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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 para mantener 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 alta en grasas del 45%, 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 energético aumenta linealmente de 30 °C a 22 °C y es aproximadamente un 30 % mayor a 22 °C en ambos modelos de ratón. En ratones de peso normal, la ingesta de alimentos contrarrestó el EE. Por el contrario, los ratones DIO no disminuyeron la ingesta de alimentos cuando disminuyó el EE. Por lo tanto, al final del estudio, los ratones a 30 °C tenían mayor peso corporal, masa grasa y glicerol y triglicéridos plasmáticos que los ratones a 22 °C. El desequilibrio en los ratones DIO puede deberse al aumento de la dieta basada en el placer.
El ratón es el modelo animal más utilizado para el estudio de la fisiología y la fisiopatología humanas, y suele ser el animal por defecto en las primeras etapas del descubrimiento y desarrollo de fármacos. Sin embargo, los ratones difieren de los humanos en varios aspectos fisiológicos importantes, y si bien la escala alométrica puede utilizarse hasta cierto punto para su aplicación en humanos, las enormes diferencias entre ratones y humanos residen en la termorregulación y la homeostasis energética. Esto demuestra una inconsistencia fundamental. La masa corporal promedio de los ratones adultos es al menos mil veces menor que la de los adultos (50 g frente a 50 kg), y la relación superficie/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 propensos a la hipotermia y tienen una tasa metabólica basal promedio diez veces mayor que la de los humanos. A temperatura ambiente estándar (~22 °C), los ratones deben aumentar su gasto energético total (GE) aproximadamente un 30 % para mantener la temperatura corporal central. A temperaturas más bajas, la EE aumenta aún más en aproximadamente un 50% y un 100% a 15 y 7 °C en comparación con la EE a 22 °C. Por lo tanto, las condiciones de alojamiento estándar inducen una respuesta de estrés por frío, lo que podría comprometer la transferibilidad de los resultados de los ratones a los humanos, ya que los humanos que viven en las sociedades modernas pasan la mayor parte de su tiempo en condiciones termoneutrales (debido a que nuestra menor relación de área superficies a volumen nos hace menos sensibles a la temperatura, ya que creamos una zona termoneutral (TNZ) a nuestro alrededor. La EE por encima de la tasa metabólica basal) abarca de ~19 a 30 °C6, mientras que los ratones tienen una banda más alta y más estrecha que abarca solo 2–4 °C7,8 De hecho, este importante aspecto ha recibido considerable atención en los últimos años4, 7,8,9,10,11,12 y se ha sugerido que algunas "diferencias de especies" pueden mitigarse aumentando la temperatura del caparazón 9. Sin embargo, no hay consenso sobre el rango de temperatura que constituye la termoneutralidad en ratones. Por lo tanto, sigue siendo controvertido si la temperatura crítica inferior en el rango termoneutral en ratones de una sola rodilla está más cerca de los 25 °C o de los 30 °C4, 7, 8, 10, 12. La EE y otros parámetros metabólicos se han limitado a horas o días, por lo que no está claro hasta qué punto la exposición prolongada a diferentes temperaturas puede afectar parámetros metabólicos como el peso corporal. consumo, utilización de sustrato, tolerancia a la glucosa y concentraciones plasmáticas de lípidos y glucosa, y hormonas reguladoras del apetito. Además, se necesita más investigación para determinar hasta qué punto la dieta puede influir en estos parámetros (los ratones DIO con una dieta alta en grasas pueden estar más orientados a una dieta basada en el placer (hedónica)). Para proporcionar más información sobre este tema, examinamos el efecto de la temperatura de crianza sobre los parámetros metabólicos antes mencionados en ratones machos adultos de peso normal y ratones machos con obesidad inducida por dieta (DIO) con una dieta alta en grasas del 45 %. Los ratones se mantuvieron a 22, 25, 27,5 o 30 °C durante al menos tres semanas. No se han estudiado temperaturas inferiores a 22 °C porque el alojamiento estándar de los animales rara vez está por debajo de la temperatura ambiente. Descubrimos que los ratones DIO de peso normal y de círculo único respondieron de forma similar a los cambios de temperatura del recinto en términos de EE e independientemente de la condición del recinto (con o sin material de refugio/nido). Sin embargo, mientras que los ratones de peso normal ajustaron su ingesta de alimentos según la EE, la ingesta de alimentos de los ratones DIO fue en gran medida independiente de la EE, lo que provocó que los ratones ganaran más peso. Según los datos de peso corporal, las concentraciones plasmáticas de lípidos y cuerpos cetónicos mostraron que los ratones DIO a 30 °C tenían un balance energético más positivo que los ratones a 22 °C. Las razones subyacentes de las diferencias en el equilibrio de la ingesta de energía y la EE entre los ratones de peso normal y los DIO requieren más estudios, pero pueden estar relacionadas con cambios fisiopatológicos en los ratones DIO y el efecto de la dieta basada en el placer como resultado de una dieta obesa.
