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생쥐에 대한 대부분의 대사 연구는 실온에서 수행되지만 이러한 조건에서 인간과 달리 생쥐는 내부 온도를 유지하는 데 많은 에너지를 소비합니다.여기서는 차우차우 또는 45% 고지방식이를 먹인 C57BL/6J 마우스의 정상 체중 및 식이 유발 비만(DIO)을 각각 설명합니다.간접 열량측정 시스템에서 마우스를 33일 동안 22, 25, 27.5 및 30℃에 두었다.우리는 에너지 소비가 30°C에서 22°C로 선형적으로 증가하고 두 마우스 모델 모두에서 22°C에서 약 30% 더 높다는 것을 보여줍니다.정상 체중의 쥐에서 음식 섭취는 EE에 대항했습니다.반대로, DIO 마우스는 EE가 감소할 때 음식 섭취를 감소시키지 않았습니다.따라서 연구가 끝날 때 30°C의 마우스는 22°C의 마우스보다 체중, 지방량, 혈장 글리세롤 및 트리글리세라이드가 더 높았습니다.DIO 생쥐의 불균형은 쾌락 기반 다이어트 증가로 인한 것일 수 있습니다.
마우스는 인간의 생리학 및 병태생리학 연구를 위해 가장 일반적으로 사용되는 동물 모델이며, 종종 약물 발견 및 개발의 초기 단계에서 사용되는 기본 동물입니다.그러나 생쥐는 몇 가지 중요한 생리학적 방식에서 인간과 다르며, 상대척도 스케일링을 어느 정도 사용하여 인간으로 해석할 수 있지만 생쥐와 인간의 큰 차이점은 체온 조절과 에너지 항상성에 있습니다.이것은 근본적인 불일치를 보여줍니다.성체 쥐의 평균 체질량은 성체보다 최소 1000배 이상 적고(50g vs. 50kg) 표면적 대 질량 비율은 Mee가 설명한 비선형 기하학적 변환으로 인해 약 400배 차이가 납니다. .방정식 2. 결과적으로 마우스는 부피에 비해 훨씬 더 많은 열을 잃어 온도에 더 민감하고 저체온증에 더 취약하며 평균 기초 대사율이 인간보다 10배 더 높습니다.표준 실온(~22°C)에서 마우스는 코어 체온을 유지하기 위해 총 에너지 소비(EE)를 약 30% 증가시켜야 합니다.더 낮은 온도에서 EE는 22°C의 EE에 비해 15°C 및 7°C에서 약 50% 및 100% 더 증가합니다.따라서 표준 주거 조건은 저온 스트레스 반응을 유도하며, 이는 현대 사회에 사는 인간이 열중립 조건에서 대부분의 시간을 보내기 때문에 마우스 결과를 인간에게 전달하는 능력을 손상시킬 수 있습니다(용적에 대한 표면적 비율이 낮기 때문에 온도, 우리 주변에 온도 중성대(TNZ)를 만듭니다. 기초 대사율보다 높은 EE)는 ~19~30°C6에 이르는 반면, 생쥐는 2~4°C7에 불과한 더 높고 좁은 밴드를 가집니다. 측면은 최근 몇 년 동안 상당한 주목을 받았으며4, 7,8,9,10,11,12 일부 "종 차이"는 패각 온도를 높임으로써 완화될 수 있다고 제안되었습니다9. 그러나 온도 범위에 대한 합의는 없습니다 생쥐에서 열중성을 구성합니다.따라서 단일 무릎 생쥐의 열 중성 범위에서 하한 임계 온도가 25°C에 가까운지 또는 30°C에 가까운지 여부는 여전히 논란의 여지가 있습니다.EE 및 기타 대사 매개변수는 몇 시간에서 며칠로 제한되었으므로 다른 온도에 장기간 노출되면 체중과 같은 대사 매개변수에 영향을 미칠 수 있는 정도는 불분명합니다.소비, 기질 이용, 포도당 내성, 혈장 지질 및 포도당 농도 및 식욕 조절 호르몬.또한, 식단이 이러한 매개변수에 어느 정도 영향을 미칠 수 있는지 확인하기 위해 추가 연구가 필요합니다(고지방 식단의 DIO 마우스는 즐거움 기반(쾌락) 식단을 지향할 수 있습니다).이 주제에 대한 자세한 정보를 제공하기 위해 우리는 45% 고지방식이를 섭취한 정상 체중의 성인 수컷 마우스와 다이어트 유발 비만(DIO) 수컷 마우스에서 앞서 언급한 대사 매개변수에 대한 사육 온도의 영향을 조사했습니다.마우스는 최소 3주 동안 22, 25, 27.5 또는 30°C에서 유지되었습니다.22°C 미만의 온도는 연구되지 않았습니다. 표준 동물 사육장은 실온보다 낮은 경우가 거의 없기 때문입니다.우리는 정상 체중 및 단일 원형 DIO 마우스가 EE 측면에서 그리고 인클로저 조건(쉼터/중첩 재료 유무에 관계없이)에 관계없이 인클로저 온도의 변화에 유사하게 반응한다는 것을 발견했습니다.그러나 정상 체중의 마우스는 EE에 따라 음식 섭취량을 조정한 반면, DIO 마우스의 음식 섭취량은 EE와 거의 무관하여 마우스의 체중이 더 많이 증가했습니다.체중 데이터에 따르면 지질과 케톤체의 혈장 농도는 30°C의 DIO 마우스가 22°C의 마우스보다 더 긍정적인 에너지 균형을 가짐을 보여주었습니다.정상 체중과 DIO 생쥐 사이의 에너지 섭취와 EE 균형의 차이에 대한 근본적인 이유는 추가 연구가 필요하지만 DIO 생쥐의 병태생리학적 변화와 비만 다이어트의 결과로 쾌락 기반 다이어트의 효과와 관련이 있을 수 있습니다.
EE는 30°C에서 22°C로 선형적으로 증가했으며 30°C에 비해 22°C에서 약 30% 더 높았습니다(그림 1a,b).호흡 교환율(RER)은 온도와 무관했습니다(그림 1c, d).음식 섭취량은 EE 역학과 일치했으며 온도가 감소함에 따라 증가했습니다(또한 30°C에 비해 22°C에서 ~30% 더 높음(그림 1e,f). 물 섭취량. 부피 및 활동 수준은 온도에 의존하지 않았습니다(그림 1). 1g ).-에).
수컷 마우스(C57BL/6J, 20주령, 개별 하우징, n=7)를 연구 시작 전 1주 동안 22℃에서 대사 케이지에 수용하였다.배경 데이터 수집 2일 후, 온도는 매일 06:00시에 2°C씩 증가했습니다(가벼운 단계 시작).데이터는 평균의 평균 ± 표준 오차로 표시되며 어두운 단계(18:00–06:00 h)는 회색 상자로 표시됩니다.a 에너지 소비량(kcal/h), b 다양한 온도에서의 총 에너지 소비량(kcal/24h), c 호흡 교환율(VCO2/VO2: 0.7–1.0), d 명암기(VCO2 /VO2) 단계의 평균 RER (0 값은 0.7로 정의됨).e 누적 음식 섭취량(g), f 24시간 총 음식 섭취량, g 24시간 총 물 섭취량(ml), h 24시간 총 물 섭취량, i 누적 활동 수준(m) 및 j 총 활동 수준(m/24h).).마우스를 표시된 온도에서 48시간 동안 유지하였다.24, 26, 28 및 30°C에 대해 표시된 데이터는 각 주기의 마지막 24시간을 나타냅니다.쥐는 연구 기간 내내 계속 먹이를 먹였습니다.통계적 유의성은 일원 분산 분석의 반복 측정에 이어 Tukey의 다중 비교 테스트로 테스트되었습니다.별표는 22°C의 초기 값에 대한 중요성을 나타내고, 음영은 표시된 대로 다른 그룹 간의 중요성을 나타냅니다. *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.전체 실험 기간(0-192시간)에 대한 평균값을 계산했습니다.엔 = 7.
