Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε το Nature.com. Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS. Για την καλύτερη εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στο Internet Explorer). Εν τω μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχιζόμενη υποστήριξη, θα καταστήσουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Οι περισσότερες μεταβολικές μελέτες σε ποντίκια διεξάγονται σε θερμοκρασία δωματίου, αν και υπό αυτές τις συνθήκες, σε αντίθεση με τους ανθρώπους, τα ποντίκια δαπανούν πολλή ενέργεια που διατηρούν εσωτερική θερμοκρασία. Εδώ, περιγράφουμε το φυσιολογικό βάρος και την παχυσαρκία που προκαλείται από τη διατροφή (DIO) σε ποντίκια C57BL/6J που τροφοδοτούσαν το Chow Chow ή μια δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά 45%, αντίστοιχα. Τα ποντίκια τοποθετήθηκαν για 33 ημέρες στους 22, 25, 27,5 και 30 ° C σε ένα έμμεσο σύστημα θερμιδομετρίας. Δείχνουμε ότι οι ενεργειακές δαπάνες αυξάνονται γραμμικά από 30 ° C σε 22 ° C και είναι περίπου 30% υψηλότερα στους 22 ° C και στα δύο μοντέλα ποντικών. Σε κανονικά ποντίκια βάρους, η πρόσληψη τροφής εξουδετερώθηκε EE. Αντίθετα, τα DIO ποντίκια δεν μείωσαν την πρόσληψη τροφής όταν μειώθηκε η EE. Έτσι, στο τέλος της μελέτης, τα ποντίκια στους 30 ° C είχαν υψηλότερο σωματικό βάρος, μάζα λίπους και γλυκερόλη πλάσματος και τριγλυκερίδια από τα ποντίκια στους 22 ° C. Η ανισορροπία σε ποντίκια DIO μπορεί να οφείλεται σε αυξημένη δίαιτα με βάση την ευχαρίστηση.
Το ποντίκι είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο ζωικό μοντέλο για τη μελέτη της ανθρώπινης φυσιολογίας και της παθοφυσιολογίας και είναι συχνά το προεπιλεγμένο ζώο που χρησιμοποιείται στα αρχικά στάδια της ανακάλυψης και της ανάπτυξης φαρμάκων. Ωστόσο, τα ποντίκια διαφέρουν από τους ανθρώπους με διάφορους σημαντικούς φυσιολογικούς τρόπους και ενώ η αλλομετρική κλιμάκωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάποιο βαθμό για να μεταφραστεί σε ανθρώπους, οι τεράστιες διαφορές μεταξύ ποντικών και ανθρώπων βρίσκονται στη θερμορύθμιση και την ενεργειακή ομοιόσταση. Αυτό καταδεικνύει μια θεμελιώδη ασυνέπεια. Η μέση σωματική μάζα ενηλίκων ποντικών είναι τουλάχιστον χίλια φορές μικρότερη από αυτή των ενηλίκων (50 g έναντι 50 kg) και η αναλογία επιφάνειας προς μάζα διαφέρει κατά περίπου 400 φορές λόγω του μη γραμμικού γεωμετρικού μετασχηματισμού που περιγράφεται από το MEE . Εξίσωση 2. Ως αποτέλεσμα, τα ποντίκια χάνουν σημαντικά περισσότερη θερμότητα σε σχέση με τον όγκο τους, έτσι είναι πιο ευαίσθητοι στη θερμοκρασία, πιο επιρρεπείς στην υποθερμία και έχουν έναν μέσο βασικό μεταβολικό ρυθμό δέκα φορές υψηλότερο από αυτό των ανθρώπων. Σε τυπική θερμοκρασία δωματίου (~ 22 ° C), τα ποντίκια πρέπει να αυξήσουν τη συνολική ενεργειακή δαπάνη τους κατά περίπου 30% για να διατηρήσουν τη θερμοκρασία του σώματος του πυρήνα. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, η EE αυξάνεται ακόμη περισσότερο κατά περίπου 50% και 100% στους 15 και 7 ° C σε σύγκριση με την EE στους 22 ° C. Έτσι, οι τυποποιημένες συνθήκες στέγασης προκαλούν αντίδραση κρύου στρες, η οποία θα μπορούσε να θέσει σε κίνδυνο τη δυνατότητα μεταφοράς των αποτελεσμάτων του ποντικιού στους ανθρώπους, καθώς οι άνθρωποι που ζουν στις σύγχρονες κοινωνίες περνούν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους σε θερμονικές συνθήκες (επειδή οι επιφάνειες της χαμηλότερης περιοχής μας σε όγκο μας κάνουν λιγότερο ευαίσθητους Η θερμοκρασία, καθώς δημιουργούμε μια θερμονική ζώνη (TNZ) γύρω μας. Μόνο 2-4 ° C7,8 στην πραγματικότητα, αυτή η σημαντική πτυχή έχει λάβει σημαντική προσοχή τα τελευταία χρόνια, 7,8,9,10,11,12 και έχει προταθεί ότι ορισμένες "διαφορές ειδών" μπορούν να μετριαστούν με την αύξηση του κελύφους Θερμοκρασία 9. Έτσι, αν η χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία στο θερμονετικό εύρος σε ποντίκια ενός γόνατος είναι πιο κοντά στους 25 ° C ή πιο κοντά στους 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 παραμένει αμφιλεγόμενη. Η EE και άλλες μεταβολικές παράμετροι έχουν περιοριστεί σε ώρες έως ημέρες, οπότε ο βαθμός στον οποίο η παρατεταμένη έκθεση σε διαφορετικές θερμοκρασίες μπορεί να επηρεάσει τις μεταβολικές παραμέτρους όπως το σωματικό βάρος είναι ασαφές. Η κατανάλωση, η αξιοποίηση του υποστρώματος, η ανοχή γλυκόζης και οι συγκεντρώσεις λιπιδίων και γλυκόζης στο πλάσμα και οι ορμόνες που ρυθμίζουν την όρεξη. Επιπλέον, απαιτούνται περαιτέρω έρευνα για να εξακριβωθεί σε ποιο βαθμό η διατροφή μπορεί να επηρεάσει αυτές τις παραμέτρους (DIO ποντίκια σε δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά μπορεί να είναι πιο προσανατολισμένη προς μια δίαιτα που βασίζεται στην ευχαρίστηση). Για να παρέχουμε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτό το θέμα, εξετάσαμε την επίδραση της θερμοκρασίας εκτροφής στις προαναφερθείσες μεταβολικές παραμέτρους σε αρσενικά ποντίκια που προκαλούνται από φυσιολογικό βάρος και παχύσαρκους ποντίκια που προκαλούνται από δίαιτα (DIO) σε δίαιτα υψηλού λίπους 45%. Τα ποντίκια διατηρήθηκαν στους 22, 25, 27,5 ή 30 ° C για τουλάχιστον τρεις εβδομάδες. Οι θερμοκρασίες κάτω από τους 22 ° C δεν έχουν μελετηθεί επειδή η τυπική περίβλημα των ζώων είναι σπάνια κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου. Διαπιστώσαμε ότι τα ποντίκια DIO κανονικού βάρους και μονού κύκλου ανταποκρίθηκαν παρομοίως με τις μεταβολές της θερμοκρασίας περιβλήματος όσον αφορά την ΕΕ και ανεξάρτητα από την κατάσταση περιβλήματος (με ή χωρίς υλικό καταφυγίου/φωλιάσματος). Ωστόσο, ενώ τα φυσιολογικά ποντίκια βάρους ρύθμισαν την πρόσληψη τροφής σύμφωνα με την ΕΕ, η πρόσληψη τροφίμων των ποντικών DIO ήταν σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητη από την ΕΕ, με αποτέλεσμα τα ποντίκια να κερδίζουν περισσότερο βάρος. Σύμφωνα με τα δεδομένα σωματικού βάρους, οι συγκεντρώσεις πλάσματος λιπιδίων και κετόνων έδειξαν ότι τα DiO ποντίκια στους 30 ° C είχαν πιο θετικό ενεργειακό ισοζύγιο από τα ποντίκια στους 22 ° C. Οι υποκείμενοι λόγοι για τις διαφορές στην ισορροπία της πρόσληψης ενέργειας και της EE μεταξύ του φυσιολογικού βάρους και των ποντικών DIO απαιτούν περαιτέρω μελέτη, αλλά μπορεί να σχετίζονται με παθοφυσιολογικές μεταβολές στα ποντίκια DIO και την επίδραση της δίαιτας με βάση την ευχαρίστηση ως αποτέλεσμα μιας παχύσαρκης διατροφής.
Το EE αυξήθηκε γραμμικά από 30 σε 22 ° C και ήταν περίπου 30% υψηλότερος στους 22 ° C σε σύγκριση με τους 30 ° C (Σχήμα 1Α, Β). Η συναλλαγματική ισοτιμία (RER) ήταν ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία (Εικόνα 1C, D). Η πρόσληψη τροφής ήταν σύμφωνη με τη δυναμική της EE και αυξήθηκε με τη μείωση της θερμοκρασίας (επίσης ~ 30% υψηλότερη στους 22 ° C σε σύγκριση με τους 30 ° C (Εικόνα 1Ε, F). 1G).
Τα αρσενικά ποντίκια (C57BL/6J, 20 εβδομάδων, μεμονωμένες κατοικίες, n = 7) στεγάστηκαν σε μεταβολικούς κλωβούς στους 22 ° C για μία εβδομάδα πριν από την έναρξη της μελέτης. Δύο ημέρες μετά τη συλλογή δεδομένων υποβάθρου, η θερμοκρασία αυξήθηκε σε αυξήσεις 2 ° C στις 06:00 ώρες την ημέρα (αρχή της φωτεινής φάσης). Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσο ± τυπικό σφάλμα του μέσου όρου και η σκοτεινή φάση (18: 00-06: 00 ώρες) αντιπροσωπεύεται από ένα γκρίζο κουτί. Μια ενεργειακή δαπάνη (KCAL/h), Β συνολική δαπάνη ενέργειας σε διάφορες θερμοκρασίες (KCAL/24 ώρες), C Αναπνευστική συναλλαγματική ισοτιμία (VCO2/VO2: 0,7-1,0) (Η μηδενική τιμή ορίζεται ως 0,7). e Αθροιστική πρόσληψη τροφής (G), F 24H Συνολική πρόσληψη τροφίμων, G 24H Συνολική πρόσληψη νερού (ML), Η συνολική πρόσληψη νερού 24H, I Αθροιστικό Επίπεδο Δραστηριότητας (Μ) και J Συνολικό επίπεδο δραστηριότητας (M/24H). ). Τα ποντίκια διατηρήθηκαν στην υποδεικνυόμενη θερμοκρασία για 48 ώρες. Τα δεδομένα που παρουσιάζονται για 24, 26, 28 και 30 ° C αναφέρονται στις τελευταίες 24 ώρες κάθε κύκλου. Τα ποντίκια παρέμειναν τροφοδοτημένα σε όλη τη μελέτη. Η στατιστική σημασία δοκιμάστηκε με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις της μονόδρομης ANOVA, ακολουθούμενη από τη δοκιμή πολλαπλής σύγκρισης του Tukey. Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν σημασία για την αρχική τιμή των 22 ° C, η σκίαση υποδεικνύει σημασία μεταξύ άλλων ομάδων όπως υποδεικνύεται. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <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. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001.Οι μέσες τιμές υπολογίστηκαν για ολόκληρη την πειραματική περίοδο (0-192 ώρες). n = 7.
