Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que esteu utilitzant té compatibilitat limitada amb CSS. Per a una millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o que desactiveu el mode de compatibilitat a l'Internet Explorer). Mentrestant, per garantir el suport continu, renderem el lloc web sense estils ni JavaScript.
La majoria dels estudis metabòlics en ratolins es duen a terme a temperatura ambient, tot i que en aquestes condicions, a diferència dels humans, els ratolins gasten molta energia per mantenir la temperatura interna. Aquí, descrivim el pes normal i l'obesitat induïda per la dieta (DIO) en ratolins C57BL/6J alimentats amb chow chow o una dieta rica en greixos del 45%, respectivament. Els ratolins es van col·locar durant 33 dies a 22, 25, 27,5 i 30 °C en un sistema de calorimetria indirecta. Mostrem que la despesa energètica augmenta linealment de 30 °C a 22 °C i és aproximadament un 30% més alta a 22 °C en ambdós models de ratolí. En ratolins de pes normal, la ingesta d'aliments va contrarestar l'EE. Per contra, els ratolins DIO no van disminuir la ingesta d'aliments quan l'EE va disminuir. Així, al final de l'estudi, els ratolins a 30 °C tenien un pes corporal, massa greixosa i glicerol i triglicèrids plasmàtics més elevats que els ratolins a 22 °C. El desequilibri en els ratolins DIO pot ser degut a un augment de les dietes basades en el plaer.
El ratolí és el model animal més utilitzat per a l'estudi de la fisiologia i la fisiopatologia humanes, i sovint és l'animal per defecte que s'utilitza en les primeres etapes del descobriment i desenvolupament de fàrmacs. Tanmateix, els ratolins difereixen dels humans en diversos aspectes fisiològics importants, i mentre que l'escalat al·lomètric es pot utilitzar fins a cert punt per traduir-se en humans, les enormes diferències entre ratolins i humans rau en la termoregulació i l'homeòstasi energètica. Això demostra una inconsistència fonamental. La massa corporal mitjana dels ratolins adults és almenys mil vegades menor que la dels adults (50 g vs. 50 kg), i la relació superfície-massa difereix unes 400 vegades a causa de la transformació geomètrica no lineal descrita per Mee. Equació 2. Com a resultat, els ratolins perden significativament més calor en relació amb el seu volum, de manera que són més sensibles a la temperatura, més propensos a la hipotèrmia i tenen una taxa metabòlica basal mitjana deu vegades superior a la dels humans. A temperatura ambient estàndard (~22 °C), els ratolins han d'augmentar la seva despesa energètica total (EE) en aproximadament un 30% per mantenir la temperatura corporal central. A temperatures més baixes, l'EE augmenta encara més aproximadament un 50% i un 100% a 15 i 7 °C en comparació amb l'EE a 22 °C. Per tant, les condicions estàndard d'habitatge indueixen una resposta d'estrès per fred, que podria comprometre la transferibilitat dels resultats en ratolins als humans, ja que els humans que viuen en societats modernes passen la major part del temps en condicions termoneutrales (perquè la nostra menor relació superfície-volum ens fa menys sensibles a la temperatura, ja que creem una zona termoneutral (TNZ) al nostre voltant. L'EE per sobre de la taxa metabòlica basal) abasta entre 19 i 30 °C6, mentre que els ratolins tenen una banda més alta i estreta que abasta només entre 2 i 4 °C7,8. De fet, aquest aspecte important ha rebut una atenció considerable en els darrers anys4, 7,8,9,10,11,12 i s'ha suggerit que algunes "diferències entre espècies" es poden mitigar augmentant la temperatura de la closca9. Tanmateix, no hi ha consens sobre el rang de temperatura que constitueix la termoneutralitat en ratolins. Per tant, continua sent controvertit si la temperatura crítica inferior en el rang termoneutral en ratolins d'un sol genoll és més propera als 25 °C o més propera als 30 °C4, 7, 8, 10, 12. L'EE i altres paràmetres metabòlics s'han limitat a hores o dies, de manera que no està clar fins a quin punt l'exposició prolongada a diferents temperatures pot afectar paràmetres metabòlics com el pes corporal. consum, utilització de substrats, tolerància a la glucosa i concentracions plasmàtiques de lípids i glucosa i hormones reguladores de la gana. A més, calen més investigacions per determinar fins a quin punt la dieta pot influir en aquests paràmetres (els ratolins DIO amb una dieta rica en greixos poden estar més orientats cap a una dieta basada en el plaer (hedònica)). Per proporcionar més informació sobre aquest tema, vam examinar l'efecte de la temperatura de cria sobre els paràmetres metabòlics esmentats anteriorment en ratolins mascles adults de pes normal i ratolins mascles amb obesitat induïda per la dieta (DIO) amb una dieta rica en greixos del 45%. Els ratolins es van mantenir a 22, 25, 27,5 o 30 °C durant almenys tres setmanes. No s'han estudiat temperatures inferiors a 22 °C perquè l'allotjament estàndard d'animals rarament està per sota de la temperatura ambient. Vam trobar que els ratolins DIO de pes normal i de cercle únic van respondre de manera similar als canvis en la temperatura del recinte pel que fa a l'EE i independentment de les condicions del recinte (amb o sense refugi/material de niu). Tanmateix, mentre que els ratolins de pes normal van ajustar la seva ingesta d'aliments segons l'EE, la ingesta d'aliments dels ratolins DIO va ser en gran mesura independent de l'EE, cosa que va provocar que els ratolins guanyessin més pes. Segons les dades de pes corporal, les concentracions plasmàtiques de lípids i cossos cetònics van mostrar que els ratolins DIO a 30 °C tenien un balanç energètic més positiu que els ratolins a 22 °C. Les raons subjacents de les diferències en el balanç de la ingesta d'energia i l'EE entre els ratolins de pes normal i els DIO requereixen més estudis, però poden estar relacionades amb canvis fisiopatològics en els ratolins DIO i l'efecte de les dietes basades en el plaer com a resultat d'una dieta obesa.
L'EE va augmentar linealment de 30 a 22 °C i va ser aproximadament un 30% més alta a 22 °C en comparació amb 30 °C (Fig. 1a, b). La taxa d'intercanvi respiratori (RER) va ser independent de la temperatura (Fig. 1c, d). La ingesta d'aliments va ser coherent amb la dinàmica de l'EE i va augmentar amb la disminució de la temperatura (també ~30% més alta a 22 °C en comparació amb 30 °C (Fig. 1e, f). Ingesta d'aigua. El volum i el nivell d'activitat no depenien de la temperatura (Fig. 1g). -to).
Els ratolins mascles (C57BL/6J, 20 setmanes d'edat, allotjament individual, n=7) es van allotjar en gàbies metabòliques a 22 °C durant una setmana abans de l'inici de l'estudi. Dos dies després de la recollida de dades de fons, la temperatura es va augmentar en increments de 2 °C a les 06:00 hores del dia (inici de la fase lluminosa). Les dades es presenten com a mitjana ± error estàndard de la mitjana, i la fase fosca (18:00-06:00 h) es representa amb un quadre gris. a Despesa energètica (kcal/h), b Despesa energètica total a diverses temperatures (kcal/24 h), c Taxa d'intercanvi respiratori (VCO2/VO2: 0,7-1,0), d RER mitjana en la fase de llum i foscor (VCO2/VO2) (el valor zero es defineix com a 0,7). e ingesta acumulada d'aliments (g), f ingesta total d'aliments durant 24 h, g ingesta total d'aigua durant 24 h (ml), h ingesta total d'aigua durant 24 h, i nivell d'activitat acumulada (m) i j nivell d'activitat total (m/24 h). Els ratolins es van mantenir a la temperatura indicada durant 48 hores. Les dades mostrades per a 24, 26, 28 i 30 °C es refereixen a les últimes 24 hores de cada cicle. Els ratolins van romandre alimentats durant tot l'estudi. La significació estadística es va provar mitjançant mesures repetides d'ANOVA unidireccional seguides de la prova de comparació múltiple de Tukey. Els asteriscs indiquen significació per al valor inicial de 22 °C, l'ombrejat indica significació entre altres grups tal com s'indica. *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.Es van calcular els valors mitjans per a tot el període experimental (0-192 hores). n = 7.
