易科泰能量代谢测量技术——生物医学研究案例

无论什么动物基本上都需要通过呼吸吸入氧气、将氧气运输到机体的各个部位，燃烧碳水化合物、脂肪或蛋白质，并排放出二氧化碳，经过气体交换以完成能量代谢过程。根据能量代谢的不同状态，可分为静息代谢、活动代谢、最大代谢等。伴随着能量代谢过程，机体不同程度的消耗能源物质释放热量表现为体温的节律性变化，这些不同的代谢参数-体温与动物或人体的健康状态密切相关。

由易科泰提供的高分辨率能量代谢测量系统，主要由呼吸代谢测量仪、无铅微型植入式温度（心率）自动记录仪（监测核心体温或体表温度）、Thermal-RGB红外热成像、以及RF-O2荧光光纤血氧测量单元等组成，可用于各种模型动物的体温与呼吸代谢功能监测与评估，助力于传染病学、病毒学、生理学、转化医学、内分泌学、细胞代谢、以及常见慢性病等生物医学科学研究。下面介绍一些具体的研究案例：

应用案例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.

病理感染常伴随如体温的变化，减少饮食，以及嗜睡和模仿动物冬眠，出现与其它行为隔离。美国斯坦福大学微生物学与免疫学系科学家使用SSI动物能量代谢系统对感染疟原虫的小鼠研究认为，宿主的能量储存资源对小鼠忍耐疟疾疾病是非常重要。

该作者的另一篇报道<疾病耐受性：将疾病行为与代谢联系起来有助于缓解疟疾>认为感染疟疾的小鼠表现出一系列疾病行为，并经历代谢变化和生理疾病，导致能量消耗减少。用葡萄糖治疗病鼠，通过改善疟疾感染的生理和行为症状，而不影响寄生虫负荷，提高疾病耐受性。

应用案例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.

分子动态模拟表明，AQP1 和AQP4蛋白可以介导CO2 和O2通过他们的中心孔进行气体交换。法国国家卫生与医学研究所&国家输血研究所、 德国汉诺威兽医大学动物学研究所、德国汉诺威医学院分子和细胞生理学系、丹麦奥尔堡大学卫生科学和技术系等机构联合研究认为敲除AQP1的小鼠最大耗氧量降低。试验中动物血液中的血氧饱和度监测可使用便携式RF-O2荧光光纤氧气测量仪记录，动物个体的最大耗氧量（VO2max）采用高分辨率、高性价比的便携式Foxbox主机监测，具体配置示意图如下Fig1，也可咨询易科泰提供更科学的详细配置方案。

应用案例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.

特发性肺纤维化（IPF）是一种来源不明的渐进性疾病，其特征是基质沉积增加，导致功能障碍，最终呼吸衰竭。加拿大McMaster University大学基因治疗中心病理学和分子医学系、火石呼吸健康研究所医学系、健康科学核医学系等单位联合研究报道，通过SSI高分辨率能量代谢系统最大耗氧量（VO2max）值来评估腺病毒转化生长因子基因转染诱导肺纤维化大鼠的呼吸代谢功能变化，结果表明VO2max与纤维化不相关。

应用案例 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.

荷兰鹿特丹伊拉斯谟医学外科学系、病毒科学系等科研人员通过给非人类灵长类动物食蟹猕猴静脉注射新城疫病毒不同毒性菌株，使用微型植入式温度记录仪间隔10分钟记录其体温变化以研究病毒传播和评估溶血性病毒疗法。

注射 Avipro ND C131 的动物在注射后出现高于 40°C 的短期发烧峰值，第2天迅速下降（Fig2 b和c）。注射中剂量和高剂量rNDV-F3aa后亦出现短期发烧高峰期，第1及2日最高约为39.5°C，之后亦迅速下降（ Fig2 b和c）。前5天温度的急剧下降可归因于接受取样和注射的动物一般麻醉。

另外，荷兰生物医学灵长类研究中心等机构发文认为DST植入式温度监测方法比较精确，无需镇静剂，以防丢失一些有价值信息。

应用案例5

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

德国马克斯普朗克心肺研究所药理学系、澳大利亚弗林德斯大学医学院神经科学中心、美国St. Joseph’s医院和医疗中心的发烧实验室联合研究认为将核心体温测量与代谢率测量相结合，深入了解热产生和热损失（热传导）之间的相互作用，从而可能揭示出新型热调节表型。需要说明的是，文中强调了DST植入式温度记录仪重量最轻（1克）、体积最小（0.5 cm3）、可同时监测多只动物，以及使用寿命可长达14个月。需要说明的是，SSI能量代谢测量技术参考案例研究对象最广、发表文献最多、最权威，是研究各种动物能量代谢及代谢表型的最佳利器。

环境温度为22度下，小鼠红外热成像代谢研究与代谢分型

应用案例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.

新陈代谢是生命的基本过程。但对局部组织代谢的非侵入性测量至今仍受到充分工具不足的限制。德国生物和医学成像研究所(IBMI)、德国慕尼黑技术大学生物成像委员会、诊断和介入放射学系、德国弗赖辛慕尼黑技术大学TUM生命科学学院分子营养医学系、营养医学中心等机构联合设计了一个多模块化平台，探索了本地组织耗氧之间的关系，首次将褐色脂肪组织BAT 激活的多光谱光声断层扫描（MSOT）读出与间接热量测定（能量代谢测量）同步测量并相互关联。

组织耗氧随时间的变化

光声成像与Foxbox便携式能量代谢

北京易科泰生态技术有限公司作为SSI能量代谢测量技术在中国的独家技术支持中心，提供各类动物新陈代谢相关测量技术生物医学研究整体方案。更多详细技术方案咨询请致电010-82611269。