Grazas por visitar Nature.com. A versión do navegador que estás a usar ten compatibilidade limitada con CSS. Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que uses un navegador actualizado (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer). Mentres tanto, para garantir a compatibilidade continua, renderizaremos o sitio sen estilos nin JavaScript.
A maioría dos estudos metabólicos en ratos lévanse a cabo a temperatura ambiente, aínda que nestas condicións, a diferenza dos humanos, os ratos gastan moita enerxía para manter a temperatura interna. Aquí, describimos o peso normal e a obesidade inducida pola dieta (DIO) en ratos C57BL/6J alimentados con chow chow ou unha dieta rica en graxas do 45 %, respectivamente. Os ratos foron colocados durante 33 días a 22, 25, 27,5 e 30 °C nun sistema de calorimetría indirecta. Demostramos que o gasto enerxético aumenta linealmente de 30 °C a 22 °C e é aproximadamente un 30 % maior a 22 °C en ambos os modelos de rato. Nos ratos de peso normal, a inxesta de alimentos contrarrestou a EE. Pola contra, os ratos DIO non diminuíron a inxesta de alimentos cando a EE diminuíu. Así, ao final do estudo, os ratos a 30 °C tiñan un peso corporal, masa graxa e glicerol e triglicéridos plasmáticos máis altos que os ratos a 22 °C. O desequilibrio nos ratos DIO pode deberse a un aumento das dietas baseadas no pracer.
O rato é o modelo animal máis empregado para o estudo da fisioloxía e fisiopatoloxía humanas, e adoita ser o animal predeterminado que se emprega nas primeiras etapas do descubrimento e desenvolvemento de fármacos. Non obstante, os ratos difiren dos humanos en varios aspectos fisiolóxicos importantes, e aínda que a escala alométrica pódese empregar ata certo punto para traducirse aos humanos, as enormes diferenzas entre ratos e humanos residen na termorregulación e na homeostase enerxética. Isto demostra unha inconsistencia fundamental. A masa corporal media dos ratos adultos é polo menos mil veces menor que a dos adultos (50 g fronte a 50 kg), e a relación superficie-masa difire unhas 400 veces debido á transformación xeométrica non lineal descrita por Mee. Ecuación 2. Como resultado, os ratos perden significativamente máis calor en relación co seu volume, polo que son máis sensibles á temperatura, máis propensos á hipotermia e teñen unha taxa metabólica basal media dez veces maior que a dos humanos. Á temperatura ambiente estándar (~22 °C), os ratos deben aumentar o seu gasto enerxético total (EE) aproximadamente un 30 % para manter a temperatura corporal central. A temperaturas máis baixas, o EE aumenta aínda máis, aproximadamente un 50 % e un 100 % a 15 e 7 °C, en comparación co EE a 22 °C. Polo tanto, as condicións estándar de vivenda inducen unha resposta a estrés por frío, o que podería comprometer a transferibilidade dos resultados en ratos aos humanos, xa que os humanos que viven nas sociedades modernas pasan a maior parte do tempo en condicións termoneutrais (porque a nosa menor relación superficies-volume fainos menos sensibles á temperatura, xa que creamos unha zona termoneutra (TNZ) ao noso redor). O EE por riba da taxa metabólica basal) abrangue entre ~19 e 30 °C6, mentres que os ratos teñen unha banda máis alta e estreita que abrangue só entre 2 e 4 °C7,8. De feito, este importante aspecto recibiu unha atención considerable nos últimos anos4, 7,8,9,10,11,12 e suxeriuse que algunhas "diferenzas entre especies" poden mitigarse aumentando a temperatura da cuncha9. Non obstante, non hai consenso sobre o rango de temperatura que constitúe a termoneutralidade nos ratos. Polo tanto, segue a ser controvertido se a temperatura crítica máis baixa no rango termoneutro en ratos dun só xeonllo está máis preto dos 25 °C ou máis preto dos 30 °C4, 7, 8, 10, 12. O EE e outros parámetros metabólicos limitáronse a horas ou días, polo que non está claro ata que punto a exposición prolongada a diferentes temperaturas pode afectar parámetros metabólicos como o peso corporal. consumo, utilización de substratos, tolerancia á glicosa e concentracións plasmáticas de lípidos e glicosa e hormonas reguladoras do apetito. Ademais, necesítase máis investigación para determinar ata que punto a dieta pode influír nestes parámetros (os ratos DIO cunha dieta rica en graxas poden estar máis orientados a unha dieta baseada no pracer (hedónica)). Para proporcionar máis información sobre este tema, examinamos o efecto da temperatura de cría nos parámetros metabólicos mencionados anteriormente en ratos machos adultos de peso normal e ratos machos con obesidade inducida pola dieta (DIO) cunha dieta rica en graxas do 45 %. Os ratos mantivéronse a 22, 25, 27,5 ou 30 °C durante polo menos tres semanas. Non se estudaron temperaturas inferiores a 22 °C porque o aloxamento estándar para animais raramente está por debaixo da temperatura ambiente. Descubrimos que os ratos DIO de peso normal e de círculo único responderon de xeito similar aos cambios na temperatura do recinto en termos de EE e independentemente das condicións do recinto (con ou sen material de refuxio/niño). Non obstante, mentres que os ratos de peso normal axustaron a súa inxesta de alimento segundo o EE, a inxesta de alimento dos ratos DIO foi en gran medida independente do EE, o que resultou en que os ratos gañaron máis peso. Segundo os datos de peso corporal, as concentracións plasmáticas de lípidos e corpos cetónicos mostraron que os ratos DIO a 30 °C tiñan un balance enerxético máis positivo que os ratos a 22 °C. As razóns subxacentes das diferenzas no balance da inxesta enerxética e EE entre os ratos de peso normal e os DIO requiren máis estudos, pero poden estar relacionadas con cambios fisiopatolóxicos nos ratos DIO e o efecto das dietas baseadas no pracer como resultado dunha dieta obesa.
O EE aumentou linealmente de 30 a 22 °C e foi aproximadamente un 30 % maior a 22 °C en comparación con 30 °C (Fig. 1a, b). A taxa de intercambio respiratorio (RER) foi independente da temperatura (Fig. 1c, d). A inxesta de alimentos foi consistente coa dinámica do EE e aumentou ao diminuír a temperatura (tamén ~30 % maior a 22 °C en comparación con 30 °C (Fig. 1e, f). Inxesta de auga. O volume e o nivel de actividade non dependían da temperatura (Fig. 1g).
Os ratos machos (C57BL/6J, 20 semanas de idade, aloxamento individual, n=7) foron aloxados en gaiolas metabólicas a 22 °C durante unha semana antes do inicio do estudo. Dous días despois da recollida dos datos de referencia, a temperatura aumentou en incrementos de 2 °C ás 06:00 horas do día (comezo da fase luminosa). Os datos preséntanse como media ± erro estándar da media, e a fase escura (18:00–06:00 h) represéntase mediante un cadro gris. a Gasto enerxético (kcal/h), b Gasto enerxético total a varias temperaturas (kcal/24 h), c Taxa de intercambio respiratorio (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d RER media na fase luminosa e escura (VCO2/VO2) (o valor cero defínese como 0,7). e inxesta acumulada de alimentos (g), f inxesta total de alimentos en 24 h, g inxesta total de auga en 24 h (ml), h inxesta total de auga en 24 h, i nivel de actividade acumulada (m) e j nivel de actividade total (m/24 h) . ). Os ratos mantivéronse á temperatura indicada durante 48 horas. Os datos mostrados para 24, 26, 28 e 30 °C refírense ás últimas 24 horas de cada ciclo. Os ratos permaneceron alimentados durante todo o estudo. A significación estatística comprobouse mediante medicións repetidas de ANOVA unidireccional seguida da proba de comparación múltiple de Tukey. Os asteriscos indican significación para o valor inicial de 22 °C, o sombreado indica significación entre outros grupos segundo 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.Calculáronse os valores medios para todo o período experimental (0-192 horas). n = 7.
