美(mei)國(guo)Sable公司的(de)多通道(dao)果(guo)蠅(ying)能(neng)量代謝(xie)測(ce)量系(xi)統(tong)用(yong)於精確測量果蠅(ying)等(deng)昆(kun)蟲(chong)乃(nai)至(zhi)其(qi)它(ta)動(dong)物呼出二(er)氧(yang)化碳量及耗(hao)氧(yang)量等(deng)，並(bing)可計算(suan)呼吸(xi)商(shang)、同步(bu)化監測(ce)昆(kun)蟲(chong)活動(dong)及其(qi)與能(neng)量代謝(xie)的(de)關系(xi)，以(yi)及(ji)與其(qi)它(ta)行為(wei)模(mo)塊兼(jian)容研(yan)究(jiu)分(fen)析(xi)睡(shui)眠(mian)代(dai)謝等(deng)，廣(guang)泛應(ying)用(yong)於果蠅及(ji)其(qi)它(ta)小(xiao)型(xing)昆(kun)蟲(chong)等(deng)動(dong)物能(neng)量代謝(xie)有(you)關的研(yan)究，如(ru)遺(yi)傳(chuan)學(xue)、神經科(ke)學(xue)、營養學、腫瘤(liu)學、生物節律(lv)、睡(shui)眠(mian)代(dai)謝、肥胖、二(er)型(xing)糖(tang)尿(niao)病(bing)和(he)心(xin)血(xue)管疾(ji)病(bing)等(deng)生物醫(yi)學及(ji)預(yu)防醫(yi)學研(yan)究實(shi)驗(yan)，以(yi)及(ji)其(qi)它(ta)昆(kun)蟲(chong)病(bing)蟲(chong)害(hai)防治(zhi)、昆(kun)蟲(chong)生理(li)學、生態(tai)學(xue)等。系(xi)統(tong)由二(er)氧(yang)化碳分(fen)析(xi)儀、氧(yang)氣(qi)分(fen)析(xi)儀、多通道(dao)氣(qi)路(lu)轉換(huan)器(qi)、氣(qi)流控制器(qi)、數(shu)據采集(ji)器(qi)及程序軟件、氣(qi)室(shi)（呼吸(xi)室(shi)）等組成(cheng)。可根(gen)據研究(jiu)內容(rong)及(ji)經(jing)費(fei)預(yu)算(suan)定制8通道(dao)（可同時(shi)測量7個動(dong)物的(de)能(neng)量代謝(xie)）或(huo)更(geng)多通道(dao)如(ru)16通道(dao)等(deng)觀(guan)測(ce)系(xi)統(tong)，或選擇同(tong)時(shi)測量CO2、O2、RQ及(ji)H2O，亦(yi)可根(gen)據要求(qiu)只(zhi)選擇測(ce)量CO2或(huo)O2的(de)測(ce)量系(xi)統(tong)。

    左圖為模(mo)塊(kuai)式(shi)果(guo)蠅代謝系(xi)統(tong)示意(yi)圖（來(lai)自(zi)美國(guo)Scripps研(yan)究(jiu)所(suo)），右圖(tu)為高(gao)集(ji)成(cheng)性的MAVEn™果(guo)蠅(ying)能量代謝(xie)系(xi)統(tong)（來(lai)自(zi)長(chang)春中(zhong)醫(yi)藥大(da)學(xue)）

功(gong)能(neng)特(te)點(dian)：

1) 模(mo)塊(kuai)式(shi)結(jie)構，具(ju)備(bei)強大(da)的(de)系(xi)統(tong)擴展功(gong)能(neng)和(he)靈活多樣的實驗(yan)配置，是(shi)目前世界(jie)上(shang)果(guo)蠅(ying)能(neng)量代謝(xie)研(yan)究應用(yong)廣(guang)、發(fa)表(biao)論文最(zui)多的(de)儀器(qi)系(xi)統(tong)

