能量代謝測量技術用于各種模型動物的體溫與呼吸代謝功能監(jiān)測與評估

無論什么動物基本上都需要通過呼吸吸入氧氣、將氧氣運輸到機體的各個部位，燃燒碳水化合物、脂肪或蛋白質，并排放出二氧化碳，經過氣體交換以完成能量代謝過程。根據能量代謝的不同狀態(tài)，可分為靜息代謝、活動代謝、最大代謝等。伴隨著能量代謝過程，機體不同程度的消耗能源物質釋放熱量表現為體溫的節(jié)律性變化，這些不同的代謝參數-體溫與動物或人體的健康狀態(tài)密切相關。

由易科泰提供的高分辨率能量代謝測量系統，主要由呼吸代謝測量儀、無鉛微型植入式溫度（心率）自動記錄儀（監(jiān)測核心體溫或體表溫度）、Thermal-RGB紅外熱成像、以及RF-O2熒光光纖血氧測量單元等組成，可用于各種模型動物的體溫與呼吸代謝功能監(jiān)測與評估，助力于傳染病學、病毒學、生理學、轉化醫(yī)學、內分泌學、細胞代謝、以及常見慢性病等生物醫(yī)學科學研究。下面介紹一些具體的研究案例：
 

應用案例1
 

Host energy source is important for disease tolerance to malaria[J]. Cumnock K, Gupta A S, Lissner M, et al.Current Biology, 2018, 28(10): 1635-1642. e3.
 

病理感染常伴隨如體溫的變化，減少飲食，以及嗜睡和模仿動物冬眠，出現與其它行為隔離。美國斯坦福大學微生物學與免疫學系科學家使用SSI動物能量代謝系統對感染瘧原蟲的小鼠研究認為，宿主的能量儲存資源對小鼠忍耐瘧疾疾病是非常重要。
 

該作者的另一篇報道<疾病耐受性：將疾病行為與代謝聯系起來有助于緩解瘧疾>認為感染瘧疾的小鼠表現出一系列疾病行為，并經歷代謝變化和生理疾病，導致能量消耗減少。用葡萄糖治療病鼠，通過改善瘧疾感染的生理和行為癥狀，而不影響寄生蟲負荷，提高疾病耐受性。

應用案例2
 

Maximal Oxygen Consumption Is Reduced in Aquaporin-1 Knockout Mice[J]. Samer A S , Dominique G , Jean-Pierre C , et al. Frontiers in Physiology, 2016, 7.

分子動態(tài)模擬表明，AQP1 和AQP4蛋白可以介導CO2 和O2通過他們的中心孔進行氣體交換。法國國家衛(wèi)生與醫(yī)學研究所&國家輸血研究所、 德國漢諾威獸醫(yī)大學動物學研究所、德國漢諾威醫(yī)學院分子和細胞生理學系、丹麥奧爾堡大學衛(wèi)生科學和技術系等機構聯合研究認為敲除AQP1的小鼠最大耗氧量降低。試驗中動物血液中的血氧飽和度監(jiān)測可使用便攜式RF-O2熒光光纖氧氣測量儀記錄，動物個體的最大耗氧量（VO2max）采用高分辨率、高性價比的便攜式Foxbox主機監(jiān)測，具體配置示意圖如下Fig1，也可咨詢易科泰提供更科學的詳細配置方案。
 

應用案例3
 

Comparison between conventional and"clinical" assessment of experimental lung fibrosis[J]. Ask K , Labiris R , Farkas L , et al. Journal of Translational Medicine, 2008, 6(1):16.
 

