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La mayoría de los estudios metabólicos en ratones se llevan a cabo a temperatura ambiente, aunque en estas condiciones, a diferencia de los humanos, los ratones gastan mucha energía manteniendo la temperatura interna. Aquí, describimos el peso normal y la obesidad inducida por la dieta (DIO) en ratones C57BL/6J alimentados con Chow Chow o una dieta 45% de alta grasa, respectivamente. Los ratones se colocaron durante 33 días a 22, 25, 27.5 y 30 ° C en un sistema de calorimetría indirecta. Mostramos que el gasto de energía aumenta linealmente de 30 ° C a 22 ° C y es aproximadamente un 30% más alto a 22 ° C en ambos modelos de ratones. En ratones de peso normal, la ingesta de alimentos contrarrestó EE. Por el contrario, los ratones DIO no disminuyeron la ingesta de alimentos cuando EE disminuyó. Por lo tanto, al final del estudio, los ratones a 30 ° C tenían mayor peso corporal, masa de grasa y glicerol y triglicéridos en plasma que los ratones a 22 ° C. El desequilibrio en ratones DIO puede deberse a una mayor dieta basada en el placer.
El ratón es el modelo animal más utilizado para el estudio de fisiología y fisiopatología humana, y a menudo es el animal predeterminado utilizado en las primeras etapas del descubrimiento y el desarrollo de fármacos. Sin embargo, los ratones difieren de los humanos de varias formas fisiológicas importantes, y aunque la escala alométrica puede usarse hasta cierto punto para traducirse en humanos, las enormes diferencias entre ratones y humanos se encuentran en la termorregulación y la homeostasis energética. Esto demuestra una inconsistencia fundamental. La masa corporal promedio de ratones adultos es al menos mil veces menos que la de los adultos (50 g frente a 50 kg), y la relación superficial a masa difiere aproximadamente 400 veces debido a la transformación geométrica no lineal descrita por MEE . Ecuación 2. Como resultado, los ratones pierden significativamente más calor en relación con su volumen, por lo que son más sensibles a la temperatura, más propensas a la hipotermia y tienen una tasa metabólica basal promedio diez veces más alta que la de los humanos. A temperatura ambiente estándar (~ 22 ° C), los ratones deben aumentar su gasto total de energía (EE) en aproximadamente un 30% para mantener la temperatura corporal central. A temperaturas más bajas, EE aumenta aún más en aproximadamente un 50% y 100% a 15 y 7 ° C en comparación con EE a 22 ° C. Por lo tanto, las condiciones de alojamiento estándar inducen una respuesta al estrés por frío, lo que podría comprometer la transferibilidad de los resultados del ratón a los humanos, ya que los humanos que viven en sociedades modernas pasan la mayor parte de su tiempo en condiciones termoneutrales (porque nuestra relación de área más baja hacia el volumen nos hace menos sensibles Temperatura, a medida que creamos una zona termoneutral (TNZ) a nuestro alrededor. Con solo 2 a 4 ° C7,8, de hecho, este aspecto importante ha recibido una atención considerable en los últimos años 4, 7,8,9,10,11,12 y se ha sugerido que algunas "diferencias de especies" pueden mitigarse aumentando al aumentar Temperatura de la carcasa 9. Sin embargo, no hay consenso en el rango de temperatura que constituya termoneutralidad en ratones. Por lo tanto, si la temperatura crítica más baja en el rango termoneutral en ratones de una sola rodilla está más cerca de 25 ° C o más cerca de 30 ° C4, 7, 8, 10, 12 sigue siendo controvertido. EE y otros parámetros metabólicos se han limitado a horas a días, por lo que no está claro la medida en que la exposición prolongada a diferentes temperaturas puede afectar los parámetros metabólicos, como el peso corporal. Consumo, utilización del sustrato, tolerancia a la glucosa y concentraciones de lípidos y glucosa en plasma y hormonas reguladoras del apetito. Además, se necesita más investigación para determinar en qué medida la dieta puede influir en estos parámetros (los ratones DIO en una dieta alta en grasas pueden estar más orientadas hacia una dieta basada en el placer (hedónico)). Para proporcionar más información sobre este tema, examinamos el efecto de la temperatura de cría en los parámetros metabólicos antes mencionados en ratones machos adultos de peso normal y ratones machos obesos (DIO) inducidos por la dieta con una dieta 45% alta en grasa. Los ratones se mantuvieron a 22, 25, 27.5 o 30 ° C durante al menos tres semanas. Las temperaturas por debajo de los 22 ° C no se han estudiado porque la vivienda de animales estándar rara vez está por debajo de la temperatura ambiente. Descubrimos que los ratones DIO de peso normal y de círculo único respondieron de manera similar a los cambios en la temperatura del recinto en términos de EE e independientemente de la condición del recinto (con o sin refugio/material de anidación). Sin embargo, mientras que los ratones de peso normal ajustaron su ingesta de alimentos según EE, la ingesta de alimentos de ratones DIO era en gran medida independiente de EE, lo que resultó en que los ratones ganaron más peso. Según los datos de peso corporal, las concentraciones plasmáticas de lípidos y cuerpos cetonos mostraron que los ratones DIO a 30 ° C tenían un equilibrio energético más positivo que los ratones a 22 ° C. Las razones subyacentes de las diferencias en el equilibrio de la ingesta de energía y EE entre el peso normal y los ratones DIO requieren más estudio, pero pueden estar relacionados con los cambios fisiopatológicos en los ratones DIO y el efecto de la dieta basada en el placer como resultado de una dieta obesa.
EE aumentó linealmente de 30 a 22 ° C y fue aproximadamente un 30% más alto a 22 ° C en comparación con 30 ° C (Fig. 1A, B). El tipo de cambio respiratorio (RER) era independiente de la temperatura (Fig. 1C, D). La ingesta de alimentos fue consistente con la dinámica de EE y aumentó con la temperatura decreciente (también ~ 30% más alta a 22 ° C en comparación con 30 ° C (Fig. 1E, F). La ingesta de agua. El volumen y el nivel de actividad no dependían de la temperatura (Fig. 1g).
Los ratones machos (C57BL/6J, 20 semanas de edad, vivienda individual, n = 7) se alojaron en jaulas metabólicas a 22ºC durante una semana antes del inicio del estudio. Dos días después de la recopilación de datos de fondo, la temperatura se elevó en incrementos de 2 ° C a las 06:00 horas por día (comienzo de la fase de luz). Los datos se presentan como media ± error estándar de la media, y la fase oscura (18: 00–06: 00 h) está representada por una caja gris. Un gasto de energía (KCAL/H), B Gasto total de energía a varias temperaturas (KCAL/24 H), C tipo de cambio respiratorio (VCO2/VO2: 0.7–1.0), D RER en la fase de luz y oscura (VCO2/VO2) (El valor cero se define como 0.7). E Ingesta acumulada de alimentos (G), F 24h Ingesta total de alimentos, G.ML de agua total de 24h (ML), Ingesta de agua total de 24 h, nivel de actividad acumulada (M) y nivel de actividad total J (M/24h). ). Los ratones se mantuvieron a la temperatura indicada durante 48 horas. Los datos mostrados para 24, 26, 28 y 30 ° C se refieren a las últimas 24 horas de cada ciclo. Los ratones permanecieron alimentados durante todo el estudio. La significación estadística se probó mediante mediciones repetidas de ANOVA unidireccional seguido de la prueba de comparación múltiple de Tukey. Los asteriscos indican importancia para el valor inicial de 22 ° C, el sombreado indica importancia entre otros grupos como se indica. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05 ， ** P <0.01 ， ** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *P <0.05 ， ** P <0.01 ， ** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001.Los valores promedio se calcularon para todo el período experimental (0-192 horas). n = 7.
