Terima kasih telah mengunjungi Nature.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang 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 merender 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 untuk mempertahankan suhu internal.Di sini, kami menggambarkan berat badan normal dan obesitas yang disebabkan oleh diet (DIO) pada tikus C57BL/6J yang diberi makan chow chow atau diet tinggi lemak 45%.Tikus ditempatkan selama 33 hari pada suhu 22, 25, 27,5 dan 30°C dalam sistem kalorimetri tidak langsung.Kami menunjukkan bahwa pengeluaran energi meningkat secara linear dari 30°C ke 22°C dan sekitar 30% lebih tinggi pada 22°C pada kedua model mouse.Pada tikus dengan berat badan normal, asupan makanan melawan EE.Sebaliknya, tikus DIO tidak mengurangi asupan makanannya saat EE menurun.Jadi, pada akhir penelitian, tikus pada suhu 30°C memiliki berat badan, massa lemak, gliserol, dan trigliserida plasma lebih tinggi dibandingkan tikus pada suhu 22°C.Ketidakseimbangan pada tikus DIO mungkin disebabkan oleh peningkatan pola makan berbasis kesenangan.
Tikus adalah model hewan yang paling umum digunakan untuk mempelajari fisiologi dan patofisiologi manusia, dan sering kali menjadi hewan standar yang digunakan pada tahap awal penemuan dan pengembangan obat.Namun, tikus berbeda dari manusia dalam beberapa hal fisiologis yang penting, dan meskipun penskalaan alometrik dapat digunakan sampai batas tertentu untuk diterjemahkan menjadi manusia, perbedaan besar antara tikus dan manusia terletak pada termoregulasi dan homeostasis energi.Hal ini menunjukkan adanya inkonsistensi mendasar.Massa tubuh rata-rata tikus dewasa setidaknya seribu kali lebih kecil dibandingkan tikus dewasa (50 g vs. 50 kg), dan rasio luas permukaan terhadap massa berbeda sekitar 400 kali lipat karena transformasi geometri non-linier yang dijelaskan oleh Mee .Persamaan 2. Akibatnya, tikus kehilangan panas secara signifikan lebih banyak dibandingkan volumenya, sehingga mereka lebih sensitif terhadap suhu, lebih rentan terhadap hipotermia, dan memiliki rata-rata laju metabolisme basal sepuluh kali lebih tinggi dibandingkan manusia.Pada suhu ruangan standar (~22°C), tikus harus meningkatkan total pengeluaran energi (EE) sekitar 30% untuk mempertahankan suhu inti tubuh.Pada suhu yang lebih rendah, EE meningkat lebih banyak lagi sekitar 50% dan 100% pada suhu 15 dan 7°C dibandingkan dengan EE pada 22°C.Oleh karena itu, kondisi perumahan standar menyebabkan respons terhadap stres dingin, yang dapat membahayakan kemampuan transfer hasil tikus ke manusia, karena manusia yang hidup dalam masyarakat modern menghabiskan sebagian besar waktunya dalam kondisi termonetral (karena rasio luas permukaan terhadap volume yang lebih rendah membuat kita kurang sensitif terhadap suhu, karena kita menciptakan zona termonetral (TNZ) di sekitar kita. EE di atas laju metabolisme basal) berkisar ~19 hingga 30°C6, sedangkan tikus memiliki pita yang lebih tinggi dan sempit yang hanya berkisar 2–4°C7,8 Faktanya, hal ini penting aspek ini telah mendapat perhatian besar dalam beberapa tahun terakhir4, 7,8,9,10,11,12 dan ada pendapat bahwa beberapa “perbedaan spesies” dapat dikurangi dengan meningkatkan suhu cangkang 9. Namun, tidak ada konsensus mengenai kisaran suhu yang merupakan termoneutralitas pada tikus.Dengan demikian, apakah suhu kritis yang lebih rendah dalam kisaran termonetral pada tikus lutut tunggal mendekati 25°C atau mendekati 30°C4, 7, 8, 10, 12 masih kontroversial.EE dan parameter metabolisme lainnya dibatasi pada jam hingga hari, sehingga sejauh mana paparan suhu yang berbeda dalam waktu lama dapat memengaruhi parameter metabolisme seperti berat badan masih belum jelas.konsumsi, pemanfaatan substrat, toleransi glukosa, dan konsentrasi lipid dan glukosa plasma serta hormon pengatur nafsu makan.Selain itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan sejauh mana pola makan dapat mempengaruhi parameter ini (tikus DIO yang menjalani pola makan tinggi lemak mungkin lebih berorientasi pada pola makan berbasis kesenangan (hedonis)).Untuk memberikan informasi lebih lanjut tentang topik ini, kami menguji pengaruh suhu pemeliharaan pada parameter metabolisme yang disebutkan di atas pada tikus jantan dewasa dengan berat badan normal dan tikus jantan obesitas yang diinduksi diet (DIO) dengan diet tinggi lemak 45%.Tikus dipelihara pada suhu 22, 25, 27,5, atau 30°C selama setidaknya tiga minggu.Suhu di bawah 22°C belum diteliti karena standar kandang hewan jarang berada di bawah suhu kamar.Kami menemukan bahwa tikus DIO dengan berat normal dan lingkaran tunggal merespons dengan cara yang sama terhadap perubahan suhu kandang dalam hal EE dan terlepas dari kondisi kandang (dengan atau tanpa bahan pelindung/sarang).Namun, meskipun tikus dengan berat badan normal menyesuaikan asupan makanannya berdasarkan EE, asupan makanan tikus DIO sebagian besar tidak bergantung pada EE, sehingga berat badan tikus bertambah lebih banyak.Menurut data berat badan, konsentrasi plasma lipid dan badan keton menunjukkan bahwa tikus DIO pada suhu 30°C memiliki keseimbangan energi yang lebih positif dibandingkan tikus pada suhu 22°C.Alasan yang mendasari perbedaan keseimbangan asupan energi dan EE antara berat badan normal dan tikus DIO memerlukan penelitian lebih lanjut, tetapi mungkin terkait dengan perubahan patofisiologis pada tikus DIO dan efek pola makan berbasis kesenangan sebagai akibat dari pola makan obesitas.
EE meningkat secara linier dari 30 menjadi 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 tingkat aktivitas tidak bergantung pada suhu (Gbr. 1e,f). 1g ). -ke).
Tikus jantan (C57BL/6J, umur 20 minggu, kandang individu, n=7) ditempatkan dalam kandang metabolik pada suhu 22°C selama satu minggu sebelum dimulainya penelitian.Dua hari setelah pengumpulan data latar belakang, suhu dinaikkan sebesar 2°C pada pukul 06:00 per hari (awal fase cahaya).Data disajikan sebagai rata-rata ± kesalahan standar rata-rata, dan fase gelap (18:00–06:00) diwakili oleh kotak abu-abu.a Pengeluaran energi (kkal/jam), b Pengeluaran energi total pada berbagai temperatur (kkal/24 jam), c Nilai tukar pernapasan (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Rerata RER pada fase terang dan gelap (VCO2 /VO2) (nilai nol didefinisikan sebagai 0,7).e asupan makanan kumulatif (g), f total asupan makanan 24 jam, g total asupan air 24 jam (ml), h 24 jam total asupan air, i tingkat aktivitas kumulatif (m) dan j total tingkat aktivitas (m/24 jam).).Tikus disimpan pada suhu yang ditentukan selama 48 jam.Data yang ditampilkan untuk 24, 26, 28, dan 30°C mengacu pada 24 jam terakhir setiap siklus.Tikus-tikus tersebut tetap diberi makan selama penelitian.Signifikansi statistik diuji dengan pengukuran berulang ANOVA satu arah diikuti dengan uji perbandingan berganda Tukey.Tanda bintang menunjukkan signifikansi untuk nilai awal 22°C, bayangan menunjukkan signifikansi di 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 percobaan (0-192 jam).n = 7.
