從底(di)物(wu)追蹤(zong)到(dao)機制(zhi)破(po)解，穩(wen)定(ding)同位(wei)素(su)動(dong)物(wu)代謝研究技(ji)術方(fang)案(an)

穩定(ding)同位(wei)素(su)技(ji)術正(zheng)以“代謝(xie)探針(zhen)"的創新(xin)角色，重(zhong)塑(su)動(dong)物(wu)代謝研究的認知邊(bian)界。其(qi)核心(xin)優(you)勢(shi)在於突(tu)破(po)傳(chuan)統靜態(tai)分析的局限，憑借(jie)標(biao)記(ji)底(di)物(wu)與生物(wu)體內源分子(zi)的天然兼容(rong)性，實現(xian)代(dai)謝過(guo)程(cheng)的實時動(dong)態追(zhui)蹤(zong)、多維(wei)度通(tong)量(liang)量化及(ji)未知反(fan)應挖(wa)掘，為(wei)解析動(dong)物(wu)正(zheng)常(chang)生(sheng)理代(dai)謝、疾(ji)病相關代(dai)謝紊(wen)亂(luan)機制(zhi)提(ti)供了(le)高(gao)精(jing)準、無(wu)幹擾(rao)的研究工(gong)具(ju)，成為連接(jie)整(zheng)體(ti)表(biao)型(xing)與(yu)分子機(ji)制(zhi)的關鍵(jian)技(ji)術橋(qiao)梁。

文(wen)獻壹(yi)：算(suan)清全身“流水(shui)賬"——Cell Metabolism 2025

哈佛大學團隊(dui)通過(guo)構建(jian)“小(xiao)鼠全機體(ti)能(neng)量(liang)通(tong)量(liang)模型(xing)"，量化10種主(zhu)要(yao)循環(huan)營(ying)養(yang)素(su)的氧(yang)化、儲(chu)存(cun)、再循(xun)環(huan)與(yu)互變速(su)率(lv)，比較了(le)lean（正(zheng)常(chang)飲(yin)食(shi)組(zu)）、HFD（高(gao)脂飲(yin)食(shi)組(zu)）及leptin缺(que)陷(xian)ob/ob小(xiao)鼠（壹(yi)種(zhong)先天性缺乏瘦(shou)素(su)、極度肥(fei)胖且患有(you)嚴重(zhong)高(gao)血糖(tang)的模型(xing)）的代謝經濟差異。

實(shi)驗(yan)聯合(he)¹³C-底(di)物(wu)輸註、血清(qing)LC-MS及穩定(ding)同位(wei)素(su)分(fen)析儀(yi)，對10種主(zhu)要(yao)營養(yang)素(su)進(jin)行“收(shou)支"盤(pan)點(dian)：循環(huan)乳(ru)酸鹽(yan)96%被氧(yang)化，而(er)葡(pu)萄糖(tang)僅(jin)81%，必需(xu)氨(an)基酸(suan)僅(jin)30%左(zuo)右，顯(xian)示不同底(di)物(wu)存在固有(you)的“氧(yang)化/儲存(cun)"分配(pei)比；在lean小(xiao)鼠中，所有營養(yang)素(su)的“無效循(xun)環(huan)"通量（糖(tang)原(yuan)-葡(pu)萄糖(tang)、TAG-NEFA、蛋(dan)白(bai)周(zhou)轉）合(he)計比氧(yang)化通(tong)量(liang)還高(gao)23%，浪費(fei)約9%的總ATP；ob/ob小(xiao)鼠的循環(huan)通(tong)量整(zheng)體(ti)升(sheng)高(gao)2倍，ATP浪費(fei)增至12%，而(er)HFD小(xiao)鼠與(yu)lean差(cha)異(yi)不大，提(ti)示造(zao)成代謝(xie)“無效循(xun)環(huan)"亢(kang)進、能(neng)量(liang)大量浪費(fei)的關鍵(jian)原因，是瘦(shou)素(su)這種激素(su)的缺失(shi)，而不(bu)是單(dan)純(chun)的體重(zhong)增加或脂肪(fang)過(guo)多，在臨(lin)床(chuang)治(zhi)療(liao)某些代(dai)謝(xie)綜合(he)征時，糾(jiu)正(zheng)“瘦(shou)素(su)信號缺(que)失(shi)"比單(dan)純(chun)“減重(zhong)"更(geng)為關(guan)鍵(jian)。

文(wen)獻二：把(ba)葡(pu)萄糖(tang)“追(zhui)"到(dao)細胞(bao)器——Nature Communications 2025

Vanderbilt團隊(dui)在《Nature Communications》發表(biao)了(le)壹(yi)項研(yan)究成果，給清醒小(xiao)鼠持續(xu)靜脈(mai)輸註高(gao)vs低劑量(liang)[U-¹³C₆]-葡(pu)萄(tao)糖(tang)，他們(men)發現(xian)：高劑量(liang)組(zu)（40mg）60min內¹³CO2呼(hu)出達(da)到(dao)平(ping)臺期(qi)，同時抽(chou)血測(ce)葡萄糖(tang)同(tong)位(wei)素(su)標(biao)記(ji)，發(fa)現(xian)80%的葡萄糖(tang)分(fen)子6個碳(tan)全部(bu)被¹³C取(qu)代（M+6），把(ba)肝(gan)臟取(qu)出來測(ce)糖(tang)原(yuan)，發現(xian)其(qi)葡萄(tao)糖(tang)單(dan)元裏(li)有30–50%是¹³C標(biao)記(ji)的，證明從血液裏“現(xian)成"的¹³C-葡萄(tao)糖(tang)直(zhi)接被肝(gan)臟抓去(qu)合(he)成糖(tang)原(yuan)，合(he)成速(su)度極快；結(jie)合(he)MALDI-MS成像、MIMS-EM等(deng)技(ji)術，該(gai)研究把(ba)“器官(guan)-細胞(bao)-細胞(bao)器"三級(ji)代謝(xie)圖(tu)譜(pu)串成壹(yi)條(tiao)時間軸。