Como en el caso de ratones de peso normal, EE aumentó linealmente con la disminución de la temperatura, y en este caso, EE también fue aproximadamente un 30% más alto a 22 ° C en comparación con 30 ° C (Fig. 2A, B). RER no cambió a diferentes temperaturas (Fig. 2C, D). A diferencia de los ratones de peso normal, la ingesta de alimentos no era consistente con EE en función de la temperatura ambiente. La ingesta de alimentos, la ingesta de agua y el nivel de actividad fueron independientes de la temperatura (Figs. 2E - J).
Los ratones DIO masculinos (C57BL/6J, 20 semanas) se alojaron individualmente en jaulas metabólicas a 22 ° C durante una semana antes del inicio del estudio. Los ratones pueden usar 45% HFD ad libitum. Después de la aclimatación durante dos días, se recopilaron datos de línea de base. Posteriormente, la temperatura se elevó en incrementos de 2 ° C cada dos días a las 06:00 (comienzo de la fase de luz). Los datos se presentan como media ± error estándar de la media, y la fase oscura (18: 00–06: 00 h) está representada por una caja gris. Un gasto de energía (KCAL/H), B Gasto total de energía a varias temperaturas (KCAL/24 H), C tipo de cambio respiratorio (VCO2/VO2: 0.7–1.0), D RER en la fase de luz y oscura (VCO2/VO2) (El valor cero se define como 0.7). E Ingesta acumulada de alimentos (G), F 24h Ingesta total de alimentos, G.ML de agua total de 24h (ML), Ingesta de agua total de 24 h, nivel de actividad acumulada (M) y nivel de actividad total J (M/24h). ). Los ratones se mantuvieron a la temperatura indicada durante 48 horas. Los datos mostrados para 24, 26, 28 y 30 ° C se refieren a las últimas 24 horas de cada ciclo. Los ratones se mantuvieron al 45% de HFD hasta el final del estudio. La significación estadística se probó mediante mediciones repetidas de ANOVA unidireccional seguido de la prueba de comparación múltiple de Tukey. Los asteriscos indican importancia para el valor inicial de 22 ° C, el sombreado indica importancia entre otros grupos como se indica. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001. *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05 ， *** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *P <0.05 ， *** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001.Los valores promedio se calcularon para todo el período experimental (0-192 horas). n = 7.
En otra serie de experimentos, examinamos el efecto de la temperatura ambiente en los mismos parámetros, pero esta vez entre grupos de ratones que se mantuvieron constantemente a cierta temperatura. Los ratones se dividieron en cuatro grupos para minimizar los cambios estadísticos en la media y la desviación estándar del peso corporal, la grasa y el peso corporal normal (Fig. 3A - C). Después de 7 días de aclimatación, se registraron 4.5 días de EE. EE se ve significativamente afectado por la temperatura ambiente tanto durante las horas del día como por la noche (Fig. 3D), y aumenta linealmente a medida que la temperatura disminuye de 27.5 ° C a 22 ° C (Fig. 3E). En comparación con otros grupos, el RER del grupo de 25 ° C se redujo algo, y no hubo diferencias entre los grupos restantes (Fig. 3F, G). La ingesta de alimentos es paralela al patrón EE aumentó en aproximadamente un 30% a 22 ° C en comparación con 30 ° C (Fig. 3H, I). El consumo de agua y los niveles de actividad no difirieron significativamente entre los grupos (Fig. 3J, K). La exposición a diferentes temperaturas por hasta 33 días no condujo a diferencias en el peso corporal, la masa magra y la masa grasa entre los grupos (Fig. 3n-S), sino que resultó en una disminución en la masa corporal magra de aproximadamente el 15% en comparación con puntajes autoinformados (Fig. 3n-S). 3b, r, c)) y la masa grasa aumentó en más de 2 veces (de ~ 1 g a 2–3 g, Fig. 3C, T, C). Desafortunadamente, el gabinete de 30 ° C tiene errores de calibración y no puede proporcionar datos precisos de EE y RER.
- Peso corporal (a), masa magra (b) y masa de grasa (c) después de 8 días (un día antes de la transferencia al sistema sable). D Consumo de energía (KCAL/H). E Consumo promedio de energía (0-108 horas) a varias temperaturas (KCAL/24 horas). F Relación de intercambio respiratorio (RER) (VCO2/VO2). G RER media (VCO2/VO2). H Ingesta total de alimentos (G). Me refiero a la ingesta de alimentos (g/24 horas). J Consumo total de agua (ML). k Consumo promedio de agua (ml/24 h). L Nivel de actividad acumulativa (M). M Nivel de actividad promedio (m/24 h). n Peso corporal en el día 18, o cambio en el peso corporal (del día 18 al 18), P Misa delgada en el día 18, Q Cambio en la masa magra (del día 18 al 18), la masa grasa del día 18 y cambio en la masa grasa (de -8 a 18 días). La importancia estadística de las medidas repetidas fue probada por Oneway-Alova, seguida de la prueba de comparación múltiple de Tukey. *P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05 ， ** P <0.01 ， *** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *P <0.05 ， ** P <0.01 ， *** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001. *P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001, **** P <0.0001.Los datos se presentan como media + error estándar de la media, la fase oscura (18: 00-06: 00 h) está representada por cuadros grises. Los puntos en los histogramas representan ratones individuales. Los valores promedio se calcularon para todo el período experimental (0-108 horas). n = 7.
