban. A glukagonhoz hasonlóan a plazma FGF21-koncentrációja is nőtt a plazma T3-koncentrációjával (kiegészítő 5b. ábra és 48. hivatkozás), de a glukagonhoz képest a mi vizsgálatunkban az FGF21 plazmakoncentrációit nem befolyásolta a hőmérséklet. Ennek az eltérésnek az alapvető okai további vizsgálatokat igényelnek, de a T3 által vezérelt FGF21 indukciójának magasabb T3-expozíciós szinteken kell bekövetkeznie, mint a megfigyelt T3 által vezérelt glukagonválasz (5b. kiegészítő ábra).
Kimutatták, hogy a HFD szorosan összefügg a glükóztoleranciával és az inzulinrezisztenciával (markerek) 22°C-on nevelt egerekben. Azonban a HFD nem mutatott összefüggést sem a glükóztoleranciával, sem az inzulinrezisztenciával, amikor termoneutrális környezetben (itt 28°C-ként definiálva) tenyésztették.19 Tanulmányunkban ezt az összefüggést DIO egerekben nem igazolták, de a 30°C-on tartott normál testsúlyú egerek szignifikánsan javították a glükóztoleranciát. Ennek a különbségnek az oka további vizsgálatokat igényel, de befolyásolhatja az a tény, hogy a vizsgálatunkban részt vevő DIO egerek inzulinrezisztensek voltak, az éhgyomri plazma C-peptid-koncentrációjuk és az inzulinkoncentrációjuk 12-20-szor magasabb volt, mint a normál testsúlyú egerekben. A glükózkoncentrációjuk éhgyomorra körülbelül 10 mM volt (normál testsúlynál körülbelül 6 mM), ami úgy tűnik, hogy kis ablakot hagy a termoneutrális körülményeknek való kitettség potenciálisan jótékony hatásaira a glükóztolerancia javítása érdekében. Egy lehetséges zavaró tényező, hogy gyakorlati okokból az OGTT-t szobahőmérsékleten végzik. Így a magasabb hőmérsékleten tartott egerek enyhe hidegsokkot tapasztaltak, ami befolyásolhatja a glükóz felszívódását/clearance-ét. Azonban a különböző hőmérsékleti csoportokban mért hasonló éhomi vércukorszintek alapján a környezeti hőmérséklet változásai nem feltétlenül befolyásolták jelentősen az eredményeket.
Amint azt korábban említettük, a közelmúltban kiemelték, hogy a szobahőmérséklet emelése gyengítheti a hidegstresszre adott egyes reakciókat, ami megkérdőjelezheti az egéradatok emberre való átvihetőségét. Azonban nem világos, hogy mi az optimális hőmérséklet az egerek tartásához az emberi fiziológia utánzása érdekében. A kérdésre adott választ a kutatási terület és a vizsgált végpont is befolyásolhatja. Erre példa az étrend hatása a májzsír-felhalmozódásra, a glükóztoleranciára és az inzulinrezisztenciára19. Az energiafelhasználás tekintetében egyes kutatók úgy vélik, hogy a termoneutralitás az optimális hőmérséklet a neveléshez, mivel az embereknek kevés extra energiára van szükségük a testhőmérsékletük fenntartásához, és a felnőtt egerek egyetlen kör hőmérsékletét 30°C-ban határozzák meg7,10. Más kutatók úgy vélik, hogy az emberek által egy térden ülő felnőtt egerek által jellemzően tapasztalt hőmérséklethez hasonló hőmérséklet 23-25°C, mivel a termoneutralitást 26-28°C-nak találták, és az embereknél körülbelül 3°C-kal alacsonyabb hőmérséklet alapján az alsó kritikus hőmérsékletük, amelyet itt 23°C-ként definiálunk, kissé 8,12. Tanulmányunk összhangban van számos más tanulmánnyal, amelyek szerint a