تظهر درجة حرارة الجسم أن تناول الطاقة يعوض عن إنفاق الطاقة في الفئران الذكور ذات الوزن الطبيعي، ولكن ليس في الفئران التي تعتمد على النظام الغذائي.

شكرًا لزيارتكم موقع Nature.com. إصدار المتصفح الذي تستخدمونه يدعم CSS بشكل محدود. للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح مُحدّث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). في هذه الأثناء، ولضمان استمرار الدعم، سنُقدّم الموقع بدون أنماط أو JavaScript.
تُجرى معظم الدراسات الأيضية على الفئران في درجة حرارة الغرفة، على الرغم من أنه في ظل هذه الظروف، وعلى عكس البشر، تنفق الفئران الكثير من الطاقة للحفاظ على درجة حرارتها الداخلية. هنا، نصف الوزن الطبيعي والسمنة الناجمة عن النظام الغذائي (DIO) في فئران C57BL/6J التي تتغذى على تشاو تشاو أو نظام غذائي عالي الدهون بنسبة 45%، على التوالي. وُضعت الفئران لمدة 33 يومًا عند درجات حرارة 22 و25 و27.5 و30 درجة مئوية في نظام قياس السعرات الحرارية غير المباشر. نُظهر أن إنفاق الطاقة يزداد خطيًا من 30 درجة مئوية إلى 22 درجة مئوية ويكون أعلى بنحو 30% عند 22 درجة مئوية في كلا نموذجي الفئران. في الفئران ذات الوزن الطبيعي، عاكس تناول الطعام EE. وعلى العكس من ذلك، لم تقلل فئران DIO من تناول الطعام عندما انخفض EE. وبالتالي، في نهاية الدراسة، كان لدى الفئران عند 30 درجة مئوية وزن جسم وكتلة دهون وجلسرين وثلاثي جليسريد في البلازما أعلى من الفئران عند 22 درجة مئوية. قد يكون الخلل في الفئران DIO ناتجًا عن زيادة النظام الغذائي القائم على المتعة.
الفأر هو النموذج الحيواني الأكثر استخدامًا لدراسة وظائف الأعضاء البشرية وعلم وظائف الأعضاء المرضية، وغالبًا ما يكون الحيوان الافتراضي المستخدم في المراحل المبكرة من اكتشاف الأدوية وتطويرها. ومع ذلك، تختلف الفئران عن البشر في عدة جوانب فسيولوجية مهمة، وبينما يمكن استخدام القياس المتغير إلى حد ما للترجمة إلى البشر، فإن الاختلافات الكبيرة بين الفئران والبشر تكمن في التنظيم الحراري واستتباب الطاقة. وهذا يوضح تناقضًا أساسيًا. يبلغ متوسط ​​كتلة الجسم لدى الفئران البالغة أقل بألف مرة على الأقل من كتلة البالغين (50 جم مقابل 50 كجم)، وتختلف نسبة مساحة السطح إلى الكتلة بحوالي 400 مرة بسبب التحويل الهندسي غير الخطي الذي وصفه مي. المعادلة 2. ونتيجة لذلك، تفقد الفئران حرارة أكبر بكثير بالنسبة لحجمها، وبالتالي فهي أكثر حساسية لدرجة الحرارة، وأكثر عرضة لانخفاض حرارة الجسم، ويكون متوسط ​​معدل الأيض الأساسي لديها أعلى بعشر مرات من متوسط ​​معدل الأيض الأساسي لدى البشر. في درجة حرارة الغرفة القياسية (حوالي ٢٢ درجة مئوية)، يجب على الفئران زيادة إنفاقها الكلي للطاقة (EE) بنحو ٣٠٪ للحفاظ على درجة حرارة الجسم الأساسية. وفي درجات حرارة أقل، يزداد إنفاقها الكلي للطاقة (EE) بنسبة ٥٠٪ و١٠٠٪ على التوالي عند ١٥ و٧ درجات مئوية، مقارنةً بإنفاقها الكلي للطاقة (EE) عند ٢٢ درجة مئوية. وبالتالي، فإن ظروف الإسكان القياسية تحفز استجابة الإجهاد البارد، مما قد يعرض قابلية نقل نتائج الفئران إلى البشر للخطر، حيث يقضي البشر الذين يعيشون في المجتمعات الحديثة معظم وقتهم في ظروف محايدة حرارياً (لأن نسبة مساحة الأسطح إلى الحجم المنخفضة لدينا تجعلنا أقل حساسية لدرجة الحرارة، حيث ننشئ منطقة محايدة حرارياً (TNZ) حولنا. EE أعلى من معدل الأيض الأساسي) يمتد من ~19 إلى 30 درجة مئوية6، بينما لدى الفئران نطاق أعلى وأضيق يمتد من 2 إلى 4 درجات مئوية فقط7،8 في الواقع، حظي هذا الجانب المهم باهتمام كبير في السنوات الأخيرة4، 7،8،9،10،11،12 وقد اقترح أنه يمكن التخفيف من بعض "اختلافات الأنواع" عن طريق زيادة درجة حرارة القشرة9. ومع ذلك، لا يوجد إجماع على نطاق درجة الحرارة الذي يشكل الحياد الحراري في الفئران. وبالتالي، فإن ما إذا كانت درجة الحرارة الحرجة المنخفضة في النطاق المحايد حرارياً في الفئران ذات الركبة الواحدة أقرب إلى 25 درجة مئوية أو أقرب إلى 30 درجة مئوية4، 7، 8، 10، 12 لا تزال مثيرة للجدل. تم تحديد الطاقة الحيوية (EE) وغيرها من المعايير الأيضية بساعات إلى أيام، وبالتالي فإن مدى تأثير التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة مختلفة على المعايير الأيضية مثل وزن الجسم غير واضح. الاستهلاك، واستخدام الركيزة، وتحمل الجلوكوز، وتركيزات الدهون والجلوكوز في البلازما والهرمونات المنظمة للشهية. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتأكد من مدى تأثير النظام الغذائي على هذه المعايير (قد تكون فئران DIO التي تتبع نظامًا غذائيًا عالي الدهون أكثر ميلًا إلى نظام غذائي قائم على المتعة (اللذة)). لتوفير المزيد من المعلومات حول هذا الموضوع، درسنا تأثير درجة حرارة التربية على المعايير الأيضية المذكورة أعلاه في فئران الذكور البالغين ذات الوزن الطبيعي وفئران الذكور المصابة بالسمنة الناتجة عن النظام الغذائي (DIO) على نظام غذائي عالي الدهون بنسبة 45٪. تم الاحتفاظ بالفئران عند 22 أو 25 أو 27.5 أو 30 درجة مئوية لمدة ثلاثة أسابيع على الأقل. لم تتم دراسة درجات الحرارة الأقل من 22 درجة مئوية لأن مساكن الحيوانات القياسية نادرًا ما تكون أقل من درجة حرارة الغرفة. وجدنا أن فئران DIO ذات الوزن الطبيعي ودائرة واحدة استجابت بشكل مشابه للتغيرات في درجة حرارة العلبة من حيث EE وبغض النظر عن حالة العلبة (مع أو بدون مواد المأوى/التعشيش). ومع ذلك، بينما عدّلت الفئران ذات الوزن الطبيعي تناولها الغذائي وفقًا لـ EE، كان تناول فئران DIO الغذائي مستقلًا إلى حد كبير عن EE، مما أدى إلى زيادة وزن الفئران. ووفقًا لبيانات وزن الجسم، أظهرت تركيزات الدهون والأجسام الكيتونية في البلازما أن فئران DIO عند درجة حرارة 30 درجة مئوية كان لديها توازن طاقة أكثر إيجابية من الفئران عند درجة حرارة 22 درجة مئوية. تتطلب الأسباب الكامنة وراء الاختلافات في توازن تناول الطاقة وEE بين فئران الوزن الطبيعي وفئران DIO مزيدًا من الدراسة، ولكنها قد تكون مرتبطة بالتغيرات المرضية في فئران DIO وتأثير اتباع نظام غذائي قائم على المتعة نتيجة لاتباع نظام غذائي بدين.
ارتفع معدل التنفس الكهربائي (EE) خطيًا من 30 إلى 22 درجة مئوية، وكان أعلى بنحو 30% عند 22 درجة مئوية مقارنةً بـ 30 درجة مئوية (الشكل 1أ، ب). كان معدل التبادل التنفسي (RER) مستقلًا عن درجة الحرارة (الشكل 1ج، د). كان تناول الطعام متوافقًا مع ديناميكيات التنفس الكهربائي (EE) وزاد مع انخفاض درجة الحرارة (كما ارتفع بنحو 30% عند 22 درجة مئوية مقارنةً بـ 30 درجة مئوية (الشكل 1هـ، و). تناول الماء. لم يعتمد حجم ومستوى النشاط على درجة الحرارة (الشكل 1ز).
وُضعت فئران ذكور (C57BL/6J، بعمر 20 أسبوعًا، في مساكن فردية، عدد الفئران = 7) في أقفاص أيضية عند درجة حرارة 22 درجة مئوية لمدة أسبوع قبل بدء الدراسة. بعد يومين من جمع بيانات الخلفية، رُفعت درجة الحرارة تدريجيًا بمقدار درجتين مئويتين عند الساعة 6:00 صباحًا (بداية مرحلة الضوء). تُعرض البيانات كمتوسط ​​± خطأ معياري للمتوسط، ويُمثل طور الظلام (18:00-6:00 صباحًا) بمربع رمادي. أ- معدل استهلاك الطاقة (كيلو كالوري/ساعة)، ب- إجمالي استهلاك الطاقة عند درجات حرارة مختلفة (كيلو كالوري/24 ساعة)، ج- معدل التبادل التنفسي (VCO2/VO2: 0.7-1.0)، د- متوسط ​​معدل التبادل التنفسي (RER) في طوري الضوء والظلام (VCO2/VO2) (القيمة الصفرية 0.7). هـ - إجمالي كمية الطعام المتناولة (جم)، وإجمالي كمية الطعام المتناولة خلال ٢٤ ساعة (جم)، وإجمالي كمية الماء المتناولة خلال ٢٤ ساعة (مل)، وإجمالي كمية الماء المتناولة خلال ٢٤ ساعة (س)، ومستوى النشاط التراكمي (م) ومستوى النشاط الكلي (م/٢٤ ساعة). حُفظت الفئران عند درجة الحرارة المحددة لمدة ٤٨ ساعة. تشير البيانات المعروضة لدرجات حرارة ٢٤ و٢٦ و٢٨ و٣٠ درجة مئوية إلى آخر ٢٤ ساعة من كل دورة. وظلت الفئران تتغذى طوال فترة الدراسة. تم اختبار الدلالة الإحصائية من خلال قياسات متكررة لتحليل التباين أحادي الاتجاه، متبوعًا باختبار توكي للمقارنة المتعددة. تشير العلامات النجمية إلى الدلالة للقيمة الأولية ٢٢ درجة مئوية، بينما يشير التظليل إلى الدلالة بين المجموعات الأخرى كما هو موضح. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص <0,05، **ص <0,01، **ص <0,001، ****ص <0,0001. *ص<0.05، **ص<0.01، **ص<0.001، ****ص<0.0001. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص <0,05، **ص <0,01، **ص <0,001، ****ص <0,0001. *ص<0.05، **ص<0.01، **ص<0.001، ****ص<0.0001.تم حساب القيم المتوسطة لكامل فترة التجربة (0-192 ساعة). n = 7.
