Thermoregulatory deficits in Adrenoreceptor 2b-null mice affect metabolism and reveal an association of Thermoneutral Zone with Preferred Floor Temperature
Creators: name: Song, Xinnan
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024
Subjects: subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::61 Medizin und Gesundheit::612 Humanphysiologie

description: Der Adrenozeptor Alpha-2b (Adra2b, α2B) ist ein Subtyp der α2-adrenergen Rezeptoren unter den hochgradig homologen α2A-, α2B- und α2C-Varianten. In Gefäßen vermittelt α2B die Vasokonstriktion und trägt zur peripheren Regulation des Gefäßtonus bei. Der Verlust von α2B führt zu einer Hemmung der peripheren Stickoxidsynthase, die ein wichtiger Faktor ist, der den peripheren Gefäßtonus während thermischer Belastung einstellt. Eine fettreiche Ernährung erhöht jedoch die mRNA-Expression von hypothalamischem α2B, und die Bedeutung des peripheren Gefäßtonus für die Energiehomöostase ist offensichtlich, aber die direkte Beweise belegen die Rolle von Adra2b bei der thermischen Präferenz und dem thermoregulatorischen Verhalten zusammen mit seiner Verbindung zum Körpergewicht Gewinn fehlt. Hier haben wir diese Verbindung in Wildtyp- und Adra2b-Null-Mäusen bewertet. Wir verwendeten 8–10 Wochen alte männliche Adra2b-Nullmäuse (n = 25) und ihre Wildtyp-Wurfgeschwister (n = 25), die in Käfigen mit einem einzigen Genotyp gezüchtet und aufgezogen und bei 22 ± 2°C gehalten wurden. Für die Bewertung des thermischen Präferenzverhaltens haben wir den Zimmermann-Thermal-Gradient-Ring(TGR)-Assay verwendet. In diesem Assay wurden einzelne Mäuse auf einer kreisförmigen Laufbahn platziert, wobei die Bodentemperatur in Temperaturbereichen von 5–30 °C und 15–40°C äquilibriert war, die imaginär in 12 gleiche Zonen unterteilt waren. Die thermoneutrale Zone (TNZ) wurde dann gemäß Romanowskys Assay bestimmt, wobei die Mäuse in Restrainern gehalten und konstanten Temperaturen zwischen 22 und 34°C (n = 9) ausgesetzt wurden. Nahrungsaufnahme und Bewegungsaktivität wurden bei verschiedenen Temperaturen unter Verwendung eines Promethion-Geräts gemessen. Schließlich wurde die Glukosehomöostase mit einem Glukose-, Insulin- und Pyruvat-Toleranztest im Alter von 100-110 Tagen beurteilt. Im TGR-Assay wurden in beiden Protokollen während der ersten 30 Minuten keine signifikanten Unterschiede bei anderen Parametern beobachtet. Während des Gradienten von 5–30°C wurde jedoch während der letzten 30 Minuten des Experiments ein größeres kältetolerantes Verhalten von Adra2b-Nullmäusen beobachtet. In diesem Zeitraum blieben WT-Mäuse deutlich von 18,6–25,5°C (18,6°C (P=0,049), 20,9°C (P=0,029), 23,2°C (P=0,019) und 25,5°C (P= 0,027)) im Vergleich zu Adra2b-Nullmäusen. Darüber hinaus zeigten WT-Mäuse im Gegensatz zu Adra2b-Null-Mäusen eine klare Präferenz für 30°C gegenüber 28°C. Im 15–40°C-Gradientenaufbau zeigten Adra2b-Nullmäuse eine geringere Vermeidungsreaktion von 35,5 bis 40,0 °C im Vergleich zu ihren WT-Wurfgeschwistern. TNZ für WT-Mäuse lag im Bereich von 30,5–33,5°C, während TNZ für Adra2b-Null-Mäuse im Bereich von 31–34,5°C lag. Adra2b-Nullmäuse zeigten im Vergleich zu ihren WT-Wurfgeschwistern bei 31°C (P = 0,009), 32°C (P &lt; 0,001), 33°C (P = 0,003) und 34°C (P &lt; 0,002) signifikant weniger Vasodilatation. Im Einklang mit der TNZ-Verschiebung hatten Adra2b-Null-Mäuse ein signifikant geringeres Körpergewicht (26,95 ± 1,35 g gegenüber 32,58 ± 1,02 g, P &lt; 0,001) nach Erreichen des Alters von 100–110 Tagen, was anfänglich im Alter von nicht beobachtet wurde 60-75 Tage. Ähnlich wie beim thermischen Präferenzverhalten bei 28°C und 30°C zeigten die WT-Mäuse eine unterschiedliche Nahrungsaufnahme und Bewegungsaktivität, während die Adra2b-Null-Mäuse bei diesen Temperaturen keinen signifikanten Unterschied zeigten. Adra2b-Null-Mäuse zeigten einen Trend zu höheren Pyruvat (P = 0,02) Toleranztest und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Insulin (P &lt; 0,001). Zusammengenommen veranschaulichen unsere Daten, dass Adra2b-Null-Mäuse ein beeinträchtigtes thermoregulatorisches Verhalten und einen Anstieg von TNZ zeigten, was aufgrund der temperaturinduzierten Veränderung der Nahrungsaufnahme und der Bewegungsaktivität ein Faktor sein könnte, der zu ihrem geringeren Körpergewicht beiträgt.