Όπως και στην περίπτωση των φυσιολογικών ποντικών βάρους, η EE αυξήθηκε γραμμικά με τη μείωση της θερμοκρασίας και σε αυτή την περίπτωση, η EE ήταν επίσης περίπου 30% υψηλότερη στους 22 ° C σε σύγκριση με τους 30 ° C (Εικόνα 2Α, Β). Το RER δεν άλλαξε σε διαφορετικές θερμοκρασίες (Εικόνα 2C, D). Σε αντίθεση με τα κανονικά ποντίκια βάρους, η πρόσληψη τροφής δεν ήταν σύμφωνη με την EE ως συνάρτηση της θερμοκρασίας δωματίου. Η πρόσληψη τροφής, η πρόσληψη νερού και το επίπεδο δραστηριότητας ήταν ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία (Σχήματα 2Ε -J).
*Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <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. *Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001.Οι μέσες τιμές υπολογίστηκαν για ολόκληρη την πειραματική περίοδο (0-192 ώρες). n = 7.
Σε μια άλλη σειρά πειραμάτων, εξετάσαμε την επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος στις ίδιες παραμέτρους, αλλά αυτή τη φορά μεταξύ ομάδων ποντικών που διατηρήθηκαν συνεχώς σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Τα ποντίκια χωρίστηκαν σε τέσσερις ομάδες για να ελαχιστοποιηθούν οι στατιστικές αλλαγές στη μέση και τυπική απόκλιση του σωματικού βάρους, του λίπους και του φυσιολογικού σωματικού βάρους (Εικόνα 3Α -C). Μετά από 7 ημέρες εγκλιματισμού, καταγράφηκαν 4,5 ημέρες της ΕΕ. Η EE επηρεάζεται σημαντικά από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος τόσο κατά τη διάρκεια της ημέρας όσο και τη νύχτα (Εικόνα 3D) και αυξάνεται γραμμικά καθώς η θερμοκρασία μειώνεται από 27,5 ° C σε 22 ° C (Εικόνα 3Ε). Σε σύγκριση με άλλες ομάδες, η επανεξέταση της ομάδας 25 ° C μειώθηκε κάπως και δεν υπήρχαν διαφορές μεταξύ των υπόλοιπων ομάδων (Εικόνα 3F, G). Η πρόσληψη τροφής παράλληλα με το πρότυπο ΕΕ αυξήθηκε κατά περίπου 30% στους 22 ° C σε σύγκριση με τους 30 ° C (Εικόνα 3Η, Ι). Η κατανάλωση νερού και τα επίπεδα δραστηριότητας δεν διέφεραν σημαντικά μεταξύ των ομάδων (Εικόνα 3J, Κ). Η έκθεση σε διαφορετικές θερμοκρασίες για έως και 33 ημέρες δεν οδήγησε σε διαφορές στο σωματικό βάρος, στη μάζα και στη λιπαρή μάζα μεταξύ των ομάδων (Εικόνα 3N-S), αλλά οδήγησε σε μείωση της άπαχης σωματικής μάζας περίπου 15% σε σύγκριση με Αυτοαναφερόμενες βαθμολογίες (Εικ. 3Ν-S). 3Β, R, C)) και η μάζα λίπους αυξήθηκε κατά περισσότερο από 2 φορές (από ~ 1 g έως 2-3 g, Εικόνα 3C, Τ, C). Δυστυχώς, το ντουλάπι 30 ° C έχει σφάλματα βαθμονόμησης και δεν μπορεί να παρέχει ακριβή δεδομένα EE και RER.
- σωματικό βάρος (α), άπαχη μάζα (b) και λιπαρή μάζα (c) μετά από 8 ημέρες (μία ημέρα πριν από τη μεταφορά στο σύστημα Sable). D κατανάλωση ενέργειας (KCAL/Η). E Μέσης κατανάλωσης ενέργειας (0-108 ώρες) σε διάφορες θερμοκρασίες (KCAL/24 ώρες). F Αναλογία ανταλλαγής αναπνευστικών (RER) (VCO2/VO2). G Mean RER (VCO2/VO2). Η συνολική πρόσληψη τροφίμων (G). Εννοώ την πρόσληψη τροφής (G/24 ώρες). J Total Consumpline Water (ML). Κ Μέσος όρος κατανάλωσης νερού (ML/24 ώρες). l Αθροιστικό επίπεδο δραστηριότητας (Μ). M Μέσο επίπεδο δραστηριότητας (M/24 ώρες). n σωματικού βάρους την 18η ημέρα, o αλλαγή στο σωματικό βάρος (από -8η έως 18η ημέρα), p lean μάζα την 18η ημέρα, q Αλλαγή σε άπαχο μάζα (από -8η έως 18η ημέρα), r λιπαρή μάζα την ημέρα 18 , και αλλαγή στη μάζα λίπους (από -8 έως 18 ημέρες). Η στατιστική σημασία των επαναλαμβανόμενων μέτρων δοκιμάστηκε από την OneWay-Anova ακολουθούμενη από τη δοκιμή πολλαπλών συγκριτικών Tukey. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *P <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, *** Ρ <0,001, **** Ρ <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. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001.Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος + τυπικό σφάλμα του μέσου όρου, η σκοτεινή φάση (18: 00-06: 00 ώρες) αντιπροσωπεύεται από γκρίζα κουτιά. Οι τελείες στα ιστογράμματα αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα ποντίκια. Οι μέσες τιμές υπολογίστηκαν για ολόκληρη την πειραματική περίοδο (0-108 ώρες). n = 7.
Τα ποντίκια αντιστοιχούσαν σε σωματικό βάρος, άπαχο μάζα και λιπώδη μάζα κατά την έναρξη (Σχήματα 4Α -C) και διατηρήθηκαν στους 22, 25, 27,5 και 30 ° C όπως σε μελέτες με φυσιολογικό ποντίκι βάρους. . Κατά τη σύγκριση των ομάδων ποντικών, η σχέση μεταξύ ΕΕ και θερμοκρασίας έδειξε παρόμοια γραμμική σχέση με τη θερμοκρασία με την πάροδο του χρόνου στα ίδια ποντίκια. Έτσι, τα ποντίκια που διατηρούνται στους 22 ° C καταναλώνουν περίπου 30% περισσότερη ενέργεια από τα ποντίκια που διατηρούνται στους 30 ° C (Εικόνα 4D, Ε). Κατά τη μελέτη των αποτελεσμάτων στα ζώα, η θερμοκρασία δεν επηρέασε πάντοτε το RER (Εικόνα 4F, G). Η πρόσληψη τροφής, η πρόσληψη νερού και η δραστηριότητα δεν επηρεάστηκαν σημαντικά από τη θερμοκρασία (Σχήματα 4Η -Μ). Μετά από 33 ημέρες εκτροφής, τα ποντίκια στους 30 ° C είχαν σημαντικά υψηλότερο σωματικό βάρος από τους ποντικούς στους 22 ° C (Σχήμα 4Ν). Σε σύγκριση με τα αντίστοιχα σημεία βάσης, τα ποντίκια που εκτρέφονταν στους 30 ° C είχαν σημαντικά υψηλότερα σωματικά βάρη από τα ποντίκια που εκτρέφονταν στους 22 ° C (μέσος όρος ± τυπικό σφάλμα του μέσου όρου: Σχήμα 4ο). Η σχετικά υψηλότερη αύξηση βάρους οφειλόταν σε αύξηση της μάζας λίπους (Εικόνα 4ρ, Q) και όχι σε αύξηση της άπαχης μάζας (Εικόνα 4R, S). Σύμφωνα με την χαμηλότερη τιμή ΕΕ στους 30 ° C, η έκφραση αρκετών γονιδίων BAT που αυξάνουν τη λειτουργία/δραστικότητα BAT μειώθηκε στους 30 ° C σε σύγκριση με τους 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 και PRDM16. Άλλα βασικά γονίδια που αυξάνουν επίσης τη λειτουργία/δραστηριότητα του BAT δεν επηρεάστηκαν: SEMA3A (ρύθμιση ανάπτυξης νευριτών), TFAM (μιτοχονδριακή βιογένεση), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (γλυκονεογένεση) και CPT1A. Παραδόξως, οι UCP1 και VEGF-A, που σχετίζονται με αυξημένη θερμογόνο δράση, δεν μειώθηκαν στην ομάδα των 30 ° C. Στην πραγματικότητα, τα επίπεδα UCP1 σε τρία ποντίκια ήταν υψηλότερα από ό, τι στην ομάδα 22 ° C και ο VEGF-A και το ADRB2 ήταν σημαντικά αυξημένα. Σε σύγκριση με την ομάδα 22 ° C, τα ποντίκια που διατηρήθηκαν στους 25 ° C και 27,5 ° C δεν έδειξαν αλλαγή (Συμπληρωματικό Σχήμα 1).
- Βάρος σώματος (α), άπαχη μάζα (b) και λιπαρή μάζα (c) μετά από 9 ημέρες (μία ημέρα πριν από τη μεταφορά στο σύστημα Sable). D κατανάλωση ενέργειας (EE, KCAL/Η). E Μέσης κατανάλωσης ενέργειας (0-96 ώρες) σε διάφορες θερμοκρασίες (KCAL/24 ώρες). F Αναλογία ανταλλαγής αναπνευστικής ανταλλαγής (RER, VCO2/VO2). G Mean RER (VCO2/VO2). Η συνολική πρόσληψη τροφίμων (G). Εννοώ την πρόσληψη τροφής (G/24 ώρες). J Total Consumpline Water (ML). Κ Μέσος όρος κατανάλωσης νερού (ML/24 ώρες). l Αθροιστικό επίπεδο δραστηριότητας (Μ). M Μέσο επίπεδο δραστηριότητας (M/24 ώρες). n σωματικό βάρος την ημέρα 23 (g), o αλλαγή στο σωματικό βάρος, p lean μάζα, q αλλαγή στη μάζα άπαχης (g) την ημέρα 23 σε σύγκριση με την ημέρα 9, αλλαγή στη μάζα λίπους (g) στις 23 ημέρας, λίπος Μάζα (g) σε σύγκριση με την ημέρα 8, ημέρα 23 σε σύγκριση με -8η ημέρα. Η στατιστική σημασία των επαναλαμβανόμενων μέτρων δοκιμάστηκε από την OneWay-Anova ακολουθούμενη από τη δοκιμή πολλαπλών συγκριτικών Tukey. *Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001. *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <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. *Ρ <0,05, *** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001.Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος + τυπικό σφάλμα του μέσου όρου, η σκοτεινή φάση (18: 00-06: 00 ώρες) αντιπροσωπεύεται από γκρίζα κουτιά. Οι τελείες στα ιστογράμματα αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα ποντίκια. Οι μέσες τιμές υπολογίστηκαν για ολόκληρη την πειραματική περίοδο (0-96 ώρες). n = 7.
