易科泰(tai)動(dong)物能量代謝(xie)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)：實(shi)驗(yan)動(dong)物體(ti)溫(wen)調(tiao)節與精(jing)準能量代謝(xie)監(jian)測(ce)研(yan)究(jiu)

衰(shuai)老是(shi)醫(yi)學和(he)生物醫(yi)學研(yan)究(jiu)中具有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)的問(wen)題之(zhi)壹，也(ye)是(shi)進(jin)化生(sheng)態(tai)學(xue)中壹個(ge)令(ling)人費(fei)解(jie)的現(xian)象。衰(shuai)老會損害動(dong)物的(de)體(ti)溫(wen)調(tiao)節能力。實(shi)驗(yan)嚙(nie)齒(chi)類(lei)動(dong)物生(sheng)理(li)學的(de)核心是(shi)通過(guo)控(kong)制(zhi)代謝(xie)產生(sheng)的(de)熱(re)量來調(tiao)節其體(ti)溫(wen)，即主動(dong)產熱(re)。選(xuan)擇增加(jia)新陳代謝(xie)水平是(shi)否會以(yi)及(ji)如何影響(xiang)體(ti)溫(wen)調(tiao)節性(xing)能的老化(hua)？令(ling)人驚(jing)訝的(de)是(shi)，盡(jin)管(guan)對三(san)個(ge)特(te)征(zheng)（新(xin)陳代謝(xie)，體(ti)溫(wen)調(tiao)節和(he)衰(shuai)老速(su)率）之(zhi)間的(de)關(guan)系(xi)進(jin)行了無數的(de)研(yan)究(jiu)，但(dan)這個(ge)問(wen)題(ti)顯(xian)然尚(shang)未(wei)得到解(jie)決。

來自波(bo)蘭(lan)科(ke)學院實(shi)驗(yan)生(sheng)物(wu)研(yan)究(jiu)所(suo)的(de)恒溫(wen)動(dong)物生(sheng)理(li)學科(ke)研(yan)團(tuan)隊(dui)於(yu)2020年在(zai)《Frontiers in Physiology》發表(biao)了“基於(yu)選(xuan)擇實(shi)驗(yan)的(de)河堤田鼠衰(shuai)老相(xiang)關(guan)的(de)代謝(xie)產熱(re)特(te)征(zheng)Age-Related Changes in the Thermoregulatory Properties in Bank Voles From a Selection Experiment"壹文(wen)，實(shi)驗(yan)中采(cai)用(yong)SSI模塊(kuai)式（測(ce)量(liang)產熱(re)能力VO₂）和(he)FMS便攜式多(duo)通道(dao)能量代謝(xie)(測(ce)量(liang)靜息(xi)代謝(xie)率RMR，呼(hu)吸(xi)水分喪(sang)失(shi)EWL)技(ji)術(shu)，以(yi)及(ji)植(zhi)入式溫(wen)度記(ji)錄儀(yi)（測(ce)量(liang)核心(xin)體(ti)溫(wen)）測(ce)試(shi)了72只4月齡(ling)（年輕）、65只22月齡(ling)（老(lao)年）在(zai)7個(ge)環境(jing)溫(wen)度（13-32℃）下的(de)核心(xin)體(ti)溫(wen)及(ji)新(xin)陳代謝(xie)指標(biao)。實(shi)驗(yan)設(she)計分為4個(ge)實(shi)驗(yan)組（A組，最(zui)大的(de)遊(you)泳(yong)誘(you)導(dao)最(zui)大代謝(xie)，即高有氧(yang)代謝(xie)組）和(he)4個(ge)對(dui)照組（C組，隨(sui)機繁殖(zhi)的(de)田鼠，空白(bai)組），選(xuan)擇標準是(shi)在(zai)18分鐘(zhong)的遊(you)泳(yong)試(shi)驗(yan)中達到的(de)最高1分鐘(zhong)耗(hao)氧(yang)率，並(bing)根據(ju)體(ti)重差(cha)異(yi)和(he)其他(ta)混(hun)雜(za)因素（如性(xing)別和(he)測(ce)量(liang)日(ri)期）進(jin)行調(tiao)整。遊(you)泳(yong)試(shi)驗(yan)在(zai)38℃的水溫(wen)下進(jin)行，接(jie)近田鼠的(de)體(ti)溫(wen)（Tb）以(yi)確保代謝(xie)率的(de)增加(jia)是(shi)由(you)於(yu)運(yun)動(dong)，而不(bu)是(shi)由(you)於(yu)體(ti)溫(wen)調(tiao)節。