La EE aumentó linealmente de 30 a 22 °C y fue aproximadamente un 30 % mayor a 22 °C que a 30 °C (Fig. 1a, b). La tasa de intercambio respiratorio (RER) fue independiente de la temperatura (Fig. 1c, d). La ingesta de alimentos fue consistente con la dinámica de la EE y aumentó con la disminución de la temperatura (también aproximadamente un 30 % mayor a 22 °C que a 30 °C [Fig. 1e, f]). Ingesta de agua. El volumen y el nivel de actividad no dependieron de la temperatura (Fig. 1g).
Los ratones macho (C57BL/6J, 20 semanas de edad, alojamiento individual, n=7) se alojaron en jaulas metabólicas a 22 °C 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 (inicio de la fase de luz). Los datos se presentan como media ± error estándar de la media, y la fase de oscuridad (18:00–06:00 h) se representa con un recuadro gris. a Gasto energético (kcal/h), b Gasto energético total a varias temperaturas (kcal/24 h), c Tasa de intercambio respiratorio (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d RER medio en fase de luz y oscuridad (VCO2/VO2) (el valor cero se define como 0,7). e ingesta acumulada de alimentos (g), f ingesta total de alimentos en 24 h, g ingesta total de agua en 24 h (ml), h ingesta total de agua en 24 h, i nivel de actividad acumulada (m) y j nivel de actividad total (m/24 h). 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 significancia estadística se probó mediante mediciones repetidas de ANOVA de una vía seguidas de la prueba de comparación múltiple de Tukey. Los asteriscos indican significancia para el valor inicial de 22 °C, el sombreado indica significancia 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.Se calcularon valores promedio para todo el período experimental (0-192 horas). n = 7.
Al igual que en el caso de los ratones con peso normal, la EE aumentó linealmente con la disminución de la temperatura, y en este caso, la EE también fue aproximadamente un 30 % mayor a 22 °C en comparación con 30 °C (Figs. 2a, b). El RER no varió a diferentes temperaturas (Figs. 2c, d). A diferencia de los ratones con peso normal, la ingesta de alimento no fue consistente con la EE en función de la temperatura ambiente. La ingesta de alimento, la ingesta de agua y el nivel de actividad fueron independientes de la temperatura (Figs. 2e-j).
Los ratones DIO machos (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 basales. Posteriormente, la temperatura se elevó en incrementos de 2 °C cada dos días a las 06:00 (inicio 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) se representa con un recuadro gris. a Gasto energético (kcal/h), b Gasto energético total a varias temperaturas (kcal/24 h), c Tasa de intercambio respiratorio (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d RER medio en fase de luz y oscuridad (VCO2/VO2) (el valor cero se define como 0,7). e ingesta acumulada de alimentos (g), f ingesta total de alimentos en 24 h, g ingesta total de agua en 24 h (ml), h ingesta total de agua en 24 h, i nivel de actividad acumulada (m) y j nivel de actividad total (m/24 h). 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 significancia estadística se probó mediante mediciones repetidas de ANOVA de una vía seguidas de la prueba de comparación múltiple de Tukey. Los asteriscos indican significancia para el valor inicial de 22 °C, el sombreado indica significancia 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.Se calcularon valores promedio para todo el período experimental (0-192 horas). n = 7.
En otra serie de experimentos, examinamos el efecto de la temperatura ambiente sobre los mismos parámetros, pero esta vez entre grupos de ratones mantenidos constantemente a una temperatura determinada. 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). Tras 7 días de aclimatación, se registraron 4,5 días de EE. La EE se ve afectada significativamente por la temperatura ambiente, tanto diurna como nocturna (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 ligeramente, y no se observaron diferencias entre los grupos restantes (Fig. 3f,g). La ingesta de alimentos, paralela al patrón de EE a, aumentó 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 durante un máximo de 33 días no produjo diferencias en el peso corporal, la masa magra ni la masa grasa entre los grupos (Fig. 3n-s), pero sí una disminución de la masa magra corporal de aproximadamente un 15 % en comparación con las puntuaciones autodeclaradas (Fig. 3n-s). 3b, r, c)) y la masa grasa aumentó más del doble (de ~1 g a 2-3 g, Fig. 3c, t, c). Lamentablemente, el gabinete de 30 °C presenta errores de calibración y no puede proporcionar datos precisos de EE y RER.
- Peso corporal (a), masa magra (b) y masa 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 Índice de intercambio respiratorio (RER) (VCO2/VO2). g RER medio (VCO2/VO2). h Ingesta total de alimentos (g). i Ingesta media de alimentos (g/24 horas). j Consumo total de agua (ml). k Consumo promedio de agua (ml/24 h). l Nivel de actividad acumulada (m). m Nivel de actividad promedio (m/24 h). n Peso corporal el día 18, o Cambio en el peso corporal (del día -8 al 18), p Masa magra el día 18, q Cambio en la masa magra (del día -8 al 18), r Masa grasa el día 18, y Cambio en la masa grasa (del día -8 al 18). La significancia estadística de medidas repetidas se probó mediante ANOVA unidireccional seguido 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 de oscuridad (18:00-06:00 h) se representa mediante recuadros grises. Los puntos en los histogramas representan ratones individuales. Los valores promedio se calcularon para todo el período experimental (0-108 h). n = 7.
