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    能量代谢测量技术应用于环境医学研究

    发布时间: 2021-01-27  点击次数: 643次

      近日,北京易科泰生态技术有限公司工程师与中国军事医学科学院卫生学环境医学研究所一起,对公司提供的实验动物呼吸代谢测量系统进行了实验测试培训,该系统可以监测实验动物的呼吸耗氧量、二氧化碳产量,呼吸商、能量消耗等,助力于环境医学、营养与健康、实验动物药理学研究等。

    整套仪器设备:
     
    可定制各类动物呼吸室:


    参考案例
    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.
      骨骼肌的颤抖性产热和褐色脂肪的非颤抖性产热(NST)是公认的哺乳动物主要产热形式。本研究的目的是利用能量代谢测量技术,测量UCP-dta小鼠(一种缺乏褐色脂肪组织的转基因小鼠)和正常小鼠(野生品系),在寒冷(4℃)和温暖(23℃)条件下的大代谢率(V̇O2summit)和去甲肾上腺素诱导BAT产热对动物总体产热量的贡献(V̇O2NST),确定慢性冷暴露是否会增加UCP-dta小鼠骨骼肌的有氧代谢能力。结果表明,冷暴露可以增加UCP-dta小鼠和正常小鼠的有氧代谢能力:无论是寒冷还是温暖条件下,UCP-dta小鼠的V̇O2summit和去甲肾上腺素诱导产热(V̇O2NST)均显著低于野生型小鼠,但寒冷条件下两者均高于温暖条件下的VO2summit和VO2NST,慢性冷暴露是一种有用的干预措施,可以驱动小鼠肥胖模型中的骨骼肌有氧代谢力。
     
      左图:寒冷条件下(CA)的耗氧率VO2均大于温暖条件下(WA)的耗氧率,野生型小鼠大代谢率高于UCP-dta小鼠;右图:在休息时、注射盐水和注射去甲肾上腺素后的耗氧率,UCP-dta小鼠和野生型小鼠寒冷条件下耗氧率VO2NST显著高于温暖条件下。
     
    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.
      全身性炎症(也被称为慢性炎症)改变深层体温(Tb)调节出现发烧或体温过低,是住院患者死亡的主要原因。在啮齿动物模型中,无菌全身炎症通常是由静脉注射细菌脂多糖(LPS,内毒素)引起的,这会导致发烧,体温过低,或取决于LPS剂量和环境温度(Ta)出现两者的结合。低剂量的LPS,特别是在热中或温暖环境中实验时,通常会导致发热。较高的诱发性LPS剂量,尤其是在亚中(冷)环境中实验时,会导致体温过低。LPS低温的两个主要效应机制是抑制热发生和主动寻冷行为,而寻冷行为是一种在严重全身炎症中发生的拯救生命的反应。
      发热与激躁行为、动脉高血压、觉醒和痛觉过敏有关,而体温过低反应则与运动抑郁、低血压、嗜睡和镇痛有关。这两种综合征,分别将早期和晚期疾病综合症,对应于轻和严重形式的全身炎症。它们还代表炎症或感染两种类型的适应:应激反应(能量消耗)和抑郁退缩(能量储存)。体温过低是晚期疾病综合症的核心症状。当老鼠被允许寻找他们喜欢的Ta以减少其Tb 或当它们被放在较低的Ta环境降温,严重全身炎症的他们存活率急剧上升。
      本研究中利用SSI实验动物呼吸代谢系统研究大鼠的发热情况,VO2被用作发热指数,计算方法为VO2=[Flow* (FO2in − FO2out)]/(1 − [(1 − RQ) × FO2in])/BW,其中呼吸商RQ被认为是0.71, FO2in为进气氧气浓度,FO2out为呼吸室出口氧气浓度,BW为动物体重。结果表明,驱动热发生作用的下丘脑背侧区(DA)神经元不参与LPS诱发的寻冷,在全身炎症中寻求冷气的行为取决于一个不同的、以前未知的神经元组。
     

      呼吸代谢测量中,下丘脑背内侧受损伤(DMH-lesioned)和假病变(Sham-lesioned)大鼠对LPS的热发生模式反应:DMH-病变大鼠的热发生水平始终低于假病变大鼠
     
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         4.家畜家禽能量代谢测量

         5.其它动物能量代谢测量

         6.人类能量代谢测量