Los ratones se combinaron en peso corporal, masa magra y masa de grasa al inicio (Figs. 4A - C) y se mantuvieron a 22, 25, 27.5 y 30 ° C como en estudios con ratones de peso normal. . Al comparar grupos de ratones, la relación entre EE y la temperatura mostró una relación lineal similar con la temperatura con el tiempo en los mismos ratones. Por lo tanto, los ratones mantenidos a 22 ° C consumieron aproximadamente un 30% más de energía que los ratones mantenidos a 30 ° C (Fig. 4D, E). Al estudiar los efectos en los animales, la temperatura no siempre afectó a RER (Fig. 4F, G). La ingesta de alimentos, la ingesta de agua y la actividad no se vieron significativamente afectadas por la temperatura (Figs. 4H - M). Después de 33 días de cría, los ratones a 30 ° C tenían un peso corporal significativamente mayor que los ratones a 22 ° C (Fig. 4N). En comparación con sus respectivos puntos de referencia, los ratones criados a 30 ° C tenían pesos corporales significativamente más altos que los ratones criados a 22 ° C (media ± error estándar de la media: Fig. 4O). El aumento de peso relativamente mayor se debió a un aumento en la masa de grasa (Fig. 4p, Q) en lugar de un aumento en la masa magra (Fig. 4R, S). De acuerdo con el valor EE más bajo a 30 ° C, la expresión de varios genes BAT que aumentan la función/actividad de BAT se redujo a 30 ° C en comparación con 22 ° C: ADRA1A, ADRB3 y PRDM16. Otros genes clave que también aumentan la función/actividad de BAT no se vieron afectados: Sema3a (regulación del crecimiento de neuritas), TFAM (biogénesis mitocondrial), ADRB1, ADRA2A, PCK1 (gluconeogénesis) y CPT1A. Sorprendentemente, UCP1 y VEGF-A, asociados con una mayor actividad termogénica, no disminuyeron en el grupo de 30 ° C. De hecho, los niveles de UCP1 en tres ratones fueron más altos que en el grupo de 22 ° C, y VEGF-A y ADRB2 se elevaron significativamente. En comparación con el grupo de 22 ° C, los ratones mantenidos a 25 ° C y 27.5 ° C no mostraron cambios (Figura 1 complementaria).
- Peso corporal (a), masa magra (b) y masa de grasa (c) después de 9 días (un día antes de la transferencia al sistema sable). D Consumo de energía (EE, KCAL/H). E Consumo promedio de energía (0–96 horas) a varias temperaturas (KCAL/24 horas). F Relación de intercambio respiratorio (RER, VCO2/VO2). G RER media (VCO2/VO2). H Ingesta total de alimentos (G). Me refiero a la ingesta de alimentos (g/24 horas). J Consumo total de agua (ML). k Consumo promedio de agua (ml/24 h). L Nivel de actividad acumulativa (M). M Nivel de actividad promedio (m/24 h). n Peso corporal en el día 23 (g), o Cambio en el peso corporal, P Masa delgada, Q Cambio en la masa magra (g) en el día 23 en comparación con el día 9, cambio en la masa de grasa (g) a 23 -días, grasa Misa (g) en comparación con el día 8, día 23 en comparación con el día -8. La importancia estadística de las medidas repetidas fue probada por Oneway-Alova, seguida de la prueba de comparación múltiple de Tukey. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001. *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001. *P <0.05 ， *** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *P <0.05 ， *** P <0.001 ， **** P <0.0001。 *Р <0,05, *** р <0,001, **** р <0,0001. *P <0.05, *** P <0.001, **** P <0.0001.Los datos se presentan como media + error estándar de la media, la fase oscura (18: 00-06: 00 h) está representada por cuadros grises. Los puntos en los histogramas representan ratones individuales. Los valores medios se calcularon para todo el período experimental (0-96 horas). n = 7.
Al igual que los humanos, los ratones a menudo crean microambientes para reducir la pérdida de calor para el medio ambiente. Para cuantificar la importancia de este entorno para EE, evaluamos EE a 22, 25, 27.5 y 30 ° C, con o sin protectores de cuero y material de anidación. A 22 ° C, la adición de pieles estándar reduce EE en aproximadamente un 4%. La posterior adición de material de anidación redujo el EE en 3–4% (Fig. 5A, B). No se observaron cambios significativos en RER, ingesta de alimentos, ingesta de agua o niveles de actividad con la adición de casas o pieles + ropa de cama (Figura 5I - P). La adición de piel y material de anidación también redujo significativamente EE a 25 y 30 ° C, pero las respuestas fueron cuantitativamente más pequeñas. A 27.5 ° C no se observaron diferencias. En particular, en estos experimentos, EE disminuyó con el aumento de la temperatura, en este caso, aproximadamente un 57% más bajo que EE a 30 ° C en comparación con 22 ° C (Fig. 5C - H). El mismo análisis se realizó solo para la fase de luz, donde el EE estaba más cerca de la tasa metabólica basal, ya que en este caso los ratones descansaban principalmente en la piel, lo que resultó en tamaños de efecto comparables a diferentes temperaturas (Fig. 2a - H complementaria) .
Datos para ratones de refugio y material de anidación (azul oscuro), hogar pero no material de anidación (azul claro) y material de nido de hogar y nido (naranja). Consumo de energía (EE, Kcal/H) para las habitaciones A, C, E y G a 22, 25, 27.5 y 30 ° C, B, D, F y H significa EE (Kcal/H). Datos de IP para ratones ubicados a 22 ° C: I Tasa respiratoria (RER, VCO2/VO2), J Media RER (VCO2/VO2), K Ingesta de alimentos acumulada (G), Inmisión de alimentos promedio (G/24 h), M Ingesta total de agua (ml), N de admisión de agua promedio AUC (ml/24 h), O actividad total (M), nivel de actividad promedio de P (m/24 h). Los datos se presentan como media + error estándar de la media, la fase oscura (18: 00-06: 00 h) está representada por cuadros grises. Los puntos en los histogramas representan ratones individuales. La importancia estadística de las medidas repetidas fue probada por Oneway-Alova, seguida de la prueba de comparación múltiple de 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.Los valores promedio se calcularon para todo el período experimental (0-72 horas). n = 7.
En ratones de peso normal (2-3 horas de ayuno), la crianza a diferentes temperaturas no dio como resultado diferencias significativas en las concentraciones plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, ALT y AST, sino HDL en función de la temperatura. Figura 6A-E). Las concentraciones plasmáticas en ayunas de leptina, insulina, péptido C y glucagón tampoco difirieron entre los grupos (Figuras 6G-J). El día de la prueba de tolerancia a la glucosa (después de 31 días a diferentes temperaturas), el nivel basal de glucosa en sangre (5-6 horas de ayuno) fue de aproximadamente 6.5 mm, sin diferencias entre los grupos. La administración de glucosa oral aumentó las concentraciones de glucosa en sangre significativamente en todos los grupos, pero tanto la concentración máxima como el área incremental bajo las curvas (IAUC) (15-120 min) fueron más bajas en el grupo de ratones alojados a 30 ° C (Puntos de tiempo individuales: P: P: P: P <0.05 - P <0.0001, Fig. 6K, L) en comparación con los ratones alojados a 22, 25 y 27.5 ° C (que no difirieron entre sí). La administración de glucosa oral aumentó las concentraciones de glucosa en sangre significativamente en todos los grupos, pero tanto la concentración máxima como el área incremental bajo las curvas (IAUC) (15-120 min) fueron más bajas en el grupo de ratones alojados a 30 ° C (Puntos de tiempo individuales: P: P: P: P <0.05 - P <0.0001, Fig. 6K, L) en comparación con los ratones alojados a 22, 25 y 27.5 ° C (que no difirieron entre sí). Перtos концеículos, так и и площeche. (отде» различались между собой). La administración oral de glucosa aumentó significativamente las concentraciones de glucosa en sangre en todos los grupos, pero tanto la concentración máxima como el área incremental bajo las curvas (IAUC) (15-120 min) fueron más bajas en el grupo de ratones de 30 ° C (puntos de tiempo separados: P <0.05– P <0.0001, Fig. 6K, L) en comparación con los ratones mantenidos a 22, 25 y 27.5 ° C (lo que no difirió entre sí).口服葡萄糖的给药显着增加了所有组的血糖浓度 ， 但在 30 ° C 饲养的小鼠组中 ， 峰值浓度和曲线下增加面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均较低（各个时间点： P <0.05 - P <0.0001 ， 图 6K ， L ）与饲养在 22、25 和 27.5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。口服 葡萄糖 的 给 药 显着 了 所有组 的 血糖 浓度 但 在 在 在 30 ° C 饲养 小鼠组 中 ， 浓度 曲线 下 增加 面积 面积 (iauc) (15-120 分钟) 均 低 各 个 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点 点点 ： ： P <0.05 - P < 0.0001 ， 图 6K ， L ）与饲养在 22、25 和 27.5 ° C 的小鼠（彼此之间没有差异）相比。La administración oral de glucosa aumentó significativamente las concentraciones de glucosa en sangre en todos los grupos, pero tanto la concentración máxima como el área bajo la curva (IAUC) (15-120 min) fueron más bajas en el grupo de ratones alimentados con 30 ° C (puntos de tiempo).: P <0,05 - p <0,0001, рис. : P <0.05 - P <0.0001, fig.6L, L) en comparación con los ratones mantenidos a 22, 25 y 27.5 ° C (sin diferencia entre sí).