كما هو الحال في الفئران ذات الوزن الطبيعي، ازدادت كفاءة الطاقة (EE) خطيًا مع انخفاض درجة الحرارة، وفي هذه الحالة، كانت كفاءة الطاقة (EE) أعلى بنحو 30% عند درجة حرارة 22 درجة مئوية مقارنةً بـ 30 درجة مئوية (الشكل 2أ، ب). لم تتغير نسبة الطاقة (RER) بدرجات حرارة مختلفة (الشكل 2ج، د). على عكس الفئران ذات الوزن الطبيعي، لم يكن تناول الطعام متوافقًا مع كفاءة الطاقة (EE) كدالة لدرجة حرارة الغرفة. كان تناول الطعام، وشرب الماء، ومستوى النشاط مستقلًا عن درجة الحرارة (الأشكال 2هـ-ي).
وُضعت فئران DIO الذكور (C57BL/6J، بعمر 20 أسبوعًا) بشكل فردي في أقفاص أيضية عند درجة حرارة 22 درجة مئوية لمدة أسبوع واحد قبل بدء الدراسة. يمكن للفئران استخدام 45% من نظام غذائي عالي الدهون حسب الرغبة. بعد التأقلم لمدة يومين، جُمعت بيانات خط الأساس. بعد ذلك، رُفعت درجة الحرارة تدريجيًا بمقدار درجتين مئويتين كل يومين عند الساعة 6:00 صباحًا (بداية مرحلة الضوء). تُعرض البيانات كمتوسط ​​± خطأ معياري للمتوسط، ويُمثل طور الظلام (18:00-06:00 صباحًا) بمربع رمادي. أ- معدل استهلاك الطاقة (كيلو كالوري/ساعة)، ب- إجمالي استهلاك الطاقة عند درجات حرارة مختلفة (كيلو كالوري/24 ساعة)، ج- معدل التبادل التنفسي (VCO2/VO2: 0.7-1.0)، د- متوسط ​​معدل التبادل التنفسي (RER) في طوري الضوء والظلام (VCO2/VO2) (القيمة الصفرية تُعرّف بأنها 0.7). هـ - إجمالي كمية الطعام المتناولة (جم)، وإجمالي كمية الطعام المتناولة خلال ٢٤ ساعة (جم)، وإجمالي كمية الماء المتناولة خلال ٢٤ ساعة (مل)، وإجمالي كمية الماء المتناولة خلال ٢٤ ساعة (س)، ومستوى النشاط التراكمي (م)، ومستوى النشاط الكلي (م/٢٤ ساعة). حُفظت الفئران عند درجة الحرارة المحددة لمدة ٤٨ ساعة. تشير البيانات المعروضة لدرجات حرارة ٢٤ و٢٦ و٢٨ و٣٠ درجة مئوية إلى آخر ٢٤ ساعة من كل دورة. وُضعت الفئران على نظام غذائي عالي الدهون بنسبة ٤٥٪ حتى نهاية الدراسة. تم اختبار الدلالة الإحصائية من خلال قياسات متكررة لتحليل التباين أحادي الاتجاه، متبوعًا باختبار توكي للمقارنة المتعددة. تشير العلامات النجمية إلى الدلالة للقيمة الأولية ٢٢ درجة مئوية، ويشير التظليل إلى الدلالة بين المجموعات الأخرى كما هو موضح. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *ص<0.05، ***ص<0.001، ****ص<0.0001. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *ص<0.05، ***ص<0.001، ****ص<0.0001.تم حساب القيم المتوسطة لكامل فترة التجربة (0-192 ساعة). n = 7.
في سلسلة أخرى من التجارب، فحصنا تأثير درجة الحرارة المحيطة على نفس المعايير، ولكن هذه المرة بين مجموعات من الفئران التي تم الاحتفاظ بها باستمرار عند درجة حرارة معينة. تم تقسيم الفئران إلى أربع مجموعات لتقليل التغيرات الإحصائية في المتوسط ​​والانحراف المعياري لوزن الجسم والدهون ووزن الجسم الطبيعي (الشكل 3أ-ج). بعد 7 أيام من التأقلم، تم تسجيل 4.5 يوم من EE. يتأثر EE بشكل كبير بدرجة الحرارة المحيطة أثناء ساعات النهار والليل (الشكل 3د)، ويزداد خطيًا مع انخفاض درجة الحرارة من 27.5 درجة مئوية إلى 22 درجة مئوية (الشكل 3هـ). وبالمقارنة مع المجموعات الأخرى، انخفض معدل RER لمجموعة 25 درجة مئوية إلى حد ما، ولم تكن هناك فروق بين المجموعات المتبقية (الشكل 3و، ز). زاد تناول الطعام الموازي لنمط EE بنسبة 30٪ تقريبًا عند 22 درجة مئوية مقارنة بـ 30 درجة مئوية (الشكل 3ح، ط). لم يختلف استهلاك الماء ومستويات النشاط بشكل ملحوظ بين المجموعات (الشكل 3ج، ك). لم يُؤدِّ التعرّض لدرجات حرارة مختلفة لمدة تصل إلى 33 يومًا إلى اختلافات في وزن الجسم، والكتلة العضلية الخالية من الدهون، وكتلة الدهون بين المجموعات (الشكل 3ن-ث)، ولكنه أدى إلى انخفاض في كتلة الجسم العضلية الخالية من الدهون بنحو 15% مقارنةً بالنتائج المُبلّغ عنها ذاتيًا (الشكل 3ن-ث). 3ب، ر، ج)، وزادت كتلة الدهون بأكثر من الضعف (من حوالي 1 غرام إلى 2-3 غرامات، الشكل 3ج، ت، ج). للأسف، تحتوي خزانة درجة الحرارة 30 درجة مئوية على أخطاء في المعايرة، ولا يمكنها توفير بيانات دقيقة عن كفاءة الطاقة ومعدل كفاءة الطاقة.
- وزن الجسم (أ) والكتلة الخالية من الدهون (ب) وكتلة الدهون (ج) بعد 8 أيام (قبل يوم واحد من النقل إلى نظام SABLE). د استهلاك الطاقة (كيلو كالوري/ساعة). هـ متوسط ​​استهلاك الطاقة (0-108 ساعات) في درجات حرارة مختلفة (كيلو كالوري/24 ساعة). و نسبة التبادل التنفسي (RER) (VCO2/VO2). ز متوسط ​​نسبة التبادل التنفسي (VCO2/VO2). ح إجمالي تناول الطعام (جم). ط متوسط ​​تناول الطعام (جم/24 ساعة). ي إجمالي استهلاك الماء (مل). ك متوسط ​​استهلاك الماء (مل/24 ساعة). ل مستوى النشاط التراكمي (م). م متوسط ​​مستوى النشاط (م/24 ساعة). ن وزن الجسم في اليوم الثامن عشر، o التغير في وزن الجسم (من -8 إلى اليوم الثامن عشر)، ص كتلة الجسم الخالية من الدهون في اليوم الثامن عشر، س التغير في كتلة الجسم الخالية من الدهون (من -8 إلى اليوم الثامن عشر)، ر كتلة الدهون في اليوم الثامن عشر، والتغير في كتلة الدهون (من -8 إلى اليوم الثامن عشر). تم اختبار الأهمية الإحصائية للتدابير المتكررة باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه متبوعًا باختبار المقارنة المتعددة لتوكي. *ص < 0.05، **ص < 0.01، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص < 0.05، **ص < 0.01، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص <0,05، **ص <0,01، ***ص <0,001، ****ص <0,0001. *ص<0.05، **ص<0.01، ***ص<0.001، ****ص<0.0001. *ص < 0.05،**ص < 0.01،***ص < 0.001،****ص < 0.0001. *ص < 0.05،**ص < 0.01،***ص < 0.001،****ص < 0.0001. *ص <0,05، **ص <0,01، ***ص <0,001، ****ص <0,0001. *ص<0.05، **ص<0.01، ***ص<0.001، ****ص<0.0001.تُعرض البيانات على هيئة المتوسط ​​الحسابي + الخطأ المعياري للمتوسط، وتُمثل المرحلة المظلمة (من الساعة 6 مساءً إلى 6 مساءً) بمربعات رمادية. تُمثل النقاط على الهستوجرامات الفئران الفردية. حُسبت القيم المتوسطة لكامل فترة التجربة (من 0 إلى 108 ساعات). n = 7.
تم مطابقة الفئران في وزن الجسم والكتلة الخالية من الدهون وكتلة الدهون في البداية (الأشكال 4أ-ج) وتم الحفاظ عليها عند 22 و25 و27.5 و30 درجة مئوية كما هو الحال في الدراسات التي أجريت على الفئران ذات الوزن الطبيعي. . عند مقارنة مجموعات الفئران، أظهرت العلاقة بين الطاقة الكهربائية ودرجة الحرارة علاقة خطية مماثلة مع درجة الحرارة بمرور الوقت في نفس الفئران. وبالتالي، استهلكت الفئران التي تم الحفاظ عليها عند 22 درجة مئوية طاقة أكثر بنحو 30% من الفئران التي تم الحفاظ عليها عند 30 درجة مئوية (الشكل 4د، هـ). عند دراسة التأثيرات على الحيوانات، لم تؤثر درجة الحرارة دائمًا على معدل استهلاك الطاقة (الشكل 4و، ز). لم يتأثر تناول الطعام أو الماء أو النشاط بشكل كبير بدرجة الحرارة (الأشكال 4ح-م). بعد 33 يومًا من التربية، كان لدى الفئران عند 30 درجة مئوية وزن جسم أعلى بكثير من الفئران عند 22 درجة مئوية (الشكل 4ن). بالمقارنة مع نقاط خط الأساس الخاصة بكل منها، كان لدى الفئران التي رُبّيت عند درجة حرارة 30 درجة مئوية أوزان أجسام أعلى بكثير من الفئران التي رُبّيت عند درجة حرارة 22 درجة مئوية (المتوسط ​​± الخطأ المعياري للمتوسط: الشكل 4o). يُعزى ارتفاع الوزن النسبي إلى زيادة كتلة الدهون (الشكل 4p، q) وليس إلى زيادة كتلة العضلات الهزيلة (الشكل 4r، s). وتماشيًا مع انخفاض قيمة EE عند درجة حرارة 30 درجة مئوية، انخفض التعبير عن العديد من جينات BAT التي تزيد من وظيفة/نشاط BAT عند درجة حرارة 30 درجة مئوية مقارنةً بدرجة حرارة 22 درجة مئوية: Adra1a وAdrb3 وPrdm16. ولم تتأثر الجينات الرئيسية الأخرى التي تزيد أيضًا من وظيفة/نشاط BAT: Sema3a (تنظيم نمو العصبونات)، وTfam (التكوين الحيوي للميتوكوندريا)، وAdrb1 وAdra2a وPck1 (تكوين الجلوكوز)، وCpt1a. من المثير للدهشة أن بروتيني Ucp1 وVegf-a، المرتبطين بزيادة النشاط الحراري، لم ينخفضا في مجموعة 30 درجة مئوية. في الواقع، كانت مستويات Ucp1 لدى ثلاثة فئران أعلى منها في مجموعة 22 درجة مئوية، وارتفعت مستويات Vegf-a وAdrb2 بشكل ملحوظ. بالمقارنة مع مجموعة 22 درجة مئوية، لم تُظهر الفئران التي حُفظت عند درجتي حرارة 25 و27.5 درجة مئوية أي تغيير (الشكل التكميلي 1).