Do mesmo xeito que no caso dos ratos de peso normal, o EE aumentou linealmente coa diminución da temperatura e, neste caso, o EE tamén foi aproximadamente un 30 % maior a 22 °C en comparación con 30 °C (Fig. 2a, b). O RER non cambiou a diferentes temperaturas (Fig. 2c, d). En contraste cos ratos de peso normal, a inxesta de alimentos non foi consistente co EE en función da temperatura ambiente. A inxesta de alimentos, a inxesta de auga e o nivel de actividade foron independentes da temperatura (Figs. 2e–j).
Os ratos machos (C57BL/6J, 20 semanas) DIO foron aloxados individualmente en gaiolas metabólicas a 22 °C durante unha semana antes do comezo do estudo. Os ratos poden usar HFD ao 45 % ad libitum. Despois da aclimatación durante dous días, recolléronse os datos basais. Posteriormente, a temperatura aumentou en incrementos de 2 °C cada dous días ás 06:00 (comezo da fase luminosa). Os datos preséntanse como media ± erro estándar da media, e a fase escura (18:00–06:00 h) represéntase mediante un cadro gris. a Gasto enerxético (kcal/h), b Gasto enerxético total a varias temperaturas (kcal/24 h), c Taxa de intercambio respiratorio (VCO2/VO2: 0,7–1,0), d RER media na fase luminosa e escura (VCO2/VO2) (o valor cero defínese como 0,7). e inxesta acumulada de alimentos (g), f inxesta total de alimentos en 24 h, g inxesta total de auga en 24 h (ml), h inxesta total de auga en 24 h, i nivel de actividade acumulada (m) e j nivel de actividade total (m/24 h). Os ratos mantivéronse á temperatura indicada durante 48 horas. Os datos mostrados para 24, 26, 28 e 30 °C refírense ás últimas 24 horas de cada ciclo. Os ratos mantivéronse ao 45 % de HFD ata o final do estudo. A significación estatística comprobouse mediante medicións repetidas de ANOVA unidireccional seguida da proba de comparación múltiple de Tukey. Os asteriscos indican significación para o valor inicial de 22 °C, o sombreado indica significación entre outros grupos segundo 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.Calculáronse os valores medios para todo o período experimental (0-192 horas). n = 7.
Noutra serie de experimentos, examinamos o efecto da temperatura ambiente nos mesmos parámetros, pero esta vez entre grupos de ratos que se mantiveron constantemente a unha determinada temperatura. Os ratos dividíronse en catro grupos para minimizar os cambios estatísticos na media e na desviación estándar do peso corporal, a graxa e o peso corporal normal (Fig. 3a-c). Despois de 7 días de aclimatación, rexistráronse 4,5 días de EE. A EE vese afectada significativamente pola temperatura ambiente tanto durante as horas de luz como pola noite (Fig. 3d) e aumenta linealmente a medida que a temperatura diminúe de 27,5 °C a 22 °C (Fig. 3e). En comparación con outros grupos, a RER do grupo de 25 °C reduciuse algo e non houbo diferenzas entre os grupos restantes (Fig. 3f, g). A inxesta de alimentos paralela ao patrón de EE a aumentou aproximadamente un 30 % a 22 °C en comparación con 30 °C (Fig. 3h, i). O consumo de auga e os niveis de actividade non diferiron significativamente entre os grupos (Fig. 3j, k). A exposición a diferentes temperaturas durante un máximo de 33 días non provocou diferenzas no peso corporal, a masa magra e a masa graxa entre os grupos (Fig. 3n-s), pero resultou nunha diminución da masa corporal magra de aproximadamente o 15 % en comparación coas puntuacións autodeclaradas (Fig. 3n-s). 3b, r, c)) e a masa graxa aumentou en máis de 2 veces (de ~1 g a 2–3 g, Fig. 3c, t, c). Desafortunadamente, a cámara a 30 °C ten erros de calibración e non pode proporcionar datos precisos de EE e RER.
- Peso corporal (a), masa magra (b) e masa graxa (c) despois de 8 días (un día antes da transferencia ao sistema SABLE). d Consumo de enerxía (kcal/h). e Consumo medio de enerxía (0–108 horas) a varias temperaturas (kcal/24 horas). f Índice de intercambio respiratorio (RER) (VCO2/VO2). g RER medio (VCO2/VO2). h Inxesta total de alimentos (g). i Inxesta media de alimentos (g/24 horas). j Consumo total de auga (ml). k Consumo medio de auga (ml/24 h). l Nivel de actividade acumulada (m). m Nivel de actividade medio (m/24 h). n peso corporal no día 18, o cambio no peso corporal (do -8 ao día 18), p masa magra no día 18, q cambio na masa magra (do -8 ao día 18), r masa graxa no día 18 e cambio na masa graxa (de -8 a 18 días). A significancia estatística das medidas repetidas comprobouse mediante ANOVA de unha vía seguida da proba 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.Os datos preséntanse como media + erro estándar da media, a fase escura (18:00-06:00 h) represéntase mediante caixas grises. Os puntos nos histogramas representan ratos individuais. Os valores medios calculáronse para todo o período experimental (0-108 horas). n = 7.
Os ratos foron emparellados en peso corporal, masa magra e masa graxa ao comezo do estudo (Figs. 4a-c) e mantivéronse a 22, 25, 27,5 e 30 °C como nos estudos con ratos de peso normal. Ao comparar grupos de ratos, a relación entre a EE e a temperatura mostrou unha relación lineal similar coa temperatura ao longo do tempo nos mesmos ratos. Así, os ratos mantidos a 22 °C consumiron aproximadamente un 30 % máis de enerxía que os ratos mantidos a 30 °C (Fig. 4d, e). Ao estudar os efectos en animais, a temperatura non sempre afectou o RER (Fig. 4f, g). A inxesta de alimentos, a inxesta de auga e a actividade non se viron afectadas significativamente pola temperatura (Figs. 4h-m). Despois de 33 días de cría, os ratos a 30 °C tiñan un peso corporal significativamente maior que os ratos a 22 °C (Fig. 4n). En comparación cos seus respectivos puntos basais, os ratos criados a 30 °C tiñan pesos corporais significativamente maiores que os ratos criados a 22 °C (media ± erro estándar da media: Fig. 4o). O aumento de peso relativamente maior debeuse a un aumento da masa graxa (Fig. 4p, q) en lugar de a un aumento da masa magra (Fig. 4r, s). En consonancia co menor valor de EE a 30 °C, a expresión de varios xenes BAT que aumentan a función/actividade de BAT reduciuse a 30 °C en comparación con 22 °C: Adra1a, Adrb3 e Prdm16. Outros xenes clave que tamén aumentan a función/actividade de BAT non se viron afectados: Sema3a (regulación do crecemento das neuritas), Tfam (bioxénese mitocondrial), Adrb1, Adra2a, Pck1 (gluconeoxénese) e Cpt1a. Sorprendentemente, Ucp1 e Vegf-a, asociados cun aumento da actividade termoxénica, non diminuíron no grupo a 30 °C. De feito, os niveis de Ucp1 en tres ratos foron máis altos que no grupo de 22 °C, e Vegf-a e Adrb2 estaban significativamente elevados. En comparación co grupo de 22 °C, os ratos mantidos a 25 °C e 27,5 °C non mostraron cambios (Figura suplementaria 1).