정상 체중 마우스의 경우와 마찬가지로 EE는 온도가 감소함에 따라 선형적으로 증가했으며, 이 경우에도 EE는 30°C에 비해 22°C에서 약 30% 더 높았습니다(그림 2a,b).RER은 다른 온도에서 변하지 않았다(그림 2c, d).정상 체중 마우스와 달리 음식 섭취는 실온의 함수로서 EE와 일치하지 않았습니다.음식 섭취량, 수분 섭취량 및 활동 수준은 온도와 무관했습니다 (그림 2e–j).
수컷(C57BL/6J, 20주) DIO 마우스를 연구 시작 전 일주일 동안 22℃에서 대사 케이지에 개별적으로 수용하였다.마우스는 45% HFD를 자유롭게 사용할 수 있습니다.2일 동안 적응시킨 후 기준 데이터를 수집했습니다.그 후, 온도는 격일로 06:00에 2°C씩 증가했습니다(가벼운 단계 시작).데이터는 평균의 평균 ± 표준 오차로 표시되며 어두운 단계(18:00–06:00 h)는 회색 상자로 표시됩니다.a 에너지 소비량(kcal/h), b 다양한 온도에서의 총 에너지 소비량(kcal/24h), c 호흡 교환율(VCO2/VO2: 0.7–1.0), d 명암기(VCO2 /VO2) 단계의 평균 RER (0 값은 0.7로 정의됨).e 누적 음식 섭취량(g), f 24시간 총 음식 섭취량, g 24시간 총 물 섭취량(ml), h 24시간 총 물 섭취량, i 누적 활동 수준(m) 및 j 총 활동 수준(m/24h).).마우스를 표시된 온도에서 48시간 동안 유지하였다.24, 26, 28 및 30°C에 대해 표시된 데이터는 각 주기의 마지막 24시간을 나타냅니다.마우스는 연구가 끝날 때까지 45% HFD로 유지되었습니다.통계적 유의성은 일원 분산 분석의 반복 측정에 이어 Tukey의 다중 비교 테스트로 테스트되었습니다.별표는 22°C의 초기 값에 대한 중요성을 나타내고, 음영은 표시된 대로 다른 그룹 간의 중요성을 나타냅니다. *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.전체 실험 기간(0-192시간)에 대한 평균값을 계산했습니다.엔 = 7.
또 다른 일련의 실험에서 동일한 매개 변수에 대한 주변 온도의 영향을 조사했지만 이번에는 특정 온도를 지속적으로 유지한 쥐 그룹 간에 조사했습니다.체중, 지방 및 정상 체중의 평균 및 표준 편차의 통계적 변화를 최소화하기 위해 마우스를 4개 그룹으로 나누었습니다(그림 3a-c).순응 7일 후, 4.5일의 EE가 기록되었습니다.EE는 낮과 밤 모두 주변 온도의 영향을 크게 받으며(그림 3d) 온도가 27.5°C에서 22°C로 감소함에 따라 선형적으로 증가합니다(그림 3e).다른 그룹에 비해 25°C 그룹의 RER은 다소 감소했으며 나머지 그룹 간에는 차이가 없었습니다(그림 3f,g).EE 패턴과 평행한 음식 섭취량은 30°C에 비해 22°C에서 약 30% 증가했습니다(그림 3h,i).물 소비량과 활동 수준은 그룹간에 크게 다르지 않았습니다 (그림 3j,k).최대 33일 동안 다른 온도에 노출된 결과 그룹 간에 체중, 제지방량 및 지방량의 차이가 발생하지 않았지만(그림 3n-s), 제지방량은 그룹에 비해 약 15% 감소했습니다. 자체 보고 점수(그림 3n-s).3b, r, c)) 그리고 지방량은 2배 이상 증가했습니다(~1g에서 2–3g, 그림 3c, t, c).안타깝게도 30°C 캐비닛에는 보정 오류가 있어 정확한 EE 및 RER 데이터를 제공할 수 없습니다.
- 8일 후 체중(a), 제지방량(b) 및 체지방량(c)(SABLE 시스템으로 옮기기 하루 전).d 에너지 소비량(kcal/h).e 다양한 온도(kcal/24시간)에서 평균 에너지 소비(0~108시간).f 호흡 교환 비율(RER)(VCO2/VO2).g 평균 RER(VCO2/VO2).h 총 음식 섭취량(g).i 평균 음식 섭취량(g/24시간).j 총 물 소비량(ml).k 평균 물 소비량(ml/24h).l 누적 활동 수준(m).m 평균 활동 수준(m/24h).n 18일째 체중, o 체중 변화(-8일에서 18일째), p 제지방량 18일째, q 제지방량 변화(-8일에서 18일째 ), r 18일째 지방량 , 체지방량 변화(-8일에서 18일로).반복 측정의 통계적 유의성은 Oneway-ANOVA에 이어 Tukey의 다중 비교 테스트로 테스트되었습니다. *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.데이터는 평균 + 평균의 표준 오차로 표시되며 어두운 단계(18:00-06:00 h)는 회색 상자로 표시됩니다.히스토그램의 점은 개별 마우스를 나타냅니다.전체 실험 기간(0-108시간)에 대한 평균값을 계산했습니다.엔 = 7.
마우스는 기준선에서 체중, 제지방량 및 지방량을 일치시켰고(그림 4a-c) 정상 체중 마우스를 사용한 연구에서와 같이 22, 25, 27.5 및 30°C에서 유지되었습니다..마우스 그룹을 비교할 때 EE와 온도 사이의 관계는 동일한 마우스에서 시간이 지남에 따라 온도와 유사한 선형 관계를 보였습니다.따라서 22°C를 유지한 쥐는 30°C를 유지한 쥐보다 약 30% 더 많은 에너지를 소비했습니다(그림 4d, e).동물에서 효과를 연구할 때 온도가 항상 RER에 영향을 미치는 것은 아닙니다(그림 4f,g).음식 섭취량, 물 섭취량 및 활동은 온도에 크게 영향을 받지 않았다(그림 4h–m).사육 33일 후, 30°C의 마우스는 22°C의 마우스보다 체중이 훨씬 더 컸습니다(그림 4n).각각의 기준점과 비교하여, 30°C에서 사육된 마우스는 22°C에서 사육된 마우스보다 체중이 상당히 더 컸습니다(평균 ± 평균의 표준 오차: 그림 4o).상대적으로 더 높은 체중 증가는 제지방량의 증가(그림 4r, s)보다는 지방량의 증가(그림 4p, q) 때문이었습니다.30°C에서 낮은 EE 값과 일치하게, BAT 기능/활성을 증가시키는 여러 BAT 유전자의 발현은 22°C에 비해 30°C에서 감소했습니다: Adra1a, Adrb3 및 Prdm16.BAT 기능/활성을 증가시키는 다른 주요 유전자는 영향을 받지 않았습니다.놀랍게도 증가된 발열 활성과 관련된 Ucp1 및 Vegf-a는 30°C 그룹에서 감소하지 않았습니다.실제로 3마리 마우스의 Ucp1 수준은 22°C 그룹보다 높았고 Vegf-a와 Adrb2는 유의하게 증가했습니다.22 ° C 그룹과 비교하여 25 ° C 및 27.5 ° C에서 유지 된 마우스는 변화가 없었습니다 (보충 그림 1).