Seperti dalam kasus tikus dengan berat badan normal, EE meningkat secara linier dengan penurunan suhu, dan dalam kasus ini, EE juga sekitar 30% lebih tinggi pada suhu 22°C dibandingkan dengan 30°C (Gbr. 2a,b).RER tidak berubah pada suhu yang berbeda (Gbr. 2c, d).Berbeda dengan tikus dengan berat badan normal, asupan makanan tidak konsisten dengan EE sebagai fungsi suhu ruangan.Asupan makanan, asupan air, dan tingkat aktivitas tidak bergantung pada suhu (Gambar 2e-j).
Tikus DIO jantan (C57BL/6J, 20 minggu) ditempatkan secara individual dalam kandang metabolik pada suhu 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 sebesar 2°C setiap dua hari sekali pada pukul 06:00 (awal fase cahaya).Data disajikan sebagai rata-rata ± kesalahan standar rata-rata, dan fase gelap (18:00–06:00) diwakili oleh kotak abu-abu.a Pengeluaran energi (kkal/jam), b Pengeluaran energi total pada berbagai temperatur (kkal/24 jam), c Nilai tukar pernapasan (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Rerata RER pada fase terang dan gelap (VCO2 /VO2) (nilai nol didefinisikan sebagai 0,7).e asupan makanan kumulatif (g), f total asupan makanan 24 jam, g total asupan air 24 jam (ml), h 24 jam total asupan air, i tingkat aktivitas kumulatif (m) dan j total tingkat aktivitas (m/24 jam).).Tikus disimpan pada suhu yang ditentukan selama 48 jam.Data yang ditampilkan untuk 24, 26, 28, dan 30°C mengacu pada 24 jam terakhir setiap siklus.Tikus dipertahankan pada 45% HFD sampai akhir penelitian.Signifikansi statistik diuji dengan pengukuran berulang ANOVA satu arah diikuti dengan uji perbandingan berganda Tukey.Tanda bintang menunjukkan signifikansi untuk nilai awal 22°C, bayangan menunjukkan signifikansi di 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 percobaan (0-192 jam).n = 7.
Dalam rangkaian percobaan lainnya, kami menguji pengaruh suhu lingkungan pada parameter yang sama, namun kali ini antara kelompok tikus yang terus-menerus dipelihara pada suhu tertentu.Tikus dibagi menjadi empat kelompok untuk meminimalkan perubahan statistik dalam rata-rata dan deviasi standar berat badan, lemak, dan berat badan normal (Gambar 3a-c).Setelah 7 hari aklimatisasi, EE dicatat selama 4,5 hari.EE dipengaruhi secara signifikan oleh suhu lingkungan baik pada siang hari maupun malam hari (Gbr. 3d), dan meningkat secara linier seiring penurunan suhu dari 27,5°C menjadi 22°C (Gbr. 3e).Dibandingkan dengan kelompok lain, RER kelompok suhu 25°C agak berkurang, dan tidak ada perbedaan antara kelompok lainnya (Gambar 3f,g).Asupan makanan yang sejajar dengan pola EE meningkat sekitar 30% pada suhu 22°C dibandingkan dengan 30°C (Gbr. 3h,i).Konsumsi air dan tingkat aktivitas tidak berbeda secara signifikan antar kelompok (Gambar 3j,k).Paparan suhu yang berbeda hingga 33 hari tidak menyebabkan perbedaan berat badan, massa tanpa lemak, dan massa lemak antar kelompok (Gbr. 3n-s), namun mengakibatkan 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 lipat (dari ~1 g menjadi 2–3 g, Gambar 3c, t, c).Sayangnya, kabinet 30°C mengalami 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 dipindahkan ke sistem SABLE).d Konsumsi energi (kkal/jam).e Konsumsi energi rata-rata (0–108 jam) pada berbagai suhu (kkal/24 jam).f Rasio pertukaran pernapasan (RER) (VCO2/VO2).g Berarti RER (VCO2/VO2).h Total asupan makanan (g).i Berarti asupan makanan (g/24 jam).j Total konsumsi air (ml).k Konsumsi air rata-rata (ml/24 jam).l Tingkat aktivitas kumulatif (m).m Tingkat aktivitas rata-rata (m/24 jam).n berat badan pada hari ke-18, o perubahan berat badan (dari hari ke-8 ke ke-18), p massa tanpa lemak pada hari ke-18, q perubahan massa tanpa lemak (dari hari ke-8 ke ke-18 ), r massa lemak pada hari ke-18 , dan perubahan massa lemak (dari -8 menjadi 18 hari).Signifikansi statistik dari pengukuran berulang diuji dengan Oneway-ANOVA diikuti dengan 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) diwakili oleh kotak abu-abu.Titik-titik pada histogram mewakili masing-masing tikus.Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode percobaan (0-108 jam).n = 7.
Tikus dicocokkan dalam berat badan, massa tanpa lemak, dan massa lemak pada awal (Gambar 4a-c) dan dipertahankan pada suhu 22, 25, 27,5, dan 30°C seperti dalam penelitian dengan tikus dengan berat badan normal..Saat membandingkan kelompok tikus, hubungan antara EE dan suhu menunjukkan hubungan linier yang serupa dengan suhu dari waktu ke waktu pada tikus yang sama.Jadi, tikus yang dipelihara pada suhu 22°C mengonsumsi energi sekitar 30% lebih banyak dibandingkan tikus yang dipelihara 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 jauh lebih tinggi dibandingkan tikus pada suhu 22°C (Gbr. 4n).Dibandingkan dengan titik awal masing-masing, tikus yang dipelihara pada suhu 30°C memiliki bobot badan yang jauh lebih tinggi dibandingkan tikus yang dipelihara pada suhu 22°C (rata-rata ± kesalahan standar rata-rata: Gambar 4o).Pertambahan berat badan 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 suhu 30°C, ekspresi beberapa gen BAT yang meningkatkan fungsi/aktivitas BAT berkurang pada suhu 30°C dibandingkan dengan suhu 22°C: Adra1a, Adrb3, dan Prdm16.Gen kunci lainnya yang juga meningkatkan fungsi/aktivitas BAT tidak terpengaruh: Sema3a (regulasi pertumbuhan neurit), Tfam (biogenesis mitokondria), Adrb1, Adra2a, Pck1 (glukoneogenesis) dan Cpt1a.Yang mengejutkan, Ucp1 dan Vegf-a, terkait dengan peningkatan aktivitas termogenik, tidak menurun pada kelompok suhu 30°C.Faktanya, kadar Ucp1 pada tiga tikus lebih tinggi dibandingkan kelompok suhu 22°C, dan Vegf-a serta Adrb2 meningkat secara signifikan.Dibandingkan dengan kelompok 22 °C, tikus yang dipelihara pada suhu 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 dipindahkan ke sistem SABLE).d Konsumsi energi (EE, kkal/jam).e Konsumsi energi rata-rata (0–96 jam) pada berbagai suhu (kkal/24 jam).f Rasio pertukaran pernafasan (RER, VCO2/VO2).g Berarti RER (VCO2/VO2).h Total asupan makanan (g).i Berarti asupan makanan (g/24 jam).j Total konsumsi air (ml).k Konsumsi air rata-rata (ml/24 jam).l Tingkat aktivitas kumulatif (m).m Tingkat aktivitas rata-rata (m/24 jam).n Berat badan hari ke 23 (g), o Perubahan berat badan, p Massa tanpa lemak, q Perubahan massa tanpa lemak (g) pada hari ke 23 dibandingkan hari ke 9, Perubahan massa lemak (g) pada hari ke 23, lemak massa (g) dibandingkan hari ke 8, hari ke 23 dibandingkan hari ke -8.Signifikansi statistik dari pengukuran berulang diuji dengan Oneway-ANOVA diikuti dengan 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) diwakili oleh kotak abu-abu.Titik-titik pada histogram mewakili masing-masing tikus.Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode percobaan (0-96 jam).n = 7.
