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半水生生物呼吸與能量代謝監測技術方案應用快訊
發布時間： 2022-04-07 點擊次數： 2070次北京易科泰生態技術有限公司致力于提供“生態-農業-健康”研究全面解決方案，積十幾年動物能量代謝與生理生態儀器技術服務經驗，與美國Sable、Pyro等國際能量代謝技術公司合作，為動物生理生態、生物醫學等科研工作者提供動物能量代謝與動物生理生態研究全面解決方案：
1、實驗動物能量代謝測量技術方案：包括果蠅、斑馬魚、大小鼠、豚鼠、家兔等實驗動物
2、家畜家禽能量代謝、營養代謝測量技術方案
3、生物醫學研究能量代謝測量技術方案
4、生物安全、媒介生物能量代謝測量技術方案
5、昆蟲等能量代謝測量技術方案
6、病蟲鼠害能量代謝測量技術方案
7、動物生理生態能量代謝測量技術方案
8、動物呼吸與能量代謝測量技術、紅外熱成像分析技術、體溫心率監測技術、行為觀測分析技術等綜合技術方案。
生物的能量代謝和呼吸方式多種多樣，比如青蛙和蠑螈不止可以在地表用肺呼吸，還可以在水體中利用皮膚來呼吸，它們的皮表下有很多的血管，讓氧氣進入血管；而半水生蜥蜴在水下自然呼吸時，其疏水性皮膚可以在其身體表面維持一層薄薄的空氣層，通過從肺部呼出的空氣進入這個氣泡進行再呼吸，產生一個局部擴張的再呼吸氣泡，然后重新吸入這些空氣。此外非水生蜥蜴在水下時不會形成覆蓋皮膚的空氣層，這些物種呼出的空氣以小氣泡的形式流失到水面，因此無法進行水下“再呼吸”。
針對半水生動物奇特的呼吸策略，北京易科泰生態技術有限公司利用呼吸和能量代謝相關研究儀器技術與新的科研成果，推出易科泰半水生生物呼吸與能量代謝監測技術方案：
1.*暴露于大氣環境的通用動物呼吸與能量代謝測量模塊：包括O2、CO2、CH4、水汽等不同監測單元，根據動物體型定制化的專業呼吸室，以及便攜式和多通道的集成單元等；
2.暴露于水體但利用體表氣泡“再呼吸”的水體氣體分壓呼吸與能量代謝監測模塊：包括O2、PH和溫度等多種監測模式；
3.*暴露于水體的溶解氧呼吸代謝測量模塊：包括O2、PH值、溫度監測與調制模塊、特制的水生動物呼吸室等。
具體應用案例如下：
1.不同免疫狀態的陸生蜥蜴呼吸能量代謝監測：
美國猶他州立大學的研究團隊利用通用動物呼吸與能量代謝系統，通過定制化呼吸室、多通道組件以及氣體監測模塊對16組蜥蜴同時進行O2和CO2監測來研究不同免疫狀態下蜥蜴的能量代謝變化，文章發表于《JOURNAL OF EXPERIMENTAL BIOLOGY》（IF：3.312/Q1）。
通過對蜥蜴注射不同濃度的脂多糖（LPS），以模擬不同嚴重程度的細菌感染。通過比較靜息代謝率（RMR）、能量代謝產物、先天免疫（殺菌能力）、沖刺速度變化和氧化狀態（抗氧化能力、活性氧代謝產物）的變化來評估免疫反應的成本和后果。高LPS處理的蜥蜴血糖水平低，沖刺減少幅度最大，而它們的RMR和殺菌能力與對照蜥蜴相似。低LPS處理的蜥蜴RMR和殺菌能力提高，但血糖水平和沖刺速度在高LPS蜥蜴和對照蜥蜴之間發生變化。甘油、甘油三酯、活性氧代謝物和抗氧化能力的水平在治療期間沒有差異。綜上所述，細菌感染后造成的能量消耗隨著免疫反應的嚴重程度而不同，這對爬行動物的自身免疫調節過程造成了影響。
2.半水生蜥蜴水中“再呼吸”能量代謝過程監測：
當半水生蜥蜴Anolis潛入水中時，會在皮膚和水之間形成一層薄薄的空氣質膜，這就是安樂蜥水中“再呼吸”的過程。針對安樂蜥特殊的水體呼吸方式，常規的呼吸室測量法和水中含氧量測量法都無法有效的監測其“再呼吸”行為的呼吸代謝水平，因此2021年多倫多大學Boccia團隊通過利用水體氣體分壓呼吸與能量代謝監測系統從半水生安樂蜥入水后產生的“再呼吸”氣泡中獲得氧分壓 (pO2) 的實時測量值，借此研究了安樂蜥半水生種系和非水生種系在水體中“再呼吸”的行為和生理變化。其文章“Repeated evolution of underwater rebreathing in diving Anolis lizards”發表于《Current Biology》（IF：9.494/Q1）。