- 9일 후 체중(a), 제지방량(b) 및 체지방량(c)(SABLE 시스템으로 옮기기 하루 전).d 에너지 소비(EE, kcal/h).e 다양한 온도(kcal/24시간)에서 평균 에너지 소비(0~96시간).f 호흡 교환 비율(RER, VCO2/VO2).g 평균 RER(VCO2/VO2).h 총 음식 섭취량(g).i 평균 음식 섭취량(g/24시간).j 총 물 소비량(ml).k 평균 물 소비량(ml/24h).l 누적 활동 수준(m).m 평균 활동 수준(m/24h).n 23일차 체중(g), o 체중 변화, p 제지방량, q 9일차 대비 23일차 제지방량(g) 변화, 23일차 체지방량(g) 변화, 지방 질량(g)은 8일에 비해, 23일은 -8일에 비해.반복 측정의 통계적 유의성은 Oneway-ANOVA에 이어 Tukey의 다중 비교 테스트로 테스트되었습니다. *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.데이터는 평균 + 평균의 표준 오차로 표시되며 어두운 단계(18:00-06:00 h)는 회색 상자로 표시됩니다.히스토그램의 점은 개별 마우스를 나타냅니다.평균값은 전체 실험 기간(0-96시간)에 대해 계산되었습니다.엔 = 7.
인간과 마찬가지로 생쥐는 종종 환경으로의 열 손실을 줄이기 위해 미세 환경을 만듭니다.EE에 대한 이 환경의 중요성을 정량화하기 위해 가죽 보호대와 중첩 재료를 사용하거나 사용하지 않고 22, 25, 27.5 및 30°C에서 EE를 평가했습니다.22°C에서 표준 스킨을 추가하면 EE가 약 4% 감소합니다.이후 중첩 재료를 추가하면 EE가 3-4% 감소했습니다(그림 5a,b).집이나 스킨 + 침구를 추가해도 RER, 음식 섭취량, 물 섭취량 또는 활동 수준에 큰 변화가 관찰되지 않았습니다(그림 5i–p).스킨 및 네스팅 재료의 추가도 25°C 및 30°C에서 EE를 상당히 감소시켰지만 반응은 정량적으로 더 작았습니다.27.5°C에서는 차이가 관찰되지 않았습니다.특히, 이 실험에서 EE는 온도가 증가함에 따라 감소했으며, 이 경우 22°C에 비해 30°C에서 EE보다 약 57% 더 낮습니다(그림 5c-h).동일한 분석은 EE가 기초 대사율에 더 가까운 가벼운 단계에 대해서만 수행되었습니다. 이 경우 마우스는 대부분 피부에 있었기 때문에 다른 온도에서 비슷한 효과 크기를 나타 냈습니다 (보충 그림 2a-h) .
은신처와 둥지 재료(진한 파란색), 집은 있지만 둥지 재료는 없는(연한 파란색), 집과 둥지 재료(주황색)의 쥐에 대한 데이터입니다.22, 25, 27.5 및 30°C, b, d, f 및 h에서 룸 a, c, e 및 g의 에너지 소비(EE, kcal/h)는 EE(kcal/h)를 의미합니다.ip 22°C에 수용된 마우스에 대한 데이터: i 호흡수(RER, VCO2/VO2), j 평균 RER(VCO2/VO2), k 누적 음식 섭취량(g), l 평균 음식 섭취량(g/24h), m 총 수분 섭취량(mL), n 평균 수분 섭취량 AUC(mL/24h), o 총 활동량(m), p 평균 활동 수준(m/24h).데이터는 평균 + 평균의 표준 오차로 표시되며 어두운 단계(18:00-06:00 h)는 회색 상자로 표시됩니다.히스토그램의 점은 개별 마우스를 나타냅니다.반복 측정의 통계적 유의성은 Oneway-ANOVA에 이어 Tukey의 다중 비교 테스트로 테스트되었습니다. *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.전체 실험 기간(0-72시간)에 대한 평균값을 계산했습니다.엔 = 7.
정상 체중 마우스(2-3시간 절식)에서 다른 온도에서 사육해도 TG, 3-HB, 콜레스테롤, ALT 및 AST의 혈장 농도에는 유의한 차이가 없었지만 HDL은 온도의 함수로 나타났습니다.그림 6a-e).렙틴, 인슐린, C-펩티드 및 글루카곤의 공복 혈장 농도도 그룹 간에 차이가 없었습니다(그림 6g-j).내당능 검사 당일(다른 온도에서 31일 후), 기준 혈당 수준(공복 5-6시간)은 그룹 간 차이 없이 약 6.5mM이었습니다. 경구 포도당 투여는 모든 그룹에서 혈당 농도를 유의하게 증가시켰지만 피크 농도와 곡선 아래 증분 면적(iAUC)(15-120분)은 모두 30°C에 수용된 마우스 그룹에서 더 낮았습니다(개별 시점: P < 0.05–P < 0.0001, 그림 6k, l) 22, 25 및 27.5 °C에 수용된 마우스와 비교(서로 다르지 않음). 경구 포도당 투여는 모든 그룹에서 혈당 농도를 유의하게 증가시켰지만 피크 농도와 곡선 아래 증분 면적(iAUC)(15-120분)은 모두 30°C에 수용된 마우스 그룹에서 더 낮았습니다(개별 시점: P < 0.05–P < 0.0001, 그림 6k, l) 22, 25 및 27.5 °C에 수용된 마우스와 비교(서로 다르지 않음). Пероральное введение глюкозы значительно повышало концентрацию глюкозы в крови во всех группах, но как пиковая концентрация, так и площадь приращения под кривыми (iAUC) (15–120 мин) были ниже в группе мышей, содержащихся при 30 °C (отдельные временные точки: P < 0,05–P < 0,0001, рис.6k, l) по сравнению с мышами, содержащимися при 22, 25 и 27,5 ° C (которые не различались между собой). 포도당의 경구 투여는 모든 그룹에서 혈당 농도를 유의하게 증가시켰지만 최고 농도와 iAUC(곡선하 증가 면적)(15–120분)는 모두 30°C 마우스 그룹에서 더 낮았습니다(별도의 시점: P < 0.05– P < 0.0001, 그림 6k, l) 22, 25 및 27.5 °C로 유지된 마우스와 비교(서로 다르지 않음).口服 口服 的 葡萄糖 葡萄糖 药 显着 增加 增加 了 所有组 所有组 的 的 血糖 浓度 浓度 浓度 浓度 浓度 但 在 在 30 ° C 饲养 的 小鼠组 中 中 中 中 中 中 峰值 浓度 和 和 和 曲线 下 增加 面积 (iauc) (15-120 分钟) 均 较 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 低 浓度 和 和 曲线 曲线 下 增加 面积 (IAUC) ：P < 0.05–P < 0.0001, 图6k, l) 22, 25 및 27.5°C에서 온도를 유지합니다.口服 口服 的 葡萄糖 葡萄糖 药 显着 了 了 所有组 的 的 血糖 血糖 浓度 但 在 在 在 在 30 ° C 饲养 小 鼠组 中 中 中 中 中 浓度 浓度 和 曲线 曲线 曲线 下 增加 面积 面积 (iauc) (15-120 分钟) 均 较 低 各 各 各 个 个 点 点 点点点: P < 0.05–P < 0.0001, 图6k, l) 22, 25 및 27.5°C에서 온도가 감소합니다.포도당의 경구 투여는 모든 그룹에서 혈당 농도를 유의하게 증가시켰지만, 최고 농도와 곡선 아래 면적(iAUC)(15-120분)은 모두 30°C 공급 마우스 그룹(모든 시점)에서 더 낮았습니다.: P < 0,05–P < 0,0001, рис. : P < 0.05–P < 0.0001, Fig.6l, l) 22, 25 및 27.5°C에서 유지된 마우스와 비교(서로 차이 없음).