Seperti manusia, tikus sering kali menciptakan lingkungan mikro untuk mengurangi kehilangan panas ke lingkungan.Untuk mengukur pentingnya lingkungan ini bagi EE, kami mengevaluasi EE pada suhu 22, 25, 27,5, dan 30°C, dengan atau tanpa pelindung kulit dan bahan sarang.Pada suhu 22°C, penambahan kulit standar mengurangi EE sekitar 4%.Penambahan bahan sarang berikutnya mengurangi EE sebesar 3–4% (Gbr. 5a,b).Tidak ada perubahan signifikan pada RER, asupan makanan, asupan air, atau tingkat aktivitas yang diamati dengan penambahan rumah atau kulit + alas tidur (Gambar 5i–p).Penambahan bahan kulit dan sarang juga secara signifikan mengurangi EE pada suhu 25 dan 30°C, namun responsnya secara kuantitatif lebih kecil.Pada suhu 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 kasus ini tikus sebagian besar beristirahat di kulit, menghasilkan ukuran efek yang sebanding pada suhu yang berbeda (Gambar Tambahan 2a – h) .
Data tikus dari bahan tempat berlindung dan bersarang (biru tua), rumah tetapi tidak ada bahan sarang (biru muda), dan bahan rumah dan sarang (oranye).Konsumsi energi (EE, kcal/h) untuk ruangan a, c, e dan g pada 22, 25, 27.5 dan 30 °C, b, d, f dan h berarti EE (kcal/h).ip Data untuk tikus yang ditempatkan pada suhu 22°C: i laju pernapasan (RER, VCO2/VO2), j rata-rata RER (VCO2/VO2), k asupan makanan kumulatif (g), l asupan makanan rata-rata (g/24 jam), m total asupan air (mL), n rata-rata asupan air AUC (mL/24 jam), o total aktivitas (m), p tingkat aktivitas rata-rata (m/24 jam).Data disajikan sebagai rata-rata + kesalahan standar rata-rata, fase gelap (18:00-06:00) diwakili oleh kotak abu-abu.Titik-titik pada histogram mewakili masing-masing tikus.Signifikansi statistik dari pengukuran berulang diuji dengan Oneway-ANOVA diikuti dengan 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 percobaan (0-72 jam).n = 7.
Pada tikus dengan berat badan normal (puasa 2-3 jam), pemeliharaan pada suhu yang berbeda tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan pada konsentrasi plasma TG, 3-HB, kolesterol, ALT, dan AST, tetapi HDL sebagai fungsi suhu.Gambar 6a-e).Konsentrasi leptin, insulin, C-peptida, dan glukagon plasma puasa juga tidak berbeda antar kelompok (Gambar 6g-j).Pada hari tes toleransi glukosa (setelah 31 hari pada suhu berbeda), kadar glukosa darah awal (puasa 5-6 jam) adalah sekitar 6,5 mM, dan tidak ada perbedaan antar kelompok. Pemberian glukosa oral meningkatkan konsentrasi glukosa darah secara signifikan pada semua kelompok, tetapi konsentrasi puncak dan area tambahan di bawah kurva (iAUCs) (15-120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus yang ditempatkan pada suhu 30 °C (titik waktu individu: P <0,05–P <0,0001, Gambar 6k, l) dibandingkan dengan tikus yang ditempatkan pada suhu 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 konsentrasi puncak dan area tambahan di bawah kurva (iAUCs) (15-120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus yang ditempatkan pada suhu 30 °C (titik waktu individu: P <0,05–P <0,0001, Gambar 6k, l) dibandingkan dengan tikus yang ditempatkan pada suhu 22, 25 dan 27,5 °C (yang tidak berbeda satu sama lain). Pelanggan yang Terlibat dalam Layanan untuk Pelanggan Anda, Tidak как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 ь) были ниже в группе, suhu sekitar 30 °C (titik suhu tertinggi: P < 0,05–P < 0,0001, рис. kamu bisa). Pemberian glukosa oral secara signifikan meningkatkan konsentrasi glukosa darah pada semua kelompok, namun konsentrasi puncak dan area tambahan di bawah kurva (iAUC) (15-120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus 30°C (titik waktu terpisah: P <0,05– P <0,0001, Gambar 6k, l) dibandingkan dengan tikus yang dipelihara pada suhu 22, 25 dan 27,5 °C (yang tidak berbeda satu sama lain).suhu kamar mandi 30 °C增加面积(iAUC) (15-120 jam) 均较低（各个时间点：P < 0,05–P < 0,0001,6k,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 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 点：P < 0,05–P < 0,0001,6k,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, namun konsentrasi puncak dan area 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, рис. : P <0,05–P <0,0001, Gambar.6l, l) dibandingkan dengan tikus yang dipelihara pada suhu 22, 25 dan 27,5°C (tidak ada perbedaan satu sama lain).