Igual que en el cas dels ratolins de pes normal, l'EE va augmentar linealment amb la disminució de la temperatura, i en aquest cas, l'EE també va ser aproximadament un 30% més alta a 22 °C en comparació amb 30 °C (Fig. 2a, b). El RER no va canviar a diferents temperatures (Fig. 2c, d). A diferència dels ratolins de pes normal, la ingesta d'aliments no era coherent amb l'EE en funció de la temperatura ambient. La ingesta d'aliments, la ingesta d'aigua i el nivell d'activitat eren independents de la temperatura (Figs. 2e-j).
Els ratolins mascles (C57BL/6J, 20 setmanes) DIO es van allotjar individualment en gàbies metabòliques a 22 °C durant una setmana abans de l'inici de l'estudi. Els ratolins poden utilitzar HFD al 45% ad libitum. Després de l'aclimatació durant dos dies, es van recollir dades basals. Posteriorment, la temperatura es va augmentar en increments de 2 °C cada dos dies a les 06:00 (inici de la fase lluminosa). Les dades es presenten com a mitjana ± error estàndard de la mitjana, i la fase fosca (18:00-06:00 h) es representa amb un quadre gris. a Despesa energètica (kcal/h), b Despesa energètica total a diverses temperatures (kcal/24 h), c Taxa d'intercanvi respiratori (VCO2/VO2: 0,7-1,0), d RER mitjana en la fase de llum i foscor (VCO2/VO2) (el valor zero es defineix com a 0,7). e ingesta acumulada d'aliments (g), f ingesta total d'aliments durant 24 h, g ingesta total d'aigua durant 24 h (ml), h ingesta total d'aigua durant 24 h, i nivell d'activitat acumulada (m) i j nivell d'activitat total (m/24 h). Els ratolins es van mantenir a la temperatura indicada durant 48 hores. Les dades mostrades per a 24, 26, 28 i 30 °C es refereixen a les últimes 24 hores de cada cicle. Els ratolins es van mantenir al 45% d'alta densitat de calor fins al final de l'estudi. La significació estadística es va provar mitjançant mesures repetides d'ANOVA unidireccional seguides de la prova de comparació múltiple de Tukey. Els asteriscs indiquen significació per al valor inicial de 22 °C, l'ombrejat indica significació entre altres grups tal com s'indica. *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.Es van calcular els valors mitjans per a tot el període experimental (0-192 hores). n = 7.
En una altra sèrie d'experiments, vam examinar l'efecte de la temperatura ambient sobre els mateixos paràmetres, però aquesta vegada entre grups de ratolins que es mantenien constantment a una determinada temperatura. Els ratolins es van dividir en quatre grups per minimitzar els canvis estadístics en la mitjana i la desviació estàndard del pes corporal, el greix i el pes corporal normal (Fig. 3a-c). Després de 7 dies d'aclimatació, es van registrar 4,5 dies d'EE. L'EE es veu afectada significativament per la temperatura ambient tant durant les hores de llum com a la nit (Fig. 3d), i augmenta linealment a mesura que la temperatura disminueix de 27,5 °C a 22 °C (Fig. 3e). En comparació amb altres grups, la RER del grup de 25 °C es va reduir una mica, i no hi va haver diferències entre els grups restants (Fig. 3f, g). La ingesta d'aliments paral·lela al patró d'EE va augmentar aproximadament un 30% a 22 °C en comparació amb 30 °C (Fig. 3h, i). El consum d'aigua i els nivells d'activitat no van diferir significativament entre els grups (Fig. 3j, k). L'exposició a diferents temperatures durant un màxim de 33 dies no va provocar diferències en el pes corporal, la massa magra i la massa greixosa entre els grups (Fig. 3n-s), però va provocar una disminució de la massa corporal magra d'aproximadament el 15% en comparació amb les puntuacions autoinformades (Fig. 3n-s). 3b, r, c)) i la massa greixosa va augmentar més de 2 vegades (de ~1 g a 2-3 g, Fig. 3c, t, c). Malauradament, la cabina de 30 °C té errors de calibratge i no pot proporcionar dades precises d'EE i RER.
- Pes corporal (a), massa magra (b) i massa grassa (c) després de 8 dies (un dia abans de la transferència al sistema SABLE). d Consum d'energia (kcal/h). e Consum energètic mitjà (0–108 hores) a diverses temperatures (kcal/24 hores). f Índex d'intercanvi respiratori (RER) (VCO2/VO2). g RER mitjà (VCO2/VO2). h Ingesta total d'aliments (g). i Ingesta mitjana d'aliments (g/24 hores). j Consum total d'aigua (ml). k Consum mitjà d'aigua (ml/24 h). l Nivell d'activitat acumulada (m). m Nivell d'activitat mitjà (m/24 h). n pes corporal el dia 18, o canvi en el pes corporal (de -8 a 18 dia), p massa magra el dia 18, q canvi en la massa magra (de -8 a 18 dia), r massa grassa el dia 18 i canvi en la massa grassa (de -8 a 18 dies). La significació estadística de les mesures repetides es va comprovar mitjançant Oneway-ANOVA seguit de la prova de comparació múltiple de Tukey. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P <0,05, **P <0,01, ***P <0,001, ****P <0,0001. *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P <0,05, **P <0,01, ***P <0,001, ****P <0,0001. *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001, ****P<0,0001.Les dades es presenten com a mitjana + error estàndard de la mitjana, la fase fosca (18:00-06:00 h) es representa amb requadres grisos. Els punts dels histogrames representen ratolins individuals. Els valors mitjans es van calcular per a tot el període experimental (0-108 hores). n = 7.
Els ratolins es van emparellar en pes corporal, massa magra i massa greixosa al començament de l'estudi (Figs. 4a-c) i es van mantenir a 22, 25, 27,5 i 30 °C, com en estudis amb ratolins de pes normal. En comparar grups de ratolins, la relació entre l'EE i la temperatura va mostrar una relació lineal similar amb la temperatura al llarg del temps en els mateixos ratolins. Així, els ratolins mantinguts a 22 °C van consumir aproximadament un 30% més d'energia que els ratolins mantinguts a 30 °C (Fig. 4d, e). En estudiar els efectes en animals, la temperatura no sempre afectava el RER (Fig. 4f, g). La ingesta d'aliments, la ingesta d'aigua i l'activitat no es van veure afectades significativament per la temperatura (Figs. 4h-m). Després de 33 dies de cria, els ratolins a 30 °C tenien un pes corporal significativament més alt que els ratolins a 22 °C (Fig. 4n). En comparació amb els seus respectius punts de referència, els ratolins criats a 30 °C tenien pesos corporals significativament més alts que els ratolins criats a 22 °C (mitjana ± error estàndard de la mitjana: Fig. 4o). L'augment de pes relativament més alt es va deure a un augment de la massa greixosa (Fig. 4p, q) en lloc d'un augment de la massa magra (Fig. 4r, s). D'acord amb el valor d'EE més baix a 30 °C, l'expressió de diversos gens BAT que augmenten la funció/activitat BAT es va reduir a 30 °C en comparació amb 22 °C: Adra1a, Adrb3 i Prdm16. Altres gens clau que també augmenten la funció/activitat BAT no es van veure afectats: Sema3a (regulació del creixement de les neurites), Tfam (biogènesi mitocondrial), Adrb1, Adra2a, Pck1 (gluconeogènesi) i Cpt1a. Sorprenentment, Ucp1 i Vegf-a, associats amb un augment de l'activitat termogènica, no van disminuir en el grup de 30 °C. De fet, els nivells d'Ucp1 en tres ratolins eren més alts que en el grup de 22 °C, i Vegf-a i Adrb2 estaven significativament elevats. En comparació amb el grup de 22 °C, els ratolins mantinguts a 25 °C i 27,5 °C no van mostrar cap canvi (Figura suplementària 1).
