能量代謝測(cè)量技術(shù)用于各種模型動(dòng)物的體溫與呼吸代謝功能監(jiān)測(cè)與評(píng)估

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

由易科泰提供的高分辨率能量代謝測(cè)量系統(tǒng)，主要由呼吸代謝測(cè)量?jī)x、無鉛微型植入式溫度（心率）自動(dòng)記錄儀（監(jiān)測(cè)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(cè)量單元等組成，可用于各種模型動(dòng)物的體溫與呼吸代謝功能監(jiān)測(cè)與評(píng)估，助力于傳染病學(xué)、病毒學(xué)、生理學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)、細(xì)胞代謝、以及常見慢性病等生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究。下面介紹一些具體的研究案例：
 

應(yīng)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(dòng)物冬眠，出現(xiàn)與其它行為隔離。美國(guó)斯坦福大學(xué)微生物學(xué)與免疫學(xué)系科學(xué)家使用SSI動(dòng)物能量代謝系統(tǒng)對(duì)感染瘧原蟲的小鼠研究認(rèn)為，宿主的能量?jī)?chǔ)存資源對(duì)小鼠忍耐瘧疾疾病是非常重要。
 

該作者的另一篇報(bào)道<疾病耐受性：將疾病行為與代謝聯(lián)系起來有助于緩解瘧疾>認(rèn)為感染瘧疾的小鼠表現(xiàn)出一系列疾病行為，并經(jīng)歷代謝變化和生理疾病，導(dǎo)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(fù)荷，提高疾病耐受性。

應(yīng)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(dòng)態(tài)模擬表明，AQP1 和AQP4蛋白可以介導(dǎo)CO2 和O2通過他們的中心孔進(jìn)行氣體交換。法國(guó)國(guó)家衛(wèi)生與醫(yī)學(xué)研究所&國(guó)家輸血研究所、 德國(guó)漢諾威獸醫(yī)大學(xué)動(dòng)物學(xué)研究所、德國(guó)漢諾威醫(yī)學(xué)院分子和細(xì)胞生理學(xué)系、丹麥奧爾堡大學(xué)衛(wèi)生科學(xué)和技術(shù)系等機(jī)構(gòu)聯(lián)合研究認(rèn)為敲除AQP1的小鼠最大耗氧量降低。試驗(yàn)中動(dòng)物血液中的血氧飽和度監(jiān)測(cè)可使用便攜式RF-O2熒光光纖氧氣測(cè)量?jī)x記錄，動(dòng)物個(gè)體的最大耗氧量（VO2max）采用高分辨率、高性價(jià)比的便攜式Foxbox主機(jī)監(jiān)測(cè)，具體配置示意圖如下Fig1，也可咨詢易科泰提供更科學(xué)的詳細(xì)配置方案。
 

應(yīng)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(jìn)性疾病，其特征是基質(zhì)沉積增加，導(dǎo)致功能障礙，最終呼吸衰竭。加拿大McMaster University大學(xué)基因治療中心病理學(xué)和分子醫(yī)學(xué)系、火石呼吸健康研究所醫(yī)學(xué)系、健康科學(xué)核醫(yī)學(xué)系等單位聯(lián)合研究報(bào)道，通過SSI高分辨率能量代謝系統(tǒng)最大耗氧量（VO2max）值來評(píng)估腺病毒轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)染誘導(dǎo)肺纖維化大鼠的呼吸代謝功能變化，結(jié)果表明VO2max與纖維化不相關(guān)。
 

應(yīng)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(xué)外科學(xué)系、病毒科學(xué)系等科研人員通過給非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)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(píng)估溶血性病毒療法。
 

注射 Avipro ND C131 的動(dòng)物在注射后出現(xiàn)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(xiàn)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(dòng)物一般麻醉。

另外，荷蘭生物醫(yī)學(xué)靈長(zhǎng)類研究中心等機(jī)構(gòu)發(fā)文認(rèn)為DST植入式溫度監(jiān)測(cè)方法比較精確，無需鎮(zhèn)靜劑，以防丟失一些有價(jià)值信息。
 

應(yīng)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(guó)馬克斯普朗克心肺研究所藥理學(xué)系、澳大利亞弗林德斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)中心、美國(guó)St. Joseph’s醫(yī)院和醫(yī)療中心的發(fā)燒實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研究認(rèn)為將核心體溫測(cè)量與代謝率測(cè)量相結(jié)合，深入了解熱產(chǎn)生和熱損失（熱傳導(dǎo)）之間的相互作用，從而可能揭示出新型熱調(diào)節(jié)表型。需要說明的是，文中強(qiáng)調(diào)了DST植入式溫度記錄儀重量最輕（1克）、體積最�。�0.5 cm3）、可同時(shí)監(jiān)測(cè)多只動(dòng)物，以及使用壽命可長(zhǎng)達(dá)14個(gè)月。需要說明的是，SSI能量代謝測(cè)量技術(shù)參考案例研究對(duì)象最廣、發(fā)表文獻(xiàn)最多、最權(quán)威，是研究各種動(dòng)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(yīng)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(duì)局部組織代謝的非侵入性測(cè)量至今仍受到充分工具不足的限制。德國(guó)生物和醫(yī)學(xué)成像研究所(IBMI)、德國(guó)慕尼黑技術(shù)大學(xué)生物成像委員會(huì)、診斷和介入放射學(xué)系、德國(guó)弗賴辛慕尼黑技術(shù)大學(xué)TUM生命科學(xué)學(xué)院分子營(yíng)養(yǎng)醫(yī)學(xué)系、營(yíng)養(yǎng)醫(yī)學(xué)中心等機(jī)構(gòu)聯(lián)合設(shè)計(jì)了一個(gè)多模塊化平臺(tái)，探索了本地組織耗氧之間的關(guān)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(cè)定（能量代謝測(cè)量）同步測(cè)量并相互關(guān)聯(lián)。
 

組織耗氧隨時(shí)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(shù)有限公司作為SSI能量代謝測(cè)量技術(shù)在中國(guó)的獨(dú)家技術(shù)支持中心，提供各類動(dòng)物新陳代謝相關(guān)測(cè)量技術(shù)生物醫(yī)學(xué)研究整體方案。更多詳細(xì)技術(shù)方案咨詢請(qǐng)致電010-82611269。