- Peso corporal (a), masa magra (b) e masa graxa (c) despois de 9 días (un día antes da transferencia ao sistema SABLE). d Consumo de enerxía (EE, kcal/h). e Consumo medio de enerxía (0–96 horas) a varias temperaturas (kcal/24 horas). f Índice de intercambio respiratorio (RER, VCO2/VO2). g RER medio (VCO2/VO2). h Inxesta total de alimentos (g). i Inxesta media de alimentos (g/24 horas). j Consumo total de auga (ml). k Consumo medio de auga (ml/24 h). l Nivel de actividade acumulada (m). m Nivel de actividade medio (m/24 h). n Peso corporal no día 23 (g), o Cambio no peso corporal, p Masa magra, q Cambio na masa magra (g) no día 23 en comparación co día 9, Cambio na masa graxa (g) no día 23, masa graxa (g) en comparación co día 8, día 23 en comparación co día -8. A significancia estatística das medidas repetidas comprobouse mediante ANOVA de unha vía seguida da proba 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.Os datos preséntanse como media + erro estándar da media, a fase escura (18:00-06:00 h) represéntase mediante caixas grises. Os puntos nos histogramas representan ratos individuais. Os valores medios calculáronse para todo o período experimental (0-96 horas). n = 7.
Do mesmo xeito que os humanos, os ratos adoitan crear microambientes para reducir a perda de calor ao medio ambiente. Para cuantificar a importancia deste ambiente para a EE, avaliamos a EE a 22, 25, 27,5 e 30 °C, con ou sen protectores de coiro e material de aniñamento. A 22 °C, a adición de peles estándar reduce a EE aproximadamente un 4 %. A adición posterior de material de aniñamento reduciu a EE entre un 3 e un 4 % (Fig. 5a, b). Non se observaron cambios significativos no RER, na inxesta de alimento, na inxesta de auga ou nos niveis de actividade coa adición de casas ou peles + roupa de cama (Figura 5i-p). A adición de pel e material de aniñamento tamén reduciu significativamente a EE a 25 e 30 °C, pero as respostas foron cuantitativamente menores. A 27,5 °C non se observou diferenza. Cabe destacar que, nestes experimentos, a EE diminuíu co aumento da temperatura, neste caso aproximadamente un 57 % menor que a EE a 30 °C en comparación con 22 °C (Fig. 5c-h). A mesma análise realizouse só para a fase lumínica, onde o EE estaba máis preto da taxa metabólica basal, xa que neste caso os ratos descansaban principalmente na pel, o que resultaba en tamaños de efecto comparables a diferentes temperaturas (Fig. suplementaria 2a-h).
Datos para ratos de refuxio e material de niño (azul escuro), fogar pero sen material de niño (azul claro) e material do fogar e do niño (laranxa). Consumo de enerxía (EE, kcal/h) para as habitacións a, c, e e g a 22, 25, 27,5 e 30 °C, b, d, f e h significan EE (kcal/h). Datos ip para ratos aloxados a 22 °C: i frecuencia respiratoria (RER, VCO2/VO2), j RER media (VCO2/VO2), k inxesta acumulada de alimentos (g), l inxesta media de alimentos (g/24 h), m inxesta total de auga (mL), n inxesta media de auga AUC (mL/24 h), o actividade total (m), p nivel medio de actividade (m/24 h). Os datos preséntanse como media + erro estándar da media, a fase escura (18:00-06:00 h) represéntase mediante caixas grises. Os puntos nos histogramas representan ratos individuais. A significancia estatística das medidas repetidas comprobouse mediante ANOVA de unha vía seguida da proba de comparación múltiple de Tukey. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *Π<0,05, **Π<0,01. *P<0,05, **P<0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *P < 0,05, **P < 0,01. *Π<0,05, **Π<0,01. *P<0,05, **P<0,01.Calculáronse os valores medios para todo o período experimental (0-72 horas). n = 7.
En ratos con peso normal (2-3 horas de xexún), a crianza a diferentes temperaturas non provocou diferenzas significativas nas concentracións plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, ALT e AST, senón nas de HDL en función da temperatura. Figura 6a-e). As concentracións plasmáticas en xexún de leptina, insulina, péptido C e glicagón tampouco diferiron entre os grupos (Figuras 6g-j). O día da proba de tolerancia á glicosa (despois de 31 días a diferentes temperaturas), o nivel basal de glicosa no sangue (5-6 horas de xexún) era de aproximadamente 6,5 mM, sen diferenza entre os grupos. A administración de glicosa oral aumentou significativamente as concentracións de glicosa no sangue en todos os grupos, pero tanto a concentración máxima como a área incremental baixo as curvas (iAUC) (15–120 min) foron menores no grupo de ratos aloxados a 30 °C (puntos de tempo individuais: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) en comparación cos ratos aloxados a 22, 25 e 27,5 °C (que non difiren entre si). A administración de glicosa oral aumentou significativamente as concentracións de glicosa no sangue en todos os grupos, pero tanto a concentración máxima como a área incremental baixo as curvas (iAUC) (15–120 min) foron menores no grupo de ratos aloxados a 30 °C (puntos de tempo individuais: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) en comparación cos ratos aloxados a 22, 25 e 27,5 °C (que non difiren entre si). Пероральное ведение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови ва глюкозы в крови во гвсрови во гвсруьно повышало концентрацию как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были нижпей нижпе temperatura de temperatura a 30 °C 0,0001, рис. 6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 e 27,5 ° C (которые не различались мсожуй месожуй). A administración oral de glicosa aumentou significativamente as concentracións de glicosa no sangue en todos os grupos, pero tanto a concentración máxima como a área incremental baixo as curvas (iAUC) (15–120 min) foron menores no grupo de ratos a 30 °C (puntos de tempo separados: P < 0,05–P < 0,0001, Fig. 6k, l) en comparación cos ratos mantidos a 22, 25 e 27,5 °C (que non difiren entre si).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（吶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 口 饲，兼浓度 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 点 点 0.0: P: <0. 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、A administración oral de glicosa aumentou significativamente as concentracións de glicosa no sangue en todos os grupos, pero tanto a concentración máxima como a área baixo a curva (iAUC) (15–120 min) foron menores no grupo de ratos alimentados a 30 °C (todos os puntos temporais).: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0,05–P < 0,0001, Fig.6l, l) en comparación con ratos mantidos a 22, 25 e 27,5 °C (sen diferenza entre si).