Όπως και οι άνθρωποι, τα ποντίκια συχνά δημιουργούν μικροπεριβάλλοντα για να μειώσουν την απώλεια θερμότητας στο περιβάλλον. Για να ποσοτικοποιήσουμε τη σημασία αυτού του περιβάλλοντος για την ΕΕ, αξιολογήσαμε την ΕΕ στις 22, 25, 27,5 και 30 ° C, με ή χωρίς δερμάτινες φρουρές και υλικό φωλιάσματος. Στους 22 ° C, η προσθήκη τυποποιημένων δερμάτων μειώνει την EE κατά περίπου 4%. Η επακόλουθη προσθήκη υλικού φωλεοποίησης μείωσε την ΕΕ κατά 3-4% (Σχήμα 5Α, Β). Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές αλλαγές στην πρόσληψη τροφής, στην πρόσληψη νερού ή στα επίπεδα δραστηριότητας με την προσθήκη σπιτιών ή δερμάτων + κλινοστρωμνής (Εικόνα 5i -P). Η προσθήκη του δέρματος και του υλικού φωλιάσματος μείωσε επίσης σημαντικά την EE στους 25 και 30 ° C, αλλά οι αποκρίσεις ήταν ποσοτικά μικρότερες. Στους 27,5 ° C δεν παρατηρήθηκε διαφορά. Συγκεκριμένα, σε αυτά τα πειράματα, η EE μειώθηκε με την αύξηση της θερμοκρασίας, στην περίπτωση αυτή περίπου 57% χαμηλότερη από την EE στους 30 ° C σε σύγκριση με τους 22 ° C (Σχήμα 5C -H). Η ίδια ανάλυση πραγματοποιήθηκε μόνο για την ελαφριά φάση, όπου η ΕΕ ήταν πιο κοντά στον βασικό μεταβολικό ρυθμό, αφού στην περίπτωση αυτή τα ποντίκια στηρίζονταν κυρίως στο δέρμα, με αποτέλεσμα συγκρίσιμα μεγέθη αποτελεσμάτων σε διαφορετικές θερμοκρασίες (Συμπληρωματικό Σχήμα 2Α -Η) .
Δεδομένα για ποντίκια από καταφύγιο και υλικό φωλιάσματος (σκούρο μπλε), σπίτι αλλά χωρίς υλικό φωλιάσματος (γαλάζιο) και υλικό σπιτιού και φωλιάς (πορτοκαλί). Η κατανάλωση ενέργειας (EE, KCAL/h) για τα δωμάτια Α, C, E και G στα 22, 25, 27,5 και 30 ° C, B, D, F και H σημαίνει EE (KCAL/H). Δεδομένα IP για ποντίκια που στεγάζονται στους 22 ° C: I αναπνευστικό ρυθμό (RER, VCO2/VO2), J MEAN RER (VCO2/VO2), Κ Αθροιστική πρόσληψη τροφίμων (G), L Μέση πρόσληψη τροφής (G/24 ώρες), M Συνολική πρόσληψη νερού (ML), N Μέσος όρος εισαγωγής νερού AUC (ML/24H), o συνολική δραστηριότητα (m), μέση επίπεδο δραστηριότητας (M/24H). Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος + τυπικό σφάλμα του μέσου όρου, η σκοτεινή φάση (18: 00-06: 00 ώρες) αντιπροσωπεύεται από γκρίζα κουτιά. Οι τελείες στα ιστογράμματα αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα ποντίκια. Η στατιστική σημασία των επαναλαμβανόμενων μέτρων δοκιμάστηκε από την OneWay-Anova ακολουθούμενη από τη δοκιμή πολλαπλών συγκριτικών Tukey. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01. *Р <0,05, ** μ <0,01. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01. *P <0,05, ** P <0,01。 *P <0,05, ** P <0,01。 *Р <0,05, ** μ <0,01. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01.Οι μέσες τιμές υπολογίστηκαν για ολόκληρη την πειραματική περίοδο (0-72 ώρες). n = 7.
Σε φυσιολογικούς ποντικούς βάρους (2-3 ώρες νηστείας), η εκτροφή σε διαφορετικές θερμοκρασίες δεν οδήγησε σε σημαντικές διαφορές στις συγκεντρώσεις πλάσματος Tg, 3-HB, χοληστερόλης, ALT και AST, αλλά HDL ως συνάρτηση της θερμοκρασίας. Εικόνα 6-Ε). Οι συγκεντρώσεις πλάσματος νηστείας της λεπτίνης, της ινσουλίνης, του c-πεπτιδίου και του γλυκογόνου δεν διέφεραν επίσης μεταξύ των ομάδων (Εικόνες 6G-J). Την ημέρα της δοκιμής ανοχής γλυκόζης (μετά από 31 ημέρες σε διαφορετικές θερμοκρασίες), το επίπεδο γλυκόζης αίματος βάσης (5-6 ώρες νηστείας) ήταν περίπου 6,5 mm, χωρίς διαφορά μεταξύ των ομάδων. Η χορήγηση της στοματικής γλυκόζης αύξησε σημαντικά τις συγκεντρώσεις γλυκόζης αίματος σε όλες τις ομάδες, αλλά τόσο η μέγιστη συγκέντρωση όσο και η αυξητική περιοχή κάτω από τις καμπύλες (IAUCS) (15-120 λεπτά) ήταν χαμηλότερες στην ομάδα των ποντικών που στεγάστηκαν στους 30 ° C (μεμονωμένα χρονικά σημεία: p <0,05 -Ρ <0,0001, Σχήμα 6Κ, L) σε σύγκριση με τα ποντίκια που στεγάστηκαν στους 22, 25 και 27,5 ° C (που δεν διέφεραν μεταξύ τους). Η χορήγηση της στοματικής γλυκόζης αύξησε σημαντικά τις συγκεντρώσεις γλυκόζης αίματος σε όλες τις ομάδες, αλλά τόσο η μέγιστη συγκέντρωση όσο και η αυξητική περιοχή κάτω από τις καμπύλες (IAUCS) (15-120 λεπτά) ήταν χαμηλότερες στην ομάδα των ποντικών που στεγάστηκαν στους 30 ° C (μεμονωμένα χρονικά σημεία: p <0,05 -Ρ <0,0001, Σχήμα 6Κ, L) σε σύγκριση με τα ποντίκια που στεγάζονται στους 22, 25 και 27,5 ° C (που δεν διέφεραν μεταξύ τους). Пероралноé вееышышышышышооо кцен πραγματοποιούμενοι. ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ, и и н н н и ыш ыш п п щ щ (о е в п н н н н н н н н н н н н н н н н п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п § рчичалис жежу у сο). Η από του στόματος χορήγηση γλυκόζης αύξησε σημαντικά τις συγκεντρώσεις γλυκόζης στο αίμα σε όλες τις ομάδες, αλλά τόσο η συγκέντρωση μέγιστης όσο και η αυξητική περιοχή κάτω από τις καμπύλες (IAUC) (15-120 λεπτά) ήταν χαμηλότερες στην ομάδα ποντικών 30 ° C (ξεχωριστά χρονικά σημεία: p <0,05- P <0,0001, Σχήμα 6Κ, L) σε σύγκριση με τα ποντίκια που διατηρούνται στους 22, 25 και 27,5 ° C (που δεν διέφεραν μεταξύ τους).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 各个时间点 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 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 ， 浓度 和 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点点: P <0,05 -p < 0,0001, 图 6K, L) 与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠 (彼此之间没有差异 彼此之间没有差异 彼此之间没有差异 相比。 相比。 相比。 相比。Η από του στόματος χορήγηση γλυκόζης αύξησε σημαντικά τις συγκεντρώσεις γλυκόζης στο αίμα σε όλες τις ομάδες, αλλά τόσο η μέγιστη συγκέντρωση όσο και η περιοχή κάτω από την καμπύλη (IAUC) (15-120 λεπτά) ήταν χαμηλότερες στην ομάδα ποντικών 30 ° C (όλα τα χρονικά σημεία).: P <0,05 -p <0,0001, рииI. : Ρ <0,05 -Ρ <0,0001, εικ.6L, L) σε σύγκριση με τα ποντίκια που διατηρούνται στους 22, 25 και 27,5 ° C (καμία διαφορά μεταξύ τους).
Οι συγκεντρώσεις πλάσματος TG, 3-HB, χοληστερόλης, HDL, ALT, AST, FFA, γλυκερόλη, λεπτίνη, ινσουλίνη, C-πεπτίδιο και γλυκαγόνη παρουσιάζονται σε ενήλικα αρσενικά Dio (AL) ποντίκια μετά από 33 ημέρες τροφοδοσίας στη υποδεικνυόμενη θερμοκρασία θερμοκρασίας . Τα ποντίκια δεν τράφηκαν 2-3 ώρες πριν από τη δειγματοληψία αίματος. Η εξαίρεση ήταν μια δοκιμή ανοχής γλυκόζης από του στόματος, η οποία πραγματοποιήθηκε δύο ημέρες πριν από το τέλος της μελέτης σε ποντίκια που νηστεύουν για 5-6 ώρες και διατηρήθηκε στην κατάλληλη θερμοκρασία για 31 ημέρες. Τα ποντίκια προκλήθηκαν με βάρος σωματικού βάρους 2 g/kg. Η περιοχή κάτω από τα δεδομένα καμπύλης (L) εκφράζεται ως βαθμιαία δεδομένα (IAUC). Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος ± SEM. Οι κουκίδες αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα δείγματα. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 7. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 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. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 7.
