Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümünde sınırlı CSS desteği vardır. En iyi deneyim için, güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı öneririz (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu devre dışı bırakın). Bu arada, sürekli destek sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan oluşturacağız.
Farelerde çoğu metabolik çalışma oda sıcaklığında gerçekleştirilir, ancak bu koşullar altında, insanların aksine, fareler iç sıcaklığı koruyan çok fazla enerji harcar. Burada, c57BL/6J ile beslenen chow chow veya% 45 yüksek yağlı diyette normal kilo ve diyet kaynaklı obezite (DIO) tarif ediyoruz. Fareler, dolaylı bir kalorimetri sistemine 33 gün 22, 25, 27.5 ve 30 ° C'de yerleştirildi. Enerji harcamalarının 30 ° C'den 22 ° C'ye doğrusal olarak arttığını ve her iki fare modelinde 22 ° C'de yaklaşık% 30 daha yüksek olduğunu gösteriyoruz. Normal ağırlık farelerinde, gıda alımı EE'ye karşı koydu. Tersine, Dio fareleri EE azaldığında gıda alımını azaltmadı. Bu nedenle, çalışmanın sonunda, 30 ° C'deki fareler, 22 ° C'de farelerden daha yüksek vücut ağırlığı, yağ kütlesi ve plazma gliserol ve trigliseritlere sahipti. Dio farelerindeki dengesizlik, zevke dayalı diyetin artmasından kaynaklanabilir.
Fare, insan fizyolojisi ve patofizyoloji çalışması için en yaygın kullanılan hayvan modelidir ve genellikle ilaç keşfi ve gelişiminin ilk aşamalarında kullanılan varsayılan hayvandır. Bununla birlikte, fareler insanlardan birkaç önemli fizyolojik yolla farklıdır ve allometrik ölçeklendirme bir dereceye kadar insanlara dönüşmek için kullanılabilirken, fareler ve insanlar arasındaki büyük farklılıklar termoregülasyon ve enerji homeostazında yatmaktadır. Bu temel bir tutarsızlık gösterir. Yetişkin farelerin ortalama vücut kütlesi, yetişkinlerden en az bin kat daha azdır (50 g ve 50 kg) ve yüzey alanı / kütle oranı, MEE tarafından tarif edilen doğrusal olmayan geometrik dönüşüm nedeniyle yaklaşık 400 kat daha farklıdır. . Denklem 2. Sonuç olarak, fareler hacimlerine göre önemli ölçüde daha fazla ısı kaybeder, bu nedenle sıcaklığa daha duyarlıdır, hipotermiye daha yatkındırlar ve ortalama bazal metabolik hıza sahiptirler. Standart oda sıcaklığında (~ 22 ° C), fareler çekirdek vücut sıcaklığını korumak için toplam enerji harcamalarını (EE) yaklaşık% 30 artırmalıdır. Daha düşük sıcaklıklarda, EE 22 ° C'de EE'ye kıyasla 15 ve 7 ° C'de yaklaşık% 50 ve% 100 artar. Bu nedenle, standart konut koşulları, modern toplumlarda yaşayan insanlar zamanlarının çoğunu termonutral koşullarda geçirdikleri için, fare sonuçlarının insanlara aktarılabilirliğini tehlikeye atabilecek soğuk bir stres tepkisine neden olur (çünkü daha düşük alan oranı yüzeylerimiz bizi daha az duyarlı hale getirir. Sıcaklık, etrafımızda bir termonutral bölge (TNZ) oluştururken, bazal metabolik hızın üzerinde). Sadece 2-4 ° C7,8 Aslında, bu önemli husus son yıllarda 7,8,9,10,11,12'de büyük ilgi görmüştür ve bazı “tür farklılıklarının” artarak azaltılabileceği öne sürülmüştür. Kabuk sıcaklığı 9. Bununla birlikte, farelerde termonutalite oluşturan sıcaklık aralığında bir fikir birliği yoktur. Bu nedenle, tek diz farelerindeki termonutral aralıktaki düşük kritik sıcaklığın 25 ° C'ye daha yakın olup olmadığı veya 30 ° C4, 7, 8, 10, 12'ye daha yakın olup olmadığı tartışmalıdır. EE and other metabolic parameters have been limited to hours to days, so the extent to which prolonged exposure to different temperatures can affect metabolic parameters such as body weight is unclear. Tüketim, substrat kullanımı, glikoz toleransı ve plazma lipit ve glikoz konsantrasyonları ve iştah düzenleyen hormonlar. In addition, further research is needed to ascertain to what extent diet may influence these parameters (DIO mice on a high-fat diet may be more oriented towards a pleasure-based (hedonic) diet). To provide more information on this topic, we examined the effect of rearing temperature on the aforementioned metabolic parameters in normal-weight adult male mice and diet-induced obese (DIO) male mice on a 45% high-fat diet. Fareler en az üç hafta boyunca 22, 25, 27.5 veya 30 ° C'de tutuldu. Standart hayvan gövdesi nadiren oda sıcaklığının altında olduğu için 22 ° C'nin altındaki sıcaklıklar incelenmemiştir. We found that normal-weight and single-circle DIO mice responded similarly to changes in enclosure temperature in terms of EE and regardless of enclosure condition (with or without shelter/nesting material). However, while normal weight mice adjusted their food intake according to EE, the food intake of DIO mice was largely independent of EE, resulting in mice gaining more weight. Vücut ağırlığı verilerine göre, lipitlerin ve keton gövdelerinin plazma konsantrasyonları, 30 ° C'deki DIO farelerinin 22 ° C'deki farelerden daha pozitif bir enerji dengesine sahip olduğunu gösterdi. Normal ağırlık ve DIO fareleri arasındaki enerji alımı ve EE dengesinde farklılıkların altında yatan nedenler daha fazla çalışma gerektirir, ancak DIO farelerindeki patofizyolojik değişiklikler ve obez diyetin bir sonucu olarak zevk temelli diyetin etkisi ile ilişkili olabilir.
EE, 30 ila 22 ° C'ye doğrusal olarak artmış ve 30 ° C'ye kıyasla 22 ° C'de yaklaşık% 30 daha yüksekti (Şekil 1A, B). Solunum döviz kuru (RER) sıcaklıktan bağımsızdı (Şekil 1C, D). Gıda alımı EE dinamikleri ile tutarlıydı ve 30 ° C'ye kıyasla azalan sıcaklık (ayrıca 22 ° C'de ~% 30 daha yüksek) ile arttı. Su alımı. Hacim ve aktivite seviyesi sıcaklığa bağlı değildi (Şek. 1g).
Erkek fareler (C57BL/6J, 20 haftalık, bireysel konut, n = 7), çalışmanın başlamasından bir hafta önce 22 ° C'de metabolik kafeslere yerleştirildi. Arka plan verilerinin toplanmasından iki gün sonra, sıcaklık günde 06: 00'da (ışık fazının başlangıcı) 2 ° C'lik artışlarla yükseltildi. Veriler ortalamanın ortalama ± standart hatası olarak sunulur ve karanlık faz (18: 00-06: 00 saat) gri bir kutu ile temsil edilir. Bir enerji harcaması (KCAL/H), B Çeşitli sıcaklıklarda (KCAL/24 saat) toplam enerji harcaması, C solunum döviz kuru (VCO2/VO2: 0.7-1.0), D hafif ve karanlık (VCO2/VO2) faz ortalama RER (sıfır değer 0.7 olarak tanımlanır). E Kümülatif Gıda Alımı (G), F 24H Toplam Gıda Alımı, G 24H Toplam Su Alımı (ML), H 24H Toplam Su Alımı, I Kümülatif Aktivite Seviyesi (M) ve J Toplam Aktivite Seviyesi (M/24H). ). Fareler 48 saat boyunca belirtilen sıcaklıkta tutuldu. 24, 26, 28 ve 30 ° C için gösterilen veriler, her döngünün son 24 saatini ifade eder. Fareler çalışma boyunca beslenmiştir. İstatistiksel anlamlılık, tek yönlü ANOVA'nın tekrarlanan ölçümleri ve ardından Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile test edildi. Yıldız işaretleri, 22 ° C'lik başlangıç değeri için önemi gösterir, gölgeleme belirtildiği gibi diğer gruplar arasındaki önemi gösterir. *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.Tüm deney süresi boyunca ortalama değerler hesaplandı (0-192 saat). n = 7.
