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体温调节和代谢研究的首选体温监测方案--小动物植入式生理遥测系统

时间:2024-03-15来源:本站作者:玉研仪器

作为恒温动物,具有比变温动物更强的环境适应能力,这得益于恒温动物机体内有一套精确且稳定的温度调节系统。这套温度调节系统维系着整个生命系统的正常运转,包括维持细胞和蛋白酶的正常功能,保证心血管、肝肾、神经系统、消化和循环系统的正常运转。

核心体温,即机体深部的平均温度,是表征动物体温变化的核心参数,是研究动物体温调节机制、体温-行为交互、冷热防御过程、体温-睡眠/意识状态等的常用指标。此外活动度和心率也是用于表征动物活动状态、生理状态的重要参数。



如何在实验动物身上长时间连续、安全、精确的监测动物的核心体温,一直是困扰研究人员的问题。而传统肛温探头因无法在动物清醒活动的状态下测量,且无法长期监测,其应用场景相对局限,并不能满足小动物长期稳定的体温监测的需求。

目前,全球科研人员都偏好使用生理信号遥测系统实现对动物的核心体温、活动度和心率等参数进行监测,该方法具有微创、安全、精确、长时间连续等优点,被广泛应用于:体温调控机制研究、冷热核团对体温和其他生理功能的调节影响、药物研究、能量代谢研究等。


产品简介:


E-Mitter遥测系统是世界上第一个不需要电池的植入式生理信号遥测系统,最早由Phillips Respironics公司开发,问世四十多年以来,被世界众多顶尖科研学术机构使用。2013年被STARR公司收购后持续优化和运营至今。该产品目前已有数千篇SCI文献的发表,在全球具有众多的用户基础,为体温调节和代谢相关研究的体温监测提供了优质的解决方案。

E-Mitter遥测系统可用于应用大鼠和小鼠等动物身上,检测的参数包括:核心体温、活动度、心率等,具有多种规格的植入子可以选择。植入子采用无线电场供电,无内置电池,可反复消毒长期使用,极大提高了植入子的工作寿命和连接采样时间,且缩小了植入子的体积,使其可以更好的用于大小鼠等动物的长期监测上。



产品组成和使用:

(一)E-Mitter植入子

植入子是植入在动物体内的微型设备,它集成了传感器、放大器、数字转换、无线发射的功能,并解决了生物体的抗排异反应。可用于小鼠和大鼠。



(二)Receiver接收器

接收器可以无线接收植入子传输的信号,并为植入子提供能量,可以多通道串联使用实现同时采集多只动物的生理参数。


(三)VitalView采集分析软件

采集分析软件可以设计实验程序,同步显示32通道的采集参数,可以调节采样频率,并且具有数据处理、统计分析和数据导出等功能。



使用时,植入子通过手术植入动物的腹腔,如果是带心电电极的植入子,则将两个电极线分别缝合于心脏二导联心电的相当位置皮下。植入后待动物恢复一周左右,将动物放置于接收器上,即可在软件上实时显示和记录下动物的核心体温、活动度和心率等参数。



产品特点:

  • 无线遥测:保证动物在笼内自由活动,不需要麻醉或束缚,这样测量到的生理信号更能反映自然状态下的动物生理状况,符合GLP实验室要求;
  • 测量参数:体温,活动量和心率等;
  • 适用多种动物:小鼠、大鼠、兔、猫、狗、猴、鱼、鸟等;
  • 植入子使用无线充电:无需使用电池,极大提高了植入子的使用寿命和可重复性;
  • 多通道同时采集:一个软件支持32通道同步数据采集,可同时对多只动物进行实验,提高实验效率;
  • 触屏式设计:接收器使用触屏式设计,可以直接在接收器上设置参数,无需在软件中逐一设置,使用简单便捷


应用案例:

(一)案例1:机体新型分泌素的功能及其系统影响的研究


2023年2月清华大学生命科学学院Aijun Long、Yang Liu等人在Cell Reserarch上发表了一篇“Famsin, a novel gut-secreted hormone, contributes to metabolic adaptations to fasting via binding to its receptor OLFR796”(Famsin是一种新型肠道分泌激素,它通过与其受体 OLFR796 结合促进对禁食的代谢适应)的文章。