termikus semlegesség nem érhető el 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25°C-on, ami arra utal, hogy a 23-25°C túl alacsony. Az egerek szobahőmérsékletével és termoneutralitásával kapcsolatban egy másik fontos figyelembe veendő tényező az egyes vagy csoportos tartás. Amikor az egereket csoportosan helyeztük el, nem pedig egyenként, mint a mi tanulmányunkban, a hőmérséklet-érzékenység csökkent, valószínűleg az állatok zsúfoltsága miatt. Azonban a szobahőmérséklet még mindig a 25°C-os LTL alatt volt, amikor három csoportot alkalmaztunk. Talán a legfontosabb fajok közötti különbség ebben a tekintetben a BAT-aktivitás mennyiségi jelentősége a hipotermia elleni védekezésben. Így, míg az egerek nagyrészt kompenzálták a magasabb kalóriaveszteségüket a BAT-aktivitás növelésével, ami önmagában 5°C-on több mint 60%-a az EE-nek,51,52 az emberi BAT-aktivitás hozzájárulása az EE-hez szignifikánsan magasabb, sokkal kisebb volt. Ezért a BAT-aktivitás csökkentése fontos módja lehet az emberi transzláció növelésének. A BAT-aktivitás szabályozása összetett, de gyakran az adrenerg stimuláció, a pajzsmirigyhormonok és az UCP114,54,55,56,57 expressziójának együttes hatásai közvetítik. Adataink azt mutatják, hogy a hőmérsékletet 27,5°C fölé kell emelni a 22°C-on lévő egerekhez képest ahhoz, hogy különbségeket lehessen kimutatni a funkcióért/aktivációért felelős BAT-gének expressziójában. A 30 és 22°C-on talált csoportok közötti különbségek azonban nem mindig jelezték a BAT-aktivitás növekedését a 22°C-os csoportban, mivel az Ucp1, az Adrb2 és a Vegf-a expressziója csökkent a 22°C-os csoportban. Ezen váratlan eredmények kiváltó okát még meg kell állapítani. Az egyik lehetőség, hogy a megnövekedett expressziójuk nem a megemelkedett szobahőmérséklet jelét tükrözi, hanem inkább annak akut hatását, hogy az egerek 30°C-ról 22°C-ra kerültek az eltávolítás napján (az egerek ezt 5-10 perccel a felszállás előtt tapasztalták). ).
Tanulmányunk általános korlátja, hogy csak hím egereket vizsgáltunk. Más kutatások arra utalnak, hogy a nem fontos szempont lehet az elsődleges indikációinkban, mivel az egy térdű nőstény egerek hőmérséklet-érzékenyebbek a magasabb hővezető képesség és a szigorúbban szabályozott maghőmérséklet fenntartása miatt. Ezenkívül a nőstény egerek (HFD-n) nagyobb összefüggést mutattak az energiabevitel és az EE között 30 °C-on, mint a hím egerek, amelyek több azonos nemű egeret fogyasztottak (ebben az esetben 20 °C)20. Így a nőstény egerekben a szubtermométeres tartalom hatása magasabb, de ugyanazt a mintázatot mutatja, mint a hím egerekben. Tanulmányunkban az egy térdű hím egerekre koncentráltunk, mivel ezek azok a körülmények, amelyek között az EE-t vizsgáló metabolikus vizsgálatok nagy részét végzik. Tanulmányunk további korlátja az volt, hogy az egerek ugyanazon a diétán voltak a vizsgálat során, ami kizárta a szobahőmérséklet fontosságának vizsgálatát az anyagcsere-rugalmasság szempontjából (a különböző makrotápanyag-összetételek étrendi változásainak RER-változásaival mérve). 20 °C-on tartott nőstény és hím egerekben a 30 °C-on tartott megfelelő egerekhez képest.
