Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi peramban yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan peramban yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami akan menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Sebagian besar studi metabolik 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 diinduksi diet (DIO) pada tikus C57BL/6J yang diberi 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 suhu 22°C pada kedua model tikus. Pada tikus dengan berat badan normal, asupan makanan menangkal EE. Sebaliknya, tikus DIO tidak mengurangi asupan makanan saat EE menurun. Dengan demikian, pada akhir penelitian, tikus pada suhu 30°C memiliki berat badan, massa lemak dan gliserol plasma dan trigliserida yang lebih tinggi daripada tikus pada suhu 22°C. Ketidakseimbangan pada tikus DIO mungkin disebabkan oleh meningkatnya pola makan berbasis kesenangan.
Mencit adalah model hewan yang paling umum digunakan untuk mempelajari fisiologi dan patofisiologi manusia, dan seringkali menjadi hewan standar yang digunakan pada tahap awal penemuan dan pengembangan obat. Namun, mencit berbeda dari manusia dalam beberapa hal fisiologis penting, dan meskipun skala alometrik dapat digunakan sampai batas tertentu untuk diterapkan pada manusia, perbedaan besar antara mencit dan manusia terletak pada termoregulasi dan homeostasis energi. Hal ini menunjukkan inkonsistensi mendasar. Rata-rata massa tubuh mencit dewasa setidaknya seribu kali lebih kecil daripada mencit 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, mencit kehilangan panas secara signifikan lebih banyak dibandingkan volumenya, sehingga mereka lebih sensitif terhadap suhu, lebih rentan terhadap hipotermia, dan memiliki laju metabolisme basal rata-rata sepuluh kali lebih tinggi daripada manusia. Pada suhu ruangan standar (~22°C), mencit harus meningkatkan pengeluaran energi total (EE) mereka sekitar 30% untuk mempertahankan suhu inti tubuh. Pada suhu yang lebih rendah, EE meningkat lebih banyak lagi sekitar 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 ke manusia, karena manusia yang hidup dalam masyarakat modern menghabiskan sebagian besar waktu mereka dalam kondisi termoneutral (karena rasio area permukaan terhadap volume yang lebih rendah membuat kita kurang sensitif terhadap suhu, karena kita menciptakan zona termoneutral (TNZ) di sekitar kita. EE di atas laju metabolisme basal) mencakup ~ 19 hingga 30 ° C 6, sementara tikus memiliki pita yang lebih tinggi dan lebih sempit yang hanya mencakup 2–4 ° C 7, 8 Faktanya, aspek penting ini telah menerima perhatian yang cukup besar dalam beberapa tahun terakhir 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12 dan telah disarankan bahwa beberapa "perbedaan spesies" dapat dikurangi dengan meningkatkan suhu cangkang 9. Namun, tidak ada konsensus tentang kisaran suhu yang merupakan termoneutralitas pada tikus. Dengan demikian, apakah suhu kritis bawah dalam rentang termonetral pada tikus lutut tunggal mendekati 25°C atau mendekati 30°C4, 7, 8, 10, 12 masih kontroversial. EE dan parameter metabolik lainnya telah dibatasi hingga hitungan jam hingga hari, sehingga sejauh mana paparan jangka panjang terhadap suhu yang berbeda dapat memengaruhi parameter metabolik 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 memengaruhi parameter-parameter ini (tikus DIO dengan pola makan tinggi lemak mungkin lebih berorientasi pada pola makan berbasis kesenangan (hedonik)). Untuk memberikan informasi lebih lanjut tentang topik ini, kami meneliti pengaruh suhu pemeliharaan terhadap parameter metabolik yang disebutkan di atas pada tikus jantan dewasa dengan berat badan normal dan tikus jantan obesitas akibat pola makan (DIO) dengan pola makan 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 kandang hewan standar jarang berada di bawah suhu ruangan. Kami menemukan bahwa tikus DIO dengan berat badan normal dan lingkaran tunggal merespons perubahan suhu kandang secara serupa dalam hal EE dan terlepas dari kondisi kandang (dengan atau tanpa bahan tempat berlindung/bersarang). Namun, sementara tikus dengan berat badan normal menyesuaikan asupan makanannya menurut EE, asupan makanan tikus DIO sebagian besar tidak bergantung pada EE, sehingga mengakibatkan tikus bertambah berat badan. Menurut data berat badan, konsentrasi plasma lipid dan badan keton menunjukkan bahwa tikus DIO pada suhu 30°C memiliki keseimbangan energi yang lebih positif daripada tikus pada suhu 22°C. Alasan yang mendasari perbedaan keseimbangan asupan energi dan EE antara tikus dengan berat badan normal dan tikus DIO memerlukan penelitian lebih lanjut, tetapi mungkin terkait dengan perubahan patofisiologis pada tikus DIO dan efek diet berbasis kesenangan sebagai akibat dari diet obesitas.
EE meningkat secara linear dari 30°C hingga 22°C dan sekitar 30% lebih tinggi pada suhu 22°C dibandingkan dengan 30°C (Gambar 1a,b). Laju pertukaran pernapasan (RER) tidak bergantung pada suhu (Gambar 1c,d). Asupan makanan konsisten dengan dinamika EE dan meningkat seiring dengan penurunan suhu (juga sekitar 30% lebih tinggi pada suhu 22°C dibandingkan dengan 30°C (Gambar 1e,f). Asupan air. Volume dan tingkat aktivitas tidak bergantung pada suhu (Gambar 1g).