2) 標(biao)準配置為8通道(dao)，可擴展為16通道(dao)、24通道(dao)或(huo)更(geng)多通道(dao)，應(ying)用(yong)於果蠅等(deng)微小(xiao)昆(kun)蟲(chong)或(huo)其(qi)它(ta)微小(xiao)生物能(neng)量代謝(xie)測(ce)量

3) 高(gao)靈(ling)敏度(du)、高精(jing)確度O2/CO2分(fen)析(xi)儀，是(shi)目前世界(jie)上(shang)可直接(jie)對單(dan)個果蠅(ying)等(deng)微小(xiao)生物在(zai)線(xian)實時(shi)分(fen)析(xi)（開(kai)放(fang)式(shi)分(fen)析(xi)）的(de)儀器(qi)系(xi)統(tong)

4) 可通過選配AD-2紅(hong)外活動(dong)監測(ce)裝置(zhi)，實時同步(bu)化監測(ce)果蠅等(deng)活動(dong)強度（昆(kun)蟲(chong)活動(dong)呼吸(xi)室(shi)置入紅(hong)外活動(dong)監測(ce)儀上(shang)，昆(kun)蟲(chong)的(de)任(ren)何(he)活動(dong)都會導致反(fan)射(she)紅(hong)外光強度的(de)細(xi)微(wei)變(bian)化(hua)，這(zhe)種細(xi)微(wei)的(de)變(bian)化經檢測(ce)器監測(ce)到(dao)並(bing)加以(yi)放(fang)大(da)，轉變(bian)成電壓信(xin)號經(jing)由(you)數(shu)據采集(ji)器(qi)采集(ji)和(he)分(fen)析(xi)，最(zui)終(zhong)反(fan)映昆(kun)蟲(chong)的(de)活動(dong)狀況(kuang)）

5) 可選配溫度調(tiao)控系(xi)統(tong)進行(xing)溫(wen)度控制，以(yi)及(ji)FLIC果(guo)蠅(ying)取食行為監測(ce)模塊監測(ce)其(qi)飲(yin)食行為等(deng)。

6) 可以(yi)設置不(bu)同(tong)的(de)測量方(fang)法，如封(feng)閉式(shi)、開(kai)放(fang)式(shi)、抽(chou)樣流動(dong)註(zhu)射(she)等(deng)測量技術(shu)

7) 可選配紅(hong)外熱(re)成像監測(ce)模塊，同(tong)步(bu)監測(ce)昆(kun)蟲(chong)體(ti)溫(wen)

8) 可以(yi)其(qi)它(ta)果蠅(ying)行(xing)為分(fen)析(xi)模(mo)塊兼(jian)容，如(ru)DAM果(guo)蠅(ying)行為監測(ce)系(xi)統(tong)，進行(xing)睡(shui)眠(mian)等(deng)行為(wei)與代(dai)謝分(fen)析(xi)。

技術(shu)指(zhi)標：

1） 氧(yang)氣(qi)分(fen)析(xi)測(ce)量：氧(yang)氣(qi)測量範(fan)圍(wei)0－100％，分(fen)辨(bian)率0.0001%，精(jing)確度優於0.1％，響(xiang)應時間(jian)小(xiao)於7秒(miao)，24小(xiao)時(shi)漂(piao)移(yi)低(di)於0.01％，20分(fen)鐘(zhong)噪音低(di)於0.002％pk-pk；溫(wen)度(du)、壓力補償,4通道(dao)模(mo)擬(ni)輸出，16bit分(fen)辨(bian)率；數(shu)碼過濾(lv)（噪音）0-50秒(miao)可調，增(zeng)幅0.2秒(miao)，內(nei)置A/D轉換(huan)器(qi)分(fen)辨(bian)率24 bits；可同時(shi)測量溫度(du)（測(ce)量範(fan)圍(wei)0-60℃，分(fen)辨(bian)率0.001℃）和(he)氣(qi)壓（測(ce)量範(fan)圍(wei)30-110kPa，分(fen)辨(bian)率0.0001kPa）；具(ju)兩(liang)行文字(zi)數(shu)字LCD顯(xian)示屏，具背光，可同時(shi)顯(xian)示氧(yang)氣(qi)含(han)量和(he)氣(qi)壓；大(da)小(xiao)33x25x10cm，重(zhong)量約4.5kg。另(ling)有(you)雙(shuang)通道(dao)高(gao)精(jing)度(du)氧(yang)氣(qi)分(fen)析(xi)測(ce)量儀備(bei)選。

