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動(dòng)物能量代謝監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用-艾菱菲提供更加完整可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
導(dǎo)讀：
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物能量代謝測量系統(tǒng)以及配套的動(dòng)物行為觀測分析，廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域眾多研究方向，其精確的測量結(jié)果和靈活多變的方案設(shè)計(jì)為研究者提供了更多的可能。
將小動(dòng)物生活籠引入能量代謝監(jiān)測系統(tǒng)，目的是盡可能讓小動(dòng)物在熟悉的、無應(yīng)激的環(huán)境中生活并完成能量檢測。這不僅完善了動(dòng)物福利的要求，同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性和可重復(fù)性提供了保障。
動(dòng)物能量代謝監(jiān)測系統(tǒng)是一個(gè)高度靈活變化的模塊化平臺(tái)，通過一個(gè)軟件可以同時(shí)控制飼養(yǎng)籠內(nèi)不同功能模塊，主要有：呼吸熵代謝監(jiān)測模塊、環(huán)境溫度控制模塊、飲食體重監(jiān)測模塊、尿液/糞便監(jiān)測模塊、自主活動(dòng)與訓(xùn)練模塊、學(xué)習(xí)記憶監(jiān)測模塊、生理遙測監(jiān)測模塊等。多功能新陳代謝分析系統(tǒng)主要功能是監(jiān)測、記錄及分析小動(dòng)物的新陳代謝情況。TSE phenomaster針對(duì)大鼠和小鼠分別配備有標(biāo)準(zhǔn)生活籠和代謝籠兩種籠具，每組籠具*多可同時(shí)進(jìn)行12只動(dòng)物的代謝監(jiān)測。標(biāo)準(zhǔn)生活籠環(huán)境用于檢測無偏差無應(yīng)激的動(dòng)物行為學(xué)：代謝性能經(jīng)由間接測量熱氧氣消耗和二氧化碳產(chǎn)生，呼吸交換率（RER），能量消耗進(jìn)行測量；飲水和攝食行為由高精度傳感器測量；運(yùn)動(dòng)經(jīng)由紅外光束框架測量，包括總活動(dòng)，走動(dòng)，精細(xì)活動(dòng)和站立等。代謝籠則具有尿液和糞便分離以及收集的功能。
動(dòng)物能量代謝監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用范圍眾多，如：動(dòng)物生理生態(tài)學(xué)、動(dòng)物行為檢測、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)、藥理學(xué)、生態(tài)毒理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域。通過對(duì)小動(dòng)物新陳代謝的監(jiān)測和分析，可完成動(dòng)物表型的驗(yàn)證，藥物安全性評(píng)價(jià)，慢性代謝疾病藥物開發(fā)等研究。
案例一：基因編輯動(dòng)物表型驗(yàn)證
2019年Christina Gougoula等在PLOS ONE發(fā)表文章（Metabolic and behavioral parameters of mice with reduced expression of Syndecan-1）研究Sdc1+/-基因敲減小鼠的代謝和行為學(xué)變化。為了詳細(xì)分析新陳代謝情況，作者使用PhenoMaster system，連續(xù)且不受干擾地記錄了小鼠食物和水的攝入量、能量消耗和運(yùn)動(dòng)情況。研究表明Sdc1+/-基因敲減小鼠食物和水?dāng)z入量增加，同時(shí)小鼠的能量消耗增加，進(jìn)而表現(xiàn)出體重減輕的表型。
Malgorzata Cyranka等研究表明Abcc5-/-小鼠體內(nèi)的脂肪含量降低循環(huán)水平GLP-1升高。文中能量消耗使用了PhenoMaster cages，結(jié)合小動(dòng)物體成分分析儀測定動(dòng)物脂肪質(zhì)量，Abcc5-/-小鼠兩種性別的呼吸交換比(RER)均無明顯變化，Abcc5-/-小鼠消耗能量沒有從碳水化合物(標(biāo)準(zhǔn)食物RER=0.9-1.0)轉(zhuǎn)換為脂肪(RER=0.7)。
案例二：藥物安全性研究
Gwang-Ho Kim and Sun Shin Yi對(duì)慢性口服西番蓮提取物的藥物效果和副作用情況進(jìn)行研究，測量小鼠7日內(nèi)的耗氧量（VO2）、二氧化碳產(chǎn)量(VCO2)和食物消耗量。作者通過代謝實(shí)驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)任何異常代謝表型或行為，證實(shí)了使用西番蓮提取物*顯示了睡眠誘導(dǎo)作用，在動(dòng)物模型中沒有引起任何不良的行為或代謝紊亂。
案例三：肥胖研究
肥胖導(dǎo)致的糖尿病、心血管疾病等慢性代謝綜合征是當(dāng)今比較常見的疾病，其中代謝失調(diào)又是導(dǎo)致肥胖的常見誘因。對(duì)研究的動(dòng)物進(jìn)行體脂分析和代謝籠能量檢測是常用的手段。2021年Taylor Landry等人通過對(duì)下丘腦弓狀核新效應(yīng)因子抗shuai老蛋白α-klotho的研究，進(jìn)一步解讀了其在人類和小鼠中調(diào)節(jié)能量平衡的作用。作者使用 TSE PhenoMaster 代謝籠進(jìn)行能量監(jiān)測，結(jié)果表明抗shuai老蛋白α-klotho可通過增加日常的能量消耗來改善能量平衡。為得到完整數(shù)據(jù)，作者聯(lián)合了MRI體成分分析系統(tǒng)，進(jìn)行動(dòng)物機(jī)體成分分析。
艾菱菲在能量代謝研究中進(jìn)行了長期的探索，平臺(tái)可以同時(shí)利用小動(dòng)物體成分分析儀和TSE PhenoMaster 代謝籠對(duì)動(dòng)物的脂肪、水分和能量代謝水平進(jìn)行精細(xì)分析，為廣大科研人員提供更加完整可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
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