Name: マウスとラットの骨格筋熱発生の測定 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-27T14:40:00.000+00:00
Duration: 7 min 56 s
Description: 学ぶマウスとラットの骨格筋温度測定法。リモート温度トランスポンダーを用いて、最小限の侵襲で複数の動物を同時に測定できます。薬理学的刺激や運動時の生理応答を評価する実験に適しています。

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<ol><li>Periasamy, M., Herrera, J. L., Reis, F. C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+muscle+thermogenesis+and+its+role+in+whole+body+energy+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Metabolism+Journal%22%5BJournal%5D)">Skeletal muscle thermogenesis and its role in whole body energy metabolism.</a> Diabetes Metabolism Journal. 41 (5), 327-336 (2017).</li>
<li>Rowland, L. A., Bal, N. C., Periasamy, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+skeletal-muscle-based+thermogenic+mechanisms+in+vertebrate+endothermy%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Reviews+of+the+Cambridge+Philosophical+Society%22%5BJournal%5D)">The role of skeletal-muscle-based thermogenic mechanisms in vertebrate endothermy.</a> Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 90 (4), 1279-1297 (2015).</li>
<li>Maurya, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sarcolipin+is+a+key+determinant+of+the+basal+metabolic+rate%2C+and+its+overexpression+enhances+energy+expenditure+and+resistance+against+diet-induced+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Sarcolipin is a key determinant of the basal metabolic rate, and its overexpression enhances energy expenditure and resistance against diet-induced obesity.</a> Journal of Biological Chemistry. 290 (17), 10840-10849 (2015).</li>
<li>Grigg, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole-body+endothermy%3A+Ancient%2C+homologous+and+widespread+among+the+ancestors+of+mammals%2C+birds+and+crocodylians%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Reviews+of+the+Cambridge+Philosophical+Society%22%5BJournal%5D)">Whole-body endothermy: Ancient, homologous and widespread among the ancestors of mammals, birds and crocodylians.</a> Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society. 97 (2), 766-801 (2022).</li>
<li>Franck, J. P. C., Slight-Simcoe, E., Wegner, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endothermy+in+the+smalleye+opah+%28Lampris+incognitus%29%3A+A+potential+role+for+the+uncoupling+protein+sarcolipin%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Biochemistry+and+Physiology+-+Part+A%3A+Molecular+%26+Integrative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Endothermy in the smalleye opah (Lampris incognitus): A potential role for the uncoupling protein sarcolipin.</a> Comparative Biochemistry and Physiology - Part A: Molecular & Integrative Physiology. 233, 48-52 (2019).</li>
<li>Nowack, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+nonshivering+thermogenesis+in+a+feral+mammal%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Muscle nonshivering thermogenesis in a feral mammal.</a> Scientific Reports. 9, 6378(2019).</li>
<li>Oliver, S. R., Anderson, K. J., Hunstiger, M. M., Andrews, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turning+down+the+heat%3A+Down-regulation+of+sarcolipin+in+a+hibernating+mammal%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Turning down the heat: Down-regulation of sarcolipin in a hibernating mammal.</a> Neuroscience Letters. 696, 13-19 (2019).</li>
<li>Gorrell, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+muscle+thermogenesis+induction+by+exposure+to+predator+odor%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Skeletal muscle thermogenesis induction by exposure to predator odor.</a> The Journal of Experimental Biology. 223, Pt 8 (2020).</li>
<li>Gavini, C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leanness+and+heightened+nonresting+energy+expenditure%3A+Role+of+skeletal+muscle+activity+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Physiology+-+Endocrinology+and+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Leanness and heightened nonresting energy expenditure: Role of skeletal muscle activity thermogenesis.</a> The American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism. 306 (6), 635-647 (2014).</li>
<li>Almundarij, T. I., Gavini, C. K., Novak, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Suppressed+sympathetic+outflow+to+skeletal+muscle%2C+muscle+thermogenesis%2C+and+activity+energy+expenditure+with+calorie+restriction%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reports%22%5BJournal%5D)">Suppressed sympathetic outflow to skeletal muscle, muscle thermogenesis, and activity energy expenditure with calorie restriction.</a> Physiological Reports. 5 (4), 13171(2017).</li>
<li>Harshaw, C., Lanzkowsky, J., Tran, A. D., Bradley, A. R., Jaime, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxytocin+and+%27social+hyperthermia%27%3A+Interaction+with+beta3-adrenergic+receptor-mediated+thermogenesis+and+significance+for+the+expression+of+social+behavior+in+male+and+female+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Hormones+and+Behavior%22%5BJournal%5D)">Oxytocin and 'social hyperthermia': Interaction with beta3-adrenergic receptor-mediated thermogenesis and significance for the expression of social behavior in male and female mice.</a> Hormones and Behavior. 131, 104981(2021).</li>
<li>Caldwell, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxytocin+and+vasopressin%3A+Powerful+regulators+of+social+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22The+Neuroscientist%22%5BJournal%5D)">Oxytocin and vasopressin: Powerful regulators of social behavior.</a> The Neuroscientist. 23 (5), 517-528 (2017).</li>