- وزن الجسم (أ) والكتلة الخالية من الدهون (ب) وكتلة الدهون (ج) بعد 9 أيام (قبل يوم واحد من النقل إلى نظام SABLE). د استهلاك الطاقة (EE، كيلو كالوري/ساعة). هـ متوسط ​​استهلاك الطاقة (0-96 ساعة) في درجات حرارة مختلفة (كيلو كالوري/24 ساعة). و نسبة التبادل التنفسي (RER، VCO2/VO2). ز متوسط ​​RER (VCO2/VO2). ح إجمالي تناول الطعام (جم). ط متوسط ​​تناول الطعام (جم/24 ساعة). ي إجمالي استهلاك الماء (مل). ك متوسط ​​استهلاك الماء (مل/24 ساعة). ل مستوى النشاط التراكمي (م). م متوسط ​​مستوى النشاط (م/24 ساعة). ن وزن الجسم في اليوم 23 (جم)، o التغير في وزن الجسم، ص الكتلة الخالية من الدهون، س التغير في الكتلة الخالية من الدهون (جم) في اليوم 23 مقارنة باليوم 9، التغير في كتلة الدهون (جم) في اليوم 23، كتلة الدهون (جم) مقارنة باليوم 8، اليوم 23 مقارنة باليوم الثامن. تم اختبار الأهمية الإحصائية للتدابير المتكررة باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه متبوعًا باختبار المقارنة المتعددة لتوكي. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *ص<0.05، ***ص<0.001، ****ص<0.0001. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *ص < 0.05، ***ص < 0.001، ****ص < 0.0001. *Р<0,05, ***Р<0,001, ****Р<0,0001. *ص<0.05، ***ص<0.001، ****ص<0.0001.تُعرض البيانات على هيئة المتوسط ​​+ الخطأ المعياري للمتوسط، وتُمثل المرحلة المظلمة (من الساعة 6 مساءً إلى 6 مساءً) بمربعات رمادية. تُمثل النقاط على الهستوجرامات الفئران الفردية. حُسبت القيم المتوسطة لكامل فترة التجربة (من 0 إلى 96 ساعة). n = 7.
مثل البشر، غالبًا ما تُنشئ الفئران بيئات دقيقة لتقليل فقدان الحرارة للبيئة. ولتحديد أهمية هذه البيئة لكفاءة الطاقة، قمنا بتقييم كفاءة الطاقة عند 22 و25 و27.5 و30 درجة مئوية، مع أو بدون واقيات جلدية ومواد تعشيش. عند 22 درجة مئوية، تُقلل إضافة الجلود القياسية كفاءة الطاقة بحوالي 4%. أما الإضافة اللاحقة لمواد التعشيش فقد قللت كفاءة الطاقة بنسبة 3-4% (الشكل 5أ، ب). لم تُلاحظ أي تغييرات كبيرة في معدل استهلاك الطاقة، أو تناول الطعام، أو تناول الماء، أو مستويات النشاط مع إضافة المنازل أو الجلود + الفراش (الشكل 5ط-ص). كما أدت إضافة الجلد ومواد التعشيش إلى تقليل كفاءة الطاقة بشكل كبير عند 25 و30 درجة مئوية، ولكن الاستجابات كانت أصغر من الناحية الكمية. عند 27.5 درجة مئوية، لم يُلاحظ أي فرق. من الجدير بالذكر أنه في هذه التجارب، انخفض معدل EE مع ارتفاع درجة الحرارة، وفي هذه الحالة انخفض بنحو 57% عن معدل EE عند 30 درجة مئوية مقارنةً بـ 22 درجة مئوية (الشكل 5ج-ح). أُجري التحليل نفسه في مرحلة الضوء فقط، حيث كان معدل EE أقرب إلى معدل الأيض الأساسي، لأن الفئران في هذه الحالة استراحت في الغالب على الجلد، مما أدى إلى أحجام تأثير متقاربة عند درجات حرارة مختلفة (الشكل التكميلي 2أ-ح).
بيانات الفئران من المأوى ومواد التعشيش (أزرق داكن)، والمنزل بدون مواد تعشيش (أزرق فاتح)، ومواد المنزل والعش (برتقالي). استهلاك الطاقة (EE، كيلو كالوري/ساعة) للغرف أ، ج، هـ، و ز عند درجات حرارة ٢٢، ٢٥، ٢٧.٥ و٣٠ درجة مئوية، b، d، f و h تعني EE (كيلو كالوري/ساعة). بيانات الفئران الموجودة في مأوى عند ٢٢ درجة مئوية: i معدل التنفس (RER، VCO2/VO2)، j متوسط ​​RER (VCO2/VO2)، k إجمالي تناول الطعام (جم)، l متوسط ​​تناول الطعام (جم/٢٤ ساعة)، m إجمالي تناول الماء (مل)، n متوسط ​​تناول الماء AUC (مل/٢٤ ساعة)، o إجمالي النشاط (م)، p متوسط ​​مستوى النشاط (م/٢٤ ساعة). تُعرض البيانات كمتوسط ​​+ خطأ معياري للمتوسط، وتُمثل المرحلة المظلمة (١٨:٠٠-٠٦:٠٠ ساعة) بمربعات رمادية. تُمثل النقاط على المدرجات التكرارية الفئران الفردية. تم اختبار الأهمية الإحصائية للتدابير المتكررة باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه متبوعًا باختبار المقارنة المتعددة لتوكي. *ص < 0.05، **ص < 0.01. *ص < 0.05، **ص < 0.01. *Р<0,05، **Р<0,01. *ص<0.05، **ص<0.01. *ص < 0.05،**ص < 0.01. *ص < 0.05،**ص < 0.01. *Р<0,05، **Р<0,01. *ص<0.05، **ص<0.01.تم حساب القيم المتوسطة لكامل الفترة التجريبية (0-72 ساعة). n = 7.
في الفئران ذات الوزن الطبيعي (2-3 ساعات صيام)، لم تُسفر التربية في درجات حرارة مختلفة عن اختلافات كبيرة في تركيزات بلازما الدهون الثلاثية (TG)، و3-HB، والكوليسترول، وALT، وAST، بل في تركيزات HDL كدالة لدرجة الحرارة. الشكل 6أ-هـ. كما لم تختلف تركيزات بلازما الدم الصائمة لليبتين، والأنسولين، والببتيد-C، والجلوكاجون بين المجموعات (الأشكال 6ز-ي). في يوم اختبار تحمل الجلوكوز (بعد 31 يومًا في درجات حرارة مختلفة)، كان مستوى سكر الدم الأساسي (5-6 ساعات صيام) حوالي 6.5 ملي مولار، دون أي اختلاف بين المجموعتين. أدى تناول الجلوكوز عن طريق الفم إلى زيادة تركيزات الجلوكوز في الدم بشكل ملحوظ في جميع المجموعات، ولكن كل من تركيز الذروة والمساحة المتزايدة تحت المنحنيات (iAUCs) (15-120 دقيقة) كانت أقل في مجموعة الفئران الموجودة في درجة حرارة 30 درجة مئوية (نقاط زمنية فردية: P < 0.05–P < 0.0001، الشكل 6k، l) مقارنة بالفئران الموجودة في درجة حرارة 22 و25 و27.5 درجة مئوية (والتي لم تختلف فيما بينها). أدى تناول الجلوكوز عن طريق الفم إلى زيادة تركيزات الجلوكوز في الدم بشكل ملحوظ في جميع المجموعات، ولكن كل من تركيز الذروة والمساحة المتزايدة تحت المنحنيات (iAUCs) (15-120 دقيقة) كانت أقل في مجموعة الفئران الموجودة في درجة حرارة 30 درجة مئوية (نقاط زمنية فردية: P < 0.05–P < 0.0001، الشكل 6k، l) مقارنة بالفئران الموجودة في درجة حرارة 22 و25 و27.5 درجة مئوية (والتي لم تختلف بين بعضها البعض). تؤدي زيادة تركيز الجلوكوز بشكل طبيعي إلى زيادة تركيز الجلوكوز في جميع المجموعات، ولكن مثل تقليل التركيز، وكذلك الحصول على امتيازات من خلال (iAUC) (15–120 دقيقة) كان موجودًا في مجموعة كبيرة, التحميص عند 30 درجة مئوية (درجة الحرارة القصوى: P <0,05–P <0,0001، ris.6k، l) مع الترطيب، التوصيل عند درجة حرارة 30 درجة مئوية 22 و 25 و 27,5 درجة مئوية (التي لا تختلف بين عشية وضحاها). أدى تناول الجلوكوز عن طريق الفم إلى زيادة تركيزات الجلوكوز في الدم بشكل ملحوظ في جميع المجموعات، ولكن كل من تركيز الذروة والمساحة المتزايدة تحت المنحنيات (iAUC) (15-120 دقيقة) كانت أقل في مجموعة الفئران عند درجة حرارة 30 درجة مئوية (نقاط زمنية منفصلة: P < 0.05–P < 0.0001، الشكل 6k، l) مقارنة بالفئران المحفوظة عند درجة حرارة 22 و25 و27.5 درجة مئوية (والتي لم تختلف عن بعضها البعض).يجب أن تكون درجة حرارة الماء أقل من 30 درجة مئوية. تم اختباره على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم (iAUC) (15-120 درجة مئوية) في حالة وجود جزيئات دقيقة: P <0.05–P < 0.0001،6k،l)与饲养在22、25 و 27.5 درجة مئوية.يجب أن تكون درجة حرارة الماء عند درجة حرارة 30 درجة مئوية عند درجة حرارة 30 درجة مئوية،浓度 و 曲线 下 增加 面积 面积 (IAUC) (15-120 分钟) 均 较 低 各 个 点 点 点 点 点: P <0.05–P < 0.0001، 6k، l) 22،25 و 27.5 درجة مئوية 的小鼠 (彼此之间没有差异) 相比.أدى تناول الجلوكوز عن طريق الفم إلى زيادة تركيزات الجلوكوز في الدم بشكل ملحوظ في جميع المجموعات، ولكن كل من تركيز الذروة والمساحة تحت المنحنى (iAUC) (15-120 دقيقة) كانا أقل في مجموعة الفئران التي تغذت على 30 درجة مئوية (جميع نقاط الوقت).: P <0,05–P <0,0001, ис. : P < 0.05–P < 0.0001، الشكل.6ل، ل) مقارنة مع الفئران المحفوظة عند 22 و25 و27.5 درجة مئوية (لا يوجد فرق عن بعضها البعض).