Normal ağırlık farelerinde olduğu gibi, EE azalan sıcaklık ile doğrusal olarak artmıştır ve bu durumda EE, 30 ° C'ye kıyasla 22 ° C'de yaklaşık% 30 daha yüksekti (Şekil 2A, B). RER farklı sıcaklıklarda değişmedi (Şekil 2C, D). Normal ağırlık farelerinin aksine, gıda alımı oda sıcaklığının bir fonksiyonu olarak EE ile tutarlı değildi. Gıda alımı, su alımı ve aktivite seviyesi sıcaklıktan bağımsızdı (Şekil 2E - J).
Erkek (C57BL/6J, 20 hafta) dio fareleri, çalışmanın başlamasından bir hafta önce 22 ° C'de metabolik kafeslerde ayrı ayrı konutlandı. Fareler% 45 HFD ad libitum kullanabilir. İki gün boyunca iklimlendirmeden sonra başlangıç verileri toplandı. Daha sonra, sıcaklık 06: 00'da (ışık fazının başlangıcında) her gün 2 ° C'lik artışlarla yükseltildi. Veriler ortalamanın ortalama ± standart hatası olarak sunulur ve karanlık faz (18: 00-06: 00 saat) gri bir kutu ile temsil edilir. Bir enerji harcaması (KCAL/H), B Çeşitli sıcaklıklarda (KCAL/24 saat) toplam enerji harcaması, C solunum döviz kuru (VCO2/VO2: 0.7-1.0), D hafif ve karanlık (VCO2/VO2) faz ortalama RER (sıfır değer 0.7 olarak tanımlanır). E Kümülatif Gıda Alımı (G), F 24H Toplam Gıda Alımı, G 24H Toplam Su Alımı (ML), H 24H Toplam Su Alımı, I Kümülatif Aktivite Seviyesi (M) ve J Toplam Aktivite Seviyesi (M/24H). ). Fareler 48 saat boyunca belirtilen sıcaklıkta tutuldu. 24, 26, 28 ve 30 ° C için gösterilen veriler, her döngünün son 24 saatini ifade eder. Fareler, çalışmanın sonuna kadar% 45 HFD'de tutuldu. İstatistiksel anlamlılık, tek yönlü ANOVA'nın tekrarlanan ölçümleri ve ardından Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile test edildi. Yıldız işaretleri, 22 ° C'lik başlangıç değeri için önemi gösterir, gölgeleme belirtildiği gibi diğer gruplar arasındaki önemi gösterir. *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.Tüm deney süresi boyunca ortalama değerler hesaplandı (0-192 saat). n = 7.
Başka bir deney serisinde, ortam sıcaklığının aynı parametreler üzerindeki etkisini inceledik, ancak bu kez sürekli olarak belirli bir sıcaklıkta tutulan fare grupları arasında. Fareler, vücut ağırlığı, yağ ve normal vücut ağırlığının ortalama ve standart sapmasını istatistiksel değişiklikleri en aza indirmek için dört gruba ayrıldı (Şekil 3A - C). 7 günlük iklimlendirmeden sonra 4,5 günlük EE kaydedildi. EE, hem gündüz saatlerinde hem de gece ortam sıcaklığından önemli ölçüde etkilenir (Şekil 3D) ve sıcaklık 27.5 ° C'den 22 ° C'ye düştükçe doğrusal olarak artar (Şekil 3E). Diğer gruplarla karşılaştırıldığında, 25 ° C grubunun RER'i biraz azaldı ve geri kalan gruplar arasında fark yoktu (Şekil 3F, G). EE paternine paralel gıda alımı, 30 ° C'ye kıyasla 22 ° C'de yaklaşık% 30 artmıştır (Şekil 3H, I). Su tüketimi ve aktivite seviyeleri gruplar arasında anlamlı farklılık göstermemiştir (Şekil 3J, K). 33 güne kadar farklı sıcaklıklara maruz kalmak, gruplar arasında vücut ağırlığı, yağsız kütle ve yağ kütlesinde farklılıklara yol açmadı (Şekil 3N-S), ancak yağsız vücut kütlesinde yaklaşık% 15'lik bir azalmaya neden oldu. Kendi kendine bildirilen skorlar (Şekil 3N-S). 3b, r, c)) ve yağ kütlesi 2 kattan fazla arttı (~ 1 g ila 2-3 g, Şekil 3C, T, C). Ne yazık ki, 30 ° C dolapta kalibrasyon hataları vardır ve doğru EE ve RER verileri sağlayamaz.
- 8 gün sonra vücut ağırlığı (A), yağsız kütle (b) ve yağ kütlesi (c) (Sable sisteme aktarılmadan bir gün önce). D Enerji Tüketimi (KCAL/H). E Çeşitli sıcaklıklarda ortalama enerji tüketimi (0-108 saat) (KCAL/24 saat). f Solunum değişim oranı (RER) (VCO2/VO2). g ortalama RER (VCO2/VO2). h Toplam gıda alımı (g). Demek istediğim gıda alımı (g/24 saat). J Toplam su tüketimi (ml). K Ortalama su tüketimi (ml/24 saat). l Kümülatif aktivite seviyesi (M). m Ortalama aktivite seviyesi (m/24 saat). n 18. günde vücut ağırlığı, o Vücut ağırlığındaki değişiklik (-8. ve yağ kütlesindeki değişiklik (-8 ila 18 gün). Tekrarlanan önlemlerin istatistiksel önemi, Oneway-Anova ve ardından Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile test edildi. *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.Veriler ortalama + standart hatası olarak sunulur, karanlık faz (18: 00-06: 00 saat) gri kutularla temsil edilir. Histogramlardaki noktalar tek tek fareleri temsil eder. Tüm deney süresi boyunca ortalama değerler hesaplandı (0-108 saat). n = 7.
Fareler, başlangıçta vücut ağırlığı, yağsız kütle ve yağ kütlesi ile eşleştirildi (Şekil 4A - C) ve normal ağırlık fareleri ile yapılan çalışmalarda olduğu gibi 22, 25, 27.5 ve 30 ° C'de tutuldu. . Fare gruplarını karşılaştırırken, EE ve sıcaklık arasındaki ilişki aynı farelerde zaman içinde sıcaklık ile benzer bir doğrusal ilişki göstermiştir. Böylece, 22 ° C'de tutulan fareler, 30 ° C'de tutulan farelerden yaklaşık% 30 daha fazla enerji tüketmiştir (Şekil 4D, E). Hayvanlarda etkileri incelerken, sıcaklık her zaman RER'i etkilememiştir (Şekil 4F, G). Gıda alımı, su alımı ve aktivite sıcaklıktan önemli ölçüde etkilenmemiştir (Şekil 4H - M). 33 günlük yetiştirmeden sonra, 30 ° C'deki fareler, 22 ° C'de farelerden önemli ölçüde daha yüksek bir vücut ağırlığına sahipti (Şekil 4N). İlgili başlangıç noktalarıyla karşılaştırıldığında, 30 ° C'de yetiştirilen fareler, 22 ° C'de yetiştirilen farelerden önemli ölçüde daha yüksek vücut ağırlıklarına sahipti (ortalama ± standart hatası: Şekil 4o). Nispeten daha yüksek kilo alımı, yağsız kütlesindeki bir artıştan ziyade yağ kütlesindeki bir artıştan kaynaklandı (Şekil 4P, Q) (Şekil 4R, S). 30 ° C'de düşük EE değeri ile uyumlu olarak, BAT fonksiyonunu/aktivitesini arttıran birkaç BAT geninin ekspresyonu, 22 ° C'ye kıyasla 30 ° C'de azaltıldı: ADRA1A, ADRB3 ve PRDM16. Other key genes that also increase BAT function/activity were not affected: Sema3a (neurite growth regulation), Tfam (mitochondrial biogenesis), Adrb1, Adra2a, Pck1 (gluconeogenesis) and Cpt1a. Şaşırtıcı bir şekilde, artan termojenik aktivite ile ilişkili UCP1 ve VEGF-A, 30 ° C'lik grupta azalmadı. Aslında, üç faredeki UCP1 seviyeleri 22 ° C grubundan daha yüksekti ve VEGF-A ve ADRB2 önemli ölçüde yükseldi. 22 ° C grubuna kıyasla, 25 ° C ve 27.5 ° C'de tutulan fareler hiçbir değişiklik göstermedi (Ek Şekil 1).
