Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau menonaktifkan mode kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami akan membuat situs tanpa gaya dan javascript.
Sebagian besar studi metabolisme pada tikus dilakukan pada suhu kamar, meskipun dalam kondisi ini, tidak seperti manusia, tikus mengeluarkan banyak energi yang mempertahankan suhu internal. Di sini, kami menggambarkan berat badan normal dan obesitas yang diinduksi diet (DIO) pada tikus C57BL/6J yang diberi chow chow atau diet 45% tinggi lemak. Tikus ditempatkan selama 33 hari pada 22, 25, 27,5 dan 30 ° C dalam sistem kalorimetri tidak langsung. Kami menunjukkan bahwa pengeluaran energi meningkat secara linier dari 30 ° C hingga 22 ° C dan sekitar 30% lebih tinggi pada 22 ° C di kedua model tikus. Pada tikus berat badan normal, asupan makanan melawan EE. Sebaliknya, tikus DIO tidak mengurangi asupan makanan ketika EE menurun. Dengan demikian, pada akhir penelitian, tikus pada 30 ° C memiliki berat badan yang lebih tinggi, massa lemak dan gliserol plasma dan trigliserida daripada tikus pada 22 ° C. Ketidakseimbangan pada tikus dio mungkin disebabkan oleh peningkatan diet berbasis kesenangan.
Tikus adalah model hewan yang paling umum digunakan untuk studi fisiologi dan patofisiologi manusia, dan seringkali merupakan hewan default yang digunakan pada tahap awal penemuan dan perkembangan obat. Namun, tikus berbeda dari manusia dalam beberapa cara fisiologis yang penting, dan sementara penskalaan alometrik dapat digunakan sampai batas tertentu untuk diterjemahkan menjadi manusia, perbedaan besar antara tikus dan manusia terletak pada termoregulasi dan homeostasis energi. Ini menunjukkan ketidakkonsistenan mendasar. Massa tubuh rata-rata tikus dewasa setidaknya seribu kali lebih sedikit dari orang dewasa (50 g vs 50 kg), dan luas permukaan terhadap rasio massa berbeda sekitar 400 kali karena transformasi geometris non-linear yang dijelaskan oleh MEE . Persamaan 2. Akibatnya, tikus kehilangan lebih banyak panas relatif terhadap volume mereka, sehingga mereka lebih sensitif terhadap suhu, lebih rentan terhadap hipotermia, dan memiliki tingkat metabolisme basal rata -rata sepuluh kali lebih tinggi daripada manusia. Pada suhu kamar standar (~ 22 ° C), tikus harus meningkatkan total pengeluaran energi (EE) sekitar 30% untuk mempertahankan suhu tubuh inti. Pada suhu yang lebih rendah, EE meningkat bahkan lebih dari 50% dan 100% pada 15 dan 7 ° C dibandingkan dengan EE pada 22 ° C. Dengan demikian, kondisi perumahan standar menginduksi respons stres dingin, yang dapat membahayakan transferabilitas hasil tikus kepada manusia, karena manusia yang tinggal di masyarakat modern menghabiskan sebagian besar waktu mereka dalam kondisi termoneutral (karena rasio area kami yang lebih rendah, permukaan terhadap volume membuat kami kurang sensitif terhadap Suhu, saat kami membuat zona termoneutral (TNZ) di sekitar kami. Hanya 2-4 ° C7,8 pada kenyataannya, aspek penting ini telah mendapat perhatian besar dalam beberapa tahun terakhir, 7,8,9,10,11,12 dan telah disarankan bahwa beberapa "perbedaan spesies" dapat dikurangi dengan meningkatkan shell shell yang meningkat Suhu 9. Namun, tidak ada konsensus pada kisaran suhu yang merupakan termoneutralitas pada tikus. Dengan demikian, apakah suhu kritis yang lebih rendah dalam kisaran termoneutral pada tikus lutut tunggal lebih dekat ke 25 ° C atau lebih dekat dengan 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 tetap kontroversial. EE dan parameter metabolisme lainnya telah dibatasi hingga jam hingga hari, sehingga sejauh mana paparan yang berkepanjangan untuk suhu yang berbeda dapat mempengaruhi parameter metabolisme seperti berat badan tidak jelas. Konsumsi, pemanfaatan substrat, toleransi glukosa, dan konsentrasi lipid dan glukosa plasma dan hormon yang mengatur nafsu makan. Selain itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan sejauh mana diet dapat mempengaruhi parameter ini (tikus dio pada diet tinggi lemak mungkin lebih berorientasi pada diet berbasis kesenangan (hedonik)). Untuk memberikan informasi lebih lanjut tentang topik ini, kami memeriksa efek memelihara suhu pada parameter metabolisme yang disebutkan di atas pada tikus pria dewasa dengan berat normal dan tikus jantan yang diinduksi diet (DIO) pada diet 45% lemak tinggi. Tikus disimpan pada 22, 25, 27,5, atau 30 ° C selama setidaknya tiga minggu. Suhu di bawah 22 ° C belum dipelajari karena housing hewan standar jarang di bawah suhu kamar. Kami menemukan bahwa tikus dio dengan berat normal dan lingkaran tunggal merespons serupa terhadap perubahan suhu selungkup dalam hal EE dan terlepas dari kondisi selungkup (dengan atau tanpa bahan berlindung/bersarang). Namun, sementara tikus berat normal menyesuaikan asupan makanan mereka sesuai dengan EE, asupan makanan tikus dio sebagian besar tidak tergantung pada EE, menghasilkan tikus yang menambah berat badan. Menurut data berat badan, konsentrasi plasma lipid dan tubuh keton menunjukkan bahwa tikus dio pada 30 ° C memiliki keseimbangan energi yang lebih positif daripada tikus pada 22 ° C. Alasan yang mendasari perbedaan dalam keseimbangan asupan energi dan EE antara berat badan normal dan tikus dio memerlukan studi lebih lanjut, tetapi mungkin terkait dengan perubahan patofisiologis pada tikus dio dan efek diet berbasis kesenangan sebagai akibat dari diet gemuk.
EE meningkat secara linier dari 30 hingga 22 ° C dan sekitar 30% lebih tinggi pada 22 ° C dibandingkan dengan 30 ° C (Gbr. 1A, B). Nilai tukar pernapasan (RER) tidak tergantung pada suhu (Gbr. 1C, D). Asupan makanan konsisten dengan dinamika EE dan meningkat dengan penurunan suhu (juga ~ 30% lebih tinggi pada 22 ° C dibandingkan dengan 30 ° C (Gbr. 1E, F). Asupan air. Volume dan level aktivitas tidak tergantung pada suhu (Gbr. 1g).
Tikus jantan (C57BL/6J, 20 minggu, perumahan individu, n = 7) ditempatkan di kandang metabolisme pada 22 ° C selama satu minggu sebelum dimulainya penelitian. Dua hari setelah pengumpulan data latar belakang, suhu dinaikkan dalam peningkatan 2 ° C pada 06:00 jam per hari (awal fase cahaya). Data disajikan sebagai rata -rata ± kesalahan standar rata -rata, dan fase gelap (18: 00-06: 00 jam) diwakili oleh kotak abu -abu. Pengeluaran energi (kcal/h), b total pengeluaran energi pada berbagai suhu (kcal/24 jam), nilai tukar pernapasan (vco2/vo2: 0,7-1,0), d rata -rata rer dalam terang dan gelap (vco2/vo2) fase fase (Nilai nol didefinisikan sebagai 0,7). E Asupan Makanan Kumulatif (G), F 24H Total Asupan Makanan, G 24H Total Water Intake (ML), H 24H Total Asupan Air, I Kumulatif Aktivitas Kumulatif (M) dan T Total Aktivitas Total (M/24H). ). Tikus disimpan pada suhu yang ditunjukkan selama 48 jam. Data yang ditampilkan untuk 24, 26, 28 dan 30 ° C mengacu pada 24 jam terakhir dari setiap siklus. Tikus tetap diberi makan sepanjang penelitian. Signifikansi statistik diuji dengan pengukuran berulang ANOVA satu arah diikuti oleh uji perbandingan berganda Tukey. Tanda bintang menunjukkan signifikansi untuk nilai awal 22 ° C, naungan menunjukkan signifikansi antara kelompok lain seperti yang ditunjukkan. *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.Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode eksperimental (0-192 jam). n = 7.