Konsentrasi plasma TG, 3-HB, kolesterol, HDL, ALT, AST, FFA, gliserol, leptin, insulin, C-peptida, dan glukagon ditunjukkan pada tikus DIO(al) jantan dewasa setelah 33 hari diberi makan pada suhu yang ditunjukkan .Tikus tidak diberi makan 2-3 jam sebelum pengambilan sampel darah.Pengecualian adalah tes toleransi glukosa oral, yang dilakukan dua hari sebelum akhir penelitian pada tikus yang dipuasakan selama 5-6 jam dan disimpan pada suhu yang sesuai selama 31 hari.Tikus ditantang dengan 2 g/kg berat badan.Data area di bawah kurva (L) dinyatakan sebagai data tambahan (iAUC).Data disajikan sebagai mean ± SEM.Titik-titik tersebut 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 dipuasakan selama 2-3 jam), konsentrasi kolesterol plasma, HDL, ALT, AST, dan FFA tidak berbeda antar kelompok.TG dan gliserol meningkat secara signifikan pada kelompok suhu 30°C dibandingkan dengan kelompok suhu 22°C (Gambar 7a-h).Sebaliknya, 3-GB sekitar 25% lebih rendah pada suhu 30°C dibandingkan dengan 22°C (Gambar 7b).Jadi, meskipun tikus yang dipelihara pada suhu 22°C memiliki keseimbangan energi positif secara keseluruhan, seperti yang ditunjukkan oleh penambahan berat badan, perbedaan konsentrasi plasma TG, gliserol, dan 3-HB menunjukkan bahwa tikus pada suhu 22°C saat pengambilan sampel kurang dari pada suhu 22°C. C.°C.Tikus yang dipelihara pada suhu 30 °C berada dalam kondisi energi negatif yang relatif lebih tinggi.Konsisten dengan ini, konsentrasi gliserol dan TG yang dapat diekstraksi di hati, tetapi bukan glikogen dan kolesterol, lebih tinggi pada kelompok 30 ° C (Gambar Tambahan 3a-d).Untuk menyelidiki apakah perbedaan lipolisis yang bergantung pada suhu (yang diukur dengan TG plasma dan gliserol) adalah hasil dari perubahan internal pada lemak epididimis atau inguinalis, kami mengekstraksi jaringan adiposa dari simpanan ini pada akhir penelitian dan mengukur asam lemak bebas ex. vivo.dan pelepasan gliserol.Pada semua kelompok eksperimen, sampel jaringan adiposa dari depot epididimis dan inguinalis menunjukkan setidaknya dua kali lipat peningkatan produksi gliserol dan FFA sebagai respons terhadap stimulasi isoproterenol (Gambar Tambahan 4a-d).Namun, tidak ditemukan efek suhu cangkang pada lipolisis yang distimulasi basal atau isoproterenol.Konsisten dengan berat badan dan massa lemak yang lebih tinggi, kadar leptin plasma secara signifikan lebih tinggi pada kelompok suhu 30°C dibandingkan pada kelompok suhu 22°C (Gambar 7i).Sebaliknya, kadar insulin dan C-peptida plasma tidak berbeda antara kelompok suhu (Gambar 7k, k), tetapi glukagon plasma menunjukkan ketergantungan pada suhu, namun dalam kasus ini hampir 22°C pada kelompok yang berlawanan dibandingkan dua kali. hingga 30°C.DARI.Grup C (Gbr. 7l).FGF21 tidak berbeda antara kelompok suhu yang berbeda (Gbr. 7m).Pada hari OGTT, glukosa darah awal adalah sekitar 10 mM dan tidak berbeda antara tikus yang ditempatkan pada suhu berbeda (Gbr. 7n).Pemberian glukosa oral meningkatkan kadar glukosa darah dan mencapai puncaknya pada semua kelompok pada konsentrasi sekitar 18 mM 15 menit setelah pemberian dosis.Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam iAUC (15-120 menit) dan konsentrasi pada titik waktu yang berbeda pasca pemberian 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 (ao) jantan dewasa setelah 33 hari diberi makan.suhu yang ditentukan.Tikus tidak diberi makan 2-3 jam sebelum pengambilan sampel darah.Tes toleransi glukosa oral merupakan pengecualian karena dilakukan dengan dosis 2 g/kg berat badan dua hari sebelum akhir penelitian pada tikus yang dipuasakan 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 mean ± SEM.Titik-titik tersebut 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.
Keteralihan data hewan pengerat ke manusia merupakan isu kompleks yang memainkan peran sentral dalam menafsirkan pentingnya observasi dalam konteks penelitian fisiologis dan farmakologis.Untuk alasan ekonomi dan untuk memfasilitasi penelitian, tikus sering disimpan pada suhu kamar di bawah zona termonetralnya, sehingga mengakibatkan aktivasi berbagai sistem fisiologis kompensasi yang meningkatkan laju metabolisme dan berpotensi mengganggu kemampuan translatabilitas9.Dengan demikian, paparan tikus terhadap suhu dingin dapat membuat tikus kebal terhadap obesitas yang disebabkan oleh pola makan dan dapat mencegah hiperglikemia pada tikus yang diobati dengan streptozotocin karena peningkatan transpor glukosa yang tidak bergantung pada insulin.Namun, tidak jelas sejauh mana paparan berkepanjangan terhadap berbagai suhu yang relevan (dari ruangan hingga termonetral) mempengaruhi homeostasis energi yang berbeda dari tikus dengan berat badan normal (pada makanan) dan tikus DIO (pada HFD) dan parameter metabolisme, serta sejauh mana dimana mereka mampu menyeimbangkan peningkatan EE dengan peningkatan asupan makanan.Kajian yang disajikan dalam artikel ini bertujuan untuk memberikan kejelasan pada topik ini.
Kami menunjukkan bahwa pada tikus dewasa dengan berat badan normal dan tikus DIO jantan, EE berbanding terbalik dengan suhu ruangan antara 22 dan 30°C.Jadi, EE pada suhu 22°C sekitar 30% lebih tinggi dibandingkan pada suhu 30°C.di kedua model mouse.Namun, perbedaan penting antara tikus dengan berat badan normal dan tikus DIO adalah bahwa meskipun tikus dengan berat badan normal mencocokkan EE pada suhu yang lebih rendah dengan menyesuaikan asupan makanan, asupan makanan tikus DIO bervariasi pada tingkat yang berbeda.Suhu penelitian serupa.Setelah satu bulan, tikus DIO yang dipelihara pada suhu 30°C memperoleh lebih banyak berat badan dan massa lemak dibandingkan tikus yang dipelihara pada suhu 22°C, sedangkan manusia normal yang dipelihara pada suhu yang sama dan untuk jangka waktu yang sama tidak menyebabkan demam.perbedaan tergantung pada berat badan.tikus berat.Dibandingkan dengan suhu mendekati termonetral atau pada suhu kamar, pertumbuhan pada suhu kamar mengakibatkan tikus DIO atau berat badan normal yang diberi diet tinggi lemak tetapi tidak pada tikus dengan berat badan normal mengalami kenaikan berat badan yang relatif lebih sedikit.tubuh.Didukung oleh penelitian lain17,18,19,20,21 namun tidak oleh semua penelitian22,23.
Kemampuan untuk menciptakan lingkungan mikro untuk mengurangi kehilangan panas dihipotesiskan menggeser netralitas termal ke kiri8, 12. Dalam penelitian kami, penambahan material sarang dan penyembunyian mengurangi EE tetapi tidak menghasilkan netralitas termal hingga 28°C.Dengan demikian, data kami tidak mendukung bahwa titik rendah termoneutralitas pada tikus dewasa berkaki tunggal, dengan atau tanpa rumah yang ramah lingkungan, seharusnya berada pada suhu 26-28°C seperti yang ditunjukkan8,12, namun hal ini mendukung penelitian lain yang menunjukkan termonetralitas.suhu 30°C pada tikus dengan titik rendah7, 10, 24. Untuk memperumit masalah, titik termonetral pada tikus telah terbukti tidak statis pada siang hari karena lebih rendah pada fase istirahat (cahaya), mungkin karena kalori yang lebih rendah produksi sebagai hasil dari aktivitas dan termogenesis yang disebabkan oleh pola makan.Jadi, pada fase terang, titik terendah netralitas termal adalah ~29°С, dan pada fase gelap, ~33°С25.