2） 高(gao)精(jing)度差分(fen)氧(yang)氣(qi)分(fen)析(xi)儀（備(bei)選），適於果蠅等(deng)微小(xiao)昆(kun)蟲(chong)的(de)開(kai)放(fang)式(shi)在(zai)線(xian)呼吸(xi)代(dai)謝測量，測量範(fan)圍(wei)0－100%，精(jing)度(du)0.1%，分(fen)辨(bian)率0.0001%

3） 二(er)氧(yang)化碳分(fen)析(xi)測(ce)量（CA-10）：雙(shuang)波長(chang)非色散(san)紅(hong)外技術(shu)，測(ce)量範(fan)圍(wei)0－5％或(huo)0－10％兩(liang)級選擇（雙(shuang)程），內(nei)置數(shu)據采集(ji)系(xi)統(tong)，實時(shi)測(ce)量，響(xiang)應時間(jian)小(xiao)於1秒(miao)，分(fen)辨(bian)率優於0.0001%或(huo)1ppm（可達0.1ppm），精(jing)確度1%，建(jian)議(yi)氣(qi)流5－2000ml/分(fen)鐘(zhong)，噪音小(xiao)於2ppm，24小(xiao)時(shi)漂(piao)移(yi)低(di)於0.002%，通過軟(ruan)件溫(wen)度(du)補償，采樣頻率10Hz；具(ju)兩(liang)行文字(zi)數(shu)字LCD顯(xian)示屏，具背光，可同時(shi)顯(xian)示CO2含(han)量和(he)氣(qi)壓；4通道(dao)模(mo)擬(ni)輸出，16bit分(fen)辨(bian)率，具數(shu)碼過濾(lv)（噪音）；大(da)小(xiao)33x25x10cm，重(zhong)量約4.5kg

4） 超高精(jing)度(du)二(er)氧(yang)化碳分(fen)析(xi)測(ce)量（備(bei)選）：差分(fen)非色散(san)紅(hong)外氣(qi)體分(fen)析(xi)儀，用(yong)於在(zai)線(xian)測量果蠅(ying)等(deng)微小(xiao)生物或(huo)蜱(pi)蟎類(lei)微小(xiao)動(dong)物的(de)能(neng)量代謝(xie)，測(ce)量範(fan)圍(wei)0－3000ppm，分(fen)辨(bian)率達0.01ppm，精(jing)確度1%

5） RH－300水(shui)氣(qi)測量儀（備(bei)選）：測量範(fan)圍(wei)0.2％－100％（相(xiang)對濕(shi)度）、分(fen)辨(bian)率0.001%（相(xiang)對濕(shi)度），露(lu)點(dian)溫(wen)度(du)-40~40℃、分(fen)辨(bian)率0.002℃（露(lu)點(dian)溫(wen)度(du)），水(shui)汽密度0-10µg/ml、分(fen)辨(bian)率0.0001µg/ml，水(shui)汽壓力0-20kPa、分(fen)辨(bian)率0.01Pa；模(mo)擬(ni)輸出16 bits，建(jian)議(yi)氣(qi)流速度(du)5-2000ml/min，具(ju)兩(liang)行文字(zi)數(shu)字LCD顯(xian)示屏，具背光，可同時(shi)顯(xian)示水汽含(han)量和(he)溫度(du)

6） SS4氣(qi)體二(er)次抽樣單元(yuan)：包(bao)括(kuo)壹個泵(beng)、針閥(fa)（控制進出泵(beng)體的(de)氣(qi)流）和(he)氣(qi)流計（0－2000ml/m）；隔(ge)膜(mo)泵(beng)，滾軸(zhou)馬(ma)達(da)，最(zui)大(da)流速2-4L/min；熱(re)橋(qiao)式(shi)氣(qi)流計，分(fen)辨(bian)率1ml/min，精(jing)確度2%；模(mo)擬(ni)輸出12 bits；重(zhong)量約2kg