Los ratones fueron emparejados en peso corporal, masa magra y masa grasa al inicio (Figs. 4a–c) y mantenidos 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 temperatura mostró una relación lineal similar con la temperatura a lo largo del 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 animales, la temperatura no siempre afectó al 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 crianza, 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 tuvieron pesos corporales significativamente mayores que los ratones criados a 22 °C (media ± error estándar de la media: Fig. 4o). La ganancia de peso relativamente mayor se debió a un aumento en la masa grasa (Fig. 4p, q) en lugar de un aumento en la masa magra (Fig. 4r, s). En consonancia con el valor de 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 mayores que en el grupo de 22 °C, y los de 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 Suplementaria 1).
- Peso corporal (a), masa magra (b) y masa 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 Índice de intercambio respiratorio (RER, VCO2/VO2). g RER medio (VCO2/VO2). h Ingesta total de alimentos (g). i Ingesta media de alimentos (g/24 horas). j Consumo total de agua (ml). k Consumo promedio de agua (ml/24 h). l Nivel de actividad acumulada (m). m Nivel de actividad promedio (m/24 h). n Peso corporal el día 23 (g), o Cambio en el peso corporal, p Masa magra, q Cambio en la masa magra (g) el día 23 en comparación con el día 9, Cambio en la masa grasa (g) el día 23, masa grasa (g) en comparación con el día 8, día 23 en comparación con el día -8. La significancia estadística de medidas repetidas se probó mediante ANOVA unidireccional seguido 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 de oscuridad (18:00-06:00 h) se representa mediante recuadros grises. Los puntos en los histogramas representan ratones individuales. Los valores medios se calcularon para todo el período experimental (0-96 h). n = 7.
Al igual que los humanos, los ratones suelen crear microambientes para reducir la pérdida de calor al medio ambiente. Para cuantificar la importancia de este entorno para la EE, evaluamos la 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 la EE en aproximadamente un 4 %. La posterior adición de material de anidación redujo la EE en un 3-4 % (Fig. 5a,b). No se observaron cambios significativos en el RER, la ingesta de alimento, la ingesta de agua ni los niveles de actividad con la adición de casas o pieles + lecho (Figura 5i-p). La adición de piel y material de anidación también redujo significativamente la EE a 25 y 30 °C, pero las respuestas fueron cuantitativamente menores. A 27,5 °C no se observó ninguna diferencia. Cabe destacar que, en estos experimentos, la EE disminuyó con el aumento de la temperatura, en este caso aproximadamente un 57 % menor que la EE a 30 °C en comparación con 22 °C (Fig. 5c-h). Se realizó el mismo análisis sólo para la fase de luz, donde el EE estaba más cerca de la tasa metabólica basal, ya que en este caso los ratones descansaron principalmente en la piel, lo que dio como resultado tamaños de efecto comparables a diferentes temperaturas (Fig. Suplementaria 2a–h).
Datos para ratones de refugio y material de anidación (azul oscuro), hogar pero sin material de anidación (azul claro) y hogar y material de 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). ip Datos para ratones alojados a 22 °C: i frecuencia respiratoria (RER, VCO2/VO2), j RER medio (VCO2/VO2), k ingesta acumulada de alimentos (g), l ingesta media de alimentos (g/24 h), m ingesta total de agua (mL), n AUC de la ingesta media de agua (mL/24 h), o actividad total (m), p nivel medio de actividad (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 significancia estadística de medidas repetidas se probó mediante ANOVA unidireccional seguido 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.Se calcularon valores promedio para todo el período experimental (0-72 horas). n = 7.
En ratones con peso normal (2-3 horas de ayuno), la crianza a diferentes temperaturas no mostró diferencias significativas en las concentraciones plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, ALT y AST, pero sí en las de HDL en función de la temperatura (Figuras 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 (tras 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 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 menores en el grupo de ratones alojados a 30 °C (puntos de tiempo individuales: 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 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 menores en el grupo de ratones alojados a 30 °C (puntos de tiempo individuales: 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). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая conferencia, так и Utilice un secador de pelo (iAUC) (15–120 minutos) pero no en el grupo de personas, manteniendo la temperatura a 30 °C (sobre todo a 30 °C). точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис 6k, l) Para una temperatura máxima de 22, 25 y 27,5 °C (no es necesario calentarla). 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 menores en el grupo de ratones mantenidos a 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 (que no difirieron entre sí).Temperatura de funcionamiento de 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 Temperatura máxima de 27,5°C (彼此之间没有差异).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，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 menores en el grupo de ratones alimentados a 30 °C (todos los puntos de tiempo).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. :P < 0,05–P < 0,0001, Figura.6l, l) en comparación con los ratones mantenidos a 22, 25 y 27,5 °C (sin diferencias entre sí).