作者研究了一种名为Famsin的新型肠道分泌激素,通过结合OLFR796受体参与肠道和其他器官之间的能量代谢适应。研究发现,Famsin通过Gm11437在空腹状态下促进肝脏糖酵解和脂质氧化,增强小鼠适应空腹能力。OLFR796受体在Famsin诱导的钙离子动员和G6PC基因表达中起关键作用,能够介导Famsin诱导的代谢适应性。

研究人员使用Starr公司的E-MITTER遥测系统,将G2植入子植入小鼠腹内,恢复5天后,对小鼠核心体温和粗大活动的无线采集,用于评估Famsin对动物行为活动和代谢的影响。




(二)案例2:体温调节机制的研究



2022年12月上海工业大学上海高级免疫化学研究所生命科学与技术学院Qian Zhou等在Neuron上发表了一篇“Hypothalamic warm-sensitive neurons require TRPC4 channel for detecting internal warmth and regulating body temperature in mice”(小鼠下丘脑温敏神经元需要 TRPC4 通道来检测体内温度并调节体温)。


作者主要研究了小鼠下丘脑的温敏神经元,发现TRPC4通道对于检测内部温度和调节体温至关重要。揭示了TRPC4通道在调节体温和热防御反应中的重要作用,为研究热平衡和体温管理提供了新的思路和靶点。


研究者使用Starr公司的遥测系统,采集动物的核心体温和活动度,研究了视前区(POA)加热对动物身体活动和核心体温调节的影响。




(三)案例3:发热等体温异常疾病的药物研究



2020年8月Merelym K Oliveira等在Life sciences上发表了一篇相关文章:Simvastatin attenuated sickness behavior and fever in a murine model of endotoxemia(辛伐他汀减轻内毒素血症小鼠模型的疾病行为和发烧)。作者研究了辛伐他汀对内毒素血症小鼠的疾病行为和体温的影响。实验发现,辛伐他汀可以减轻内毒素血症引起的疾病行为和体温升高,并且这种作用与外周炎症信号的改变有关。研究中,作者使用Starr公司的E-Mitter遥测系统测量动物的核心体温,用于评估不同药物对动物核心体温调节的影响。



更多使用文献:

1.Long, Aijun, et al. "Famsin, a novel gut-secreted hormone, contributes to metabolic adaptations to fasting via binding to its receptor OLFR796." Cell Research 33.4 (2023): 273-287.
2.Douglass, John D., et al. "Obesity-associated microglial inflammatory activation paradoxically improves glucose tolerance." Cell Metabolism 35.9 (2023): 1613-1629.
3.Nagarajan, Aravindh, et al. "Using the collaborative cross to identify the role of host genetics in defining the murine gut microbiome." Microbiome 11.1 (2023): 149.
4.Yang, Wen Z., et al. "A parabrachial-hypothalamic parallel circuit governs cold defense in mice." Nature Communications 14.1 (2023): 4924.
5.Birnie, Matthew T., et al. "Circadian regulation of hippocampal function is disrupted with corticosteroid treatment." Proceedings of the National Academy of Sciences 120.15 (2023): e2211996120.
6.Zhou, Qian, et al. "Hypothalamic warm-sensitive neurons require TRPC4 channel for detecting internal warmth and regulating body temperature in mice." Neuron 111.3 (2023): 387-404.
7.Hayes, Alastair J., et al. "Kynurenine monooxygenase regulates inflammation during critical illness and recovery in experimental acute pancreatitis." Cell Reports 42.8 (2023).
8.Škop, Vojtěch, et al. "The metabolic cost of physical activity in mice using a physiology-based model of energy expenditure." Molecular Metabolism 71 (2023): 101699.
9.Reimúndez, Alfonso, et al. "The cold‐sensing ion channel TRPM8 regulates central and peripheral clockwork and the circadian oscillations of body temperature." Acta Physiologica 237.3 (2023): e13896.
10.Rubio, William B., et al. "Not so fast: Paradoxically increased variability in the glucose tolerance test due to food withdrawal in continuous glucose-monitored mice." Molecular Metabolism 77 (2023): 101795.


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