Σε ποντίκια DIO (επίσης νηστεία για 2-3 ώρες), οι συγκεντρώσεις χοληστερόλης πλάσματος, HDL, ALT, AST και FFA δεν διέφεραν μεταξύ των ομάδων. Τόσο η TG όσο και η γλυκερόλη ήταν σημαντικά αυξημένα στην ομάδα των 30 ° C σε σύγκριση με την ομάδα 22 ° C (Εικόνες 7Α -Η). Αντίθετα, το 3-GB ήταν περίπου 25% χαμηλότερο στους 30 ° C σε σύγκριση με 22 ° C (Σχήμα 7Β). Έτσι, παρόλο που τα ποντίκια που διατηρήθηκαν στους 22 ° C είχαν συνολικό θετικό ενεργειακό ισοζύγιο, όπως προτάθηκε με αύξηση βάρους, οι διαφορές στις συγκεντρώσεις Tg, γλυκερόλης και 3-HB υποδηλώνουν ότι τα ποντίκια στους 22 ° C όταν η δειγματοληψία ήταν μικρότερη από 22 ° ΝΤΟ. ° C. Τα ποντίκια που εκτράφηκαν στους 30 ° C ήταν σε σχετικά πιο ενεργειακά αρνητική κατάσταση. Σύμφωνα με αυτό, οι ηπατικές συγκεντρώσεις εκχυλίσιμης γλυκερόλης και TG, αλλά όχι γλυκογόνο και χοληστερόλης, ήταν υψηλότερες στην ομάδα των 30 ° C (Συμπληρωματικό Σχήμα 3Α-D). Για να διερευνηθεί εάν οι εξαρτώμενες από τη θερμοκρασία διαφορές στη λιπόλυση (όπως μετράται από το πλάσμα TG και τη γλυκερόλη) είναι το αποτέλεσμα εσωτερικών μεταβολών στο επιδιδυμικό ή βουβωνικό λίπος, εξάγουμε λιπώδη ιστό από αυτά τα καταστήματα στο τέλος της μελέτης και ποσοτικοποιημένα ελεύθερα λιπαρά οξέα ex ex ex ex vivo. and release of glycerol. Σε όλες τις πειραματικές ομάδες, δείγματα λιπώδους ιστού από επιδιδυμικές και βουβωνικές αποθήκες έδειξαν τουλάχιστον δύο φορές αύξηση της παραγωγής γλυκερόλης και FFA σε απόκριση της διέγερσης ισοπροτερενόλης (Συμπληρωματικό Σχήμα 4Α-Δ). Ωστόσο, δεν βρέθηκε καμία επίδραση της θερμοκρασίας του κελύφους στη βασική ή διεγερμένη με ισοπροτερενόλιο λιπόλυση. Σύμφωνα με το υψηλότερο σωματικό βάρος και τη μάζα λίπους, τα επίπεδα λεπτίνης στο πλάσμα ήταν σημαντικά υψηλότερα στην ομάδα των 30 ° C από ό, τι στην ομάδα 22 ° C (Εικόνα 7i). Αντίθετα, τα επίπεδα πλάσματος ινσουλίνης και C-πεπτιδίου δεν διέφεραν μεταξύ των ομάδων θερμοκρασίας (Εικόνα 7Κ, Κ), αλλά η γλουκαλιγκόν στο πλάσμα έδειξε εξάρτηση από τη θερμοκρασία, αλλά στην περίπτωση αυτή σχεδόν 22 ° C στην αντίθετη ομάδα συγκρίθηκε διπλάσια to 30°C. ΑΠΟ. Group C (Fig. 7l). FGF21 did not differ between different temperature groups (Fig. 7m). On the day of OGTT, baseline blood glucose was approximately 10 mM and did not differ between mice housed at different temperatures (Fig. 7n). Η από του στόματος χορήγηση γλυκόζης αύξησε τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα και κορυφώθηκε σε όλες τις ομάδες σε συγκέντρωση περίπου 18 mm 15 λεπτά μετά τη δοσολογία. Δεν υπήρξαν σημαντικές διαφορές στην IAUC (15-120 λεπτά) και συγκεντρώσεις σε διαφορετικά χρονικά σημεία μετά τη δόση (15, 30, 60, 90 και 120 λεπτά) (Εικόνα 7η, Ο).
Οι συγκεντρώσεις πλάσματος TG, 3-HB, χοληστερόλης, HDL, ALT, AST, FFA, γλυκερόλη, λεπτίνη, ινσουλίνη, C-πεπτίδιο, γλυκαγόνη και FGF21 παρουσιάστηκαν σε ποντίκια ενήλικων αρσενικών DIO (ΑΟ) μετά από 33 ημέρες σίτισης. καθορισμένη θερμοκρασία. Τα ποντίκια δεν τράφηκαν 2-3 ώρες πριν από τη δειγματοληψία αίματος. Η δοκιμή ανοχής γλυκόζης από το στόμα ήταν μια εξαίρεση καθώς πραγματοποιήθηκε σε δόση βάρους σωματικού βάρους 2 g/kg δύο ημέρες πριν από το τέλος της μελέτης σε ποντίκια που είχαν νησθεί για 5-6 ώρες και διατηρήθηκαν στην κατάλληλη θερμοκρασία για 31 ημέρες. Η περιοχή κάτω από τα δεδομένα καμπύλης (O) εμφανίζεται ως βαθμιαία δεδομένα (IAUC). Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος ± SEM. Οι κουκίδες αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα δείγματα. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 7. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 7. *P <0,05, ** p <0,01, ** p <0,001, **** p <0,0001, n = 7. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 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. *Ρ <0,05, ** Ρ <0,01, ** Ρ <0,001, **** Ρ <0,0001, η = 7.
Η δυνατότητα μεταφοράς των δεδομένων τρωκτικών στον άνθρωπο είναι ένα πολύπλοκο ζήτημα που διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην ερμηνεία της σημασίας των παρατηρήσεων στο πλαίσιο της φυσιολογικής και της φαρμακολογικής έρευνας. Για οικονομικούς λόγους και για τη διευκόλυνση της έρευνας, τα ποντίκια διατηρούνται συχνά σε θερμοκρασία δωματίου κάτω από τη θερμονοκίνητη ζώνη τους, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση διαφόρων αντισταθμιστικών φυσιολογικών συστημάτων που αυξάνουν τον μεταβολικό ρυθμό και ενδεχομένως να βλάψουν τη μεταφραστικότητα9. Έτσι, η έκθεση των ποντικών σε κρύο μπορεί να καταστήσει ανθεκτικό σε ποντίκια στην παχυσαρκία που προκαλείται από δίαιτα και μπορεί να αποτρέψει την υπεργλυκαιμία σε αρουραίους που υποβλήθηκαν σε αγωγή με στρεπτοζοτοκίνη λόγω της αυξημένης μεταφοράς γλυκόζης που δεν εξαρτώνται από την ινσουλίνη. Ωστόσο, δεν είναι σαφές σε ποιο βαθμό η παρατεταμένη έκθεση σε διάφορες σχετικές θερμοκρασίες (από το δωμάτιο έως το θερμονωτικό) επηρεάζει τη διαφορετική ενεργειακή ομοιόσταση των ποντικών φυσιολογικού βάρους (σε τρόφιμα) και Dio (σε HFD) και μεταβολικές παραμέτρους, καθώς και το βαθμό στην οποία ήταν σε θέση να εξισορροπήσουν την αύξηση της ΕΕ με αύξηση της πρόσληψης τροφίμων. Η μελέτη που παρουσιάστηκε σε αυτό το άρθρο στοχεύει να φέρει κάποια σαφήνεια σε αυτό το θέμα.
Δείχνουμε ότι σε φυσιολογικά ενήλικα ποντίκια ενηλίκων και αρσενικά Dio ποντίκια, η EE σχετίζεται αντιστρόφως με τη θερμοκρασία δωματίου μεταξύ 22 και 30 ° C. Έτσι, η EE στους 22 ° C ήταν περίπου 30% υψηλότερος από τους 30 ° C. Και στα δύο μοντέλα ποντικών. Ωστόσο, μια σημαντική διαφορά μεταξύ των φυσιολογικών ποντικών βάρους και των ποντικών DIO είναι ότι ενώ τα κανονικά ποντίκια βάρους ταιριάζουν με την ΕΕ σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, προσαρμόζοντας ανάλογα την πρόσληψη τροφής, η πρόσληψη τροφίμων των ποντικών DIO ποικίλλει σε διαφορετικά επίπεδα. Οι θερμοκρασίες της μελέτης ήταν παρόμοιες. Μετά από ένα μήνα, τα ποντίκια DIO διατηρήθηκαν στους 30 ° C κέρδισαν περισσότερο σωματικό βάρος και λίπη μάζα από τα ποντίκια που διατηρούνται στους 22 ° C, ενώ οι φυσιολογικοί άνθρωποι διατηρούνται στην ίδια θερμοκρασία και για την ίδια χρονική περίοδο δεν οδήγησαν σε πυρετό. Εξαρτημένη διαφορά στο σωματικό βάρος. ποντίκια βάρους. Σε σύγκριση με τις θερμοκρασίες κοντά στο θερμονοθετικό ή σε θερμοκρασία δωματίου, η ανάπτυξη σε θερμοκρασία δωματίου είχε ως αποτέλεσμα DiO ή φυσιολογικό ποντίκι βάρους σε δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, αλλά όχι σε κανονική δίαιτα ποντικού βάρους για να κερδίσει σχετικά μικρότερο βάρος. σώμα. Υποστηριζόμενη από άλλες μελέτες17,18,19,20,21 αλλά όχι από το 222,23.
Η ικανότητα δημιουργίας ενός μικροπεριβάλλοντος για τη μείωση της απώλειας θερμότητας υποτίθεται ότι μετατοπίζεται η θερμική ουδετερότητα στα αριστερά, 12. Στη μελέτη μας, τόσο η προσθήκη υλικού φωλεοποίησης όσο και η απόκρυψη μείωσε την ΕΕ, αλλά δεν οδήγησε σε θερμική ουδετερότητα έως 28 ° C. Έτσι, τα δεδομένα μας δεν υποστηρίζουν ότι το χαμηλό σημείο της θερμοταχής σε ενήλικα ποντίκια ενός γόνατος, με ή χωρίς περιβαλλοντικά εμπλουτισμένα σπίτια, θα πρέπει να είναι 26-28 ° C όπως φαίνεται8,12, αλλά υποστηρίζει άλλες μελέτες που δείχνουν θερμονωμό. Οι θερμοκρασίες των 30 ° C σε ποντίκια χαμηλού σημείου7, 10, 24. παραγωγή ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας και της επαγόμενης από τη διατροφή θερμογένεση. Έτσι, στην ελαφριά φάση, το κάτω σημείο της θερμικής ουδετερότητας αποδεικνύεται ότι είναι ~ 29 ° C, και στη σκοτεινή φάση, ~ 33 ° C25.
Τελικά, η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας περιβάλλοντος και συνολικής κατανάλωσης ενέργειας καθορίζεται από τη διάχυση της θερμότητας. Σε αυτό το πλαίσιο, ο λόγος της επιφάνειας επιφάνειας προς τον όγκο είναι ένας σημαντικός καθοριστικός παράγοντας της θερμικής ευαισθησίας, που επηρεάζει τόσο τη διάχυση της θερμότητας (επιφάνεια) όσο και την παραγωγή θερμότητας (όγκος). Εκτός από την επιφάνεια, η μεταφορά θερμότητας προσδιορίζεται επίσης με μόνωση (ρυθμός μεταφοράς θερμότητας). Στους ανθρώπους, η λιπαρή μάζα μπορεί να μειώσει την απώλεια θερμότητας δημιουργώντας ένα μονωτικό φράγμα γύρω από το κέλυφος του σώματος και έχει προταθεί ότι η λιπαρή μάζα είναι επίσης σημαντική για τη θερμομόνωση σε ποντίκια, μειώνοντας το θερμονοκίνητο σημείο και μειώνοντας την ευαισθησία της θερμοκρασίας κάτω από το θερμικό ουδέτερο σημείο ( κλίση καμπύλης). θερμοκρασία περιβάλλοντος σε σύγκριση με την EE) 12. Η μελέτη μας δεν σχεδιάστηκε για να αξιολογήσει άμεσα αυτή την υποτιθέμενη σχέση, επειδή τα δεδομένα της σύνθεσης σώματος συλλέχθηκαν 9 ημέρες πριν συλλεχθούν τα δεδομένα ενεργειακών δαπανών και επειδή η λιπαρή μάζα δεν ήταν σταθερή σε όλη τη μελέτη. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα φυσιολογικά ποντίκια βάρους και DIO έχουν 30% χαμηλότερη EE στους 30 ° C από τους 22 ° C παρά την τουλάχιστον 5 φορές διαφορά στη λιπαρή μάζα, τα δεδομένα μας δεν υποστηρίζουν ότι η παχυσαρκία πρέπει να παρέχει βασική μόνωση. παράγοντας, τουλάχιστον όχι στο εύρος θερμοκρασίας που διερευνάται. Αυτό συμβαδίζει με άλλες μελέτες που έχουν σχεδιαστεί καλύτερα για να εξερευνήσουν αυτό το 4,24. Σε αυτές τις μελέτες, η μονωτική επίδραση της παχυσαρκίας ήταν μικρή, αλλά η γούνα βρέθηκε ότι παρέχει 30-50% της συνολικής θερμικής μόνωσης4,24. Ωστόσο, σε νεκρά ποντίκια, η θερμική αγωγιμότητα αυξήθηκε κατά περίπου 450% αμέσως μετά το θάνατο, υποδηλώνοντας ότι η μονωτική επίδραση της γούνας είναι απαραίτητη για τους φυσιολογικούς μηχανισμούς, συμπεριλαμβανομένης της αγγειοσυστολής. Εκτός από τις διαφορές των ειδών στη γούνα μεταξύ των ποντικών και των ανθρώπων, η κακή μονωτική επίδραση της παχυσαρκίας σε ποντίκια μπορεί επίσης να επηρεαστεί από τις ακόλουθες εκτιμήσεις: ο μονωτικός παράγοντας της ανθρώπινης λιπώδους μάζας προκαλείται κυρίως από την υποδόρια μάζα λίπους (πάχος) 26,27. Typically in rodents Less than 20% of total animal fat28. Επιπλέον, η συνολική μάζα λίπους μπορεί να μην είναι καν ένα βέλτιστο μέτρο της θερμικής μόνωσης ενός ατόμου, όπως έχει υποστηριχθεί ότι η βελτιωμένη θερμική μόνωση αντισταθμίζεται από την αναπόφευκτη αύξηση της επιφάνειας (και επομένως αυξημένη απώλεια θερμότητας) καθώς αυξάνεται η μάζα λίπους. .