As concentracións plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, péptido C e glicagón móstranse en ratos DIO(al) machos adultos despois de 33 días de alimentación á temperatura indicada. Os ratos non foron alimentados 2-3 horas antes da mostra de sangue. A excepción foi unha proba de tolerancia oral á glicosa, que se realizou dous días antes do final do estudo en ratos en xexún durante 5-6 horas e mantidos á temperatura axeitada durante 31 días. Os ratos foron expuestos a 2 g/kg de peso corporal. Os datos de área baixo a curva (L) exprésanse como datos incrementais (iAUC). Os datos preséntanse como media ± SEM. Os puntos representan mostras individuais. *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 ratos DIO (tamén en xexún durante 2-3 horas), as concentracións plasmáticas de colesterol, HDL, ALT, AST e FFA non diferiron entre os grupos. Tanto os TG como o glicerol estiveron significativamente elevados no grupo a 30 °C en comparación co grupo a 22 °C (Figuras 7a-h). Pola contra, o 3-GB foi aproximadamente un 25 % máis baixo a 30 °C en comparación con 22 °C (Figura 7b). Polo tanto, aínda que os ratos mantidos a 22 °C tiveron un balance enerxético global positivo, como suxire o aumento de peso, as diferenzas nas concentracións plasmáticas de TG, glicerol e 3-HB suxiren que os ratos a 22 °C cando a mostraxe foi inferior a 22 °C. Os ratos criados a 30 °C estaban nun estado enerxeticamente relativamente máis negativo. En consonancia con isto, as concentracións hepáticas de glicerol e TG extraíbles, pero non de glicóxeno e colesterol, foron maiores no grupo a 30 °C (Figura suplementaria 3a-d). Para investigar se as diferenzas dependentes da temperatura na lipólise (medidas polos TG e glicerol plasmáticos) son o resultado de cambios internos na graxa epididimaria ou inguinal, extraímos tecido adiposo destas reservas ao final do estudo e cuantificamos os ácidos graxos libres ex vivo e a liberación de glicerol. En todos os grupos experimentais, as mostras de tecido adiposo dos depósitos epididimarios e inguinais mostraron un aumento de polo menos o dobre na produción de glicerol e FFA en resposta á estimulación con isoproterenol (Figura suplementaria 4a-d). Non obstante, non se atopou ningún efecto da temperatura da cuncha sobre a lipólise basal ou estimulada por isoproterenol. En consonancia cun maior peso corporal e masa graxa, os niveis de leptina plasmática foron significativamente máis altos no grupo de 30 °C que no grupo de 22 °C (Figura 7i). Pola contra, os niveis plasmáticos de insulina e péptido C non diferiron entre os grupos de temperatura (Fig. 7k, k), pero o glicagón plasmático mostrou unha dependencia da temperatura, pero neste caso case 22 °C no grupo oposto foi o dobre en comparación con 30 °C. DO Grupo C (Fig. 7l). O FGF21 non diferiu entre os diferentes grupos de temperatura (Fig. 7m). O día da PTGO, a glicosa no sangue basal foi de aproximadamente 10 mM e non diferiu entre os ratos aloxados a diferentes temperaturas (Fig. 7n). A administración oral de glicosa aumentou os niveis de glicosa no sangue e alcanzou o máximo en todos os grupos a unha concentración duns 18 mM 15 minutos despois da dosificación. Non houbo diferenzas significativas na iAUC (15–120 min) e nas concentracións en diferentes puntos de tempo despois da dosificación (15, 30, 60, 90 e 120 min) (Figura 7n, o).
As concentracións plasmáticas de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT, AST, FFA, glicerol, leptina, insulina, péptido C, glicagón e FGF21 observáronse en ratos DIO (ao) machos adultos despois de 33 días de alimentación. temperatura especificada. Os ratos non foron alimentados 2-3 horas antes da mostra de sangue. A proba de tolerancia oral á glicosa foi unha excepción, xa que se realizou a unha dose de 2 g/kg de peso corporal dous días antes do final do estudo en ratos que estiveron en xexún durante 5-6 horas e mantidos á temperatura axeitada durante 31 días. Os datos da área baixo a curva (o) móstranse como datos incrementais (iAUC). Os datos preséntanse como media ± SEM. Os puntos representan mostras individuais. *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.
A transferibilidade dos datos de roedores aos humanos é unha cuestión complexa que xoga un papel central na interpretación da importancia das observacións no contexto da investigación fisiolóxica e farmacolóxica. Por razóns económicas e para facilitar a investigación, os ratos adoitan manterse a temperatura ambiente por debaixo da súa zona termoneutra, o que resulta na activación de varios sistemas fisiolóxicos compensatorios que aumentan a taxa metabólica e potencialmente prexudican a traducibilidade9. Polo tanto, a exposición dos ratos ao frío pode facer que os ratos sexan resistentes á obesidade inducida pola dieta e pode previr a hiperglicemia en ratas tratadas con estreptozotocina debido ao aumento do transporte de glicosa non dependente da insulina. Non obstante, non está claro ata que punto a exposición prolongada a varias temperaturas relevantes (desde ambiente ata termoneutra) afecta á diferente homeostase enerxética dos ratos de peso normal (con comida) e dos ratos DIO (con HFD) e aos parámetros metabólicos, así como a medida en que foron capaces de equilibrar un aumento da EE cun aumento da inxesta de alimentos. O estudo presentado neste artigo ten como obxectivo achegar algo de claridade a este tema.
Demostramos que en ratos adultos con peso normal e ratos DIO machos, o EE está inversamente relacionado coa temperatura ambiente entre 22 e 30 °C. Polo tanto, o EE a 22 °C foi aproximadamente un 30 % maior que a 30 °C en ambos os modelos de rato. Non obstante, unha diferenza importante entre os ratos con peso normal e os ratos DIO é que, mentres que os ratos con peso normal coincidiron co EE a temperaturas máis baixas axustando a inxesta de alimentos en consecuencia, a inxesta de alimentos dos ratos DIO variou a diferentes niveis. As temperaturas do estudo foron similares. Despois dun mes, os ratos DIO mantidos a 30 °C gañaron máis peso corporal e masa graxa que os ratos mantidos a 22 °C, mentres que os humanos normais mantidos á mesma temperatura e durante o mesmo período de tempo non provocaron febre. diferenza dependente no peso corporal. ratos de peso. En comparación con temperaturas próximas á termoneutralidade ou a temperatura ambiente, o crecemento a temperatura ambiente resultou en ratos DIO ou de peso normal cunha dieta rica en graxas, pero non cunha dieta de ratos de peso normal, para gañar relativamente menos peso corporal. Apoiado por outros estudos17,18,19,20,21 pero non por todos22,23.
Hipótesese que a capacidade de crear un microambiente para reducir a perda de calor despraza a neutralidade térmica cara á esquerda8, 12. No noso estudo, tanto a adición de material de aniñamento como a ocultación reduciron a EE, pero non deron lugar a unha neutralidade térmica ata os 28 °C. Polo tanto, os nosos datos non apoian que o punto baixo de termoneutralidade en ratos adultos dun só xeonllo, con ou sen casas enriquecidas ambientalmente, deba ser de 26-28 °C como se mostra8,12, pero si apoian outros estudos que mostran temperaturas de termoneutralidade de 30 °C en ratos de punto baixo7, 10, 24. Para complicar as cousas, demostrouse que o punto termoneutral nos ratos non é estático durante o día, xa que é máis baixo durante a fase de repouso (luz), posiblemente debido a unha menor produción de calorías como resultado da actividade e da termoxénese inducida pola dieta. Así, na fase lumínica, o punto inferior de neutralidade térmica resulta ser de ~29 °C e, na fase escura, de ~33 °C25.