<li>Harshaw, C., Leffel, J. K., Alberts, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxytocin+and+the+warm+outer+glow%3A+Thermoregulatory+deficits+cause+huddling+abnormalities+in+oxytocin-deficient+mouse+pups%5BTitle%5D)+AND+%22Hormones+and+Behavior%22%5BJournal%5D)">Oxytocin and the warm outer glow: Thermoregulatory deficits cause huddling abnormalities in oxytocin-deficient mouse pups.</a> Hormones and Behavior. 98, 145-158 (2018).</li>
<li>Gavini, C. K., Britton, S. L., Koch, L. G., Novak, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inherently+lean+rats+have+enhanced+activity+and+skeletal+muscle+response+to+central+melanocortin+receptors%5BTitle%5D)+AND+%22Obesity%22%5BJournal%5D)">Inherently lean rats have enhanced activity and skeletal muscle response to central melanocortin receptors.</a> Obesity. 26 (5), 885-894 (2018).</li>
<li>Gavini, C. K., Jones, W. C., Novak, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ventromedial+hypothalamic+melanocortin+receptor+activation%3A+regulation+of+activity+energy+expenditure+and+skeletal+muscle+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Ventromedial hypothalamic melanocortin receptor activation: regulation of activity energy expenditure and skeletal muscle thermogenesis.</a> The Journal of Physiology. 594 (18), 5285-5301 (2016).</li>
<li>Zaretsky, D. V., Romanovsky, A. A., Zaretskaia, M. V., Molkov, Y. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+oxidative+metabolism+can+increase+the+difference+between+local+temperature+and+arterial+blood+temperature+by+up+to+1.3%28o%29C%3A+Implications+for+brain%2C+brown+adipose+tissue%2C+and+muscle+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22Temperature%22%5BJournal%5D)">Tissue oxidative metabolism can increase the difference between local temperature and arterial blood temperature by up to 1.3(o)C: Implications for brain, brown adipose tissue, and muscle physiology.</a> Temperature. 5 (1), 22-35 (2018).</li>
<li>Yoo, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+activates+compensatory+thermoregulatory+reaction+in+rats%3A+A+modeling+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Exercise activates compensatory thermoregulatory reaction in rats: A modeling study.</a> Journal of Applied Physiology. 119 (12), 1400-1410 (2015).</li>
<li>Langer, F., Fietz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ways+to+measure+body+temperature+in+the+field%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Thermal+Biology%22%5BJournal%5D)">Ways to measure body temperature in the field.</a> Journal of Thermal Biology. 42, 46-51 (2014).</li>
<li>Pence, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+apolipoprotein+A-IV+stimulates+thermogenesis+in+brown+adipose+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Central apolipoprotein A-IV stimulates thermogenesis in brown adipose tissue.</a> International Journal of Molecular Sciences. 22 (3), 1221(2021).</li>
<li>Li, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homeostatic+disturbance+of+thermoregulatory+functions+in+rats+with+chronic+fatigue%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Research%22%5BJournal%5D)">Homeostatic disturbance of thermoregulatory functions in rats with chronic fatigue.</a> Journal of Neuroscience Research. 165, 45-50 (2021).</li>
<li>Carlier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacodynamic+effects%2C+pharmacokinetics%2C+and+metabolism+of+the+synthetic+cannabinoid+AM-2201+in+male+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacology+and+Experimental+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Pharmacodynamic effects, pharmacokinetics, and metabolism of the synthetic cannabinoid AM-2201 in male rats.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 367 (3), 543-550 (2018).</li>
<li>Pato, A. M., Romero, D. M., Sosa Holt, C. S., Nemirovsky, S. I., Wolansky, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+subcutaneous+transponders+to+monitor+body+temperature+in+laboratory+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacological+and+Toxicological+Methods%22%5BJournal%5D)">Use of subcutaneous transponders to monitor body temperature in laboratory rats.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 114, 107145(2022).</li>
<li>Almeida, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lean+in+one+way%2C+in+obesity+another%3A+Effects+of+moderate+exercise+in+brown+adipose+tissue+of+early+overfed+male+Wistar+rats%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Obesity%22%5BJournal%5D)">Lean in one way, in obesity another: Effects of moderate exercise in brown adipose tissue of early overfed male Wistar rats.</a> International Journal of Obesity. 46 (1), 137-143 (2022).</li>
<li>Brito, M. N., Brito, N. A., Baro, D. J., Song, C. K., Bartness, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+activation+of+the+sympathetic+innervation+of+adipose+tissues+by+melanocortin+receptor+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Differential activation of the sympathetic innervation of adipose tissues by melanocortin receptor stimulation.</a> Endocrinology. 148 (11), 5339-5347 (2007).</li>
<li>Vaughan, C. H., Shrestha, Y. B., Bartness, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+novel+melanocortin+receptor-containing+node+in+the+SNS+outflow+circuitry+to+brown+adipose+tissue+involved+in+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Characterization of a novel melanocortin receptor-containing node in the SNS outflow circuitry to brown adipose tissue involved in thermogenesis.</a> Brain Research. 1411, 17-27 (2011).</li>