Összefoglalva, tanulmányunk azt mutatja, hogy más tanulmányokhoz hasonlóan az 1. körben végzett normál testsúlyú egerek termoneutrálisak az előre jelzett 27,5°C felett. Ezenkívül tanulmányunk azt is kimutatja, hogy az elhízás nem fő izolációs tényező a normál testsúlyú vagy DIO egereknél, ami hasonló hőmérséklet:EE arányt eredményezett a DIO és a normál testsúlyú egereknél. Míg a normál testsúlyú egerek táplálékfelvétele összhangban volt az EE-vel, és így stabil testsúlyt tartottak fenn a teljes hőmérsékleti tartományban, a DIO egerek táplálékfelvétele azonos volt a különböző hőmérsékleteken, aminek eredményeként az egerek nagyobb arányban gyarapodtak 30°C-on. 22°C-on nagyobb testsúlyt gyarapítottak. Összességében indokolt a termoneutrális hőmérséklet alatti életvitel potenciális fontosságát vizsgáló szisztematikus vizsgálatok elvégzése, mivel az egér- és emberi vizsgálatok között gyakran megfigyelhető rossz tolerálhatóság. Például az elhízási vizsgálatokban az általánosan rosszabb transzlatabilitásra részleges magyarázatot adhat az a tény, hogy az egér fogyási vizsgálatokat általában mérsékelten hidegstresszes állatokon végzik, amelyeket szobahőmérsékleten tartanak a megnövekedett EE miatt. A várható testtömeghez képest túlzott súlycsökkenés, különösen akkor, ha a hatásmechanizmus az EE növelésén alapul a BAP aktivitásának fokozása révén, amely szobahőmérsékleten aktívabb és aktiváltabb, mint 30°C-on.
A dán állatkísérleti törvénnyel (1987), a Nemzeti Egészségügyi Intézetekkel (85-23. számú kiadvány), valamint a kísérleti és egyéb tudományos célokra használt gerinces állatok védelméről szóló európai egyezménnyel (Európa Tanács, 123. sz., Strasbourg, 1985) összhangban.
A húszhetes hím C57BL/6J egereket a franciaországi Janvier Saint Berthevin Cedex-től szereztük be, és 12:12 órás fény:sötétség ciklus után, szobahőmérsékleten, ad libitum standard tápot (Altromin 1324) és vizet (~22°C) kaptak. A 20 hetes hím DIO egereket ugyanettől a beszállítótól szereztük be, és ad libitum hozzáférést kaptak 45%-os, magas zsírtartalmú étrendhez (katalógusszám: D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) és vízhez a nevelési körülmények között. Az egereket egy héttel a vizsgálat megkezdése előtt szoktattuk a környezethez. Két nappal az indirekt kalorimetriás rendszerbe való áthelyezés előtt az egereket lemértük, MRI-vizsgálatnak vetettük alá (EchoMRITM, TX, USA), és testtömeg, zsírtömeg és normál testtömeg szerint négy csoportra osztottuk.
A tanulmány felépítésének grafikus diagramja a 8. ábrán látható. Az egereket egy zárt és hőmérséklet-szabályozott indirekt kalorimetriás rendszerbe helyezték át a Sable Systems Internationals (Nevada, USA) vállalatnál, amely tartalmazott táplálék- és vízminőség-monitorokat, valamint egy Promethion BZ1 keretet, amely a nyalábtörések mérésével rögzítette az aktivitási szinteket. XYZ. Az egereket (n = 8) egyenként helyezték el 22, 25, 27,5 vagy 30°C-on alomanyaggal, de menedék és fészekanyag nélkül, 12:12 órás fény:sötétség ciklusban (fény: 06:00–18:00). 2500 ml/perc. Az egereket a regisztráció előtt 7 napig akklimatizálták. A felvételeket négy egymást követő napon gyűjtötték. Ezt követően az egereket további 12 napig a megfelelő hőmérsékleten, 25, 27,5 és 30°C-on tartották, majd a sejtkoncentrátumokat az alábbiakban leírtak szerint adták hozzá. Eközben a 22°C-on tartott egércsoportokat további két napig ezen a hőmérsékleten tartották (az új alapadatok gyűjtése érdekében), majd a hőmérsékletet a fényfázis kezdetén (06:00) minden második nap 2°C-os lépésekben emelték, amíg el nem érték a 30°C-ot. Ezt követően a hőmérsékletet 22°C-ra csökkentették, és további két napig gyűjtötték az adatokat. További két nap 22°C-on történő rögzítés után minden sejthez bőrt adtak, és az adatgyűjtés a második napon (17. nap), valamint további három napig kezdődött. Ezt követően (20. nap) fészekanyagot (8-10 g) adtak minden sejthez a fényciklus kezdetén (06:00), és további három napig gyűjtötték az adatokat. Így a vizsgálat végén a 22°C-on tartott egereket 21/33 napig ezen a hőmérsékleten, és az utolsó 8 napig 22°C-on tartották, míg a más hőmérsékleten tartott egereket 33/33 napig ezen a hőmérsékleten tartották. Az egereket a vizsgálati időszak alatt etették.