- 9 gün sonra vücut ağırlığı (a), yağsız kütle (b) ve yağ kütlesi (c) (Sable sisteme aktarılmadan bir gün önce). D Enerji Tüketimi (EE, KCAL/H). E Çeşitli sıcaklıklarda ortalama enerji tüketimi (0-96 saat) (KCAL/24 saat). f Solunum değişim oranı (RER, VCO2/VO2). g ortalama RER (VCO2/VO2). h Toplam gıda alımı (g). Demek istediğim gıda alımı (g/24 saat). J Toplam su tüketimi (ml). K Ortalama su tüketimi (ml/24 saat). l Kümülatif aktivite seviyesi (M). m Ortalama aktivite seviyesi (m/24 saat). n 23 (g) günde vücut ağırlığı, o Vücut ağırlığındaki değişiklik, P yağsız kütle, q 23. günde yağsız kütle (g) değişimi 9. güne kıyasla, 23 günde yağ kütlesindeki değişiklik, yağ, yağ Kütle (G) 8. güne kıyasla -8. güne kıyasla 23. gün. Tekrarlanan önlemlerin istatistiksel önemi, Oneway-Anova ve ardından Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile test edildi. *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.Veriler ortalama + standart hatası olarak sunulur, karanlık faz (18: 00-06: 00 saat) gri kutularla temsil edilir. Histogramlardaki noktalar tek tek fareleri temsil eder. Tüm deney süresi boyunca ortalama değerler hesaplandı (0-96 saat). n = 7.
İnsanlar gibi, fareler de çevredeki ısı kaybını azaltmak için genellikle mikro ortamlar oluşturur. Bu ortamın EE için önemini ölçmek için EE'yi 22, 25, 27.5 ve 30 ° C'de deri korumaları ve yuvalama malzemesi olmadan değerlendirdik. 22 ° C'de, standart derilerin eklenmesi EE'yi yaklaşık%4 oranında azaltır. Daha sonra yuvalama malzemesinin ilavesi EE'yi% 3-4 azalttı (Şekil 5A, B). Evlerin veya derilerin + yatak takımlarının eklenmesiyle RER, gıda alımı, su alımı veya aktivite seviyelerinde önemli bir değişiklik gözlenmemiştir (Şekil 5I - P). Cilt ve yuvalama malzemesinin eklenmesi de 25 ve 30 ° C'de EE'yi önemli ölçüde azalttı, ancak yanıtlar kantitatif olarak daha küçüktü. 27.5 ° C'de hiçbir fark gözlenmedi. Özellikle, bu deneylerde, EE artan sıcaklık ile azalmıştır, bu durumda 22 ° C'ye kıyasla 30 ° C'de EE'den yaklaşık% 57 daha düşüktür (Şekil 5C - H). Aynı analiz sadece EE'nin bazal metabolik hıza daha yakın olduğu ışık fazı için gerçekleştirildi, çünkü bu durumda fareler çoğunlukla ciltte dinlendi, bu da farklı sıcaklıklarda karşılaştırılabilir etki boyutlarına neden oldu (Ek Şekil 2A - H) .
Barınak ve yuvalama malzemesi (koyu mavi), evden gelen fareler için veriler, ancak yuvalama malzemesi (açık mavi) ve ev ve yuva malzemesi (turuncu). A, C, E ve G odaları için enerji tüketimi (EE, KCAL/H) 22, 25, 27.5 ve 30 ° C, B, D, F ve H'de ee (kcal/s) anlamına gelir. 22 ° C'de barındırılan fareler için IP verileri: I solunum hızı (RER, VCO2/VO2), J ortalama RER (VCO2/VO2), K kümülatif gıda alımı (G), L ortalama gıda alımı (g/24 saat), m Toplam su alımı (ml), n ortalama su alımı AUC (ml/24h), o toplam aktivite (M), P ortalama aktivite seviyesi (m/24H). Veriler ortalama + standart hatası olarak sunulur, karanlık faz (18: 00-06: 00 saat) gri kutularla temsil edilir. Histogramlardaki noktalar tek tek fareleri temsil eder. Tekrarlanan önlemlerin istatistiksel önemi, Oneway-Anova ve ardından Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile test edildi. *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.Tüm deney süresi boyunca ortalama değerler hesaplandı (0-72 saat). n = 7.
Normal ağırlık farelerinde (2-3 saat oruç), farklı sıcaklıklarda yetiştirilmesi, Tg, 3-Hb, kolesterol, ALT ve AST'nin plazma konsantrasyonlarında önemli farklılıklara neden olmamıştır, ancak sıcaklığın bir fonksiyonu olarak HDL. Şekil 6a-e). Leptin, insülin, c-peptit ve glukagonun açlık plazma konsantrasyonları da gruplar arasında farklılık göstermemiştir (Şekil 6G-J). Glikoz tolerans testi gününde (farklı sıcaklıklarda 31 gün sonra), başlangıç kan şekeri seviyesi (5-6 saat oruç) yaklaşık 6,5 mm idi ve gruplar arasında fark yoktu. Oral glikozun uygulanması tüm gruplarda kan şekeri konsantrasyonlarını önemli ölçüde arttırdı, ancak hem pik konsantrasyonu hem de eğrilerin (IAUCS) (15-120 dakika) artımlı alan 30 ° C'de barındırılan fare grubunda daha düşüktü (P zaman noktaları: P: p <0.05 -P <0.0001, Şekil 6k, L) 22, 25 ve 27.5 ° C'de (birbirleri arasında farklılık göstermeyen) barındırılan farelere kıyasla. Oral glikozun uygulanması tüm gruplarda kan şekeri konsantrasyonlarını önemli ölçüde arttırdı, ancak hem pik konsantrasyonu hem de eğrilerin (IAUCS) (15-120 dakika) artımlı alan 30 ° C'de barındırılan fare grubunda daha düşüktü (P zaman noktaları: P: p 22, 25 ve 27.5 ° C'de (birbirleri arasında farklılık göstermeyen) barındırılan farelere kıyasla <0.05 -p <0.0001, Şekil 6K, L). 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 разались межд ut сб). Glikozun oral uygulaması, tüm gruplarda kan şekeri konsantrasyonlarını önemli ölçüde arttırdı, ancak 30 ° C'lik fare grubunda hem pik konsantrasyon hem de eğrilerin (IAUC) (15-120 dakika) daha düşüktü (ayrı zaman noktaları: p <0.05– P <0.0001, Şekil 6K, L) 22, 25 ve 27.5 ° C'de (birbirinden farklı olmayan) tutulan farelere kıyasla.口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度，但在30 °C 饲养的小鼠组中，峰值浓度和曲线下增加面积(iAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点： P <0.05 - P <0.0001 ， 图 6K ， L） 与饲养在 22、25 和 27.5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异） 相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 在 在 在 在 在 在 浓度 浓度 ， 浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 个 个 个 点 点 点 点 低 低 低 低 低 低点 ： 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。Glikozun oral uygulaması, tüm gruplarda kan şekeri konsantrasyonlarını önemli ölçüde arttırdı, ancak hem tepe konsantrasyonu hem de eğri altındaki alan (IAUC) (15-120 dakika) 30 ° C ile beslenen fareler grubunda (tüm zaman noktaları) daha düşüktü.: P <0,05 - p <0.0001, рис. : P <0.05 - P <0.0001, Şek.6L, L) 22, 25 ve 27.5 ° C'de tutulan farelerle karşılaştırıldığında (birbirinden fark yok).