Seperti dalam kasus tikus berat normal, EE meningkat secara linier dengan penurunan suhu, dan dalam hal ini, EE juga sekitar 30% lebih tinggi pada 22 ° C dibandingkan dengan 30 ° C (Gbr. 2A, B). RER tidak berubah pada suhu yang berbeda (Gbr. 2C, D). Berbeda dengan tikus berat normal, asupan makanan tidak konsisten dengan EE sebagai fungsi suhu kamar. Asupan makanan, asupan air, dan tingkat aktivitas tidak tergantung pada suhu (Gambar 2E -J).
Tikus dio pria (C57BL/6J, 20 minggu) secara individual bertempat di kandang metabolik pada 22 ° C selama satu minggu sebelum dimulainya penelitian. Tikus dapat menggunakan 45% HFD ad libitum. Setelah aklimatisasi selama dua hari, data dasar dikumpulkan. Selanjutnya, suhu dinaikkan dengan peningkatan 2 ° C setiap hari pada pukul 06:00 (awal fase cahaya). Data disajikan sebagai rata -rata ± kesalahan standar rata -rata, dan fase gelap (18: 00-06: 00 jam) diwakili oleh kotak abu -abu. Pengeluaran energi (kcal/h), b total pengeluaran energi pada berbagai suhu (kcal/24 jam), nilai tukar pernapasan (vco2/vo2: 0,7-1,0), d rata -rata rer dalam terang dan gelap (vco2/vo2) fase fase (Nilai nol didefinisikan sebagai 0,7). E Asupan Makanan Kumulatif (G), F 24H Total Asupan Makanan, G 24H Total Water Intake (ML), H 24H Total Asupan Air, I Kumulatif Aktivitas Kumulatif (M) dan T Total Aktivitas Total (M/24H). ). Tikus disimpan pada suhu yang ditunjukkan selama 48 jam. Data yang ditampilkan untuk 24, 26, 28 dan 30 ° C mengacu pada 24 jam terakhir dari setiap siklus. Tikus dipertahankan pada 45% HFD sampai akhir penelitian. Signifikansi statistik diuji dengan pengukuran berulang ANOVA satu arah diikuti oleh uji perbandingan berganda Tukey. Tanda bintang menunjukkan signifikansi untuk nilai awal 22 ° C, naungan menunjukkan signifikansi antara kelompok lain seperti yang ditunjukkan. *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.Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode eksperimental (0-192 jam). n = 7.
Dalam serangkaian percobaan lain, kami memeriksa efek suhu sekitar pada parameter yang sama, tetapi kali ini antara kelompok tikus yang terus -menerus disimpan pada suhu tertentu. Tikus dibagi menjadi empat kelompok untuk meminimalkan perubahan statistik dalam rata -rata dan standar deviasi berat badan, lemak, dan berat badan normal (Gbr. 3A -C). Setelah 7 hari aklimatisasi, 4,5 hari EE dicatat. EE secara signifikan dipengaruhi oleh suhu sekitar baik selama siang hari dan pada malam hari (Gbr. 3D), dan meningkat secara linear karena suhu menurun dari 27,5 ° C menjadi 22 ° C (Gbr. 3E). Dibandingkan dengan kelompok lain, RER dari kelompok 25 ° C agak berkurang, dan tidak ada perbedaan antara kelompok yang tersisa (Gbr. 3F, G). Asupan makanan sejajar dengan pola EE A meningkat sekitar 30% pada 22 ° C dibandingkan dengan 30 ° C (Gbr. 3H, I). Konsumsi air dan tingkat aktivitas tidak berbeda secara signifikan antara kelompok (Gbr. 3J, K). Paparan suhu yang berbeda hingga 33 hari tidak menyebabkan perbedaan berat badan, massa tanpa lemak, dan massa lemak antara kelompok (Gbr. 3N-S), tetapi menghasilkan penurunan massa tubuh tanpa lemak sekitar 15% dibandingkan dengan Skor yang dilaporkan sendiri (Gbr. 3N-S). 3b, r, c)) dan massa lemak meningkat lebih dari 2 kali (dari ~ 1 g menjadi 2-3 g, Gbr. 3c, t, c). Sayangnya, kabinet 30 ° C memiliki kesalahan kalibrasi dan tidak dapat memberikan data EE dan RER yang akurat.
- Berat badan (A), massa tanpa lemak (B) dan massa lemak (C) setelah 8 hari (satu hari sebelum transfer ke sistem Sable). D Konsumsi energi (KCAL/H). E Rata -rata konsumsi energi (0-108 jam) pada berbagai suhu (kcal/24 jam). F Rasio Pertukaran Pernafasan (RER) (VCO2/VO2). G Mean rer (VCO2/VO2). h Total asupan makanan (g). Maksud saya asupan makanan (G/24 jam). J Total Konsumsi Air (ML). K konsumsi air rata -rata (ML/24 jam). l Tingkat Aktivitas Kumulatif (M). L Tingkat aktivitas rata -rata (m/24 jam). n Berat badan pada hari ke -18, o Perubahan berat badan (dari -8 ke hari ke -18), p massa lean pada hari ke -18, q ganti massa tanpa lemak (dari -8 ke hari ke -18), r massa lemak pada hari ke 18 , dan perubahan massa lemak (dari -8 menjadi 18 hari). Signifikansi statistik dari tindakan berulang diuji oleh Oneway-Anova diikuti oleh uji perbandingan berganda 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.Data disajikan sebagai rata-rata + kesalahan standar rata-rata, fase gelap (18: 00-06: 00 jam) diwakili oleh kotak abu-abu. Titik -titik pada histogram mewakili tikus individu. Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode eksperimental (0-108 jam). n = 7.
Tikus dicocokkan dengan berat badan, massa tanpa lemak, dan massa lemak pada awal (Gambar 4A -C) dan dipertahankan pada 22, 25, 27,5, dan 30 ° C seperti dalam studi dengan tikus berat normal. . Ketika membandingkan kelompok tikus, hubungan antara EE dan suhu menunjukkan hubungan linier yang sama dengan suhu dari waktu ke waktu pada tikus yang sama. Dengan demikian, tikus yang disimpan pada 22 ° C mengkonsumsi sekitar 30% lebih banyak energi daripada tikus yang disimpan pada suhu 30 ° C (Gbr. 4d, E). Saat mempelajari efek pada hewan, suhu tidak selalu mempengaruhi RER (Gbr. 4F, G). Asupan makanan, asupan air, dan aktivitas tidak dipengaruhi secara signifikan oleh suhu (Gambar. 4H -M). Setelah 33 hari pemeliharaan, tikus pada suhu 30 ° C memiliki berat badan yang secara signifikan lebih tinggi daripada tikus pada 22 ° C (Gbr. 4N). Dibandingkan dengan titik awal masing -masing, tikus yang dipelihara pada 30 ° C memiliki bobot tubuh yang secara signifikan lebih tinggi daripada tikus yang dipelihara pada 22 ° C (rata -rata ± kesalahan standar rata -rata: Gbr. 4o). Pertambahan berat yang relatif lebih tinggi disebabkan oleh peningkatan massa lemak (Gbr. 4P, Q) daripada peningkatan massa tanpa lemak (Gbr. 4R, S). Konsisten dengan nilai EE yang lebih rendah pada 30 ° C, ekspresi beberapa gen kelelawar yang meningkatkan fungsi/aktivitas BAT berkurang pada 30 ° C dibandingkan dengan 22 ° C: ADRA1A, ADRB3, dan PRDM16. Gen kunci lain yang juga meningkatkan fungsi/aktivitas BAT tidak terpengaruh: Sema3a (regulasi pertumbuhan neurit), TFAM (biogenesis mitokondria), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (glukoneogenesis) dan CPT1A. Anehnya, UCP1 dan VEGF-A, yang terkait dengan peningkatan aktivitas termogenik, tidak berkurang pada kelompok 30 ° C. Faktanya, kadar UCP1 pada tiga tikus lebih tinggi daripada pada kelompok 22 ° C, dan VEGF-A dan ADRB2 meningkat secara signifikan. Dibandingkan dengan kelompok 22 ° C, tikus yang dipertahankan pada 25 ° C dan 27,5 ° C tidak menunjukkan perubahan (Gambar Tambahan 1).