Σε φυσιολογικούς ποντικούς βάρους, οι συγκεντρώσεις πλάσματος νηστείας των Tg, 3-HB, χοληστερόλης, HDL, ALT και AST δεν άλλαξαν σε διάφορες θερμοκρασίες για σχεδόν 5 εβδομάδες, πιθανώς επειδή τα ποντίκια βρίσκονταν στην ίδια κατάσταση ενεργειακής ισορροπίας. ήταν το ίδιο στο βάρος και τη σύνθεση του σώματος όπως στο τέλος της μελέτης. Σύμφωνα με την ομοιότητα στη λιπαρή μάζα, δεν υπήρχαν επίσης διαφορές στα επίπεδα της λεπτίνης στο πλάσμα, ούτε στην ινσουλίνη νηστείας, στο C-πεπτίδιο και στο γλυκαγόνη. Περισσότερα σήματα βρέθηκαν σε ποντίκια DIO. Παρόλο που τα ποντίκια στους 22 ° C δεν είχαν επίσης συνολικό αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο σε αυτή την κατάσταση (καθώς κέρδισαν βάρος), στο τέλος της μελέτης ήταν σχετικά μεγαλύτερη ενέργεια σε σύγκριση με ποντίκια που εκτρέφονταν στους 30 ° C, σε συνθήκες όπως Υψηλές κετόνες. παραγωγή από το σώμα (3-GB) και μείωση της συγκέντρωσης της γλυκερόλης και της TG στο πλάσμα. Ωστόσο, οι εξαρτώμενες από τη θερμοκρασία διαφορές στη λιπόλυση δεν φαίνεται να είναι το αποτέλεσμα των εγγενών μεταβολών στο επιδιδυμικό ή βουβωνικό λίπος, όπως οι μεταβολές στην έκφραση της λιπάσης που ανταποκρίνεται στην αδιποορμόνη, αφού η FFA και η γλυκερόλη που απελευθερώνονται από το λίπος που εξάγονται από αυτές τις αποθήκες είναι μεταξύ της θερμοκρασίας, Οι ομάδες είναι παρόμοιες μεταξύ τους. Παρόλο που δεν διερευνήσαμε συμπαθητικό τόνο στην τρέχουσα μελέτη, άλλοι διαπίστωσαν ότι (με βάση τον καρδιακό ρυθμό και τη μέση αρτηριακή πίεση) σχετίζεται γραμμικά με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος σε ποντίκια και είναι περίπου χαμηλότερη στους 30 ° C από τους 22 ° C 20% C Έτσι, οι εξαρτώμενες από τη θερμοκρασία διαφορές στον συμπαθητικό τόνο μπορεί να διαδραματίσουν κάποιο ρόλο στη λιπόλυση στη μελέτη μας, αλλά δεδομένου ότι η αύξηση του συμπαθητικού τόνου διεγείρει αντί να αναστέλλει τη λιπόλυση, άλλοι μηχανισμοί μπορεί να αντισταθμίσει αυτή τη μείωση των καλλιεργημένων ποντικών. Πιθανός ρόλος στην κατανομή του σωματικού λίπους. Θερμοκρασία δωματίου. Επιπλέον, μέρος της διεγερτικής επίδρασης του συμπαθητικού τόνου στη λιπόλυση προκαλείται έμμεσα από την ισχυρή αναστολή της έκκρισης ινσουλίνης, υπογραμμίζοντας την επίδραση της συμπλήρωσης διακοπής της ινσουλίνης στη λιπόλυση30, αλλά στη μελέτη μας, Δεν είναι αρκετό για να αλλάξει η λιπόλυση. Αντ 'αυτού, διαπιστώσαμε ότι οι διαφορές στην ενεργειακή κατάσταση ήταν πιθανότατα ο κύριος συντελεστής σε αυτές τις διαφορές στα ποντίκια DIO. Οι υποκείμενοι λόγοι που οδηγούν σε καλύτερη ρύθμιση της πρόσληψης τροφίμων με την ΕΕ σε φυσιολογικούς ποντικούς βάρους απαιτούν περαιτέρω μελέτη. Σε γενικές γραμμές, ωστόσο, η πρόσληψη τροφής ελέγχεται από ομοιοστατικές και ηδονικές παραστάσεις31,32,33. Παρόλο που υπάρχει συζήτηση ως προς το ποια από τα δύο σήματα είναι ποσοτικά πιο σημαντική, 31,32,33 είναι γνωστό ότι η μακροπρόθεσμη κατανάλωση τροφίμων υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά οδηγεί σε περισσότερη συμπεριφορά διατροφής με βάση την ευχαρίστηση που σε κάποιο βαθμό δεν σχετίζεται με ομοιόσταση. . - Ρυθμιζόμενη πρόσληψη τροφίμων34,35,36. Ως εκ τούτου, η αυξημένη ηδονική συμπεριφορά τροφοδοσίας των ποντικών DIO που υποβλήθηκαν σε αγωγή με 45% HFD μπορεί να είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους αυτά τα ποντίκια δεν εξισορροπούν την πρόσληψη τροφής με την EE. Είναι ενδιαφέρον ότι παρατηρήθηκαν επίσης διαφορές στις ορμόνες που ρυθμίζουν τη γλυκόζη και το αίμα στα ποντίκια DIO που ελέγχουν τη θερμοκρασία, αλλά όχι σε ποντίκια φυσιολογικού βάρους. Σε ποντίκια DiO, τα επίπεδα λεπτίνης στο πλάσμα αυξήθηκαν με τα επίπεδα θερμοκρασίας και γλυκογόνου μειώθηκαν με τη θερμοκρασία. Ο βαθμός στον οποίο η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει άμεσα αυτές τις διαφορές αξίζει περαιτέρω μελέτη, αλλά στην περίπτωση της λεπτίνης, το σχετικό αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο και επομένως η χαμηλότερη μάζα λίπους σε ποντίκια στους 22 ° C διαδραμάτισε σίγουρα σημαντικό ρόλο, όπως είναι η λιπώδη μάζα και η λεπτή πλάσματος Εξαιρετικά συσχετισμένο37. Ωστόσο, η ερμηνεία του σήματος γλυκαγόνης είναι πιο αινιγματική. Όπως και με την ινσουλίνη, η έκκριση γλυκογόνου αναστέλλεται έντονα από την αύξηση του συμπαθητικού τόνου, αλλά ο υψηλότερος συμπαθητικός τόνος προβλέπεται να βρίσκεται στην ομάδα 22 ° C, η οποία είχε τις υψηλότερες συγκεντρώσεις γλυκαγόνου στο πλάσμα. Η ινσουλίνη είναι ένας άλλος ισχυρός ρυθμιστής της γλυκαγόνης του πλάσματος και η αντίσταση στην ινσουλίνη και ο διαβήτης τύπου 2 συνδέονται έντονα με τη νηστεία και τη μεταγευματική υπεραγκογαγονία 38,39. Ωστόσο, τα ποντίκια DIO στη μελέτη μας ήταν επίσης μη ευαίσθητα στην ινσουλίνη, οπότε αυτό δεν θα μπορούσε να είναι ο κύριος παράγοντας στην αύξηση της σηματοδότησης γλυκαγόνης στην ομάδα 22 ° C. Η περιεκτικότητα σε λίπη του ήπατος συνδέεται επίσης θετικά με την αύξηση της συγκέντρωσης του γλυκαγόνου στο πλάσμα, οι μηχανισμοί των οποίων, με τη σειρά τους, μπορεί να περιλαμβάνουν αντίσταση στην ηπατική γλυκαγόνη, μειωμένη παραγωγή ουρίας, αυξημένες συγκεντρώσεις αμινοξέων και αυξημένη έκκριση γλυκαναγόνης που διεγείρεται με αμινοξέα40,41, 42. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι εξαγόμενες συγκεντρώσεις γλυκερόλης και TG δεν διέφεραν μεταξύ των ομάδων θερμοκρασίας στη μελέτη μας, αυτό επίσης δεν θα μπορούσε να αποτελέσει πιθανό παράγοντα στην αύξηση των συγκεντρώσεων στο πλάσμα στην ομάδα 22 ° C. Η τριαδιθυρονίνη (Τ3) διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στο συνολικό μεταβολικό ρυθμό και την έναρξη της μεταβολικής άμυνας κατά της υποθερμίας43,44. Έτσι, η συγκέντρωση του πλάσματος Τ3, πιθανώς ελεγχόμενη από κεντρικά μεσολαβούμενους μηχανισμούς, 45,46 αυξήσεις τόσο σε ποντίκια όσο και σε ανθρώπους κάτω από τις θερμοκονικές συνθήκες47, αν και η αύξηση των ανθρώπων είναι μικρότερη, η οποία είναι πιο προδιάθετη σε ποντίκια. Αυτό είναι σύμφωνο με την απώλεια θερμότητας στο περιβάλλον. Δεν μετρήσαμε τις συγκεντρώσεις του πλάσματος Τ3 στην τρέχουσα μελέτη, αλλά οι συγκεντρώσεις μπορεί να ήταν χαμηλότερες στην ομάδα των 30 ° C, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει την επίδραση αυτής της ομάδας στα επίπεδα γλυκαγόνου στο πλάσμα, όπως εμείς (ενημερώθηκε η Εικόνα 5Α) και άλλοι έδειξαν ότι Το T3 αυξάνει το γλυκαγόνο του πλάσματος με τρόπο εξαρτώμενο από τη δόση. Οι θυρεοειδείς ορμόνες έχουν αναφερθεί ότι προκαλούν έκφραση FGF21 στο ήπαρ. Όπως και η γλυκαγόνη, οι συγκεντρώσεις του FGF21 στο πλάσμα αυξήθηκαν επίσης με συγκεντρώσεις πλάσματος Τ3 (Συμπληρωματικό Σχήμα 5Β και Αναφ. 48), αλλά σε σύγκριση με τις συγκεντρώσεις πλάσματος FGF21 στη μελέτη μας δεν επηρεάστηκαν από τη θερμοκρασία. Οι υποκείμενοι λόγοι για αυτή την ασυμφωνία απαιτούν περαιτέρω μελέτη, αλλά η επαγωγή FGF21 που οδηγείται από Τ3 πρέπει να εμφανίζεται σε υψηλότερα επίπεδα έκθεσης Τ3 σε σύγκριση με την παρατηρούμενη απόκριση γλυκαγκόν (συμπληρωματικό σχήμα 5Β).