Se muestran las concentraciones plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, péptido C y glucagón en ratones machos adultos DIO(al) tras 33 días de alimentación a la temperatura indicada. Los ratones no fueron alimentados 2-3 horas antes de la toma de muestras de sangre. La excepción fue una prueba de tolerancia oral a la glucosa, realizada dos días antes del final del estudio en ratones que ayunaron durante 5-6 horas y se mantuvieron a la temperatura adecuada durante 31 días. Los ratones fueron desafiados con 2 g/kg de peso corporal. El área bajo la curva (L) se expresa como datos incrementales (AUCi). Los datos se presentan como media ± EEM. 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 de 2 a 3 horas), las concentraciones plasmáticas de colesterol, HDL, ALT, AST y FFA no difirieron entre los grupos. Tanto los TG como el glicerol se elevaron significativamente en el grupo de 30 °C en comparación con el grupo de 22 °C (Figuras 7a-h). Por el contrario, el 3-GB fue aproximadamente un 25 % menor a 30 °C en comparación con 22 °C (Figura 7b). Por lo tanto, aunque los ratones mantenidos a 22 °C presentaron un balance energético general positivo, como lo sugiere el aumento de peso, las diferencias en las concentraciones plasmáticas de TG, glicerol y 3-HB sugieren que los ratones a 22 °C cuando se muestreó fueron menores que a 22 °C. Los ratones criados a 30 °C se encontraban en un estado energético relativamente más negativo. En consonancia con esto, las concentraciones hepáticas de glicerol y TG extraíbles, pero no de glucógeno y colesterol, fueron mayores en el grupo de 30 °C (Fig. 3a-d suplementaria). Para investigar si las diferencias dependientes de la temperatura en la lipólisis (medida por los TG y el glicerol plasmáticos) son el resultado de cambios internos en la grasa epididimaria o inguinal, extrajimos tejido adiposo de estos depósitos al final del estudio y cuantificamos ex vivo los ácidos grasos libres y la liberación de glicerol. En todos los grupos experimentales, las muestras de tejido adiposo de los depósitos epididimarios 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. 4a-d suplementaria). Sin embargo, no se encontró ningún efecto de la temperatura de la cubierta en la lipólisis basal o estimulada por isoproterenol. En consonancia con un mayor peso corporal y masa grasa, los niveles plasmáticos de leptina fueron significativamente mayores 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 fue el doble en comparación con 30 °C. DE. Grupo C (Fig. 7l). FGF21 no difirió entre los diferentes grupos de temperatura (Fig. 7m). El día de la OGTT, la glucosa sanguínea basal fue de aproximadamente 10 mM y no difirió entre los ratones alojados a diferentes temperaturas (Fig. 7n). La administración oral de glucosa aumentó los niveles de glucosa en sangre y alcanzó un pico en todos los grupos a una concentración de aproximadamente 18 mM 15 minutos después de la dosificación. No hubo diferencias significativas en el iAUC (15-120 min) ni en las concentraciones en diferentes puntos temporales posteriores a la dosis (15, 30, 60, 90 y 120 min) (Figura 7n, o).
Se observaron las concentraciones plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, péptido C, glucagón y FGF21 en ratones machos adultos DIO (ao) tras 33 días de alimentación. Los ratones no fueron alimentados 2-3 horas antes de la toma de muestras de sangre. La prueba de tolerancia oral a la glucosa 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 ayunaron durante 5-6 horas y se mantuvieron a la temperatura adecuada durante 31 días. El área bajo la curva (o) se muestra como datos incrementales (AUCi). Los datos se presentan como media ± EEM. 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 datos de roedores a humanos es un tema complejo que desempeña 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 al frío puede hacerlos 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 (de la temperatura ambiente a la temperatura termoneutral) afecta la diferente homeostasis energética de ratones de peso normal (con alimento) y ratones DIO (con dieta alta en grasas) y los parámetros metabólicos, así como el grado en que fueron capaces de equilibrar un aumento en la EE con un aumento en la ingesta de alimentos. El estudio presentado en este artículo tiene como objetivo arrojar algo de luz sobre este tema.
Mostramos que en ratones adultos de peso normal y ratones DIO macho, la EE está inversamente relacionada con la temperatura ambiente entre 22 y 30 °C. Por lo tanto, la EE a 22 °C fue aproximadamente un 30 % mayor que a 30 °C. en ambos modelos de ratón. Sin embargo, una diferencia importante entre los ratones de peso normal y los ratones DIO es que, si bien los ratones de peso normal igualaron la EE a temperaturas más bajas ajustando la ingesta de alimentos en consecuencia, la ingesta de alimentos de los ratones DIO varió a diferentes niveles. Las temperaturas del estudio fueron similares. Después de un mes, los ratones DIO mantenidos a 30 °C ganaron más peso corporal y masa grasa que los ratones mantenidos a 22 °C, mientras que los humanos normales mantenidos a la misma temperatura y durante el mismo período de tiempo no provocaron fiebre. diferencia dependiente en el peso corporal. ratones de peso. En comparación con temperaturas cercanas a la termoneutral o a temperatura ambiente, el crecimiento a temperatura ambiente dio como resultado que los ratones DIO o de peso normal con una dieta alta en grasas, pero no con una dieta para ratones de peso normal, ganaran relativamente menos peso. Apoyado por otros estudios17,18,19,20,21 pero no por todos22,23.