Pada akhirnya, hubungan antara suhu lingkungan dan konsumsi energi total ditentukan oleh pembuangan panas.Dalam konteks ini, rasio luas permukaan terhadap volume merupakan penentu penting sensitivitas termal, yang mempengaruhi pembuangan panas (luas permukaan) dan pembangkitan 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 massa lemak juga penting untuk isolasi termal pada tikus, menurunkan titik termonetral dan mengurangi sensitivitas suhu di bawah titik netral termal ( kemiringan kurva).suhu lingkungan dibandingkan dengan EE)12.Penelitian kami tidak dirancang untuk menilai secara langsung hubungan yang diduga ini karena data komposisi tubuh dikumpulkan 9 hari sebelum data pengeluaran energi dikumpulkan dan karena massa lemak tidak stabil selama penelitian.Namun, karena tikus dengan berat badan normal dan DIO memiliki EE 30% lebih rendah pada suhu 30°C dibandingkan pada suhu 22°C meskipun terdapat perbedaan massa lemak setidaknya 5 kali lipat, data kami tidak mendukung bahwa obesitas harus memberikan isolasi dasar.faktor, setidaknya tidak dalam kisaran suhu yang diselidiki.Hal ini sejalan dengan penelitian lain yang dirancang lebih baik untuk mengeksplorasi hal ini4,24.Dalam penelitian ini, efek isolasi dari obesitas kecil, namun 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 agar mekanisme fisiologis, termasuk vasokonstriksi, dapat bekerja.Selain perbedaan spesies bulu antara tikus dan manusia, buruknya efek isolasi 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% total lemak hewan28.Selain itu, massa lemak total bahkan mungkin bukan ukuran suboptimal dari isolasi termal seseorang, karena telah dikemukakan bahwa peningkatan isolasi termal diimbangi oleh peningkatan luas permukaan yang tidak dapat dihindari (dan karenanya peningkatan kehilangan panas) seiring dengan peningkatan massa lemak..
Pada tikus dengan berat badan 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.memiliki berat dan komposisi tubuh yang sama seperti pada akhir penelitian.Konsisten dengan kesamaan massa lemak, juga tidak ada perbedaan pada kadar leptin plasma, maupun pada insulin puasa, C-peptida, dan glukagon.Lebih banyak sinyal ditemukan pada tikus DIO.Meskipun tikus pada suhu 22°C juga tidak memiliki keseimbangan energi negatif secara keseluruhan dalam keadaan ini (seiring bertambahnya berat badan mereka), pada akhir penelitian mereka relatif lebih kekurangan energi dibandingkan dengan tikus yang dipelihara pada suhu 30°C, dalam kondisi seperti keton tinggi.produksi oleh tubuh (3-GB) dan penurunan konsentrasi gliserol dan TG dalam plasma.Namun, perbedaan lipolisis yang bergantung pada suhu tampaknya bukan akibat dari perubahan intrinsik pada lemak epididimis atau inguinalis, seperti perubahan ekspresi lipase responsif adipohormon, karena FFA dan gliserol yang dilepaskan dari lemak yang diekstraksi dari depot ini berada di antara suhu. kelompok serupa satu sama lain.Meskipun kami tidak menyelidiki nada simpatik dalam penelitian ini, penelitian lain menemukan bahwa nada tersebut (berdasarkan detak jantung dan tekanan arteri rata-rata) berhubungan linier dengan suhu lingkungan pada tikus dan kira-kira lebih rendah pada suhu 30°C dibandingkan pada suhu 22°C 20% Dengan demikian, perbedaan tonus simpatis yang bergantung pada suhu mungkin berperan dalam lipolisis dalam penelitian kami, namun karena peningkatan tonus simpatis merangsang daripada menghambat lipolisis, mekanisme lain dapat melawan penurunan ini pada tikus yang dikultur.Peran potensial dalam pemecahan lemak tubuh.Suhu kamar.Selain itu, bagian dari efek stimulasi tonus simpatis pada lipolisis secara tidak langsung dimediasi oleh penghambatan kuat sekresi insulin, menyoroti efek dari suplementasi insulin yang mengganggu lipolisis30, namun dalam penelitian kami, insulin plasma puasa dan tonus simpatis C-peptida pada suhu yang berbeda adalah sama. tidak cukup untuk mengubah lipolisis.Sebaliknya, kami menemukan bahwa perbedaan status energi kemungkinan besar merupakan kontributor utama perbedaan pada tikus DIO.Alasan mendasar yang mengarah pada regulasi asupan makanan yang lebih baik dengan EE pada tikus dengan berat badan normal memerlukan penelitian lebih lanjut.Namun secara umum, asupan makanan dikendalikan oleh isyarat homeostatis dan hedonis31,32,33.Meskipun ada perdebatan mengenai sinyal mana yang secara kuantitatif lebih penting,31,32,33 diketahui bahwa konsumsi makanan tinggi lemak dalam jangka panjang mengarah pada perilaku makan yang lebih berbasis pada kesenangan yang sampai batas tertentu tidak berhubungan dengan perilaku makan yang sehat. homeostatis..– asupan makanan yang diatur34,35,36.Oleh karena itu, peningkatan perilaku makan hedonik tikus DIO yang diobati dengan HFD 45% mungkin menjadi salah satu alasan mengapa tikus tersebut tidak menyeimbangkan asupan makanan dengan EE.Menariknya, perbedaan nafsu makan dan hormon pengatur glukosa darah juga diamati pada tikus DIO yang suhunya dikontrol, namun tidak pada tikus dengan berat badan normal.Pada tikus DIO, kadar leptin plasma meningkat seiring suhu dan kadar glukagon menurun seiring suhu.Sejauh mana suhu dapat secara langsung mempengaruhi perbedaan-perbedaan ini memerlukan penelitian lebih lanjut, namun dalam kasus leptin, keseimbangan energi relatif negatif dan dengan demikian menurunkan massa lemak pada tikus pada suhu 22°C tentunya memainkan peran penting, karena massa lemak dan leptin plasma berperan penting. sangat berkorelasi37.Namun interpretasi sinyal glukagon lebih membingungkan.Seperti halnya insulin, sekresi glukagon sangat dihambat oleh peningkatan tonus simpatis, namun tonus simpatis tertinggi diperkirakan terjadi pada kelompok suhu 22°C, yang memiliki konsentrasi glukagon plasma tertinggi.Insulin adalah pengatur glukagon plasma yang kuat, dan resistensi insulin serta diabetes tipe 2 sangat terkait dengan hiperglukagonemia puasa dan postprandial 38,39 .Namun, tikus DIO dalam penelitian kami juga tidak sensitif terhadap insulin, sehingga hal ini juga tidak bisa menjadi faktor utama dalam peningkatan sinyal glukagon pada kelompok suhu 22°C.Kandungan lemak hati juga berhubungan positif dengan peningkatan konsentrasi glukagon plasma, yang mekanismenya mungkin mencakup resistensi glukagon hati, penurunan produksi urea, peningkatan konsentrasi asam amino dalam sirkulasi, dan peningkatan sekresi glukagon yang dirangsang oleh asam amino40,41, 42.Namun, karena konsentrasi gliserol dan TG yang dapat diekstraksi tidak berbeda antara kelompok suhu dalam penelitian kami, hal ini juga tidak dapat menjadi faktor potensial dalam peningkatan konsentrasi plasma pada kelompok suhu 22°C.Triiodothyronine (T3) memainkan peran penting dalam laju metabolisme secara keseluruhan dan inisiasi pertahanan metabolik terhadap hipotermia43,44.Dengan demikian, konsentrasi T3 plasma, yang mungkin dikendalikan oleh mekanisme yang dimediasi secara terpusat,45,46 meningkat pada tikus dan manusia dalam kondisi kurang dari termonetral47, meskipun peningkatan pada manusia lebih kecil, sehingga lebih cenderung terjadi pada tikus.Hal ini konsisten dengan hilangnya panas ke lingkungan.Kami tidak mengukur konsentrasi T3 plasma dalam penelitian ini, namun konsentrasinya mungkin lebih rendah pada kelompok suhu 30°C, yang mungkin menjelaskan efek kelompok ini terhadap kadar glukagon plasma, seperti yang kami (memperbarui Gambar 5a) dan penelitian lain menunjukkan bahwa T3 meningkatkan glukagon plasma dengan cara yang bergantung pada dosis.Hormon tiroid telah dilaporkan menginduksi ekspresi FGF21 di hati.Seperti glukagon, konsentrasi FGF21 plasma juga meningkat dengan konsentrasi T3 plasma (Gambar Tambahan 5b dan ref. 48), tetapi dibandingkan dengan glukagon, konsentrasi plasma FGF21 dalam penelitian kami tidak dipengaruhi oleh suhu.Alasan yang mendasari perbedaan ini memerlukan penelitian lebih lanjut, tetapi induksi FGF21 yang digerakkan oleh T3 harus terjadi pada tingkat paparan T3 yang lebih tinggi dibandingkan dengan respons glukagon yang digerakkan oleh T3 yang diamati (Gambar Tambahan 5b).