<li>Kort, W. J., Hekking-Weijma, J. M., TenKate, M. T., Sorm, V., VanStrik, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microchip+implant+system+as+a+method+to+determine+body+temperature+of+terminally+ill+rats+and+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Laboratory+Animals%22%5BJournal%5D)">A microchip implant system as a method to determine body temperature of terminally ill rats and mice.</a> Laboratory Animals. 32 (3), 260-269 (1998).</li>
<li>Mei, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Body+temperature+measurement+in+mice+during+acute+illness%3A+Implantable+temperature+transponder+versus+surface+infrared+thermometry%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Body temperature measurement in mice during acute illness: Implantable temperature transponder versus surface infrared thermometry.</a> Scientific Reports. 8, 3526(2018).</li>
<li>Warn, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infrared+body+temperature+measurement+of+mice+as+an+early+predictor+of+death+in+experimental+fungal+infections%5BTitle%5D)+AND+%22Laboratory+Animals%22%5BJournal%5D)">Infrared body temperature measurement of mice as an early predictor of death in experimental fungal infections.</a> Laboratory Animals. 37 (2), 126-131 (2003).</li>
<li>Hargreaves, K., Dubner, R., Brown, F., Flores, C., Joris, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+and+sensitive+method+for+measuring+thermal+nociception+in+cutaneous+hyperalgesia%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia.</a> Pain. 32 (1), 77-88 (1988).</li>
<li>Fiebig, K., Jourdan, T., Kock, M. H., Merle, R., Thone-Reineke, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+infrared+thermography+for+temperature+measurement+in+adult+male+NMRI+nude+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Association+for+Laboratory+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Evaluation of infrared thermography for temperature measurement in adult male NMRI nude mice.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 57 (6), 715-724 (2018).</li>
<li>Franco, N. H., Geros, A., Oliveira, L., Olsson, I. A. S., Aguiar, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ThermoLabAnimal+-+A+high-throughput+analysis+software+for+non-invasive+thermal+assessment+of+laboratory+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">ThermoLabAnimal - A high-throughput analysis software for non-invasive thermal assessment of laboratory mice.</a> Physiology & Behavior. 207, 113-121 (2019).</li>
<li>Koganti, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disruption+of+KATP+channel+expression+in+skeletal+muscle+by+targeted+oligonucleotide+delivery+promotes+activity-linked+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Therapy%22%5BJournal%5D)">Disruption of KATP channel expression in skeletal muscle by targeted oligonucleotide delivery promotes activity-linked thermogenesis.</a> Molecular Therapy. 23 (4), 707-716 (2015).</li>
<li>Bal, N. C., Periasamy, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uncoupling+of+sarcoendoplasmic+reticulum+calcium+ATPase+pump+activity+by+sarcolipin+as+the+basis+for+muscle+non-shivering+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+B%22%5BJournal%5D)">Uncoupling of sarcoendoplasmic reticulum calcium ATPase pump activity by sarcolipin as the basis for muscle non-shivering thermogenesis.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society B. 375 (1793), 20190135(2020).</li>
<li>Hicks, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Body+temperature+and+cardiac+changes+induced+by+peripherally+administered+oxytocin%2C+vasopressin+and+the+non-peptide+oxytocin+receptor+agonist+WAY+267%2C464%3A+a+biotelemetry+study+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Body temperature and cardiac changes induced by peripherally administered oxytocin, vasopressin and the non-peptide oxytocin receptor agonist WAY 267,464: a biotelemetry study in rats.</a> British Journal of Pharmacology. 171 (11), 2868-2887 (2014).</li>
<li>Kasahara, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxytocin+receptor+in+the+hypothalamus+is+sufficient+to+rescue+normal+thermoregulatory+function+in+male+oxytocin+receptor+knockout+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Oxytocin receptor in the hypothalamus is sufficient to rescue normal thermoregulatory function in male oxytocin receptor knockout mice.</a> Endocrinology. 154 (11), 4305-4315 (2013).</li>
<li>Kasahara, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+oxytocin+receptor+expressed+in+the+rostral+medullary+raphe+in+thermoregulation+during+cold+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Role of the oxytocin receptor expressed in the rostral medullary raphe in thermoregulation during cold conditions.</a> Frontiers in Endocrinology. 6, 180(2015).</li>
<li>Yuan, J., Zhang, R., Wu, R., Gu, Y., Lu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+oxytocin+to+rectify+metabolic+dysfunction+in+obese+mice+are+associated+with+increased+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+and+Cellular+Endocrinology%22%5BJournal%5D)">The effects of oxytocin to rectify metabolic dysfunction in obese mice are associated with increased thermogenesis.</a> Molecular and Cellular Endocrinology. 514, 110903(2020).</li>
<li>Scholl, J. L., Afzal, A., Fox, L. C., Watt, M. J., Forster, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sex+differences+in+anxiety-like+behaviors+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Physiology+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Sex differences in anxiety-like behaviors in rats.</a> Physiology & Behavior. 211, 112670(2019).</li>
</ol>