7） 氣(qi)路(lu)轉換(huan)器(qi)：8通道(dao)（包(bao)括(kuo)壹個Baseline通道(dao)），采樣頻率10Hz

8） UI-3數(shu)據采集(ji)器(qi)，12通道(dao)，8個模擬(ni)輸入，16bit分(fen)辨(bian)率；4個溫度(du)輸入，分(fen)辨(bian)率0.001攝(she)氏度(du)；8個數(shu)字輸出用(yong)於系(xi)統(tong)控制，1個16bit計數(shu)器，2通道(dao)電(dian)壓輸出，脈(mai)沖寬度調(tiao)制

9） 昆(kun)蟲(chong)玻(bo)璃(li)氣(qi)室(shi)：超低(di)二(er)氧(yang)化碳和(he)水氣(qi)吸(xi)收(shou)或通透(tou)性， 直(zhi)徑(jing)33mm，標(biao)配包括(kuo)50mm、100mm兩(liang)種長(chang)度（可選配其(qi)它(ta)長(chang)度），氣(qi)路(lu)接(jie)口OD3.2mm，特(te)殊(shu)設計的(de)雙(shuang)通（兩(liang)端開(kai)通）密封(feng)蓋和(he)擋(dang)板(ban)裝置(zhi)，以(yi)使氣(qi)流均(jun)勻分(fen)布(bu)

10） 微(wei)型(xing)呼吸(xi)室(shi)：呼吸(xi)室(shi)及密封(feng)蓋均(jun)為硼(peng)矽玻(bo)璃(li)材(cai)質(zhi)，用(yong)於果蠅等(deng)微小(xiao)昆(kun)蟲(chong)及(ji)昆(kun)蟲(chong)卵等的呼吸(xi)測(ce)量，直徑(jing)9.0mm，體(ti)積(ji)0.5－1.0ml，氣(qi)路(lu)接(jie)口OD1.5mm，硼(peng)矽玻(bo)璃(li)密封(feng)蓋

11） 紅(hong)外活動(dong)監測(ce)（可選配）：紅(hong)外發(fa)射(she)與檢測(ce)技術(shu)，900nm近紅(hong)外光，不(bu)會被(bei)昆(kun)蟲(chong)察(cha)覺而造(zao)成幹擾，也不(bu)會產生明(ming)顯(xian)的熱效(xiao)應，用(yong)於監測(ce)0.0005-1g的(de)各種昆(kun)蟲(chong)、蜱(pi)蟎等(deng)無脊(ji)椎(zhui)動(dong)物的(de)活動(dong)狀態(tai)，以(yi)研(yan)究(jiu)昆(kun)蟲(chong)等(deng)動(dong)物的(de)生理(li)生態(tai)、昆(kun)蟲(chong)活動(dong)與溫(wen)度的(de)關(guan)系(xi)、昆(kun)蟲(chong)活動(dong)與呼吸(xi)代(dai)謝的關系(xi)、昆(kun)蟲(chong)健康(kang)狀況(kuang)及(ji)生理(li)狀態(tai)、殺蟲劑(ji)對昆(kun)蟲(chong)的(de)影(ying)響(xiang)及最(zui)小(xiao)致死量、臨界(jie)熱極(ji)值CTmax(critical thermal maximum)、不(bu)連續氣(qi)體交(jiao)換(huan)DGC(discontinuous gas exchange cycle)等(deng)。

12） Maven高(gao)通量昆(kun)蟲(chong)能(neng)量代謝(xie)測(ce)量模塊(kuai)：該(gai)模(mo)塊可同時(shi)測量16通道(dao)的(de)昆(kun)蟲(chong)呼吸(xi)室(shi)，高度集(ji)成(cheng)性，涵蓋了(le)呼吸(xi)室(shi)、RM8、Model840、MFC-2及(ji)數(shu)據采集(ji)系(xi)統(tong)UI-3和(he)ExpeData軟(ruan)件等(deng)。