HFD telah terbukti sangat terkait dengan gangguan toleransi glukosa dan resistensi insulin (penanda) pada tikus yang dipelihara pada suhu 22°C.Namun, HFD tidak dikaitkan dengan gangguan toleransi glukosa atau resistensi insulin ketika ditanam di lingkungan termonetral (didefinisikan di sini sebagai 28 °C) 19 .Dalam penelitian kami, hubungan ini tidak direplikasi pada tikus DIO, tetapi tikus dengan berat badan normal yang dipelihara pada suhu 30°C secara signifikan meningkatkan toleransi glukosa.Alasan perbedaan ini memerlukan penelitian lebih lanjut, namun mungkin 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 dibandingkan tikus dengan berat badan normal.dan dalam darah saat perut kosong.konsentrasi glukosa sekitar 10 mM (sekitar 6 mM pada berat badan normal), yang tampaknya menyisakan sedikit peluang untuk potensi efek menguntungkan dari paparan kondisi termonetral untuk meningkatkan toleransi glukosa.Faktor yang mungkin membingungkan adalah, karena alasan praktis, OGTT dilakukan pada suhu kamar.Oleh karena itu, tikus yang ditempatkan pada suhu yang lebih tinggi mengalami kejutan dingin ringan, yang dapat mempengaruhi penyerapan/pembersihan glukosa.Namun, berdasarkan konsentrasi glukosa darah puasa yang serupa pada kelompok suhu berbeda, perubahan suhu lingkungan mungkin tidak mempengaruhi hasil secara signifikan.
Seperti disebutkan sebelumnya, baru-baru ini disoroti bahwa peningkatan suhu ruangan dapat melemahkan beberapa reaksi terhadap stres dingin, yang mungkin menimbulkan pertanyaan mengenai kemampuan transfer data tikus ke manusia.Namun, belum jelas berapa suhu optimal untuk memelihara tikus agar meniru fisiologi manusia.Jawaban atas pertanyaan ini juga dapat dipengaruhi oleh bidang studi dan titik akhir yang dipelajari.Contohnya adalah pengaruh pola makan terhadap akumulasi lemak hati, toleransi glukosa, dan resistensi insulin19.Dalam hal pengeluaran energi, beberapa peneliti percaya bahwa termonetralitas adalah suhu optimal untuk pemeliharaan, karena manusia memerlukan sedikit energi ekstra untuk mempertahankan suhu inti tubuh mereka, dan mereka menetapkan suhu satu putaran untuk tikus dewasa adalah 30°C7,10.Peneliti lain percaya bahwa suhu yang sebanding dengan suhu yang biasanya dialami manusia pada tikus dewasa dengan satu lutut adalah 23-25°C, karena mereka menemukan termonetralitas adalah 26-28°C dan berdasarkan suhu pada manusia lebih rendah sekitar 3°C.suhu kritisnya yang lebih rendah, yang didefinisikan di sini sebagai 23°C, adalah 8,12.Penelitian kami konsisten dengan beberapa penelitian lain yang menyatakan bahwa netralitas termal tidak tercapai pada 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25, yang menunjukkan bahwa 23-25°C terlalu rendah.Faktor penting lainnya yang perlu dipertimbangkan mengenai suhu ruangan dan termonetralitas pada tikus adalah kandang tunggal atau kelompok.Ketika tikus ditempatkan dalam kelompok daripada secara individu, seperti dalam penelitian kami, sensitivitas suhu berkurang, mungkin karena hewan-hewan tersebut berdesakan.Namun suhu ruangan masih dibawah LTL 25 bila digunakan tiga kelompok.Mungkin perbedaan antarspesies yang paling penting dalam hal ini adalah signifikansi kuantitatif aktivitas BAT sebagai pertahanan terhadap hipotermia.Jadi, meskipun sebagian besar tikus mengkompensasi kehilangan kalori mereka yang lebih tinggi dengan meningkatkan aktivitas BAT, yaitu lebih dari 60% EE pada suhu 5°C saja,51,52 kontribusi aktivitas BAT manusia terhadap EE secara signifikan lebih tinggi, jauh lebih kecil.Oleh karena itu, mengurangi aktivitas BAT mungkin merupakan cara penting untuk meningkatkan penerjemahan manusia.Regulasi aktivitas BAT bersifat kompleks tetapi sering kali dimediasi oleh efek gabungan dari 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 suhu 22°C untuk mendeteksi perbedaan ekspresi gen BAT yang bertanggung jawab atas fungsi/aktivasi.Namun, perbedaan yang ditemukan antara kelompok pada suhu 30 dan 22°C tidak selalu menunjukkan peningkatan aktivitas BAT pada kelompok 22°C karena Ucp1, Adrb2 dan Vegf-a diturunkan regulasinya pada kelompok 22°C.Penyebab utama dari hasil yang tidak terduga ini masih harus ditentukan.Salah satu kemungkinannya adalah peningkatan ekspresi mereka mungkin tidak mencerminkan sinyal peningkatan suhu ruangan, melainkan efek akut dari perpindahan suhu dari 30°C ke 22°C pada hari pemindahan (tikus mengalami hal ini 5-10 menit sebelum lepas landas) .).