Mencit jantan (C57BL/6J, 20 minggu, kandang individual, n=7) ditempatkan di kandang metabolik pada suhu 22°C selama satu minggu sebelum dimulainya penelitian. Dua hari setelah pengumpulan data latar belakang, suhu dinaikkan secara bertahap sebesar 2°C pada pukul 06.00 per hari (awal fase terang). Data disajikan sebagai rata-rata ± galat baku rata-rata, dan fase gelap (18.00–06.00) direpresentasikan dengan kotak abu-abu. a Pengeluaran energi (kkal/jam), b Total pengeluaran energi pada berbagai suhu (kkal/24 jam), c Laju pertukaran pernapasan (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Rata-rata RER pada fase terang dan gelap (VCO2/VO2) (nilai nol didefinisikan sebagai 0,7). e asupan makanan kumulatif (g), f asupan makanan total 24 jam, g asupan air total 24 jam (ml), h asupan air total 24 jam, i tingkat aktivitas kumulatif (m) dan j tingkat aktivitas total (m/24 jam). Tikus dijaga pada suhu yang ditunjukkan selama 48 jam. Data yang ditampilkan untuk 24, 26, 28, dan 30°C merujuk pada 24 jam terakhir setiap siklus. Tikus tetap diberi makan selama 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, arsiran menunjukkan signifikansi antar kelompok lain sebagaimana 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 eksperimen (0-192 jam). n = 7.
Sebagaimana pada tikus dengan berat badan normal, EE meningkat secara linear seiring dengan penurunan suhu, dan dalam kasus ini, EE juga sekitar 30% lebih tinggi pada suhu 22°C dibandingkan dengan 30°C (Gambar 2a,b). RER tidak berubah pada suhu yang berbeda (Gambar 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 di 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 secara bertahap sebesar 2°C setiap dua hari sekali pada pukul 06:00 (awal fase terang). Data disajikan sebagai rata-rata ± galat baku rata-rata, dan fase gelap (18:00–06:00) diwakili oleh kotak abu-abu. a Pengeluaran energi (kkal/jam), b Total pengeluaran energi pada berbagai suhu (kkal/24 jam), c Laju pertukaran pernapasan (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d Rata-rata RER pada fase terang dan gelap (VCO2 /VO2) (nilai nol didefinisikan sebagai 0,7). e asupan makanan kumulatif (g), f asupan makanan total 24 jam, g asupan air total 24 jam (ml), h asupan air total 24 jam, i tingkat aktivitas kumulatif (m) dan j tingkat aktivitas total (m/24 jam). Tikus dijaga pada suhu yang ditunjukkan selama 48 jam. Data yang ditampilkan untuk 24, 26, 28 dan 30°C merujuk pada 24 jam terakhir setiap siklus. Tikus dipertahankan pada 45% HFD hingga 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, arsiran 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 eksperimen (0-192 jam). n = 7.
Dalam rangkaian percobaan lain, kami menguji pengaruh suhu lingkungan terhadap parameter yang sama, tetapi kali ini di antara kelompok tikus yang terus-menerus dijaga pada suhu tertentu. Tikus dibagi menjadi empat kelompok untuk meminimalkan perubahan statistik pada rerata dan simpangan baku 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 lingkungan baik pada siang hari maupun malam hari (Gbr. 3d), dan meningkat secara linear seiring penurunan suhu dari 27,5°C ke 22°C (Gbr. 3e). Dibandingkan dengan kelompok lain, RER kelompok 25°C agak berkurang, dan tidak ada perbedaan antara kelompok yang tersisa (Gbr. 3f,g). Asupan makanan yang sejajar dengan pola EE a meningkat sekitar 30% pada suhu 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 otot, dan massa lemak antar kelompok (Gambar 3n-s), tetapi mengakibatkan penurunan massa otot sekitar 15% dibandingkan dengan skor yang dilaporkan sendiri (Gambar 3n-s). 3b, r, c)) dan massa lemak meningkat lebih dari 2 kali lipat (dari sekitar 1 g menjadi 2–3 g, Gambar 3c, t, c). Sayangnya, kabinet 30°C memiliki kesalahan kalibrasi dan tidak dapat memberikan data EE dan RER yang akurat.
- Berat badan (a), massa otot (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 RER rata-rata (VCO2/VO2). h Total asupan makanan (g). i Rata-rata asupan makanan (g/24 jam). j Total konsumsi air (ml). k Rata-rata konsumsi air (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 hari ke-18), p massa otot pada hari ke-18, q perubahan massa otot (dari hari ke-8 ke hari ke-18), r massa lemak pada hari ke-18, dan perubahan massa lemak (dari hari ke-8 ke hari ke-18). Signifikansi statistik dari pengukuran berulang diuji dengan 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 + galat baku rata-rata, fase gelap (pukul 18.00-06.00) diwakili oleh kotak abu-abu. Titik-titik pada histogram mewakili masing-masing mencit. Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode percobaan (0-108 jam). n = 7.
Tikus dicocokkan dalam berat badan, massa otot, dan massa lemak di awal (Gbr. 4a–c) dan dipertahankan pada 22, 25, 27,5, dan 30°C seperti dalam penelitian dengan tikus dengan berat badan 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 dipelihara pada suhu 22°C mengonsumsi energi sekitar 30% lebih banyak daripada tikus yang dipelihara pada suhu 30°C (Gbr. 4d, e). Ketika mempelajari efek pada hewan, suhu tidak selalu memengaruhi RER (Gbr. 4f,g). Asupan makanan, asupan air, dan aktivitas tidak dipengaruhi secara signifikan oleh suhu (Gbr. 4h–m). Setelah 33 hari pemeliharaan, tikus pada suhu 30°C memiliki berat badan yang secara signifikan lebih tinggi daripada tikus pada suhu 22°C (Gbr. 4n). Dibandingkan dengan titik awal masing-masing, tikus yang dipelihara pada suhu 30°C memiliki berat badan yang secara signifikan lebih tinggi daripada tikus yang dipelihara pada suhu 22°C (rata-rata ± galat baku rata-rata: Gambar 4o). Pertambahan berat badan yang relatif lebih tinggi disebabkan oleh peningkatan massa lemak (Gambar 4p, q) alih-alih peningkatan massa otot (Gambar 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 22°C: Adra1a, Adrb3, dan Prdm16. Gen-gen kunci lain 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, yang berkaitan dengan peningkatan aktivitas termogenik, tidak menurun pada kelompok suhu 30°C. Faktanya, kadar Ucp1 pada tiga tikus lebih tinggi daripada kelompok suhu 22°C, sementara Vegf-a dan Adrb2 meningkat secara signifikan. Dibandingkan dengan kelompok suhu 22°C, tikus yang dipelihara pada suhu 25°C dan 27,5°C tidak menunjukkan perubahan (Gambar Tambahan 1).