Το HFD έχει αποδειχθεί ότι συνδέεται έντονα με εξασθενημένη ανοχή γλυκόζης και αντίσταση στην ινσουλίνη (δείκτες) σε ποντίκια που εκτρέφονται στους 22 ° C. Ωστόσο, η HFD δεν συσχετίστηκε ούτε με εξασθενημένη ανοχή στη γλυκόζη ή αντίσταση στην ινσουλίνη όταν καλλιεργείται σε ένα θερμονοκίνητο περιβάλλον (που ορίζεται εδώ ως 28 ° C) 19. Στη μελέτη μας, αυτή η σχέση δεν επαναλήφθηκε σε ποντίκια DIO, αλλά τα φυσιολογικά ποντίκια βάρους διατηρήθηκαν στους 30 ° C βελτίωσαν σημαντικά την ανοχή στη γλυκόζη. Ο λόγος για αυτή τη διαφορά απαιτεί περαιτέρω μελέτη, αλλά μπορεί να επηρεαστεί από το γεγονός ότι τα ποντίκια DIO στη μελέτη μας ήταν ανθεκτικοί στην ινσουλίνη, με συγκεντρώσεις C-πεπτιδίου πλάσματος νηστείας και συγκεντρώσεις ινσουλίνης 12-20 φορές υψηλότερες από τους κανονικούς ποντικούς βάρους. και στο αίμα με άδειο στομάχι. Οι συγκεντρώσεις γλυκόζης περίπου 10 mM (περίπου 6 mM σε φυσιολογικό σωματικό βάρος), που φαίνεται να αφήνουν ένα μικρό παράθυρο για τυχόν ευεργετικά αποτελέσματα της έκθεσης σε θερμονωτικές συνθήκες για τη βελτίωση της ανοχής γλυκόζης. Ένας πιθανός παράγοντας σύγχυσης είναι ότι, για πρακτικούς λόγους, το OGTT πραγματοποιείται σε θερμοκρασία δωματίου. Έτσι, τα ποντίκια που στεγάστηκαν σε υψηλότερες θερμοκρασίες εμφάνισαν ήπιο κρύο σοκ, το οποίο μπορεί να επηρεάσει την απορρόφηση/κάθαρση της γλυκόζης. Ωστόσο, με βάση παρόμοιες συγκεντρώσεις γλυκόζης αίματος νηστείας σε διαφορετικές ομάδες θερμοκρασίας, οι αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί να μην έχουν επηρεάσει σημαντικά τα αποτελέσματα.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, έχει πρόσφατα επισημανθεί ότι η αύξηση της θερμοκρασίας του δωματίου μπορεί να εξασθενήσει ορισμένες αντιδράσεις στο κρύο στρες, γεγονός που μπορεί να θέσει υπό αμφισβήτηση τη δυνατότητα μεταφοράς των δεδομένων του ποντικιού στους ανθρώπους. Ωστόσο, δεν είναι σαφές ποια είναι η βέλτιστη θερμοκρασία για τη διατήρηση των ποντικών να μιμούνται την ανθρώπινη φυσιολογία. Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση μπορεί επίσης να επηρεαστεί από το πεδίο μελέτης και το τελικό σημείο που μελετάται. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η επίδραση της διατροφής στη συσσώρευση του ήπατος λίπους, την ανοχή γλυκόζης και την αντίσταση στην ινσουλίνη19. Από την άποψη των ενεργειακών δαπανών, ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι η θερμονότητα είναι η βέλτιστη θερμοκρασία για την εκτροφή, καθώς οι άνθρωποι απαιτούν λίγη επιπλέον ενέργεια για να διατηρήσουν τη θερμοκρασία του σώματος του πυρήνα τους και καθορίζουν μία μόνο θερμοκρασία γύρου για ενήλικα ποντίκια ως 30 ° C7,10. Άλλοι ερευνητές πιστεύουν ότι μια θερμοκρασία συγκρίσιμη με ότι οι άνθρωποι συνήθως αντιμετωπίζουν με ενήλικα ποντίκια σε ένα γόνατο είναι 23-25 ° C, καθώς διαπίστωσαν ότι η θερμονότητα είναι 26-28 ° C και βασίζεται ότι οι άνθρωποι είναι χαμηλότεροι περίπου 3 ° C. Η χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία τους, που ορίζεται εδώ ως 23 ° C, είναι ελαφρώς 8,12. Η μελέτη μας είναι σύμφωνη με αρκετές άλλες μελέτες που δηλώνουν ότι η θερμική ουδετερότητα δεν επιτυγχάνεται στους 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, υποδεικνύοντας ότι οι 23-25 ° C είναι πολύ χαμηλοί. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη σχετικά με τη θερμοκρασία δωματίου και τη θερμονότητα σε ποντίκια είναι μονή ή ομαδική στέγαση. Όταν τα ποντίκια στεγάστηκαν σε ομάδες και όχι μεμονωμένα, όπως στη μελέτη μας, η ευαισθησία της θερμοκρασίας μειώθηκε, πιθανώς λόγω της συνωστισμού των ζώων. Ωστόσο, η θερμοκρασία δωματίου ήταν ακόμα κάτω από το LTL των 25 όταν χρησιμοποιήθηκαν τρεις ομάδες. Ίσως η σημαντικότερη διαφορά μεταξύ των ειδών από αυτή την άποψη είναι η ποσοτική σημασία της δραστηριότητας των νυχτερίδων ως άμυνα κατά της υποθερμίας. Έτσι, ενώ τα ποντίκια αντισταθμίστηκαν σε μεγάλο βαθμό για την υψηλότερη απώλεια θερμίδων τους αυξάνοντας τη δραστηριότητα των νυχτερίδων, η οποία είναι πάνω από 60% EE στους 5 ° C μόνο, 51,52 η συμβολή της ανθρώπινης δραστηριότητας των νυχτερίδων στην ΕΕ ήταν σημαντικά υψηλότερη, πολύ μικρότερη. Επομένως, η μείωση της δραστηριότητας των νυχτερίδων μπορεί να είναι ένας σημαντικός τρόπος για την αύξηση της ανθρώπινης μετάφρασης. Η ρύθμιση της δραστικότητας των νυχτερίδων είναι πολύπλοκη, αλλά συχνά προκαλείται από τις συνδυασμένες επιδράσεις της αδρενεργικής διέγερσης, των θυρεοειδικών ορμονών και της έκφρασης UCP114,54,55,56,57. Τα δεδομένα μας υποδεικνύουν ότι η θερμοκρασία πρέπει να αυξηθεί πάνω από 27,5 ° C σε σύγκριση με τα ποντίκια στους 22 ° C προκειμένου να ανιχνευθούν οι διαφορές στην έκφραση των γονιδίων BAT που είναι υπεύθυνα για τη λειτουργία/ενεργοποίηση. Ωστόσο, οι διαφορές που βρέθηκαν μεταξύ των ομάδων στους 30 και 22 ° C δεν έδειξαν πάντοτε αύξηση της δραστικότητας των ΒΑΤ στην ομάδα 22 ° C, επειδή οι UCP1, ADRB2 και VEGF-A ρυθμίστηκαν προς τα κάτω στην ομάδα 22 ° C. Η βασική αιτία αυτών των απροσδόκητων αποτελεσμάτων παραμένει να προσδιοριστεί. Μια πιθανότητα είναι ότι η αυξημένη έκφρασή τους μπορεί να μην αντανακλά ένα σήμα αυξημένης θερμοκρασίας δωματίου, αλλά μάλλον ένα οξύ αποτέλεσμα της μετακίνησης τους από 30 ° C έως 22 ° C την ημέρα της απομάκρυνσης (τα ποντίκια παρουσίασαν αυτά τα 5-10 λεπτά πριν από την απογείωση) . ).
Ένας γενικός περιορισμός της μελέτης μας είναι ότι μελετήσαμε μόνο αρσενικά ποντίκια. Άλλες έρευνες υποδηλώνουν ότι το φύλο μπορεί να αποτελέσει σημαντικό θέμα στις κύριες ενδείξεις μας, καθώς τα γυναικεία ποντίκια ενός γόνατος είναι πιο ευαίσθητα στη θερμοκρασία λόγω της υψηλότερης θερμικής αγωγιμότητας και της διατήρησης των πιο αυστηρών ελεγχόμενων θερμοκρασιών πυρήνα. Επιπλέον, τα θηλυκά ποντίκια (σε HFD) έδειξαν μεγαλύτερη συσχέτιση ενέργειας με EE στους 30 ° C σε σύγκριση με αρσενικά ποντίκια που κατανάλωναν περισσότερα ποντίκια του ίδιου φύλου (20 ° C σε αυτή την περίπτωση) 20. Έτσι, σε θηλυκά ποντίκια, το φαινόμενο υποθερμοτετρικό περιεχόμενο είναι υψηλότερο, αλλά έχει το ίδιο μοτίβο όπως σε αρσενικά ποντίκια. Στη μελέτη μας, εστιάσαμε σε αρσενικά ποντίκια ενός γόνατος, καθώς αυτές είναι οι συνθήκες υπό τις οποίες διεξάγονται οι περισσότερες από τις μεταβολικές μελέτες που εξετάζουν την ΕΕ. Ένας άλλος περιορισμός της μελέτης μας ήταν ότι τα ποντίκια βρίσκονταν στην ίδια δίαιτα σε όλη τη μελέτη, η οποία απέκλειε τη μελέτη της σημασίας της θερμοκρασίας δωματίου για μεταβολική ευελιξία (όπως μετράται με αλλαγές RER για διαιτητικές αλλαγές σε διάφορες συνθέσεις μακροθρεπτικών συστατικών). Σε θηλυκά και αρσενικά ποντίκια διατηρήθηκαν στους 20 ° C σε σύγκριση με τα αντίστοιχα ποντίκια που διατηρούνται στους 30 ° C.