- Pes corporal (a), massa magra (b) i massa grassa (c) després de 9 dies (un dia abans de la transferència al sistema SABLE). d Consum d'energia (EE, kcal/h). e Consum energètic mitjà (0–96 hores) a diverses temperatures (kcal/24 hores). f Índex d'intercanvi respiratori (RER, VCO2/VO2). g RER mitjà (VCO2/VO2). h Ingesta total d'aliments (g). i Ingesta mitjana d'aliments (g/24 hores). j Consum total d'aigua (ml). k Consum mitjà d'aigua (ml/24 h). l Nivell d'activitat acumulada (m). m Nivell d'activitat mitjà (m/24 h). n Pes corporal el dia 23 (g), o Canvi en el pes corporal, p Massa magra, q Canvi en la massa magra (g) el dia 23 en comparació amb el dia 9, Canvi en la massa grassa (g) al dia 23, massa grassa (g) en comparació amb el dia 8, dia 23 en comparació amb el dia -8. La significació estadística de les mesures repetides es va comprovar mitjançant Oneway-ANOVA seguit de la prova de comparació múltiple de Tukey. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *P < 0,05, ***P < 0,001, ****P < 0,0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *P<0,05, ***P<0,001, ****P<0,0001.Les dades es presenten com a mitjana + error estàndard de la mitjana, la fase fosca (18:00-06:00 h) es representa amb requadres grisos. Els punts dels histogrames representen ratolins individuals. Els valors mitjans es van calcular per a tot el període experimental (0-96 hores). n = 7.
Igual que els humans, els ratolins sovint creen microambients per reduir la pèrdua de calor al medi ambient. Per quantificar la importància d'aquest medi ambient per a l'EE, vam avaluar l'EE a 22, 25, 27,5 i 30 °C, amb o sense protectors de cuir i material de niu. A 22 °C, l'addició de pells estàndard redueix l'EE aproximadament un 4%. L'addició posterior de material de niu va reduir l'EE en un 3-4% (Fig. 5a, b). No es van observar canvis significatius en el RER, la ingesta d'aliments, la ingesta d'aigua o els nivells d'activitat amb l'addició de casetes o pells + roba de llit (Figura 5i-p). L'addició de pell i material de niu també va reduir significativament l'EE a 25 i 30 °C, però les respostes van ser quantitativament més petites. A 27,5 °C no es va observar cap diferència. Cal destacar que, en aquests experiments, l'EE va disminuir amb l'augment de la temperatura, en aquest cas aproximadament un 57% inferior a l'EE a 30 °C en comparació amb 22 °C (Fig. 5c-h). La mateixa anàlisi es va realitzar només per a la fase lumínica, on l'EE estava més a prop de la taxa metabòlica basal, ja que en aquest cas els ratolins descansaven majoritàriament a la pell, donant lloc a mides d'efecte comparables a diferents temperatures (Fig. suplementària 2a-h).
Dades per a ratolins de refugi i material de niu (blau fosc), llar però sense material de niu (blau clar), i llar i material de niu (taronja). Consum d'energia (EE, kcal/h) per a les habitacions a, c, e i g a 22, 25, 27,5 i 30 °C, b, d, f i h signifiquen EE (kcal/h). Dades ip per a ratolins allotjats a 22 °C: i freqüència respiratòria (RER, VCO2/VO2), j RER mitjana (VCO2/VO2), k ingesta acumulada d'aliments (g), l ingesta mitjana d'aliments (g/24 h), m ingesta total d'aigua (mL), n ingesta mitjana d'aigua AUC (mL/24 h), o activitat total (m), p nivell d'activitat mitjà (m/24 h). Les dades es presenten com a mitjana + error estàndard de la mitjana, la fase fosca (18:00-06:00 h) es representa amb requadres grisos. Els punts dels histogrames representen ratolins individuals. La significació estadística de les mesures repetides es va comprovar mitjançant Oneway-ANOVA seguit de la prova de comparació múltiple de Tukey. *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.Es van calcular els valors mitjans per a tot el període experimental (0-72 hores). n = 7.
En ratolins de pes normal (2-3 hores de dejuni), la cria a diferents temperatures no va provocar diferències significatives en les concentracions plasmàtiques de TG, 3-HB, colesterol, ALT i AST, però sí en les de HDL en funció de la temperatura. Figura 6a-e). Les concentracions plasmàtiques en dejuni de leptina, insulina, pèptid C i glucagó tampoc van diferir entre els grups (Figures 6g-j). El dia de la prova de tolerància a la glucosa (després de 31 dies a diferents temperatures), el nivell basal de glucosa en sang (5-6 hores de dejuni) era d'aproximadament 6,5 mM, sense cap diferència entre els grups. L'administració de glucosa oral va augmentar significativament les concentracions de glucosa en sang en tots els grups, però tant la concentració màxima com l'àrea incremental sota les corbes (iAUC) (15–120 min) van ser més baixes en el grup de ratolins allotjats a 30 °C (punts de temps individuals: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) en comparació amb els ratolins allotjats a 22, 25 i 27,5 °C (que no van diferir entre si). L'administració de glucosa oral va augmentar significativament les concentracions de glucosa en sang en tots els grups, però tant la concentració màxima com l'àrea incremental sota les corbes (iAUC) (15–120 min) van ser més baixes en el grup de ratolins allotjats a 30 °C (punts de temps individuals: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) en comparació amb els ratolins allotjats a 22, 25 i 27,5 °C (que no van diferir entre si). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во глюкозы в крови во гвсрови во пог, врови во повышало концентрацию как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были нижпей нижпе содержащихся при 30 °C (temps de temperatura: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 i 27,5 ° C (которые не различались мсожуй мсожой месожой месож). L'administració oral de glucosa va augmentar significativament les concentracions de glucosa en sang en tots els grups, però tant la concentració màxima com l'àrea incremental sota les corbes (iAUC) (15–120 min) van ser més baixes en el grup de ratolins a 30 °C (punts de temps separats: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) en comparació amb els ratolins mantinguts a 22, 25 i 27,5 °C (que no difereixen entre si).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（吶低（吶P: 0,05–P <0,0001，图6k，l）与饲养在22、25 和27,5°C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 °C 饰，兼兼浓度 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 0.0：P <0. 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、L'administració oral de glucosa va augmentar significativament les concentracions de glucosa en sang en tots els grups, però tant la concentració màxima com l'àrea sota la corba (iAUC) (15–120 min) van ser més baixes en el grup de ratolins alimentats a 30 °C (tots els punts temporals).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, Fig.6l, l) en comparació amb ratolins mantinguts a 22, 25 i 27,5 °C (sense diferència entre si).
Les concentracions plasmàtiques de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, pèptid C i glucagó es mostren en ratolins DIO(al) mascles adults després de 33 dies d'alimentació a la temperatura indicada. Els ratolins no van ser alimentats 2-3 hores abans de la mostra de sang. L'excepció va ser una prova de tolerància oral a la glucosa, que es va realitzar dos dies abans del final de l'estudi en ratolins en dejuni durant 5-6 hores i mantinguts a la temperatura adequada durant 31 dies. Els ratolins van ser exposats a 2 g/kg de pes corporal. Les dades de l'àrea sota la corba (L) s'expressen com a dades incrementals (iAUC). Les dades es presenten com a mitjana ± SEM. Els punts representen mostres individuals. *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.