Tg, 3-Hb, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, Gliserol, Leptin, İnsülin, C-peptid ve glukagonun plazma konsantrasyonları, gösterilen sıcaklıkta 33 gün beslendikten sonra yetişkin erkek dio (Al) farelerinde gösterilir . Fareler kan örneklemesinden 2-3 saat önce beslenmedi. İstisna, 5-6 saat boyunca aç olan ve 31 gün boyunca uygun sıcaklıkta tutulan fareler üzerinde yapılan çalışmanın bitiminden iki gün önce yapılan bir oral glikoz tolerans testiydi. Farelere 2 g/kg vücut ağırlığı ile meydan okundu. Eğri verileri (L) altındaki alan artımlı veriler (IAUC) olarak ifade edilir. Veriler ortalama ± SEM olarak sunulur. Noktalar tek tek örnekleri temsil eder. *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 farelerinde (2-3 saat boyunca açılır), plazma kolesterol, HDL, ALT, AST ve FFA konsantrasyonları gruplar arasında farklılık göstermedi. Hem TG hem de gliserol, 30 ° C'lik grupta 22 ° C grubuna kıyasla önemli ölçüde yükseldi (Şekil 7A - H). Aksine, 3-GB, 22 ° C'ye kıyasla 30 ° C'de yaklaşık% 25 daha düşüktü (Şekil 7B). Bu nedenle, 22 ° C'de tutulan fareler, kilo alımının önerdiği gibi genel bir pozitif enerji dengesine sahip olmasına rağmen, Tg, gliserol ve 3-HB'nin plazma konsantrasyonlarındaki farklılıklar, örnekleme 22 ° 'den daha az olduğunda 22 ° C'de farelerin C. ° C. 30 ° C'de yetiştirilen fareler nispeten daha enerjik olarak negatif bir durumdaydı. Bununla tutarlı olarak, 30 ° C grubunda glikojen ve kolesterol değil, ekstrakte edilebilir gliserol ve Tg'nin karaciğer konsantrasyonları daha yüksekti (Ek Şekil 3A-D). Lipolizdeki sıcaklığa bağlı farklılıkların (plazma tg ve gliserol ile ölçüldüğü gibi) epididimal veya inguinal yağdaki iç değişikliklerin sonucu olup olmadığını araştırmak için, çalışmanın sonunda bu depolardan yağ dokusu çıkardık ve Vivo. ve gliserol salınımı. Tüm deney gruplarında, epididimal ve inguinal depolardan gelen yağ dokusu örnekleri, izoproterenol stimülasyonuna yanıt olarak gliserol ve FFA üretiminde en az iki kat artış gösterdi (Ek Şekil 4A-D). Bununla birlikte, kabuk sıcaklığının bazal veya izoproterenolle uyarılan lipoliz üzerinde hiçbir etkisi bulunmamıştır. Daha yüksek vücut ağırlığı ve yağ kütlesi ile tutarlı olarak, plazma leptin seviyeleri 30 ° C'lik grupta 22 ° C grubuna göre anlamlı derecede yüksekti (Şekil 7I). Aksine, insülin ve c-peptit plazma seviyeleri sıcaklık grupları arasında farklılık göstermedi (Şekil 7K, K), ancak plazma glukagonu sıcaklığa bağımlılık gösterdi, ancak bu durumda karşı grupta neredeyse 22 ° C karşılaştırıldı. 30 ° C'ye. İTİBAREN. Grup C (Şekil 7L). FGF21 farklı sıcaklık grupları arasında farklılık göstermedi (Şekil 7M). OGTT gününde, başlangıç kan şekeri yaklaşık 10 mm idi ve farklı sıcaklıklarda bulunan fareler arasında farklılık göstermedi (Şekil 7n). Glikozun oral uygulaması kan şekeri seviyelerini arttırdı ve dozlamadan yaklaşık 18 mm 15 dakika sonra tüm gruplarda zirve yaptı. IAUC (15-120 dakika) ve dozdan farklı zaman noktalarında (15, 30, 60, 90 ve 120 dakika) konsantrasyonlarda anlamlı bir fark yoktu (Şekil 7n, O).
Tg, 3-Hb, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, gliserol, leptin, insülin, C-peptid, glukagon ve FGF21 plazma konsantrasyonları, 33 günlük beslenmeden sonra yetişkin erkek dio (AO) farelerinde gösterildi. belirtilen sıcaklık. Fareler kan örneklemesinden 2-3 saat önce beslenmedi. Oral glikoz tolerans testi, 5-6 saat boyunca aç ve 31 gün boyunca uygun sıcaklıkta tutulan farelerde çalışmanın bitiminden iki gün önce 2 g/kg vücut ağırlığı dozunda gerçekleştirildiği için bir istisnaydı. Eğri verileri (O) altındaki alan artımlı veriler (IAUC) olarak gösterilmiştir. Veriler ortalama ± SEM olarak sunulur. Noktalar tek tek örnekleri temsil eder. *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.
Kemirgen verilerinin insanlara aktarılabilirliği, fizyolojik ve farmakolojik araştırma bağlamında gözlemlerin önemini yorumlamada merkezi bir rol oynayan karmaşık bir konudur. Ekonomik nedenlerden ve araştırmayı kolaylaştırmak için fareler genellikle termonutral bölgelerinin altındaki oda sıcaklığında tutulur, bu da metabolik hızı artıran ve potansiyel olarak çevirilebilirliği bozan çeşitli telafi edici fizyolojik sistemlerin aktivasyonuna neden olur9. Bu nedenle, farelerin soğuğa maruz kalması, fareleri diyet kaynaklı obeziteye dirençli hale getirebilir ve artan insüline bağımlı glikoz taşınması nedeniyle streptozotosin ile tedavi edilen sıçanlarda hiperglisemiyi önleyebilir. Bununla birlikte, çeşitli ilgili sıcaklıklara (odadan termonotrale) uzun süreli maruz kalmanın normal ağırlık farelerinin (gıda üzerinde) (HFD'de) ve metabolik parametrelerin farklı enerji homeostazını ne ölçüde etkilediği açık değildir. EE'deki bir artışı gıda alımında bir artışla dengeleyebildiler. Bu makalede sunulan çalışma, bu konuya biraz netlik getirmeyi amaçlamaktadır.
Normal ağırlıklı yetişkin farelerde ve erkek dio farelerinde EE'nin 22 ila 30 ° C arasındaki oda sıcaklığı ile ters ilişkili olduğunu gösteriyoruz. Böylece, 22 ° C'deki EE 30 ° C'den yaklaşık% 30 daha yüksekti. Her iki fare modelinde. Bununla birlikte, normal ağırlık fareleri ve DIO fareleri arasındaki önemli bir fark, normal ağırlık farelerinin gıda alımını buna göre ayarlayarak daha düşük sıcaklıklarda EE ile eşleşirken, DIO farelerinin gıda alımının farklı seviyelerde değişmesidir. Çalışma sıcaklıkları benzerdi. Bir ay sonra, 30 ° C'de tutulan Dio fareleri, 22 ° C'de tutulan farelerden daha fazla vücut ağırlığı ve yağ kütlesi kazanırken, normal insanlar aynı sıcaklıkta tutuldu ve aynı süre boyunca ateşe yol açmadı. Vücut ağırlığında bağımlı fark. ağırlık fareleri. Termonutral veya oda sıcaklığında sıcaklıklarla karşılaştırıldığında, oda sıcaklığında büyüme, yüksek yağlı bir diyette DIO veya normal ağırlık fareleri ile sonuçlandı, ancak nispeten daha az kilo almak için normal ağırlıklı bir fare diyetinde değil. vücut. Diğer çalışmalar tarafından desteklenmektedir17,18,19,20,21, ancak all22,23 ile değil.
Isı kaybını azaltmak için bir mikroçevre oluşturma yeteneği, termal tarafsızlığı sol8, 12'ye kaydırmaya varsayılmıştır. Çalışmamızda, hem yuvalama materyali hem de gizleme EE'yi azalttı, ancak 28 ° C'ye kadar termal tarafsızlık ile sonuçlanmadı. Bu nedenle, verilerimiz, çevresel olarak zenginleştirilmiş evleri olan veya olmayan tek diz yetişkin farelerde düşük termonutalitenin düşük noktasının gösterildiği gibi 26-28 ° C olması gerektiğini desteklememektedir. Düşük noktada 30 ° C sıcaklıklar 7, 10, 24. Konuları karmaşıklaştırmak için, farelerdeki termonutral noktanın, muhtemelen düşük kalori nedeniyle dinlenme (hafif) fazı sırasında daha düşük olduğu için gün boyunca statik olmadığı gösterilmiştir. Aktivite ve diyete bağlı termojenezin bir sonucu olarak üretim. Böylece, ışık fazında, termal nötrlüğün alt noktasının ~ 29 ° с olduğu ve karanlık fazda ~ 33 ° с25 olduğu ortaya çıkar.