TG, 3-HB, 콜레스테롤, HDL, ALT, AST, FFA, 글리세롤, 렙틴, 인슐린, C-펩티드 및 글루카곤의 혈장 농도는 성인 수컷 DIO(al) 마우스에서 표시된 온도에서 33일 동안 섭취한 후 표시됩니다. .혈액 샘플링 2-3시간 전에 마우스에게 먹이를 주지 않았습니다.단, 경구 당부하 검사는 실험 종료 2일 전에 5-6시간 동안 금식하고 31일 동안 적절한 온도를 유지한 마우스를 대상으로 실시했습니다.마우스는 2g/kg 체중으로 챌린지되었습니다.곡선 데이터(L) 아래 영역은 증분 데이터(iAUC)로 표현됩니다.데이터는 평균 ± SEM으로 표시됩니다.점은 개별 샘플을 나타냅니다. *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.
DIO 마우스(역시 2~3시간 절식)에서 혈장 콜레스테롤, HDL, ALT, AST 및 FFA 농도는 그룹 간에 차이가 없었습니다.TG와 글리세롤은 모두 22°C 그룹에 비해 30°C 그룹에서 유의하게 증가했습니다(그림 7a-h).대조적으로, 3-GB는 22°C에 비해 30°C에서 약 25% 더 낮았습니다(그림 7b).따라서, 22°C로 유지된 마우스는 체중 증가에 의해 제안된 바와 같이 전반적으로 양의 에너지 균형을 가졌음에도 불구하고, TG, 글리세롤 및 3-HB의 혈장 농도 차이는 샘플링이 22°C 미만일 때 22°C에서 마우스가 22° 미만임을 시사합니다. 씨.℃30 °C에서 사육된 마우스는 상대적으로 더 에너지적으로 부정적인 상태에 있었습니다.이와 일관되게 추출 가능한 글리세롤과 TG의 간 농도는 글리코겐과 콜레스테롤이 아닌 30 ° C 그룹에서 더 높았습니다 (보충 그림 3a-d).지방 분해의 온도 의존적 차이(혈장 TG 및 글리세롤로 측정)가 부고환 또는 사타구니 지방의 내부 변화의 결과인지 조사하기 위해 연구 종료 시 이러한 저장소에서 지방 조직을 추출하고 유리 지방산을 정량화했습니다. 생체.및 글리세롤의 방출.모든 실험 그룹에서 부고환 및 사타구니 저장소의 지방 조직 샘플은 이소프로테레놀 자극에 대한 반응으로 글리세롤 및 FFA 생산이 적어도 2배 증가한 것으로 나타났습니다(보충 그림 4a-d).그러나 기초 또는 isoproterenol 자극 지방 분해에 대한 껍질 온도의 영향은 발견되지 않았습니다.더 높은 체중과 체지방량과 일치하게 혈장 렙틴 수치는 22°C 그룹보다 30°C 그룹에서 유의하게 더 높았습니다(그림 7i).반대로 인슐린과 C-펩티드의 혈장 수준은 온도 그룹 간에 차이가 없었지만(그림 7k, k) 혈장 글루카곤은 온도 의존성을 보였지만 이 경우 반대 그룹에서 거의 22°C를 두 번 비교했습니다. ~ 30°C.에서.그룹 C(그림 7l).FGF21은 다른 온도 그룹 간에 차이가 없었습니다(그림 7m).OGTT 당일 기준 혈당은 약 10mM이었고 다른 온도에 수용된 마우스 간에는 차이가 없었습니다(그림 7n).포도당의 경구 투여는 혈당 수준을 증가시켰고 모든 그룹에서 투여 15분 후에 약 18mM의 농도로 정점에 도달했습니다.iAUC(15-120분) 및 투여 후 상이한 시점(15, 30, 60, 90 및 120분)에서의 농도에는 유의한 차이가 없었다(도 7n, o).
TG, 3-HB, 콜레스테롤, HDL, ALT, AST, FFA, 글리세롤, 렙틴, 인슐린, C-펩티드, 글루카곤 및 FGF21의 혈장 농도는 33일 후에 성인 수컷 DIO(ao) 마우스에서 나타났습니다.지정된 온도.혈액 샘플링 2-3시간 전에 마우스에게 먹이를 주지 않았습니다.경구당부하검사는 예외적으로 마우스를 5~6시간 동안 절식시키고 31일 동안 적정온도에서 유지한 실험종료 2일전 2g/kg체중의 용량으로 시행하였다.곡선 데이터(o) 아래 영역은 증분 데이터(iAUC)로 표시됩니다.데이터는 평균 ± SEM으로 표시됩니다.점은 개별 샘플을 나타냅니다. *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.
설치류 데이터를 인간에게 이전할 수 있는지 여부는 생리학적 및 약리학적 연구의 맥락에서 관찰의 중요성을 해석하는 데 핵심적인 역할을 하는 복잡한 문제입니다.경제적인 이유와 연구를 용이하게 하기 위해 마우스는 종종 열중성대 아래의 실온에 보관되어 대사율을 높이고 잠재적으로 번역 가능성을 손상시키는 다양한 보상 생리학적 시스템의 활성화를 초래합니다9.따라서 쥐를 추위에 노출시키면 쥐가 식이 유발 비만에 저항성을 갖게 될 수 있고 증가된 비인슐린 의존성 포도당 수송으로 인해 streptozotocin 처리 쥐에서 고혈당증을 예방할 수 있습니다.그러나 다양한 관련 온도(실내에서 열 중성 온도까지)에 대한 장기간 노출이 정상 체중 마우스(음식)와 DIO 마우스(HFD)의 다른 에너지 항상성과 대사 매개변수에 어느 정도 영향을 미치는지는 명확하지 않습니다. 그들은 EE 증가와 음식 섭취 증가의 균형을 맞출 수 있었습니다.이 기사에서 제시된 연구는 이 주제를 명확하게 하는 것을 목표로 합니다.
우리는 정상 체중의 성인 마우스와 수컷 DIO 마우스에서 EE가 22~30°C 사이의 실내 온도와 반비례 관계가 있음을 보여줍니다.따라서 22°C에서의 EE는 30°C에서보다 약 30% 더 높았습니다.두 마우스 모델 모두에서.그러나 정상 체중 마우스와 DIO 마우스의 중요한 차이점은 정상 체중 마우스가 그에 따라 음식 섭취량을 조정하여 낮은 온도에서 EE와 일치하는 반면 DIO 마우스의 음식 섭취량은 다른 수준에서 다양하다는 것입니다.연구 온도는 비슷했습니다.1개월 후, 30°C로 유지한 DIO 마우스는 22°C로 유지한 마우스보다 체중과 체지방이 더 많이 증가한 반면, 정상인은 동일한 온도에서 동일한 시간 동안 유지하면 열이 발생하지 않았습니다.체중의 의존적 차이.체중 쥐.열 중성 또는 실온 근처의 온도와 비교할 때, 실온에서의 성장은 DIO 또는 정상 체중 마우스가 고지방식을 하였지만 정상 체중 마우스 식이를 하지 않았기 때문에 상대적으로 체중이 줄었습니다.몸.다른 연구17,18,19,20,21에 의해 뒷받침되지만 모든 연구에 의해 뒷받침되는 것은 아닙니다22,23.