أظهرت بلازما فئران DIO(al) الذكور البالغين تركيزات TG، و3-HB، والكوليسترول، وHDL، وALT، وAST، وFFA، والجلسرين، واللبتين، والأنسولين، والببتيد C، والجلوكاجون بعد 33 يومًا من التغذية عند درجة الحرارة المحددة. لم تُغذَّ الفئران لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات قبل أخذ عينة الدم. كان الاستثناء الوحيد هو اختبار تحمل الجلوكوز الفموي، الذي أُجري قبل يومين من نهاية الدراسة على فئران صائمة لمدة 5-6 ساعات، وحفِظَت في درجة الحرارة المناسبة لمدة 31 يومًا. وُضِعَت على الفئران جرعة 2 غ/كغ من وزن الجسم. يُعبَّر عن بيانات المساحة تحت المنحنى (L) كبيانات تزايدية (iAUC). وتُعرَض البيانات كمتوسط ​​± خطأ معياري (SEM). تُمثِّل النقاط عينات فردية. *P < 0.05، **P < 0.01، **P < 0.001، ****P < 0.0001، ن = 7. *P < 0.05، **P < 0.01، **P < 0.001، ****P < 0.0001، ن = 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، عدد=7. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001، ن = 7. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001، ن = 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، عدد=7.
في فئران DIO (التي صُممت أيضًا لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات)، لم تختلف تركيزات الكوليسترول في البلازما، والبروتين الدهني عالي الكثافة، وALT، وAST، وFFA بين المجموعات. ارتفع كلٌّ من الدهون الثلاثية والجلسرين بشكل ملحوظ في مجموعة 30 درجة مئوية مقارنةً بمجموعة 22 درجة مئوية (الأشكال 7أ-ح). في المقابل، انخفض مستوى 3-GB بنحو 25% عند 30 درجة مئوية مقارنةً بـ 22 درجة مئوية (الشكل 7ب). وهكذا، على الرغم من أن الفئران التي حافظت على درجة حرارة 22 درجة مئوية تمتعت بتوازن طاقة إيجابي عام، كما يُشير إلى ذلك زيادة الوزن، فإن الاختلافات في تركيزات الدهون الثلاثية والجلسرين و3-HB في البلازما تشير إلى أن الفئران التي تم أخذ العينات منها كانت أقل عند درجة حرارة 22 درجة مئوية. أما الفئران التي نشأت عند درجة حرارة 30 درجة مئوية، فقد كانت في حالة طاقة سلبية أكثر نسبيًا. تماشيًا مع ذلك، كانت تركيزات الجلسرين والدهون الثلاثية القابلة للاستخراج في الكبد، ولكن ليس الجليكوجين والكوليسترول، أعلى في مجموعة 30 درجة مئوية (الشكل التكميلي 3أ-د). وللتحقق مما إذا كانت الاختلافات المعتمدة على درجة الحرارة في تحلل الدهون (كما تم قياسها بواسطة الدهون الثلاثية والجلسرين في البلازما) ناتجة عن تغيرات داخلية في دهون البربخ أو الأربية، استخرجنا الأنسجة الدهنية من هذه المخازن في نهاية الدراسة وقمنا بقياس كمية الأحماض الدهنية الحرة خارج الجسم الحي وإطلاق الجلسرين. في جميع المجموعات التجريبية، أظهرت عينات الأنسجة الدهنية من مخازن البربخ والأربية زيادة بمقدار الضعف على الأقل في إنتاج الجلسرين والأحماض الدهنية الحرة استجابةً لتحفيز الأيزوبروتيرينول (الشكل التكميلي 4أ-د). ومع ذلك، لم يُعثر على أي تأثير لدرجة حرارة القشرة على تحلل الدهون القاعدي أو المحفز بالأيزوبروتيرينول. بالتوافق مع ارتفاع وزن الجسم وكتلة الدهون، كانت مستويات الليبتين في البلازما أعلى بشكل ملحوظ في المجموعة 30 درجة مئوية عنها في المجموعة 22 درجة مئوية (الشكل 7i). وعلى العكس من ذلك، لم تختلف مستويات الأنسولين والببتيد-C في البلازما بين مجموعات درجة الحرارة (الشكل 7k، k)، ولكن أظهر الجلوكاجون في البلازما اعتمادًا على درجة الحرارة، ولكن في هذه الحالة كانت درجة الحرارة 22 درجة مئوية تقريبًا في المجموعة المقابلة ضعف درجة الحرارة 30 درجة مئوية. من. المجموعة C (الشكل 7l). لم يختلف FGF21 بين مجموعات درجة الحرارة المختلفة (الشكل 7m). في يوم اختبار تحمل الجلوكوز عن طريق الفم، كان مستوى الجلوكوز في الدم الأساسي حوالي 10 ملي مولار ولم يختلف بين الفئران الموجودة في درجات حرارة مختلفة (الشكل 7n). أدى تناول الجلوكوز عن طريق الفم إلى زيادة مستويات الجلوكوز في الدم وبلغ ذروته في جميع المجموعات عند تركيز حوالي 18 ملي مولار بعد 15 دقيقة من الجرعة. لم تكن هناك فروق كبيرة في المساحة تحت المنحنى (15-120 دقيقة) والتركيزات في نقاط زمنية مختلفة بعد الجرعة (15، 30، 60، 90 و120 دقيقة) (الشكل 7ن، و).
أظهرت بلازما فئران DIO الذكور البالغة (ao) تركيزات بلازما من الدهون الثلاثية (TG)، و3-HB، والكوليسترول، وHDL، وALT، وAST، وFFA، والجلسرين، واللبتين، والأنسولين، والببتيد C، والجلوكاجون، وFGF21 بعد 33 يومًا من التغذية. ولم تُغذَّ الفئران لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات قبل أخذ عينة الدم. وكان اختبار تحمل الجلوكوز الفموي استثناءً، إذ أُجري بجرعة 2 غ/كغ من وزن الجسم قبل يومين من نهاية الدراسة على فئران صائمة لمدة 5-6 ساعات، وحفِظت في درجة حرارة مناسبة لمدة 31 يومًا. وتُعرَض بيانات المساحة تحت المنحنى (o) كبيانات تزايدية (iAUC). وتُعرَض البيانات كمتوسط ​​± خطأ معياري (SEM). وتُمثل النقاط عينات فردية. *P < 0.05، **P < 0.01، **P < 0.001، ****P < 0.0001، ن = 7. *P < 0.05، **P < 0.01، **P < 0.001، ****P < 0.0001، ن = 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، عدد=7. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001، ن = 7. *ص < 0.05، **ص < 0.01، **ص < 0.001، ****ص < 0.0001، ن = 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، عدد=7.
تُعدّ قابلية نقل بيانات القوارض إلى البشر مسألةً مُعقّدةً تلعب دورًا محوريًا في تفسير أهمية الملاحظات في سياق البحوث الفسيولوجية والدوائية. ولأسبابٍ اقتصادية ولتسهيل البحث، غالبًا ما تُحفظ الفئران في درجة حرارة الغرفة أقل من منطقتها الحرارية المحايدة، مما يُؤدي إلى تنشيط أنظمة فسيولوجية تعويضية مُختلفة تُزيد من مُعدّل الأيض، وقد تُضعف قابلية الترجمة9. وبالتالي، فإن تعريض الفئران للبرد قد يُكسبها مقاومةً للسمنة المُرتبطة بالنظام الغذائي، وقد يمنع ارتفاع سكر الدم لدى الفئران المُعالَجة بالستربتوزوتوسين نتيجةً لزيادة نقل الجلوكوز غير المُعتمد على الأنسولين. ومع ذلك، ليس من الواضح إلى أي مدى يُؤثّر التعرض المُطوّل لدرجات حرارة مُختلفة ذات صلة (من درجة حرارة الغرفة إلى درجة الحرارة المُحايدة) على اختلاف توازن الطاقة لدى الفئران ذات الوزن الطبيعي (التي تتناول الطعام) وفئران DIO (التي تتناول نظامًا غذائيًا عالي الدهون) والمعايير الأيضية، بالإضافة إلى مدى قدرتها على موازنة زيادة الطاقة الكهربائية مع زيادة تناول الطعام. تهدف الدراسة المُقدّمة في هذه المقالة إلى توضيح هذا الموضوع.
نُظهر أنه في الفئران البالغة ذات الوزن الطبيعي وفئران DIO الذكور، يرتبط EE عكسيًا بدرجة حرارة الغرفة بين 22 و30 درجة مئوية. وبالتالي، كان EE عند 22 درجة مئوية أعلى بنحو 30% منه عند 30 درجة مئوية في كلا نموذجي الفئران. ومع ذلك، فإن الفرق المهم بين الفئران ذات الوزن الطبيعي وفئران DIO هو أنه بينما تطابقت الفئران ذات الوزن الطبيعي مع EE في درجات حرارة أقل عن طريق تعديل تناول الطعام وفقًا لذلك، فإن تناول الطعام لدى فئران DIO تباين بمستويات مختلفة. كانت درجات حرارة الدراسة متشابهة. بعد شهر واحد، اكتسبت فئران DIO التي تم الحفاظ عليها عند 30 درجة مئوية وزنًا وكتلة دهون أكبر من الفئران التي تم الحفاظ عليها عند 22 درجة مئوية، بينما لم يُسبب البشر العاديون الذين تم الحفاظ عليهم في نفس درجة الحرارة ولنفس الفترة الزمنية الحمى. الفرق المعتمد في وزن الجسم. وزن الفئران. بالمقارنة مع درجات الحرارة القريبة من الحياد الحراري أو في درجة حرارة الغرفة، أدى النمو في درجة حرارة الغرفة إلى زيادة وزن أقل نسبيًا لدى فئران DIO أو ذات الوزن الطبيعي التي تتبع نظامًا غذائيًا عالي الدهون ولكن ليس على نظام غذائي للفئران ذات الوزن الطبيعي. مدعومة بدراسات أخرى17،18،19،20،21 ولكن ليس من قبل جميعها22،23.