著者は、利益相反がないことを宣言します。

この温度試験プロトコルは、骨格筋の熱発生を直接測定する手段を現場に提供します。これは、研究が筋肉の熱発生の根底にあるメカニズムを特定することを掘り下げるときに重要です33。この方法は、文脈的および薬理学的条件下で骨格筋の熱発生を測定するための2つの費用効果の高いプロトコルを提供します。このプロトコルは、これらの手順における慣れと順応の両方の重要性を強調しています。慣れは、薬理学的または文脈的刺激を導入することなく、試験対象を試験手順に繰り返し導入するために使用されます。これは、ホームケージとトレッドミルの両方の温度テストの重要な要素です。これにより、動物が環境に慣れる時間が与えられ、実験コンテキストの重要性が低下します。このステップを省略すると、実験刺激との偏った関連、および制御刺激に対する熱発生応答の上昇につながる可能性があります8。動物は、これらのプロトコルの下で動物をテストするために必要な一般的な動きと操作に対するストレス反応を減らすための手順を学ぶ必要があります。収集されたサンプルデータは、繰り返しの慣れの必要性の証拠を提供します(<...

代謝研究において、骨格筋の熱発生の検査は、体重の恒常性を調べるための有望な新しい手段です。公表された文献は、体の最大の臓器系の1つである骨格筋の熱発生反応が、エネルギー消費やその他の代謝効果を増加させる手段を提供し、それによって肥満などの疾患内のシステムのバランスを効果的に再調整するという考えを支持しています1,2,3。筋肉が熱発生器官と見なすことができる場合、研究はこの器官内の熱発生変化を研究するための実用的な方法論を利用する必要があります。骨格筋の吸熱の影響を理解したいという願望と、震えのない筋肉の熱発生を研究するためのこの方法論の有用性は、代謝研究に固有のものではありません。進化論4、比較生理学5、生態生理学6,7などの分野は、筋肉の熱発生が吸熱に寄与する方法と、このメカニズムが環境にどのように適応するかを理解することに既得権益を示しています。提示されたプロトコルは、これらの質問に対処するために必要な重要な方法を提供します。
提供された方法は、捕食者の脅威を再現するためにコンテキストをシフトするために捕食者臭(PO)を提供する独自の技術を含む、筋肉温度の文脈的および薬理学的刺激調節の両方の評価に利用することができる。以前の報告では、POが筋肉の熱発生の大幅な増加を急速に誘導する能力が実証されています8。さらに、薬理学的刺激も筋肉の温度を変化させる可能性があります。これは、ナドロールを使用した末梢βアドレナリン作動性受容体の薬理学的遮断が、トレッドミル歩行中の収縮性熱発生に大きな影響を与えることなく、POが筋肉熱発生を誘導する能力を阻害したPO誘発性筋熱発生の文脈で実証されています8。ラットにおけるメラノコルチン受容体アゴニストの中枢投与は、熱発生を変化させる脳のメカニズムを識別するためにも使用されています9,10。
ここでは、神経ホルモンのオキシトシン(Oxt)がマウスの筋肉の熱発生を変化させる能力の予備調査を提供します。捕食者の脅威と同様に、同性の同種との社会的遭遇は体温を上昇させ、社会的温熱療法11と呼ばれる現象です。Oxtと社会的行動との関連性を考えると12、Oxtはマウスの社会的温熱療法のメディエーターであると推測されています。実際、オキシトシン受容体拮抗薬はマウスの社会的温熱療法を減少させ11、Oxtを欠くマウスの子犬は、熱発生を含む体温調節の行動的および生理学的側面に欠損を示します13。Harshaw et al. (2021)がβ3アドレナリン受容体依存性褐色脂肪組織(BAT)の熱発生と社会的温熱療法11を支持する証拠を見つけられなかったことを考えると、社会的温熱療法はOxtの筋肉熱発生の誘導によって引き起こされる可能性があると仮定されています。
骨格筋の熱発生を測定するために、以下のプロトコルは、マウスまたはラット内の関心のある筋肉に隣接する事前にプログラムされたIPTT−300トランスポンダの移植を使用する8、10、14、15。これらのトランスポンダは、対応するトランスポンダリーダーを使用して読み取られるガラスカプセル化マイクロチップです。この能力でこの技術を利用した研究はほとんどまたはまったくありませんが、研究はこの方法によって提供される特異性の必要性を示唆しています16,17。以前の調査では、この方法の信頼性と、他の温度試験方法18と比較して、または外科的方法(例えば、カニュレーション19)と組み合わせて温度トランスポンダを使用できるさまざまな方法が示されています。ただし、この種の研究では、全体的な体温20,21,22またはBAT23,24,25などの特定の組織を測定するために、さまざまな戦略的配置に依存しています。
これらの場所から、または耳または直腸温度計26を使用しながら温度を測定するのではなく、ここで説明する方法は、対象の筋肉に対する特異性を提供する。対象の筋肉に隣接するトランスポンダを直接埋め込むことによって部位を標的にする機能は、筋肉の熱発生を特異的に調べるためにより効果的です。これは、表面赤外線温度測定27、28または熱電対29を介した皮膚温度測定によって提供されるものに加えて、新しい道を提供する。さらに、この方法を通じて提供されるデータは、赤外線サーモグラフィ30、31、32などの大規模で高価なハイテク機器およびソフトウェアの必要性を回避して、研究の範囲の手段を提供する。