A normál testsúlyú és a DIO egereket ugyanazon vizsgálati eljárás szerint vizsgálták. A -9. napon az egereket lemérték, MRI-vizsgálatnak vetették alá, és testtömegük és testösszetételük tekintetében összehasonlítható csoportokba osztották. A -7. napon az egereket egy zárt, hőmérséklet-szabályozott, indirekt kalorimetriás rendszerbe helyezték át, amelyet a SABLE Systems International (Nevada, USA) gyártott. Az egereket egyenként, alommal, de fészek vagy menedékanyagok nélkül helyezték el. A hőmérsékletet 22, 25, 27,5 vagy 30 °C-ra állították be. Egy hét akklimatizáció után (a -7. naptól a 0. napig az állatokat nem zavarták) négy egymást követő napon gyűjtötték az adatokat (0-4. nap, az adatokat az 1., 2. és 5. ábra mutatja). Ezt követően a 25, 27,5 és 30 °C-on tartott egereket állandó körülmények között tartották a 17. napig. Ugyanakkor a 22°C-os csoportban a hőmérsékletet minden második nap 2°C-os időközönként emelték a hőmérsékleti ciklus (06:00 óra) beállításával a fényexpozíció kezdetén (az adatokat az 1. ábra mutatja). A 15. napon a hőmérséklet 22°C-ra csökkent, és két napnyi adatot gyűjtöttek a későbbi kezelések alapadatainak biztosítása érdekében. A 17. napon minden egérre bőrt, a 20. napon pedig fészekanyagot adtak hozzá (5. ábra). A 23. napon az egereket lemérték és MRI-vizsgálatnak vetették alá, majd 24 órán át magukra hagyták. A 24. napon az egereket a fotoperiódus kezdetétől (06:00) koplaltatták, és 12:00-kor OGTT-t (2 g/kg) kaptak (6-7 óra koplaltatás). Ezt követően az egereket visszahelyezték a megfelelő SABLE körülmények közé, és a második napon (25. nap) elaltatták.
A DIO egerek (n = 8) ugyanazt a protokollt követték, mint a normál testsúlyú egerek (a fentebb és a 8. ábrán leírtak szerint). Az egerek az energiafelhasználási kísérlet során végig 45%-os HFD-t tartottak fenn.
A VO2 és VCO2 értékeket, valamint a vízgőznyomást 1 Hz frekvencián, 2,5 perces cellaidő-állandóval rögzítettük. A táplálék- és vízbevitelt az táplálék- és vízvödrök súlyának folyamatos rögzítésével (1 Hz) gyűjtöttük össze. A használt minőségellenőrző 0,002 g felbontást jelzett. Az aktivitási szinteket 3D XYZ sugárnyalábmonitorral rögzítettük, az adatokat 240 Hz belső felbontással gyűjtöttük, és másodpercenként jelentettük a megtett teljes távolság (m) számszerűsítéséhez 0,25 cm effektív térbeli felbontással. Az adatokat a Sable Systems Macro Interpreter v.2.41 programmal dolgoztuk fel, kiszámítva az EE-t és az RER-t, és kiszűrve a kiugró értékeket (pl. téves étkezések). A makróértelmező úgy van konfigurálva, hogy ötpercenként kimenetelje az összes paraméter adatait.