Nihayetinde, ortam sıcaklığı ile toplam enerji tüketimi arasındaki ilişki ısı dağılımı ile belirlenir. Bu bağlamda, yüzey alanının hacme oranı, hem ısı dağılmasını (yüzey alanı) hem de ısı üretimini (hacim) etkileyen termal duyarlılığın önemli bir belirleyicisidir. Yüzey alanına ek olarak, ısı transferi de yalıtım (ısı transferi hızı) ile belirlenir. İnsanlarda, yağ kütlesi, vücut kabuğunun etrafında bir yalıtım bariyeri oluşturarak ısı kaybını azaltabilir ve yağ kütlesinin farelerde termal yalıtım için de önemli olduğu, termonutral noktayı düşürmesi ve termal nötr noktanın altındaki sıcaklık duyarlılığını azalttığı öne sürülmüştür ( eğri eğimi). EE ile karşılaştırıldığında ortam sıcaklığı) 12. Çalışmamız bu varsayılan ilişkiyi doğrudan değerlendirmek için tasarlanmamıştır, çünkü enerji harcama verileri toplanmadan 9 gün önce toplandığı ve çalışma boyunca yağ kütlesi stabil olmadığı için. Bununla birlikte, normal ağırlık ve dio fareleri, yağ kütlesindeki en az 5 kat farka rağmen 30 ° C'de 22 ° C'ye göre% 30 daha düşük EE'ye sahip olduğundan, verilerimiz obezitenin temel yalıtım sağlaması gerektiğini desteklememektedir. Faktör, en azından incelenen sıcaklık aralığında değil. Bu, bunu keşfetmek için daha iyi tasarlanmış diğer çalışmalarla uyumludur 4,24. Bu çalışmalarda, obezitenin yalıtım etkisi küçüktü, ancak kürkün toplam termal yalıtımın% 30-50'sini sağladığı bulundu 4,24. Bununla birlikte, ölü farelerde, termal iletkenlik ölümden hemen sonra yaklaşık% 450 artmıştır, bu da kürkün yalıtım etkisinin, vazokonstriksiyon da dahil olmak üzere fizyolojik mekanizmaların çalışması için gerekli olduğunu düşündürmektedir. Fareler ve insanlar arasındaki kürk farklılıklarına ek olarak, farelerde obezitenin zayıf yalıtım etkisi de aşağıdaki hususlardan etkilenebilir: İnsan yağ kütlesinin yalıtım faktörüne esas olarak subkutan yağ kütlesi (kalınlık) 26,27 aracılık eder. Tipik olarak toplam hayvan FAT28'in% 20'sinden daha az kemirgenlerde. Ek olarak, toplam yağ kütlesi, bir bireyin termal yalıtımının yetersiz bir ölçüsü bile olmayabilir, çünkü termal yalıtımın, yağ kütlesi arttıkça yüzey alanındaki kaçınılmaz artış (ve dolayısıyla artan ısı kaybı) ile dengelendiği iddia edilmektedir. .
Normal ağırlık farelerinde, Tg, 3-Hb, kolesterol, HDL, ALT ve AST'nin açlık plazma konsantrasyonları, muhtemelen fareler aynı enerji dengesi durumunda olduğu için yaklaşık 5 hafta boyunca çeşitli sıcaklıklarda değişmedi. çalışmanın sonunda olduğu gibi kilo ve vücut kompozisyonunda aynıydı. Yağ kütlesindeki benzerlik ile uyumlu olarak, plazma leptin seviyelerinde veya açlık insülin, c-peptid ve glukagonda da fark yoktu. Dio farelerinde daha fazla sinyal bulundu. 22 ° C'deki farelerin de bu durumda genel bir negatif enerji dengesi olmamasına rağmen (kilo aldıkları gibi), çalışmanın sonunda, 30 ° C'de yetiştirilen farelere kıyasla nispeten daha fazla enerji eksikliği vardı, Yüksek ketonlar. Vücut tarafından üretim (3-GB) ve plazmada gliserol ve Tg konsantrasyonunda bir azalma. Bununla birlikte, lipolizdeki sıcaklığa bağlı farklılıklar, epididimal veya inguinal yağdaki intrinsik değişikliklerin sonucu gibi görünmüyor, örneğin adipohormona duyarlı lipazın ekspresyonundaki değişiklikler, çünkü bu depolardan ekstrakte edilen yağdan salınan fFA ve gliserol sıcaklık arasında salınan sıcaklık arasındadır. Gruplar birbirine benzer. Mevcut çalışmada sempatik tonu araştırmamış olsak da, diğerleri (kalp atış hızına ve ortalama arteriyel basınca dayalı olarak) farelerde ortam sıcaklığı ile doğrusal olarak ilişkili olduğunu ve 30 ° C'de% 22 ° C'ye göre daha düşük olduğunu bulmuşlardır. C Bu nedenle, sempatik tondaki sıcaklığa bağlı farklılıklar, çalışmamızda lipolizde rol oynayabilir, ancak sempatik tondaki bir artış lipolizi engeller, diğer mekanizmalar buna karşı koyabilir Kültürlenmiş farelerde azalma. Vücut yağının parçalanmasında potansiyel rol. Oda sıcaklığı. Ayrıca, sempatik tonun lipoliz üzerindeki uyarıcı etkisinin bir kısmı, insülin kesme takviyesinin lipolizis30 üzerindeki etkisini vurgulayarak, insülin sekresyonunun güçlü inhibisyonu aracılığıyla dolaylı olarak aracılık eder, ancak çalışmamızda, açlık plazma insülin ve C-peptit sempatik tonunun farklı sıcaklıklarda belirtilmiştir. Lipolizi değiştirmek için yeterli değil. Bunun yerine, enerji durumundaki farklılıkların büyük olasılıkla DIO farelerindeki bu farklılıklara ana katkıda bulunduğunu bulduk. Normal ağırlık farelerinde EE ile gıda alımının daha iyi düzenlenmesine yol açan temel nedenler daha fazla çalışma gerektirir. Bununla birlikte, genel olarak, gıda alımı homeostatik ve hedonik işaretler tarafından kontrol edilir31,32,33. İki sinyalden hangisinin nicel olarak daha önemli olduğu konusunda tartışmalar olmasına rağmen, 31,32,33 Yüksek yağlı gıdaların uzun süreli tüketiminin, bir ölçüde ilgisiz olan daha fazla zevke dayalı yeme davranışına yol açtığı iyi bilinmektedir. homeostaz. . - Düzenlenmiş gıda alımı34,35,36. Bu nedenle,% 45 HFD ile tedavi edilen DIO farelerinin artan hedonik beslenme davranışı, bu farelerin gıda alımını EE ile dengelememesinin nedenlerinden biri olabilir. İlginç bir şekilde, sıcaklık kontrollü DIO farelerinde iştah ve kan şekeri düzenleyen hormonlardaki farklılıklar da gözlenmiştir, ancak normal ağırlıklı farelerde görülmemiştir. Dio farelerinde, plazma leptin seviyeleri sıcaklıkta arttı ve glukagon seviyeleri sıcaklık ile azaldı. Sıcaklığın bu farklılıkları ne ölçüde etkileyebileceği daha fazla çalışmayı hak eder, ancak leptin durumunda, 22 ° C'de farelerde göreceli negatif enerji dengesi ve böylece daha düşük yağ kütlesi, yağ kütlesi ve plazma leptin olduğu için kesinlikle önemli bir rol oynamıştır. yüksek korelasyonlu37. Bununla birlikte, glukagon sinyalinin yorumlanması daha şaşırtıcıdır. İnsülinde olduğu gibi, glukagon sekresyonu sempatik tondaki bir artışla güçlü bir şekilde inhibe edildi, ancak en yüksek sempatik tonun en yüksek plazma glukagon konsantrasyonlarına sahip 22 ° C grupta olduğu tahmin edildi. İnsülin, plazma glukagonunun bir başka güçlü regülatörüdür ve insülin direnci ve tip 2 diyabet, açlık ve postprandiyal hiperggengonemi ile güçlü bir şekilde ilişkilidir 38,39. Bununla birlikte, çalışmamızdaki DIO fareleri de insülin duyarsızdı, bu nedenle 22 ° C'lik gruptaki glukagon sinyallemesindeki artışın ana faktörü olamazdı. Karaciğer yağ içeriği ayrıca, mekanizmaları hepatik glukagon direncini, azalmış üre üretimini, artan dolaşımdaki amino asit konsantrasyonlarını ve artan amino asitle uyarılan glukagon sekresyonu 40,41'i içerebilecek bir plazma glukagon konsantrasyonundaki bir artış ile pozitif olarak ilişkilidir. 42. However, since extractable concentrations of glycerol and TG did not differ between temperature groups in our study, this also could not be a potential factor in the increase in plasma concentrations in the 22°C group. Triiodotironin (T3), genel metabolik hızda ve hipotermiye karşı metabolik savunmanın başlatılmasında kritik bir rol oynar 43,44. Thus, plasma T3 concentration, possibly controlled by centrally mediated mechanisms,45,46 increases in both mice and humans under less than thermoneutral conditions47, although the increase in humans is smaller, which is more predisposed to mice. Bu, çevredeki ısı kaybı ile tutarlıdır. We did not measure plasma T3 concentrations in the current study, but concentrations may have been lower in the 30°C group, which may explain the effect of this group on plasma glucagon levels, as we (updated Figure 5a) and others have shown that T3, plazma glukagonunu doza bağlı bir şekilde arttırır. Tiroid hormonlarının karaciğerde FGF21 ekspresyonunu indüklediği bildirilmiştir. Glukagon gibi, plazma FGF21 konsantrasyonları da plazma T3 konsantrasyonları ile artmıştır (Ek Şekil 5b ve Ref. 48), ancak glukagonla karşılaştırıldığında, çalışmamızdaki FGF21 plazma konsantrasyonları sıcaklıktan etkilenmemiştir. Bu tutarsızlığın altında yatan nedenler daha fazla çalışma gerektirir, ancak T3 ile çalışan FGF21 indüksiyonu, gözlemlenen T3 ile çalışan glukagon tepkisine kıyasla daha yüksek T3 maruziyetinde gerçekleşmelidir (Ek Şekil 5b).