열 손실을 줄이기 위해 미세 환경을 만드는 능력은 열 중립성을 왼쪽으로 이동시키는 것으로 가정합니다8, 12. 우리 연구에서 중첩 재료의 추가와 은폐는 둘 다 EE를 감소시켰지만 최대 28°C까지 열 중립성을 초래하지 않았습니다.따라서, 우리의 데이터는 환경적으로 농축된 집이 있든 없든 단일 무릎 성체 마우스의 열중성 최저점이 그림8,12과 같이 26-28°C여야 한다는 것을 지원하지 않지만 열중성을 보여주는 다른 연구를 지원합니다.저점 마우스에서 30°C의 온도7, 10, 24. 문제를 복잡하게 만드는데, 마우스의 열중성점은 낮 동안 정적이지 않은 것으로 나타났습니다. 이는 아마도 낮은 칼로리로 인해 휴식(가벼운) 단계 동안 낮기 때문입니다. 활동 및식이 유발 열 발생의 결과로 생산.따라서 밝은 단계에서 열적 중립성의 하한점은 ~29°С로 밝혀지고 어두운 단계에서는 ~33°С25로 밝혀졌습니다.
궁극적으로 주변 온도와 총 에너지 소비 사이의 관계는 방열에 의해 결정됩니다.이러한 맥락에서 부피에 대한 표면적의 비율은 열 민감도를 결정하는 중요한 요소이며 방열(표면적)과 발열(부피) 모두에 영향을 미칩니다.표면적 외에도 열 전달은 절연(열 전달 속도)에 의해서도 결정됩니다.인간의 경우 체지방은 체외피 주위에 단열 장벽을 만들어 열 손실을 줄일 수 있으며, 쥐의 경우 열중성점을 낮추고 온도 민감도를 열중성점 아래로 낮추는 등 열 절연에 중요한 역할을 하는 것으로 제안되었습니다. 곡선 기울기).EE와 비교한 주변 온도12.우리의 연구는 에너지 소비 데이터가 수집되기 9일 전에 체성분 데이터가 수집되었고 연구 내내 체지방량이 안정적이지 않았기 때문에 이러한 추정 관계를 직접 평가하도록 설계되지 않았습니다.그러나 정상 체중 및 DIO 마우스는 체지방량의 최소 5배 차이에도 불구하고 22°C보다 30°C에서 EE가 30% 더 낮기 때문에 우리의 데이터는 비만이 기본적인 절연을 제공해야 한다는 것을 지원하지 않습니다.적어도 조사된 온도 범위에는 포함되지 않습니다.이것은 이것을 탐색하기 위해 더 잘 설계된 다른 연구와 일치합니다4,24.이러한 연구에서 비만의 단열 효과는 적었지만 모피는 전체 단열의 30-50%를 제공하는 것으로 나타났습니다4,24.그러나 죽은 쥐의 경우 사망 직후 열전도율이 약 450% 증가해 혈관수축을 비롯한 생리학적 기전이 작동하려면 털의 단열 효과가 필요함을 시사한다.쥐와 인간 사이의 털 종의 차이 외에도, 쥐의 비만의 열악한 절연 효과는 다음 고려 사항에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 인간 지방량의 절연 인자는 주로 피하 지방량(두께)에 의해 매개됩니다26,27.일반적으로 설치류에서 총 동물성 지방의 20% 미만28.또한 총 체지방량은 개인의 단열에 대한 차선책이 아닐 수도 있습니다. 체지방이 증가함에 따라 개선된 단열이 표면적의 불가피한 증가(따라서 열 손실 증가)에 의해 상쇄된다는 주장이 있기 때문입니다..
정상 체중의 쥐에서 TG, 3-HB, 콜레스테롤, HDL, ALT 및 AST의 공복 혈장 농도는 거의 5주 동안 다양한 온도에서 변화하지 않았는데, 아마도 쥐가 동일한 에너지 균형 상태에 있었기 때문일 것입니다.연구 종료 시점과 체중 및 체성분이 동일했습니다.체지방량의 유사성과 일관되게 혈장 렙틴 수치, 공복 인슐린, C-펩티드 및 글루카곤에서도 차이가 없었습니다.DIO 마우스에서 더 많은 신호가 발견되었습니다.22°C의 마우스도 이 상태(체중이 증가함에 따라)에서 전반적으로 음의 에너지 균형을 갖지는 않았지만 연구가 종료되었을 때 다음과 같은 조건에서 30°C에서 사육된 마우스에 비해 상대적으로 더 많은 에너지 부족 상태였습니다. 높은 케톤.체내 생산(3-GB) 및 혈장 내 글리세롤 및 TG 농도 감소.그러나 지방 분해의 온도 의존적 차이는 아디포호르몬 반응성 리파제의 발현 변화와 같은 부고환 또는 서혜부 지방의 본질적인 변화의 결과로 보이지 않는데, 이러한 저장소에서 추출된 지방에서 방출되는 FFA와 글리세롤이 온도 사이에 있기 때문입니다. 그룹은 서로 비슷합니다.현재 연구에서 교감신경 톤을 조사하지는 않았지만, 다른 연구에서는 (심박수 및 평균 동맥압을 기준으로) 생쥐의 주변 온도와 선형적으로 관련이 있으며 22°C보다 30°C에서 약 20% 낮다는 것을 발견했습니다. C 따라서 교감 신경 톤의 온도 의존적 차이가 우리 연구에서 지방 분해에 역할을 할 수 있지만 교감 신경 톤의 증가는 지방 분해를 억제하기보다는 자극하기 때문에 다른 메커니즘이 배양 마우스에서 이러한 감소를 방해할 수 있습니다.체지방 분해에 잠재적인 역할.실온.또한, 지방 분해에 대한 교감 신경 긴장의 자극 효과 중 일부는 인슐린 분비의 강력한 억제에 의해 간접적으로 매개되어 지방 분해에 대한 인슐린 방해 보충제의 효과를 강조하지만, 우리 연구에서 다른 온도에서 공복 혈장 인슐린과 C-펩티드 교감 신경 긴장은 지방 분해를 변경하기에 충분하지 않습니다.대신, 우리는 에너지 상태의 차이가 DIO 마우스의 이러한 차이의 주요 원인일 가능성이 가장 높다는 것을 발견했습니다.정상 체중 마우스에서 EE로 음식 섭취를 더 잘 조절하는 근본적인 이유는 추가 연구가 필요합니다.그러나 일반적으로 음식 섭취는 항상성 및 쾌락 단서31,32,33에 의해 제어됩니다.두 가지 신호 중 어느 것이 양적으로 더 중요한지에 대한 논쟁이 있지만31,32,33 고지방 식품의 장기간 섭취가 어느 정도는 관련이 없는 쾌락 기반 식습관으로 이어진다는 것은 잘 알려져 있습니다. 항상성..– 규제된 음식 섭취34,35,36.따라서, 45% HFD로 처리된 DIO 마우스의 증가된 쾌락 섭식 행동은 이 마우스가 EE와 음식 섭취의 균형을 맞추지 못한 이유 중 하나일 수 있습니다.흥미롭게도 식욕과 혈당 조절 호르몬의 차이는 온도 조절된 DIO 마우스에서도 관찰되었지만 정상 체중 마우스에서는 그렇지 않았습니다.DIO 마우스에서 혈장 렙틴 수치는 온도에 따라 증가했고 글루카곤 수치는 온도에 따라 감소했습니다.온도가 이러한 차이에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 범위는 추가 연구가 필요하지만 렙틴의 경우 상대적인 음의 에너지 균형과 22°C에서 쥐의 체지방 감소가 확실히 중요한 역할을 했습니다. 상관관계가 높다37.그러나 글루카곤 신호의 해석은 더 수수께끼입니다.