研究結果表明持續的“再呼吸”行為可以作為一種新的脊椎動物的水體呼吸適應方式，“再呼吸”提升了安樂蜥的逃生和生存能力，并且文章借此探討了水生脊椎動物的進化和演變。其中以水生昆蟲的呼吸代謝率模擬了同質量下半水生安樂蜥應有的耗氧量和實際耗氧量曲線之間的差異，借此對比了安樂蜥這種水生脊椎動物和水生節肢動物在水體“再呼吸”上的差異性。
3.溫度對兩棲蛙類發育和能量代謝的影響：
加州州立大學的研究人員利用溶解氧呼吸代謝測量系統對水體中擬蝗蛙卵和蝌蚪階段的呼吸過程進行追蹤，研究不同溫度對擬蝗蛙的孵化和發育的影響，研究結果發表于《Frontiers in Physiology》(IF：4.566/Q2)。
本研究證實了擬蝗蛙在胚胎和蝌蚪階段具有耐熱的特性，并證明了胚胎環境在蝌蚪階段可以產生持續的影響，而且發育溫度對表型的影響針對不同性狀是有差異的。發育速度受溫度的影響較大，溫度越高，孵化時間越短，孵化歷期越短。在所有溫度下，孵化成活率都很高。胚胎的質量比VO2在整個發育過程中要么保持不變，要么增加，其在較高的溫度下孵化，能量需求顯著增加。
總結：
根據研究對象和研究內容的差異，需要選擇不同的呼吸與能量代謝監測系統進行數據追蹤，北京易科泰生態技術有限公司利用呼吸和能量代謝相關研究儀器技術與新的科研成果，提供定制化和差異化技術支持與問題解決方案。如需了解案例中的應用產品可以登錄我們的或關注我們的公眾號，也可以直接聯系我們進行咨詢。
1.S B, H., E E, V., M E, K., & S S, F. (2021). Energy expenditure across immune challenge severities in a lizard: consequences for innate immunity, locomotor performance, and oxidative status. The Journal of experimental biology.
2.Boccia, C.K., Swierk, L., Ayala-Varela, F.P., Boccia, J., Borges, I.L., Estupiñán, C.A., Martin, A.M., Martínez-Grimaldo, R.E., Ovalle, S., Senthivasan, S., Toyama, K.S., del Rosario Castañeda, M., García, A., Glor, R.E., & Mahler, D.L. (2021). Repeated evolution of underwater rebreathing in diving Anolis lizards. Current Biology, 31, 2947-2954.e4.
3.Mueller, Casey A., Julie Bucsky, Lindsey Korito and Samantha Manzanares. “Immediate and Persistent Effects of Temperature on Oxygen Consumption and Thermal Tolerance in Embryos and Larvae of the Baja California Chorus Frog, Pseudacris hypochondriaca.” Frontiers in Physiology 10 (2019): n. pag.