HFD'nin 22 ° C'de yetiştirilen farelerde bozulmuş glikoz toleransı ve insülin direnci (belirteçler) ile güçlü bir şekilde ilişkili olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, HFD, termonutral bir ortamda (burada 28 ° C olarak tanımlanmıştır) büyüdüğünde, bozulmuş glikoz toleransı veya insülin direnci ile ilişkili değildi. Çalışmamızda, bu ilişki DIO farelerinde çoğaltılmamıştır, ancak 30 ° C'de tutulan normal ağırlık fareleri glikoz toleransını önemli ölçüde geliştirmiştir. Bu farkın nedeni daha fazla çalışma gerektirir, ancak çalışmamızdaki DIO farelerinin, açlık plazma C-peptit konsantrasyonları ve normal ağırlık farelerinden 12-20 kat daha yüksek insülin konsantrasyonları ile insüline dirençli olmasından etkilenebilir. ve aç karnına kanda. Glikoz toleransını iyileştirmek için termonutral koşullara maruz kalmanın potansiyel faydalı etkileri için küçük bir pencere bıraktığı görülen yaklaşık 10 mm'lik (normal vücut ağırlığında yaklaşık 6 mm) glikoz konsantrasyonları. Olası kafa karıştırıcı bir faktör, pratik nedenlerle OGTT'nin oda sıcaklığında gerçekleştirilmesidir. Böylece, daha yüksek sıcaklıklarda bulunan fareler, glikoz emilimini/klerensini etkileyebilecek hafif soğuk şok yaşadı. Bununla birlikte, farklı sıcaklık gruplarındaki benzer açlık kan şekeri konsantrasyonlarına dayanarak, ortam sıcaklığındaki değişiklikler sonuçları önemli ölçüde etkilememiş olabilir.
Daha önce de belirtildiği gibi, oda sıcaklığının arttırılmasının, fare verilerinin insanlara aktarılabilirliğini sorgulayabilen soğuk strese bazı reaksiyonları azaltabileceği vurgulanmıştır. Bununla birlikte, fareleri insan fizyolojisini taklit etmek için en uygun sıcaklığın ne olduğu açık değildir. Bu sorunun cevabı, çalışma alanından ve incelenen son noktadan da etkilenebilir. Bunun bir örneği diyetin karaciğer yağ birikimi, glikoz toleransı ve insülin direnci üzerindeki etkisidir19. Enerji harcamaları açısından, bazı araştırmacılar termonutalitenin yetiştirme için optimum sıcaklık olduğuna inanırlar, çünkü insanlar çekirdek vücut sıcaklığını korumak için çok az ekstra enerji gerektirir ve yetişkin fareler için 30 ° C7,10 olarak tek bir tur sıcaklığı tanımlarlar. Diğer araştırmacılar, insanların tipik olarak bir dizde yetişkin farelerle yaşadıkları ile karşılaştırılabilir bir sıcaklığın 23-25 ° C olduğuna inanıyorlar, çünkü termonutalitenin 26-28 ° C olduğunu ve insanların yaklaşık 3 ° C daha düşük olmasına dayanarak. Burada 23 ° C olarak tanımlanan düşük kritik sıcaklıkları biraz 8.12'dir. Çalışmamız, 23-25 ° C'nin çok düşük olduğunu gösteren 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25'te termal tarafsızlığın elde edilmediğini belirten diğer birkaç çalışma ile tutarlıdır. Farelerde oda sıcaklığı ve termonutalite ile ilgili dikkate alınması gereken bir diğer önemli faktör tek veya grup muhafazasıdır. Fareler, çalışmamızda olduğu gibi ayrı ayrı gruplar halinde barındırıldığında, muhtemelen hayvanların kalabalıklaşması nedeniyle sıcaklık duyarlılığı azalmıştır. Bununla birlikte, üç grup kullanıldığında oda sıcaklığı hala 25 LTL'nin altındaydı. Belki de bu konudaki en önemli türler arası fark, hipotermiye karşı bir savunma olarak BAT aktivitesinin nicel önemidir. Bu nedenle, fareler sadece 5 ° C'de% 60 EE'nin üzerinde olan BAT aktivitesini artırarak daha yüksek kalori kaybını büyük ölçüde telafi ederken, 51,52 İnsan BAT aktivitesinin EE'ye katkısı önemli ölçüde daha yüksek, çok daha küçüktü. Bu nedenle, BAT aktivitesinin azaltılması insan çevirisini arttırmak için önemli bir yol olabilir. BAT aktivitesinin düzenlenmesi karmaşıktır, ancak genellikle adrenerjik stimülasyon, tiroid hormonları ve UCP114,54,55,56,57 ekspresyonun kombine etkileri aracılık eder. Verilerimiz, fonksiyon/aktivasyondan sorumlu BAT genlerinin ekspresyonundaki farklılıkları tespit etmek için 22 ° C'deki farelere kıyasla sıcaklığın 27.5 ° C'nin üzerinde yükseltilmesi gerektiğini göstermektedir. Bununla birlikte, 30 ve 22 ° C'deki gruplar arasında bulunan farklılıklar her zaman 22 ° C'lik grupta BAT aktivitesinde bir artış göstermemiştir, çünkü UCP1, ADRB2 ve VEGF-A 22 ° C'lik grupta aşağı regüle edildi. Bu beklenmedik sonuçların temel nedeni belirlenmemiştir. One possibility is that their increased expression may not reflect a signal of elevated room temperature, but rather an acute effect of moving them from 30°C to 22°C on the day of removal (the mice experienced this 5-10 minutes before takeoff) . ).
Çalışmamızın genel bir sınırlaması, sadece erkek fareleri incelememizdir. Diğer araştırmalar, daha yüksek termal iletkenlik ve daha sıkı kontrol edilen çekirdek sıcaklıkların korunması nedeniyle tek diz dişi farelerin daha fazla sıcaklığa duyarlı olduğu için cinsiyetin birincil endikasyonlarımızda önemli bir husus olabileceğini göstermektedir. Ek olarak, dişi fareler (HFD'de), aynı cinsiyetten daha fazla fareyi (bu durumda 20 ° C) 20 tüketen erkek farelere kıyasla 30 ° C'de EE ile daha büyük bir enerji alımı ilişkisi gösterdi. Bu nedenle, dişi farelerde, alt türal içerik etkisi daha yüksektir, ancak erkek farelerde olduğu gibi aynı desene sahiptir. In our study, we focused on single-knee male mice, as these are the conditions under which most of the metabolic studies examining EE are conducted. Another limitation of our study was that the mice were on the same diet throughout the study, which precluded studying the importance of room temperature for metabolic flexibility (as measured by RER changes for dietary changes in various macronutrient compositions). Kadın ve erkek farelerde, 30 ° C'de tutulan karşılık gelen farelere kıyasla 20 ° C'de tutulur.