- Berat badan (a), massa otot (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 pernapasan (RER, VCO2/VO2). g RER rata-rata (VCO2/VO2). h Total asupan makanan (g). i Rata-rata 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-23 (g), o Perubahan berat badan, p Massa otot, q Perubahan massa otot (g) pada hari ke-23 dibandingkan dengan hari ke-9, Perubahan massa lemak (g) pada hari ke-23, massa lemak (g) dibandingkan dengan hari ke-8, hari ke-23 dibandingkan dengan hari ke-8. Signifikansi statistik dari pengukuran berulang diuji dengan 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 + galat baku rata-rata, fase gelap (pukul 18.00-06.00) diwakili oleh kotak abu-abu. Titik-titik pada histogram mewakili masing-masing mencit. Nilai rata-rata dihitung untuk seluruh periode percobaan (0-96 jam). n = 7.
Seperti manusia, tikus sering 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 bersarang. Pada suhu 22°C, penambahan kulit standar mengurangi EE sekitar 4%. Penambahan bahan bersarang selanjutnya 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 kulit dan bahan bersarang juga secara signifikan mengurangi EE pada suhu 25 dan 30°C, tetapi responsnya secara kuantitatif lebih kecil. Pada suhu 27,5°C tidak ada perbedaan yang diamati. Patut dicatat, dalam percobaan ini, EE menurun seiring dengan peningkatan suhu, dalam hal ini sekitar 57% lebih rendah daripada EE pada suhu 30°C dibandingkan dengan 22°C (Gambar 5c–h). Analisis yang sama dilakukan hanya untuk fase cahaya, di mana EE mendekati laju metabolisme basal, karena dalam kasus ini tikus sebagian besar beristirahat di kulit, sehingga menghasilkan ukuran efek yang sebanding pada suhu yang berbeda (Gambar Tambahan 2a–h).
Data untuk tikus dari tempat berlindung dan bahan bersarang (biru tua), rumah tetapi tidak ada bahan bersarang (biru muda), dan rumah dan bahan sarang (oranye). Konsumsi energi (EE, kkal/jam) untuk ruangan a, c, e dan g pada 22, 25, 27,5 dan 30 °C, b, d, f dan h berarti EE (kkal/jam). ip Data untuk tikus yang ditempatkan pada suhu 22°C: i laju pernapasan (RER, VCO2/VO2), j RER rata-rata (VCO2/VO2), k asupan makanan kumulatif (g), l asupan makanan rata-rata (g/24 jam), m asupan air total (mL), n AUC asupan air rata-rata (mL/24 jam), o aktivitas total (m), p tingkat aktivitas rata-rata (m/24 jam). Data disajikan sebagai rata-rata + galat baku rata-rata, fase gelap (18:00-06:00 jam) diwakili oleh kotak abu-abu. Titik-titik pada histogram mewakili tikus individu. Signifikansi statistik dari pengukuran berulang diuji dengan 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 eksperimen (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 dalam konsentrasi plasma TG, 3-HB, kolesterol, ALT, dan AST, tetapi HDL sebagai fungsi suhu. Gambar 6a-e). Konsentrasi plasma puasa leptin, insulin, C-peptida, dan glukagon juga tidak berbeda antar kelompok (Gambar 6g–j). Pada hari uji toleransi glukosa (setelah 31 hari pada suhu yang berbeda), kadar glukosa darah awal (puasa 5-6 jam) adalah sekitar 6,5 mM, tanpa perbedaan antar kelompok. Pemberian glukosa oral meningkatkan konsentrasi glukosa darah secara signifikan di semua kelompok, tetapi baik konsentrasi puncak maupun luas area tambahan di bawah kurva (iAUC) (15–120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus yang ditempatkan pada suhu 30 °C (titik waktu individual: 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 di semua kelompok, tetapi baik konsentrasi puncak maupun luas area tambahan di bawah kurva (iAUC) (15–120 menit) lebih rendah pada kelompok tikus yang ditempatkan pada suhu 30 °C (titik waktu individual: 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). Panduan Pengguna yang Dapat Diatur untuk Mengelola Perangkat Lunak Anda di Ponsel Anda baik, tidak ada yang perlu dikonsultasikan, itu dan площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 ч) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C (biaya tambahan: P < 0,05–P < 0,0001, рис. 6k, l) selama 22, 25, dan 27,5 ° C (tidak terlalu panas). Pemberian glukosa oral secara signifikan meningkatkan konsentrasi glukosa darah di semua kelompok, tetapi baik konsentrasi puncak maupun luas 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 panas 30 °C饲养的小鼠组中，峰值浓度和曲线下增加面积(iAUC) (15-120 bulan) 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 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 di semua kelompok, tetapi 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 pemberian pakan pada suhu yang ditentukan. Tikus tidak diberi makan 2-3 jam sebelum pengambilan sampel darah. Pengecualiannya adalah tes toleransi glukosa oral, yang dilakukan dua hari sebelum akhir penelitian pada tikus yang dipuasakan selama 5-6 jam dan dijaga pada suhu yang sesuai selama 31 hari. Tikus diberi dosis tantang 2 g/kg berat badan. Data area di bawah kurva (L) dinyatakan sebagai data