Las concentraciones plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, P-péptido y glucagón se muestran en ratones DIO masculinos (Al) adultos después de 33 días de alimentación a la temperatura indicada . Los ratones no fueron alimentados 2-3 horas antes del muestreo de sangre. La excepción fue una prueba de tolerancia a la glucosa oral, que se realizó dos días antes del final del estudio en ratones ayunados durante 5-6 horas y se mantuvo a la temperatura apropiada durante 31 días. Los ratones fueron desafiados con 2 g/kg de peso corporal. El área bajo los datos de la curva (L) se expresa como datos incrementales (IAUC). Los datos se presentan como media ± SEM. Los puntos representan muestras individuales. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7. *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001, n = 7. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7. *P <0.05 ， ** P <0.01 ， ** P <0.001 ， **** P <0.0001, n = 7。 *P <0.05 ， ** P <0.01 ， ** P <0.001 ， **** P <0.0001, n = 7。 *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001, n = 7. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7.
En ratones DIO (también en ayunas durante 2-3 horas), las concentraciones de colesterol en plasma, HDL, ALT, AST y FFA no difirieron entre los grupos. Tanto Tg como glicerol se elevaron significativamente en el grupo de 30 ° C en comparación con el grupo de 22 ° C (Figuras 7A - H). En contraste, 3 GB fue aproximadamente un 25% más bajo a 30 ° C en comparación con 22 ° C (Figura 7b). Por lo tanto, aunque los ratones mantenidos a 22 ° C tenían un equilibrio energético positivo general, como se sugiere por el aumento de peso, las diferencias en las concentraciones plasmáticas de TG, glicerol y 3-HB sugieren que los ratones a 22 ° C eran menores de 22 ° DO. ° C. Los ratones criados a 30 ° C estaban en un estado relativamente más negativo enérgicamente. De acuerdo con esto, las concentraciones hepáticas de glicerol extraíble y TG, pero no glucógeno y colesterol, fueron mayores en el grupo de 30 ° C (Fig. 3A-D complementaria). Investigar si las diferencias dependientes de la temperatura en la lipólisis (medida por TG en plasma y glicerol) son el resultado de cambios internos en la grasa epididimaria o inguinal, extrajimos el tejido adiposo de estas tiendas al final del estudio y cuantificamos el ácido graso graso cuantificado Vivo. y liberación de glicerol. En todos los grupos experimentales, las muestras de tejido adiposo de depósitos epididimales e inguinales mostraron al menos un aumento de dos veces en la producción de glicerol y FFA en respuesta a la estimulación con isoproterenol (Fig. Suplementaria 4A-D). Sin embargo, no se encontró ningún efecto de la temperatura de la cubierta sobre la lipólisis basal o estimulada por isoproterenol. De acuerdo con un mayor peso corporal y masa de grasa, los niveles de leptina en plasma fueron significativamente más altos en el grupo de 30 ° C que en el grupo de 22 ° C (Figura 7i). Por el contrario, los niveles plasmáticos de insulina y péptido C no difirieron entre los grupos de temperatura (Fig. 7K, K), pero el glucagón plasmático mostró una dependencia de la temperatura, pero en este caso casi 22 ° C en el grupo opuesto se comparó dos veces. a 30 ° C. DE. Grupo C (Fig. 7L). FGF21 no difirió entre diferentes grupos de temperatura (Fig. 7m). El día de OGTT, la glucosa en sangre basal era de aproximadamente 10 mm y no difería entre ratones alojados a diferentes temperaturas (Fig. 7N). La administración oral de glucosa aumentó los niveles de glucosa en sangre y alcanzó su punto máximo en todos los grupos a una concentración de aproximadamente 18 mM 15 minutos después de la dosificación. No hubo diferencias significativas en IAUC (15-120 min) y concentraciones en diferentes puntos de tiempo después de la dosis (15, 30, 60, 90 y 120 min) (Figura 7n, O).
Las concentraciones plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, P-péptido, glucagón y FGF21 se mostraron en ratones DIO (AO) machos adultos después de 33 días de alimentación. temperatura especificada. Los ratones no fueron alimentados 2-3 horas antes del muestreo de sangre. La prueba de tolerancia a la glucosa oral fue una excepción, ya que se realizó a una dosis de 2 g/kg de peso corporal dos días antes del final del estudio en ratones que se ayunaron durante 5-6 horas y se mantuvieron a la temperatura apropiada durante 31 días. El área bajo los datos de la curva (O) se muestra como datos incrementales (IAUC). Los datos se presentan como media ± SEM. Los puntos representan muestras individuales. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7. *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001, n = 7. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7. *P <0.05 ， ** P <0.01 ， ** P <0.001 ， **** P <0.0001, n = 7。 *P <0.05 ， ** P <0.01 ， ** P <0.001 ， **** P <0.0001, n = 7。 *P <0,05, ** P <0,01, ** P <0,001, **** P <0,0001, n = 7. *P <0.05, ** P <0.01, ** P <0.001, **** P <0.0001, n = 7.
La transferibilidad de los datos de roedores a los humanos es un problema complejo que juega un papel central en la interpretación de la importancia de las observaciones en el contexto de la investigación fisiológica y farmacológica. Por razones económicas y para facilitar la investigación, los ratones a menudo se mantienen a temperatura ambiente por debajo de su zona termoneutral, lo que resulta en la activación de varios sistemas fisiológicos compensatorios que aumentan la tasa metabólica y potencialmente afectan la traducibilidad9. Por lo tanto, la exposición de ratones a frío puede hacer que los ratones sean resistentes a la obesidad inducida por la dieta y puede prevenir la hiperglucemia en ratas tratadas con estreptozotocina debido al aumento del transporte de glucosa no dependiente de la insulina. Sin embargo, no está claro en qué medida la exposición prolongada a diversas temperaturas relevantes (desde la habitación hasta la termoneutral) afecta la homeostasis energética de los ratones de peso normal (en los alimentos) y los ratones DIO (en HFD) y los parámetros metabólicos, así como la extensión. a lo que pudieron equilibrar un aumento en EE con un aumento en la ingesta de alimentos. El estudio presentado en este artículo tiene como objetivo aportar cierta claridad a este tema.