Az EE szabályozása mellett a környezeti hőmérséklet az anyagcsere más aspektusait is szabályozhatja, beleértve az étkezés utáni glükózanyagcserét, a glükózmetabolizáló hormonok szekréciójának szabályozásával. Ennek a hipotézisnek a teszteléséhez végül elvégeztünk egy testhőmérséklet-vizsgálatot normál testsúlyú egereken DIO orális glükózterheléssel (2 g/kg). A módszereket részletesen ismertetjük a kiegészítő anyagokban.
A vizsgálat végén (25. nap) az egereket 2-3 órán át éheztették (06:00-tól kezdődően), izofluránnal altatták, majd retroorbitális vénás vérvétellel teljesen elvéreztették. A plazma lipidek és hormonok, valamint a máj lipidjeinek mennyiségi meghatározását a Kiegészítő Anyagok ismertetik.
Annak vizsgálatára, hogy a héj hőmérséklete okoz-e a zsírszövetben a lipolízist befolyásoló belső változásokat, az egerekből a vérzés utolsó szakasza után közvetlenül kivágták a lágyéki és mellékhere-zsírszövetet. A szöveteket a Kiegészítő módszerek című részben leírt, újonnan kifejlesztett ex vivo lipolízis vizsgálattal dolgozták fel.
A barna zsírszövetet (BAT) a vizsgálat befejezésének napján gyűjtötték össze, és a kiegészítő módszerekben leírtak szerint dolgozták fel.
Az adatokat átlag ± SEM formátumban adjuk meg. A grafikonokat a GraphPad Prism 9 (La Jolla, Kalifornia) szoftverrel készítettük, a grafikákat pedig az Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, Kalifornia) szoftverrel szerkesztettük. A statisztikai szignifikanciát a GraphPad Prism szoftverrel értékeltük, és szükség szerint párosított t-próbával, ismételt méréses egyutas/kétutas ANOVA-val, majd Tukey-féle többszörös összehasonlító teszttel, vagy párosítatlan egyutas ANOVA-val, majd Tukey-féle többszörös összehasonlító teszttel teszteltük. Az adatok Gauss-eloszlását a tesztelés előtt D'Agostino-Pearson normalitáspróbával validáltuk. A minta méretét az „Eredmények” szakasz megfelelő szakaszában, valamint a jelmagyarázatban jelezzük. Ismétlésnek minősül minden olyan mérés, amelyet ugyanazon az állaton (in vivo vagy szövetmintán) végeztünk. Az adatok reprodukálhatósága tekintetében négy független vizsgálatban igazoltuk az energiafelhasználás és az eset hőmérséklete közötti összefüggést, különböző egereken, hasonló vizsgálati felépítéssel.
Részletes kísérleti protokollok, anyagok és nyers adatok Rune E. Kuhre vezető szerzőtől kérhetők, ésszerű kérésre. Ez a tanulmány nem generált új, egyedi reagenseket, transzgénikus állat-/sejtvonalakat vagy szekvenálási adatokat.
A tanulmány felépítésével kapcsolatos további információkért lásd a cikkhez kapcsolódó Nature Research Report absztraktot.
Minden adat egy grafikont alkot. Az 1-7. pontokat a Science adatbázis repositoryjában helyeztük el, hozzáférési szám: 1253.11.sciencedb.02284 vagy https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Az ESM-ben megjelenített adatokat megfelelő tesztelés után elküldhetjük Rune E Kuhre-nak.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO és Tang-Christensen, M. Laboratóriumi állatok, mint az emberi elhízás helyettesítő modelljei. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO és Tang-Christensen, M. Laboratóriumi állatok, mint az emberi elhízás helyettesítő modelljei.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO és Tang-Christensen M. Laboratóriumi állatok, mint az emberi elhízás helyettesítő modelljei. 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 és Tang-Christensen, M. Kísérleti állatok, mint embermodell-helyettesítők.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO és Tang-Christensen M. Laboratóriumi állatok, mint az elhízás helyettesítő modelljei emberekben.Acta Farmakológia. Crime 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Az új Mie-állandó kiszámítása és az égési méret kísérleti meghatározása. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Az egér termoregulációs rendszere: következményei a biomedicinális adatok emberre történő átvitelére. Physiology. Behavior. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. No insulating effect of obesity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. No insulating effect of obesity.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. és Nedergaard J. Az elhízásnak nincs izolációs hatása. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ожирение не имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Az elhízásnak nincs izoláló hatása.Igen. J. Physiology. Endokrin. Anyagcsere. 311, E202–E213 (2016).