inkremental (iAUC). Data disajikan sebagai rerata ± SEM. Titik-titik mewakili sampel individual. *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 (yang juga dipuasakan selama 2-3 jam), konsentrasi kolesterol plasma, HDL, ALT, AST, dan FFA tidak berbeda antar kelompok. Baik TG maupun 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). Dengan demikian, meskipun tikus yang dipelihara pada suhu 22°C memiliki keseimbangan energi positif secara keseluruhan, sebagaimana ditunjukkan oleh pertambahan berat badan, perbedaan konsentrasi plasma TG, gliserol, dan 3-HB menunjukkan bahwa tikus pada suhu 22°C saat pengambilan sampel lebih rendah daripada pada suhu 22°C. Tikus yang dipelihara pada suhu 30°C berada dalam keadaan energi negatif yang relatif lebih tinggi. Konsisten dengan ini, konsentrasi hati gliserol dan TG yang dapat diekstraksi, tetapi bukan glikogen dan kolesterol, lebih tinggi pada kelompok 30 °C (Gambar Tambahan 3a-d). Untuk menyelidiki apakah perbedaan lipolisis yang bergantung pada suhu (seperti yang diukur dengan TG plasma dan gliserol) adalah hasil dari perubahan internal pada lemak epididimis atau inguinal, kami mengekstraksi jaringan adiposa dari tempat penyimpanan 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 inguinal menunjukkan setidaknya peningkatan dua kali lipat dalam produksi gliserol dan FFA sebagai respons terhadap stimulasi isoproterenol (Gambar Tambahan 4a-d). Namun, tidak ditemukan efek suhu cangkang pada lipolisis basal atau yang distimulasi isoproterenol. Konsisten dengan berat badan dan massa lemak yang lebih tinggi, kadar leptin plasma secara signifikan lebih tinggi pada kelompok 30°C dibandingkan pada kelompok 22°C (Gambar 7i). Sebaliknya, kadar insulin dan C-peptida plasma tidak berbeda antara kelompok suhu (Gbr. 7k, k), tetapi glukagon plasma menunjukkan ketergantungan pada suhu, tetapi dalam kasus ini hampir 22°C pada kelompok yang berlawanan dua kali lipat dibandingkan dengan 30°C. DARI. Kelompok C (Gbr. 7l). FGF21 tidak berbeda antara kelompok suhu yang berbeda (Gbr. 7m). Pada hari OGTT, glukosa darah dasar sekitar 10 mM dan tidak berbeda antara tikus yang ditempatkan pada suhu yang berbeda (Gbr. 7n). Pemberian glukosa oral meningkatkan kadar glukosa darah dan mencapai puncaknya di semua kelompok pada konsentrasi sekitar 18 mM 15 menit setelah pemberian dosis. Tidak ada perbedaan 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 (ao) jantan dewasa setelah 33 hari pemberian pakan pada suhu tertentu. 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 dijaga pada suhu yang sesuai selama 31 hari. Data area di bawah kurva (o) ditampilkan sebagai data inkremental (iAUC). Data disajikan sebagai rerata ± SEM. Titik-titik mewakili sampel individual. *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 merupakan isu kompleks yang memainkan peran sentral dalam menginterpretasikan pentingnya observasi dalam konteks penelitian fisiologis dan farmakologis. Untuk alasan ekonomi dan untuk memfasilitasi penelitian, tikus sering dipelihara pada suhu ruangan di bawah zona termonetralnya, yang mengakibatkan aktivasi berbagai sistem fisiologis kompensasi yang meningkatkan laju metabolisme dan berpotensi mengganggu translatabilitas9. Dengan demikian, paparan dingin pada tikus dapat membuat tikus resisten terhadap obesitas yang diinduksi diet dan dapat mencegah hiperglikemia pada tikus yang diobati streptozotocin karena peningkatan transpor glukosa yang tidak bergantung insulin. Namun, belum jelas sejauh mana paparan jangka panjang terhadap berbagai suhu relevan (dari suhu ruangan hingga termonetral) memengaruhi homeostasis energi yang berbeda antara tikus dengan berat badan normal (yang diberi makanan) dan tikus DIO (yang diberi HFD) dan parameter metabolik, serta sejauh mana mereka mampu menyeimbangkan peningkatan EE dengan peningkatan asupan makanan. Studi yang disajikan dalam artikel ini bertujuan untuk memperjelas 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. Dengan demikian, EE pada suhu 22°C sekitar 30% lebih tinggi daripada pada suhu 30°C. pada kedua model tikus. Namun, perbedaan penting antara tikus dengan berat badan normal dan tikus DIO adalah bahwa sementara tikus dengan berat badan normal menyamai 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 daripada tikus yang dipelihara pada suhu 22°C, sedangkan manusia normal yang dipelihara pada suhu yang sama dan untuk periode waktu yang sama tidak menyebabkan demam. perbedaan yang bergantung pada berat badan. tikus berat badan. Dibandingkan dengan suhu mendekati thermoneutral atau pada suhu ruangan, pertumbuhan pada suhu ruangan mengakibatkan tikus DIO atau berat badan normal pada diet tinggi lemak tetapi tidak pada diet tikus berat badan normal memperoleh berat badan yang relatif lebih sedikit. tubuh. Didukung oleh penelitian lain17,18,19,20,21 tetapi tidak semua22,23.