인슐린과 마찬가지로 글루카곤 분비는 교감신경긴장 증가에 의해 강력하게 억제되었으나, 교감신경긴장도는 혈장 글루카곤 농도가 가장 높은 22℃군에서 높게 예측되었다.인슐린은 혈장 글루카곤의 또 다른 강력한 조절자이며, 인슐린 저항성과 제2형 당뇨병은 공복 및 식후 고글루카곤혈증과 밀접한 관련이 있습니다 38,39 .그러나 우리 연구의 DIO 마우스도 인슐린에 민감하지 않았으므로 이것은 22°C 그룹에서 글루카곤 신호 증가의 주요 요인이 될 수 없었습니다.간 지방 함량은 또한 혈장 글루카곤 농도의 증가와 긍정적으로 연관되며, 그 메커니즘에는 간 글루카곤 저항성, 요소 생성 감소, 순환 아미노산 농도 증가, 아미노산 자극에 의한 글루카곤 분비 증가가 포함될 수 있습니다40,41, 42.그러나 글리세롤과 TG의 추출 가능한 농도는 본 연구에서 온도 그룹 간에 차이가 없었기 때문에 이 또한 22°C 그룹에서 혈장 농도 증가의 잠재적 요인이 될 수 없습니다.Triiodothyronine(T3)은 전반적인 대사율과 저체온증에 대한 대사 방어 개시에 중요한 역할을 합니다43,44.따라서 중추 매개 메커니즘에 의해 조절될 가능성이 있는 혈장 T3 농도45,46는 열중성 조건보다 낮은 조건47에서 마우스와 인간 모두에서 증가하지만 인간의 증가는 더 적기 때문에 마우스에 더 취약합니다.이것은 환경에 대한 열 손실과 일치합니다.우리는 현재 연구에서 혈장 T3 농도를 측정하지 않았지만 농도는 30°C 그룹에서 더 낮았을 수 있으며, 이는 우리(업데이트된 그림 5a)와 다른 사람들이 보여준 것처럼 혈장 글루카곤 수준에 대한 이 그룹의 영향을 설명할 수 있습니다. T3는 용량 의존적으로 혈장 글루카곤을 증가시킵니다.갑상선 호르몬은 간에서 FGF21 발현을 유도하는 것으로 보고되었습니다.글루카곤과 마찬가지로 혈장 FGF21 농도도 혈장 T3 농도에 따라 증가했지만(보충 그림 5b 및 참조 48), 글루카곤과 비교하여 본 연구에서 FGF21 혈장 농도는 온도의 영향을 받지 않았습니다.이 불일치의 근본적인 이유는 추가 연구가 필요하지만 T3 유도 FGF21 유도는 관찰된 T3 유도 글루카곤 반응과 비교하여 더 높은 수준의 T3 노출에서 발생해야 합니다(보충 그림 5b).
HFD는 22°C에서 사육된 마우스의 내당능 장애 및 인슐린 저항성(마커)과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났습니다.그러나 HFD는 열중성 환경(여기서는 28°C로 정의됨) 19에서 성장할 때 내당능 장애 또는 인슐린 저항성과 관련이 없습니다.우리 연구에서 이 관계는 DIO 마우스에서 복제되지 않았지만 30°C에서 유지된 정상 체중 마우스는 포도당 내성을 크게 개선했습니다.이 차이에 대한 이유는 추가 연구가 필요하지만 우리 연구에서 DIO 마우스가 인슐린 저항성이 있었고 공복 혈장 C-펩티드 농도와 인슐린 농도가 정상 체중 마우스보다 12-20배 더 높다는 사실에 영향을 받을 수 있습니다.그리고 공복에 혈액에.약 10mM(정상 체중에서 약 6mM)의 포도당 농도는 포도당 내성을 개선하기 위해 열중성 조건에 노출될 수 있는 잠재적인 유익한 효과에 대해 작은 창을 남기는 것으로 보입니다.가능한 혼란 요인은 실질적인 이유로 OGTT가 실온에서 수행된다는 것입니다.따라서, 더 높은 온도에 수용된 마우스는 가벼운 냉 쇼크를 경험했으며, 이는 포도당 흡수/제거에 영향을 미칠 수 있습니다.그러나 다른 온도 그룹의 유사한 공복 혈당 농도를 기반으로 주변 온도의 변화가 결과에 큰 영향을 미치지 않았을 수 있습니다.
앞서 언급한 바와 같이 최근 실내 온도를 높이면 추위 스트레스에 대한 일부 반응이 약화될 수 있다는 점이 강조되어 마우스 데이터를 인간에게 전달할 수 있는지에 의문을 제기할 수 있습니다.그러나 마우스가 인간의 생리를 모방하도록 유지하기 위한 최적의 온도가 무엇인지는 명확하지 않습니다.이 질문에 대한 대답은 또한 연구 분야와 연구 중인 끝점에 의해 영향을 받을 수 있습니다.이에 대한 예는 간 지방 축적, 포도당 내성 및 인슐린 저항성에 대한 식단의 영향입니다19.에너지 소비 측면에서 일부 연구자들은 인간이 심부 체온을 유지하는 데 추가 에너지가 거의 필요하지 않기 때문에 열중립이 양육을 위한 최적의 온도라고 믿으며 성체 마우스의 단일 무릎 온도를 30°C7,10로 정의합니다.다른 연구자들은 열중립성이 26-28°C이고 인간이 약 3°C 더 낮다는 사실을 발견했기 때문에 인간이 일반적으로 한쪽 무릎을 꿇은 성체 쥐의 온도와 비슷한 온도가 23-25°C라고 믿고 있습니다.여기에서 23°C로 정의된 낮은 임계 온도는 약 8.12입니다.우리의 연구는 26-28°C4, 7, 10, 11, 24, 25에서 열 중립성이 달성되지 않는다는 다른 여러 연구와 일치하며 이는 23-25°C가 너무 낮다는 것을 나타냅니다.마우스의 실내 온도 및 열중성(thermoneutrality)과 관련하여 고려해야 할 또 다른 중요한 요소는 단일 또는 그룹 하우징입니다.우리 연구에서와 같이 마우스를 개별적으로보다는 그룹으로 수용했을 때 온도 민감도가 감소했는데 아마도 동물이 붐비기 때문일 것입니다.그러나 세 그룹을 사용했을 때 실내 온도는 여전히 LTL인 25 미만이었습니다.아마도 이와 관련하여 가장 중요한 종간 차이는 저체온증에 대한 방어로서 BAT 활동의 양적 중요성입니다.따라서 생쥐는 5°C에서만 EE의 60% 이상인 BAT 활동을 증가시켜 더 높은 칼로리 손실을 보상했지만51,52 EE에 대한 인간 BAT 활동의 기여도는 훨씬 더 높았고 훨씬 작았습니다.따라서 BAT 활동을 줄이는 것이 사람의 번역을 높이는 중요한 방법일 수 있습니다.BAT 활동의 조절은 복잡하지만 종종 아드레날린성 자극, 갑상선 호르몬 및 UCP114,54,55,56,57 발현의 복합 효과에 의해 매개됩니다.우리의 데이터는 기능/활성화를 담당하는 BAT 유전자 발현의 차이를 감지하기 위해 22°C에서 마우스에 비해 온도를 27.5°C 이상으로 올려야 함을 나타냅니다.그러나 Ucp1, Adrb2 및 Vegf-a가 22°C 그룹에서 하향 조절되었기 때문에 30°C와 22°C에서 그룹 간에 발견된 차이가 22°C 그룹에서 BAT 활동의 증가를 항상 나타내는 것은 아닙니다.이러한 예상치 못한 결과의 근본 원인은 아직 밝혀지지 않았습니다.한 가지 가능성은 증가된 발현이 실내 온도 상승의 신호를 반영하는 것이 아니라 제거 당일 30°C에서 22°C로 이동하는 급성 효과를 반영할 수 있다는 것입니다(마우스는 이륙 5-10분 전에 이를 경험했습니다). .).