Mostramos que en ratones adultos de peso normal y ratones dio machos, EE está inversamente relacionado con la temperatura ambiente entre 22 y 30 ° C. Por lo tanto, EE a 22 ° C fue aproximadamente un 30% más alto que a 30 ° C. en ambos modelos de mouse. Sin embargo, una diferencia importante entre los ratones de peso normal y los ratones DIO es que, si bien los ratones de peso normal coinciden con EE a temperaturas más bajas al ajustar la ingesta de alimentos en consecuencia, la ingesta de alimentos de ratones DIO varió en diferentes niveles. Las temperaturas del estudio fueron similares. Después de un mes, los ratones DIO guardados a 30 ° C ganaron más peso corporal y masa grasa que los ratones mantenidos a 22 ° C, mientras que los humanos normales se mantuvieron a la misma temperatura y durante el mismo período de tiempo no condujeron a la fiebre. Diferencia dependiente en el peso corporal. Peso ratones. En comparación con las temperaturas cercanas a la termoneutral o a temperatura ambiente, el crecimiento a temperatura ambiente dio como resultado ratones DIO o de peso normal en una dieta alta en grasas, pero no con una dieta de ratón de peso normal para aumentar relativamente menos peso. cuerpo. Apoyado por otros estudios17,18,19,20,21 pero no por todos 22,23.
La capacidad de crear un microambiente para reducir la pérdida de calor es la hipótesis de cambiar la neutralidad térmica a la izquierda 8, 12. En nuestro estudio, tanto la adición de material de anidación como el ocultamiento redujo EE, pero no resultó en neutralidad térmica hasta 28 ° C. Por lo tanto, nuestros datos no respaldan que el punto bajo de termoneutralidad en ratones adultos de una sola rodilla, con o sin casas enriquecidas en el medio ambiente, debe ser de 26-28 ° C como se muestra 8,12, pero sí respaldan otros estudios que muestran termoneutralidad. Temperaturas de 30 ° C en ratones de bajo punto7, 10, 24. Para complicar las cosas, se ha demostrado que el punto termoneutral en los ratones no es estático durante el día, ya que es más bajo durante la fase de reposo (luz), posiblemente debido a la calorías más bajas Producción como resultado de la actividad y la termogénesis inducida por la dieta. Por lo tanto, en la fase de luz, el punto inferior de la neutralidad térmica resulta ser ~ 29 ° с, y en la fase oscura, ~ 33 ° с25.
En última instancia, la relación entre la temperatura ambiente y el consumo total de energía se determina mediante la disipación de calor. En este contexto, la relación de área de superficie y volumen es un determinante importante de la sensibilidad térmica, que afecta tanto la disipación de calor (área de superficie) como la generación de calor (volumen). Además del área de superficie, la transferencia de calor también está determinada por el aislamiento (tasa de transferencia de calor). En los humanos, la masa grasa puede reducir la pérdida de calor al crear una barrera aislante alrededor de la cubierta del cuerpo, y se ha sugerido que la masa grasa también es importante para el aislamiento térmico en ratones, bajando el punto termonutral y reduciendo la sensibilidad a la temperatura por debajo del punto neutral térmico ( pendiente de curva). temperatura ambiente en comparación con EE) 12. Nuestro estudio no fue diseñado para evaluar directamente esta supuesta relación porque los datos de composición corporal se recopilaron 9 días antes de que se recopilaran los datos de gastos de energía y porque la masa grasa no fue estable durante todo el estudio. Sin embargo, dado que el peso normal y los ratones DIO tienen un 30% más bajo EE a 30 ° C que a 22 ° C a pesar de al menos una diferencia de 5 veces en la masa de grasa, nuestros datos no respaldan que la obesidad debería proporcionar un aislamiento básico. Factor, al menos no en el rango de temperatura investigado. Esto está en línea con otros estudios mejor diseñados para explorar este 4,24. En estos estudios, el efecto aislante de la obesidad fue pequeño, pero se encontró que el pelaje proporcionaba 30-50% del aislamiento térmico total 4,24. Sin embargo, en ratones muertos, la conductividad térmica aumentó en aproximadamente un 450% inmediatamente después de la muerte, lo que sugiere que el efecto aislante del pelaje es necesario para que funcione los mecanismos fisiológicos, incluida la vasoconstricción. Además de las diferencias de especies en la piel entre ratones y humanos, el mal efecto aislante de la obesidad en los ratones también puede estar influenciado por las siguientes consideraciones: el factor aislante de la masa de grasa humana está mediado principalmente por la masa de grasa subcutánea (grosor) 26,27. Típicamente en roedores menos del 20% del total de grasa animal28. Además, la masa total de grasa puede no ser una medida subóptima del aislamiento térmico de un individuo, ya que se ha argumentado que el aislamiento térmico mejorado se compensa con el inevitable aumento del área superficial (y, por lo tanto, una mayor pérdida de calor) a medida que aumenta la masa de grasa. .
