实验大小鼠能量代谢测量是健康研究的一个重要方面。目前广泛使用的代谢测量方法之局限性尚未被得到广泛理解。时间常数(即笼舍体积除以气体流速)的大小决定了仪器系统能否精确测量动物的静息代谢率、活动代谢率等指标。较高的时间常数往往导致实时测量结果的严重失真。Justin L. Grobe博士是美国威斯康星医学院生理学与生物医学工程教授,并担任啮齿动物综合代谢表型设施中心主任。该团队专注于了解心血管和代谢控制系统之间的生理相互作用,主要研究领域是血压控制和静息代谢率的神经生物学,以助于理解肥胖和肥胖相关高血压的发病机制和潜在治疗方法。该团队于2023年在国际cell reports杂志发表“血管紧张素AT1A受体信号转换Agouti相关肽神经元介导C57BL/6J小鼠肥胖期的代谢率适应”研究论文。文中实验采用FMS便携式动物能量代谢测量系统测量C57BL/6J小鼠的静息代谢率(RMR),使用的具体设备见上图右。该系统可以选配不同类型大小的动物呼吸室,通过减小系统时间常数,运用水汽稀释补偿等技术提高了测量结果的精确性。
衰老是医学和生物医学研究中最具挑战性的问题之一,也是进化生态学中一个令人费解的现象。衰老会损害动物的体温调节能力。实验啮齿类动物生理学的核心是通过控制代谢产生的热量来调节其体温,即主动产热。选择增加新陈代谢水平是否会以及如何影响体温调节性能的老化?令人惊讶的是,尽管对三个特征(新陈代谢,体温调节和衰老速率)之间的关系进行了无数的研究,但这个问题显然尚未得到解决。来自波兰科学院实验生物研究所的恒温动物生理学科研团队于2020年在《Frontiers in Physiology》发表了“基于选择实验的河堤田鼠衰老相关的代谢产热特征Age-Related Changes in the Thermoregulatory Properties in Bank Voles From a Selection Experiment”一文,实验中采用SSI模块式(测量产热能力VO2)和FMS便携式多通道能量代谢(测量静息代谢率RMR,呼吸水分丧失EWL)技术,以及植入式温度记录仪(测量核心体温)测试了72只4月龄(年轻)、65只22月龄(老年)在7个环境温度(13-32℃)下的核心体温及新陈代谢指标。实验设计分为4个实验组(A组,最大的游泳诱导最大代谢,即高有氧代谢组)和4个对照组(C组,随机繁殖的田鼠,空白组),选择标准是在18分钟的游泳试验中达到的最高1分钟耗氧率,并根据体重差异和其他混杂因素(如性别和测量日期)进行调整。游泳试验在38℃的水温下进行,接近田鼠的体温(Tb)以确保代谢率的增加是由于运动,而不是由于体温调节。
Marco Battaglia博士是加拿大领先的精神疾病和成瘾研究机构(CAMH)儿童和青少年抑郁症中心的高级科学家以及多伦多大学精神病学教授。2023年10月,Marco Battaglia博士和Yves De Koninck院士在《Science Advances》杂志上发表“Enhanced harm detection following maternal separation: Transgenerational transmission and reversibility by inhaled amiloride”一文。通过将小鼠幼崽与亲生母体分离转至养母反复实验(RCF),测试小鼠对6%高CO2的呼吸响应,以及在中枢神经系统疾病(如癫痫、偏头痛、多发性硬化、脑缺血再灌注损伤等)方面有极大的发展前景的一种临床常用降压药物阿米洛利对小鼠高CO2呼吸响应的影响等一系列实验。结果发现,与对照组小鼠相比,处理组小鼠成年后对疼痛更敏感,并表现出社交和行为问题,并且当暴露于6%高二氧化碳时,它们往往会出现过度换气现象(Fig1A)。使用阿米洛利后,可显著降低RCF小鼠的呼吸换气(Fig4A)量。实验中的呼吸与气体交换分析测量采用如下SSI定制高分辨率小动物呼吸代谢测量系统,详情可咨询易科泰能量代谢测量实验室。