우리 연구의 일반적인 한계는 수컷 쥐만 연구했다는 것입니다.다른 연구에 따르면 단일 무릎 암컷 마우스는 더 높은 열전도율로 인해 온도에 더 민감하고 더 엄격하게 제어된 코어 온도를 유지하기 때문에 성별이 주요 적응증에서 중요한 고려 사항일 수 있다고 제안합니다.또한, 암컷 마우스(HFD)는 동성 마우스(이 경우 20°C)를 더 많이 섭취한 수컷 마우스와 비교하여 30°C에서 EE와 더 큰 에너지 섭취 연관성을 보였습니다 20 .따라서 암컷 생쥐의 경우 저체온 함량 효과가 더 높지만 수컷 생쥐와 동일한 패턴을 가집니다.우리 연구에서는 EE를 검사하는 대부분의 대사 연구가 수행되는 조건이기 때문에 단일 무릎 수컷 마우스에 중점을 두었습니다.우리 연구의 또 다른 한계는 생쥐가 연구 내내 동일한 식단을 섭취했기 때문에 대사 유연성을 위한 실온의 중요성을 연구할 수 없다는 것입니다(다양한 다량 영양소 조성의 식이 변화에 대한 RER 변화로 측정).30°C에서 유지된 해당 마우스와 비교하여 20°C에서 유지된 암컷 및 수컷 마우스에서.
결론적으로 우리의 연구는 다른 연구에서와 마찬가지로 랩 1 정상 체중 마우스가 예측된 27.5°C 이상에서 열중립적이라는 것을 보여줍니다.또한, 우리의 연구는 비만이 정상 체중 또는 DIO를 가진 마우스의 주요 단열 요인이 아니라는 것을 보여주므로 DIO 및 정상 체중 마우스에서 온도:EE 비율이 비슷합니다.정상체중 마우스의 음식 섭취량은 EE와 일치하여 전체 온도 범위에서 안정적인 체중을 유지한 반면, DIO 마우스의 음식 섭취량은 온도에 따라 동일하여 30°C에서 마우스의 비율이 더 높았습니다. .22°C에서 더 많은 체중이 증가했습니다.전반적으로 열 중성 온도 이하에서 생활하는 것의 잠재적 중요성을 조사하는 체계적인 연구는 마우스와 인간 연구 사이에서 종종 관찰되는 불량한 내약성 때문에 보증됩니다.예를 들어, 비만 연구에서 일반적으로 낮은 번역 가능성에 대한 부분적인 설명은 마우스 체중 감소 연구가 일반적으로 EE 증가로 인해 실온에서 유지되는 적당히 추운 스트레스를 받은 동물에 대해 수행된다는 사실 때문일 수 있습니다.사람의 예상 체중에 비해 과장된 체중 감소, 특히 행동 메커니즘이 30°C보다 실온에서 더 활동적이고 활성화되는 BAP의 활동을 증가시켜 EE를 증가시키는 데 의존하는 경우.
덴마크 동물 실험법(1987) 및 국립 보건원(간행물 번호 85-23)과 실험 및 기타 과학적 목적으로 사용되는 척추 동물 보호를 위한 유럽 협약(유럽 의회 번호 123, 스트라스부르 , 1985) .
20주령의 수컷 C57BL/6J 마우스는 프랑스 Janvier Saint Berthevin Cedex에서 구입하여 12:12시간의 명암 주기 후에 임의 표준 사료(Altromin 1324)와 물(~22°C)을 제공했습니다.실온.수컷 DIO 마우스(20주)를 동일한 공급업체로부터 입수하여 사육 조건 하에서 45% 고지방식이(Cat. No. D12451, Research Diet Inc., NJ, USA) 및 물을 임의로 제공하였다.마우스는 연구가 시작되기 일주일 전에 환경에 적응되었습니다.간접 열량 측정 시스템으로 옮기기 2일 전에 생쥐의 체중을 측정하고 MRI 스캔(EchoMRITM, TX, USA)을 실시하고 체중, 지방 및 정상 체중에 해당하는 4개의 그룹으로 나누었습니다.
연구 설계의 그래픽 다이어그램이 그림 8에 나와 있습니다. 마우스를 Sable Systems Internationals(미국 네바다)의 폐쇄형 온도 제어 간접 열량계로 옮겼습니다. 여기에는 식품 및 수질 모니터와 기록된 Promethion BZ1 프레임이 포함되었습니다. 빔 파손을 측정하여 활동 수준.XYZ.마우스(n = 8)는 침구를 사용하여 22, 25, 27.5 또는 30°C에서 개별적으로 수용되었지만 12:12시간 명:암 주기(명: 06:00–18:00)에서 보호소 및 둥지 재료는 사용하지 않았습니다. .2500ml/분.등록 전 7일 동안 마우스를 적응시켰다.녹음은 4일 연속으로 수집되었습니다.그 후, 마우스를 25, 27.5, 30℃의 각각의 온도에서 추가로 12일 동안 유지한 후, 하기와 같이 세포 농축물을 첨가하였다.한편, 22°C로 유지된 마우스 그룹은 (새로운 기준 데이터를 수집하기 위해) 이 온도에서 2일 더 유지한 다음 가벼운 단계가 시작될 때 격일로 2°C씩 온도를 높였습니다. 06:00) 30 °C에 도달할 때까지 그 후 온도를 22 °C로 낮추고 추가로 이틀 동안 데이터를 수집했습니다.22°C에서 추가로 2일 동안 기록한 후 모든 온도에서 모든 세포에 스킨을 추가하고 둘째 날(17일)과 3일 동안 데이터 수집을 시작했습니다.그 후(20일), 가벼운 주기가 시작될 때(06:00) 모든 세포에 둥지 재료(8-10g)를 추가하고 추가 3일 동안 데이터를 수집했습니다.따라서 연구가 끝날 때 22°C로 유지된 마우스는 21/33일 동안 이 온도에서, 마지막 8일 동안 22°C에서 유지되었으며, 다른 온도의 마우스는 33일 동안 이 온도에서 유지되었습니다./33일.연구 기간 동안 마우스에게 먹이를 주었다.
