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實驗研究

農業(yè) 生態(tài) 健康

易科泰生態(tài)健康專題快訊——

易科泰能量代謝測量技術應用于環(huán)境醫(yī)學研究

近日，北京易科泰生態(tài)技術有限公司工程師與中國軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生學環(huán)境醫(yī)學研究所一起，對公司提供的實驗動物呼吸代謝測量系統(tǒng)進行了實驗測試培訓，該系統(tǒng)可以監(jiān)測實驗動物的呼吸耗氧量、二氧化碳產量，呼吸商、能量消耗等，助力于環(huán)境醫(yī)學、營養(yǎng)與健康、實驗動物藥理學研究等。

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參考案例

Mineo P M , Cassell E A , Roberts M E , et al. Chronic cold acclimation increases thermogenic capacity, non-shivering thermogenesis and muscle citrate synthase activity in both wild-type and brown adipose tissue deficient mice.[J]. Comparative Biochemistry & Physiology Part A Molecular & Integrative Physiology, 2012, 161(4):395-400.

骨骼肌的顫抖性產熱和褐色脂肪的非顫抖性產熱（NST）是公認的哺乳動物主要產熱形式。本研究的目的是利用能量代謝測量技術，測量UCP-dta小鼠（一種缺乏褐色脂肪組織的轉基因小鼠）和正常小鼠（野生品系），在寒冷（4℃）和溫暖（23℃）條件下的最大代謝率（V?O2summit）和去甲腎上腺素誘導BAT產熱對動物總體產熱量的貢獻（V?O2NST），確定慢性冷暴露是否會增加UCP-dta小鼠骨骼肌的有氧代謝能力。結果表明，冷暴露可以增加UCP-dta小鼠和正常小鼠的有氧代謝能力：無論是寒冷還是溫暖條件下，UCP-dta小鼠的V?O2summit和去甲腎上腺素誘導產熱（V?O2NST）均顯著低于野生型小鼠，但寒冷條件下兩者均高于溫暖條件下的VO2summit和VO2NST，慢性冷暴露是一種有用的干預措施，可以驅動小鼠肥胖模型中的骨骼肌有氧代謝力。?

左圖：寒冷條件下（CA）的耗氧率VO2均大于溫暖條件下（WA）的耗氧率，野生型小鼠最大代謝率高于UCP-dta小鼠；右圖：在休息時、注射鹽水和注射去甲腎上腺素后的耗氧率,UCP-dta小鼠和野生型小鼠寒冷條件下耗氧率VO2NST顯著高于溫暖條件下。

Wanner S P , Almeida M C , Shimansky Y P , et al. Cold-Induced Thermogenesis and Inflammation-Associated Cold-Seeking Behavior Are Represented by Different Dorsomedial Hypothalamic Sites: A Three-Dimensional Functional Topography Study in Conscious Rats[J]. Journal of Neuroscience the Official Journal of the Society for Neuroscience, 2017.

全身性炎癥（也被稱為慢性炎癥）改變深層體溫（Tb）調節(jié)出現發(fā)燒或體溫過低，是住院患者死亡的主要原因。在嚙齒動物模型中，無菌全身炎癥通常是由靜脈注射細菌脂多糖（LPS，內毒素）引起的，這會導致發(fā)燒，體溫過低，或取決于LPS劑量和環(huán)境溫度（Ta)出現兩者的結合。低劑量的LPS，特別是在熱中或溫暖環(huán)境中實驗時，通常會導致發(fā)熱。較高的誘發(fā)性LPS劑量，尤其是在亞中（冷）環(huán)境中實驗時，會導致體溫過低。LPS低溫的兩個主要效應機制是抑制熱發(fā)生和主動尋冷行為，而尋冷行為是一種在嚴重全身炎癥中發(fā)生的拯救生命的反應。

發(fā)熱與激躁行為、動脈高血壓、覺醒和痛覺過敏有關，而體溫過低反應則與運動抑郁、低血壓、嗜睡和鎮(zhèn)痛有關。這兩種綜合征，分別將早期和晚期疾病綜合癥，對應于輕和嚴重形式的全身炎癥。它們還代表炎癥或感染兩種類型的適應：應激反應（能量消耗）和抑郁退縮（能量儲存）。體溫過低是晚期疾病綜合癥的核心癥狀。當老鼠被允許尋找他們喜歡的Ta以減少其Tb 或當它們被放在較低的Ta環(huán)境降溫，嚴重全身炎癥的他們存活率急劇上升。

本研究中利用SSI實驗動物呼吸代謝系統(tǒng)研究大鼠的發(fā)熱情況，VO2被用作發(fā)熱指數，計算方法為VO2=[Flow* (FO_2in ? FO_2out)]/(1 ? [(1 ? RQ) × FO_2in])/BW,其中呼吸商RQ被認為是0.71, FO_2in為進氣氧氣濃度，FO_2out為呼吸室出口氧氣濃度，BW為動物體重。結果表明，驅動熱發(fā)生作用的下丘腦背側區(qū)（DA）神經元不參與LPS誘發(fā)的尋冷，在全身炎癥中尋求冷氣的行為取決于一個不同的、以前未知的神經元組。