Συμπερασματικά, η μελέτη μας δείχνει ότι, όπως και σε άλλες μελέτες, τα ποντίκια κανονικού βάρους του LAP 1 είναι θερμοναντικά πάνω από τους προβλεπόμενους 27,5 ° C. Επιπλέον, η μελέτη μας δείχνει ότι η παχυσαρκία δεν είναι ένας σημαντικός μονωτικός παράγοντας σε ποντίκια με φυσιολογικό βάρος ή DIO, με αποτέλεσμα παρόμοια θερμοκρασία: οι αναλογίες EE σε DIO και τα κανονικά ποντίκια βάρους. Ενώ η πρόσληψη τροφίμων των ποντικών φυσιολογικού βάρους ήταν σύμφωνη με την ΕΕ και έτσι διατήρησε ένα σταθερό σωματικό βάρος σε ολόκληρο το εύρος θερμοκρασίας, η πρόσληψη τροφής των ποντικών DIO ήταν η ίδια σε διαφορετικές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα υψηλότερη αναλογία ποντικών στους 30 ° C . στους 22 ° C κέρδισε περισσότερο σωματικό βάρος. Συνολικά, οι συστηματικές μελέτες που εξετάζουν τη δυνητική σημασία της διαβίωσης κάτω από τις θερμονικές θερμοκρασίες δικαιολογούνται λόγω της συχνά παρατηρούμενης κακής ανεκτικότητας μεταξύ των μελετών ποντικού και ανθρώπινων. Για παράδειγμα, σε μελέτες παχυσαρκίας, μια μερική εξήγηση για τη γενικά φτωχότερη μεταφραστικότητα μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι οι μελέτες απώλειας βάρους ποντικού συνήθως εκτελούνται σε μέτρια ψυχρά ζώα που διατηρούνται σε θερμοκρασία δωματίου λόγω της αυξημένης EE τους. Η υπερβολική απώλεια βάρους σε σύγκριση με το αναμενόμενο σωματικό βάρος ενός ατόμου, ιδίως εάν ο μηχανισμός δράσης εξαρτάται από την αύξηση της EE αυξάνοντας τη δραστηριότητα του BAP, η οποία είναι πιο ενεργή και ενεργοποιημένη σε θερμοκρασία δωματίου από τους 30 ° C.
Σύμφωνα με τον πειραματικό νόμο για τα ζώα της Δανίας (1987) και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (δημοσίευση αριθ. 85-23) και την Ευρωπαϊκή Σύμβαση για την Προστασία των Σπονδυλωτών που χρησιμοποιούνται για πειραματικούς και άλλους επιστημονικούς σκοπούς (Συμβούλιο της Ευρώπης αριθ. 123, Στρασβούργο , 1985).
Τα αρσενικά ποντίκια C57BL/6J ηλικίας είκοσι εβδομάδων ελήφθησαν από τον Janvier Saint Berthevin Cedex της Γαλλίας και έλαβαν το Ad Libitum Standard Chow (Altromin 1324) και το νερό (~ 22 ° C) μετά από ένα φως 12:12 ωρών: ο σκούρος κύκλος. θερμοκρασία δωματίου. Τα αρσενικά ποντίκια Dio (20 εβδομάδες) ελήφθησαν από τον ίδιο προμηθευτή και δόθηκαν πρόσβαση σε διατροφή 45% υψηλής λίπους (Cat.R. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) και νερό υπό συνθήκες εκτροφής. Τα ποντίκια προσαρμόστηκαν στο περιβάλλον μια εβδομάδα πριν από την έναρξη της μελέτης. Δύο ημέρες πριν από τη μεταφορά στο σύστημα έμμεσης θερμιδομετρίας, τα ποντίκια ζυγίστηκαν, υποβλήθηκαν σε σάρωση μαγνητικής τομογραφίας (Echomritm, TX, USA) και χωρίστηκαν σε τέσσερις ομάδες που αντιστοιχούν σε σωματικό βάρος, λίπος και φυσιολογικό σωματικό βάρος.
Ένα γραφικό διάγραμμα του σχεδιασμού μελέτης παρουσιάζεται στο Σχήμα 8. Τα ποντίκια μεταφέρθηκαν σε ένα κλειστό και ελεγχόμενο από θερμοκρασία έμμεσο σύστημα θερμιδομετρίας στο Sable Systems Internationals (Nevada, USA), το οποίο περιελάμβανε οθόνες ποιότητας τροφίμων και νερού και ένα πλαίσιο BZ1 Promethion BZ1 που καταγράφηκε επίπεδα δραστηριότητας με τη μέτρηση των διακοπών δέσμης. Xyz. Τα ποντίκια (n = 8) στεγάστηκαν μεμονωμένα στις 22, 25, 27,5 ή 30 ° C χρησιμοποιώντας κλινοσκεπάσματα αλλά χωρίς καταφύγιο και υλικό φωλιάσματος σε φως 12: 12 ωρών: σκοτεινός κύκλος (φως: 06: 00-18:00) . 2500ml/min. Τα ποντίκια εγκλιματίστηκαν για 7 ημέρες πριν από την εγγραφή. Οι ηχογραφήσεις συλλέχθηκαν τέσσερις συνεχόμενες ημέρες. Στη συνέχεια, τα ποντίκια διατηρήθηκαν στις αντίστοιχες θερμοκρασίες στους 25, 27,5 και 30 ° C για επιπλέον 12 ημέρες, μετά τις οποίες προστέθηκαν τα κύτταρα συμπυκνώματα όπως περιγράφεται παρακάτω. Εν τω μεταξύ, οι ομάδες ποντικών που διατηρήθηκαν στους 22 ° C διατηρήθηκαν σε αυτή τη θερμοκρασία για δύο ακόμη ημέρες (για τη συλλογή νέων δεδομένων βασικής γραμμής) και στη συνέχεια η θερμοκρασία αυξήθηκε σε βήματα 2 ° C κάθε άλλη μέρα στην αρχή της φωτεινής φάσης ( 06:00) Μέχρι να φτάσει στους 30 ° C μετά από αυτό, η θερμοκρασία μειώθηκε στους 22 ° C και τα δεδομένα συλλέχθηκαν για άλλες δύο ημέρες. Μετά από δύο επιπλέον ημέρες εγγραφής στους 22 ° C, προστέθηκαν δερμάτινα δερμάτινα σε όλα τα κύτταρα σε όλες τις θερμοκρασίες και η συλλογή δεδομένων ξεκίνησε τη δεύτερη ημέρα (ημέρα 17) και για τρεις ημέρες. Μετά από αυτό (ημέρα 20), προστέθηκαν υλικό φωλιάσματος (8-10 g) σε όλα τα κύτταρα στην αρχή του κύκλου φωτός (06:00) και τα δεδομένα συλλέχθηκαν για άλλες τρεις ημέρες. Έτσι, στο τέλος της μελέτης, τα ποντίκια διατηρήθηκαν στους 22 ° C διατηρήθηκαν σε αυτή τη θερμοκρασία για 21/33 ημέρες και στους 22 ° C για τις τελευταίες 8 ημέρες, ενώ οι ποντικοί σε άλλες θερμοκρασίες διατηρήθηκαν σε αυτή τη θερμοκρασία για 33 ημέρες. /33 ημέρες. Τα ποντίκια τροφοδοτήθηκαν κατά τη διάρκεια της περιόδου μελέτης.
Τα κανονικά ποντίκια βάρους και DIO ακολούθησαν τις ίδιες διαδικασίες μελέτης. Την ημέρα -9, τα ποντίκια ζυγίστηκαν, σαρώθηκαν με μαγνητική τομογραφία και χωρίστηκαν σε ομάδες συγκρίσιμες στο σωματικό βάρος και τη σύνθεση του σώματος. Την ημέρα -7, τα ποντίκια μεταφέρθηκαν σε ένα σύστημα έμμεσης θερμιδικών ελεγχόμενων από κλειστή θερμοκρασία που κατασκευάστηκε από την Sable Systems International (Nevada, USA). Τα ποντίκια στεγάστηκαν μεμονωμένα με κλινοσκεπάσματα αλλά χωρίς φωλιά ή υλικά καταφυγίων. Η θερμοκρασία ρυθμίζεται στους 22, 25, 27,5 ή 30 ° C. Μετά από μία εβδομάδα εγκλιματισμού (ημέρες -7 έως 0, τα ζώα δεν διαταράχθηκαν), τα δεδομένα συλλέχθηκαν σε τέσσερις συνεχόμενες ημέρες (ημέρες 0-4, δεδομένα που παρουσιάζονται στα Σχήματα 1, 2, 5). Στη συνέχεια, τα ποντίκια διατηρήθηκαν στους 25, 27,5 και 30 ° C διατηρήθηκαν υπό συνεχείς συνθήκες μέχρι την 17η ημέρα. Ταυτόχρονα, η θερμοκρασία στην ομάδα 22 ° C αυξήθηκε σε διαστήματα 2 ° C κάθε δεύτερη μέρα ρυθμίζοντας τον κύκλο θερμοκρασίας (06:00 ώρες) στην αρχή της έκθεσης στο φως (τα δεδομένα φαίνονται στο σχήμα 1) . Την ημέρα 15, η θερμοκρασία μειώθηκε στους 22 ° C και συλλέχθηκαν δύο ημέρες δεδομένων για να παράσχουν δεδομένα βασικής γραμμής για επακόλουθες θεραπείες. Τα δέρματα προστέθηκαν σε όλα τα ποντίκια την ημέρα 17 και προστέθηκε υλικό φωλιάσματος την ημέρα 20 (Εικ. 5). Την 23η ημέρα, τα ποντίκια ζυγίστηκαν και υποβλήθηκαν σε σάρωση μαγνητικής τομογραφίας και στη συνέχεια έφυγαν μόνοι τους για 24 ώρες. Την 24η ημέρα, τα ποντίκια είχαν νηστεί από την αρχή της φωτοπεριόδου (06:00) και έλαβαν OGTT (2 g/kg) στις 12:00 (6-7 ώρες νηστείας). Στη συνέχεια, τα ποντίκια επέστρεψαν στις αντίστοιχες συνθήκες τους και υποβλήθηκαν σε ευθανασία τη δεύτερη ημέρα (ημέρα 25).
Τα ποντίκια DIO (n = 8) ακολούθησαν το ίδιο πρωτόκολλο με τα κανονικά ποντίκια βάρους (όπως περιγράφεται παραπάνω και στο σχήμα 8). Τα ποντίκια διατήρησαν 45% HFD σε όλο το πείραμα ενεργειακών δαπανών.
Τα VO2 και VCO2, καθώς και η πίεση των υδρατμών, καταγράφηκαν με συχνότητα 1 Ηζ με σταθερά χρόνου κυττάρου 2,5 λεπτών. Η πρόσληψη τροφίμων και νερού συλλέχθηκε με συνεχή καταγραφή (1 Hz) του βάρους των δοχείων τροφίμων και νερού. Η χρησιμοποιούμενη ποιότητα που χρησιμοποιήθηκε ανέφερε ανάλυση 0,002 g. Τα επίπεδα δραστηριότητας καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας μια οθόνη συστοιχίας δέσμης 3D XYZ, τα δεδομένα συλλέχθηκαν σε εσωτερική ανάλυση 240 Hz και αναφέρθηκαν κάθε δευτερόλεπτο για να ποσοτικοποιήσει την ποσοτικοποίηση της συνολικής απόστασης που διανύθηκε (m) με αποτελεσματική χωρική ανάλυση 0,25 cm. Τα δεδομένα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με Sable Systems Macro Interpreter V.2.41, υπολογίζοντας την EE και το RER και το φιλτράρισμα των αποκλίσεων (π.χ. ψευδή γεύματα). Ο διερμηνέας μακροεντολών έχει ρυθμιστεί ώστε να εξάγει δεδομένα για όλες τις παραμέτρους κάθε πέντε λεπτά.