Keterbatasan umum penelitian kami adalah kami hanya mempelajari tikus jantan.Penelitian lain menunjukkan bahwa gender mungkin menjadi pertimbangan penting dalam indikasi utama kami, karena tikus betina berkaki tunggal lebih sensitif terhadap suhu karena konduktivitas termal yang lebih tinggi dan mempertahankan suhu inti yang dikontrol lebih ketat.Selain itu, tikus betina (pada HFD) menunjukkan hubungan yang lebih besar antara asupan energi dengan EE pada suhu 30 °C dibandingkan dengan tikus jantan yang mengonsumsi lebih banyak tikus berjenis kelamin sama (dalam kasus ini 20 °C) 20 .Dengan demikian, pada tikus betina, efek kandungan subtermonetral lebih tinggi, namun memiliki pola yang sama seperti pada tikus jantan.Dalam penelitian kami, kami fokus pada tikus jantan berlutut tunggal, karena ini adalah kondisi di mana sebagian besar penelitian metabolik yang memeriksa EE dilakukan.Keterbatasan lain dari penelitian kami adalah bahwa tikus-tikus tersebut menjalani pola makan yang sama selama penelitian, sehingga menghalangi studi tentang pentingnya suhu ruangan untuk fleksibilitas metabolisme (yang diukur dengan perubahan RER untuk perubahan pola makan dalam berbagai komposisi makronutrien).pada tikus betina dan jantan yang dipelihara pada suhu 20°C dibandingkan dengan tikus yang dipelihara pada suhu 30°C.
Sebagai kesimpulan, penelitian kami menunjukkan bahwa, seperti penelitian lainnya, tikus dengan berat badan normal putaran 1 berada dalam keadaan termonetral di atas perkiraan suhu 27,5°C.Selain itu, penelitian kami menunjukkan bahwa obesitas bukanlah faktor isolasi utama pada tikus dengan berat badan normal atau DIO, sehingga menghasilkan rasio suhu:EE yang serupa pada tikus DIO dan berat badan normal.Meskipun asupan makanan tikus dengan berat badan normal konsisten dengan EE dan dengan demikian menjaga berat badan tetap stabil di seluruh rentang suhu, asupan makanan tikus DIO sama pada suhu berbeda, sehingga menghasilkan rasio tikus yang lebih tinggi pada suhu 30°C. .pada suhu 22°C bertambah berat badannya.Secara keseluruhan, penelitian sistematis yang meneliti potensi pentingnya hidup di bawah suhu termonetral diperlukan karena sering kali terdapat buruknya toleransi antara penelitian pada tikus dan manusia.Misalnya, dalam penelitian obesitas, sebagian penjelasan atas kemampuan penerjemahan yang umumnya lebih buruk mungkin disebabkan oleh fakta bahwa penelitian penurunan berat badan murine biasanya dilakukan pada hewan dengan tekanan cukup dingin yang dipelihara pada suhu kamar karena peningkatan EE mereka.Penurunan berat badan yang berlebihan dibandingkan dengan perkiraan berat badan seseorang, khususnya jika mekanisme kerjanya bergantung pada peningkatan EE dengan meningkatkan aktivitas BAP, yang lebih aktif dan diaktifkan pada suhu kamar dibandingkan pada suhu 30°C.
Sesuai dengan Hukum Eksperimen Hewan Denmark (1987) dan Institut Kesehatan Nasional (Publikasi No. 85-23) dan Konvensi Eropa untuk Perlindungan Vertebrata yang digunakan untuk Tujuan Eksperimental 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 diberi makanan standar ad libitum (Altromin 1324) dan air (~22°C) setelah siklus terang:gelap 12:12 jam.suhu kamar.Tikus DIO jantan (20 minggu) diperoleh dari pemasok yang sama dan diberi akses ad libitum ke diet tinggi lemak 45% (Kat. No. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) dan air dalam kondisi pemeliharaan.Tikus diadaptasi dengan lingkungan seminggu sebelum dimulainya penelitian.Dua hari sebelum dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung, tikus ditimbang, dilakukan pemindaian MRI (EchoMRITM, TX, USA) dan dibagi menjadi empat kelompok 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 dikontrol suhu di Sable Systems Internationals (Nevada, AS), yang mencakup monitor kualitas makanan dan air serta bingkai Promethion BZ1 yang mencatat tingkat aktivitas dengan mengukur jeda sinar.XYZ.Tikus (n = 8) ditempatkan secara individual pada suhu 22, 25, 27,5, atau 30°C dengan menggunakan alas tidur tetapi tidak ada tempat berteduh dan bahan sarang pada siklus terang:gelap pukul 12:12 (cahaya: 06:00– 18:00) .2500ml/menit.Mencit diaklimatisasi selama 7 hari sebelum registrasi.Rekaman dikumpulkan empat hari berturut-turut.Setelah itu, tikus dipelihara pada suhu masing-masing 25, 27,5, dan 30°C selama 12 hari, setelah itu konsentrat sel ditambahkan seperti dijelaskan di bawah.Sementara itu, kelompok tikus yang dipelihara pada suhu 22°C dipelihara pada suhu ini selama dua hari lagi (untuk mengumpulkan data dasar baru), dan kemudian suhu dinaikkan secara bertahap sebesar 2°C setiap dua hari sekali pada awal fase cahaya ( 06:00) hingga mencapai 30 °C Setelah itu, suhu diturunkan menjadi 22 °C dan pengumpulan data dilakukan selama dua hari berikutnya.Setelah dua hari tambahan pencatatan pada suhu 22°C, kulit ditambahkan ke semua sel pada semua suhu, dan pengumpulan data dimulai pada hari kedua (hari ke-17) dan selama tiga hari.Setelah itu (hari ke 20), bahan sarang (8-10 g) ditambahkan ke semua sel pada awal siklus cahaya (06:00) dan data dikumpulkan selama tiga hari berikutnya.Jadi, di akhir penelitian, tikus yang dipelihara pada suhu 22°C disimpan pada suhu tersebut selama 21/33 hari dan pada suhu 22°C selama 8 hari terakhir, sedangkan tikus pada suhu lain disimpan pada suhu tersebut selama 33 hari./33 hari.Tikus diberi makan selama masa penelitian.
Tikus dengan berat badan normal dan DIO mengikuti prosedur penelitian yang sama.Pada hari ke-9, tikus ditimbang, dipindai MRI, dan dibagi menjadi kelompok-kelompok yang sebanding berat badan dan komposisi tubuhnya.Pada hari ke-7, tikus dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung yang dikontrol suhu tertutup yang diproduksi oleh SABLE Systems International (Nevada, USA).Tikus ditempatkan secara individual dengan alas tidur tetapi tanpa bahan sarang atau tempat berlindung.Suhu diatur ke 22, 25, 27.5 atau 30 °C.Setelah satu minggu aklimatisasi (hari -7 hingga 0, hewan tidak diganggu), data dikumpulkan selama empat hari berturut-turut (hari 0-4, data ditunjukkan pada Gambar 1, 2, 5).Setelah itu, tikus yang dipelihara pada suhu 25, 27,5 dan 30°C dipelihara dalam kondisi konstan hingga hari ke-17.Pada saat yang sama, suhu pada kelompok 22°C ditingkatkan dengan interval 2°C setiap hari dengan menyesuaikan siklus suhu (06:00) pada awal paparan cahaya (data ditunjukkan pada Gambar 1) .Pada hari ke 15, suhu turun menjadi 22°C dan data dikumpulkan selama dua hari untuk memberikan data dasar untuk perawatan selanjutnya.Kulit ditambahkan ke semua tikus pada hari ke 17, dan bahan sarang ditambahkan pada hari ke 20 (Gbr. 5).Pada hari ke-23, tikus ditimbang dan dilakukan pemindaian MRI, kemudian dibiarkan selama 24 jam.Pada hari ke 24, mencit dipuasakan sejak awal fotoperiode (06.00) dan mendapat OGTT (2 g/kg) pada pukul 12.00 (puasa 6-7 jam).Setelah itu, tikus dikembalikan ke kondisi SABLE masing-masing dan di-eutanasia pada hari kedua (hari ke-25).