- Berat badan (A), massa tanpa lemak (B) dan massa lemak (C) setelah 9 hari (satu hari sebelum transfer ke sistem Sable). D Konsumsi energi (EE, KCAL/H). E Rata -rata konsumsi energi (0–96 jam) pada berbagai suhu (KCAL/24 jam). F rasio pertukaran pernapasan (RER, VCO2/VO2). G Mean rer (VCO2/VO2). h Total asupan makanan (g). Maksud saya asupan makanan (G/24 jam). J Total Konsumsi Air (ML). K konsumsi air rata -rata (ML/24 jam). l Tingkat Aktivitas Kumulatif (M). L Tingkat aktivitas rata -rata (m/24 jam). n Berat badan pada hari ke -23 (g), o Perubahan berat badan, p massa tanpa lemak, q ganti massa tanpa lemak (g) pada hari 23 dibandingkan dengan hari ke 9, perubahan massa lemak (g) pada 23 hari, lemak Massa (g) dibandingkan dengan hari ke 8, hari 23 dibandingkan dengan -8 hari. Signifikansi statistik dari tindakan berulang diuji oleh Oneway-Anova diikuti oleh uji perbandingan berganda 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.Data disajikan sebagai rata-rata + kesalahan standar rata-rata, fase gelap (18: 00-06: 00 jam) diwakili oleh kotak abu-abu. Titik -titik pada histogram mewakili tikus individu. Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode eksperimental (0-96 jam). n = 7.
Seperti manusia, tikus sering membuat lingkungan mikro untuk mengurangi kehilangan panas ke lingkungan. Untuk mengukur pentingnya lingkungan ini untuk EE, kami mengevaluasi EE pada 22, 25, 27.5, dan 30 ° C, dengan atau tanpa pelindung kulit dan bahan bersarang. Pada 22 ° C, penambahan kulit standar mengurangi EE sekitar 4%. Penambahan bahan sarang selanjutnya mengurangi EE sebesar 3-4% (Gbr. 5A, B). Tidak ada perubahan signifikan dalam RER, asupan makanan, asupan air, atau tingkat aktivitas yang diamati dengan penambahan rumah atau kulit + tempat tidur (Gambar 5i -P). Penambahan kulit dan bahan sarang juga secara signifikan mengurangi EE pada 25 dan 30 ° C, tetapi responsnya secara kuantitatif lebih kecil. Pada 27,5 ° C tidak ada perbedaan yang diamati. Khususnya, dalam percobaan ini, EE menurun dengan meningkatnya suhu, dalam hal ini sekitar 57% lebih rendah dari EE pada 30 ° C dibandingkan dengan 22 ° C (Gbr. 5C - H). Analisis yang sama dilakukan hanya untuk fase cahaya, di mana EE lebih dekat dengan laju metabolisme basal, karena dalam hal ini tikus sebagian besar beristirahat di kulit, menghasilkan ukuran efek yang sebanding pada suhu yang berbeda (Gambar Tambahan 2A -H) .
Data untuk tikus dari tempat penampungan dan bersarang (biru tua), rumah tetapi tidak ada bahan bersarang (biru muda), dan bahan rumah dan sarang (oranye). Konsumsi energi (EE, KCAL/H) untuk kamar A, C, E dan G pada 22, 25, 27.5 dan 30 ° C, B, D, F dan H berarti EE (Kcal/H). Data IP untuk tikus yang ditempatkan pada suhu 22 ° C: I laju pernapasan (RER, VCO2/VO2), J Mean RER (VCO2/VO2), K Asupan Makanan Kumulatif (G), L rata -rata asupan makanan (G/24 jam), m Total Water Intake (ML), N Rata -rata asupan air AUC (mL/24 jam), o aktivitas total (m), level aktivitas rata -rata p (m/24 jam). Data disajikan sebagai rata-rata + kesalahan standar rata-rata, fase gelap (18: 00-06: 00 jam) diwakili oleh kotak abu-abu. Titik -titik pada histogram mewakili tikus individu. Signifikansi statistik dari tindakan berulang diuji oleh Oneway-Anova diikuti oleh uji perbandingan berganda Tukey. *P <0,05, ** p <0,01. *P <0,05, ** p <0,01. *Р <0,05, ** р <0,01. *P <0,05, ** p <0,01. *P <0,05, ** p <0,01。 *P <0,05, ** p <0,01。 *Р <0,05, ** р <0,01. *P <0,05, ** p <0,01.Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode eksperimental (0-72 jam). n = 7.
Pada tikus berat normal (2-3 jam puasa), pemeliharaan pada suhu yang berbeda tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan dalam konsentrasi plasma TG, 3-HB, kolesterol, ALT, dan AST, tetapi HDL sebagai fungsi suhu. Gambar 6a-e). Konsentrasi puasa plasma leptin, insulin, C-peptida, dan glukagon juga tidak berbeda antara kelompok (Gambar 6G-J). Pada hari tes toleransi glukosa (setelah 31 hari pada suhu yang berbeda), kadar glukosa darah awal (5-6 jam puasa) sekitar 6,5 mm, tanpa perbedaan antara kelompok. Pemberian glukosa oral meningkatkan konsentrasi glukosa darah secara signifikan pada semua kelompok, tetapi kedua konsentrasi puncak dan luas tambahan di bawah kurva (IAUCS) (15-120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus yang bertempat di 30 ° C (poin waktu individu: P) <0,05 - p <0,0001, Gambar. 6K, L) dibandingkan dengan tikus yang bertempat di 22, 25 dan 27,5 ° C (yang tidak berbeda satu sama lain). Pemberian glukosa oral meningkatkan konsentrasi glukosa darah secara signifikan pada semua kelompok, tetapi kedua konsentrasi puncak dan luas tambahan di bawah kurva (IAUCS) (15-120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus yang bertempat di 30 ° C (poin waktu individu: P) <0,05 -p <0,0001, Gambar. 6K, L) dibandingkan dengan tikus yang ditempatkan pada 22, 25 dan 27,5 ° C (yang tidak berbeda satu sama lain). Пероральное Ведение гюкозы значительно повышало концентрацию г яо во orang воцц вя в telepon вяancing вяancing вявя в г telepon, концентрация, так и площадь приращения под кasan ыи (IAUC) (15–120 мин) быыижижж н ыш ыш м м) (отдельные Вренные точки: p <0,05 - p <0.0001, рис. 6k, l) п с с с00 ыш ыш ыш ыш00 ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш ыш е ыш е е е различались меж, собой). Pemberian glukosa oral secara signifikan meningkatkan konsentrasi glukosa darah pada semua kelompok, tetapi kedua konsentrasi puncak dan luas tambahan di bawah kurva (IAUC) (15-120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus 30 ° C (titik waktu terpisah: p <0,05- P <0,0001, Gbr. 6K, L) dibandingkan dengan tikus yang disimpan pada 22, 25 dan 27,5 ° C (yang tidak berbeda satu sama lain).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度 ， 但在 30 ° C 饲养的小鼠组中 ， 峰值浓度和曲线下增加面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点： P <0,05 - p <0,0001 ， 图 6k ， L ）与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 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 面积 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点点 ： P <0,05 - p < 0,0001 ， 图 6K ， L ）与饲养在 22、25 和 27,5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。Pemberian glukosa oral secara signifikan meningkatkan konsentrasi glukosa darah pada semua kelompok, tetapi kedua konsentrasi puncak dan luas di bawah kurva (IAUC) (15-120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus yang diberi makan 30 ° C (semua titik waktu).: P <0,05 - p <0,0001, рс. : P <0,05 - p <0,0001, gbr.6l, l) dibandingkan dengan tikus yang disimpan pada 22, 25 dan 27,5 ° C (tidak ada perbedaan dari satu sama lain).