この方法は、片側または両側で大腿四頭筋および腓腹筋の温度を測定するために首尾よく使用されています。この方法は、定位固定装置手術との併用でも有効である14,15。トランスポンダの手足から~7-10cm以内では、ポータブルトランスポンダリーダー(DAS-8027 / DAS-7007R)を使用して温度をスキャン、測定、および表示します。この距離は、潜在的なストレッサーや、試験手順中の動物の取り扱いなどの温度変化変数を最小限に抑えるため、以前の調査8,9,10にとって重要かつ貴重でした。タイマーを使用すると、動物と直接対話することなく、一定期間にわたって測定値を記録および収集できます。
テスト中のマウスの妨害をさらに最小限に抑えるために、この方法では、PVC配管で作られたライザーの組み立てと使用について説明し、テスト中に実験者がホームケージの底にアクセスできるようにします。ライザーをデジタルリーダーと組み合わせて使用すると、刺激が配置された後、動物の介入なしにトランスポンダの手足の温度測定を行うことができます。最小限のコストで、この方法は薬理学的および文脈的刺激と組み合わせて使用 することができ、研究者にとって非常にアクセスしやすいものになります。さらに、この方法は、一度にかなりの数の被験者(~16匹のマウスまたは~12匹のラット)で採用できるため、あらゆる研究プロジェクトの全体的なスループットを向上させる時間を節約できます。
この方法では、ステンレスメッシュのティーインフューザーボールを使用してマウスに匂いを提示するための細工されたメカニズムが導入され、今後は「ティーボール」と呼ばれます。これらのティーボールはあらゆる臭い物質を含むのに理想的ですが、これらの研究では、マウスとラットの天敵であるフェレットのケージ内寝具として2〜3週間にわたって使用されたタオルが各治療ティーボール内に配置されます。各タオルは5 cm x 5 cmの正方形にカットされます。この分注は、他の点では同一の無臭コントロールタオルでも繰り返されます。バリア(すなわち、ティーボール)なしでこれらの匂いを提示すると、マウスはケージ内の繊維を細断し、身体活動を増加させました。この行動はラットではそれほど顕著ではありませんでした。ティーボールはタオルに通気性のあるケーシングを提供し、実験試験全体にわたって保護されたまま、臭いに完全にアクセスできるようにします。これらのティーボールは、動物の使用プロトコルに従って消毒し、調製し、手術直後に導入して、対照刺激とともに動物を構造に馴化させることができます。その後、マウスは追加の濃縮で生きることができ、急性刺激提示の顕著性を低下させます。
ティーボールの存在への慣れは、この方法にとって重要な慣れの1つの側面にすぎません。記載された慣れプロトコルはまた、試験環境を正常化するための試験手順への反復暴露(すなわち、人員、試験場所への輸送および移動、刺激への曝露)からなる。この拡張された慣れは、動物からの微妙な反応を最小限に抑え、所望の従属変数(例えば、薬理学的または文脈的刺激)に測定を集中させる。このプロトコルの以前の評価では、ラット8のホームケージ内の温度テストの前に必要な最小限の慣れとして4つの試験が特定されました。テストが長期間(2〜3週間以上)離れている場合、動物は再び慣れなければなりません。繰り返し慣れさせるには、最低1〜2回の試行で十分です。ただし、温度テストがより長い時間で分離されている場合は、より多くの試行を繰り返す必要がある場合があります。
マウスとラットを試験手順に慣れさせるための継続的な努力において、刺激提示前の順応期間をすべての実験試験に含めるべきである。この順応時間は、テスト場所に移された後、温度と活動のバランスを取り戻すために重要です。げっ歯類は転座により急激な温度上昇が見られる傾向があります。順応は、薬理学的物質または文脈刺激を添加する前に、試験当日に実験者からの相互作用なしに最低1時間からなるべきである。これはテストの毎日必要です。
概説されたホームケージの温度テストでは、マウスはテストされた刺激に応答して歩き回るホームケージの放し飼いを持っています。これは、活性の変動を引き起こし、温度測定値の精度に影響を与え、したがって、独立変数の熱発生効果の分析(例えば、薬理学的または文脈的刺激)に影響を及ぼす可能性がある。活動レベルによる温度の潜在的な変化を認識して、トレッドミルウォーキング中の温度の使用を説明するプロトコルが以下に含まれています。公表された文献は、ラットにおけるこの手順の成功した使用を記載しており、現在、マウス8、10、14、15で採用されている。トレッドミルウォーキングは、被験者の活動速度を一定に維持します。この研究では、トレッドミルは活動レベルを制御するために厳密に使用されているため、マウスの歩行を促進するためにトレッドミルで利用可能な最低速度に設定され、ラットの同様に低い設定に設定されます。
以下の手順は、マウスにおける片側性腓腹筋の温度測定および捕食者の臭いの提示について概説されている。このデザインは薬理学的物質と組み合わせて使用 することができ、マウスのラットおよび他の骨格筋群(すなわち、大腿四頭筋)に転写可能である。ラットの場合、トランスポンダは両側性腓腹筋および褐色脂肪組織に配置することができます。サイズと距離の制限により、マウスごとに使用できるトランスポンダは1つだけです。薬理学的物質に対する熱発生応答を評価するために、軽微な修正(例えば、文脈刺激の除去)を行うことができる。