文(wen)獻三：運(yun)動(dong)時間是否重(zhong)要(yao)？---Metabolism 2024

為(wei)了(le)探(tan)討(tao)運動(dong)時間（晝(zhou)夜(ye)節(jie)律(lv)）對運動(dong)後(hou)底(di)物(wu)代謝的影響(xiang)，以及肥(fei)胖如(ru)何改(gai)變這種“時間-代謝"可塑(su)性，Karolinska與哥(ge)本(ben)哈(ha)根團隊(dui)讓(rang)lean與(yu)HFD小(xiao)鼠分(fen)別在靜息(xi)期（ZT3）或活(huo)動(dong)期（ZT15）跑(pao)臺60min，隨後(hou)灌(guan)胃[U-¹³C₆]-葡萄(tao)糖(tang)並(bing)連續(xu)測¹³CO2呼出。

結(jie)果顯(xian)示，Lean小(xiao)鼠僅(jin)在活(huo)動(dong)期運(yun)動(dong)後(hou)表(biao)現(xian)出¹³C-葡(pu)萄糖(tang)氧(yang)化峰值(zhi)下(xia)降(jiang)、脂解升(sheng)高(gao)，呈現“時間-運動(dong)"雙(shuang)重(zhong)效應；HFD小(xiao)鼠則(ze)失(shi)去(qu)晝(zhou)夜(ye)差(cha)異(yi)，運(yun)動(dong)時間不(bu)再影響(xiang)氧(yang)化曲(qu)線(xian)，提(ti)示肥(fei)胖導(dao)致(zhi)代謝(xie)可塑(su)性受損(sun)；經脂(zhi)肪(fang)組(zu)織離體(ti)實驗進壹(yi)步(bu)表(biao)明運動(dong)對代謝的改善效果(guo)依(yi)賴晝(zhou)夜(ye)時段。

北京(jing)易(yi)科泰(tai)生(sheng)態(tai)技(ji)術有(you)限(xian)公司作為深耕(geng)動(dong)物(wu)代謝研究領(ling)域的專業技(ji)術服(fu)務(wu)商，憑借(jie)其(qi)十余(yu)年行(xing)業積澱(dian)與國際技(ji)術合(he)作資源，成為動(dong)物(wu)穩定(ding)同位(wei)素(su)相關設(she)備在國內的核心(xin)推廣(guang)與(yu)技(ji)術支(zhi)撐(cheng)力(li)量。公司提(ti)供的穩定(ding)同位(wei)素(su)氣(qi)體分(fen)析系統具(ju)備：

l 高精度檢(jian)測(ce)：δ¹³C精(jing)度達(da)0.6‰

l 多參(can)數(shu)同(tong)步(bu)監測：同(tong)步測量(liang)¹³CO₂、H2O等(deng)關(guan)鍵(jian)指標(biao)，結(jie)合(he)耗氧(yang)量VO2、二氧(yang)化碳(tan)產(chan)生量(liang)VCO2等多(duo)維(wei)度參(can)數(shu)，解鎖(suo)代(dai)謝(xie)過(guo)程(cheng)的全貌

l 響(xiang)應快速(su)：1Hz測(ce)量頻(pin)率(lv)

l 無需(xu)額外(wai)耗(hao)材校準

該系統可(ke)靈(ling)活(huo)搭(da)配呼(hu)吸(xi)代(dai)謝(xie)系統、小(xiao)動(dong)物(wu)跑步機等(deng)設備，形成從整(zheng)體(ti)代(dai)謝(xie)到(dao)底(di)物(wu)氧(yang)化追(zhui)蹤(zong)的完整(zheng)解決(jue)方(fang)案(an)，高(gao)效開(kai)展動(dong)物(wu)生理生(sheng)態、生(sheng)物(wu)醫(yi)學等(deng)領域的創新(xin)研(yan)究。

參考(kao)文(wen)獻：

[1] Habashy A, Acree C, Kim K-Y, et al. Spatial patterns of hepatocyte glucose flux revealed by stable isotope tracing and multiscale microscopy [J]. Nature Communications, 2025, 16: 5850. DOI:10.1038/s41467-025-60994-w.

[2] Yuan B, Doxsey W, Tok Ö, et al. An organism-level quantitative flux model of energy metabolism in mice [J]. Cell Metabolism, 2025, 37(4): 1-12. DOI:10.1016/j.cmet.2025.01.008.

[3] Pendergrast L A, Ashcroft S P, Ehrlich A M, et al. Metabolic plasticity and obesity-associated changes in diurnal postexercise metabolism in mice [J]. Metabolism, 2024, 155: 155834. DOI:10.1016/j.metabol.2024.155834.

[4] Welch K C Jr, Péronnet F, Hatch K A, et al. Carbon stable-isotope tracking in breath for comparative studies of fuel use [J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 2016, 1365: 15-32. DOI:10.1111/nyas.12737.