圖(tu)1 FMS便攜式（左(zuo)上）和(he)SSI模塊(kuai)式能量代謝(xie)系(xi)統（左下）、植入式(shi)溫(wen)度記(ji)錄儀(yi)（右上）和(he)不同致(zhi)死溫(wen)度下年輕和(he)老年田鼠的(de)冷(leng)誘(you)導(dao)耗(hao)氧(yang)量（右(you)下(xia)）。對於(yu)25g田鼠計算(suan)的較(jiao)低致(zhi)死溫(wen)度（LLT）在(zai)A實(shi)驗(yan)組中低於(yu)C系(xi)對照組，在(zai)老(lao)年田鼠中高於(yu)年輕田鼠，但(dan)在(zai)A和(he)C處理(li)中年齡(ling)組之(zhi)間的(de)差(cha)異(yi)相(xiang)似(si)（A系(xi)實(shi)驗(yan)組：10.4℃，C系(xi)對照組：9.8℃；圖(tu)1右下(xia)）。

圖(tu)2 體(ti)重調(tiao)整後的靜(jing)息(xi)代謝(xie)率（RMR，毫(hao)升氧(yang)氣/分鐘(zhong)，圖(tu)2A）；動(dong)物體(ti)溫(wen)（Tb_RMR，℃）與RMR壹起記(ji)錄，圖(tu)2B；熱傳導(dao)率(lv)（C_T，毫(hao)升氧(yang)氣/分鐘(zhong)/攝氏度，圖(tu)2C）;蒸發(fa)水分喪(sang)失（EWL，毫(hao)克水/分鐘(zhong)）及(ji)其(qi)熱損失率(lv)當(dang)量(liang)（W,圖(tu)2D）；不同(tong)環境(jing)溫(wen)度13到28℃（Ta）下的(de) EWL/RMR 比(bi)值，圖(tu)2E；老年田鼠（虛(xu)線(xian)，空心符(fu)號）和(he)年輕田鼠（實(shi)線(xian)，封(feng)符(fu)號），實(shi)驗(yan)組（A，藍色菱(ling)形）和(he)對照組（C，黑色圓(yuan)圈）。

研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)：A實(shi)驗(yan)組靜(jing)息代謝(xie)率RMR高於(yu)C對照組6%，但(dan)無(wu)論(lun)實(shi)驗(yan)對(dui)照組或(huo)溫(wen)度變(bian)化，RMR未隨(sui)年齡(ling)變(bian)化。然而(er)，老(lao)年組呼(hu)吸(xi)蒸發(fa)水分喪(sang)失(shi)EWL在(zai)老(lao)年田鼠中高出12%。EWL/RMR 比(bi)值增加(jia)意味著肺(fei)部氧(yang)氣提(ti)取(qu)效(xiao)率降(jiang)低或(huo)皮(pi)膚通透(tou)性(xing)增加(jia)。這種效(xiao)應在(zai)A實(shi)驗(yan)組中更為明顯(xian)，可(ke)能表明它們對衰(shuai)老的(de)脆(cui)弱(ruo)性(xing)增加(jia)。32℃以(yi)下環境(jing)動(dong)物體(ti)溫(wen)在(zai)實(shi)驗(yan)分組和(he)年齡(ling)組之(zhi)間無(wu)變(bian)化，但(dan)在(zai)32℃時老(lao)年A組體(ti)溫(wen)顯(xian)著高於(yu)其它組。正(zheng)如預期的(de)那(na)樣，兩個(ge)選(xuan)擇組的(de)老年田鼠的(de)產熱(re)能力（最(zui)大冷(leng)誘(you)導(dao)耗(hao)氧(yang)量）降(jiang)低了約13%，但(dan)老(lao)年A組田鼠的(de)表現(xian)與年輕的(de)C組田鼠相(xiang)同(tong)。因此，選(xuan)擇高有氧(yang)運(yun)動(dong)代謝(xie)可(ke)以(yi)減輕衰(shuai)老對(dui)耐寒(han)性(xing)的不(bu)利影響(xiang)，但(dan)這壹優勢(shi)已(yi)被老(lao)年化(hua)田鼠應對炎(yan)熱(re)條(tiao)件(jian)的(de)妥協(xie)所抵消。