<table><tbody><tr><td>1012M-2 マウス用モジュラー密閉型メタボリックトレッドミル、2レーン ショック</td><td>コロンバスインスツルメンツ</td><td></td><td></td>付き</tr><tr><td>1012R-2 ラット用モジュラー密閉型メタボリックトレッドミル、2レーン ショック</td><td>コロンバスインスツルメンツ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-1/4インチラチェットPVC</td><td>カッターBrassCraft1mL</td><td></td><td></td></tr><tr><td>シリンジフィ</td><td>ッシャーサイエンティフィック</td><td>BD 309659</td><td></td></tr><tr><td>ベタジンスワブ</td>フィ<td>ッシャーサイエンティフィック19-898-945</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ブースターコイル</td><td>BioMedicデータシステム</td><td></td><td>トランスポンダーアクセサリー</td></tr><tr><td>電動クリッパーAndis</td><td></td><td></td><td>40ウルトラエッジクリッパーブレード</td></tr><tr><td>フレキシブルミラーシート</td><td>アマゾン</td><td></td><td>自己接着性非ガラスミラータイル</td></tr><tr><td>鉗子</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>89259-940</td><td></td></tr><tr><td>加熱パッド</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>誘導チャンバー(イソフルラン)</td><td>ケントサイエンティフィック</td><td>VetFlo-0730</td><td>3.0 L従来の気化器ケ</td></tr><tr><td>トプロフェン</td><td>メッド獣医国際</td>のための低コストチャンバー<td>RXKETO-50</td><td></td></tr><tr><td>マグネティックストリップ</td><td>アマゾン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>マグネット</td><td>アマゾン</td><td></td><td>DIYMAG マグネティックフック 40ポンド</td></tr><tr><td>針</td><td>Med-Vet 国際</td><td>26400</td><td></td></tr><tr><td>ネオマイシン/ポリミキシン/バシトラシンとヒドロコルチゾン眼科用軟膏、</td><td>Med-Vet Intl.</td> 3.5 g<td>RXNPB-HC</td><td></td></tr><tr><td>オアシス吸収性縫合</td>糸 <td>Med-Vet Intl.</td><td>MV-H821-V</td><td></td></tr><tr><td>プレデター(フェレット) 臭いタオル</td><td>Marshall BioResources</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PVCパイプ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>反射型創傷クリップ リムーバー</td><td>CellPoint Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>反射型創傷クリップ、7 mm (マウス)</td><td>CellPoint Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>反射型創傷クリップ、9 mm (ラット)</td><td>CellPoint Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Srerile Autoclip, 7 mm (マウス)</td><td>CellPoint Scientific</td><td></td><td>Wound Clip Applier (マウス)</td></tr><tr><td>Stainless Strainers Interval Seasonings Tea Infuser</td><td>Amazon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sterile Autoclip, 9 mm (ラット)</td><td>CellPoint Scientific</td><td></td><td>Wound Clip Applier (rat)</td></tr><tr><td>Sterile Saline</td><td>Med-Vet Intl.</td><td>RX0.9NACL-10</td><td></td></tr><tr><td>外科用はさみ</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>08-951-5</td><td></td></tr><tr><td>外科用シーツ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>タオル(制御/慣れ)</td><td>アマゾン綿</td><td></td><td>100%タオル、白い</td></tr><tr><td>トランスポン</td><td>ダーBioMedicデータシステムモデル</td><td></td><td>:IPTT-300</td></tr><tr><td>トランスポンダー</td><td>リーダーBioMedicデータシステム</td><td></td><td>モデル:DAS-8027-IUS/ DAS-7007R</td></tr><tr><td>Versaclean</td><td>Fisher Scientific</td><td>18-200-700</td><td>液体洗剤</td></tr><tr><td>Webcol Alcohol Preps</td><td>Covidien</td><td>22-246-073&nbsp;</td><td></td></tr><tr>PVCパイプ<td></td><td></td><td></td><td>用ウェッジピース</td></tr></tbody></table>