Se ha hipotetizado que la capacidad de crear un microambiente para reducir la pérdida de calor desplaza la neutralidad térmica hacia la izquierda8, 12. En nuestro estudio, tanto la adición de material de anidación como la ocultación redujeron la EE, pero no resultaron en neutralidad térmica hasta los 28 °C. Por lo tanto, nuestros datos no respaldan que el punto más bajo de termoneutralidad en ratones adultos de una sola rodilla, con o sin casas enriquecidas ambientalmente, deba ser de 26 a 28 °C como se muestra8,12, pero sí respaldan otros estudios que muestran termoneutralidad. temperaturas de 30 °C en ratones de punto bajo7, 10, 24. Para complicar las cosas, se ha demostrado que el punto de termoneutralidad en ratones no es estático durante el día, ya que es más bajo durante la fase de reposo (luz), posiblemente debido a una menor producción de calorías como resultado de la actividad y la termogénesis inducida por la dieta. Así, en la fase luminosa, el punto inferior de 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 está determinada por la disipación de calor. En este contexto, la relación entre el área superficial y el volumen es un determinante importante de la sensibilidad térmica, que afecta tanto a la disipación de calor (área superficial) como a la generación de calor (volumen). Además del área superficial, la transferencia de calor también está determinada por el aislamiento (tasa de transferencia de calor). En humanos, la masa grasa puede reducir la pérdida de calor al crear una barrera aislante alrededor del cuerpo, y se ha sugerido que la masa grasa también es importante para el aislamiento térmico en ratones, reduciendo el punto de neutralidad térmica y la sensibilidad a la temperatura por debajo de dicho punto (pendiente de la curva). temperatura ambiente en comparación con EE)12. Nuestro estudio no fue diseñado para evaluar directamente esta supuesta relación, ya que los datos de composición corporal se recopilaron 9 días antes de los datos de gasto energético y porque la masa grasa no se mantuvo estable durante todo el estudio. Sin embargo, dado que los ratones con peso normal y DIO tienen un EE un 30 % menor a 30 °C que a 22 °C, a pesar de una diferencia de al menos 5 veces en la masa grasa, nuestros datos no respaldan que la obesidad deba proporcionar un aislamiento básico. factor, al menos no en el rango de temperatura investigado. Esto concuerda con otros estudios mejor diseñados para explorar esto4,24. En estos estudios, el efecto aislante de la obesidad fue pequeño, pero se encontró que el pelaje proporcionaba entre el 30 % y el 50 % del aislamiento térmico total4,24. Sin embargo, en ratones muertos, la conductividad térmica aumentó aproximadamente un 450 % inmediatamente después de la muerte, lo que sugiere que el efecto aislante del pelaje es necesario para que funcionen los mecanismos fisiológicos, incluida la vasoconstricción. Además de las diferencias entre especies en el pelaje de ratones y humanos, el bajo efecto aislante de la obesidad en ratones también puede verse influenciado por las siguientes consideraciones: El factor aislante de la masa grasa humana está mediado principalmente por la masa grasa subcutánea (grosor)26,27. Típicamente en roedores: Menos del 20 % de la grasa animal total28. Además, la masa grasa total puede no ser una medida subóptima del aislamiento térmico de un individuo, ya que se ha argumentado que una mejora del aislamiento térmico se ve compensada por el inevitable aumento de la superficie (y, por lo tanto, una mayor pérdida de calor) a medida que aumenta la masa 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 balance energético. fueron los mismos en peso y composición corporal que al final del estudio. Consistente con la similitud en la masa grasa, tampoco hubo diferencias en los niveles plasmáticos de leptina, 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 tuvieron un balance energético negativo general en este estado (a medida que aumentaban de peso), al final del estudio tenían una deficiencia energética relativamente mayor en comparación con los ratones criados a 30 °C, en condiciones como una alta producción de cetonas 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 las adipohormonas, ya que los FFA y el glicerol liberados de la grasa extraída de estos depósitos se encuentran entre Los grupos de temperatura son similares entre sí. Aunque no investigamos el tono simpático en el estudio actual, otros han encontrado que (con base en la frecuencia cardíaca y la presión arterial media) está relacionado linealmente con la temperatura ambiente en ratones y es aproximadamente menor 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 la descomposición de la grasa corporal. Temperatura ambiente. Además, parte del efecto estimulador del tono simpático sobre la lipólisis está mediado indirectamente por una fuerte inhibición de la secreción de insulina, lo que resalta el efecto de la suplementación interrumpiendo la insulina sobre la lipólisis30, pero en nuestro estudio, la insulina plasmática en ayunas y el tono simpático del péptido C a diferentes temperaturas no fueron suficientes para alterar la lipólisis. En cambio, encontramos que las diferencias en el estado energético fueron probablemente el principal contribuyente a estas diferencias en 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 estudios. En general, sin embargo, la ingesta de alimentos está controlada por señales homeostáticas y hedónicas31,32,33. Aunque existe un debate en cuanto a cuál de las dos señales es cuantitativamente más importante,31,32,33 es bien sabido que el consumo a largo plazo de alimentos ricos en grasas conduce a un comportamiento alimentario más basado en el placer que, en cierta medida, no está relacionado con la homeostasis. . – ingesta de alimentos regulada34,35,36. Por lo tanto, el aumento del comportamiento de alimentación hedónica en los ratones DIO tratados con una dieta rica en grasas al 45 % podría ser una de las razones por las que estos ratones no equilibraron la ingesta de alimentos con la EE. Curiosamente, también se observaron diferencias en el apetito y en las hormonas reguladoras de la glucosa en sangre en los ratones DIO con temperatura controlada, pero no en los ratones con peso normal. En los ratones DIO, los niveles plasmáticos de leptina aumentaron con la temperatura y los niveles de glucagón disminuyeron con ella. Es necesario estudiar en mayor profundidad hasta qué punto la temperatura puede influir directamente en