特發(fā)性肺纖維化（IPF）是一種來源不明的漸進性疾病，其特征是基質沉積增加，導致功能障礙，最終呼吸衰竭。加拿大McMaster University大學基因治療中心病理學和分子醫(yī)學系、火石呼吸健康研究所醫(yī)學系、健康科學核醫(yī)學系等單位聯合研究報道，通過SSI高分辨率能量代謝系統最大耗氧量（VO2max）值來評估腺病毒轉化生長因子基因轉染誘導肺纖維化大鼠的呼吸代謝功能變化，結果表明VO2max與纖維化不相關。
 

應用案例 4
 

Intravenously injected Newcastle disease virus in non-human primates is safe to use for oncolytic virotherapy[J], P R A Buijs, G van Amerongen, S van Nieuwkoop, et al. Nature, Cancer Gene Therapy ,2014, 21, 463–471.
 

荷蘭鹿特丹伊拉斯謨醫(yī)學外科學系、病毒科學系等科研人員通過給非人類靈長類動物食蟹獼猴靜脈注射新城疫病毒不同毒性菌株，使用微型植入式溫度記錄儀間隔10分鐘記錄其體溫變化以研究病毒傳播和評估溶血性病毒療法。
 

注射 Avipro ND C131 的動物在注射后出現高于 40°C 的短期發(fā)燒峰值，第2天迅速下降（Fig2 b和c）。注射中劑量和高劑量rNDV-F3aa后亦出現短期發(fā)燒高峰期，第1及2日最高約為39.5°C，之后亦迅速下降（ Fig2 b和c）。前5天溫度的急劇下降可歸因于接受取樣和注射的動物一般麻醉。

另外，荷蘭生物醫(yī)學靈長類研究中心等機構發(fā)文認為DST植入式溫度監(jiān)測方法比較精確，無需鎮(zhèn)靜劑，以防丟失一些有價值信息。
 

應用案例5
 

Body Temperature Measurements for Metabolic Phenotyping in Mice[J]. Meyer C W , Youichirou O , Romanovsky A A . Frontiers in Physiology, 2017, 8:520.

德國馬克斯普朗克心肺研究所藥理學系、澳大利亞弗林德斯大學醫(yī)學院神經科學中心、美國St. Joseph’s醫(yī)院和醫(yī)療中心的發(fā)燒實驗室聯合研究認為將核心體溫測量與代謝率測量相結合，深入了解熱產生和熱損失（熱傳導）之間的相互作用，從而可能揭示出新型熱調節(jié)表型。需要說明的是，文中強調了DST植入式溫度記錄儀重量最輕（1克）、體積最小（0.5 cm3）、可同時監(jiān)測多只動物，以及使用壽命可長達14個月。需要說明的是，SSI能量代謝測量技術參考案例研究對象最廣、發(fā)表文獻最多、最權威，是研究各種動物能量代謝及代謝表型的最佳利器。
 

環(huán)境溫度為22度下，小鼠紅外熱成像代謝研究與代謝分型

應用案例6
 

Non-invasive Measurement of Brown Fat Metabolism Based on Optoacoustic Imaging of Hemoglobin Gradients[J]. Reber J , Willersh?User M , Karlas A , et al. Cell Metabolism, 2018, 27(3):689-701.e4.
 

新陳代謝是生命的基本過程。但對局部組織代謝的非侵入性測量至今仍受到充分工具不足的限制。德國生物和醫(yī)學成像研究所(IBMI)、德國慕尼黑技術大學生物成像委員會、診斷和介入放射學系、德國弗賴辛慕尼黑技術大學TUM生命科學學院分子營養(yǎng)醫(yī)學系、營養(yǎng)醫(yī)學中心等機構聯合設計了一個多模塊化平臺，探索了本地組織耗氧之間的關系，首次將褐色脂肪組織BAT 激活的多光譜光聲斷層掃描（MSOT）讀出與間接熱量測定（能量代謝測量）同步測量并相互關聯。
 

組織耗氧隨時間的變化

光聲成像與Foxbox便攜式能量代謝
 

北京易科泰生態(tài)技術有限公司作為SSI能量代謝測量技術在中國的獨家技術支持中心，提供各類動物新陳代謝相關測量技術生物醫(yī)學研究整體方案。更多詳細技術方案咨詢請致電010-82611269。