Plasma concentrations of TG, 3-HB, cholesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glycerol, leptin, insulin, C-peptide, and glucagon are shown in adult male DIO(al) mice after 33 days of feeding at the indicated temperature . Tikus tidak diberi makan 2-3 jam sebelum pengambilan sampel darah. Pengecualiannya adalah uji toleransi glukosa oral, yang dilakukan dua hari sebelum akhir penelitian pada tikus berpuasa selama 5-6 jam dan disimpan pada suhu yang sesuai selama 31 hari. Tikus ditantang dengan berat badan 2 g/kg. Area di bawah data kurva (L) dinyatakan sebagai data tambahan (IAUC). Data disajikan sebagai rata -rata ± SEM. Titik -titik itu mewakili sampel individu. *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.
Pada tikus dio (juga berpuasa selama 2-3 jam), konsentrasi kolesterol plasma, HDL, ALT, AST, dan FFA tidak berbeda antara kelompok. Baik TG dan gliserol secara signifikan meningkat pada kelompok 30 ° C dibandingkan dengan kelompok 22 ° C (Gambar 7A -H). Sebaliknya, 3-GB sekitar 25% lebih rendah pada 30 ° C dibandingkan dengan 22 ° C (Gambar 7B). Dengan demikian, meskipun tikus dipertahankan pada 22 ° C memiliki keseimbangan energi positif keseluruhan, seperti yang disarankan oleh penambahan berat badan, perbedaan konsentrasi plasma TG, gliserol, dan 3-HB menunjukkan bahwa tikus pada 22 ° C ketika pengambilan sampel kurang dari pada 22 ° C. ° C. Tikus yang dipelihara pada suhu 30 ° C berada dalam keadaan negatif yang relatif lebih energetik. Konsisten dengan ini, konsentrasi hati gliserol yang dapat diekstraksi dan TG, tetapi tidak glikogen dan kolesterol, lebih tinggi pada kelompok 30 ° C (Gambar Tambahan. 3A-D). Untuk menyelidiki apakah perbedaan yang bergantung pada suhu dalam lipolisis (sebagaimana diukur dengan Tg dan gliserol plasma) adalah hasil dari perubahan internal dalam lemak epididimal atau inguinalis, kami mengekstraksi jaringan adiposa dari penyimpanan ini pada akhir penelitian dan mengukur Ex Asam Lemak Bebas Frate Fatty Ex Fatty Acid Ex Fatty Fatty Asam Fatty Fatty Fatty Fatty Fatty Fatty Fatty Fatty Fatty Asam vivo. dan pelepasan gliserol. Pada semua kelompok eksperimen, sampel jaringan adiposa dari depot epididimal dan inguinal menunjukkan setidaknya peningkatan dua kali lipat dalam produksi gliserol dan FFA sebagai respons terhadap stimulasi isoproterenol (Gambar Tambahan 4A-D). Namun, tidak ada efek suhu cangkang pada lipolisis basal atau yang distimulasi isoproterenol. Konsisten dengan berat badan yang lebih tinggi dan massa lemak, kadar leptin plasma secara signifikan lebih tinggi pada kelompok 30 ° C dibandingkan pada kelompok 22 ° C (Gambar 7i). Sebaliknya, kadar plasma insulin dan c-peptida tidak berbeda antara kelompok suhu (Gbr. 7k, k), tetapi glukagon plasma menunjukkan ketergantungan pada suhu, tetapi dalam hal ini hampir 22 ° C pada kelompok yang berlawanan dua kali dibandingkan hingga 30 ° C. DARI. Grup C (Gbr. 7L). FGF21 tidak berbeda antara kelompok suhu yang berbeda (Gbr. 7M). Pada hari OGTT, glukosa darah awal sekitar 10 mm dan tidak berbeda antara tikus yang ditempatkan pada suhu yang berbeda (Gbr. 7n). Pemberian glukosa oral meningkatkan kadar glukosa darah dan memuncak pada semua kelompok pada konsentrasi sekitar 18 mM 15 menit setelah dosis. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam IAUC (15-120 menit) dan konsentrasi pada titik waktu yang berbeda pasca dosis (15, 30, 60, 90 dan 120 menit) (Gambar 7n, O).
Konsentrasi plasma TG, 3-HB, kolesterol, HDL, Alt, AST, FFA, gliserol, leptin, insulin, C-peptida, glukagon, dan FGF21 ditunjukkan pada tikus dio jantan dewasa (AO) setelah 33 hari makan. suhu yang ditentukan. Tikus tidak diberi makan 2-3 jam sebelum pengambilan sampel darah. Tes toleransi glukosa oral adalah pengecualian karena dilakukan pada dosis 2 g/kg berat badan dua hari sebelum akhir penelitian pada tikus yang berpuasa selama 5-6 jam dan disimpan pada suhu yang sesuai selama 31 hari. Area di bawah data kurva (O) ditampilkan sebagai data tambahan (IAUC). Data disajikan sebagai rata -rata ± SEM. Titik -titik itu mewakili sampel individu. *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.
Transferabilitas data hewan pengerat ke manusia adalah masalah kompleks yang memainkan peran sentral dalam menafsirkan pentingnya pengamatan dalam konteks penelitian fisiologis dan farmakologis. Untuk alasan ekonomi dan untuk memfasilitasi penelitian, tikus sering disimpan pada suhu kamar di bawah zona termoneutral mereka, menghasilkan aktivasi berbagai sistem fisiologis kompensasi yang meningkatkan laju metabolisme dan berpotensi merusak translataabilitas9. Dengan demikian, paparan tikus terhadap dingin dapat membuat tikus resisten terhadap obesitas yang diinduksi diet dan dapat mencegah hiperglikemia pada tikus yang diobati dengan streptozotocin karena meningkatnya transportasi glukosa non-insulin. Namun, tidak jelas sejauh mana paparan yang berkepanjangan terhadap berbagai suhu yang relevan (dari ruang ke termoneutral) mempengaruhi homeostasis energi yang berbeda dari tikus berat badan normal (pada makanan) dan tikus dio (pada HFD) dan parameter metabolisme, serta tingkat luas di mana mereka dapat menyeimbangkan peningkatan EE dengan peningkatan asupan makanan. Studi yang disajikan dalam artikel ini bertujuan untuk membawa kejelasan pada topik ini.
Kami menunjukkan bahwa dalam berat normal tikus dewasa dan tikus dio jantan, EE berbanding terbalik dengan suhu kamar antara 22 dan 30 ° C. Dengan demikian, EE pada 22 ° C adalah sekitar 30% lebih tinggi dari pada 30 ° C. di kedua model tikus. Namun, perbedaan penting antara tikus berat normal dan tikus dio adalah bahwa sementara tikus berat normal mencocokkan EE pada suhu yang lebih rendah dengan menyesuaikan asupan makanan yang sesuai, asupan makanan tikus dio bervariasi pada tingkat yang berbeda. Suhu studi serupa. Setelah satu bulan, tikus DIO disimpan pada suhu 30 ° C memperoleh lebih banyak berat badan dan massa lemak daripada tikus yang disimpan pada 22 ° C, sedangkan manusia normal disimpan pada suhu yang sama dan untuk periode waktu yang sama tidak menyebabkan demam. Perbedaan berat dalam berat badan. Tikus Berat Badan. Dibandingkan dengan suhu di dekat termoneutral atau pada suhu kamar, pertumbuhan pada suhu kamar menghasilkan tikus dio atau berat normal pada diet tinggi lemak tetapi tidak pada diet berat tikus normal untuk menambah berat badan yang relatif lebih sedikit. tubuh. Didukung oleh penelitian lain17,18,19,20,21 tetapi tidak oleh All22,23.