研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，在(zai)評(ping)估(gu)特(te)定(ding)人的風(feng)險時，也(ye)應考(kao)慮代謝(xie)率的(de)個(ge)體(ti)差異(yi)。特(te)別是(shi)，老(lao)年人的高RMR應被視(shi)為(wei)對(dui)過(guo)熱(re)不利影響(xiang)易感性(xing)增加(jia)的標誌，特(te)別是(shi)因為(wei)高RMR也(ye)表(biao)明(ming)老(lao)年人的健(jian)康狀況普(pu)遍(bian)較低。因此，面向個(ge)性(xing)化醫(yi)療的(de)標準診(zhen)斷工具庫應擴大到(dao)包括代謝(xie)率的(de)測(ce)量(liang)。

易科泰(tai)生(sheng)態(tai)技(ji)術(shu)有限公(gong)司(si)十多(duo)年來作為(wei)美(mei)國(guo)Sable公(gong)司(si)中國(guo)區的(de)合(he)作夥伴、為(wei)國(guo)內(nei)客戶(hu)專業提供(gong)各(ge)種實(shi)驗(yan)動(dong)物（及(ji)人體(ti)等）個(ge)性(xing)化的(de)精準能量代謝(xie)監(jian)測(ce)全(quan)面解(jie)決方案(an)，系(xi)統測(ce)量(liang)結果(guo)除了常見(jian)的實(shi)時氧(yang)氣消(xiao)耗(hao)量(liang)（VO₂）、二氧(yang)化碳(tan)產量（VCO₂）、呼(hu)吸(xi)商（RQ）、產熱(re)量(liang)（EE）、熱傳(chuan)導(dao)速(su)率(lv)（Ct）外，還(hai)可(ke)以(yi)提取研(yan)究(jiu)者(zhe)感(gan)興(xing)趣的(de)其(qi)它代謝(xie)率指(zhi)標(biao)（如日(ri)代謝(xie)率DEE、最大代謝(xie)率MRmax等），以(yi)及(ji)獲(huo)得呼(hu)吸(xi)水分喪(sang)失(shi)（EWL）、能量當(dang)量(liang)、EWL/RMR(表示(shi)肺(fei)的氧(yang)氣攝取能力)、活動(dong)指數、致(zhi)死溫(wen)度LLT等重(zhong)要(yao)參數。系(xi)統配置方案(an)包括便(bian)攜式能量代謝(xie)測(ce)量(liang)系(xi)統、模塊(kuai)式能量代謝(xie)測(ce)量(liang)系(xi)統等，全面滿足不同動(dong)物能量代謝(xie)測(ce)量(liang)、活動(dong)監(jian)測(ce)、體(ti)溫(wen)心率監(jian)測(ce)等(deng)需求。

參考(kao)資(zi)料(liao)

1、 Fiedler A, Careau V. Individual (Co)variation in Resting and Maximal Metabolic Rates in Wild Mice. Physiol Biochem Zool. 2021 Sep-Oct;94(5):338-352. doi: 10.1086/716042. PMID: 34343458.

2、 Grosiak M , Koteja P , Bauchinger U, et al. Age-Related Changes in the Thermoregulatory Properties in Bank Voles From a Selection Experiment[J]. Frontiers in Physiology, 2020, 11:576304.