13） 專(zhuan)業(ye)技術(shu)配置與培(pei)訓，包(bao)括(kuo)封(feng)閉式(shi)、開(kai)放(fang)式(shi)、抽(chou)氣(qi)式(shi)、推(tui)氣(qi)式(shi)、抽(chou)樣流動(dong)註(zhu)射(she)法等不(bu)同(tong)技術(shu)裝配與操作(zuo)技術(shu)培(pei)訓。

應(ying)用(yong)案例(li)：

 2021年(nian)底，美國(guo)斯(si)克(ke)利普斯(si)研究(jiu)所(suo)Tomchik教授(shou)團隊(dui)在(zai)《Nature Communications》發(fa)表(biao)了(le)關於神經纖維(wei)瘤(liu)蛋白(bai)通過神經元(yuan)機(ji)制調(tiao)控果(guo)蠅(ying)代謝(xie)“Neurofibromin regulates metabolic rate via neuronal mechanisms in Drosophila"的(de)論文。研(yan)究采用(yong)果蠅(ying)睡(shui)眠(mian)和(he)活動(dong)代謝(xie)監測(ce)系(xi)統(tong)（SSI果(guo)蠅(ying)能量代謝(xie)系(xi)統(tong)）監測(ce)果蠅的(de)代(dai)謝率和(he)活動(dong)來(lai)研究(jiu)Nf1突(tu)變(bian)如何(he)導致果(guo)蠅的多動(dong)癥(zheng)、神經元(yuan)回(hui)路(lu)功(gong)能(neng)障(zhang)礙(ai)和(he)代謝(xie)改(gai)變（參見(jian)下圖）。

原(yuan)文(wen)Fig3. 晝(zhou)夜(ye)光周期中(zhong)Nf1的(de)損失(shi)增加了(le)代謝(xie)率。a：果(guo)蠅(ying)呼吸(xi)代(dai)謝監測(ce)系(xi)統(tong)示意(yi)圖；b和(he)c為(wei)Nf1P1突(tu)變(bian)體和(he)wCS10對照(zhao)組的(de)CO2產(chan)量（排放(fang)率）；d和(he)e為(wei)Nf1P1突(tu)變(bian)體和(he)wCS10對照(zhao)組的(de)耗(hao)氧(yang)率；f為(wei) Nf1P1突(tu)變(bian)體和(he)wCS10對照(zhao)組的(de)呼吸(xi)商(shang)；g和(he)h為(wei)Nf1 RNAi與雜(za)合對照(zhao)品系(xi)的(de)CO2產(chan)量；I與J為(wei)Nf1 RNAi與雜(za)合對照(zhao)品系(xi)的(de)耗(hao)氧(yang)率；k. Nf1 RNAi與雜(za)合性對品系(xi)呼吸(xi)商(shang)。

     為(wei)了(le)深入了(le)解代(dai)謝(xie)表(biao)型(xing)的(de)晝(zhou)夜(ye)參數(shu)和(he)機制基(ji)礎，通過SSI果(guo)蠅(ying)能量代謝(xie)系(xi)統(tong)測量氧(yang)氣(qi)消(xiao)耗(hao)（VO2）和(he)二(er)氧(yang)化碳產(chan)量(VCO2), 24小(xiao)時(shi)光周期Nf1P1突(tu)變(bian)體的VCO2和(he)VO2均(jun)高於對照(zhao)組（Fig3b,d）, Nf1P1突(tu)變(bian)體日(ri)間(jian)和(he)夜(ye)間(jian)的(de)總(zong)代(dai)謝(xie)率均(jun)高於對照(zhao)組（Fig3c,e）。同(tong)樣，當使用(yong)nSyb-Gal4敲(qiao)掉(diao)Nf1泛(fan)神經元(yuan)時(shi)，發(fa)現(xian)VCO2和(he)VO2均(jun)高於對照(zhao)組（Fig3g-j），而且(qie)呼吸(xi)商(shang)（RQ）均(jun)顯(xian)著下降（Fig3f,k）。RQ降(jiang)低(di)與內(nei)源性脂(zhi)肪(fang)儲備(bei)利用(yong)率增加壹(yi)致，表(biao)明(ming)Nf1的(de)喪(sang)失(shi)可能會增加脂(zhi)肪(fang)利用(yong)率。總(zong)體(ti)而言(yan)，這(zhe)些數(shu)據為Nf1在(zai)代(dai)謝調節中(zhong)的作(zuo)用(yong)提供了(le)獨立的(de)支(zhi)持，表(biao)明(ming)它(ta)在(zai)24小(xiao)時(shi)光周期內是(shi)壹致的(de)，並(bing)表(biao)明(ming)它(ta)可能是(shi)由脂(zhi)肪(fang)穩(wen)態(tai)改(gai)變引起(qi)的(de)。