Tikus DIO (n = 8) mengikuti protokol yang sama dengan tikus dengan berat badan 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 pencatatan terus menerus (1 Hz) dari berat ember makanan dan air.Monitor kualitas yang digunakan melaporkan resolusi 0,002 g.Tingkat aktivitas dicatat menggunakan monitor beam array 3D XYZ, data dikumpulkan pada resolusi internal 240 Hz dan dilaporkan setiap detik untuk mengukur total jarak yang ditempuh (m) dengan resolusi spasial efektif 0,25 cm.Data diproses dengan Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, menghitung EE dan RER dan menyaring outlier (misalnya, kejadian makan palsu).Penerjemah makro dikonfigurasi untuk mengeluarkan data untuk semua parameter setiap lima menit.
Selain mengatur EE, suhu lingkungan juga dapat mengatur aspek metabolisme lainnya, termasuk metabolisme glukosa postprandial, dengan mengatur sekresi hormon pemetabolisme glukosa.Untuk menguji hipotesis ini, kami akhirnya menyelesaikan studi suhu tubuh dengan memprovokasi tikus berbobot normal dengan beban glukosa oral DIO (2 g/kg).Metode dijelaskan secara rinci dalam materi tambahan.
Di akhir penelitian (hari ke-25), mencit dipuasakan selama 2-3 jam (mulai pukul 06.00), dianestesi dengan isofluran, dan mengeluarkan darah seluruhnya melalui pungsi vena retroorbital.Kuantifikasi lipid plasma dan hormon serta lipid di hati dijelaskan dalam Bahan Tambahan.
Untuk menyelidiki apakah suhu cangkang menyebabkan perubahan intrinsik pada jaringan adiposa yang mempengaruhi lipolisis, jaringan adiposa inguinalis dan epididimis dikeluarkan langsung dari tikus setelah tahap terakhir perdarahan.Jaringan diproses menggunakan uji lipolisis ex vivo yang baru dikembangkan yang dijelaskan dalam Metode Tambahan.
Jaringan adiposa coklat (BAT) dikumpulkan pada hari akhir penelitian dan diproses seperti yang dijelaskan dalam metode tambahan.
Data disajikan sebagai mean ± SEM.Grafik dibuat di GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) dan grafik diedit di Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA).Signifikansi statistik dinilai dalam GraphPad Prism dan diuji dengan uji-t berpasangan, pengukuran berulang ANOVA satu arah/dua arah diikuti dengan uji perbandingan berganda Tukey, atau ANOVA satu arah tidak berpasangan diikuti dengan uji perbandingan berganda Tukey sesuai kebutuhan.Data berdistribusi Gaussian divalidasi dengan uji normalitas D'Agostino-Pearson sebelum pengujian.Ukuran sampel ditunjukkan di bagian yang sesuai di bagian “Hasil”, serta di 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 tubuh ditunjukkan dalam empat penelitian independen yang menggunakan tikus berbeda dengan desain penelitian serupa.
Protokol eksperimental terperinci, bahan, dan data mentah tersedia berdasarkan permintaan yang masuk akal dari penulis utama Rune E. Kuhre.Studi ini tidak menghasilkan reagen unik baru, garis hewan/sel transgenik, atau data pengurutan.
Untuk informasi lebih lanjut tentang desain penelitian, lihat abstrak Laporan Penelitian Alam yang ditautkan ke artikel ini.
Semua data membentuk grafik.1-7 disimpan di repositori database Science, nomor aksesi: 1253.11.sciencedb.02284 atau https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284.Data yang ditampilkan di 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. Hewan percobaan sebagai model pengganti manusia.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO.dan Tang-Christensen M. Hewan laboratorium sebagai model pengganti obesitas pada manusia.Farmakologi Akta.kejahatan 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Perhitungan konstanta Mie baru dan penentuan eksperimental ukuran luka bakar.Luka bakar 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ Sistem termoregulasi tikus: implikasinya terhadap 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. Ожирение не имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Obesitas tidak memiliki efek isolasi.Ya.J.Fisiologi.kelenjar endokrin.metabolisme.311, E202–E213 (2016).
Lee, P.dkk.Jaringan adiposa coklat yang beradaptasi dengan suhu memodulasi sensitivitas insulin.Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ dkk.Suhu kritis yang lebih rendah dan termogenesis yang disebabkan oleh dingin berbanding terbalik dengan berat badan dan laju metabolisme basal pada individu kurus dan kelebihan berat badan.J. Dengan hangat.biologi.69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu kandang optimal bagi tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: Sebuah studi eksperimental. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu kandang optimal bagi tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: Sebuah studi eksperimental.Fischer, AW, Cannon, B., dan Nedergaard, J. Suhu rumah optimal bagi tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: Sebuah 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 kandang optimal untuk tikus yang mensimulasikan lingkungan termal manusia: Sebuah studi eksperimental.Moore.metabolisme.7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Berapa suhu kandang terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus ke manusia? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Berapa suhu kandang terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus ke manusia?Keyer J, Lee M dan Speakman JR Berapa suhu ruangan terbaik untuk mentransfer eksperimen tikus 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 cangkang optimal untuk mentransfer eksperimen tikus ke manusia?Moore.metabolisme.25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Tikus sebagai model eksperimental untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat suhu kandang penting. Seeley, RJ & MacDougald, OA Tikus sebagai model eksperimental untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat suhu kandang penting. Seeley, RJ & MacDougald, OA Nama-nama yang mungkin dapat membantu Anda: tidak ada yang perlu dilakukan itu saja. Seeley, RJ & MacDougald, OA Tikus sebagai model eksperimental untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat dalam sebuah hunian membuat perbedaan. Seeley, RJ & MacDougald, OA Seeley, RJ & MacDougald, OA Kami Seeley, RJ & MacDougald, OA yang mungkin memerlukan bantuan Anda: tidak dapat mengatur suhu ры в помещении имеют значение. Seeley, RJ & MacDougald, tikus OA sebagai model eksperimental fisiologi manusia: ketika beberapa derajat suhu ruangan penting.Metabolisme nasional.3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawaban atas pertanyaan “Berapa suhu kandang terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus ke manusia?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawaban atas pertanyaan “Berapa suhu kandang terbaik untuk menerjemahkan eksperimen tikus ke manusia?” Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Jawaban atas pertanyaan “Berapa suhu ruangan terbaik untuk mentransfer eksperimen tikus 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. Jawaban atas pertanyaan “Berapa suhu cangkang optimal untuk mentransfer eksperimen tikus ke manusia?”Ya: termonetral.Moore.metabolisme.26, 1-3 (2019).
Waktu posting: 28 Oktober 2022