En última instancia, a relación entre a temperatura ambiente e o consumo total de enerxía vén determinada pola disipación da calor. Neste contexto, a relación entre a superficie e o volume é un determinante importante da sensibilidade térmica, que afecta tanto á disipación da calor (superficie) como á xeración de calor (volume). Ademais da superficie, a transferencia de calor tamén vén determinada polo illamento (taxa de transferencia de calor). Nos humanos, a masa graxa pode reducir a perda de calor creando unha barreira illante arredor da cuncha corporal, e suxeriuse que a masa graxa tamén é importante para o illamento térmico nos ratos, baixando o punto termoneutro e reducindo a sensibilidade á temperatura por debaixo do punto térmico neutro (pendente da curva). temperatura ambiente en comparación coa EE)12. O noso estudo non foi deseñado para avaliar directamente esta suposta relación porque os datos da composición corporal recolléronse 9 días antes de que se recollesen os datos de gasto enerxético e porque a masa graxa non foi estable ao longo do estudo. Non obstante, dado que os ratos de peso normal e DIO teñen unha EE un 30 % menor a 30 °C que a 22 °C a pesar dunha diferenza de polo menos 5 veces na masa graxa, os nosos datos non apoian que a obesidade deba proporcionar un factor de illamento básico, polo menos non no rango de temperatura investigado. Isto está en consonancia con outros estudos mellor deseñados para explorar isto4,24. Nestes estudos, o efecto illante da obesidade foi pequeno, pero descubriuse que o pelo proporcionaba entre o 30 e o 50 % do illamento térmico total4,24. Non obstante, en ratos mortos, a condutividade térmica aumentou aproximadamente un 450 % inmediatamente despois da morte, o que suxire que o efecto illante do pelo é necesario para que funcionen os mecanismos fisiolóxicos, incluída a vasoconstrición. Ademais das diferenzas entre especies no pelo entre ratos e humanos, o deficiente efecto illante da obesidade nos ratos tamén pode estar influenciado polas seguintes consideracións: o factor illante da masa graxa humana está mediado principalmente pola masa graxa subcutánea (grosor)26,27. Normalmente en roedores Menos do 20 % da graxa animal total28. Ademais, a masa graxa total pode nin sequera ser unha medida subóptima do illamento térmico dun individuo, xa que se argumentou que a mellora do illamento térmico compénsase co inevitable aumento da superficie (e, polo tanto, do aumento da perda de calor) a medida que aumenta a masa graxa.
En ratos con peso normal, as concentracións plasmáticas en xexún de TG, 3-HB, colesterol, HDL, ALT e AST non cambiaron a diversas temperaturas durante case 5 semanas, probablemente porque os ratos estaban no mesmo estado de balance enerxético. Eran os mesmos en peso e composición corporal que ao final do estudo. En consonancia coa semellanza na masa graxa, tampouco houbo diferenzas nos niveis plasmáticos de leptina, nin na insulina, péptido C e glicagón en xexún. Atopáronse máis sinais nos ratos DIO. Aínda que os ratos a 22 °C tampouco tiñan un balance enerxético negativo global neste estado (a medida que gañaban peso), ao final do estudo tiñan unha deficiencia enerxética relativamente maior en comparación cos ratos criados a 30 °C, en condicións como unha alta produción de cetonas polo corpo (3-GB) e unha diminución da concentración de glicerol e TG no plasma. Non obstante, as diferenzas na lipólise dependentes da temperatura non parecen ser o resultado de cambios intrínsecos na graxa epididimaria ou inguinal, como os cambios na expresión da lipase sensible á adipohormona, xa que os FFA e o glicerol liberados da graxa extraída destes depósitos están entre si. Os grupos de temperatura son similares entre si. Aínda que non investigamos o ton simpático no presente estudo, outros descubriron que (baseado na frecuencia cardíaca e na presión arterial media) está linealmente relacionado coa temperatura ambiente en ratos e é aproximadamente máis baixo a 30 °C que a 22 °C (20 % C). Polo tanto, as diferenzas no ton simpático dependentes da temperatura poden desempeñar un papel na lipólise no noso estudo, pero dado que un aumento do ton simpático estimula en lugar de inhibir a lipólise, outros mecanismos poden contrarrestar esta diminución en ratos cultivados. Papel potencial na descomposición da graxa corporal. Temperatura ambiente. Ademais, parte do efecto estimulante do ton simpático sobre a lipólise está mediado indirectamente por unha forte inhibición da secreción de insulina, o que destaca o efecto da suplementación que interrompe a insulina sobre a lipólise30, pero no noso estudo, a insulina plasmática en xexún e o ton simpático do péptido C a diferentes temperaturas non foron suficientes para alterar a lipólise. En cambio, descubrimos que as diferenzas no estado enerxético foron probablemente o principal contribuínte a estas diferenzas nos ratos DIO. As razóns subxacentes que levan a unha mellor regulación da inxesta de alimentos con EE en ratos de peso normal requiren máis estudos. En xeral, con todo, a inxesta de alimentos está controlada por sinais homeostáticos e hedónicos31,32,33. Aínda que existe debate sobre cal dos dous sinais é cuantitativamente máis importante,31,32,33 é ben sabido que o consumo a longo prazo de alimentos ricos en graxas leva a un comportamento alimentario máis baseado no pracer que, ata certo punto, non está relacionado coa homeostase. . – inxesta de alimentos regulada34,35,36. Polo tanto, o aumento do comportamento alimentario hedónico dos ratos DIO tratados cun 45 % de HFD pode ser unha das razóns polas que estes ratos non equilibraron a inxesta de alimentos coa EE. Curiosamente, tamén se observaron diferenzas no apetito e nas hormonas reguladoras da glicosa no sangue nos ratos DIO con temperatura controlada, pero non nos ratos con peso normal. Nos ratos DIO, os niveis de leptina no plasma aumentaron coa temperatura e os niveis de glicagón diminuíron coa temperatura. A medida en que a temperatura pode influír directamente nestas diferenzas merece un estudo máis profundo, pero no caso da leptina, o balance enerxético negativo relativo e, polo tanto, a menor masa graxa nos ratos a 22 °C certamente xogaron un papel importante, xa que a masa graxa e a leptina no plasma están altamente correlacionadas37. Non obstante, a interpretación do sinal de glicagón é máis desconcertante. Do mesmo xeito que coa insulina, a secreción de glicagón foi fortemente inhibida por un aumento do ton simpático, pero previuse que o ton simpático máis alto estaba no grupo de 22 °C, que tiña as concentracións plasmáticas máis altas de glicagón. A insulina é outro potente regulador do glicagón plasmático, e a resistencia á insulina e a diabetes tipo 2 están fortemente asociadas coa hiperglicagonemia en xaxún e posprandial 38,39. Non obstante, os ratos DIO do noso estudo tamén eran insensibles á insulina, polo que este tampouco podería ser o factor principal no aumento da sinalización do glicagón no grupo de 22 °C. O contido de graxa hepática tamén está positivamente asociado cun aumento da concentración de glicagón plasmático, cuxos mecanismos, á súa vez, poden incluír a resistencia hepática ao glicagón, a diminución da produción de urea, o aumento das concentracións de aminoácidos circulantes e o aumento da secreción de glicagón estimulada por aminoácidos 40,41,42. Non obstante, dado que as concentracións extraíbles de glicerol e TG non diferiron entre os grupos de temperatura no noso estudo, isto tampouco podería ser un factor potencial no aumento das concentracións plasmáticas no grupo de 22 °C. A triiodotironina (T3) xoga un papel fundamental na taxa metabólica global e no inicio da defensa metabólica contra a hipotermia 43,44. Así, a concentración plasmática de T3, posiblemente controlada por mecanismos mediados centralmente,45,46 aumenta tanto en ratos como en humanos en condicións menos que termoneutras47, aínda que o aumento en humanos é menor, o que predispón máis aos ratos. Isto é consistente coa perda de calor ao ambiente. Non medimos as concentracións plasmáticas de T3 no presente estudo, pero as concentracións poden ter sido máis baixas no grupo de 30 °C, o que pode explicar o efecto deste grupo nos niveis plasmáticos de glicagón, xa que nós (Figura 5a actualizada) e outros demostramos que a T3 aumenta o glicagón plasmático dun xeito dependente da dose. Informouse de que as hormonas tiroideas inducen a expresión de FGF21 no fígado. Do mesmo xeito que o glicagón, as concentracións plasmáticas de FGF21 tamén aumentaron coas concentracións plasmáticas de T3 (Figura suplementaria 5b e ref. 48), pero en comparación co glicagón, as concentracións plasmáticas de FGF21 no noso estudo non se viron afectadas pola temperatura. As razóns subxacentes desta discrepancia requiren máis estudos, pero a indución de FGF21 impulsada por T3 debería producirse a niveis máis altos de exposición a T3 en comparación coa resposta de glicagón impulsada por T3 observada (Fig. suplementaria 5b).