Kemampuan untuk menciptakan lingkungan mikro untuk mengurangi kehilangan panas dihipotesiskan untuk menggeser netralitas termal ke kiri8, 12. Dalam penelitian kami, penambahan bahan bersarang dan penyembunyian mengurangi EE tetapi tidak menghasilkan netralitas termal hingga 28 ° C. Dengan demikian, data kami tidak mendukung bahwa titik terendah termonetralitas pada tikus dewasa berlutut tunggal, dengan atau tanpa rumah yang diperkaya lingkungan, harus 26-28 ° C seperti yang ditunjukkan8,12, tetapi mendukung penelitian lain yang menunjukkan termonetralitas. suhu 30 ° C pada tikus titik rendah7, 10, 24. Untuk memperumit masalah, titik termonetral pada tikus telah terbukti tidak statis pada siang hari karena lebih rendah selama fase istirahat (cahaya), mungkin karena produksi kalori yang lebih rendah sebagai akibat dari aktivitas dan termogenesis yang diinduksi oleh diet. Jadi, pada fase terang, titik terendah netralitas termal ternyata adalah ~29°С, dan pada fase gelap, ~33°С25.
Pada akhirnya, hubungan antara suhu sekitar dan konsumsi energi total ditentukan oleh pembuangan panas. Dalam konteks ini, rasio luas permukaan terhadap volume merupakan penentu penting sensitivitas termal, yang memengaruhi pembuangan panas (luas permukaan) dan pembangkitan panas (volume). Selain luas permukaan, perpindahan panas juga ditentukan oleh insulasi (laju perpindahan panas). Pada manusia, massa lemak dapat mengurangi kehilangan panas dengan menciptakan penghalang insulasi di sekitar cangkang tubuh, dan telah disarankan bahwa massa lemak juga penting untuk insulasi termal pada tikus, menurunkan titik termoneutral dan mengurangi sensitivitas suhu di bawah titik netral termal (kemiringan kurva). suhu sekitar dibandingkan dengan EE)12. Studi 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 daripada pada suhu 22°C meskipun terdapat perbedaan massa lemak setidaknya 5 kali lipat, data kami tidak mendukung bahwa obesitas seharusnya memberikan faktor isolasi dasar, setidaknya tidak pada rentang 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, tetapi bulu ditemukan memberikan 30-50% dari total isolasi termal4,24. Namun, pada tikus yang mati, konduktivitas termal meningkat sekitar 450% segera setelah kematian, yang menunjukkan bahwa efek isolasi dari bulu diperlukan agar mekanisme fisiologis, termasuk vasokonstriksi, dapat bekerja. Selain perbedaan spesies pada 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. Umumnya pada hewan pengerat, kurang dari 20% dari total lemak hewani28. Selain itu, massa lemak total mungkin bukan ukuran suboptimal untuk insulasi termal seseorang, karena telah dikemukakan bahwa peningkatan insulasi termal diimbangi oleh peningkatan luas permukaan yang tak terelakkan (dan dengan demikian peningkatan kehilangan panas) seiring bertambahnya 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. sama dalam berat dan komposisi tubuh seperti pada akhir penelitian. Konsisten dengan kesamaan dalam massa lemak, tidak ada juga perbedaan dalam kadar leptin plasma, maupun dalam 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 (karena berat badan mereka bertambah), 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. Akan tetapi, perbedaan lipolisis yang bergantung pada suhu tampaknya bukan merupakan hasil dari perubahan intrinsik pada lemak epididimis atau inguinal, seperti perubahan dalam ekspresi lipase yang responsif terhadap adipohormon, karena FFA dan gliserol yang dilepaskan dari lemak yang diekstraksi dari depot ini berada di antara Kelompok suhu serupa satu sama lain. Meskipun kami tidak menyelidiki tonus simpatis dalam penelitian saat ini, yang lain telah menemukan bahwa hal itu (berdasarkan denyut jantung dan tekanan arteri rata-rata) berhubungan secara linear dengan suhu sekitar pada tikus dan kira-kira lebih rendah pada suhu 30°C daripada pada suhu 22°C 20% C Dengan demikian, perbedaan tonus simpatis yang bergantung pada suhu dapat berperan dalam lipolisis dalam penelitian kami, tetapi 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 ruangan. Lebih lanjut, sebagian efek stimulasi tonus simpatis pada lipolisis dimediasi secara tidak langsung oleh penghambatan kuat sekresi insulin, yang menyoroti efek suplementasi insulin interupsi pada lipolisis30, tetapi dalam penelitian kami, insulin plasma puasa dan tonus simpatis peptida-C pada suhu yang berbeda tidak cukup untuk mengubah lipolisis. Sebaliknya, kami menemukan bahwa perbedaan status energi kemungkinan besar merupakan kontributor utama perbedaan ini pada tikus DIO. Alasan mendasar yang mengarah pada regulasi asupan makanan yang lebih baik dengan EE pada tikus dengan berat badan normal memerlukan studi lebih lanjut. Namun, secara umum, asupan makanan dikendalikan oleh isyarat homeostatis dan hedonis31,32,33. Meskipun terdapat perdebatan tentang sinyal mana dari kedua sinyal tersebut yang secara kuantitatif lebih penting,31,32,33 telah diketahui bahwa konsumsi makanan tinggi lemak dalam jangka panjang mengarah pada perilaku makan yang lebih berbasis kesenangan yang sampai batas tertentu tidak terkait dengan homeostasis. . – asupan 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-tikus ini tidak menyeimbangkan asupan makanan dengan EE. Menariknya, perbedaan nafsu makan dan hormon pengatur glukosa darah juga diamati pada tikus DIO yang dikontrol suhu, tetapi 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 memengaruhi perbedaan ini perlu dipelajari lebih lanjut, tetapi dalam kasus leptin, keseimbangan energi yang relatif negatif dan dengan demikian massa lemak yang lebih rendah pada tikus pada suhu 22°C tentu memainkan peran penting, karena massa lemak dan leptin plasma sangat