يُفترض أن القدرة على تهيئة بيئة دقيقة لتقليل فقدان الحرارة تُحوّل الحياد الحراري إلى اليسار8، 12. في دراستنا، قلّل كلٌّ من إضافة مواد التعشيش والإخفاء من كفاءة الطاقة، لكنهما لم يُؤدّيا إلى حياد حراري حتى 28 درجة مئوية. وبالتالي، لا تدعم بياناتنا أن أدنى نقطة للحياد الحراري لدى الفئران البالغة ذات الركبة الواحدة، سواءً مع أو بدون بيوت مُدعّمة بيئيًا، يجب أن تتراوح بين 26 و28 درجة مئوية كما هو موضح8،12، لكنها تدعم دراسات أخرى تُظهر الحياد الحراري عند درجات حرارة 30 درجة مئوية لدى الفئران ذات النقطة المنخفضة7، 10، 24. ومما يزيد الأمور تعقيدًا، أن نقطة الحياد الحراري لدى الفئران لم تكن ثابتة خلال النهار، بل كانت أقل خلال مرحلة الراحة (الضوء)، ربما بسبب انخفاض إنتاج السعرات الحرارية نتيجةً للنشاط والتوليد الحراري الناتج عن النظام الغذائي. وهكذا، في الطور الضوئي، يتبين أن النقطة الدنيا للحياد الحراري تبلغ ~29 درجة مئوية، وفي الطور المظلم، تبلغ ~33 درجة مئوية25.
في نهاية المطاف، يتم تحديد العلاقة بين درجة الحرارة المحيطة وإجمالي استهلاك الطاقة من خلال تبديد الحرارة. في هذا السياق، تُعد نسبة مساحة السطح إلى الحجم مُحددًا مهمًا للحساسية الحرارية، حيث تؤثر على كل من تبديد الحرارة (مساحة السطح) وتوليد الحرارة (الحجم). بالإضافة إلى مساحة السطح، يتم تحديد انتقال الحرارة أيضًا من خلال العزل (معدل انتقال الحرارة). في البشر، يمكن لكتلة الدهون أن تقلل من فقدان الحرارة عن طريق إنشاء حاجز عازل حول غلاف الجسم، وقد أُشير إلى أن كتلة الدهون مهمة أيضًا للعزل الحراري في الفئران، مما يؤدي إلى خفض نقطة التعادل الحراري وتقليل حساسية درجة الحرارة أسفل نقطة التعادل الحراري (ميل المنحنى). درجة الحرارة المحيطة مقارنةً بـ EE)12. لم تُصمم دراستنا لتقييم هذه العلاقة المفترضة بشكل مباشر لأن بيانات تكوين الجسم جُمعت قبل 9 أيام من جمع بيانات إنفاق الطاقة ولأن كتلة الدهون لم تكن مستقرة طوال الدراسة. ومع ذلك، بما أن الفئران ذات الوزن الطبيعي وفئران DIO لديها كفاءة عزل حراري أقل بنسبة 30% عند درجة حرارة 30 درجة مئوية مقارنةً بدرجة حرارة 22 درجة مئوية، على الرغم من وجود فرق لا يقل عن خمسة أضعاف في كتلة الدهون، فإن بياناتنا لا تدعم فكرة أن السمنة يجب أن توفر عامل عزل أساسي، على الأقل ليس في نطاق درجة الحرارة المدروس. وهذا يتماشى مع دراسات أخرى مصممة بشكل أفضل لاستكشاف هذا الأمر4،24. في هذه الدراسات، كان التأثير العازل للسمنة ضئيلاً، ولكن وُجد أن الفراء يوفر 30-50% من إجمالي العزل الحراري4،24. ومع ذلك، في الفئران الميتة، زادت الموصلية الحرارية بنحو 450% فور الوفاة، مما يشير إلى أن التأثير العازل للفراء ضروري لعمل الآليات الفسيولوجية، بما في ذلك تضيق الأوعية الدموية. بالإضافة إلى الاختلافات بين أنواع الفراء بين الفئران والبشر، قد يتأثر التأثير العازل الضعيف للسمنة لدى الفئران أيضًا بالاعتبارات التالية: يتوسط عامل العزل لكتلة الدهون البشرية بشكل رئيسي كتلة الدهون تحت الجلد (السُمك)26،27. عادةً في القوارض، أقل من ٢٠٪ من إجمالي الدهون الحيوانية. ٢٨. بالإضافة إلى ذلك، قد لا تُعتبر كتلة الدهون الإجمالية مقياسًا غير مثالي للعزل الحراري للفرد، حيث زعم البعض أن العزل الحراري المُحسَّن يُعوّض بالزيادة الحتمية في مساحة السطح (وبالتالي زيادة فقدان الحرارة) مع زيادة كتلة الدهون.
في الفئران ذات الوزن الطبيعي، لم تتغير تركيزات بلازما الصيام من TG و3-HB والكوليسترول وHDL وALT وAST في درجات حرارة مختلفة لمدة 5 أسابيع تقريبًا، ربما لأن الفئران كانت في نفس حالة توازن الطاقة. كانت هي نفسها في الوزن وتركيب الجسم كما في نهاية الدراسة. بما يتفق مع التشابه في كتلة الدهون، لم تكن هناك أيضًا اختلافات في مستويات الليبتين في البلازما، ولا في الأنسولين الصائم والببتيد C والجلوكاجون. تم العثور على المزيد من الإشارات في فئران DIO. على الرغم من أن الفئران عند 22 درجة مئوية لم يكن لديها أيضًا توازن طاقة سلبي عام في هذه الحالة (حيث اكتسبت وزنًا)، إلا أنها في نهاية الدراسة كانت تعاني من نقص طاقة أكثر نسبيًا مقارنة بالفئران التي نشأت عند 30 درجة مئوية، في ظروف مثل ارتفاع إنتاج الكيتونات من قبل الجسم (3-GB) وانخفاض في تركيز الجلسرين وTG في البلازما. ومع ذلك، لا يبدو أن الاختلافات المعتمدة على درجة الحرارة في تحلل الدهون ناتجة عن تغيرات جوهرية في دهون البربخ أو الأربية، مثل التغيرات في التعبير عن الليباز المستجيب للهرمون الدهني، حيث أن الأحماض الدهنية الحرة والجلسرين المنطلقين من الدهون المستخرجة من هذه المستودعات تكون بين مجموعات درجة الحرارة متشابهة مع بعضها البعض. وعلى الرغم من أننا لم نبحث في النغمة الودية في الدراسة الحالية، فقد وجد آخرون أنها (بناءً على معدل ضربات القلب ومتوسط ​​ضغط الدم الشرياني) مرتبطة خطيًا بدرجة الحرارة المحيطة لدى الفئران وتكون أقل تقريبًا عند 30 درجة مئوية مما هي عليه عند 22 درجة مئوية 20٪ مئوية وبالتالي، قد تلعب الاختلافات المعتمدة على درجة الحرارة في النغمة الودية دورًا في تحلل الدهون في دراستنا، ولكن نظرًا لأن زيادة النغمة الودية تحفز تحلل الدهون بدلاً من تثبيطه، فقد تعاكس آليات أخرى هذا الانخفاض في الفئران المزروعة. الدور المحتمل في تحلل الدهون في الجسم. درجة حرارة الغرفة. علاوة على ذلك، فإن جزءًا من التأثير التحفيزي للتوتر العصبي الودي على تحلل الدهون يتوسطه بشكل غير مباشر تثبيط قوي لإفراز الأنسولين، مما يُبرز تأثير انقطاع الأنسولين عن المكملات الغذائية على تحلل الدهون30. ولكن في دراستنا، لم يكن أنسولين بلازما الصيام والتوتر العصبي الودي للببتيد C عند درجات حرارة مختلفة كافيين لتغيير تحلل الدهون. بدلاً من ذلك، وجدنا أن الاختلافات في حالة الطاقة كانت على الأرجح المساهم الرئيسي في هذه الاختلافات لدى فئران DIO. تتطلب الأسباب الكامنة التي تؤدي إلى تنظيم أفضل لتناول الطعام مع EE لدى الفئران ذات الوزن الطبيعي مزيدًا من الدراسة. ومع ذلك، بشكل عام، يتم التحكم في تناول الطعام من خلال إشارات الاستتباب والمتعة31،32،33. على الرغم من وجود جدل حول أي من الإشارتين أكثر أهمية من الناحية الكمية،31،32،33، فمن المعروف أن الاستهلاك طويل الأمد للأطعمة الغنية بالدهون يؤدي إلى سلوك غذائي قائم على المتعة بشكل أكبر، وهو سلوك لا علاقة له إلى حد ما بالتوازن الداخلي. ... - تناول طعام منظم34،35،36. لذلك، قد يكون السلوك الغذائي اللذّي المتزايد لدى فئران DIO المعالجة بـ 45% من الدهون عالية الدهون أحد أسباب عدم موازنة هذه الفئران بين تناول الطعام والنشاط البدني. ومن المثير للاهتمام، لوحظت أيضًا اختلافات في الشهية وهرمونات تنظيم سكر الدم لدى فئران DIO التي خضعت للتحكم في درجة الحرارة، ولكن ليس لدى الفئران ذات الوزن الطبيعي. في فئران DIO، ارتفعت مستويات اللبتين في البلازما مع ارتفاع درجة الحرارة، وانخفضت مستويات الجلوكاجون معها. يستحق مدى تأثير درجة الحرارة بشكل مباشر على هذه الاختلافات مزيدًا من الدراسة، ولكن في حالة اللبتين، لعب التوازن السلبي النسبي للطاقة، وبالتالي انخفاض كتلة الدهون لدى الفئران عند درجة حرارة 22 درجة مئوية، دورًا مهمًا بالتأكيد، حيث ترتبط كتلة الدهون واللبتين في البلازما ارتباطًا وثيقًا37. ومع ذلك، فإن تفسير إشارة الجلوكاجون أكثر حيرة. وكما هو الحال مع الأنسولين، ثُبِّط إفراز الجلوكاجون بشدة بسبب زيادة النغمة الودية، ولكن من المتوقع أن تكون أعلى نغمية ودية في المجموعة التي تعرضت لدرجة حرارة 22 درجة مئوية، والتي سجلت أعلى تركيزات جلوكاجون في البلازما. الأنسولين هو منظم قوي آخر للجلوكاجون البلازمي، ومقاومة الأنسولين ومرض السكري من النوع 2 يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بالصيام وفرط الجلوكاجون في الدم بعد الأكل 38،39. ومع ذلك، كانت فئران DIO في دراستنا أيضًا غير حساسة للأنسولين، لذلك لا يمكن أن يكون هذا أيضًا العامل الرئيسي في زيادة إشارات الجلوكاجون في المجموعة 22 درجة مئوية. يرتبط محتوى الدهون في الكبد أيضًا بشكل إيجابي بزيادة تركيز الجلوكاجون في البلازما، والتي قد تشمل آلياتها بدورها مقاومة الجلوكاجون الكبدي، وانخفاض إنتاج اليوريا، وزيادة تركيزات الأحماض الأمينية المتداولة، وزيادة إفراز الجلوكاجون المحفز بالأحماض الأمينية 40،41،42. ومع ذلك، نظرًا لأن التركيزات القابلة للاستخراج من الجلسرين والدهون الثلاثية لم تختلف بين مجموعات درجة الحرارة في دراستنا، فلا يمكن أن يكون هذا أيضًا عاملاً محتملاً في زيادة تركيزات البلازما في المجموعة 22 درجة مئوية. يلعب ثلاثي يودوثيرونين (T3) دورًا حاسمًا في معدل الأيض الكلي وبدء الدفاع الأيضي ضد انخفاض حرارة الجسم43،44. وبالتالي، يزداد تركيز ثلاثي يودوثيرونين في البلازما، والذي يُحتمل أن يتم التحكم فيه من خلال آليات مركزية،45،46 لدى كل من الفئران والبشر في ظروف أقل من الحياد الحراري47، على الرغم من أن الزيادة لدى البشر أقل، وهو ما يزيد من استعداد الفئران. وهذا يتوافق مع فقدان الحرارة في البيئة. لم نقيس تركيزات ثلاثي يودوثيرونين في البلازما في الدراسة الحالية، ولكن ربما كانت التركيزات أقل في مجموعة 30 درجة مئوية، مما قد يفسر تأثير هذه المجموعة على مستويات الجلوكاجون في البلازما، حيث أظهرنا (الشكل 5أ المُحدّث) وآخرون أن ثلاثي يودوثيرونين يزيد الجلوكاجون في البلازما بطريقة تعتمد على الجرعة. وقد أُفيد بأن هرمونات الغدة الدرقية تُحفز التعبير عن FGF21 في الكبد. كما هو الحال مع الجلوكاجون، ازدادت تركيزات FGF21 في البلازما مع تركيزات T3 في البلازما (الشكل التكميلي 5ب والمرجع 48)، ولكن بالمقارنة مع الجلوكاجون، لم تتأثر تركيزات FGF21 في البلازما في دراستنا بدرجة الحرارة. تتطلب الأسباب الكامنة وراء هذا التباين مزيدًا من الدراسة، ولكن من المتوقع أن يحدث تحفيز FGF21 المُحرك بواسطة T3 عند مستويات أعلى من التعرض لـ T3 مقارنةً باستجابة الجلوكاجون المُلاحظة المُحرك بواسطة T3 (الشكل التكميلي 5ب).