En ratolins DIO (també en dejuni durant 2-3 hores), les concentracions plasmàtiques de colesterol, HDL, ALT, AST i FFA no van diferir entre els grups. Tant els TG com el glicerol es van elevar significativament en el grup de 30 °C en comparació amb el grup de 22 °C (figures 7a-h). En canvi, el 3-GB era aproximadament un 25% més baix a 30 °C en comparació amb 22 °C (figura 7b). Així, tot i que els ratolins mantinguts a 22 °C tenien un balanç energètic global positiu, tal com suggereix l'augment de pes, les diferències en les concentracions plasmàtiques de TG, glicerol i 3-HB suggereixen que els ratolins a 22 °C quan el mostreig era inferior a 22 °C. °C. Els ratolins criats a 30 °C es trobaven en un estat relativament més energèticament negatiu. D'acord amb això, les concentracions hepàtiques de glicerol i TG extraïbles, però no de glicogen i colesterol, van ser més altes en el grup de 30 °C (figura suplementària 3a-d). Per investigar si les diferències en la lipòlisi dependents de la temperatura (mesurades pels TG i el glicerol plasmàtics) són el resultat de canvis interns en el greix epididimari o inguinal, vam extreure teixit adipós d'aquestes reserves al final de l'estudi i vam quantificar l'àcid gras lliure ex vivo i l'alliberament de glicerol. En tots els grups experimentals, les mostres de teixit adipós dels dipòsits epididimari i inguinals van mostrar un augment d'almenys el doble en la producció de glicerol i FFA en resposta a l'estimulació amb isoproterenol (Figura suplementària 4a-d). Tanmateix, no es va trobar cap efecte de la temperatura de la closca sobre la lipòlisi basal o estimulada per isoproterenol. D'acord amb un pes corporal i una massa greixosa més elevats, els nivells de leptina plasmàtica van ser significativament més alts en el grup de 30 °C que en el grup de 22 °C (Figura 7i). Per contra, els nivells plasmàtics d'insulina i pèptid C no van diferir entre els grups de temperatura (Fig. 7k, k), però el glucagó plasmàtic va mostrar una dependència de la temperatura, però en aquest cas gairebé 22 °C en el grup oposat va ser el doble en comparació amb 30 °C. DEL Grup C (Fig. 7l). El FGF21 no va diferir entre els diferents grups de temperatura (Fig. 7m). El dia de la PTGO, la glucosa en sang basal era d'aproximadament 10 mM i no va diferir entre els ratolins allotjats a diferents temperatures (Fig. 7n). L'administració oral de glucosa va augmentar els nivells de glucosa en sang i va assolir un màxim en tots els grups a una concentració d'uns 18 mM 15 minuts després de la dosificació. No hi va haver diferències significatives en l'iAUC (15-120 min) i les concentracions en diferents moments posteriors a la dosi (15, 30, 60, 90 i 120 min) (Figura 7n, o).
Les concentracions plasmàtiques de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, pèptid C, glucagó i FGF21 es van mostrar en ratolins DIO (ao) mascles adults després de 33 dies d'alimentació. temperatura especificada. Els ratolins no van ser alimentats 2-3 hores abans de la mostra de sang. La prova de tolerància oral a la glucosa va ser una excepció, ja que es va realitzar a una dosi de 2 g/kg de pes corporal dos dies abans del final de l'estudi en ratolins que van ser en dejuni durant 5-6 hores i mantinguts a la temperatura adequada durant 31 dies. Les dades de l'àrea sota la corba (o) es mostren com a dades incrementals (iAUC). Les dades es presenten com a mitjana ± SEM. Els punts representen mostres individuals. *P < 0,05, **P < 0,01, **P < 0,001, ****P < 0,0001, n = 7. *P < 0,05, **P < 0,01, **P < 0,001, ****P < 0,0001, n = 7. *P <0,05, **P <0,01, **P <0,001, ****P <0,0001, n = 7. *P<0,05, **P<0,01, **P<0,001, ****P<0,0001, n=7. *P < 0,05, **P < 0,01, **P < 0,001, ****P < 0,0001, n = 7. *P < 0,05, **P < 0,01, **P < 0,001, ****P < 0,0001, n = 7. *P <0,05, **P <0,01, **P <0,001, ****P <0,0001, n = 7. *P<0,05, **P<0,01, **P<0,001, ****P<0,0001, n=7.
La transferibilitat de les dades de rosegadors als humans és una qüestió complexa que juga un paper central en la interpretació de la importància de les observacions en el context de la recerca fisiològica i farmacològica. Per raons econòmiques i per facilitar la recerca, els ratolins sovint es mantenen a temperatura ambient per sota de la seva zona termoneutral, cosa que provoca l'activació de diversos sistemes fisiològics compensatoris que augmenten la taxa metabòlica i potencialment perjudiquen la traduïbilitat9. Així, l'exposició dels ratolins al fred pot fer que els ratolins siguin resistents a l'obesitat induïda per la dieta i pot prevenir la hiperglucèmia en rates tractades amb estreptozotocina a causa d'un augment del transport de glucosa no dependent d'insulina. Tanmateix, no està clar fins a quin punt l'exposició prolongada a diverses temperatures rellevants (des de l'ambient fins a la termoneutral) afecta la diferent homeòstasi energètica dels ratolins de pes normal (amb aliments) i dels ratolins DIO (amb HFD) i els paràmetres metabòlics, així com fins a quin punt van ser capaços d'equilibrar un augment de l'EE amb un augment de la ingesta d'aliments. L'estudi presentat en aquest article pretén aportar una mica de claredat a aquest tema.
Mostrem que en ratolins adults amb pes normal i ratolins DIO mascles, l'EE està inversament relacionat amb la temperatura ambient entre 22 i 30 °C. Per tant, l'EE a 22 °C va ser aproximadament un 30% més alta que a 30 °C en ambdós models de ratolí. Tanmateix, una diferència important entre els ratolins amb pes normal i els ratolins DIO és que, mentre que els ratolins amb pes normal van igualar l'EE a temperatures més baixes ajustant la ingesta d'aliments en conseqüència, la ingesta d'aliments dels ratolins DIO va variar a diferents nivells. Les temperatures de l'estudi van ser similars. Després d'un mes, els ratolins DIO mantinguts a 30 °C van guanyar més pes corporal i massa greixosa que els ratolins mantinguts a 22 °C, mentre que els humans normals mantinguts a la mateixa temperatura i durant el mateix període de temps no van provocar febre. En comparació amb temperatures properes a la termoneutralitat o a temperatura ambient, el creixement a temperatura ambient va fer que els ratolins DIO o de pes normal amb una dieta rica en greixos, però no amb una dieta de ratolí de pes normal, guanyessin relativament menys pes corporal. Amb el suport d'altres estudis17,18,19,20,21 però no per tots22,23.
Es planteja la hipòtesi que la capacitat de crear un microambient per reduir la pèrdua de calor desplaça la neutralitat tèrmica cap a l'esquerra8, 12. En el nostre estudi, tant l'addició de material de nidificació com l'ocultació van reduir l'EE, però no van resultar en neutralitat tèrmica fins a 28 °C. Per tant, les nostres dades no donen suport a que el punt baix de termoneutralitat en ratolins adults d'un sol genoll, amb o sense habitatges enriquits ambientalment, hagi de ser de 26-28 °C, tal com es mostra8,12, però sí que donen suport a altres estudis que mostren temperatures de termoneutralitat de 30 °C en ratolins de punt baix7, 10, 24. Per complicar les coses, s'ha demostrat que el punt termoneutralitat en ratolins no és estàtic durant el dia, ja que és més baix durant la fase de repòs (llum), possiblement a causa d'una menor producció de calories com a resultat de l'activitat i la termogènesi induïda per la dieta. Així, en la fase lluminosa, el punt inferior de neutralitat tèrmica resulta ser de ~29 °C, i en la fase fosca, de ~33 °C25.