Sonuç olarak, çalışmamız, diğer çalışmalarda olduğu gibi, tur 1 normal ağırlık farelerinin tahmin edilen 27.5 ° C'nin üzerinde termonutral olduğunu göstermektedir. Ek olarak, çalışmamız obezitenin normal ağırlık veya DIO'lu farelerde önemli bir yalıtım faktörü olmadığını, bu da benzer sıcaklık: DIO ve normal ağırlık farelerinde EE oranları ile sonuçlandığını göstermektedir. Normal ağırlıklı farelerin gıda alımı EE ile tutarlıyken ve böylece tüm sıcaklık aralığında stabil bir vücut ağırlığı korurken, Dio farelerinin gıda alımı farklı sıcaklıklarda aynıydı, bu da 30 ° C'de daha yüksek bir farede daha yüksek bir orana neden oldu. . 22 ° C'de daha fazla vücut ağırlığı kazandı. Overall, systematic studies examining the potential importance of living below thermoneutral temperatures are warranted because of the often observed poor tolerability between mouse and human studies. For example, in obesity studies, a partial explanation for the generally poorer translatability may be due to the fact that murine weight loss studies are usually performed on moderately cold stressed animals kept at room temperature due to their increased EE. Exaggerated weight loss compared to the expected body weight of a person, in particular if the mechanism of action depends on increasing EE by increasing the activity of BAP, which is more active and activated at room temperature than at 30°C.
Danimarkalı Hayvan Deney Hukuku (1987) ve Ulusal Sağlık Enstitüleri (Yayın No. 85-23) ve Avrupa Deneysel ve Diğer Bilimsel Amaçlar için kullanılan omurgalıların korunması kongre (123 No'lu, Strasbourg, Strasburg, , 1985).
Yirmi haftalık erkek C57BL/6J fareleri, Janvier Saint Berthevin Cedex, Fransa'dan elde edildi ve 12:12 saatlik bir ışıktan sonra ad libitum standart chow (altromin 1324) ve su (~ 22 ° C) verildi. oda sıcaklığı. Erkek dio fareleri (20 hafta) aynı tedarikçiden elde edildi ve yetiştirme koşulları altında% 45 yüksek yağlı diyete (Kat. D12451, Research Diet Inc., NJ, ABD) ve suya ad libitum erişimi verildi. Fareler, çalışmanın başlamasından bir hafta önce çevreye uyarlanmıştır. Dolaylı kalorimetri sistemine aktarılmadan iki gün önce fareler tartıldı, MRI taramasına (Echomritm, TX, ABD) tabi tutuldu ve vücut ağırlığına, yağ ve normal vücut ağırlığına karşılık gelen dört gruba ayrıldı.
Çalışma tasarımının grafik diyagramı Şekil 8'de gösterilmektedir. Fareler, Sable Systems Internationals'ta (Nevada, ABD), gıda ve su kalitesi monitörleri ve birinci sınıf BZ1 çerçevesini içeren kapalı ve sıcaklık kontrollü dolaylı bir kalorimetri sistemine aktarıldı. Işın kırılmalarını ölçerek aktivite seviyeleri. Xyz. Fareler (n = 8), yatak takımları kullanılarak 22, 25, 27.5 veya 30 ° C'de ayrı ayrı konutlandı, ancak 12: 12 saatlik bir ışıkta barınak ve yuvalama malzemesi yok: karanlık döngü (ışık: 06: 00-18:00) . 2500ml/dk. Fareler, kayıttan önce 7 gün boyunca iklimlendirildi. Kayıtlar arka arkaya dört gün toplandı. Daha sonra fareler, 12 gün daha 25, 27.5 ve 30 ° C'de ilgili sıcaklıklarda tutuldu, daha sonra hücre konsantreleri aşağıda tarif edildiği gibi ilave edildi. Bu arada, 22 ° C'de tutulan fare grupları bu sıcaklıkta iki gün daha (yeni taban çizgisi verileri toplamak için) tutuldu ve daha sonra sıcaklık, ışık fazının başlangıcında her gün 2 ° C'lik adımlarla arttı ( 06:00) Bundan sonra 30 ° C'ye ulaşana kadar, sıcaklık 22 ° C'ye düşürüldü ve iki gün daha veriler toplandı. 22 ° C'de iki günlük kayıttan sonra, tüm hücrelere tüm sıcaklıklarda deriler eklendi ve veri toplama ikinci gün (17. gün) ve üç gün boyunca başladı. Bundan sonra (20. gün), ışık döngüsünün başlangıcında (06:00) tüm hücrelere yuvalama malzemesi (8-10 g) ilave edildi ve veriler üç gün daha toplandı. Böylece, çalışmanın sonunda, 22 ° C'de tutulan fareler bu sıcaklıkta 21/33 gün boyunca ve son 8 gün boyunca 22 ° C'de tutulurken, diğer sıcaklıklardaki fareler bu sıcaklıkta 33 gün boyunca tutuldu. /33 gün. Fareler çalışma döneminde beslendi.
Normal kilo ve dio fareleri aynı çalışma prosedürlerini izledi. -9. günde fareler tartıldı, MRI tarandı ve vücut ağırlığı ve vücut kompozisyonu ile karşılaştırılabilir gruplara ayrıldı. -7. günde fareler, Sable Systems International (Nevada, ABD) tarafından üretilen kapalı sıcaklık kontrollü dolaylı kalorimetri sistemine aktarıldı. Fareler, yataklarla ayrı ayrı konutlandı, ancak yuvalama veya barınak malzemeleri olmadan. Sıcaklık 22, 25, 27.5 veya 30 ° C'ye ayarlanır. Bir haftalık iklimlendirme işleminden sonra (-7 ila 0, hayvanlar rahatsız edilmedi), veriler art arda dört gün içinde toplanmıştır (0-4. Günler, Şekil 1, 2, 5'te gösterilen veriler). Daha sonra 25, 27.5 ve 30 ° C'de tutulan fareler, 17. güne kadar sabit koşullar altında tutuldu. Aynı zamanda, 22 ° C'lik gruptaki sıcaklık, ışığa maruz kalmanın başlangıcında sıcaklık döngüsü (06:00 saat) ayarlanarak her gün 2 ° C aralıklarla arttırıldı (veriler Şekil 1'de gösterilmiştir) . 15. günde sıcaklık 22 ° C'ye düştü ve sonraki tedaviler için temel veriler sağlamak üzere iki günlük veri toplandı. 17. günde tüm farelere deriler ilave edildi ve 20. günde yuvalama malzemesi ilave edildi (Şekil 5). 23. günde fareler tartıldı ve MRI taramasına tabi tutuldu ve daha sonra 24 saat boyunca yalnız kaldı. 24. günde fareler fotoperiyodun (06:00) başından itibaren açıldı ve 12: 00'da (6-7 saat oruç) OGTT (2 g/kg) aldı. Daha sonra, fareler kendi samur koşullarına geri döndü ve ikinci günde (25. gün) ötenazi yapıldı.
Dio fareleri (n = 8) normal ağırlık fareleriyle aynı protokolü izledi (yukarıda ve Şekil 8'de tarif edildiği gibi). Fareler enerji harcama deneyi boyunca% 45 HFD korumuştur.
VO2 ve VCO2 ve su buharı basıncı, 2.5 dakikalık bir hücre zaman sabiti ile 1 Hz frekansta kaydedildi. Yiyecek ve su alımı, yiyecek ve su kovalarının ağırlığının sürekli kayıt (1 Hz) ile toplandı. Kullanılan kalite monitör 0.002 g çözünürlük bildirmiştir. Aktivite seviyeleri bir 3D XYZ ışın dizisi monitörü kullanılarak kaydedildi, veriler 240 Hz'lik bir dahili çözünürlükte toplandı ve etkili bir uzamsal çözünürlüğe 0.25 cm olan toplam mesafeyi (M) ölçmek için her saniye bildirildi. Veriler Sable Systems Macro Tercüman V.2.41 ile işlenmiştir, EE ve RER hesaplanarak ve aykırı değerleri filtreler (örn. Yanlış yemek olayları). Makro tercüman, her beş dakikada bir tüm parametreler için veri çıktı için yapılandırılır.