Kemampuan untuk menciptakan lingkungan mikro untuk mengurangi kehilangan panas dihipotesiskan untuk menggeser netralitas termal ke kiri 8, 12. Dalam penelitian kami, baik penambahan bahan sarang dan penyembunyian berkurang EE tetapi tidak menghasilkan netralitas termal hingga 28 ° C. Dengan demikian, data kami tidak mendukung bahwa titik rendah termoneutralitas pada tikus dewasa lutut tunggal, dengan atau tanpa rumah yang diperkaya lingkungan, harus 26-28 ° C seperti yang ditunjukkan 8,12, tetapi mendukung penelitian lain yang menunjukkan termoneutralitas. Suhu 30 ° C pada tikus titik rendah7, 10, 24. Untuk memperumit masalah, titik termoneutral pada tikus telah terbukti tidak statis pada siang hari karena lebih rendah selama fase istirahat (cahaya), mungkin karena kalori yang lebih rendah Produksi sebagai akibat dari aktivitas dan termogenesis yang diinduksi diet. Dengan demikian, pada fase cahaya, titik bawah netralitas termal ternyata ~ 29 ° с, dan dalam fase gelap, ~ 33 ° с25.
Pada akhirnya, hubungan antara suhu sekitar dan konsumsi energi total ditentukan oleh disipasi panas. Dalam konteks ini, rasio luas permukaan dengan volume merupakan penentu penting sensitivitas termal, mempengaruhi disipasi panas (luas permukaan) dan pembentukan panas (volume). Selain luas permukaan, perpindahan panas juga ditentukan oleh isolasi (laju perpindahan panas). Pada manusia, massa lemak dapat mengurangi kehilangan panas dengan menciptakan penghalang isolasi di sekitar cangkang tubuh, dan telah disarankan bahwa massa lemak juga penting untuk isolasi termal pada tikus, menurunkan titik termoneutral dan mengurangi sensitivitas suhu di bawah titik netral termal ( lereng kurva). Suhu sekitar dibandingkan dengan EE) 12. Penelitian kami tidak dirancang untuk secara langsung menilai hubungan diduga ini karena data komposisi tubuh dikumpulkan 9 hari sebelum data pengeluaran energi dikumpulkan dan karena massa lemak tidak stabil di seluruh penelitian. Namun, karena berat badan normal dan tikus dio memiliki EE 30% lebih rendah pada 30 ° C dibandingkan pada 22 ° C meskipun setidaknya 5 kali lipat perbedaan dalam massa lemak, data kami tidak mendukung bahwa obesitas harus memberikan isolasi dasar. faktor, setidaknya tidak dalam kisaran suhu yang diselidiki. Ini sejalan dengan penelitian lain yang lebih baik dirancang untuk mengeksplorasi this4,24. Dalam studi ini, efek isolasi obesitas kecil, tetapi bulu ditemukan memberikan 30-50% dari total isolasi termal4,24. Namun, pada tikus mati, konduktivitas termal meningkat sekitar 450% segera setelah kematian, menunjukkan bahwa efek isolasi bulu diperlukan untuk mekanisme fisiologis, termasuk vasokonstriksi, untuk bekerja. Selain perbedaan spesies dalam bulu antara tikus dan manusia, efek isolasi yang buruk dari obesitas pada tikus juga dapat dipengaruhi oleh pertimbangan berikut: faktor isolasi massa lemak manusia terutama dimediasi oleh massa lemak subkutan (ketebalan) 26,27. Biasanya pada hewan pengerat kurang dari 20% dari total hewan FAT28. Selain itu, massa lemak total bahkan mungkin bukan ukuran suboptimal dari isolasi termal individu, karena telah dikemukakan bahwa peningkatan isolasi termal diimbangi oleh peningkatan luas permukaan yang tak terhindarkan (dan karenanya meningkatkan kehilangan panas) ketika massa lemak meningkat. .
Pada tikus berat normal, konsentrasi plasma puasa TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, dan AST tidak berubah pada berbagai suhu selama hampir 5 minggu, mungkin karena tikus berada dalam keadaan keseimbangan energi yang sama. sama dengan berat badan dan komposisi tubuh seperti pada akhir penelitian. Konsisten dengan kesamaan dalam massa lemak, juga tidak ada perbedaan dalam kadar leptin plasma, atau insulin puasa, C-peptida, dan glukagon. Lebih banyak sinyal ditemukan pada tikus dio. Meskipun tikus pada 22 ° C juga tidak memiliki keseimbangan energi negatif secara keseluruhan dalam keadaan ini (karena mereka bertambah berat), pada akhir penelitian mereka relatif lebih kekurangan energi dibandingkan dengan tikus yang dipelihara pada 30 ° C, dalam kondisi seperti keton tinggi. Produksi oleh tubuh (3-GB) dan penurunan konsentrasi gliserol dan TG dalam plasma. Namun, perbedaan yang bergantung pada suhu dalam lipolisis tampaknya tidak merupakan hasil dari perubahan intrinsik dalam lemak epididimal atau inguinal, seperti perubahan dalam ekspresi adipohormon-responsif lipase, karena FFA dan gliserol yang dilepaskan dari lemak yang diekstraksi dari depot ini adalah antara suhu Grup mirip satu sama lain. Meskipun kami tidak menyelidiki nada simpatis dalam penelitian ini, yang lain telah menemukan bahwa itu (berdasarkan detak jantung dan tekanan arteri rata -rata) secara linier terkait dengan suhu sekitar pada tikus dan kira -kira lebih rendah pada 30 ° C daripada pada 22 ° C 20% C Dengan demikian, perbedaan yang bergantung pada suhu dalam nada simpatis dapat memainkan peran dalam lipolisis dalam penelitian kami, tetapi karena peningkatan nada simpatis merangsang daripada menghambat lipolisis, mekanisme lain mungkin menangkal penurunan tikus yang dikultur ini. Peran potensial dalam pemecahan lemak tubuh. Suhu kamar. Furthermore, part of the stimulatory effect of sympathetic tone on lipolysis is indirectly mediated by strong inhibition of insulin secretion, highlighting the effect of insulin interrupting supplementation on lipolysis30, but in our study, fasting plasma insulin and C-peptide sympathetic tone at different temperatures were tidak cukup untuk mengubah lipolisis. Sebaliknya, kami menemukan bahwa perbedaan status energi kemungkinan besar merupakan kontributor utama untuk perbedaan -perbedaan ini pada tikus dio. Alasan yang mendasari yang mengarah pada regulasi yang lebih baik tentang asupan makanan dengan EE pada tikus berat badan normal memerlukan studi lebih lanjut. Namun, secara umum, asupan makanan dikendalikan oleh isyarat homeostatik dan hedonis31,32,33. Meskipun ada perdebatan tentang mana dari dua sinyal yang secara kuantitatif lebih penting, 31,32,33, sudah diketahui bahwa konsumsi jangka panjang makanan lemak tinggi menyebabkan lebih banyak perilaku makan berbasis kesenangan yang sampai batas tertentu tidak terkait dengan homeostasis. . - Intake makanan yang diatur34,35,36. Oleh karena itu, peningkatan perilaku makan hedonis tikus dio yang diobati dengan 45% HFD mungkin menjadi salah satu alasan mengapa tikus ini tidak menyeimbangkan asupan makanan dengan EE. Menariknya, perbedaan dalam nafsu makan dan hormon yang mengatur glukosa darah juga diamati pada tikus dio yang dikendalikan suhu, tetapi tidak pada tikus dengan berat normal. Pada tikus dio, kadar leptin plasma meningkat dengan suhu dan kadar glukagon menurun dengan suhu. Sejauh mana suhu dapat secara langsung mempengaruhi perbedaan -perbedaan ini layak diteliti lebih lanjut, tetapi dalam kasus leptin, keseimbangan energi negatif relatif dan dengan demikian massa lemak yang lebih rendah pada tikus pada 22 ° C tentu saja memainkan peran penting, karena massa lemak dan plasma leptin adalah sangat berkorelasi37. Namun, interpretasi sinyal glukagon lebih membingungkan. Seperti halnya insulin, sekresi glukagon sangat dihambat oleh peningkatan nada simpatis, tetapi nada simpatis tertinggi diprediksi berada dalam kelompok 22 ° C, yang memiliki konsentrasi glukagon plasma tertinggi. Insulin adalah regulator kuat glukagon plasma lainnya, dan resistensi insulin dan diabetes tipe 2 sangat terkait dengan puasa dan hyperglucagonemia postprandial 38,39. Namun, tikus DIO dalam penelitian kami juga tidak sensitif insulin, jadi ini juga tidak bisa menjadi faktor utama dalam peningkatan pensinyalan glukagon pada kelompok 22 ° C. Kandungan lemak hati juga secara positif terkait dengan peningkatan konsentrasi glukagon plasma, mekanisme yang, pada gilirannya, dapat mencakup resistensi glukagon hati, penurunan produksi urea, peningkatan konsentrasi asam amino yang bersirkulasi, dan peningkatan sekresi glukagon asam amino40,41, 42. Namun, karena konsentrasi gliserol dan TG yang dapat diekstraksi tidak berbeda antara kelompok suhu dalam penelitian kami, ini juga tidak dapat menjadi faktor potensial dalam peningkatan konsentrasi plasma pada kelompok 22 ° C. Triiodothyronine (T3) memainkan peran penting dalam tingkat metabolisme keseluruhan dan inisiasi pertahanan metabolisme terhadap hipotermia43,44. Dengan demikian, konsentrasi T3 plasma, mungkin dikendalikan oleh mekanisme yang dimediasi secara terpusat, 45,46 peningkatan pada tikus dan manusia di bawah kondisi kurang dari termoneutral47, meskipun peningkatan manusia lebih kecil, yang lebih cenderung cenderung pada tikus. Ini konsisten dengan kehilangan panas ke lingkungan. Kami tidak mengukur konsentrasi T3 plasma dalam penelitian ini, tetapi konsentrasi mungkin lebih rendah pada kelompok 30 ° C, yang dapat menjelaskan efek kelompok ini pada kadar glukagon plasma, seperti yang kami (diperbarui Gambar 5A) dan yang lainnya telah menunjukkan hal itu T3 meningkatkan glukagon plasma dengan cara yang tergantung pada dosis. Hormon tiroid telah dilaporkan menginduksi ekspresi FGF21 di hati. Seperti glukagon, konsentrasi plasma FGF21 juga meningkat dengan konsentrasi T3 plasma (Gambar tambahan 5B dan ref. 48), tetapi dibandingkan dengan konsentrasi plasma Glucagon, FGF21 dalam penelitian kami tidak terpengaruh oleh suhu. Alasan yang mendasari perbedaan ini memerlukan studi lebih lanjut, tetapi induksi FGF21 yang digerakkan oleh T3 harus terjadi pada tingkat paparan T3 yang lebih tinggi dibandingkan dengan respon glukagon yang digerakkan T3 yang diamati (Tambahan Gambar. 5B).