Demostrouse que a HFD está fortemente asociada coa tolerancia alterada á glicosa e a resistencia á insulina (marcadores) en ratos criados a 22 °C. Non obstante, a HFD non se asociou nin coa tolerancia alterada á glicosa nin coa resistencia á insulina cando se cultivou nun ambiente termoneutral (definido aquí como 28 °C) 19. No noso estudo, esta relación non se replicou en ratos DIO, pero os ratos con peso normal mantidos a 30 °C melloraron significativamente a tolerancia á glicosa. A razón desta diferenza require máis estudos, pero pode estar influenciada polo feito de que os ratos DIO no noso estudo eran resistentes á insulina, con concentracións plasmáticas de péptido C en xaxún e concentracións de insulina de 12 a 20 veces maiores que as dos ratos con peso normal e no sangue co estómago baleiro. concentracións de glicosa duns 10 mM (uns 6 mM con peso corporal normal), o que parece deixar unha pequena xanela para calquera posible efecto beneficioso da exposición a condicións termoneutrais para mellorar a tolerancia á glicosa. Un posible factor de confusión é que, por razóns prácticas, a PTGO se realiza a temperatura ambiente. Polo tanto, os ratos aloxados a temperaturas máis altas experimentaron un choque frío leve, que pode afectar a absorción/eliminación da glicosa. Non obstante, baseándose en concentracións similares de glicosa no sangue en xexún en diferentes grupos de temperatura, é posible que os cambios na temperatura ambiente non afectasen significativamente os resultados.
Como se mencionou anteriormente, recentemente destacouse que aumentar a temperatura ambiente pode atenuar algunhas reaccións ao estrés por frío, o que pode cuestionar a transferibilidade dos datos de ratos aos humanos. Non obstante, non está claro cal é a temperatura óptima para manter ratos que imiten a fisioloxía humana. A resposta a esta pregunta tamén pode estar influenciada polo campo de estudo e o criterio de valoración que se está a estudar. Un exemplo disto é o efecto da dieta na acumulación de graxa no fígado, a tolerancia á glicosa e a resistencia á insulina19. En termos de gasto enerxético, algúns investigadores cren que a termoneutralidade é a temperatura óptima para a cría, xa que os humanos requiren pouca enerxía adicional para manter a súa temperatura corporal central, e definen unha temperatura nunha soa volta para ratos adultos como 30 °C7,10. Outros investigadores cren que unha temperatura comparable á que os humanos experimentan normalmente con ratos adultos nun só xeonllo é de 23-25 °C, xa que atoparon que a termoneutralidade é de 26-28 °C e, baseándose en que os humanos teñen unha temperatura máis baixa duns 3 °C, a súa temperatura crítica inferior, definida aquí como 23 °C, é lixeiramente 8,12. O noso estudo é consistente con varios outros estudos que afirman que a neutralidade térmica non se consegue a 26-28 °C4, 7, 10, 11, 24, 25, o que indica que 23-25 °C é demasiado baixo. Outro factor importante a ter en conta con respecto á temperatura ambiente e a termoneutralidade en ratos é o aloxamento individual ou en grupo. Cando os ratos se aloxaron en grupos en lugar de individualmente, como no noso estudo, a sensibilidade á temperatura reduciuse, posiblemente debido á amontoamento dos animais. Non obstante, a temperatura ambiente aínda estaba por debaixo do LTL de 25 cando se utilizaron tres grupos. Quizais a diferenza interespecie máis importante neste sentido sexa a importancia cuantitativa da actividade de BAT como defensa contra a hipotermia. Así, mentres que os ratos compensaron en gran medida a súa maior perda de calorías aumentando a actividade de BAT, que é superior ao 60 % de EE só a 5 °C,51,52 a contribución da actividade de BAT humana á EE foi significativamente maior, moito menor. Polo tanto, reducir a actividade de BAT pode ser unha forma importante de aumentar a tradución humana. A regulación da actividade de BAT é complexa, pero a miúdo está mediada polos efectos combinados da estimulación adrenérxica, as hormonas tiroideas e a expresión de UCP114,54,55,56,57. Os nosos datos indican que é necesario elevar a temperatura por riba dos 27,5 °C en comparación cos ratos a 22 °C para detectar diferenzas na expresión dos xenes BAT responsables da función/activación. Non obstante, as diferenzas atopadas entre os grupos a 30 e 22 °C non sempre indicaron un aumento na actividade de BAT no grupo de 22 °C porque Ucp1, Adrb2 e Vegf-a estaban regulados á baixa no grupo de 22 °C. A causa principal destes resultados inesperados aínda está por determinar. Unha posibilidade é que o seu aumento da expresión pode non reflectir un sinal de temperatura ambiente elevada, senón un efecto agudo de movelos de 30 °C a 22 °C o día da retirada (os ratos experimentaron isto 5-10 minutos antes da engalaxe).
Unha limitación xeral do noso estudo é que só estudamos ratos machos. Outras investigacións suxiren que o xénero pode ser unha consideración importante nas nosas indicacións principais, xa que as ratas femias dun só xeonllo son máis sensibles á temperatura debido a unha maior condutividade térmica e ao mantemento de temperaturas centrais máis controladas. Ademais, as ratas femias (con alimentación alta e alta concentración) mostraron unha maior asociación da inxesta de enerxía coa EE a 30 °C en comparación cos ratos machos que consumiron máis ratos do mesmo sexo (20 °C neste caso) 20. Así, nas ratas femias, o efecto do contido subtermonetral é maior, pero ten o mesmo patrón que nos ratos machos. No noso estudo, centrámonos en ratos machos dun só xeonllo, xa que estas son as condicións nas que se realizan a maioría dos estudos metabólicos que examinan a EE. Outra limitación do noso estudo foi que os ratos seguiron a mesma dieta durante todo o estudo, o que impediu estudar a importancia da temperatura ambiente para a flexibilidade metabólica (medida polos cambios no RER para os cambios na dieta en varias composicións de macronutrientes) en ratos femias e machos mantidos a 20 °C en comparación cos ratos correspondentes mantidos a 30 °C.
En conclusión, o noso estudo demostra que, como noutros estudos, os ratos de peso normal da primeira volta son termoneutrais por riba dos 27,5 °C previstos. Ademais, o noso estudo demostra que a obesidade non é un factor illante importante en ratos con peso normal ou DIO, o que resulta en proporcións de temperatura:EE similares en ratos DIO e peso normal. Aínda que a inxesta de alimentos dos ratos de peso normal foi consistente co EE e, polo tanto, mantivo un peso corporal estable en todo o rango de temperatura, a inxesta de alimentos dos ratos DIO foi a mesma a diferentes temperaturas, o que resultou nunha maior proporción de ratos a 30 °C. a 22 °C gañaron máis peso corporal. En xeral, xustifícanse estudos sistemáticos que examinen a posible importancia de vivir por debaixo de temperaturas termoneutrais debido á baixa tolerabilidade que se observa a miúdo entre estudos con ratos e humanos. Por exemplo, nos estudos de obesidade, unha explicación parcial para a xeralmente peor traducibilidade pode deberse ao feito de que os estudos de perda de peso murina adoitan realizarse en animais moderadamente estresados por frío que se manteñen a temperatura ambiente debido ao seu aumento de EE. Perda de peso esaxerada en comparación co peso corporal esperado dunha persoa, en particular se o mecanismo de acción depende do aumento do EE mediante o aumento da actividade de BAP, que é máis activa e actívase á temperatura ambiente que a 30 °C.
