動物能量代謝與體溫心率相互關(guān)系的研究案例

    心肺相互作用是指動物心血管功能和呼吸功能間復雜的相互影響和作用，一般認為該作用受迷走神經(jīng)系統(tǒng)、副交感神經(jīng)系統(tǒng)和激素的調(diào)節(jié)，作用關(guān)系微妙且復雜，研究心肺作用直觀的觀測方法莫過于觀測動物的心率和呼吸速率/能量代謝的變化關(guān)系。

    北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司積十幾年動物能量代謝與生理生態(tài)儀器技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗，并與中科院動物所合作，為動物生理生態(tài)、生物醫(yī)學等科研工作者提供動物能量代謝與動物生理生態(tài)全面解決方案，包括實驗動物（斑馬魚、大小鼠、豚鼠、家兔等）、家畜家禽等各種動物呼吸、能量代謝、紅外熱成像、體溫心率監(jiān)測、行為觀測分析等。

    下面是幾個研究呼吸速率和心率關(guān)系的實例，供參考（文獻全文和產(chǎn)品詳細資料請聯(lián)系我公司）。

    ※澳大利亞新英格蘭大學動物學院動物行為和生理生態(tài)學中心的Shannon E. Currie等，以一種小型的樹棲蝙蝠（Chalinolobus gouldii）為研究對象，使用Sable公司的動物呼吸測量系統(tǒng)，研究其在低溫（約0攝氏度）環(huán)境下冬眠狀態(tài)時的耗氧率，結(jié)合心率數(shù)據(jù)，揭示了這種蝙蝠的體溫調(diào)節(jié)機制。

上左圖為不同個體（體溫順應(yīng)個體thermoconforming individuals，體溫調(diào)節(jié)個體thermoregulating individuals）心率和耗氧率的關(guān)系；上右圖顯示了不同個體（體溫順應(yīng)個體thermoconforming individuals，體溫調(diào)節(jié)個體thermoregulating individuals）在不同環(huán)境溫度（Ta）下的單位心率耗氧率（The transport of oxygen per heart beat (OP)）的差異。

    ※美國蘭斯頓大學美國農(nóng)業(yè)部山羊研究所（世界上的山羊研究所，在山羊的飼養(yǎng)、繁育和山羊奶加工方面都處于超級水平）的R. Puchala等設(shè)計了4種不同喂食方案（包括禁食與取食，其中取食處理又包括不同類型的飼料），交叉處理4種基因型的山羊，使用Sable廠家的O2分析儀，CO2分析儀和CH4分析儀以及氣流發(fā)生控制裝置，測量山羊的耗氧率、CO2生成率和CH4產(chǎn)生率，并且計算能量消耗率，再測量山羊的心率變化情況，后匯總數(shù)據(jù)，分析不同飼喂條件下，不同基因型山羊的能量消耗（energy expenditure，EE）與心率（heart rate，HR）的關(guān)系，為建立山羊營養(yǎng)需要數(shù)字模型提供了數(shù)據(jù)支持（山羊研究所后續(xù)以此實驗和其他實驗的結(jié)果為依據(jù)，提出了山羊營養(yǎng)需要標準共13個數(shù)字模型，成為該領(lǐng)域的重要參考標準）。

上圖顯示不同喂食處理（○為精飼料，■為草料，△為禁食）的山羊24小時時段內(nèi)能量消耗情況（EE，kJ/(kg BW0.75 ×day）

上圖顯示4種不同基因型的山羊24小時時段內(nèi)能量消耗（EE，kJ/(kg BW0.75 ×day)

上圖顯示不同喂食處理（○為精飼料，■為草料）的山羊24小時時段內(nèi)心率變化情況Heart rate (beats/min)

上圖顯示不同喂食處理（●為攝食處理，△為禁食處理）的山羊24小時時段內(nèi)能量消耗和心率的比值（EE:HR；kJ/(kg BW0.75 ×day):heart beats/min）

    ※心肺的相互作用的調(diào)節(jié)關(guān)系比較復雜，也比較精細，所以一直以來，人們一度認為心肺的相互作用只存在于哺乳動物體內(nèi)（也就是比較的動物體內(nèi)），然而近巴西圣保羅聯(lián)邦大學（UFSCar）生物科學系的Diana A. Monteiro經(jīng)過研究得出結(jié)論，心肺相互作用也存在于一種很原始的動物—肺魚（lungfish）體內(nèi)，這是一個比較重大的發(fā)現(xiàn)，該研究論文發(fā)表在2018年的《SCIENCE ADVANCES》上。

    肺魚是一種極其古老的淡水魚，有四億多年的歷史，這種魚生著兩種呼吸器官—鰓和有肺功能的鰾，是初嘗試由水生轉(zhuǎn)向陸生的動物，介于魚類和兩棲動物之間，是生物進化*的活化石，是生物進化過程的重要研究對象。

    Diana A. Monteiro的研究對象是南美洲肺魚（South American lungfish），用藥物和電刺激等方法影響其神經(jīng)系統(tǒng)，同時使用Sable公司的質(zhì)量流量控制器和O2氣體分析器測量其呼吸速率，再同時監(jiān)測其心率變化，并且分析其相關(guān)關(guān)系。隨后該實驗還使用電鏡觀察了肺魚的神經(jīng)纖維和腦干，進一步揭示肺魚心肺作用的調(diào)節(jié)機制。

上圖顯示的是肺魚剛剛手術(shù)后和手術(shù)恢復后心率和耗氧率的對應(yīng)關(guān)系

上圖顯示肺魚心率和能量代謝（以耗氧率為指標）的關(guān)系，其中A、B分別顯示手術(shù)至手術(shù)后72小時的心率和耗氧率