Εκτός από τη ρύθμιση της ΕΕ, η θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί επίσης να ρυθμίζει άλλες πτυχές του μεταβολισμού, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού της μεταγευματικής γλυκόζης, ρυθμίζοντας την έκκριση των ορμονών που μεταβολίζουν τη γλυκόζη. Για να δοκιμαστεί αυτή η υπόθεση, ολοκληρώσαμε τελικά μια μελέτη θερμοκρασίας σώματος προκαλώντας ποντίκια φυσιολογικού βάρους με φορτίο γλυκόζης από του στόματος (2 g/kg). Οι μέθοδοι περιγράφονται λεπτομερώς σε πρόσθετα υλικά.
Στο τέλος της μελέτης (Ημέρα 25), τα ποντίκια νηπίστηκαν για 2-3 ώρες (ξεκινώντας από τις 06:00), αναισθητοποιήθηκαν με ισοφλουράνιο και πλήρωσαν πλήρως από την αναδρομική φλεβοκέντηση. Η ποσοτικοποίηση των λιπιδίων και των ορμονών του πλάσματος και των λιπιδίων στο ήπαρ περιγράφεται σε συμπληρωματικά υλικά.
Για να διερευνηθεί κατά πόσον η θερμοκρασία του κελύφους προκαλεί εγγενείς μεταβολές στον λιπώδη ιστό που επηρεάζει τη λιπόλυση, ο βουβιδικός και επιδιδυμικός λιπώδης ιστός αποκόπηκε απευθείας από ποντίκια μετά το τελευταίο στάδιο της αιμορραγίας. Οι ιστοί υποβλήθηκαν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας τη νεοσυσταθείσα ex νίνο δοκιμασία λιπόλυσης που περιγράφεται σε συμπληρωματικές μεθόδους.
Ο καφέ λιπώδης ιστός (BAT) συλλέχθηκε την ημέρα του τέλους της μελέτης και υποβλήθηκε σε επεξεργασία όπως περιγράφεται στις συμπληρωματικές μεθόδους.
Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος ± SEM. Τα γραφήματα δημιουργήθηκαν στο GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) και τα γραφικά επεξεργάστηκαν στο Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Η στατιστική σημασία αξιολογήθηκε στο GraphPad Prism και δοκιμάστηκε με ζευγαρωμένη t-test, επαναλαμβανόμενα μέτρα μονής κατεύθυνσης/αμφίδρομης ANOVA, ακολουθούμενη από δοκιμή πολλαπλών συγκρίσεων της Tukey ή μη ζευγαρωμένο μονόδρομο ANOVA, ακολουθούμενη από δοκιμή πολλαπλών συγκρίσεων του Tukey. Η Gaussian κατανομή των δεδομένων επικυρώθηκε με τη δοκιμή κανονικότητας D'Agostino-Pearson πριν από τη δοκιμή. Το μέγεθος του δείγματος υποδεικνύεται στο αντίστοιχο τμήμα της ενότητας "Αποτελέσματα", καθώς και στο μύθο. Η επανάληψη ορίζεται ως οποιαδήποτε μέτρηση που λαμβάνεται στο ίδιο ζώο (in vivo ή σε δείγμα ιστού). Όσον αφορά την αναπαραγωγιμότητα των δεδομένων, μια συσχέτιση μεταξύ της ενεργειακής δαπάνης και της θερμοκρασίας των περιπτώσεων αποδείχθηκε σε τέσσερις ανεξάρτητες μελέτες που χρησιμοποιούν διαφορετικά ποντίκια με παρόμοιο σχεδιασμό μελέτης.
Λεπτομερή πειραματικά πρωτόκολλα, υλικά και ακατέργαστα δεδομένα είναι διαθέσιμα κατόπιν εύλογου αιτήματος από τον επικεφαλής συγγραφέα Rune E. Kuhre. Η μελέτη αυτή δεν δημιούργησε νέα μοναδικά αντιδραστήρια, διαγονιδιακές ζωικές/κυτταρικές γραμμές ή δεδομένα αλληλουχίας.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το σχεδιασμό της μελέτης, ανατρέξτε στην αφηρημένη έκθεση έρευνας για τη φύση που συνδέεται με αυτό το άρθρο.
Όλα τα δεδομένα σχηματίζουν ένα γράφημα. 1-7 κατατέθηκαν στο χώρο αποθήκευσης της βάσης δεδομένων Science, αριθμός προσχώρησης: 1253.11.SciencedB.02284 ή https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Τα δεδομένα που εμφανίζονται στο ESM μπορούν να σταλούν στο Rune e Kuhre μετά από λογικές δοκιμές.
Nilsson, C., Raun, Κ., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, Μ. Εργαστηριακά ζώα ως υποκατάστατα μοντέλα ανθρώπινης παχυσαρκίας. Nilsson, C., Raun, Κ., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, Μ. Εργαστηριακά ζώα ως υποκατάστατα μοντέλα ανθρώπινης παχυσαρκίας.Nilsson Κ, Raun Κ, Yang FF, Larsen ΜΟ. και Tang-Christensen M. Εργαστηριακά ζώα ως υποκατάστατα μοντέλα ανθρώπινης παχυσαρκίας. Nilsson, C., Raun, Κ., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, Μ. 实验动物作为人类肥胖的替代模型。 Nilsson, C., Raun, Κ., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, Μ. Πειραματόζωα ως υποκατάστατο μοντέλο για τους ανθρώπους.Nilsson Κ, Raun Κ, Yang FF, Larsen ΜΟ. και Tang-Christensen M. Εργαστηριακά ζώα ως υποκατάστατα μοντέλα παχυσαρκίας στους ανθρώπους.Acta Pharmacology. Crime 33, 173-181 (2012).
Gilpin, DA Υπολογισμός του νέου σταθερού MIE και πειραματικός προσδιορισμός του μεγέθους καύσης. Burns 22, 607-611 (1996).
Gordon, SJ Το θερμορυθμιστικό σύστημα του ποντικιού: οι επιπτώσεις του για τη μεταφορά βιοϊατρικών δεδομένων στον άνθρωπο. φισιολογία. Συμπεριφορά. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, Β. & Nedergaard, J. Δεν υπάρχει μονωτική επίδραση της παχυσαρκίας. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, Β. & Nedergaard, J. Δεν υπάρχει μονωτική επίδραση της παχυσαρκίας.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon Β., Και Nedergaard J. Δεν υπάρχει επίδραση απομόνωσης της παχυσαρκίας. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, Β. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, Β. & Nedergaard, J. Fischer, Aw, Csikasz, Ri, von Essen, G., Cannon, Β. & Nedergaard, J. ж ж ж н н и и з з з з з з з з з э ζί. Fischer, AW, Csikasz, RI, Von Essen, G., Cannon, Β. & Nedergaard, J. Η παχυσαρκία δεν έχει επίδραση απομόνωσης.Ναί. J. Physiology. ενδοκρινικό. μεταβολισμός. 311, Ε202 -Ε213 (2016).
Lee, Ρ. Et αϊ. Ο προσαρμοσμένος σε θερμοκρασία καφέ λιπώδης ιστός ρυθμίζει την ευαισθησία στην ινσουλίνη. Diabetes 63, 3686-3698 (2014).
Nakhon, KJ et αϊ. Η χαμηλότερη κρίσιμη θερμοκρασία και η θερμογένεση που προκαλείται από το κρύο σχετίζονταν αντιστρόφως με το σωματικό βάρος και τον βασικό μεταβολικό ρυθμό σε άτομα με άπαχο και υπέρβαρο. J. θερμά. βιολογία. 69, 238-248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, Β. & Nedergaard, J. Βέλτιστες θερμοκρασίες κατοικίας για ποντίκια να μιμούνται το θερμικό περιβάλλον των ανθρώπων: μια πειραματική μελέτη. Fischer, AW, Cannon, Β. & Nedergaard, J. Βέλτιστες θερμοκρασίες κατοικίας για ποντίκια να μιμούνται το θερμικό περιβάλλον των ανθρώπων: μια πειραματική μελέτη.Fischer, Aw, Cannon, Β., Και Nedergaard, J. Βέλτιστες θερμοκρασίες σπιτιών για ποντίκια να μιμούνται το ανθρώπινο θερμικό περιβάλλον: μια πειραματική μελέτη. Fischer, Aw, Cannon, Β. & 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, Β. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon Β., Και Nedergaard J. Βέλτιστη θερμοκρασία κατοικίας για ποντίκια που προσομοιώνουν το ανθρώπινο θερμικό περιβάλλον: μια πειραματική μελέτη.Moore. μεταβολισμός. 7, 161-170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Ποια είναι η καλύτερη θερμοκρασία κατοικίας για να μεταφράσουν πειράματα ποντικιού στους ανθρώπους; Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr Ποια είναι η καλύτερη θερμοκρασία κατοικίας για να μεταφράσουν πειράματα ποντικιού στους ανθρώπους;Keyer J, Lee M και Speakman JR Ποια είναι η καλύτερη θερμοκρασία δωματίου για τη μεταφορά πειραμάτων ποντικιού σε ανθρώπους; Keijer, J., Li, Μ. & 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 και Speakman JR Ποια είναι η βέλτιστη θερμοκρασία κελύφους για τη μεταφορά πειραμάτων ποντικιού σε ανθρώπους;Moore. μεταβολισμός. 25, 168-176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA ποντίκια ως πειραματικά μοντέλα για την ανθρώπινη φυσιολογία: όταν αρκετοί βαθμοί σε θερμοκρασία κατοικίας. Seeley, RJ & MacDougald, OA ποντίκια ως πειραματικά μοντέλα για την ανθρώπινη φυσιολογία: όταν αρκετοί βαθμοί σε θερμοκρασία κατοικίας. Seeley, RJ & MacDougald, oa ыши к э э э э д д д τροφή дρέφ жели д ж ж щ τροφή дρέφ жели д ж ж щ τροφήλου значение. Seeley, RJ & MacDougald, OA ποντίκια ως πειραματικά μοντέλα για την ανθρώπινη φυσιολογία: όταν μερικοί βαθμοί σε μια κατοικία κάνουν τη διαφορά. Seeley, RJ & MacDougald, OA: 当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ & MacDougald, OA И seeley, rj & macdougald, oa к э э э н н н н е τροφή: и ю з з з τροφή. Seeley, RJ & MacDougald, OA ποντίκια ως πειραματικό μοντέλο ανθρώπινης φυσιολογίας: όταν λίγοι βαθμοί θερμοκρασίας δωματίου.Εθνικός μεταβολισμός. 3, 443-445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Η απάντηση στην ερώτηση "Ποια είναι η καλύτερη θερμοκρασία κατοικίας για τη μετάφραση πειράματα ποντικιού στους ανθρώπους;" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Η απάντηση στην ερώτηση "Ποια είναι η καλύτερη θερμοκρασία κατοικίας για τη μετάφραση πειράματα ποντικιού στους ανθρώπους;" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Απάντηση στην ερώτηση "Ποια είναι η καλύτερη θερμοκρασία δωματίου για τη μεταφορά πειραμάτων ποντικιού στον άνθρωπο;" Fischer, Aw, Cannon, Β. & 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, Β. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon Β., Και Nedergaard J. Απαντήσεις στην ερώτηση "Ποια είναι η βέλτιστη θερμοκρασία κελύφους για τη μεταφορά πειραμάτων ποντικιού σε ανθρώπους;"ΝΑΙ: Θερμονοσανική. Moore. μεταβολισμός. 26, 1-3 (2019).
Χρόνος δημοσίευσης: Οκτ-28-2022