マウスとラットの骨格筋熱発生の測定

Measuring Skeletal Muscle Thermogenesis in Mice and Rats

骨格筋の熱発生は、代謝恒常性とエネルギー消費の根底にあるメカニズムをよりよく理解するための潜在的な手段を提供します。熱発生の神経、心筋、および分子メカニズムを筋肉温度の測定可能な変化に直接結び付ける証拠は驚くほどほとんどありません。この論文では、温度トランスポンダを使用して、マウスとラットの骨格筋温度の直接測定値を取得する方法について説明します。
リモートトランスポンダーは、マウスとラットの筋肉内に外科的に埋め込まれ、動物には回復する時間が与えられます。その後、マウスとラットは、テスト環境と手順に繰り返し慣れる必要があります。筋肉温度の変化は、ホームケージ内の薬理学的または文脈的刺激に応答して測定されます。筋肉温度は、これらの刺激によって引き起こされる筋肉温度の変化に寄与する活動の変化を考慮に入れるために、所定の身体活動(すなわち、一定の速度で歩くトレッドミル)中に測定することもできます。
この方法は、脳、交感神経系、骨格筋のレベルで筋肉の熱発生制御のメカニズムを解明することに成功しています。捕食者臭(PO;フェレット臭)を文脈刺激として、オキシトシン(Oxt)を薬理刺激として注射し、捕食者臭が筋肉の熱発生を誘発し、Oxtが筋肉の温度を抑制するというこの成功のデモンストレーションを提供します。したがって、これらのデータセットは、筋肉温度の急激な変化を検出する上でのこの方法の有効性を示しています。

トランスポンダは、SF1-Cre系統(Tg(Nr5a1-cre)7Lowl/J、系統#012462、C57BL/6JおよびFVBバックグラウンド;雌N = 5、雄N = 5)から育てられた10匹の4-6ヶ月齢の野生型(WT)マウスの右腓腹筋に片側的に移植された。回復後、マウスは、文脈刺激(例えば、PO)を含まない家庭用ケージ温度試験手順に慣れさせた。トランスポンダーワンドを使用した温度測定値は、住宅室内および試験場所への移動後に記録されました。マウスは、試験室および場所に順応するために1〜2時間与えられた。順応の完了時に、1時間のベースラインおよび連続した測定値を各マウスについて記録した。この手順は4回完了しました。
全体として、性差は観察されなかった。筋肉温度は、マウスが試験室に移動された後、有意に上昇し、その後、試験コンテキストで60分過ごした後、ベースライン測定によって低下した。試験4の男女併合分析では、「移動前」と「ベースライン」の温度測定値の間に有意差は示されず(両側、対応のある t検定、p &gt; 0.10)、テストコンテキストへの1時間の順応の有効...

マウスとラットに遠隔温度トランスポンダーを外科的に移植し、試験環境と手順に慣れさせます。筋肉温度の変化は、ホームケージ内の薬理学的または文脈的刺激に応答して、または所定の身体活動中(すなわち、一定の速度で歩くトレッドミル)中に測定される。

Skeletal muscle thermogenesis provides a potential avenue for better understanding metabolic homeostasis and the mechanisms underlying energy expenditure. ...

このプロトコルは、骨格筋の温度を測定するための直接的かつ費用効果の高い方法を提供するため、重要です。さらに、それは様々な状況においてそして薬理学的物質の刺激下で使用することができる。この技術の主な利点は、同時にテストできる動物の数です。ここで説明する最小限の動物障害により、赤外線サーモグラフィなどのハイテク手法の必要性を回避できます。個人は、移動中にホームケージ内またはトレッドミルで動物の温度を測定するのが難しい場合があります。これは、慣れ試験中に測定技術を練習することで軽減できます。手袋をはめた手の間で密閉されたトランスポンダーを温めることから始め、トランスポンダーを使用している間、無菌性を維持するようにしてください。温度スキャナーを使用して温度を測定し、トランスポンダが温度変化を読み取るかどうかを確認します。原稿に記載されているようにマウスに麻酔をかけた後、外科用ハサミを使用して右後肢の皮膚を浅く切り込みます。事前にプログラムされ、キャップされていない滅菌トランスポンダーの鋭いエッジを、腓腹筋と平行に切開部に配置します。緑色のプランジャーが上を向いていて見えることを確認してください。トランスポンダーアプリケーターの開口部が見えなくなるまで、トランスポンダーアプリケーターを切開部に押し込み続けます。アプリケーターを180度回転させて、緑色のプランジャーがマウスの手足に向かって下を向いており、実験者からは見えなくなります。トランスポンダーアプリケーターが腓腹筋に隣接して配置されるか、部分的に囲まれたら、緑色のプランジャーを押して、アプリケーターの圧力が研究者の手をマウスから遠ざけるようにします。鉗子を使用して、開いた皮膚を一緒に保持します。滅菌オートクリップで傷ついたクリップを置き、必要に応じて曲げます。筋膜層を閉じるために滅菌オートクリップの前に吸収性縫合糸を使用してください。トランスポンダリーダーを使用して、マウスの筋肉の温度を確認します。マウスを麻酔から外した後、加熱パッドの上にある清潔なホームケージに入れ、ホームケージに無臭のタオルが付いたティーボールが含まれていることを確認して慣れ始めます。テストルームのライザーに場所を割り当て、交絡変数を避けるために、異なるコンテキスト刺激を受信するように設定されたライザーを最低2メートル離します。磁気ストリップを使用して、ライザー全体にサージカルシートを取り付け、実験者の動きに応じてマウスの活動による温度変動を最小限に抑えるための視覚的なバリアを作成します。コントロールと捕食者の臭いタオルでティーボールを準備します。動物を準備した試験室に移します。動物をライザーの事前に割り当てられた場所に置き、慣れとテストの手順の間でライザーの位置を変更しないでください。マウスのホームケージからホームケージボールを取り外します