estas diferencias, pero en el caso de la leptina, el balance energético negativo relativo y, por consiguiente, la menor masa grasa en los ratones a 22 °C sin duda desempeñaron un papel importante, ya que la masa grasa y la leptina plasmática están altamente correlacionadas37. Sin embargo, la interpretación de la señal de glucagón es más confusa. Al igual que con la insulina, la secreción de glucagón se vio fuertemente inhibida por un aumento del tono simpático, pero se predijo que el tono simpático más alto se encontraría en el grupo a 22 °C, que presentó las concentraciones plasmáticas más altas de glucagón. La insulina es otro potente regulador del glucagón plasmático, y la resistencia a la insulina y la diabetes tipo 2 están fuertemente asociadas con la hiperglucagonemia en ayunas y posprandial 38,39 . Sin embargo, los ratones DIO de nuestro estudio también eran insensibles a la insulina, por lo que este tampoco podría ser el factor principal del aumento de la señalización del glucagón en el grupo de 22 °C. El contenido de grasa hepática también se asocia positivamente con un aumento de la concentración plasmática de glucagón, cuyos mecanismos, a su vez, pueden incluir la resistencia hepática al glucagón, la disminución de la producción de urea, el aumento de las concentraciones de aminoácidos circulantes y el aumento de la secreción de glucagón estimulada por aminoácidos40,41,42. Sin embargo, dado que las concentraciones extraíbles de glicerol y TG no difirieron entre los grupos de temperatura de nuestro estudio, este tampoco podría ser un factor potencial del aumento de las concentraciones plasmáticas en el grupo de 22 °C. La triyodotironina (T3) desempeña un papel fundamental en la tasa metabólica general y en el inicio de la defensa metabólica contra la hipotermia43,44. Por lo tanto, la concentración plasmática de T3, posiblemente controlada por mecanismos mediados centralmente,45,46 aumenta tanto en ratones como en humanos en condiciones termoneutrales47, aunque el aumento en humanos es menor, lo que muestra una mayor predisposición a los ratones. Esto es consistente con la pérdida de calor al ambiente. No medimos las concentraciones plasmáticas de T3 en el presente estudio, pero las concentraciones podrían haber sido menores en el grupo de 30 °C, lo que podría explicar el efecto de este grupo sobre los niveles plasmáticos de glucagón, ya que nosotros (Figura 5a actualizada) y otros hemos demostrado que la T3 aumenta el glucagón plasmático de forma dosis-dependiente. Se ha reportado 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. 5b suplementaria 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 de esta discrepancia requieren más estudios, pero la inducción de FGF21 impulsada por T3 debería ocurrir a niveles más altos de exposición a T3 en comparación con la respuesta de glucagón impulsada por T3 observada (Figura 5b suplementaria).
Se ha demostrado que la HFD está fuertemente asociada con la tolerancia a la glucosa deteriorada y la resistencia a la insulina (marcadores) en ratones criados a 22 °C. Sin embargo, la HFD no se asoció ni con la tolerancia a la glucosa deteriorada ni con la 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 estudios, pero puede estar influenciada por el hecho de que los ratones DIO en nuestro estudio eran resistentes a la insulina, con concentraciones plasmáticas en ayunas de péptido C 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 con un peso corporal normal), lo que parece dejar una pequeña ventana para cualquier efecto beneficioso potencial de la exposición a condiciones termoneutrales para mejorar la tolerancia a la glucosa. Un posible factor de confusión es que, por razones prácticas, la OGTT se realiza a temperatura ambiente. Por lo tanto, los ratones alojados a temperaturas más altas experimentaron un leve choque frío, lo cual podría afectar la absorción/aclaramiento de glucosa. Sin embargo, considerando concentraciones similares de glucemia en ayunas en grupos de diferentes temperaturas, es posible que los cambios en la temperatura ambiente no hayan 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 podría cuestionar la transferibilidad de los datos de ratones a humanos. Sin embargo, no está claro cuál es la temperatura óptima para mantener a los ratones con el fin de imitar la fisiología humana. La respuesta a esta pregunta también puede verse influenciada por el campo de estudio y el criterio de valoración estudiado. 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 cuanto al gasto energético, algunos investigadores creen que la termoneutralidad es la temperatura óptima para la crianza, ya que los humanos requieren poca energía adicional para mantener su temperatura corporal central, y definen una temperatura de un solo regazo para ratones adultos como 30 °C7,10. Otros investigadores creen que una temperatura comparable a la que los humanos suelen experimentar con ratones adultos sobre una rodilla es de 23-25 °C, ya que encontraron que la termoneutralidad es de 26-28 °C y, basándose en que los humanos son unos 3 °C más bajos, su temperatura crítica más baja, definida aquí como 23 °C, es ligeramente superior a 8 °C12. Nuestro estudio es consistente con varios otros estudios que afirman 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 ratones es el alojamiento individual o en grupo. 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 utilizaron tres grupos. Quizás la diferencia interespecie más importante a este respecto es la significancia cuantitativa de la actividad BAT como defensa contra la hipotermia. Por lo tanto, mientras que los ratones compensaron en gran medida su mayor pérdida de calorías al aumentar la actividad BAT, que es más del 60% EE a 5 °C solo,51,52 la contribución de la actividad BAT humana a EE fue significativamente mayor, mucho menor. Por lo tanto, la reducción de la actividad BAT puede ser una forma importante de aumentar la traducción humana. La regulación de la actividad del 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 los 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 del BAT en el grupo de 22 °C porque Ucp1, Adrb2 y Vegf-a se regularon a la baja en el grupo de 22 °C. La causa raíz de estos resultados inesperados aún está por determinar. Una posibilidad es que su mayor expresión puede no reflejar una señal de temperatura ambiente elevada, sino más bien un efecto agudo de moverlos de 30 °C a 22 °C el día del despegue (los ratones experimentaron esto 5-10 minutos antes del despegue). ).