En ratones de peso normal, las concentraciones plasmáticas en ayunas de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT y AST no cambiaron a varias temperaturas durante casi 5 semanas, probablemente porque los ratones estaban en el mismo estado de equilibrio energético. fueron los mismos en peso y composición corporal que al final del estudio. De acuerdo con la similitud en la masa grasa, tampoco hubo diferencias en los niveles de leptina en plasma, ni en la insulina en ayunas, el péptido C y el glucagón. Se encontraron más señales en ratones DIO. Aunque los ratones a 22 ° C tampoco tenían un equilibrio energético negativo general en este estado (a medida que aumentaron de peso), al final del estudio eran relativamente más deficientes de energía en comparación con los ratones criados a 30 ° C, en condiciones como Altos cetonos. Producción por el cuerpo (3 GB) y una disminución en la concentración de glicerol y Tg en plasma. Sin embargo, las diferencias dependientes de la temperatura en la lipólisis no parecen ser el resultado de cambios intrínsecos en la grasa epididimaria o inguinal, como los cambios en la expresión de la lipasa sensible a la adipohormona, ya que FFA y glicerol liberado de la grasa extraídos de estos depósitos son entre la temperatura. Los grupos son similares entre sí. Aunque no investigamos el tono simpático en el estudio actual, otros han encontrado que (según la frecuencia cardíaca y la presión arterial media) está linealmente relacionada con la temperatura ambiente en ratones y es aproximadamente más bajo a 30 ° C que a 22 ° C 20% C Por lo tanto, las diferencias dependientes de la temperatura en el tono simpático pueden desempeñar un papel en la lipólisis en nuestro estudio, pero dado que un aumento en el tono simpático estimula en lugar de inhibir la lipólisis, otros mecanismos pueden Contrarrestar esta disminución en ratones cultivados. Papel potencial en el desglose de la grasa corporal. Temperatura ambiente. Además, parte del efecto estimulante del tono simpático sobre la lipólisis está mediada indirectamente por una fuerte inhibición de la secreción de insulina, destacando el efecto de la suplementación de interrupción de insulina en la lipólisis30, pero en nuestro estudio, la insulina plasina en ayunas y el tono simpático C-péptido a diferentes temperaturas fueron No es suficiente para alterar la lipólisis. En cambio, encontramos que las diferencias en el estado de energía fueron probablemente el principal contribuyente a estas diferencias en los ratones DIO. Las razones subyacentes que conducen a una mejor regulación de la ingesta de alimentos con EE en ratones de peso normal requieren más estudio. En general, sin embargo, la ingesta de alimentos está controlada por señales homeostáticas y hedónicas 31,32,33. Aunque existe un debate sobre cuál de las dos señales es cuantitativamente más importante, 31,32,33 es bien sabido que el consumo a largo plazo de alimentos altos en grasas conduce a un comportamiento alimentario más basado en el placer que no está relacionado con Homeostasis. . - ingesta regulada de alimentos34,35,36. Por lo tanto, el aumento del comportamiento de alimentación hedónica de los ratones DIO tratados con 45% de HFD puede ser una de las razones por las cuales estos ratones no equilibraron la ingesta de alimentos con EE. Curiosamente, también se observaron diferencias en el apetito y las hormonas reguladoras de glucosa en la sangre en los ratones DIO controlados por temperatura, pero no en ratones de peso normal. En ratones DIO, los niveles de leptina en plasma aumentaron con la temperatura y los niveles de glucagón disminuyeron con la temperatura. La medida en que la temperatura puede influir directamente en estas diferencias merece un estudio adicional, pero en el caso de la leptina, el equilibrio de energía negativo relativo y, por lo tanto, una masa de grasa más baja en ratones a 22 ° C ciertamente jugó un papel importante, como la masa de grasa y la leptina en plasma. altamente correlacionado37. Sin embargo, la interpretación de la señal de glucagón es más desconcertante. Al igual que con la insulina, la secreción de glucagón fue fuertemente inhibida por un aumento en el tono simpático, pero se predijo que el tono simpático más alto estaría en el grupo de 22 ° C, que tenía las concentraciones de glucagón en plasma más altas. La insulina es otro regulador fuerte del glucagón plasmático, y la resistencia a la insulina y la diabetes tipo 2 están fuertemente asociadas con la hiperglucagonemia de ayuno e posprandial 38,39. Sin embargo, los ratones DIO en nuestro estudio también no fueron insensibles a la insulina, por lo que este tampoco pudo ser el factor principal en el aumento de la señalización de glucagón en el grupo de 22 ° C. El contenido de grasa hepática también se asocia positivamente con un aumento en la concentración de glucagón plasmático, cuyos mecanismos, a su vez, pueden incluir resistencia hepática en el glucagón, disminución de la producción de urea, un aumento de las concentraciones de aminoácidos circulantes y un aumento de la secreción de glucagón estimulada por aminoácidos 40,41, 42. Sin embargo, dado que las concentraciones extraíbles de glicerol y TG no difirieron entre los grupos de temperatura en nuestro estudio, esto tampoco podría ser un factor potencial en el aumento de las concentraciones plasmáticas en el grupo de 22 ° C. La triiodotironina (T3) juega un papel fundamental en la tasa metabólica general y el inicio de la defensa metabólica contra la hipotermia43,44. Por lo tanto, la concentración plasmática de T3, posiblemente controlada por mecanismos mediados por el centro, 45,46 aumentos en ratones y humanos en condiciones menos que termoneutrales47, aunque el aumento de humanos es más pequeño, lo que está más predispuesto a los ratones. Esto es consistente con la pérdida de calor para el medio ambiente. No medimos las concentraciones plasmáticas de T3 en el estudio actual, pero las concentraciones pueden haber sido más bajas en el grupo de 30 ° C, lo que puede explicar el efecto de este grupo en los niveles de glucagón plasmático, ya que nosotros (Figura 5A actualizada) y otros han demostrado que T3 aumenta el glucagón plasmático de una manera dependiente de la dosis. Se ha informado que las hormonas tiroideas inducen la expresión de FGF21 en el hígado. Al igual que el glucagón, las concentraciones plasmáticas de FGF21 también aumentaron con las concentraciones plasmáticas de T3 (Fig. Suplementaria 5B y Ref. 48), pero en comparación con el glucagón, las concentraciones plasmáticas de FGF21 en nuestro estudio no se vieron afectadas por la temperatura. Las razones subyacentes para esta discrepancia requieren más estudio, pero la inducción de FGF21 impulsada por T3 debería ocurrir en niveles más altos de exposición a T3 en comparación con la respuesta de glucagón impulsada por T3 observada (Fig. Suplementaria 5B).
Se ha demostrado que HFD está fuertemente asociado con tolerancia a la glucosa deteriorada y resistencia a la insulina (marcadores) en ratones criados a 22 ° C. Sin embargo, la HFD no se asoció con tolerancia a la glucosa deteriorada o resistencia a la insulina cuando se cultivó en un entorno termoneutral (definido aquí como 28 ° C) 19. En nuestro estudio, esta relación no se replicó en ratones DIO, pero los ratones de peso normal mantenidos a 30 ° C mejoraron significativamente la tolerancia a la glucosa. La razón de esta diferencia requiere más estudio, pero puede estar influenciado por el hecho de que los ratones DIO en nuestro estudio fueron resistentes a la insulina, con concentraciones de péptido C plasmático en ayunas y concentraciones de insulina 12-20 veces más altas que los ratones de peso normal. y en la sangre con el estómago vacío. Concentraciones de glucosa de aproximadamente 10 mM (aproximadamente 6 mM al peso corporal normal), lo que parece dejar una pequeña ventana para cualquier posible efecto beneficioso de la exposición a las condiciones termoneutrales para mejorar la tolerancia a la glucosa. Un posible factor confuso es que, por razones prácticas, OGTT se lleva a cabo a temperatura ambiente. Por lo tanto, los ratones alojados a temperaturas más altas experimentaron choque frío leve, lo que puede afectar la absorción/aclaramiento de la glucosa. Sin embargo, según las concentraciones similares de glucosa en sangre en ayunas en diferentes grupos de temperatura, los cambios en la temperatura ambiente pueden no haber afectado significativamente los resultados.