لقد ثبت أن النظام الغذائي عالي الدهون يرتبط ارتباطًا وثيقًا بضعف تحمل الجلوكوز ومقاومة الأنسولين (العلامات) في الفئران التي نشأت عند درجة حرارة 22 درجة مئوية. ومع ذلك، لم يرتبط النظام الغذائي عالي الدهون بضعف تحمل الجلوكوز أو مقاومة الأنسولين عند النمو في بيئة محايدة حرارياً (محددة هنا على أنها 28 درجة مئوية) 19. في دراستنا، لم تتكرر هذه العلاقة في فئران DIO، ولكن الفئران ذات الوزن الطبيعي التي تم الحفاظ عليها عند 30 درجة مئوية حسنت بشكل كبير من تحمل الجلوكوز. يتطلب سبب هذا الاختلاف مزيدًا من الدراسة، ولكن قد يتأثر بحقيقة أن فئران DIO في دراستنا كانت مقاومة للأنسولين، مع تركيزات ببتيد سي في بلازما الصيام وتركيزات الأنسولين أعلى بمقدار 12-20 مرة من الفئران ذات الوزن الطبيعي. وفي الدم على معدة فارغة. تركيزات الجلوكوز تبلغ حوالي 10 ملي مولار (حوالي 6 ملي مولار عند وزن الجسم الطبيعي)، مما يبدو أنه يترك نافذة صغيرة لأي آثار مفيدة محتملة للتعرض لظروف محايدة حرارياً لتحسين تحمل الجلوكوز. أحد العوامل المربكة المحتملة هو أنه لأسباب عملية، يتم إجراء اختبار تحمل الجلوكوز عن طريق الفم في درجة حرارة الغرفة. وهكذا، تعرضت الفئران التي وُضعت في درجات حرارة أعلى لصدمة برد خفيفة، مما قد يؤثر على امتصاص الجلوكوز/تصفية الدم. ومع ذلك، بناءً على تشابه تركيزات الجلوكوز في الدم الصائم في مجموعات درجات حرارة مختلفة، قد لا يكون لتغيرات درجة الحرارة المحيطة تأثير كبير على النتائج.
كما ذُكر سابقًا، سُلِّط الضوء مؤخرًا على أن رفع درجة حرارة الغرفة قد يُخفف بعض ردود الفعل تجاه الإجهاد البارد، مما قد يُثير تساؤلات حول إمكانية نقل بيانات الفئران إلى البشر. ومع ذلك، ليس من الواضح ما هي درجة الحرارة المُثلى لتربية الفئران لمحاكاة وظائفها الفسيولوجية البشرية. يُمكن أيضًا أن تتأثر إجابة هذا السؤال بمجال الدراسة ونقطة النهاية المُدرَسة. ومن الأمثلة على ذلك تأثير النظام الغذائي على تراكم دهون الكبد، وتحمل الجلوكوز، ومقاومة الأنسولين.19. فيما يتعلق باستهلاك الطاقة، يعتقد بعض الباحثين أن الحياد الحراري هو درجة الحرارة المُثلى للتربية، حيث يحتاج البشر إلى طاقة إضافية قليلة للحفاظ على درجة حرارة أجسامهم الأساسية، ويُحددون درجة حرارة اللفة الواحدة للفئران البالغة بـ 30 درجة مئوية.7،10. يعتقد باحثون آخرون أن درجة الحرارة المُماثلة لدرجة الحرارة التي يختبرها البشر عادةً مع الفئران البالغة التي تجلس على ركبة واحدة هي 23-25 ​​درجة مئوية، حيث وجدوا أن الحياد الحراري يتراوح بين 26-28 درجة مئوية، وبناءً على كون البشر أقل بحوالي 3 درجات مئوية، فإن درجة حرارتهم الحرجة الدنيا، المُعرَّفة هنا بـ 23 درجة مئوية، هي 8.12 درجة مئوية. تتوافق دراستنا مع العديد من الدراسات الأخرى التي تنص على أن الحياد الحراري لا يتحقق عند 26-28 درجة مئوية4، 7، 10، 11، 24، 25، مما يشير إلى أن 23-25 ​​درجة مئوية منخفضة للغاية. عامل مهم آخر يجب مراعاته فيما يتعلق بدرجة حرارة الغرفة والحياد الحراري في الفئران هو السكن الفردي أو الجماعي. عندما تم إيواء الفئران في مجموعات بدلاً من إيواءها بشكل فردي، كما هو الحال في دراستنا، انخفضت حساسية درجة الحرارة، ربما بسبب ازدحام الحيوانات. ومع ذلك، ظلت درجة حرارة الغرفة أقل من LTL البالغ 25 عند استخدام ثلاث مجموعات. ولعل أهم اختلاف بين الأنواع في هذا الصدد هو الأهمية الكمية لنشاط BAT كوسيلة دفاع ضد انخفاض حرارة الجسم. وبالتالي، في حين أن الفئران عوّضت إلى حد كبير عن فقدانها العالي للسعرات الحرارية عن طريق زيادة نشاط BAT، والذي يزيد عن 60٪ EE عند 5 درجات مئوية وحدها،51،52 كانت مساهمة نشاط BAT البشري في EE أعلى بكثير، وأصغر بكثير. لذلك، قد يكون تقليل نشاط BAT طريقة مهمة لزيادة الترجمة البشرية. تنظيم نشاط BAT معقد، ولكنه غالبًا ما يكون متوسطًا في التأثيرات المشتركة للتحفيز الأدرينالي، وهرمونات الغدة الدرقية، وتعبير UCP114،54،55،56،57. تشير بياناتنا إلى ضرورة رفع درجة الحرارة فوق 27.5 درجة مئوية مقارنةً بالفئران عند 22 درجة مئوية للكشف عن الاختلافات في تعبير جينات BAT المسؤولة عن الوظيفة/التنشيط. ومع ذلك، فإن الاختلافات الموجودة بين المجموعتين عند 30 و22 درجة مئوية لم تُشر دائمًا إلى زيادة في نشاط BAT في مجموعة 22 درجة مئوية، لأن Ucp1 وAdrb2 وVegf-a انخفضت مستوياتها في مجموعة 22 درجة مئوية. لا يزال السبب الجذري لهذه النتائج غير المتوقعة قيد التحديد. أحد الاحتمالات هو أن زيادة تعبيرها قد لا تعكس إشارة إلى ارتفاع درجة حرارة الغرفة، بل تأثيرًا حادًا لنقلها من 30 درجة مئوية إلى 22 درجة مئوية في يوم النقل (شهدت الفئران هذا قبل 5-10 دقائق من الإقلاع).
أحد القيود العامة لدراستنا هو أننا درسنا ذكور الفئران فقط. تشير أبحاث أخرى إلى أن الجنس قد يكون عاملاً مهمًا في مؤشراتنا الأولية، حيث أن إناث الفئران ذات الركبة الواحدة أكثر حساسية لدرجة الحرارة بسبب الموصلية الحرارية العالية والحفاظ على درجات حرارة داخلية أكثر تحكمًا. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت إناث الفئران (التي تتبع نظامًا غذائيًا عالي الدهون) ارتباطًا أكبر بين تناول الطاقة وEE عند 30 درجة مئوية مقارنة بالفئران الذكور التي استهلكت عددًا أكبر من الفئران من نفس الجنس (20 درجة مئوية في هذه الحالة) 20 . وبالتالي، في إناث الفئران، يكون تأثير المحتوى دون النتروجيني أعلى، ولكنه له نفس النمط كما هو الحال في ذكور الفئران. في دراستنا، ركزنا على ذكور الفئران ذات الركبة الواحدة، لأن هذه هي الظروف التي تُجرى فيها معظم الدراسات الأيضية التي تبحث في EE. أحد القيود الأخرى لدراستنا هو أن الفئران كانت تتبع نفس النظام الغذائي طوال الدراسة، مما حال دون دراسة أهمية درجة حرارة الغرفة للمرونة الأيضية (كما تم قياسها من خلال تغيرات RER للتغيرات الغذائية في تركيبات المغذيات الكبرى المختلفة). في الفئران الإناث والذكور المحفوظة عند 20 درجة مئوية مقارنة بالفئران المقابلة المحفوظة عند 30 درجة مئوية.