En última instància, la relació entre la temperatura ambient i el consum total d'energia està determinada per la dissipació de calor. En aquest context, la relació entre la superfície i el volum és un determinant important de la sensibilitat tèrmica, que afecta tant la dissipació de calor (superfície) com la generació de calor (volum). A més de la superfície, la transferència de calor també està determinada per l'aïllament (taxa de transferència de calor). En humans, la massa de greix pot reduir la pèrdua de calor creant una barrera aïllant al voltant de la closca corporal, i s'ha suggerit que la massa de greix també és important per a l'aïllament tèrmic en ratolins, reduint el punt termoneutral i la sensibilitat a la temperatura per sota del punt tèrmic neutre (pendent de la corba). temperatura ambient en comparació amb l'EE)12. El nostre estudi no va ser dissenyat per avaluar directament aquesta suposada relació perquè les dades de composició corporal es van recollir 9 dies abans que es recollissin les dades de despesa energètica i perquè la massa de greix no va ser estable durant tot l'estudi. Tanmateix, com que els ratolins amb pes normal i DIO tenen un EE un 30% inferior a 30 °C que a 22 °C, malgrat una diferència d'almenys 5 vegades en la massa de greix, les nostres dades no donen suport a que l'obesitat hagi de proporcionar un factor d'aïllament bàsic, almenys no en el rang de temperatura investigat. Això està en línia amb altres estudis més ben dissenyats per explorar això4,24. En aquests estudis, l'efecte aïllant de l'obesitat era petit, però es va trobar que la pell proporcionava entre el 30 i el 50% de l'aïllament tèrmic total4,24. Tanmateix, en ratolins morts, la conductivitat tèrmica va augmentar aproximadament un 450% immediatament després de la mort, cosa que suggereix que l'efecte aïllant de la pell és necessari perquè els mecanismes fisiològics, inclosa la vasoconstricció, funcionin. A més de les diferències entre espècies en la pell entre ratolins i humans, el deficient efecte aïllant de l'obesitat en ratolins també pot estar influenciat per les següents consideracions: El factor aïllant de la massa greixosa humana està mediat principalment per la massa greixosa subcutània (gruix)26,27. Normalment en rosegadors Menys del 20% del greix animal total28. A més, la massa greixosa total pot ni tan sols ser una mesura subòptima de l'aïllament tèrmic d'un individu, ja que s'ha argumentat que la millora de l'aïllament tèrmic es veu compensada per l'inevitable augment de la superfície (i, per tant, l'augment de la pèrdua de calor) a mesura que augmenta la massa greixosa.
En ratolins amb pes normal, les concentracions plasmàtiques en dejú de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT i AST no van canviar a diverses temperatures durant gairebé 5 setmanes, probablement perquè els ratolins estaven en el mateix estat de balanç energètic. Eren els mateixos en pes i composició corporal que al final de l'estudi. D'acord amb la similitud en la massa greixosa, tampoc hi va haver diferències en els nivells plasmàtics de leptina, ni en la insulina, el pèptid C i el glucagó en dejú. Es van trobar més senyals en ratolins DIO. Tot i que els ratolins a 22 °C tampoc tenien un balanç energètic global negatiu en aquest estat (a mesura que guanyaven pes), al final de l'estudi tenien una deficiència energètica relativament més gran en comparació amb els ratolins criats a 30 °C, en condicions com ara una alta producció de cetones per part del cos (3-GB) i una disminució de la concentració de glicerol i TG al plasma. Tanmateix, les diferències en la lipòlisi dependents de la temperatura no semblen ser el resultat de canvis intrínsecs en el greix epididimari o inguinal, com ara canvis en l'expressió de la lipasa sensible a l'adipohormona, ja que els FFA i el glicerol alliberats del greix extret d'aquests dipòsits es troben entre els grups de temperatura. Els grups de temperatura són similars entre si. Tot i que no vam investigar el to simpàtic en l'estudi actual, altres han descobert que (basant-se en la freqüència cardíaca i la pressió arterial mitjana) està relacionat linealment amb la temperatura ambient en ratolins i és aproximadament més baix a 30 °C que a 22 °C (20% C). Per tant, les diferències en el to simpàtic dependents de la temperatura poden tenir un paper en la lipòlisi en el nostre estudi, però com que un augment del to simpàtic estimula en lloc d'inhibir la lipòlisi, altres mecanismes poden contrarestar aquesta disminució en ratolins cultivats. Paper potencial en la descomposició del greix corporal. Temperatura ambient. A més, part de l'efecte estimulant del to simpàtic sobre la lipòlisi està mediat indirectament per una forta inhibició de la secreció d'insulina, cosa que destaca l'efecte de la interrupció de la suplementació amb insulina sobre la lipòlisi30, però en el nostre estudi, la insulina plasmàtica en dejú i el to simpàtic del pèptid C a diferents temperatures no van ser suficients per alterar la lipòlisi. En canvi, vam trobar que les diferències en l'estat energètic van ser probablement el principal contribuent a aquestes diferències en els ratolins DIO. Les raons subjacents que condueixen a una millor regulació de la ingesta d'aliments amb EE en ratolins de pes normal requereixen més estudis. En general, però, la ingesta d'aliments està controlada per senyals homeostàtics i hedònics31,32,33. Tot i que hi ha debat sobre quin dels dos senyals és quantitativament més important,31,32,33 és ben sabut que el consum a llarg termini d'aliments rics en greixos condueix a un comportament alimentari més basat en el plaer que, fins a cert punt, no està relacionat amb l'homeòstasi. . – ingesta d'aliments regulada34,35,36. Per tant, l'augment del comportament alimentari hedònic dels ratolins DIO tractats amb un 45% d'alta densitat de greix (HFD) pot ser una de les raons per les quals aquests ratolins no van equilibrar la ingesta d'aliments amb l'EE. Curiosament, també es van observar diferències en la gana i les hormones reguladores de la glucosa en sang en els ratolins DIO amb temperatura controlada, però no en els ratolins amb pes normal. En els ratolins DIO, els nivells de leptina plasmàtica van augmentar amb la temperatura i els nivells de glucagó van disminuir amb la temperatura. La mesura en què la temperatura pot influir directament en aquestes diferències mereix un estudi més aprofundit, però en el cas de la leptina, el balanç energètic negatiu relatiu i, per tant, la menor massa grassa en ratolins a 22 °C sens dubte va tenir un paper important, ja que la massa grassa i la leptina plasmàtica estan altament correlacionades37. Tanmateix, la interpretació del senyal de glucagó és més desconcertant. Igual que amb la insulina, la secreció de glucagó es va inhibir fortament per un augment del to simpàtic, però es va predir que el to simpàtic més alt seria en el grup de 22 °C, que tenia les concentracions plasmàtiques de glucagó més altes. La insulina és un altre regulador potent del glucagó plasmàtic, i la resistència a la insulina i la diabetis tipus 2 estan fortament associades amb la hiperglucagonèmia en dejuni i postprandial 38,39. Tanmateix, els ratolins DIO del nostre estudi també eren insensibles a la insulina, per la qual cosa aquest tampoc podria ser el factor principal en l'augment de la senyalització del glucagó en el grup de 22 °C. El contingut de greix hepàtic també s'associa positivament amb un augment de la concentració de glucagó plasmàtic, els mecanismes del qual, al seu torn, poden incloure la resistència hepàtica al glucagó, la disminució de la producció d'urea, l'augment de les concentracions d'aminoàcids circulants i l'augment de la secreció de glucagó estimulada per aminoàcids40,41,42. Tanmateix, atès que les concentracions extraïbles de glicerol i TG no van diferir entre els grups de temperatura en el nostre estudi, això tampoc podria ser un factor potencial en l'augment de les concentracions plasmàtiques en el grup de 22 °C. La triiodotironina (T3) juga un paper crític en la taxa metabòlica general i la iniciació de la defensa metabòlica contra la hipotèrmia43,44. Així, la concentració plasmàtica de T3, possiblement controlada per mecanismes mediats centralment,45,46 augmenta tant en ratolins com en humans en condicions menys que termoneutrals47, tot i que l'augment en humans és menor, cosa que predisposa més als ratolins. Això és coherent amb la pèrdua de calor al medi ambient. No vam mesurar les concentracions plasmàtiques de T3 en l'estudi actual, però les concentracions poden haver estat més baixes en el grup de 30 °C, cosa que pot explicar l'efecte d'aquest grup sobre els nivells plasmàtics de glucagó, ja que nosaltres (Figura 5a actualitzada) i altres hem demostrat que la T3 augmenta el glucagó plasmàtic de manera dependent de la dosi. S'ha informat que les hormones tiroïdals indueixen l'expressió de FGF21 al fetge. Igual que el glucagó, les concentracions plasmàtiques de FGF21 també van augmentar amb les concentracions plasmàtiques de T3 (Figura suplementària 5b i ref. 48), però en comparació amb el glucagó, les concentracions plasmàtiques de FGF21 en el nostre estudi no es van veure afectades per la temperatura. Les raons subjacents d'aquesta discrepància requereixen més estudis, però la inducció de FGF21 impulsada per T3 hauria de produir-se a nivells més alts d'exposició a T3 en comparació amb la resposta observada de glucagó impulsada per T3 (Fig. suplementària 5b).