Como se mencionó anteriormente, recientemente se ha destacado que aumentar la temperatura ambiente puede atenuar algunas reacciones al estrés por frío, lo que puede cuestionar la transferibilidad de los datos del ratón a los humanos. Sin embargo, no está claro cuál es la temperatura óptima para mantener ratones para imitar la fisiología humana. La respuesta a esta pregunta también puede verse influenciada por el campo de estudio y el punto final que se está estudiando. Un ejemplo de esto es el efecto de la dieta sobre la acumulación de grasa hepática, la tolerancia a la glucosa y la resistencia a la insulina19. En términos de gasto de energía, algunos investigadores creen que la termoneutralidad es la temperatura óptima para la cría, ya que los humanos requieren poca energía adicional para mantener su temperatura corporal central, y definen una temperatura de una sola vuelta para ratones adultos como 30 ° C7,10. Otros investigadores creen que una temperatura comparable a que los humanos típicamente experimentan con ratones adultos en una rodilla es de 23-25 ° C, ya que descubrieron que la termoneutralidad era de 26-28 ° C y se basa en que los humanos son más bajos de aproximadamente 3 ° C. Su temperatura crítica más baja, definida aquí como 23 ° C, es ligeramente 8.12. Nuestro estudio es consistente con varios otros estudios que indican que la neutralidad térmica no se logra a 26-28 ° C4, 7, 10, 11, 24, 25, lo que indica que 23-25 ° C es demasiado bajo. Otro factor importante a considerar con respecto a la temperatura ambiente y la termoneutralidad en los ratones es la vivienda individual o grupal. Cuando los ratones se alojaron en grupos en lugar de individualmente, como en nuestro estudio, la sensibilidad a la temperatura se redujo, posiblemente debido al hacinamiento de los animales. Sin embargo, la temperatura ambiente todavía estaba por debajo del LTL de 25 cuando se usaron tres grupos. Quizás la diferencia entre especies más importante a este respecto es la importancia cuantitativa de la actividad de BAT como defensa contra la hipotermia. Por lo tanto, mientras que los ratones compensaron en gran medida por su mayor pérdida de calorías al aumentar la actividad de BAT, que es más del 60% de EE a 5 ° C solo, 51,52 La contribución de la actividad de BAT humano a EE fue significativamente mayor, mucho menor. Por lo tanto, reducir la actividad de BAT puede ser una forma importante de aumentar la traducción humana. La regulación de la actividad de BAT es compleja, pero a menudo está mediada por los efectos combinados de la estimulación adrenérgica, las hormonas tiroideas y la expresión de UCP114,54,55,56,57. Nuestros datos indican que la temperatura debe elevarse por encima de 27.5 ° C en comparación con los ratones a 22 ° C para detectar diferencias en la expresión de genes BAT responsables de la función/activación. Sin embargo, las diferencias encontradas entre los grupos a 30 y 22 ° C no siempre indicaron un aumento en la actividad de BAT en el grupo de 22 ° C porque UCP1, ADRB2 y VEGF-A se regularon negativamente en el grupo de 22 ° C. La causa raíz de estos resultados inesperados queda por determinar. Una posibilidad es que su mayor expresión pueda no reflejar una señal de temperatura ambiente elevada, sino un efecto agudo de moverlos de 30 ° C a 22 ° C el día de la eliminación (los ratones experimentaron esto 5-10 minutos antes del despegue) . ).
Una limitación general de nuestro estudio es que solo estudiamos ratones machos. Otra investigación sugiere que el género puede ser una consideración importante en nuestras indicaciones principales, ya que los ratones hembra de una sola rodilla son más sensibles a la temperatura debido a una mayor conductividad térmica y manteniendo temperaturas centrales más estrechamente controladas. Además, los ratones hembra (en HFD) mostraron una mayor asociación de la ingesta de energía con EE a 30 ° C en comparación con los ratones machos que consumieron más ratones del mismo sexo (20 ° C en este caso) 20. Por lo tanto, en los ratones hembra, el contenido subtermonetral del efecto es mayor, pero tiene el mismo patrón que en los ratones machos. En nuestro estudio, nos centramos en ratones machos de una sola rodilla, ya que estas son las condiciones bajo las cuales se realizan la mayoría de los estudios metabólicos que examinan EE. Otra limitación de nuestro estudio fue que los ratones estaban en la misma dieta a lo largo del estudio, lo que impidió estudiar la importancia de la temperatura ambiente para la flexibilidad metabólica (según lo medido por los cambios para los cambios en la dieta en varias composiciones de macronutrientes). en ratones hembras y machos mantenidos a 20 ° C en comparación con los ratones correspondientes mantenidos a 30 ° C.
En conclusión, nuestro estudio muestra que, como en otros estudios, los ratones de peso normal de la vuelta 1 son termoneutrales por encima de los 27.5 ° C predichos. Además, nuestro estudio muestra que la obesidad no es un factor aislante importante en ratones con peso normal o DIO, lo que resulta en una temperatura similar: las relaciones EE en ratones DIO y de peso normal. Mientras que la ingesta de alimentos de ratones de peso normal era consistente con el EE y, por lo tanto, mantenía un peso corporal estable en todo el rango de temperatura, la ingesta de alimentos de ratones DIO era la misma a diferentes temperaturas, lo que resultó en una relación más alta de ratones a 30 ° C . A 22 ° C ganó más peso corporal. En general, los estudios sistemáticos que examinan la importancia potencial de vivir por debajo de las temperaturas termoneutrales están justificados debido a la mala tolerabilidad a menudo observada entre los estudios de ratones y humanos. Por ejemplo, en los estudios de obesidad, una explicación parcial de la traducibilidad generalmente más pobre puede deberse al hecho de que los estudios de pérdida de peso murino generalmente se realizan en animales estresados moderadamente fríos mantenidos a temperatura ambiente debido a su aumento de EE. Pérdida de peso exagerada en comparación con el peso corporal esperado de una persona, en particular si el mecanismo de acción depende de aumentar EE al aumentar la actividad de BAP, que es más activo y activado a temperatura ambiente que a 30 ° C.
De conformidad con la Ley Danesa Animal Experimental (1987) y los Institutos Nacionales de Salud (Publicación No. 85-23) y la Convención Europea para la Protección del VERETRADO USADO PARA FEVERSO EXPERIMENTAL Y OTROS (Consejo de Europa No. 123, Estrasburgo , 1985).
Se obtuvieron ratones machos C57BL/6J de veinte semanas de Janvier Saint Berthevin Cedex, Francia, y se les dio chow estándar ad libitum (altromina 1324) y agua (~ 22 ° C) después de una luz de 12:12 horas: ciclo oscuro. temperatura ambiente. Se obtuvieron ratones DIO masculinos (20 semanas) del mismo proveedor y se les dio acceso ad libitum a una dieta 45% de alta grasa (Cat. No. D12451, Research Diet Inc., NJ, EE. UU.) Y agua en condiciones de cría. Los ratones se adaptaron al medio ambiente una semana antes del inicio del estudio. Dos días antes de la transferencia al sistema de calorimetría indirecta, se pesaron ratones, se sometieron a resonancia magnética (Echomritm, TX, EE. UU.) Y se dividieron en cuatro grupos correspondientes al peso corporal, la grasa y el peso corporal normal.