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Research

JoVE Journal

Behavior

行動

マウス褐色脂肪組織（BAT）の機能イメージングの方法は、BAT内の18F-フルオロデオキシグルコース（FDG）の冷刺激取り込みが非侵襲的に標準化されたmicro-PET/CTプロトコルと評価されるで説明されています。この方法では、マウスモデルで、BATの活動の違いを検出する堅牢性と小文字が区別されます。...

FDG micro-PET/CTマウスにおける褐色脂肪の機能イメージング

このプロトコルでは、体組成計と体組成とマウスの代謝パラメーターを特徴づける代謝動物監視システムの使用について説明します。高脂肪食摂取による肥満モデルは、これらの技術の適用のための例として使用されます。...

身体組成と高脂肪給電マウスにおける代謝ケージ分析

ここでパッシブ全身性アナフィラキシー (PSA) と赤外線放射温度計を用いた食品アレルギー マウス モデルのボディ温度差を正確に測定する手法を提案する.この手順は、以前の PSA...

パッシブ全身性アナフィラキシーと食品アレルギーの評価中に赤外線放射温度計を使用してマウスの体温測定

筋肉グルコース取り込みの無傷の調節は、全身グルコース恒常性を維持するために重要である。このプロトコルは、全身のグルコース代謝に対する様々な生理学的介入の影響を描写する際に、単離およびインキュベートされた成熟骨格筋におけるインスリンおよび収縮刺激グルコース取り込みの評価を提示する。...

マウスから単離およびインキュベートされた成熟骨格筋におけるインスリンおよび収縮刺激グルコース取り込みの測定

マイクロPET/MRイメージングベースのアプローチを用いたマウスにおける熱発生性脂肪デポーの機能イメージングおよび定量。...

[18F]FDGマイクロPET/MRイメージングを用いたマウスの褐色およびベージュ色の脂肪組織の可視化と定量化

本稿は、肥満マウスにおける熱原性アディポサイトの基礎代謝率および酸化容量を測定するためのプロトコルを記述する。...

肥満マウスのエネルギーを消費する熱原性アディポサイトの基礎エネルギー支出と能力の決定

ここでは、褐色脂肪組織(BAT)活性がヒト代謝に与える影響の生理学的意義を定量化するためのプロトコルを提示します。これは、炭水化物負荷と間接熱量測定を鎖骨上温度変化の測定と組み合わせることによって達成されます。この新しいアプローチは、ヒトにおけるBAT熱発生の薬理学的標的の開発に役立つ可能性があります。...

間接熱量測定、赤外線サーモグラフィ、および血糖値の組み合わせを使用して、ヒトの褐色脂肪組織の熱発生を測定します

ここでは、ヒトおよび実験動物における食後の褐色脂肪組織活性を測定するためのプロトコルを提示する。...

褐色脂肪組織活性の変化を検出するための赤外線サーモグラフィ

このプロトコルでは、マウスモデルのGC-MSを使用してBAT最適化された動静脈メタボロミクスに関連する方法が概説されています。これらの方法により、生物レベルでのBATを介した代謝物交換に関する貴重な洞察を得ることができます。...

褐色脂肪組織における 生体内 代謝物交換を測定する動静脈メタボロミクス

ここでは、ヒトまたはマウスの筋肉から採取した新鮮な透過性骨格筋線維におけるミトコンドリアの酸化的リン酸化を測定するための包括的な方法について説明します。この方法により、ミトコンドリア呼吸のリアルタイム定量化と、既存のミトコンドリアネットワークと膜の完全性を維持しながら、燃料の好みと代謝の柔軟性の評価が可能になります。...

高解像度呼吸測定法によるヒトおよびマウス骨格筋線維のミトコンドリア呼吸の測定

学ぶマウスとラットの骨格筋温度測定法。リモート温度トランスポンダーを用いて、最小限の侵襲で複数の動物を同時に測定できます。薬理学的刺激や運動時の生理応答を評価する実験に適しています。

マウスとラットの骨格筋熱発生の測定

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