berkorelasi37. Namun, interpretasi sinyal glukagon lebih membingungkan. Seperti halnya insulin, sekresi glukagon sangat dihambat oleh peningkatan tonus simpatis, tetapi tonus simpatis tertinggi diprediksi berada pada kelompok suhu 22°C, yang memiliki konsentrasi glukagon plasma tertinggi. Insulin adalah pengatur kuat lain dari glukagon plasma, dan resistensi insulin dan diabetes tipe 2 sangat terkait dengan hiperglukagonemia puasa dan postprandial 38,39 . Namun, tikus DIO dalam penelitian kami juga tidak sensitif terhadap insulin, jadi ini juga tidak bisa menjadi faktor utama dalam peningkatan pensinyalan glukagon pada kelompok 22°C. Kandungan lemak hati juga berhubungan positif dengan peningkatan konsentrasi glukagon plasma, yang mekanismenya, pada gilirannya, dapat mencakup resistensi glukagon hati, penurunan produksi urea, peningkatan konsentrasi asam amino yang bersirkulasi, dan peningkatan sekresi glukagon yang distimulasi asam amino40,41,42. Namun, karena konsentrasi gliserol dan TG yang dapat diekstraksi tidak berbeda antara kelompok suhu dalam penelitian kami, ini juga tidak bisa menjadi faktor potensial dalam peningkatan konsentrasi plasma pada kelompok 22°C. Triiodotironin (T3) memainkan peran penting dalam laju metabolisme keseluruhan dan inisiasi pertahanan metabolik terhadap hipotermia43,44. Dengan demikian, konsentrasi plasma T3, mungkin dikontrol oleh mekanisme yang dimediasi secara terpusat,45,46 meningkat pada tikus dan manusia dalam kondisi yang kurang dari termoneutral47, meskipun peningkatan pada manusia lebih kecil, yang lebih cenderung terjadi pada tikus. Ini konsisten dengan kehilangan panas ke lingkungan. Kami tidak mengukur konsentrasi plasma T3 dalam penelitian saat ini, tetapi konsentrasi mungkin lebih rendah pada kelompok 30°C, yang dapat menjelaskan efek kelompok ini pada kadar glukagon plasma, karena kami (memperbarui Gambar 5a) dan yang lain telah menunjukkan bahwa T3 meningkatkan glukagon plasma dalam cara yang bergantung dosis. Hormon tiroid telah dilaporkan menginduksi ekspresi FGF21 di hati. Seperti glukagon, konsentrasi plasma FGF21 juga meningkat dengan konsentrasi plasma T3 (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 seharusnya terjadi pada kadar 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 terkait dengan gangguan toleransi glukosa atau resistensi insulin ketika tumbuh dalam lingkungan termoneutral (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 untuk perbedaan ini memerlukan penelitian lebih lanjut, tetapi 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 daripada 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 meninggalkan jendela kecil untuk setiap efek menguntungkan potensial dari paparan kondisi termoneutral untuk meningkatkan toleransi glukosa. Faktor yang mungkin membingungkan adalah bahwa, untuk alasan praktis, OGTT dilakukan pada suhu kamar. Dengan demikian, tikus yang ditempatkan pada suhu lebih tinggi mengalami syok dingin ringan, yang dapat memengaruhi penyerapan/pembersihan glukosa. Namun, berdasarkan konsentrasi glukosa darah puasa yang serupa pada kelompok suhu yang berbeda, perubahan suhu lingkungan mungkin tidak memengaruhi hasil secara signifikan.
Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, baru-baru ini telah disoroti bahwa peningkatan suhu ruangan dapat melemahkan beberapa reaksi terhadap stres dingin, yang mungkin mempertanyakan transferabilitas 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 diteliti. Contohnya adalah pengaruh diet terhadap akumulasi lemak hati, toleransi glukosa, dan resistensi insulin19. Dalam hal pengeluaran energi, beberapa peneliti meyakini bahwa termonetralitas adalah suhu optimal untuk pemeliharaan, karena manusia hanya membutuhkan sedikit energi tambahan untuk mempertahankan suhu inti tubuh mereka, dan mereka menetapkan suhu satu pangkuan untuk tikus dewasa sebagai 30°C7,10. Peneliti lain meyakini bahwa suhu yang sebanding dengan suhu yang biasanya dialami manusia dengan tikus dewasa berlutut adalah 23-25°C, karena mereka menemukan termonetralitas berada pada 26-28°C dan berdasarkan data manusia, suhunya sekitar 3°C lebih rendah. Suhu kritis bawahnya, yang didefinisikan di sini sebagai 23°C, sedikit di bawah 8,12. Studi kami konsisten dengan beberapa studi 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 lain yang perlu dipertimbangkan terkait suhu ruangan dan termonetralitas pada tikus adalah kandang tunggal atau kelompok. Ketika tikus ditempatkan dalam kelompok daripada sendiri-sendiri, seperti dalam studi kami, sensitivitas suhu berkurang, mungkin karena kepadatan hewan. Namun, suhu ruangan masih di bawah LTL 25 ketika tiga kelompok digunakan. Mungkin perbedaan antarspesies yang paling penting dalam hal ini adalah signifikansi kuantitatif aktivitas BAT sebagai pertahanan terhadap hipotermia. Jadi, sementara tikus sebagian besar mengkompensasi kehilangan kalori yang lebih tinggi dengan meningkatkan aktivitas BAT, yang lebih dari 60% EE pada 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 translasi pada manusia. Pengaturan aktivitas BAT bersifat kompleks, tetapi seringkali 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 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 suhu 22°C karena Ucp1, Adrb2, dan Vegf-a mengalami penurunan regulasi pada kelompok suhu 22°C. Akar penyebab dari hasil yang tidak terduga ini masih harus ditentukan. Salah satu kemungkinan adalah bahwa peningkatan ekspresi mereka mungkin tidak mencerminkan sinyal peningkatan suhu ruangan, tetapi lebih merupakan efek akut dari pemindahan mereka dari 30°C ke 22°C pada hari pelepasan (tikus mengalami ini 5-10 menit sebelum pelepasan).