Una limitación general de nuestro estudio es que solo estudiamos ratones machos. Otras investigaciones sugieren 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 al mantenimiento de temperaturas centrales más estrictamente 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 los ratones macho de una sola rodilla, ya que estas son las condiciones en las que se realizan la mayoría de los estudios metabólicos que examinan EE. Otra limitación de nuestro estudio fue que los ratones estuvieron con la misma dieta durante todo el estudio, lo que impidió estudiar la importancia de la temperatura ambiente para la flexibilidad metabólica (medida por los cambios de RER para los cambios dietéticos en varias composiciones de macronutrientes). en ratones hembra y macho mantenidos a 20 °C en comparación con los ratones correspondientes mantenidos a 30 °C.
En conclusión, nuestro estudio muestra que, al igual que en otros estudios, los ratones de peso normal en la primera vuelta son termoneutrales por encima de los 27,5 °C previstos. Además, nuestro estudio muestra que la obesidad no es un factor aislante importante en ratones con peso normal o DIO, lo que resulta en ratios de temperatura:EE similares en ratones DIO y de peso normal. Si bien la ingesta de alimento de los ratones de peso normal fue consistente con la EE y, por lo tanto, mantuvo un peso corporal estable en todo el rango de temperatura, la ingesta de alimento de los ratones DIO fue la misma a diferentes temperaturas, lo que resultó en una mayor proporción de ratones a 30 °C. a 22 °C ganaron más peso corporal. En general, se justifican estudios sistemáticos que examinen la posible importancia de vivir por debajo de temperaturas termoneutrales debido a la baja tolerabilidad observada a menudo entre los estudios con ratones y humanos. Por ejemplo, en estudios sobre obesidad, una explicación parcial de la generalmente peor translabilidad puede deberse al hecho de que los estudios de pérdida de peso murino generalmente se realizan en animales con estrés por frío moderado mantenidos a temperatura ambiente debido a su mayor EE. Pérdida de peso exagerada en comparación con el peso corporal esperado de una persona, en particular si el mecanismo de acción depende del aumento de EE mediante el aumento de la actividad de BAP, que es más activa y se activa a temperatura ambiente que a 30°C.
De conformidad con la Ley danesa sobre experimentación animal (1987) y los Institutos Nacionales de Salud (publicación n.º 85-23) y el Convenio europeo para la protección de los vertebrados utilizados con fines experimentales y otros fines científicos (Consejo de Europa n.º 123, Estrasburgo, 1985).
Ratones macho C57BL/6J de veinte semanas de edad se obtuvieron de Janvier Saint Berthevin Cedex, Francia, y se les dio ad libitum pienso estándar (Altromin 1324) y agua (~22°C) después de un ciclo de luz:oscuridad de 12:12 horas. temperatura ambiente. Ratones macho DIO (20 semanas) se obtuvieron del mismo proveedor y se les dio acceso ad libitum a una dieta alta en grasas del 45% (Cat. No. D12451, Research Diet Inc., NJ, EE. UU.) y agua en condiciones de crianza. Los ratones se adaptaron al entorno una semana antes del inicio del estudio. Dos días antes de la transferencia al sistema de calorimetría indirecta, los ratones fueron pesados, sometidos a una resonancia magnética (EchoMRITM, TX, EE. UU.) y divididos en cuatro grupos correspondientes a peso corporal, grasa y peso corporal normal.
Un diagrama gráfico del diseño del estudio se muestra en la Figura 8. Los ratones fueron transferidos a un sistema de calorimetría indirecta cerrado y con temperatura controlada en Sable Systems Internationals (Nevada, EE. UU.), que incluía monitores de calidad de alimento y agua, y un marco Promethion BZ1 que registraba los niveles de actividad midiendo las interrupciones del haz. XYZ. Los ratones (n = 8) se alojaron individualmente a 22, 25, 27,5 o 30 °C utilizando ropa de cama, pero sin refugio ni material de anidación, en un ciclo de luz:oscuridad de 12:12 horas (luz: 06:00–18:00). 2500 ml/min. Los ratones se aclimataron durante 7 días antes del registro. Los registros se recopilaron cuatro días seguidos. Posteriormente, los ratones se mantuvieron a las temperaturas respectivas de 25, 27,5 y 30 °C durante 12 días adicionales, después de lo cual se añadieron 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 se incrementó 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 se recopilaron datos durante otros dos días. Después de dos días adicionales de registro a 22 °C, se añadieron pieles a todas las celdas 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 se recopilaron datos 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.