description: The adrenoceptor Alpha-2b (Adra2b, α2B) is a subtype of α2-adrenergic receptors, amongst the highly homologous α2A, α2B, and α2C variants. In vessels, α2B mediates vasoconstriction and contributes to the peripheral regulation of vascular tone. Loss of α2B results in peripheral nitric oxide synthase inhibition, which is an important factor mediating peripheral vascular tone during thermal stress. However, high-fat diet feeding increases the mRNA expression of hypothalamic α2B, and the importance of peripheral vascular tone in energy homeostasis is well evident but the direct evidence-demonstrating role of Adra2b in thermal preference and thermoregulatory behavior along with its link to body weight gain is missing. Here, we assessed this link in wild type and Adra2b null mice. We used 8-10-week-old male Adra2b null mice (n = 25) and their wild-type littermates (n = 25), bred and raised in single genotype cages and housed at 22 ± 2°C. For the assessment of thermal preference behavior, we used Zimmermann’s Thermal Gradient Ring (TGR) assay. In this assay, individual mice were placed in a circular running track with floor temperature equilibrated in temperature ranges from 5-30°C and 15-40°C, divided into 12 virtual zones of even size. The thermoneutral zone (TNZ) was then determined according to Romanowsky’s assay where the mice were held in restrainers and exposed to constant temperatures ranging between 22-34°C (n = 9). Food intake and locomotor activity were measured at different temperatures using Promethion apparatus. Finally, glucose homeostasis was assessed using a glucose, insulin, and pyruvate tolerance test at the age of 100-110 days. In the TGR assay, no significant differences in other parameters were observed during the first 30 min in both protocols. However, during the 5-30°C gradient, a larger cold tolerant behavior of Adra2b null mice was observed during the last 30 min of the experiment. In this period, WT mice stayed significantly away from 18.6-25.5°C (18.6 °C (P=0.049), 20.9°C (P=0.029), 23.2°C (P=0.019), and 25.5°C (P=0.027)) as compared to Adra2b null mice. Furthermore, in contrast to Adra2b-null mice, WT mice showed a clear preference for 30°C over 28°C. In the 15-40°C gradient setup, Adra2b null mice showed less avoidance response from 35.5 to 40.0°C compared to their WT littermates. TNZ for WT mice was in the range of 30.5-33.5°C while TNZ for Adra2b-null mice was in the range of 31-34.5°C. Adra2b null mice showed significantly less vasodilation as compared to their WT littermates at 31°C (P = 0.009), 32°C (P &lt; 0.001), 33°C (P = 0.003) and 34°C (P &lt; 0.002). In line with the shift in TNZ, Adra2b null mice had significantly less body weight (26.95 ± 1.35g vs 32.58 ± 1.02g, P &lt; 0.001) after reaching the age of 100-110 days, which was not observed initially at the age of 60-75 days. Similar to the thermal preference behavior at 28°C and 30 °C, the WT mice showed differential food intake and locomotor activity while the Adra2b null mice did not show any significant difference at these temperatures. Adra2b null mice showed a trend to higher pyruvate (P = 0.02) tolerance test and high sensitivity to insulin (P &lt; 0.001). Taken together, our data illustrate that Adra2b null mice showed impaired thermoregulatory behavior, and an increase in TNZ, which might be a contributing factor to their lower body weight due to temperature-induced alteration in food intake and locomotor activity.