Keterbatasan umum penelitian kami adalah 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 ketat. Selain itu, tikus betina (pada HFD) menunjukkan hubungan yang lebih besar antara asupan energi dengan EE pada 30 °C dibandingkan dengan tikus jantan yang mengonsumsi lebih banyak tikus dengan jenis kelamin yang sama (20 °C dalam kasus ini) 20 . Dengan demikian, pada tikus betina, efek konten subtermonetral lebih tinggi, tetapi memiliki pola yang sama seperti pada tikus jantan. Dalam penelitian kami, kami berfokus pada tikus jantan lutut tunggal, karena ini adalah kondisi di mana sebagian besar studi metabolik yang memeriksa EE dilakukan. Keterbatasan lain dari penelitian kami adalah bahwa tikus-tikus tersebut menjalani diet yang sama selama penelitian, yang menghalangi mempelajari pentingnya suhu ruangan untuk fleksibilitas metabolik (sebagaimana diukur dengan perubahan RER untuk perubahan diet dalam berbagai komposisi makronutrien). pada tikus betina dan jantan yang dipelihara pada suhu 20°C dibandingkan dengan tikus yang dipelihara pada suhu 30°C.
Kesimpulannya, penelitian kami menunjukkan bahwa, seperti dalam penelitian lain, tikus dengan berat badan normal putaran 1 berada dalam kondisi termoneutral di atas suhu yang diprediksi 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 tikus dengan berat badan normal. Meskipun asupan makanan tikus dengan berat badan normal konsisten dengan EE dan dengan demikian mempertahankan berat badan yang stabil di seluruh rentang suhu, asupan makanan tikus DIO sama pada suhu yang berbeda, sehingga menghasilkan rasio tikus yang lebih tinggi pada suhu 30°C dan pada suhu 22°C mengalami kenaikan berat badan lebih banyak. Secara keseluruhan, studi sistematis yang mengkaji potensi pentingnya hidup di bawah suhu termoneutral diperlukan karena toleransi yang buruk yang sering diamati antara studi tikus dan manusia. Misalnya, 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 mengalami stres dingin sedang yang dipelihara pada suhu ruangan karena peningkatan EE mereka. Penurunan berat badan yang berlebihan dibandingkan dengan berat badan yang diharapkan seseorang, khususnya jika mekanisme kerjanya bergantung pada peningkatan EE dengan meningkatkan aktivitas BAP, yang lebih aktif dan teraktivasi pada suhu ruangan dibandingkan pada suhu 30°C.
Sesuai dengan Undang-Undang Percobaan Hewan Denmark (1987) dan Institut Kesehatan Nasional (Publikasi No. 85-23) dan Konvensi Eropa untuk Perlindungan Vertebrata yang digunakan untuk Tujuan Percobaan dan Tujuan 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 (Altromin 1324) dan air (~22°C) sepuasnya setelah siklus terang:gelap 12:12 jam pada suhu ruangan. Tikus DIO jantan (20 minggu) diperoleh dari pemasok yang sama dan diberi akses sepuasnya ke diet tinggi lemak 45% (No. Kat. D12451, Research Diet Inc., NJ, AS) dan air dalam kondisi pemeliharaan. Tikus diadaptasikan dengan lingkungan seminggu sebelum dimulainya penelitian. Dua hari sebelum dipindahkan ke sistem kalorimetri tidak langsung, tikus ditimbang, menjalani pemindaian MRI (EchoMRITM, TX, AS) 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 tak langsung yang tertutup dan suhunya terkontrol di Sable Systems Internationals (Nevada, AS), yang mencakup monitor kualitas makanan dan air dan 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 menggunakan alas tidur tetapi tanpa tempat berlindung dan bahan bersarang pada siklus terang:gelap 12:12 jam (terang: 06:00– 18:00). 2500ml/menit. Tikus diaklimatisasi selama 7 hari sebelum registrasi. Rekaman dikumpulkan selama empat hari berturut-turut. Setelah itu, tikus dipelihara pada suhu masing-masing pada 25, 27,5, dan 30°C selama 12 hari tambahan, setelah itu konsentrat sel ditambahkan seperti dijelaskan di bawah ini. Sementara itu, kelompok tikus yang disimpan pada suhu 22°C disimpan pada suhu ini selama dua hari lagi (untuk mengumpulkan data dasar baru), dan kemudian suhu ditingkatkan dalam langkah-langkah 2°C setiap dua hari sekali pada awal fase cahaya (06:00) hingga mencapai 30 °C. Setelah itu, suhu diturunkan menjadi 22°C dan data dikumpulkan selama dua hari lagi. Setelah dua hari tambahan perekaman 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 bersarang (8-10 g) ditambahkan ke semua sel pada awal siklus cahaya (06:00) dan data dikumpulkan selama tiga hari lagi. Jadi, pada akhir penelitian, tikus yang disimpan pada suhu 22°C disimpan pada suhu ini selama 21/33 hari dan pada suhu 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.