Lee, P. és munkatársai: A hőmérséklethez alkalmazkodó barna zsírszövet modulálja az inzulinérzékenységet. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ és munkatársai. Az alacsonyabb kritikus hőmérséklet és a hideg által kiváltott termogenezis fordítottan összefüggött a testtömeggel és az alap anyagcsere-sebességgel sovány és túlsúlyos egyéneknél. J. Warmly. Biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. és Nedergaard, J. Optimális tartási hőmérséklet egerek számára az emberi hőmérsékleti környezet utánzására: Kísérleti tanulmány. Fischer, AW, Cannon, B. és Nedergaard, J. Optimális tartási hőmérséklet egerek számára az emberi hőmérsékleti környezet utánzására: Kísérleti tanulmány.Fischer, AW, Cannon, B. és Nedergaard, J. Optimális istállóhőmérséklet egerek számára az emberi hőmérsékleti környezet utánzására: Kísérleti tanulmány. 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. és Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. és Nedergaard J. Optimális tartási hőmérséklet egerek számára, az emberi termikus környezetet szimulálva: Kísérleti tanulmány.Moore. anyagcsere. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. és Speakman, JR Mi a legjobb tartási hőmérséklet az egérkísérletek emberre való átültetéséhez? Keijer, J., Li, M. és Speakman, JR Mi a legjobb tartási hőmérséklet az egérkísérletek emberre való átültetéséhez?Keyer J, Lee M és Speakman JR Mi a legjobb szobahőmérséklet az egérkísérletek emberre történő átviteléhez? 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 és Speakman JR Mi az optimális héjhőmérséklet egérkísérletek emberre történő átviteléhez?Moore. anyagcsere. 25., 168–176. oldal (2019).
Seeley, RJ és MacDougald, OA Egerek mint kísérleti modellek az emberi fiziológiához: amikor a lakás hőmérsékletének több foka is számít. Seeley, RJ és MacDougald, OA Egerek mint kísérleti modellek az emberi fiziológiához: amikor a lakás hőmérsékletének több foka is számít. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека: когда несколько градусов значение. Seeley, RJ és MacDougald, OA Egerek mint kísérleti modellek az emberi fiziológiához: amikor néhány fok egy lakásban számít. Seeley, RJ & MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型：当几度的住房温度很重要旦很重要 Seeley, RJ és MacDougald, OA Мыши Seeley, RJ és MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда несколько градусов температурусов имеют значение. Seeley, RJ és MacDougald, OA egerek, mint az emberi fiziológia kísérleti modellje: amikor néhány fok szobahőmérséklet számít.Nemzeti anyagcsere. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. és Nedergaard, J. A válasz a „Mi a legjobb tartási hőmérséklet az egérkísérletek emberre való átültetéséhez?” kérdésre Fischer, AW, Cannon, B. és Nedergaard, J. A válasz a „Mi a legjobb tartási hőmérséklet az egérkísérletek emberre való átültetéséhez?” kérdésre Fischer, AW, Cannon, B. és Nedergaard, J. Válasz a „Mi a legjobb szobahőmérséklet az egérkísérletek emberre történő átviteléhez?” kérdésre. 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够" Fischer, AW, Cannon, B. és Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. és Nedergaard J. Válaszok a „Mi az optimális héjhőmérséklet egérkísérletek emberre történő átviteléhez?” kérdésre.Igen: termosemleges. Moore. metabolizmus. 26, 1-3 (2019).
Közzététel ideje: 2022. október 28.