S'ha demostrat que la HFD està fortament associada amb una tolerància alterada a la glucosa i una resistència a la insulina (marcadors) en ratolins criats a 22 °C. Tanmateix, la HFD no es va associar ni amb una tolerància alterada a la glucosa ni amb una resistència a la insulina quan es va cultivar en un entorn termoneutral (definit aquí com a 28 °C) 19. En el nostre estudi, aquesta relació no es va replicar en ratolins DIO, però els ratolins amb pes normal mantinguts a 30 °C van millorar significativament la tolerància a la glucosa. La raó d'aquesta diferència requereix més estudis, però pot estar influenciada pel fet que els ratolins DIO del nostre estudi eren resistents a la insulina, amb concentracions plasmàtiques de pèptid C en dejú i concentracions d'insulina de 12 a 20 vegades més altes que les dels ratolins amb pes normal, i a la sang amb l'estómac buit, concentracions de glucosa d'uns 10 mM (uns 6 mM amb pes corporal normal), cosa que sembla deixar una petita finestra per a qualsevol efecte beneficiós potencial de l'exposició a condicions termoneutrals per millorar la tolerància a la glucosa. Un possible factor de confusió és que, per raons pràctiques, la PTGO es duu a terme a temperatura ambient. Per tant, els ratolins allotjats a temperatures més altes van experimentar un xoc de fred lleu, que pot afectar l'absorció/eliminació de glucosa. Tanmateix, basant-se en concentracions similars de glucosa en sang en dejú en diferents grups de temperatura, és possible que els canvis en la temperatura ambient no hagin afectat significativament els resultats.
Com s'ha esmentat anteriorment, recentment s'ha destacat que augmentar la temperatura ambient pot atenuar algunes reaccions a l'estrès per fred, cosa que pot qüestionar la transferibilitat de les dades de ratolins als humans. Tanmateix, no està clar quina és la temperatura òptima per mantenir els ratolins per imitar la fisiologia humana. La resposta a aquesta pregunta també pot estar influenciada pel camp d'estudi i l'objectiu final que s'estudia. Un exemple d'això és l'efecte de la dieta sobre l'acumulació de greix al fetge, la tolerància a la glucosa i la resistència a la insulina19. Pel que fa a la despesa energètica, alguns investigadors creuen que la termoneutralitat és la temperatura òptima per a la cria, ja que els humans necessiten poca energia addicional per mantenir la temperatura corporal central, i defineixen una temperatura d'una sola volta per a ratolins adults com a 30 °C7,10. Altres investigadors creuen que una temperatura comparable a la que els humans solen experimentar amb ratolins adults sobre un genoll és de 23-25 °C, ja que van trobar que la termoneutralitat és de 26-28 °C i, basant-se en els humans, la seva temperatura crítica inferior, definida aquí com a 23 °C, és lleugerament 8,12. El nostre estudi és coherent amb diversos altres estudis que afirmen que la neutralitat tèrmica no s'aconsegueix a 26-28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, cosa que indica que 23-25 °C és massa baix. Un altre factor important a tenir en compte pel que fa a la temperatura ambient i la termoneutralitat en ratolins és l'allotjament individual o en grup. Quan els ratolins s'allotjaven en grups en lloc d'individualment, com en el nostre estudi, la sensibilitat a la temperatura es va reduir, possiblement a causa de l'amuntegament dels animals. Tanmateix, la temperatura ambient encara estava per sota del LTL de 25 quan es van utilitzar tres grups. Potser la diferència interespecífica més important en aquest sentit és la importància quantitativa de l'activitat de BAT com a defensa contra la hipotèrmia. Així, mentre que els ratolins van compensar en gran mesura la seva major pèrdua de calories augmentant l'activitat de BAT, que és superior al 60% d'EE només a 5 °C,51,52 la contribució de l'activitat de BAT humana a l'EE va ser significativament més alta, molt més petita. Per tant, reduir l'activitat de BAT pot ser una manera important d'augmentar la traducció humana. La regulació de l'activitat de BAT és complexa, però sovint està mediada pels efectes combinats de l'estimulació adrenèrgica, les hormones tiroïdals i l'expressió d'UCP114,54,55,56,57. Les nostres dades indiquen que cal augmentar la temperatura per sobre dels 27,5 °C en comparació amb els ratolins a 22 °C per tal de detectar diferències en l'expressió dels gens BAT responsables de la funció/activació. Tanmateix, les diferències trobades entre els grups a 30 i 22 °C no sempre indicaven un augment de l'activitat de BAT en el grup de 22 °C, ja que Ucp1, Adrb2 i Vegf-a estaven regulats a la baixa en el grup de 22 °C. La causa principal d'aquests resultats inesperats encara no s'ha determinat. Una possibilitat és que la seva expressió augmentada potser no reflecteixi un senyal de temperatura ambient elevada, sinó un efecte agut de moure'ls de 30 °C a 22 °C el dia de la retirada (els ratolins ho van experimentar 5-10 minuts abans de l'enlairament).
Una limitació general del nostre estudi és que només vam estudiar ratolins mascles. Altres investigacions suggereixen que el sexe pot ser una consideració important en les nostres indicacions principals, ja que els ratolins femelles d'un sol genoll són més sensibles a la temperatura a causa d'una major conductivitat tèrmica i al manteniment de temperatures centrals més controlades. A més, els ratolins femelles (amb HFD) van mostrar una major associació de la ingesta d'energia amb l'EE a 30 °C en comparació amb els ratolins mascles que van consumir més ratolins del mateix sexe (20 °C en aquest cas) 20. Així, en els ratolins femelles, l'efecte del contingut subtermonetral és més alt, però té el mateix patró que en els ratolins mascles. En el nostre estudi, ens vam centrar en ratolins mascles d'un sol genoll, ja que aquestes són les condicions en què es duen a terme la majoria dels estudis metabòlics que examinen l'EE. Una altra limitació del nostre estudi va ser que els ratolins van seguir la mateixa dieta durant tot l'estudi, cosa que va impedir estudiar la importància de la temperatura ambient per a la flexibilitat metabòlica (mesurada pels canvis de RER per als canvis dietètics en diverses composicions de macronutrients). en ratolins femelles i mascles mantinguts a 20 °C en comparació amb els ratolins corresponents mantinguts a 30 °C.