في الختام، تُظهر دراستنا، كما هو الحال في دراسات أخرى، أن فئران اللفة الأولى ذات الوزن الطبيعي تكون محايدة حرارياً فوق درجة الحرارة المتوقعة البالغة 27.5 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر دراستنا أن السمنة ليست عاملاً عازلاً رئيسياً لدى الفئران ذات الوزن الطبيعي أو DIO، مما يؤدي إلى تشابه نسب درجة الحرارة إلى EE لدى فئران DIO والوزن الطبيعي. في حين أن تناول الطعام لدى فئران الوزن الطبيعي كان متسقاً مع EE، وبالتالي حافظ على وزن جسم مستقر على مدى كامل نطاق درجة الحرارة، فإن تناول الطعام لدى فئران DIO كان هو نفسه في درجات حرارة مختلفة، مما أدى إلى زيادة نسبة الفئران عند 30 درجة مئوية. عند 22 درجة مئوية، اكتسبت الفئران وزناً أكبر. بشكل عام، تُبرر الدراسات المنهجية التي تبحث في الأهمية المحتملة للعيش في درجات حرارة أقل من محايدة حرارياً، وذلك بسبب ضعف تحمل الفئران والبشر في كثير من الأحيان. على سبيل المثال، في دراسات السمنة، قد يكون التفسير الجزئي لضعف قابلية الترجمة عموماً هو أن دراسات فقدان الوزن لدى الفئران تُجرى عادةً على حيوانات مُجهدة ببرودة معتدلة تُحفظ في درجة حرارة الغرفة بسبب زيادة EE لديها. فقدان الوزن بشكل مبالغ فيه مقارنة بوزن الجسم المتوقع للشخص، وخاصة إذا كانت آلية العمل تعتمد على زيادة EE عن طريق زيادة نشاط BAP، والذي يكون أكثر نشاطا وتنشيطا في درجة حرارة الغرفة مقارنة بدرجة حرارة 30 درجة مئوية.
وفقًا لقانون التجارب على الحيوانات الدنماركي (1987) والمعاهد الوطنية للصحة (المنشور رقم 85-23) والاتفاقية الأوروبية لحماية الفقاريات المستخدمة للأغراض التجريبية والعلمية الأخرى (مجلس أوروبا رقم 123، ستراسبورغ، 1985).
تم الحصول على فئران ذكور C57BL/6J بعمر عشرين أسبوعًا من جانفييه سانت بيرثيفين سيدكس، فرنسا، وأُعطيت علفًا قياسيًا (Altromin 1324) وماءً (حوالي 22 درجة مئوية) حسب الرغبة بعد دورة ضوء/ظلام مدتها 12:12 ساعة في درجة حرارة الغرفة. كما تم الحصول على فئران ذكور DIO (20 أسبوعًا) من نفس المورد، وأُعطيت حسب الرغبة نظامًا غذائيًا غنيًا بالدهون بنسبة 45% (رقم الكتالوج D12451، شركة ريسيرش دايت، نيوجيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية) وماءً في ظروف تربية مُرضية. تكيفت الفئران مع البيئة قبل أسبوع من بدء الدراسة. قبل يومين من نقلها إلى نظام القياس الحراري غير المباشر، وُزنت الفئران، وأُجري عليها فحص بالرنين المغناطيسي (EchoMRITM، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية)، وقُسمت إلى أربع مجموعات تتوافق مع وزن الجسم، ونسبة الدهون، ووزن الجسم الطبيعي.
يوضح الشكل 8 رسمًا بيانيًا لتصميم الدراسة. نُقلت الفئران إلى نظام قياس حراري غير مباشر مغلق ومُتحكم بدرجة حرارته في شركة سابل سيستمز إنترناشونالز (نيفادا، الولايات المتحدة الأمريكية)، والذي تضمن أجهزة مراقبة جودة الطعام والماء وإطار بروميثيون BZ1 الذي سجل مستويات النشاط عن طريق قياس فترات انقطاع الشعاع. XYZ. وُضعت الفئران (عددها 8) بشكل فردي عند درجات حرارة 22 أو 25 أو 27.5 أو 30 درجة مئوية باستخدام فراش، ولكن بدون مأوى أو مواد تعشيش، على مدار دورة ضوء: ظلام مدتها 12 ساعة (الضوء: من الساعة 6:00 صباحًا حتى الساعة 6:00 مساءً). 2500 مل/دقيقة. تأقلمت الفئران لمدة 7 أيام قبل التسجيل. جُمعت التسجيلات لمدة أربعة أيام متتالية. بعد ذلك، حُفظت الفئران عند درجات الحرارة المحددة عند 25 و27.5 و30 درجة مئوية لمدة 12 يومًا إضافية، وبعد ذلك أُضيفت مُركزات الخلايا كما هو موضح أدناه. وفي الوقت نفسه، تم الاحتفاظ بمجموعات من الفئران المحفوظة عند 22 درجة مئوية عند هذه الدرجة لمدة يومين آخرين (لجمع بيانات أساسية جديدة)، ثم تمت زيادة درجة الحرارة بزيادات قدرها 2 درجة مئوية كل يومين في بداية مرحلة الضوء (06:00) حتى وصلت إلى 30 درجة مئوية. بعد ذلك، تم خفض درجة الحرارة إلى 22 درجة مئوية وتم جمع البيانات لمدة يومين آخرين. بعد يومين إضافيين من التسجيل عند 22 درجة مئوية، تمت إضافة الجلود إلى جميع الخلايا في جميع درجات الحرارة، وبدأ جمع البيانات في اليوم الثاني (اليوم 17) ولمدة ثلاثة أيام. بعد ذلك (اليوم 20)، تمت إضافة مادة التعشيش (8-10 جم) إلى جميع الخلايا في بداية دورة الضوء (06:00) وتم جمع البيانات لمدة ثلاثة أيام أخرى. وبالتالي، في نهاية الدراسة، تم الاحتفاظ بالفئران المحفوظة عند 22 درجة مئوية عند هذه الدرجة لمدة 21/33 يومًا وعند 22 درجة مئوية خلال الأيام الثمانية الأخيرة، بينما تم الاحتفاظ بالفئران في درجات حرارة أخرى عند هذه الدرجة لمدة 33 يومًا. /33 يومًا. تم تغذية الفئران خلال فترة الدراسة.
اتبعت الفئران ذات الوزن الطبيعي وفئران DIO نفس إجراءات الدراسة. في اليوم التاسع، وُزنت الفئران، وفُحصت بالرنين المغناطيسي، وقُسِّمت إلى مجموعات متقاربة في وزن الجسم وتركيبه. في اليوم السابع، نُقلت الفئران إلى نظام قياس حراري غير مباشر مغلق ومُتحكم بدرجة حرارته، من إنتاج شركة SABLE Systems International (نيفادا، الولايات المتحدة الأمريكية). وُضعت الفئران بشكل فردي مع فراش، ولكن بدون مواد تعشيش أو مأوى. وُضِعَت درجة الحرارة على 22 أو 25 أو 27.5 أو 30 درجة مئوية. بعد أسبوع واحد من التأقلم (من اليوم السابع إلى اليوم صفر، دون إزعاج الحيوانات)، جُمعت البيانات على مدار أربعة أيام متتالية (الأيام 0-4، البيانات موضحة في الأشكال 1 و2 و5). بعد ذلك، وُضِعَت الفئران عند درجات حرارة 25 و27.5 و30 درجة مئوية في ظروف ثابتة حتى اليوم السابع عشر. في الوقت نفسه، تمت زيادة درجة الحرارة في المجموعة 22 درجة مئوية على فترات 2 درجة مئوية كل يومين عن طريق ضبط دورة درجة الحرارة (06:00 صباحًا) في بداية التعرض للضوء (تظهر البيانات في الشكل 1). في اليوم 15، انخفضت درجة الحرارة إلى 22 درجة مئوية وتم جمع بيانات يومين لتوفير بيانات أساسية للمعالجات اللاحقة. تمت إضافة الجلود إلى جميع الفئران في اليوم 17، وأضيفت مادة التعشيش في اليوم 20 (الشكل 5). في اليوم 23، تم وزن الفئران وإخضاعها لفحص التصوير بالرنين المغناطيسي، ثم تُركت بمفردها لمدة 24 ساعة. في اليوم 24، تم صيام الفئران من بداية الفترة الضوئية (06:00) وتلقت OGTT (2 جم / كجم) في الساعة 12:00 (6-7 ساعات من الصيام). بعد ذلك، أعيدت الفئران إلى ظروف SABLE الخاصة بها وتم إعدامها في اليوم الثاني (اليوم 25).
اتبعت فئران DIO (ن = 8) نفس بروتوكول الفئران ذات الوزن الطبيعي (كما هو موضح أعلاه وفي الشكل 8). حافظت الفئران على 45% من نظامها الغذائي عالي الدهون طوال تجربة إنفاق الطاقة.
تم تسجيل VO2 وVCO2، بالإضافة إلى ضغط بخار الماء، بتردد 1 هرتز مع ثابت زمني للخلية قدره 2.5 دقيقة. تم جمع بيانات تناول الطعام والماء عن طريق التسجيل المستمر (1 هرتز) لوزن دلاء الطعام والماء. أظهر جهاز مراقبة الجودة المستخدم دقة 0.002 غرام. تم تسجيل مستويات النشاط باستخدام جهاز مراقبة مصفوفة شعاع XYZ ثلاثي الأبعاد، وجُمعت البيانات بدقة داخلية 240 هرتز، وأُبلغ عنها كل ثانية لتحديد المسافة الإجمالية المقطوعة (م) بدقة مكانية فعالة 0.25 سم. تمت معالجة البيانات باستخدام Sable Systems Macro Interpreter الإصدار 2.41، مع حساب EE وRER وتصفية القيم المتطرفة (مثل أحداث الوجبات الخاطئة). تم تكوين جهاز تفسير الماكرو لإخراج البيانات لجميع المعلمات كل خمس دقائق.
بالإضافة إلى تنظيم EE، قد تُنظّم درجة الحرارة المحيطة جوانب أخرى من عملية الأيض، بما في ذلك استقلاب الجلوكوز بعد الوجبة، وذلك من خلال تنظيم إفراز هرمونات استقلاب الجلوكوز. لاختبار هذه الفرضية، أجرينا دراسةً على درجة حرارة الجسم عن طريق تحفيز فئران ذات وزن طبيعي بجرعة جلوكوز فموية من DIO (2 غ/كغ). الطرق موصوفة بالتفصيل في مواد إضافية.