Los ratones con peso normal y DIO siguieron los mismos procedimientos de estudio. El día -9, se pesó a los ratones, se les realizó una resonancia magnética y se dividieron en grupos comparables en peso y composición corporal. El día -7, se transfirieron a los ratones a un sistema cerrado de calorimetría indirecta con control de temperatura, fabricado por SABLE Systems International (Nevada, EE. UU.). Los ratones se alojaron individualmente con material de cama, pero sin material de nido ni refugio. La temperatura se ajustó a 22, 25, 27,5 o 30 °C. Tras una semana de aclimatación (del día -7 al 0, los animales no fueron molestados), se recopilaron datos durante cuatro días consecutivos (del día 0 al 4; los datos se muestran en las figuras 1, 2 y 5). Posteriormente, los ratones se mantuvieron a 25, 27,5 y 30 °C 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 bajó a 22 °C y se recopilaron dos días de datos para proporcionar datos de referencia para los tratamientos posteriores. Se añadieron pieles a todos los ratones el día 17 y material de anidación el día 20 (Fig. 5). El día 23, los ratones fueron pesados y sometidos a una resonancia magnética, y luego se dejaron solos durante 24 horas. El día 24, los ratones ayunaron desde el comienzo del fotoperiodo (06:00) y recibieron OGTT (2 g/kg) a las 12:00 (6-7 horas de ayuno). Posteriormente, los ratones fueron devueltos a sus respectivas condiciones SABLE y sacrificados el segundo día (día 25).
Los ratones DIO (n = 8) siguieron el mismo protocolo que los ratones de peso normal (como se describe anteriormente y en la Figura 8). Los ratones mantuvieron una dieta alta en grasas (HFD) del 45 % durante todo el experimento de gasto energético.
El VO2 y el VCO2, así como la presión de vapor de agua, se registraron a una frecuencia de 1 Hz con una constante de tiempo de celda de 2,5 min. La ingesta de alimento y agua se registró mediante un registro continuo (1 Hz) del peso de los cubos de alimento y agua. El monitor de calidad utilizado reportó una resolución de 0,002 g. Los niveles de actividad se registraron utilizando un monitor de matriz de haces 3D XYZ; los datos se recopilaron a una resolución interna de 240 Hz y se reportaron 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 Interpreter v.2.41, calculando EE y RER y filtrando valores atípicos (p. ej., eventos de comida falsos). El macrointérprete está configurado para generar datos para todos los parámetros cada cinco minutos.
Además de regular la EE, la temperatura ambiente también puede regular otros aspectos del metabolismo, como el metabolismo de la glucosa posprandial, al regular la secreción de hormonas metabolizadoras de la glucosa. Para comprobar esta hipótesis, completamos un estudio de temperatura corporal mediante la estimulación de ratones con peso normal con una carga oral de glucosa DIO (2 g/kg). Los métodos se describen en detalle en materiales adicionales.
Al final del estudio (día 25), los ratones se mantuvieron en ayunas de 2 a 3 horas (a partir de las 6:00), se anestesiaron con isoflurano y se les extrajo sangre completamente mediante venopunción retroorbitaria. La cuantificación de lípidos plasmáticos, hormonas y lípidos hepáticos se describe en el Material Suplementario.
Para investigar si la temperatura de la cáscara provoca cambios intrínsecos en el tejido adiposo que afectan la lipólisis, se extirpó tejido adiposo inguinal y epididimario directamente de ratones tras la última etapa del sangrado. Los tejidos se procesaron mediante el nuevo ensayo de lipólisis ex vivo, descrito en los Métodos Suplementarios.
El tejido adiposo pardo (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 se editaron en Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). La significancia estadística se evaluó en GraphPad Prism y se probó mediante la prueba t pareada, ANOVA de medidas repetidas de una vía/dos vías seguido de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey, o ANOVA de una vía no pareada seguido de la prueba de comparaciones múltiples de Tukey, según fuera necesario. La distribución gaussiana de los datos se validó mediante la prueba de normalidad de 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 medición tomada en el mismo animal (in vivo o en una muestra de tejido). En términos de reproducibilidad de los datos, se demostró una asociación entre el gasto energético y la temperatura del caso en cuatro estudios independientes que utilizaron diferentes ratones con un diseño de estudio similar.
Los protocolos experimentales detallados, los materiales y los datos brutos están disponibles previa solicitud razonable al autor principal, Rune E. Kuhre. Este estudio no generó nuevos reactivos únicos, líneas celulares/animales transgénicos ni datos de secuenciación.
Para obtener más información sobre el diseño del estudio, consulte el resumen del Nature Research Report vinculado a este artículo.
Todos los datos forman un gráfico. Los datos 1-7 se depositaron en el repositorio de la base de datos Science, número de acceso: 1253.11.sciencedb.02284 o https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Los datos mostrados en ESM pueden enviarse a Rune E. Kuhre tras realizar pruebas razonables.
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Hora de publicación: 28 de octubre de 2022