En conclusió, el nostre estudi demostra que, com en altres estudis, els ratolins de pes normal de la primera volta són termoneutrals per sobre dels 27,5 °C previstos. A més, el nostre estudi demostra que l'obesitat no és un factor aïllant important en ratolins amb pes normal o DIO, la qual cosa resulta en ràtios de temperatura:EE similars en ratolins DIO i de pes normal. Mentre que la ingesta d'aliments dels ratolins de pes normal va ser coherent amb l'EE i, per tant, va mantenir un pes corporal estable durant tot el rang de temperatures, la ingesta d'aliments dels ratolins DIO va ser la mateixa a diferents temperatures, la qual cosa va resultar en una proporció més alta de ratolins a 30 °C que van guanyar més pes corporal a 22 °C. En general, es justifiquen estudis sistemàtics que examinin la importància potencial de viure per sota de temperatures termoneutrals a causa de la baixa tolerabilitat que sovint s'observa entre estudis amb ratolins i humans. Per exemple, en estudis d'obesitat, una explicació parcial de la traduïbilitat generalment més deficient pot ser deguda al fet que els estudis de pèrdua de pes murí se solen realitzar en animals moderadament estressats per fred que es mantenen a temperatura ambient a causa del seu augment d'EE. Pèrdua de pes exagerada en comparació amb el pes corporal esperat d'una persona, en particular si el mecanisme d'acció depèn d'augmentar l'EE mitjançant l'augment de l'activitat de BAP, que és més activa i s'activa a temperatura ambient que a 30 °C.
De conformitat amb la Llei danesa d'experimentació animal (1987) i els Instituts Nacionals de Salut (publicació núm. 85-23) i el Conveni europeu per a la protecció dels vertebrats utilitzats amb finalitats experimentals i altres finalitats científiques (Consell d'Europa núm. 123, Estrasburg, 1985).
Es van obtenir ratolins C57BL/6J mascles de vint setmanes de Janvier Saint Berthevin Cedex, França, i se'ls va donar menjar estàndard ad libitum (Altromin 1324) i aigua (~22 °C) després d'un cicle de llum:fosc de 12:12 hores a temperatura ambient. Els ratolins DIO mascles (20 setmanes) es van obtenir del mateix proveïdor i se'ls va donar accés ad libitum a una dieta rica en greixos del 45% (núm. de cat. D12451, Research Diet Inc., NJ, EUA) i aigua en condicions de cria. Els ratolins es van adaptar a l'entorn una setmana abans de l'inici de l'estudi. Dos dies abans de la transferència al sistema de calorimetria indirecta, els ratolins es van pesar, es van sotmetre a una ressonància magnètica (EchoMRITM, TX, EUA) i es van dividir en quatre grups corresponents al pes corporal, el greix i el pes corporal normal.
A la Figura 8 es mostra un diagrama gràfic del disseny de l'estudi. Els ratolins es van transferir a un sistema de calorimetria indirecta tancat i amb temperatura controlada a Sable Systems Internationals (Nevada, EUA), que incloïa monitors de qualitat dels aliments i de l'aigua i un marc Promethion BZ1 que registrava els nivells d'activitat mesurant les interrupcions del feix. XYZ. Els ratolins (n = 8) es van allotjar individualment a 22, 25, 27,5 o 30 °C utilitzant roba de llit però sense refugi ni material de niu en un cicle de llum:fosc de 12:12 hores (llum: 06:00–18:00). 2500 ml/min. Els ratolins es van aclimatar durant 7 dies abans del registre. Els registres es van recollir quatre dies seguits. Posteriorment, els ratolins es van mantenir a les temperatures respectives de 25, 27,5 i 30 °C durant 12 dies més, després dels quals es van afegir els concentrats cel·lulars tal com es descriu a continuació. Mentrestant, grups de ratolins mantinguts a 22 °C es van mantenir a aquesta temperatura durant dos dies més (per recollir noves dades de referència), i després la temperatura es va augmentar en passos de 2 °C cada dos dies al començament de la fase lumínica (06:00) fins a arribar als 30 °C. Després d'això, la temperatura es va baixar a 22 °C i es van recollir dades durant dos dies més. Després de dos dies addicionals de registre a 22 °C, es van afegir pells a totes les cèl·lules a totes les temperatures, i la recollida de dades va començar el segon dia (dia 17) i durant tres dies. Després d'això (dia 20), es va afegir material de nidificació (8-10 g) a totes les cèl·lules al començament del cicle lumínic (06:00) i es van recollir dades durant tres dies més. Així, al final de l'estudi, els ratolins mantinguts a 22 °C es van mantenir a aquesta temperatura durant 21/33 dies i a 22 °C durant els últims 8 dies, mentre que els ratolins a altres temperatures es van mantenir a aquesta temperatura durant 33 dies/33 dies. Els ratolins van ser alimentats durant el període d'estudi.
Els ratolins amb pes normal i els DIO van seguir els mateixos procediments d'estudi. El dia -9, els ratolins van ser pesats, es van sotmetre a ressonància magnètica i es van dividir en grups comparables en pes corporal i composició corporal. El dia -7, els ratolins van ser transferits a un sistema de calorimetria indirecta tancat amb temperatura controlada fabricat per SABLE Systems International (Nevada, EUA). Els ratolins es van allotjar individualment amb roba de llit, però sense materials de niu ni refugi. La temperatura s'estableix a 22, 25, 27,5 o 30 °C. Després d'una setmana d'aclimatació (dies -7 a 0, els animals no van ser molestats), es van recollir dades durant quatre dies consecutius (dies 0-4, dades que es mostren a les FIGS. 1, 2, 5). Posteriorment, els ratolins mantinguts a 25, 27,5 i 30 °C es van mantenir en condicions constants fins al dia 17. Al mateix temps, la temperatura del grup de 22 °C es va augmentar a intervals de 2 °C cada dos dies ajustant el cicle de temperatura (06:00 h) a l'inici de l'exposició a la llum (les dades es mostren a la Fig. 1). El dia 15, la temperatura va baixar a 22 °C i es van recollir dades de dos dies per proporcionar dades de referència per a tractaments posteriors. Es van afegir pells a tots els ratolins el dia 17 i es va afegir material de nidificació el dia 20 (Fig. 5). El dia 23, es van pesar els ratolins i es van sotmetre a una ressonància magnètica, i després es van deixar sols durant 24 hores. El dia 24, els ratolins van dejunar des de l'inici del fotoperíode (06:00) i van rebre OGTT (2 g/kg) a les 12:00 (6-7 hores de dejuni). Posteriorment, els ratolins van tornar a les seves respectives condicions SABLE i van ser sacrificats el segon dia (dia 25).
Els ratolins DIO (n = 8) van seguir el mateix protocol que els ratolins de pes normal (com s'ha descrit anteriorment i a la Figura 8). Els ratolins van mantenir una despesa energètica alta del 45% durant tot l'experiment.