HFD telah terbukti sangat terkait dengan gangguan toleransi glukosa dan resistensi insulin (penanda) pada tikus yang dipelihara pada 22 ° C. Namun, HFD tidak terkait dengan gangguan toleransi glukosa atau resistensi insulin ketika ditanam di lingkungan termoneutral (didefinisikan di sini sebagai 28 ° C) 19. Dalam penelitian kami, hubungan ini tidak direplikasi pada tikus dio, tetapi tikus berat badan normal dipertahankan pada suhu 30 ° C secara signifikan meningkatkan toleransi glukosa. Alasan untuk perbedaan ini membutuhkan penelitian lebih lanjut, tetapi dapat dipengaruhi oleh fakta bahwa tikus DIO dalam penelitian kami resisten terhadap insulin, dengan konsentrasi C-peptida plasma puasa dan konsentrasi insulin 12-20 kali lebih tinggi dari tikus berat badan normal. dan dalam darah dengan perut kosong. Konsentrasi glukosa sekitar 10 mM (sekitar 6 mM pada berat badan normal), yang tampaknya meninggalkan jendela kecil untuk setiap efek menguntungkan potensial dari paparan kondisi termoneutral untuk meningkatkan toleransi glukosa. Faktor yang mungkin membingungkan adalah bahwa, karena alasan praktis, OGTT dilakukan pada suhu kamar. Dengan demikian, tikus yang ditempatkan pada suhu yang lebih tinggi mengalami syok dingin ringan, yang dapat mempengaruhi penyerapan/pembersihan glukosa. Namun, berdasarkan konsentrasi glukosa darah puasa yang serupa pada kelompok suhu yang berbeda, perubahan suhu sekitar mungkin tidak secara signifikan mempengaruhi hasil.
Seperti yang disebutkan sebelumnya, baru -baru ini disorot bahwa meningkatkan suhu kamar dapat melemahkan beberapa reaksi terhadap stres dingin, yang dapat mempertanyakan transferabilitas data mouse ke manusia. Namun, tidak jelas apa suhu optimal untuk menjaga tikus untuk meniru fisiologi manusia. Jawaban atas pertanyaan ini juga dapat dipengaruhi oleh bidang studi dan titik akhir yang sedang dipelajari. Contohnya adalah efek dari diet pada akumulasi lemak hati, toleransi glukosa dan resistensi insulin19. Dalam hal pengeluaran energi, beberapa peneliti percaya bahwa termoneutralitas adalah suhu optimal untuk pemeliharaan, karena manusia membutuhkan sedikit energi ekstra untuk mempertahankan suhu tubuh inti mereka, dan mereka menentukan suhu putaran tunggal untuk tikus dewasa sebagai 30 ° C7,10. Peneliti lain percaya bahwa suhu yang sebanding dengan yang biasanya dialami manusia dengan tikus dewasa pada satu lutut adalah 23-25 ° C, karena mereka menemukan termoneutralitas menjadi 26-28 ° C dan berdasarkan pada manusia yang lebih rendah sekitar 3 ° C. Suhu kritis mereka yang lebih rendah, didefinisikan di sini sebagai 23 ° C, sedikit 8,12. Studi kami konsisten dengan beberapa penelitian lain yang menyatakan bahwa netralitas termal tidak tercapai pada 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, menunjukkan bahwa 23-25 ° C terlalu rendah. Faktor penting lain yang perlu dipertimbangkan mengenai suhu kamar dan termoneutralitas pada tikus adalah perumahan tunggal atau kelompok. Ketika tikus ditempatkan dalam kelompok daripada secara individual, seperti dalam penelitian kami, sensitivitas suhu berkurang, mungkin karena kerumunan hewan. Namun, suhu kamar masih di bawah LTL 25 ketika tiga kelompok digunakan. Mungkin perbedaan interspesies yang paling penting dalam hal ini adalah signifikansi kuantitatif dari aktivitas BAT sebagai pertahanan terhadap hipotermia. Dengan demikian, sementara tikus sebagian besar dikompensasi untuk kehilangan kalori yang lebih tinggi dengan meningkatkan aktivitas kelelawar, yang lebih dari 60% EE pada 5 ° C saja, 51,52 Kontribusi aktivitas kelelawar manusia ke EE secara signifikan lebih tinggi, jauh lebih kecil. Oleh karena itu, mengurangi aktivitas kelelawar mungkin merupakan cara penting untuk meningkatkan terjemahan manusia. Regulasi aktivitas kelelawar kompleks tetapi sering dimediasi oleh efek gabungan stimulasi adrenergik, hormon tiroid dan ekspresi UCP114,54,55,56,57. Data kami menunjukkan bahwa suhu perlu dinaikkan di atas 27,5 ° C dibandingkan dengan tikus pada 22 ° C untuk mendeteksi perbedaan dalam ekspresi gen BAT yang bertanggung jawab untuk fungsi/aktivasi. Namun, perbedaan yang ditemukan antara kelompok pada 30 dan 22 ° C tidak selalu menunjukkan peningkatan aktivitas BAT pada kelompok 22 ° C karena UCP1, ADRB2 dan VEGF-A diturunkan regulasi pada kelompok 22 ° C. Akar penyebab hasil yang tidak terduga ini masih harus ditentukan. Salah satu kemungkinan adalah bahwa peningkatan ekspresi mereka mungkin tidak mencerminkan sinyal suhu kamar yang tinggi, tetapi lebih merupakan efek akut dari memindahkannya dari 30 ° C ke 22 ° C pada hari pemindahan (tikus mengalami 5-10 menit ini sebelum lepas landas) . ).