في نهاية الدراسة (اليوم الخامس والعشرون)، صام الفئران لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات (ابتداءً من الساعة السادسة صباحًا)، وخُدِّروا بمادة الأيزوفلوران، وأُزيلت دماؤهم بالكامل ببزل الوريد خلف العين. وُصفت كمية الدهون في البلازما والهرمونات والدهون في الكبد في المواد التكميلية.
للتحقق مما إذا كانت درجة حرارة القشرة تُسبب تغيرات جوهرية في الأنسجة الدهنية تُؤثر على تحلل الدهون، استُأصلت الأنسجة الدهنية الإربية والبربخية مباشرةً من الفئران بعد المرحلة الأخيرة من النزيف. عولجت الأنسجة باستخدام اختبار تحلل الدهون خارج الجسم المُطور حديثًا، والموضح في الطرق التكميلية.
تم جمع الأنسجة الدهنية البنية (BAT) في يوم انتهاء الدراسة وتم معالجتها كما هو موضح في الطرق التكميلية.
البيانات مُقدمة كمتوسط ​​± خطأ معياري. أُنشئت الرسوم البيانية في برنامج GraphPad Prism 9 (لا جولا، كاليفورنيا)، وحُررت الرسومات في برنامج Adobe Illustrator (Adobe Systems Incorporated، سان خوسيه، كاليفورنيا). قُيِّمت الدلالة الإحصائية في برنامج GraphPad Prism، ​​واختُبرت باستخدام اختبار t المقترن، وتحليل التباين أحادي/ثنائي الاتجاه للمقاييس المتكررة، متبوعًا باختبار مقارنات توكي المتعددة، أو تحليل التباين أحادي الاتجاه غير المقترن، متبوعًا باختبار مقارنات توكي المتعددة، حسب الحاجة. تم التحقق من صحة التوزيع الغاوسي للبيانات بواسطة اختبار داجوستينو-بيرسون الطبيعي قبل الاختبار. يُشار إلى حجم العينة في القسم المقابل من قسم "النتائج"، وكذلك في التسمية التوضيحية. يُعرَّف التكرار بأنه أي قياس يُجرى على نفس الحيوان (داخل الجسم الحي أو على عينة من الأنسجة). من حيث إمكانية إعادة إنتاج البيانات، ثبت وجود ارتباط بين إنفاق الطاقة ودرجة حرارة الحالة في أربع دراسات مستقلة باستخدام فئران مختلفة بتصميم دراسة مماثل.
تتوفر بروتوكولات التجارب التفصيلية والمواد والبيانات الخام بناءً على طلب معقول من المؤلف الرئيسي، رون إي. كوهري. لم تُنتج هذه الدراسة أي كواشف فريدة جديدة، أو سلالات حيوانية/خلوية مُعدّلة وراثيًا، أو بيانات تسلسل.
لمزيد من المعلومات حول تصميم الدراسة، راجع ملخص تقرير أبحاث الطبيعة المرتبط بهذه المقالة.
جميع البيانات تُشكل رسمًا بيانيًا. أُودعت البيانات من ١ إلى ٧ في مستودع قاعدة بيانات العلوم، برقم الوصول: ١٢٥٣.١١.sciencedb.٠٢٢٨٤ أو https://doi.org/10.57760/sciencedb.02284. يُمكن إرسال البيانات المعروضة في ESM إلى Rune E Kuhre بعد إجراء اختبارات مناسبة.
نيلسون، سي، وراون، كيه، ويان، إف إف، ولارسن، إم أو، وتانج-كريستنسن، إم. الحيوانات المعملية كنماذج بديلة للسمنة البشرية. نيلسون، سي، وراون، كيه، ويان، إف إف، ولارسن، إم أو، وتانج-كريستنسن، إم. الحيوانات المعملية كنماذج بديلة للسمنة البشرية.نيلسون ك، راون ك، يانغ ف ف، لارسن م و تانغ كريستنسن م. الحيوانات المعملية كنماذج بديلة للسمنة البشرية. Nilsson، C.، Raun، K.، Yan، FF، Larsen، MO & Tang-Christensen، M. نيلسون، سي، وراون، كيه، ويان، إف إف، ولارسن، إم أو، وتانج-كريستنسن، إم. الحيوانات التجريبية كنموذج بديل للبشر.نيلسون ك، راون ك، يانغ ف ف، لارسن م و تانغ كريستنسن م. الحيوانات المعملية كنماذج بديلة للسمنة لدى البشر.Acta Pharmacology. الجريمة 33، 173-181 (2012).
جيلبين، د. أ. حساب ثابت مي الجديد وتحديد حجم الحرق تجريبيًا. بيرنز ٢٢، ٦٠٧-٦١١ (١٩٩٦).
جوردون، إس جيه. نظام تنظيم درجة حرارة الفأر: آثاره على نقل البيانات الطبية الحيوية إلى البشر. علم وظائف الأعضاء. السلوك. 179، 55-66 (2017).
Fischer، AW، Csikasz، RI، von Essen، G.، Cannon، B. & Nedergaard، J. لا يوجد تأثير عازل للسمنة. Fischer، AW، Csikasz، RI، von Essen، G.، Cannon، B. & Nedergaard، J. لا يوجد تأثير عازل للسمنة.Fischer AW، Chikash RI، von Essen G.، Cannon B.، and Nedergaard J. لا يوجد تأثير عزل للسمنة. فيشر، AW، Csikasz، RI، von Essen، G.، Cannon، B. & Nedergaard، J. 肥胖没有绝缘作用. فيشر، AW، سيكاسز، آر آي، فون إيسن، جي، كانون، بي. & نيديرغارد، J. Fischer, AW, Csikasz, RI, von Essen, G., Cannon, B. & Nedergaard, J. لا يوجد تأثير انفرادي. Fischer، AW، Csikasz، RI، von Essen، G.، Cannon، B. & Nedergaard، J. السمنة ليس لها تأثير عزل.نعم. مجلة علم وظائف الأعضاء، الغدد الصماء، الأيض. 311، E202–E213 (2016).
لي، ب. وآخرون. النسيج الدهني البني المتكيف مع درجة الحرارة يُنظّم حساسية الأنسولين. داء السكري 63، 3686-3698 (2014).
ناخون، كيه جيه وآخرون. ارتبط انخفاض درجة الحرارة الحرجة والتوليد الحراري الناتج عن البرد عكسيًا بوزن الجسم ومعدل الأيض الأساسي لدى الأفراد النحيفين والذين يعانون من زيادة الوزن. مجلة علم الأحياء. 69، 238-248 (2017).
فيشر، أ.و، كانون، ب. ونيدرجارد، ج. درجات الحرارة المثالية لإسكان الفئران لمحاكاة البيئة الحرارية للبشر: دراسة تجريبية. فيشر، أ.و، كانون، ب. ونيدرجارد، ج. درجات الحرارة المثالية لإسكان الفئران لمحاكاة البيئة الحرارية للبشر: دراسة تجريبية.فيشر، أ.و، كانون، ب.، ونيدرجارد، ج. درجات الحرارة المثالية للمنزل للفئران لمحاكاة البيئة الحرارية البشرية: دراسة تجريبية. فيشر، AW، كانون، B. & Nedergaard، J. فيشر، AW، كانون، B. ونيدرجارد، J.فيشر ايه دبليو، كانون بي، ونيدرجارد جيه. درجة حرارة السكن المثالية للفئران التي تحاكي البيئة الحرارية البشرية: دراسة تجريبية.مور. التمثيل الغذائي. 7، 161-170 (2018).
كيجير، جيه، لي، إم، و سبيكمان، جيه آر ما هي أفضل درجة حرارة للإسكان لنقل تجارب الفئران إلى البشر؟ كيجير، جيه، لي، إم، و سبيكمان، جيه آر ما هي أفضل درجة حرارة للإسكان لنقل تجارب الفئران إلى البشر؟ما هي أفضل درجة حرارة للغرفة لنقل التجارب التي تجرى على الفئران إلى البشر؟ Keijer، J.، Li، M. & Speakman، JR كيجير، جيه، لي، إم، سبيكمان، جيه آرما هي درجة الحرارة المثالية للغلاف لنقل التجارب على الفئران إلى البشر؟مور. التمثيل الغذائي. 25، 168-176 (2019).
سيلي، آر جيه وماكدوجالد، أو إيه الفئران كنماذج تجريبية لعلم وظائف الأعضاء البشرية: عندما تكون عدة درجات في درجة حرارة السكن مهمة. سيلي، آر جيه وماكدوجالد، أو إيه الفئران كنماذج تجريبية لعلم وظائف الأعضاء البشرية: عندما تكون عدة درجات في درجة حرارة السكن مهمة. Seeley، RJ & MacDougald، OA يعتبر نماذج تجريبية لعلماء فسيولوجيا البشر: عندما كان عدد قليل من الخريجين في المنزل يعجبهم. سيلي، آر جيه وماكدوجالد، أو إيه الفئران كنماذج تجريبية لعلم وظائف الأعضاء البشرية: عندما تكون بضع درجات في المسكن سبباً في إحداث فرق. Seeley، RJ & MacDougald، OA. سيلي، آر جيه وماكدوجالد، أو إيه Mies Seeley، RJ & MacDougald، OA حول النموذج التجريبي لفيزيولوجيا الإنسان: عندما يتم عرض عدد قليل من درجات الحرارة في درجات الحرارة شكرا جزيلا. سيلي، آر جيه وماكدوجالد، الفئران المصابة بالتهاب المفاصل العظمي كنموذج تجريبي لعلم وظائف الأعضاء البشرية: عندما تكون بضع درجات من درجة حرارة الغرفة مهمة.الأيض الوطني. 3، 443-445 (2021).
فيشر، أ.و، كانون، ب. ونيدرجارد، ج. الإجابة على السؤال "ما هي أفضل درجة حرارة للإسكان لنقل تجارب الفئران إلى البشر؟" فيشر، أ.و، كانون، ب. ونيدرجارد، ج. الإجابة على السؤال "ما هي أفضل درجة حرارة للإسكان لنقل تجارب الفئران إلى البشر؟" فيشر، أ.و، كانون، ب. ونيدرجارد، ج. الإجابة على السؤال "ما هي أفضل درجة حرارة للغرفة لنقل تجارب الفئران إلى البشر؟" فيشر، AW، كانون، B. & Nedergaard، J. فيشر، AW، كانون، B. ونيدرجارد، J.فيشر ايه دبليو، كانون بي، ونيدرجارد جيه. إجابات على السؤال "ما هي درجة حرارة الغلاف المثالية لنقل تجارب الفئران إلى البشر؟"نعم: محايد حراريًا. مور. الأيض. 26، 1-3 (2019).