El VO2 i el VCO2, així com la pressió de vapor d'aigua, es van registrar a una freqüència d'1 Hz amb una constant de temps de cel·la de 2,5 min. La ingesta d'aliments i aigua es va recollir mitjançant un registre continu (1 Hz) del pes dels cubs d'aliments i aigua. El monitor de qualitat utilitzat va informar d'una resolució de 0,002 g. Els nivells d'activitat es van registrar mitjançant un monitor de matriu de feix 3D XYZ, les dades es van recollir a una resolució interna de 240 Hz i es van informar cada segon per quantificar la distància total recorreguda (m) amb una resolució espacial efectiva de 0,25 cm. Les dades es van processar amb Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, calculant l'EE i el RER i filtrant els valors atípics (per exemple, esdeveniments d'àpats falsos). L'intèrpret de macros està configurat per generar dades per a tots els paràmetres cada cinc minuts.
A més de regular l'EE, la temperatura ambient també pot regular altres aspectes del metabolisme, inclòs el metabolisme postprandial de la glucosa, mitjançant la regulació de la secreció d'hormones que metabolitzen la glucosa. Per provar aquesta hipòtesi, finalment vam completar un estudi de temperatura corporal provocant ratolins de pes normal amb una càrrega oral de glucosa DIO (2 g/kg). Els mètodes es descriuen detalladament en materials addicionals.
Al final de l'estudi (dia 25), els ratolins van ser dejunats durant 2-3 hores (començant a les 06:00), anestesiats amb isoflurà i completament dessagnats mitjançant venopunció retroorbital. La quantificació de lípids plasmàtics i hormones i lípids al fetge es descriu als materials suplementaris.
Per investigar si la temperatura de la closca causa canvis intrínsecs en el teixit adipós que afecten la lipòlisi, es va excisar teixit adipós inguinal i epididimal directament de ratolins després de l'última etapa del sagnat. Els teixits es van processar mitjançant el nou assaig de lipòlisi ex vivo descrit als mètodes suplementaris.
El teixit adipós marró (BAT) es va recollir el dia del final de l'estudi i es va processar tal com es descriu als mètodes suplementaris.
Les dades es presenten com a mitjana ± SEM. Els gràfics es van crear amb GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) i els gràfics es van editar amb Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). La significació estadística es va avaluar amb GraphPad Prism i es va comprovar mitjançant la prova t per a aparellats, ANOVA unidireccional/bidireccional de mesures repetides seguida de la prova de comparacions múltiples de Tukey o ANOVA unidireccional no aparellada seguida de la prova de comparacions múltiples de Tukey segons calgués. La distribució gaussiana de les dades es va validar mitjançant la prova de normalitat de D'Agostino-Pearson abans de la prova. La mida de la mostra s'indica a la secció corresponent de la secció "Resultats", així com a la llegenda. La repetició es defineix com qualsevol mesura realitzada al mateix animal (in vivo o en una mostra de teixit). Pel que fa a la reproductibilitat de les dades, es va demostrar una associació entre la despesa energètica i la temperatura del cas en quatre estudis independents que utilitzaven diferents ratolins amb un disseny d'estudi similar.
Els protocols experimentals detallats, els materials i les dades en brut estan disponibles si es sol·liciten de manera raonable a l'autor principal, Rune E. Kuhre. Aquest estudi no va generar nous reactius únics, línies cel·lulars/animals transgèniques ni dades de seqüenciació.
Per obtenir més informació sobre el disseny de l'estudi, consulteu el resum de Nature Research Report enllaçat a aquest article.
Totes les dades formen un gràfic. 1-7 es van dipositar al repositori de la base de dades Science, amb el número d'accés: 1253.11.sciencedb.02284 o https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Les dades que es mostren a ESM es poden enviar a Rune E Kuhre després de proves raonables.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO i Tang-Christensen, M. Animals de laboratori com a models substituts de l'obesitat humana. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO i Tang-Christensen, M. Animals de laboratori com a models substituts de l'obesitat humana.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. i Tang-Christensen M. Animals de laboratori com a models substituts de l'obesitat humana. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO i 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 i Tang-Christensen, M. Animals d'experimentació com a model substitut per als humans.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. i Tang-Christensen M. Animals de laboratori com a models substituts d'obesitat en humans.Acta Pharmacology. delicte 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Càlcul de la nova constant de Mie i determinació experimental de la mida de la cremada. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ El sistema termorregulador del ratolí: les seves implicacions per a la transferència de dades biomèdiques als humans. Fisiologia. Comportament. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i Nedergaard, J. No insulating effect of obesity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i Nedergaard, J. No insulating effect of obesity.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. i Nedergaard J. No isolation effect of obesity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. i 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. i Nedergaard, J. L'obesitat no té cap efecte aïllant.Sí. J. Fisiologia. Endocrí. Metabolisme. 311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al. El teixit adipós marró adaptat a la temperatura modula la sensibilitat a la insulina. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Una temperatura crítica més baixa i la termogènesi induïda pel fred estaven inversament relacionades amb el pes corporal i la taxa metabòlica basal en individus prims i amb sobrepès. J. Warmly. biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. i Nedergaard, J. Temperatures òptimes d'habitatge per a ratolins per imitar l'entorn tèrmic dels humans: un estudi experimental. Fischer, AW, Cannon, B. i Nedergaard, J. Temperatures òptimes d'habitatge per a ratolins per imitar l'entorn tèrmic dels humans: un estudi experimental.Fischer, AW, Cannon, B., i Nedergaard, J. Temperatures òptimes de la llar perquè els ratolins imitin l'entorn tèrmic humà: un estudi experimental. 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. i Nedergaard J. Temperatura òptima d'allotjament per a ratolins que simulen l'entorn tèrmic humà: un estudi experimental.Moore. Metabolisme. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. i Speakman, JR Quina és la millor temperatura d'habitatge per traslladar experiments amb ratolins a humans? Keijer, J., Li, M. i Speakman, JR Quina és la millor temperatura d'habitatge per traslladar experiments amb ratolins a humans?Keyer J, Lee M i Speakman JR Quina és la millor temperatura ambient per transferir experiments amb ratolins a humans? Keijer, J., Li, M. i 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. i Speakman, JRKeyer J, Lee M i Speakman JR Quina és la temperatura òptima de la closca per transferir experiments en ratolins a humans?Moore. Metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ i MacDougald, OA Ratolins com a models experimentals per a la fisiologia humana: quan importen diversos graus de temperatura de l'habitatge. Seeley, RJ i MacDougald, OA Ratolins com a models experimentals per a la fisiologia humana: quan importen diversos graus de temperatura de l'habitatge. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека: когда неспериментальные модели для физиологии человека: когда неспериментальные модели для физиологии человека: когда неспериментальные модели для физиологии человека имеют значение. Seeley, RJ i MacDougald, OA. Ratolins com a models experimentals per a la fisiologia humana: quan uns quants graus en un habitatge marquen la diferència. 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时。 Seeley, RJ i MacDougald, OA Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда нескольная модель физиологии человека: когда нескольная нескольная модель физиологии помещении имеют значение. Seeley, RJ i MacDougald, OA ratolins com a model experimental de fisiologia humana: quan importen uns quants graus de temperatura ambient.Metabolisme nacional. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. i Nedergaard, J. La resposta a la pregunta "Quina és la millor temperatura d'habitatge per traslladar experiments amb ratolins a humans?" Fischer, AW, Cannon, B. i Nedergaard, J. La resposta a la pregunta "Quina és la millor temperatura d'habitatge per traslladar experiments amb ratolins a humans?" Fischer, AW, Cannon, B. i Nedergaard, J. Resposta a la pregunta "Quina és la millor temperatura ambient per transferir experiments amb ratolins a humans?" Fischer, AW, Cannon, B. i 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. i Nedergaard J. Respostes a la pregunta "Quina és la temperatura òptima de la closca per transferir experiments amb ratolí a humans?"Sí: termoneutral. Moore. Metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Data de publicació: 28 d'octubre de 2022