De acordo coa Lei danesa de experimentación animal (1987) e os Institutos Nacionais de Saúde (Publicación núm. 85-23) e o Convenio europeo para a protección dos vertebrados utilizados para fins experimentais e outros fins científicos (Consello de Europa núm. 123, Estrasburgo, 1985).
Obtivéronse ratos C57BL/6J machos de vinte semanas de idade en Janvier Saint Berthevin Cedex, Francia, e déronlles comida estándar ad libitum (Altromin 1324) e auga (~22 °C) despois dun ciclo de luz:escuridade de 12:12 horas a temperatura ambiente. Os ratos DIO machos (20 semanas) obtivéronse do mesmo provedor e déronlles acceso ad libitum a unha dieta rica en graxas do 45 % (n.º de cat. D12451, Research Diet Inc., NJ, EUA) e auga en condicións de cría. Os ratos adaptáronse ao ambiente unha semana antes do comezo do estudo. Dous días antes da transferencia ao sistema de calorimetría indirecta, os ratos pesáronse, sometéronselles a unha resonancia magnética (EchoMRITM, TX, EUA) e dividíronse en catro grupos correspondentes ao peso corporal, graxa e peso corporal normal.
Na Figura 8 móstrase un diagrama gráfico do deseño do estudo. Os ratos foron transferidos a un sistema de calorimetría indirecta pechado e con temperatura controlada en Sable Systems Internationals (Nevada, EUA), que incluía monitores de calidade de alimentos e auga e un marco Promethion BZ1 que rexistraba os niveis de actividade medindo as roturas do feixe. XYZ. Os ratos (n = 8) foron aloxados individualmente a 22, 25, 27,5 ou 30 °C utilizando roupa de cama pero sen refuxio nin material de aniñamento nun ciclo de luz:escuridade de 12:12 horas (luz: 06:00–18:00). 2500 ml/min. Os ratos foron aclimatados durante 7 días antes do rexistro. Os rexistros foron recollidos catro días seguidos. Despois, os ratos mantivéronse ás respectivas temperaturas a 25, 27,5 e 30 °C durante 12 días adicionais, tras os cales se engadiron os concentrados celulares como se describe a continuación. Mentres tanto, grupos de ratos mantidos a 22 °C mantivéronse a esta temperatura durante dous días máis (para recoller novos datos de referencia) e, a continuación, a temperatura aumentouse en pasos de 2 °C cada dous días ao comezo da fase lumínica (06:00) ata alcanzar os 30 °C. Despois diso, a temperatura baixouse a 22 °C e recolléronse datos durante outros dous días. Despois de dous días adicionais de rexistro a 22 °C, engadíronse peles a todas as células a todas as temperaturas e a recollida de datos comezou o segundo día (día 17) e durante tres días. Despois diso (día 20), engadíuse material de aniñamento (8-10 g) a todas as células ao comezo do ciclo lumínico (06:00) e recolléronse datos durante outros tres días. Así, ao final do estudo, os ratos mantidos a 22 °C mantivéronse a esta temperatura durante 21/33 días e a 22 °C durante os últimos 8 días, mentres que os ratos a outras temperaturas mantivéronse a esta temperatura durante 33 días/33 días. Os ratos foron alimentados durante o período de estudo.
Os ratos con peso normal e os DIO seguiron os mesmos procedementos do estudo. No día -9, os ratos foron pesados, sometéronse a unha resonancia magnética e dividíronse en grupos comparables en peso corporal e composición corporal. No día -7, os ratos foron transferidos a un sistema de calorimetría indirecta pechado con temperatura controlada fabricado por SABLE Systems International (Nevada, EUA). Os ratos aloxáronse individualmente con roupa de cama, pero sen materiais de niño nin refuxio. A temperatura establécese en 22, 25, 27,5 ou 30 °C. Despois dunha semana de aclimatación (días -7 a 0, os animais non foron molestados), recolléronse datos en catro días consecutivos (días 0-4, datos mostrados nas FIGURAS 1, 2, 5). Posteriormente, os ratos mantidos a 25, 27,5 e 30 °C mantivéronse en condicións constantes ata o día 17. Ao mesmo tempo, a temperatura no grupo de 22 °C aumentouse a intervalos de 2 °C cada dous días axustando o ciclo de temperatura (06:00 h) ao comezo da exposición á luz (os datos móstranse na Fig. 1). O día 15, a temperatura baixou a 22 °C e recompiláronse datos de dous días para proporcionar datos de referencia para tratamentos posteriores. Engadíuselles peles a todos os ratos o día 17 e material de aniñamento o día 20 (Fig. 5). O día 23, os ratos foron pesados e sometidos a unha resonancia magnética, e logo deixáronse sós durante 24 horas. O día 24, os ratos foron en xexún desde o comezo do fotoperíodo (06:00) e recibiron OGTT (2 g/kg) ás 12:00 (6-7 horas de xexún). Despois, os ratos foron devoltos ás súas respectivas condicións SABLE e sacrificados o segundo día (día 25).
Os ratos DIO (n = 8) seguiron o mesmo protocolo que os ratos de peso normal (como se describe anteriormente e na Figura 8). Os ratos mantiveron un 45 % de alta densidade enerxética durante todo o experimento de gasto enerxético.
O VO2 e o VCO2, así como a presión de vapor de auga, rexistráronse a unha frecuencia de 1 Hz cunha constante de tempo celular de 2,5 min. A inxesta de alimentos e auga recolleuse mediante o rexistro continuo (1 Hz) do peso dos cubos de alimentos e auga. O monitor de calidade empregado informou dunha resolución de 0,002 g. Os niveis de actividade rexistráronse usando un monitor de matriz de feixes 3D XYZ, os datos recolléronse a unha resolución interna de 240 Hz e informáronse cada segundo para cuantificar a distancia total percorrida (m) cunha resolución espacial efectiva de 0,25 cm. Os datos procesáronse con Sable Systems Macro Interpreter v.2.41, calculando o EE e o RER e filtrando os valores atípicos (por exemplo, eventos de comida falsa). O intérprete de macros está configurado para emitir datos para todos os parámetros cada cinco minutos.
Ademais de regular o EE, a temperatura ambiente tamén pode regular outros aspectos do metabolismo, incluído o metabolismo posprandial da glicosa, ao regular a secreción de hormonas que metabolizan a glicosa. Para probar esta hipótese, finalmente completamos un estudo da temperatura corporal provocando ratos de peso normal cunha carga oral de glicosa DIO (2 g/kg). Os métodos descríbense en detalle en materiais adicionais.
Ao final do estudo (día 25), os ratos foron mantidos en xexún durante 2-3 horas (comezando ás 06:00), anestesiados con isoflurano e sangrados completamente mediante venopunción retroorbital. A cuantificación de lípidos plasmáticos e hormonas e lípidos no fígado descríbese nos materiais complementarios.