Keterbatasan umum dari penelitian kami adalah bahwa kami hanya mempelajari tikus jantan. Penelitian lain menunjukkan bahwa jenis kelamin mungkin menjadi pertimbangan penting dalam indikasi utama kami, karena tikus betina lutut tunggal lebih sensitif terhadap suhu karena konduktivitas termal yang lebih tinggi dan mempertahankan suhu inti yang lebih terkontrol. Selain itu, tikus betina (pada HFD) menunjukkan hubungan asupan energi yang lebih besar dengan EE pada 30 ° C dibandingkan dengan tikus jantan yang mengkonsumsi lebih banyak tikus dari jenis kelamin yang sama (20 ° C dalam hal ini) 20. Dengan demikian, pada tikus betina, efek konten subthermonetral lebih tinggi, tetapi memiliki pola yang sama seperti pada tikus jantan. Dalam penelitian kami, kami fokus pada tikus jantan lutut tunggal, karena ini adalah kondisi di mana sebagian besar studi metabolisme yang meneliti EE dilakukan. Keterbatasan lain dari penelitian kami adalah bahwa tikus berada pada diet yang sama di seluruh penelitian, yang menghalangi mempelajari pentingnya suhu kamar untuk fleksibilitas metabolisme (yang diukur dengan perubahan RER untuk perubahan makanan dalam berbagai komposisi makronutrien). Pada tikus betina dan jantan disimpan pada suhu 20 ° C dibandingkan dengan tikus yang sesuai disimpan pada suhu 30 ° C.
Sebagai kesimpulan, penelitian kami menunjukkan bahwa, seperti dalam penelitian lain, tikus berat badan normal adalah termoneutral di atas prediksi 27,5 ° C. Selain itu, penelitian kami menunjukkan bahwa obesitas bukan merupakan faktor isolasi utama pada tikus dengan berat badan normal atau dio, menghasilkan suhu yang sama: rasio EE pada dio dan tikus berat normal. Sementara asupan makanan tikus berat normal konsisten dengan EE dan dengan demikian mempertahankan berat badan yang stabil di seluruh kisaran suhu, asupan makanan tikus dio sama pada suhu yang berbeda, menghasilkan rasio tikus yang lebih tinggi pada 30 ° C . Pada 22 ° C menambah berat badan. Secara keseluruhan, studi sistematis yang meneliti potensi pentingnya hidup di bawah suhu termoneutral diperlukan karena tolerabilitas yang sering diamati antara studi tikus dan manusia. Sebagai contoh, dalam studi obesitas, penjelasan parsial untuk translatabilitas yang umumnya lebih buruk mungkin disebabkan oleh fakta bahwa studi penurunan berat badan murine biasanya dilakukan pada hewan yang tertekan dingin yang disimpan pada suhu kamar karena peningkatan EE mereka. Penurunan berat badan yang berlebihan dibandingkan dengan berat badan yang diharapkan dari seseorang, khususnya jika mekanisme aksi tergantung pada peningkatan EE dengan meningkatkan aktivitas BAP, yang lebih aktif dan diaktifkan pada suhu kamar daripada pada 30 ° C.
Sesuai dengan Hukum Eksperimental Hewan Denmark (1987) dan National Institutes of Health (publikasi No. 85-23) dan Konvensi Eropa untuk Perlindungan Vertebrata yang digunakan untuk tujuan ilmiah dan ilmiah lainnya (Dewan Eropa No. 123, Strasbourg , 1985).
Tikus C57BL/6J jantan berumur dua puluh minggu diperoleh dari Janvier Saint Berthevin Cedex, Prancis, dan diberikan ad libitum standar chow (Altromin 1324) dan air (~ 22 ° C) setelah cahaya 12:12 jam: siklus gelap. suhu kamar. Tikus dio pria (20 minggu) diperoleh dari pemasok yang sama dan diberikan akses ad libitum ke diet tinggi lemak 45% (Cat. No. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) dan air dalam kondisi pemeliharaan. Tikus disesuaikan dengan lingkungan seminggu sebelum dimulainya penelitian. Dua hari sebelum dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung, tikus ditimbang, mengalami pemindaian MRI (Echomritm, TX, USA) dan dibagi menjadi empat kelompok yang sesuai dengan berat badan, lemak dan berat badan normal.
Diagram grafis dari desain penelitian ditunjukkan pada Gambar 8. Tikus dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung yang tertutup dan terkontrol suhu di Sable Systems Internationals (Nevada, USA), yang termasuk monitor kualitas makanan dan air dan bingkai Promethion BZ1 yang direkam Tingkat aktivitas dengan mengukur kerusakan balok. Xyz. Tikus (n = 8) ditempatkan secara individual pada 22, 25, 27,5, atau 30 ° C menggunakan tempat tidur tetapi tidak ada bahan berlindung dan bersarang pada cahaya 12: 12 jam: siklus gelap (cahaya: 06: 00–18:00) . 2500ml/mnt. Tikus diaklimatisasi selama 7 hari sebelum pendaftaran. Rekaman dikumpulkan empat hari berturut -turut. Setelah itu, tikus disimpan pada suhu masing -masing pada 25, 27,5, dan 30 ° C selama 12 hari tambahan, setelah itu konsentrat sel ditambahkan seperti yang dijelaskan di bawah ini. Sementara itu, kelompok tikus yang disimpan pada 22 ° C disimpan pada suhu ini selama dua hari lagi (untuk mengumpulkan data dasar baru), dan kemudian suhu meningkat pada langkah 2 ° C setiap hari pada awal fase cahaya ( 06:00) Sampai mencapai 30 ° C setelah itu, suhu diturunkan menjadi 22 ° C dan data dikumpulkan selama dua hari lagi. Setelah dua hari tambahan merekam pada 22 ° C, kulit ditambahkan ke semua sel di semua suhu, dan pengumpulan data dimulai pada hari kedua (hari 17) dan selama tiga hari. Setelah itu (hari 20), bahan bersarang (8-10 g) ditambahkan ke semua sel pada awal siklus cahaya (06:00) dan data dikumpulkan selama tiga hari lagi. Dengan demikian, pada akhir penelitian, tikus yang disimpan pada 22 ° C dijaga pada suhu ini selama 21/33 hari dan pada 22 ° C selama 8 hari terakhir, sementara tikus pada suhu lain disimpan pada suhu ini selama 33 hari. /33 hari. Tikus diberi makan selama periode penelitian.
Berat badan normal dan tikus dio mengikuti prosedur studi yang sama. Pada hari -9, tikus ditimbang, dipindai MRI, dan dibagi menjadi kelompok yang sebanding dalam berat badan dan komposisi tubuh. Pada hari -7, tikus dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung yang dikendalikan suhu tertutup yang diproduksi oleh Sable Systems International (Nevada, USA). Tikus ditempatkan secara individual dengan tempat tidur tetapi tanpa bahan bersarang atau tempat berlindung. Suhu diatur ke 22, 25, 27.5 atau 30 ° C. Setelah satu minggu aklimatisasi (hari -7 hingga 0, hewan tidak terganggu), data dikumpulkan pada empat hari berturut -turut (hari 0-4, data yang ditunjukkan pada Gambar. 1, 2, 5). Setelah itu, tikus disimpan pada 25, 27,5 dan 30 ° C disimpan dalam kondisi konstan sampai hari ke -17. Pada saat yang sama, suhu dalam kelompok 22 ° C meningkat pada interval 2 ° C setiap hari dengan menyesuaikan siklus suhu (06:00 jam) pada awal paparan cahaya (data ditunjukkan pada Gambar. 1) . Pada hari ke 15, suhu turun ke 22 ° C dan dua hari data dikumpulkan untuk memberikan data dasar untuk perawatan selanjutnya. Kulit ditambahkan ke semua tikus pada hari ke 17, dan bahan bersarang ditambahkan pada hari ke 20 (Gbr. 5). Pada hari ke -23, tikus ditimbang dan mengalami pemindaian MRI, dan kemudian ditinggalkan sendirian selama 24 jam. Pada hari ke 24, tikus berpuasa dari awal fotoperiod (06:00) dan menerima OGTT (2 g/kg) pada pukul 12:00 (6-7 jam puasa). Setelah itu, tikus dikembalikan ke kondisi sable masing -masing dan di -eutanasia pada hari kedua (hari 25).