北(bei)京易科(ke)泰生態(tai)技術(shu)有(you)限公司與美(mei)國Sable等(deng)國(guo)際能(neng)量代謝(xie)測(ce)量技術(shu)公司合(he)作(zuo)，為(wei)國內(nei)生物學(xue)、生物醫(yi)學、運動(dong)醫(yi)學、環境醫(yi)學、臨床(chuang)醫(yi)學研(yan)究提(ti)供全面能量代謝(xie)研(yan)究技術(shu)方(fang)案(an)和(he)能量代謝(xie)實(shi)驗(yan)室(shi)方(fang)案(an)：

SSI大(da)鼠(shu)、小(xiao)鼠(shu)等(deng)實(shi)驗(yan)動(dong)物能(neng)量代謝(xie)測(ce)量技術(shu)

畜禽能(neng)量代謝(xie)測(ce)量技術(shu)

斑馬(ma)魚(yu)能(neng)量代謝(xie)測(ce)量技術(shu)

人(ren)體能(neng)量代謝(xie)測(ce)量技術(shu)

Foxbox超便攜(xie)能量代謝(xie)測(ce)量技術(shu)

動(dong)物活動(dong)與生理(li)指標（體(ti)溫(wen)、心(xin)率等）監測(ce)技術(shu)

測(ce)量參數(shu)包括(kuo)：氧(yang)氣(qi)消(xiao)耗(hao)量（VO2）、二(er)氧(yang)化碳產(chan)量（VCO2）、呼吸(xi)商(shang)（RQ）、能(neng)耗(hao)（EE，包(bao)括(kuo)REE、AEE、TEE等(deng)）、熱(re)傳(chuan)導速率（Ct）、日(ri)代謝(xie)率（DEE）、最(zui)大(da)代(dai)謝(xie)率（MRmax）、呼吸(xi)水(shui)分(fen)喪(sang)失(shi)（EWL）、能(neng)耗(hao)效(xiao)率、EWL/RMR(表(biao)示(shi)肺(fei)的(de)氧(yang)氣(qi)攝(she)取能(neng)力)、定制行(xing)為(wei)學模塊參(can)數(shu)等。

參(can)考文獻(xian)

1.Bethany A Stahl, PhD, Melissa E Slocumb, BS, Hersh Chaitin, MS, Justin R DiAngelo, PhD, Alex C Keene, PhD, Sleep-Dependent Modulation of Metabolic Rate in Drosophila, Sleep, Volume 40, Issue 8, August 2017, zsx084

2.Botero V, Stanhope BA, Brown EB, Grenci EC, Boto T, Park SJ, King LB, Murphy KR, Colodner KJ, Walker JA, Keene AC, Ja WW, Tomchik SM. Neurofibromin regulates metabolic rate via neuronal mechanisms in Drosophila. Nat Commun. 2021

3.Elizabeth B.Brown, Jaco Klok, Alex C.Keene. Measuring metabolic rate in single flyies during sleep and waking states via indirect calorimetry. Journal of Neuroscience Methods, 2022

4.Santoro, C., O’Toole, A., Finsel, P. et al. Reducing ether lipids improves Drosophila overnutrition-associated pathophysiology phenotypes via a switch from lipid storage to beta-oxidation. Sci Rep 12, 13021 (2022).