En la Figura 8 se muestra un diagrama gráfico del diseño del estudio en la Figura 8. Los ratones se transfirieron a un sistema de calorimetría indirecta cerrada y controlada por la temperatura en Sable Systems International (Nevada, EE. UU.), Que incluía monitores de calidad de alimentos y agua y un marco de Promethion BZ1 que registró Niveles de actividad midiendo las roturas del haz. Xyz. Los ratones (n = 8) fueron alojados individualmente a 22, 25, 27.5 o 30 ° C usando ropa de cama pero sin refugio y material de anidación en una luz de 12: 12 horas: ciclo oscuro (luz: 06: 00– 18:00) . 2500 ml/min. Los ratones se aclimataron durante 7 días antes del registro. Las grabaciones fueron recolectadas cuatro días seguidos. Posteriormente, los ratones se mantuvieron a temperaturas respectivas a 25, 27.5 y 30 ° C durante 12 días adicionales, después de lo cual se agregaron los concentrados celulares como se describe a continuación. Mientras tanto, los grupos de ratones mantenidos a 22 ° C se mantuvieron a esta temperatura durante dos días más (para recopilar nuevos datos de referencia), y luego la temperatura aumentó en pasos de 2 ° C cada dos días al comienzo de la fase de luz ( 06:00) Hasta alcanzar los 30 ° C después de eso, la temperatura se redujo a 22 ° C y los datos se recopilaron durante otros dos días. Después de dos días adicionales de grabación a 22 ° C, se agregaron pieles a todas las células a todas las temperaturas, y la recopilación de datos comenzó el segundo día (día 17) y durante tres días. Después de eso (día 20), se añadió material de anidación (8-10 g) a todas las celdas al comienzo del ciclo de luz (06:00) y los datos se recopilaron durante otros tres días. Por lo tanto, al final del estudio, los ratones mantenidos a 22 ° C se mantuvieron a esta temperatura durante 21/33 días y a 22 ° C durante los últimos 8 días, mientras que los ratones a otras temperaturas se mantuvieron a esta temperatura durante 33 días. /33 días. Los ratones fueron alimentados durante el período de estudio.
El peso normal y los ratones DIO siguieron los mismos procedimientos de estudio. En el día -9, se pesaron ratones, se escanearon MRI y se dividieron en grupos comparables en peso corporal y composición corporal. El día 7, los ratones se transfirieron a un sistema de calorimetría indirecta controlada por temperatura cerrada fabricado por Sable Systems International (Nevada, EE. UU.). Los ratones fueron alojados individualmente con ropa de cama pero sin anidación o materiales de refugio. La temperatura se establece en 22, 25, 27.5 o 30 ° C. Después de una semana de aclimatación (días -7 a 0, los animales no fueron perturbados), los datos se recopilaron en cuatro días consecutivos (días 0-4, datos mostrados en las Figs. 1, 2, 5). A partir de entonces, los ratones mantenidos a 25, 27.5 y 30 ° C se mantuvieron en condiciones constantes hasta el día 17. Al mismo tiempo, la temperatura en el grupo de 22 ° C se incrementó a intervalos de 2 ° C cada dos días ajustando el ciclo de temperatura (06:00 h) al comienzo de la exposición a la luz (los datos se muestran en la Fig. 1) . El día 15, la temperatura cayó a 22 ° C y se recopilaron dos días de datos para proporcionar datos de referencia para tratamientos posteriores. Se agregaron pieles a todos los ratones el día 17, y el material de anidación se agregó el día 20 (Fig. 5). El día 23, los ratones fueron pesados y sometidos a resonancia magnética, y luego se fueron solos durante 24 horas. El día 24, los ratones se ayunaron desde el comienzo del fotoperíodo (06:00) y recibieron OGTT (2 g/kg) a las 12:00 (6-7 horas de ayuno). A partir de entonces, los ratones fueron devueltos a sus respectivas condiciones sables y se sacrificaron en el segundo día (día 25).
Los ratones DIO (n = 8) siguieron el mismo protocolo que los ratones de peso normal (como se describió anteriormente y en la Figura 8). Los ratones mantuvieron 45% de HFD durante todo el experimento de gasto de energía.
VO2 y VCO2, así como la presión de vapor de agua, se registraron a una frecuencia de 1 Hz con un tiempo celular constante de 2.5 min. La ingesta de alimentos y agua se recogió mediante registro continuo (1 Hz) del peso de los cubos de alimentos y agua. El monitor de calidad utilizado informó una resolución de 0.002 g. Los niveles de actividad se registraron utilizando un monitor de matriz de haz XYZ 3D, los datos se recopilaron a una resolución interna de 240 Hz e informaron cada segundo para cuantificar la distancia total recorrida (M) con una resolución espacial efectiva de 0.25 cm. Los datos se procesaron con Sable Systems Macro intérprete V.2.41, calculando EE y RER y filtrando valores atípicos (por ejemplo, eventos de comidas falsas). El intérprete de macro está configurado para emitir datos para todos los parámetros cada cinco minutos.
Además de regular EE, la temperatura ambiente también puede regular otros aspectos del metabolismo, incluido el metabolismo de la glucosa posprandial, al regular la secreción de hormonas metabolizantes de glucosa. Para probar esta hipótesis, finalmente completamos un estudio de temperatura corporal provocando ratones con peso normal con una carga de glucosa oral dio (2 g/kg). Los métodos se describen en detalle en materiales adicionales.
Al final del estudio (Día 25), los ratones fueron ayunados durante 2-3 horas (a partir de las 06:00), anestesiados con isoflurano, y completamente sangrado por la venipunción retroorbital. La cuantificación de los lípidos plasmáticos y las hormonas y los lípidos en el hígado se describe en materiales complementarios.
Para investigar si la temperatura de la cubierta causa cambios intrínsecos en el tejido adiposo que afecta la lipólisis, el tejido adiposo inguinal y epididimario se extirpó directamente de los ratones después de la última etapa de sangrado. Los tejidos se procesaron utilizando el ensayo de lipólisis ex vivo recientemente desarrollado descrito en métodos complementarios.
El tejido adiposo marrón (BAT) se recogió el día del final del estudio y se procesó como se describe en los métodos complementarios.
Los datos se presentan como media ± SEM. Los gráficos se crearon en GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) y los gráficos se editaron en Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San José, CA). La significación estadística se evaluó en GraphPad Prism y se probó mediante una prueba t pareada, medidas repetidas ANOVA unidireccional/bidireccional seguida de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey o ANOVA unidireccional no apareada seguida de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey según sea necesario. La distribución gaussiana de los datos fue validada por la prueba de normalidad D'Agostino-Pearson antes de la prueba. El tamaño de la muestra se indica en la sección correspondiente de la sección "Resultados", así como en la leyenda. La repetición se define como cualquier medida tomada en el mismo animal (in vivo o en una muestra de tejido). En términos de reproducibilidad de datos, se demostró una asociación entre el gasto de energía y la temperatura del caso en cuatro estudios independientes que utilizan diferentes ratones con un diseño de estudio similar.
Los protocolos experimentales detallados, los materiales y los datos sin procesar están disponibles a solicitud razonable del autor principal Rune E. Kuhre. Este estudio no generó nuevos reactivos únicos, líneas animales/celulares transgénicas o datos de secuenciación.
Para obtener más información sobre el diseño del estudio, consulte el resumen del informe de investigación de la naturaleza vinculado a este artículo.
Todos los datos forman un gráfico. 1-7 se depositaron en el repositorio de bases de datos de Science, número de acceso: 1253.11.sciencedb.02284 o https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Los datos que se muestran en ESM pueden enviarse a Rune E Kuhre después de pruebas razonables.
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Tiempo de publicación: Oct-28-2022