EE'yi düzenlemeye ek olarak, ortam sıcaklığı, glikoz-metabolize edici hormonların salgılanmasını düzenleyerek postprandiyal glikoz metabolizması da dahil olmak üzere metabolizmanın diğer yönlerini de düzenleyebilir. Bu hipotezi test etmek için nihayet bir vücut sıcaklığı çalışmasını Dio oral glikoz yükü (2 g/kg) ile provoke ederek tamamladık. Yöntemler ek malzemelerde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Çalışmanın sonunda (25. gün), fareler 2-3 saat boyunca açıldı (06: 00'dan başlayarak), izofluran ile anestezi uygulandı ve retroorbital venipunktur ile tamamen kanlandı. Karaciğerdeki plazma lipitlerinin ve hormonlarının ve lipitlerin nicelendirilmesi tamamlayıcı malzemelerde tarif edilir.
Kabuk sıcaklığının lipolizi etkileyen yağ dokusunda içsel değişikliklere neden olup olmadığını araştırmak için, kanamanın son aşamasından sonra doğrudan farelerden eksize edildi. Dokular, ek yöntemlerde tarif edilen yeni geliştirilen ex vivo lipoliz deneyi kullanılarak işlendi.
Kahverengi yağ dokusu (BAT), çalışmanın sonu gününde toplandı ve ek yöntemlerde tarif edildiği gibi işlendi.
Veriler ortalama ± SEM olarak sunulur. Grafikler GraphPad Prism 9'da (La Jolla, CA) oluşturuldu ve grafikler Adobe Illustrator'da (Adobe Systems Incorpleated, San Jose, CA) düzenlendi. İstatistiksel anlamlılık GraphPad prizmasında değerlendirildi ve eşleştirilmiş t-testi ile test edildi, tekrarlanan ölçümler tek yönlü/iki yönlü ANOVA, ardından Tukey'nin çoklu karşılaştırma testi veya tek yönlü ANOVA ve ardından gerektiğinde Tukey'in çoklu karşılaştırma testi. Verilerin Gauss dağılımı, testten önce D'Agostino-Pearson normallik testi ile doğrulanmıştır. Örnek boyutu, “Sonuçlar” bölümünün karşılık gelen bölümünde ve efsanede belirtilmiştir. Tekrarlama, aynı hayvan üzerinde alınan herhangi bir ölçüm olarak tanımlanır (in vivo veya bir doku örneği üzerinde). Veri tekrarlanabilirliği açısından, benzer bir çalışma tasarımına sahip farklı fareler kullanılarak dört bağımsız çalışmada enerji harcaması ve vaka sıcaklığı arasında bir ilişki gösterilmiştir.
Detaylı deney protokolleri, malzemeler ve ham veriler, baş yazar Rune E. Kuhre'den makul talep üzerine mevcuttur. Bu çalışma yeni benzersiz reaktifler, transgenik hayvan/hücre çizgileri veya sekanslama verileri üretmedi.
Çalışma tasarımı hakkında daha fazla bilgi için bkz. Bu makaleye bağlı Nature Araştırma Raporu Özet.
Tüm veriler bir grafik oluşturur. 1-7 Bilim Veritabanı Deposu, Erişim Numarası: 1253.11.sciencedb.02284 veya https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284'te yatırıldı. ESM'de gösterilen veriler makul testten sonra Rune e Kuhre'ye gönderilebilir.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. İnsan obezitesinin vekil modelleri olarak laboratuvar hayvanları. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. İnsan obezitesinin vekil modelleri olarak laboratuvar hayvanları.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. ve Tang-Christensen M. Laboratuar hayvanları, insan obezitesinin vekil modelleri olarak. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. 实验动物作为人类肥胖的替代模型。 Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. İnsanlar için yedek model olarak deneysel hayvanlar.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. ve Tang-Christensen M. İnsanlarda obezite vekil modelleri olarak laboratuvar hayvanları.Acta Farmakoloji. Suç 33, 173-181 (2012).
Gilpin, DA yeni MIE sabitinin hesaplanması ve yanık boyutunun deneysel olarak belirlenmesi. Burns 22, 607-611 (1996).
Gordon, SJ Fare Termoregülatör Sistemi: Biyomedikal verilerin insanlara aktarılması için etkileri. Fizyoloji. Davranış. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obezitenin yalıtım etkisi yok. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obezitenin yalıtım etkisi yok.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. ve Nedergaard J. Obezitenin izolasyon etkisi yok. 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. Fischer, AW, Csikasz, Ri, Von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obezitenin izole edici bir etkisi yoktur.Evet. J. Fizyoloji. endokrin. metabolizma. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. ve ark. Sıcaklığa uyarlanmış kahverengi yağ dokusu insülin duyarlılığını modüle eder. Diyabet 63, 3686-3698 (2014).
Nakhon, KJ ve ark. Daha düşük kritik sıcaklık ve soğuk kaynaklı termojenez, yalın ve aşırı kilolu bireylerde vücut ağırlığı ve bazal metabolik hızı ile ters ilişkiliydi. J. sıcak. biyoloji. 69, 238-248 (2017).
Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. Farelerin insanların termal ortamını taklit etmesi için optimal konut sıcaklıkları: deneysel bir çalışma. Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. Farelerin insanların termal ortamını taklit etmesi için optimal konut sıcaklıkları: deneysel bir çalışma.Fischer, Aw, Cannon, B. ve Nedergaard, J. Farelerin insan termal ortamını taklit etmesi için optimal ev sıcaklıkları: deneysel bir çalışma. Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度 ： 一项实验研究。 Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. ve Nedergaard J. İnsan termal ortamını simüle eden fareler için optimal konut sıcaklığı: deneysel bir çalışma.Moore. metabolizma. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Fare deneylerini insanlara çevirmek için en iyi konut sıcaklığı nedir? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Fare deneylerini insanlara çevirmek için en iyi konut sıcaklığı nedir?Keyer J, Lee M ve Speakman JR Fare deneylerini insanlara aktarmak için en iyi oda sıcaklığı nedir? 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 ve Speakman JR Fare deneylerini insanlara aktarmak için en uygun kabuk sıcaklığı nedir?Moore. metabolizma. 25, 168-176 (2019).
Seeley, RJ ve MacDougald, OA fareleri insan fizyolojisi için deneysel modeller olarak: Konut sıcaklığında birkaç derece önemli olduğunda. Seeley, RJ ve MacDougald, OA fareleri insan fizyolojisi için deneysel modeller olarak: Konut sıcaklığında birkaç derece önemli olduğunda. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека: когда несколько градусов в жилище имеют значение. Seeley, RJ ve MacDougald, OA fareleri İnsan Fizyolojisi için Deneysel Modeller Olarak: Bir konutta birkaç derece fark yarattığında. Seeley, RJ ve MacDougald, Oa 小鼠作为人类生理学的实验模型 ： 当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ ve MacDougald, OA Ыши seeley, rj & macdougald, oa как экериментальная модель фека: коая нель :е iri нес µыуууууedin тоуµedin тоууedin тууedin имеют значение. Seeley, RJ ve MacDougald, OA fareleri insan fizyolojisinin deneysel bir modeli olarak: birkaç derece oda sıcaklığı önemli olduğunda.Ulusal Metabolizma. 3, 443-445 (2021).
Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. “Fare deneylerini insanlara çevirmek için en iyi konut sıcaklığı nedir?” Sorusunun cevabı? Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. “Fare deneylerini insanlara çevirmek için en iyi konut sıcaklığı nedir?” Sorusunun cevabı? Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. “Fare deneylerini insanlara aktarmak için en iyi oda sıcaklığı nedir?” Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J. 问题的答案 “将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？” Fischer, Aw, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. ve Nedergaard J. “Fare deneylerini insanlara aktarmak için en uygun kabuk sıcaklığı nedir?” Sorusuna cevap verir.Evet: termonutral. Moore. metabolizma. 26, 1-3 (2019).
Gönderme Zamanı: 28 Ekim-2022