Para investigar se a temperatura da cuncha causa cambios intrínsecos no tecido adiposo que afectan á lipólise, excisouse tecido adiposo inguinal e epididimario directamente de ratos despois da última fase da hemorraxia. Os tecidos procesáronse mediante o ensaio de lipólise ex vivo recentemente desenvolvido descrito nos Métodos Suplementarios.
O tecido adiposo marrón (TAM) recolleuse o día de finalización do estudo e procesouse segundo o descrito nos métodos complementarios.
Os datos preséntanse como media ± SEM. Os gráficos creáronse en GraphPad Prism 9 (La Jolla, CA) e os gráficos editáronse en Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA). A significación estatística avaliouse en GraphPad Prism e comprobouse mediante a proba t para datos emparellados, ANOVA unidireccional/bidireccional de medidas repetidas seguida da proba de comparacións múltiples de Tukey ou ANOVA unidireccional non emparellada seguida da proba de comparacións múltiples de Tukey segundo fose necesario. A distribución gaussiana dos datos validouse mediante a proba de normalidade de D'Agostino-Pearson antes da proba. O tamaño da mostra indícase na sección correspondente da sección "Resultados", así como na lenda. A repetición defínese como calquera medición tomada no mesmo animal (in vivo ou nunha mostra de tecido). En termos de reproducibilidade dos datos, demostrouse unha asociación entre o gasto enerxético e a temperatura do caso en catro estudos independentes que empregaron diferentes ratos cun deseño de estudo similar.
Os protocolos experimentais detallados, os materiais e os datos brutos están dispoñibles se o solicitan razoablemente o autor principal, Rune E. Kuhre. Este estudo non xerou novos reactivos únicos, liñas celulares/de animais transxénicos nin datos de secuenciación.
Para obter máis información sobre o deseño do estudo, consulta o resumo do Nature Research Report que aparece como ligazón a este artigo.
Todos os datos forman un gráfico. Os datos 1-7 foron depositados no repositorio da base de datos Science, co número de acceso: 1253.11.sciencedb.02284 ou https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. Os datos mostrados en ESM poden enviarse a Rune E Kuhre despois de probas razoables.
Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO e Tang-Christensen, M. Animais de laboratorio como modelos substitutos da obesidade humana. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO e Tang-Christensen, M. Animais de laboratorio como modelos substitutos da obesidade humana.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. e Tang-Christensen M. Animais de laboratorio como modelos substitutos da obesidade humana. Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO & Tang-Christensen, M. 实验动物作为人类肥胖的替代模型。 Nilsson, C., Raun, K., Yan, FF, Larsen, MO e Tang-Christensen, M. Animais de experimentación como modelo substituto para os humanos.Nilsson K, Raun K, Yang FF, Larsen MO. e Tang-Christensen M. Animais de laboratorio como modelos substitutos de obesidade en humanos.Acta de Farmacoloxía. delincuencia 33, 173–181 (2012).
Gilpin, DA Cálculo da nova constante de Mie e determinación experimental do tamaño da queimadura. Burns 22, 607–611 (1996).
Gordon, SJ O sistema termorregulador do rato: as súas implicacións para a transferencia de datos biomédicos aos humanos. Physiology. Behavior. 179, 55-66 (2017).
Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. No insulating effect of obesity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. No insulating effect of obesity.Fischer AW, Chikash RI, von Essen G., Cannon B. e Nedergaard J. No isolation effect of obesity. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. 肥胖没有绝缘作用。 Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. Ожирение не имеет изолирующего эффекта. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. A obesidade non ten ningún efecto illante.Si. J. Fisioloxía. Endócrino. Metabolismo. 311, E202–E213 (2016).
Lee, P. et al. O tecido adiposo marrón adaptado á temperatura modula a sensibilidade á insulina. Diabetes 63, 3686–3698 (2014).
Nakhon, KJ et al. Unha temperatura crítica máis baixa e a termoxénese inducida polo frío estaban inversamente relacionadas co peso corporal e a taxa metabólica basal en individuos delgados e con sobrepeso. J. Warmly. biology. 69, 238–248 (2017).
Fischer, AW, Cannon, B. e Nedergaard, J. Temperaturas óptimas de aloxamento para ratos que imiten o ambiente térmico dos humanos: un estudo experimental. Fischer, AW, Cannon, B. e Nedergaard, J. Temperaturas óptimas de aloxamento para ratos que imiten o ambiente térmico dos humanos: un estudo experimental.Fischer, AW, Cannon, B. e Nedergaard, J. Temperaturas óptimas nas casas para que os ratos imiten o ambiente térmico humano: un estudo experimental. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 小鼠模拟人类热环境的最佳住房温度：一项实验研究。 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. e Nedergaard J. Temperatura óptima de aloxamento para ratos que simulan o ambiente térmico humano: un estudo experimental.Moore. Metabolismo. 7, 161–170 (2018).
Keijer, J., Li, M. e Speakman, JR Cal é a mellor temperatura de vivenda para trasladar experimentos con ratos a humanos? Keijer, J., Li, M. e Speakman, JR Cal é a mellor temperatura de vivenda para trasladar experimentos con ratos a humanos?Keyer J, Lee M e Speakman JR Cal é a mellor temperatura ambiente para transferir experimentos con ratos a humanos? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR 将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？ Keijer, J., Li, M. e Speakman, JRKeyer J, Lee M e Speakman JR Cal é a temperatura óptima da cuncha para transferir experimentos con ratos a humanos?Moore. Metabolismo. 25, 168–176 (2019).
Seeley, RJ e MacDougald, OA. Ratos como modelos experimentais para a fisioloxía humana: cando importan varios graos na temperatura da vivenda. Seeley, RJ e MacDougald, OA. Ratos como modelos experimentais para a fisioloxía humana: cando importan varios graos na temperatura da vivenda. Seeley, RJ & MacDougald, OA Мыши как экспериментальные модели для физиологии человека: когда неспериментальные модели для физиологии человека: когда неспериментальные модели для физиологии человека: когда неспериментальные модели для физиологии человека имеют значение. Seeley, RJ e MacDougald, OA. Ratos como modelos experimentais para a fisioloxía humana: cando uns poucos graos nunha vivenda marcan a diferenza. Seeley, RJ & MacDougald, OA 小鼠作为人类生理学的实验模型：当几度的住房温度很重要时。 Seeley, RJ e MacDougald, OA Мыши Seeley, RJ & MacDougald, OA как экспериментальная модель физиологии человека: когда нескольная модель физиологии человека: когда нескольная нескольная модель физиологии помещении имеют значение. Seeley, RJ e MacDougald, OA. Ratos como modelo experimental de fisioloxía humana: cando importan uns poucos graos de temperatura ambiente.Metabolismo nacional. 3, 443–445 (2021).
Fischer, AW, Cannon, B. e Nedergaard, J. A resposta á pregunta «Cal é a mellor temperatura de vivenda para trasladar experimentos con ratos a humanos?» Fischer, AW, Cannon, B. e Nedergaard, J. A resposta á pregunta «Cal é a mellor temperatura de vivenda para trasladar experimentos con ratos a humanos?» Fischer, AW, Cannon, B. e Nedergaard, J. Resposta á pregunta «Cal é a mellor temperatura ambiente para transferir experimentos con ratos a humanos?» Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. 问题的答案“将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多”少 Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J.Fisher AW, Cannon B. e Nedergaard J. Respostas á pregunta «Cal é a temperatura óptima da cuncha para transferir experimentos con ratos a humanos?»Si: termoneutral. Moore. Metabolismo. 26, 1-3 (2019).
Data de publicación: 28 de outubro de 2022