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 dalam berat badan dan komposisi tubuh. Pada hari ke-7, tikus dipindahkan ke sistem kalorimetri tak langsung tertutup dengan suhu terkontrol yang diproduksi oleh SABLE Systems International (Nevada, AS). Tikus ditempatkan secara individual dengan alas tidur tetapi tanpa bahan sarang atau tempat berlindung. Suhu diatur pada 22, 25, 27,5 atau 30 °C. Setelah satu minggu aklimatisasi (hari ke-7 hingga 0, hewan tidak diganggu), data dikumpulkan selama empat hari berturut-turut (hari ke-0-4, data ditunjukkan pada GAMBAR 1, 2, 5). Setelah itu, tikus yang dipelihara pada suhu 25, 27,5 dan 30 °C dipertahankan dalam kondisi konstan hingga hari ke-17. Pada saat yang sama, suhu pada kelompok 22°C ditingkatkan dengan interval 2°C setiap dua hari dengan menyesuaikan siklus suhu (06:00 h) pada awal paparan cahaya (data ditunjukkan pada Gambar 1). Pada hari ke-15, suhu turun menjadi 22°C dan dua hari data dikumpulkan untuk menyediakan data dasar untuk perawatan selanjutnya. Kulit ditambahkan ke semua tikus pada hari ke-17, dan bahan sarang ditambahkan pada hari ke-20 (Gambar 5). Pada hari ke-23, tikus ditimbang dan dikenakan pemindaian MRI, dan kemudian dibiarkan sendiri selama 24 jam. Pada hari ke-24, tikus dipuasakan dari awal fotoperiode (06:00) dan menerima OGTT (2 g/kg) pada pukul 12:00 (puasa 6-7 jam). Setelah itu, tikus dikembalikan ke kondisi SABLE masing-masing dan dieutanasia 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, direkam pada frekuensi 1 Hz dengan konstanta waktu sel 2,5 menit. Asupan makanan dan air dikumpulkan dengan mencatat berat ember makanan dan air secara kontinu (1 Hz). Monitor kualitas yang digunakan melaporkan resolusi 0,002 g. Tingkat aktivitas direkam menggunakan monitor 3D XYZ beam array, data dikumpulkan pada resolusi internal 240 Hz dan dilaporkan setiap detik untuk mengkuantifikasi total jarak tempuh (m) dengan resolusi spasial efektif 0,25 cm. Data diproses dengan Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, menghitung EE dan RER, serta menyaring outlier (misalnya, kejadian makan palsu). Macro interpreter dikonfigurasi untuk mengeluarkan data untuk semua parameter setiap lima menit.
Selain mengatur EE, suhu lingkungan juga dapat mengatur aspek metabolisme lainnya, termasuk metabolisme glukosa pasca makan, dengan mengatur sekresi hormon pemetabolisme glukosa. Untuk menguji hipotesis ini, kami akhirnya menyelesaikan studi suhu tubuh dengan memprovokasi tikus dengan berat badan normal dengan beban glukosa oral DIO (2 g/kg). Metode dijelaskan secara rinci dalam materi tambahan.
Pada akhir penelitian (hari ke-25), tikus dipuasakan selama 2-3 jam (dimulai pukul 06.00), dibius dengan isofluran, dan dilakukan pengambilan darah lengkap melalui pungsi vena retroorbital. Kuantifikasi lipid plasma, hormon, dan lipid di hati dijelaskan dalam Materi Tambahan.
Untuk menyelidiki apakah suhu cangkang menyebabkan perubahan intrinsik pada jaringan adiposa yang memengaruhi lipolisis, jaringan adiposa inguinal dan epididimis dieksisi langsung dari mencit setelah tahap akhir 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 dalam GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) dan grafik diedit dalam Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). Signifikansi statistik dinilai dalam GraphPad Prism dan diuji dengan uji-t berpasangan, ANOVA satu arah/dua arah pengukuran berulang diikuti oleh uji perbandingan berganda Tukey, atau ANOVA satu arah tidak berpasangan diikuti oleh uji perbandingan berganda Tukey sesuai kebutuhan. Distribusi Gaussian dari data 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 studi yang serupa.
Protokol eksperimental, material, dan data mentah yang terperinci tersedia atas permintaan yang wajar dari penulis utama Rune E. Kuhre. Studi ini tidak menghasilkan reagen unik baru, galur hewan/sel transgenik, atau data sekuensing.
Untuk informasi lebih lanjut tentang desain penelitian, lihat abstrak Laporan Penelitian Nature yang ditautkan ke artikel ini.
Semua data membentuk grafik. 1-7 disimpan di repositori basis data Science, nomor akses: 1253.11.sciencedb.02284 atau https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Data yang ditampilkan dalam ESM dapat dikirimkan 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 bagi manusia.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. dan Tang-Christensen M. Hewan laboratorium sebagai model pengganti obesitas pada manusia.Acta Farmakologi. 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 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. 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 diinduksi dingin berkorelasi terbalik dengan berat badan dan laju metabolisme basal pada individu kurus dan kelebihan berat badan. J. Warmly. Biologi. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu kandang yang optimal bagi tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: Sebuah studi eksperimental. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. Suhu kandang yang optimal bagi tikus untuk meniru lingkungan termal manusia: Sebuah studi eksperimental.Fischer, AW, Cannon, B., dan Nedergaard, J. Suhu rumah yang 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 percobaan tikus ke manusia? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR Berapa suhu kandang terbaik untuk menerjemahkan percobaan tikus ke manusia?Keyer J, Lee M dan Speakman JR Berapa suhu ruangan terbaik untuk memindahkan percobaan 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 yang optimal untuk memindahkan percobaan tikus ke manusia?Moore. metabolisme. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ & MacDougald, OA Tikus sebagai model eksperimen untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat suhu kandang penting. Seeley, RJ & MacDougald, OA Tikus sebagai model eksperimen untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat suhu kandang penting. Seeley, RJ & MacDougald, OA Nama-nama yang Dapat Dipakai untuk Anda: Apa yang Tidak Perlu Anda Lakukan tidak ada gunanya. Seeley, RJ & MacDougald, OA Tikus sebagai model eksperimental untuk fisiologi manusia: ketika beberapa derajat di tempat tinggal membuat perbedaan. Seeley, RJ & MacDougald, OA Seeley, RJ dan MacDougald, OA Saya Seeley, RJ & MacDougald, OA yang dapat membantu Anda: tidak ada yang perlu dilakukan suhu di dalam ruangan. Seeley, RJ & MacDougald, OA tikus 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 memindahkan percobaan 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 percobaan tikus ke manusia?”Ya: termonetral. Moore. metabolisme. 26, 1-3 (2019).
Waktu posting: 28-Okt-2022