정상 체중 및 DIO 마우스는 동일한 연구 절차를 따랐습니다.-9일째에 마우스의 체중을 측정하고 MRI를 스캔하여 체중과 체성분이 비교 가능한 그룹으로 나누었습니다.-7일째에, 마우스를 SABLE Systems International(미국 네바다주)에서 제조한 폐쇄형 온도 제어 간접 열량계로 옮겼다.마우스는 깔개는 있지만 보금자리나 은신처 재료는 없이 개별적으로 사육되었습니다.온도는 22, 25, 27.5 또는 30 °C로 설정됩니다.순응 1주 후(-7 내지 0일, 동물은 방해받지 않음), 데이터를 연속 4일(0-4일, 도 1, 2, 5에 나타낸 데이터)에 수집하였다.이후 25, 27.5, 30℃를 유지한 마우스는 17일째까지 일정한 조건을 유지하였다.동시에 22°C 그룹의 온도는 광 노출 시작 시 온도 주기(06:00 h)를 조정하여 격일로 2°C 간격으로 증가했습니다(데이터는 그림 1에 표시됨). .15일째에 온도가 22°C로 떨어졌고 2일 동안 데이터를 수집하여 후속 처리를 위한 기준 데이터를 제공했습니다.스킨은 17일에 모든 마우스에 추가되었고 둥지 재료는 20일에 추가되었습니다(그림 5).23일째 마우스의 체중을 측정하고 MRI를 촬영한 후 24시간 동안 방치하였다.24일째, 광주기 시작(06:00)부터 마우스를 절식시키고 12:00(6-7시간 절식)에 OGTT(2g/kg)를 투여하였다.그 후, 마우스를 각각의 SABLE 조건으로 되돌리고 둘째 날(25일)에 안락사시켰다.
DIO 마우스(n = 8)는 정상 체중 마우스와 동일한 프로토콜을 따랐습니다(위 및 그림 8에서 설명한 대로).마우스는 에너지 소비 실험 내내 45% HFD를 유지했습니다.
VO2 및 VCO2와 수증기압은 2.5분의 셀 시간 상수로 1Hz의 주파수에서 기록되었습니다.음식과 물통의 무게를 지속적으로 기록(1Hz)하여 음식과 물 섭취량을 수집했습니다.사용된 품질 모니터는 0.002g의 해상도를 보고했습니다.활동 수준은 3D XYZ 빔 어레이 모니터를 사용하여 기록되었고 데이터는 240Hz의 내부 해상도로 수집되었으며 0.25cm의 유효 공간 해상도로 이동한 총 거리(m)를 정량화하기 위해 매초마다 보고되었습니다.데이터는 Sable Systems Macro Interpreter v.2.41로 처리되어 EE 및 RER을 계산하고 이상값(예: 잘못된 식사 이벤트)을 필터링했습니다.매크로 해석기는 5분마다 모든 매개변수에 대한 데이터를 출력하도록 구성됩니다.
EE를 조절하는 것 외에도 주변 온도는 포도당 대사 호르몬의 분비를 조절하여 식후 포도당 대사를 포함한 대사의 다른 측면도 조절할 수 있습니다.이 가설을 테스트하기 위해 DIO 경구 포도당 부하(2g/kg)로 정상 체중 마우스를 자극하여 체온 연구를 마침내 완료했습니다.방법은 추가 자료에 자세히 설명되어 있습니다.
연구 종료 시(25일), 마우스를 2-3시간 동안 금식(06:00부터 시작)하고, 이소플루란으로 마취하고, 안와후 정맥 천자에 의해 완전히 채혈하였다.간에서 혈장 지질과 호르몬 및 지질의 정량화는 보충 자료에 설명되어 있습니다.
껍질 온도가 지방 분해에 영향을 미치는 지방 조직의 본질적인 변화를 일으키는지 여부를 조사하기 위해 사타구니 및 부고환 지방 조직을 출혈의 마지막 단계 후에 마우스에서 직접 절제했습니다.보충 방법에 설명된 새로 개발된 생체외 지방분해 분석을 사용하여 조직을 처리했습니다.
연구 종료일에 갈색 지방 조직(BAT)을 수집하고 보충 방법에 설명된 대로 처리했습니다.
데이터는 평균 ± SEM으로 표시됩니다.그래프는 GraphPad Prism 9(캘리포니아주 라호야)에서 생성되었고 그래픽은 Adobe Illustrator(캘리포니아주 산호세 소재 Adobe Systems Incorporated)에서 편집되었습니다.GraphPad Prism에서 통계적 유의성을 평가하고 쌍체 t-테스트, 반복 측정 단방향/양방향 ANOVA에 이어 Tukey의 다중 비교 테스트 또는 필요에 따라 짝이 없는 일원 ANOVA에 이어 Tukey의 다중 비교 테스트로 테스트했습니다.데이터의 가우스 분포는 테스트 전에 D'Agostino-Pearson 정규성 테스트에 의해 검증되었습니다.샘플 크기는 "결과" 섹션의 해당 섹션과 범례에 표시됩니다.반복은 동일한 동물(생체 내 또는 조직 샘플)에서 수행된 모든 측정으로 정의됩니다.데이터 재현성과 관련하여 유사한 연구 설계를 가진 다른 마우스를 사용한 4개의 독립적인 연구에서 에너지 소비와 케이스 온도 사이의 연관성이 입증되었습니다.
자세한 실험 프로토콜, 재료 및 원시 데이터는 주 저자인 Rune E. Kuhre의 합당한 요청에 따라 제공됩니다.이 연구는 새로운 고유 시약, 트랜스제닉 동물/세포주 또는 시퀀싱 데이터를 생성하지 않았습니다.
연구 설계에 대한 자세한 내용은 이 기사에 링크된 Nature Research Report 초록을 참조하십시오.
모든 데이터는 그래프를 형성합니다.1-7은 과학 데이터베이스 저장소(수탁 번호: 1253.11.sciencedb.02284 또는 https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284)에 기탁되었습니다.ESM에 표시된 데이터는 합리적인 테스트 후 Rune E Kuhre로 전송될 수 있습니다.
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Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR 마우스 실험을 인간에게 적용하기 위한 최적의 하우징 온도는 얼마입니까? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR 마우스 실험을 인간에게 적용하기 위한 최적의 하우징 온도는 얼마입니까?Keyer J, Lee M 및 Speakman JR 마우스 실험을 사람에게 옮길 때 가장 좋은 실내 온도는 얼마입니까? Keijer, J., Li, M. & Speakman, JR 将小鼠实验转化为人类的最佳外壳温度是多少？ Keijer, J., Li, M. & Speakman, JRKeyer J, Lee M 및 Speakman JR 마우스 실험을 사람에게 옮길 때 최적의 쉘 온도는 얼마입니까?무어.대사.25, 168–176 (2019).
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Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. "마우스 실험을 인간에게 적용하기 위한 최적의 하우징 온도는 무엇입니까?"라는 질문에 대한 답변입니다. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. "마우스 실험을 인간에게 적용하기 위한 최적의 하우징 온도는 무엇입니까?"라는 질문에 대한 답변입니다. Fischer, AW, Cannon, B. & Nedergaard, J. "마우스 실험을 인간에게 옮길 때 가장 좋은 실내 온도는 얼마입니까?"라는 질문에 대한 답변입니다. 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. 및 Nedergaard J. "마우스 실험을 인간에게 전달하기 위한 최적의 쉘 온도는 무엇입니까?"라는 질문에 대한 답변입니다.예: 열중성.무어.대사.26, 1-3(2019).
게시 시간: 2022년 10월 28일