Tikus DIO (n = 8) mengikuti protokol yang sama dengan tikus berat normal (seperti dijelaskan di atas dan pada Gambar 8). Tikus mempertahankan 45% HFD selama percobaan pengeluaran energi.
VO2 dan VCO2, serta tekanan uap air, dicatat pada frekuensi 1 Hz dengan konstanta waktu sel 2,5 menit. Asupan makanan dan air dikumpulkan dengan rekaman terus menerus (1 Hz) dari berat makanan dan ember air. Monitor kualitas yang digunakan melaporkan resolusi 0,002 g. Tingkat aktivitas dicatat menggunakan monitor array sinar XYZ 3D, data dikumpulkan pada resolusi internal 240 Hz dan dilaporkan setiap detik untuk mengukur jarak total yang ditempuh (m) dengan resolusi spasial yang efektif 0,25 cm. Data diproses dengan sistem sable Macro Interpreter v.2.41, menghitung EE dan RER dan menyaring outlier (misalnya, acara makan palsu). Interpreter makro dikonfigurasi ke data output untuk semua parameter setiap lima menit.
Selain mengatur EE, suhu sekitar juga dapat mengatur aspek-aspek metabolisme lainnya, termasuk metabolisme glukosa postprandial, dengan mengatur sekresi hormon yang memetabolisme glukosa. Untuk menguji hipotesis ini, kami akhirnya menyelesaikan studi suhu tubuh dengan memprovokasi tikus berat normal dengan beban glukosa oral dio (2 g/kg). Metode dijelaskan secara rinci dalam bahan tambahan.
Pada akhir penelitian (hari ke 25), tikus berpuasa selama 2-3 jam (mulai pukul 06:00), dibius dengan isoflurane, dan benar-benar berdarah oleh venipuncture retroorbital. Kuantifikasi lipid plasma dan hormon dan lipid di hati dijelaskan dalam bahan tambahan.
Untuk menyelidiki apakah suhu cangkang menyebabkan perubahan intrinsik dalam jaringan adiposa yang mempengaruhi jaringan adiposa inguinalis, inguinalis dan epididimal dieksisi langsung dari tikus setelah tahap perdarahan terakhir. Jaringan diproses menggunakan uji lipolisis ex vivo yang baru dikembangkan yang dijelaskan dalam metode tambahan.
Brown Adipose Tissue (BAT) dikumpulkan pada hari akhir penelitian dan diproses seperti yang dijelaskan dalam metode tambahan.
Data disajikan sebagai rata -rata ± SEM. Grafik dibuat dalam GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) dan grafik diedit di Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Signifikansi statistik dinilai dalam prisma graphpad dan diuji dengan uji-t berpasangan, tindakan berulang satu arah/dua arah ANOVA diikuti oleh uji perbandingan berganda Tukey, atau ANOVA satu arah yang tidak berpasangan diikuti oleh beberapa tes perbandingan Tukey sesuai kebutuhan. Distribusi data Gaussian divalidasi oleh uji normalitas D'Agostino-Pearson sebelum pengujian. Ukuran sampel ditunjukkan di bagian yang sesuai dari bagian "Hasil", serta dalam legenda. Pengulangan didefinisikan sebagai pengukuran apa pun yang dilakukan pada hewan yang sama (in vivo atau pada sampel jaringan). Dalam hal reproduktifitas data, hubungan antara pengeluaran energi dan suhu kasus ditunjukkan dalam empat studi independen menggunakan tikus yang berbeda dengan desain penelitian yang sama.
Protokol eksperimental terperinci, bahan, dan data mentah tersedia berdasarkan permintaan yang wajar dari penulis utama Rune E. Kuhre. Studi ini tidak menghasilkan reagen unik baru, garis hewan/sel transgenik, atau data sekuensing.
Untuk informasi lebih lanjut tentang desain studi, lihat Laporan Penelitian Nature Abstrak terkait dengan artikel ini.
Semua data membentuk grafik. 1-7 disimpan dalam repositori basis data sains, nomor aksesi: 1253.11.sciencedb.02284 atau https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Data yang ditunjukkan dalam ESM dapat dikirim ke Rune E Kuhre setelah pengujian yang wajar.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Hewan laboratorium sebagai model pengganti obesitas manusia. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. Hewan laboratorium sebagai model pengganti obesitas manusia.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. dan Tang-Christensen M. Hewan laboratorium sebagai model pengganti obesitas manusia. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, Mo & Tang-Christensen, M. 实验动物作为人类肥胖的替代模型。 Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. Eksperimental Hewan sebagai model pengganti untuk manusia.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. dan Tang-Christensen M. Hewan laboratorium sebagai model obesitas pengganti pada manusia.Farmakologi Acta. Kejahatan 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Perhitungan konstanta MIE baru dan penentuan eksperimental ukuran luka bakar. Burns 22, 607-611 (1996).
Gordon, SJ Sistem termoregulasi tikus: implikasinya untuk transfer data biomedis ke manusia. fisiologi. Perilaku. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, CSIKASZ, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Tidak ada efek isolasi dari obesitas. Fischer, AW, CSIKASZ, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Tidak ada efek isolasi dari obesitas.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B., dan Nedergaard J. Tidak ada efek isolasi obesitas. Fischer, AW, CSIKASZ, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, CSIKASZ, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, CSIKASZ, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. жирение не и з изолир secara эекта. Fischer, AW, CSIKASZ, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obesity tidak memiliki efek mengisolasi.Ya. J. Fisiologi. kelenjar endokrin. metabolisme. 311, E202 - E213 (2016).
Lee, P. et al. Jaringan adiposa coklat yang diadaptasi suhu memodulasi sensitivitas insulin. Diabetes 63, 3686-3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Suhu kritis yang lebih rendah dan termogenesis yang diinduksi dingin terkait dengan berat badan dan laju metabolisme basal pada individu lean dan kelebihan berat badan. J. hangat. biologi. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu perumahan optimal untuk tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: studi eksperimental. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu perumahan optimal untuk tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: studi eksperimental.Fischer, AW, Cannon, B., dan Nedergaard, J. Suhu rumah optimal untuk tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: studi eksperimental. 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., dan Nedergaard J. Suhu perumahan optimal untuk tikus yang mensimulasikan lingkungan termal manusia: studi eksperimental.Moore. metabolisme. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Apa suhu perumahan terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus ke manusia? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Apa suhu perumahan terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus ke manusia?Keyer J, Lee M dan Speakman JR Berapa suhu kamar terbaik untuk mentransfer eksperimen mouse ke manusia? Keijer, J., Li, M. & Speakman, Jr 将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？ Keijer, J., Li, M. & Speakman, JRKeyer J, Lee M dan Speakman JR Berapa suhu shell optimal untuk mentransfer eksperimen mouse ke manusia?Moore. metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimental untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat dalam materi suhu perumahan. Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimental untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat dalam materi suhu perumahan. Seeley, rj & macdougald, oa ыши как экспериментальные модели для физиолои человека: ко kondкоиerah гилandi гогandi гогогиerah гогови mer orang значение. Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimental untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat di tempat tinggal membuat perbedaan. 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 & MacDougald, OA Ыши seeley, rj & macdougald, oa как экспериментальная модель физиоло A ч ч щ uatu secara ке: щ ге: щ гancing гв гiden г гancing г гancing г гancing г гancing кв гancing к гancing к гancing к гancing к гancing к гancing к гancing к гancing к гancing к гancing квancing квancing гвancing гв. иеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimental fisiologi manusia: ketika beberapa derajat suhu kamar penting.Metabolisme Nasional. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawaban atas pertanyaan "Berapa suhu perumahan terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus kepada manusia?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawaban atas pertanyaan "Berapa suhu perumahan terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus kepada manusia?" Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawab pertanyaan “Apa suhu kamar terbaik untuk mentransfer eksperimen mouse ke manusia?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 问题的答案 “将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher Aw, Cannon B., dan Nedergaard J. menjawab pertanyaan "Berapa suhu shell optimal untuk mentransfer eksperimen mouse ke manusia?"Ya: Thermoneutral. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Waktu posting: Oktober-28-2022
