内蒙古库布齐沙地四种啮齿动物非颤抖性产热的季节变化

为了解非颤抖性产热在内陆荒漠小型哺乳动物适应性热能调节中的作用 ,1997年对库布齐荒漠沙地环境 4种啮齿动物 :三趾跳鼠 (Dipussagitta)、子午沙鼠 (Merionesmeridianus)、小毛足鼠 (Phodopusroborovskii)和黑线仓鼠 (Cricetulusbarabensis)的非颤抖性产热季节变化进行了测定。 4种动物的非颤抖性产热在秋季低温刺激下明显高于夏季 ,而且小毛足鼠和黑线仓鼠在秋季的最大非颤抖性产热分别高于春季 14%和 35%。典型荒漠种小毛足鼠的季节变化最明显 ,夏季最低。结果表明 ,生活在内陆干旱地区的动物在长期进化过程中 ,发展了良好的非颤抖性产热体温调节机制适应环境温度的季节变化。

中缅树鼩的非颤抖性产热及细胞呼吸特征

中缅树鼩(Tupaia belangeri chinensis)是东南亚树鼩中分布最北的一个种。在热中性区内的非颤抖性产热(nonshivering thermogenesis NST)分别为2.57±0.21(冬)和2.21±0.12(夏)mlO_2/(g·h);分别为体重预期值的75.9％和61.2％,两者不仅冬季显著高于夏季,而且亦高于典型的热带种类,但低于温带类群。褐色脂肪组织(brown adipose tissue,BAT)的重量冬季为0.622±0.015 S,夏季0.532±0.80 g,冬季也显著高于夏季;同时,BAT总蛋白含量、线粒体蛋白含量以及细胞α-磷酸甘油氧化酶和细胞色素C氧化酶活性,冬季也显著高于夏季,但增加的比例较温带种类低;而肝脏细胞的上述指标及线粒体状态Ⅲ、状态Ⅳ呼吸等,冬夏两季均无显著差异。因此,中缅树鼩的NST和细胞产热能力介于热带与温带类群之间,显示出向温带类型过渡的趋势。

不同去甲肾上腺素剂量下布氏田鼠非颤抖性产热比较

非颤抖性产热是小型哺乳动物的一种重要产热方式。关于其定量测定,一般采用注射去甲肾上腺素(nor-epinephrine,NE)诱导的最大耗氧量的方式获得。因此,去甲肾上腺素剂量的选择就显得很重要。我们利用常用的3种经验公式计算剂量,即:(1)NE(mg/kg DK)=2·53W-0·4;(2)NE(mg/kg)=3·3W-0·458;和(3)NE(mg/kg)=6·6W-0·458,W是体重(g),以布氏田鼠为实验对象,测定了3种剂量诱导的非颤抖性产热情况。结果表明,3种剂量都能诱导出最大非颤抖性产热能力,在非颤抖性产热大小上没有显著性差异,分别为6·190±1·342(公式1)、6·166±0·852(公式2)和7·005±1·501(公式3),但公式(3)剂量下体温增加程度显著高于前两个剂量,分别增加了1·9±0·9℃(公式3)、0·9±0·2℃(公式1)和0·7±0·2℃(公式2)。为了防止动物体温过高引起死亡,我们推荐公式(1)和(或)(2)。

刺猬冬眠过程中褐色脂肪和非颤抖性产热研究

本文对刺猾（Ｅｒｉｎａｃｅｕｓｅｕｒｏｐａｅｕｓ）在冬眠过程中褐色脂肪（ＢＡＴ）的相对重量、超微结构和非颤抖性产热（ＮＳＴ）的变化进行了测定，探讨了ＢＡＴ产热在冬眠刺渭醒眠过程中的作用。结果表明，夏季（７月份）刺猬的ＢＡＴ相对重量最低，为０．２３％。秋季迅速增加，至入眠前达到最高，为０．４６％。冬眠期中缓慢减少，冬眠后显著下降（０．３２％），这与醒眠时需要快速产热密切相关。冬眼前和冬眠中刺猬的ＢＡＴ脂滴和线粒体嵴数量明显高于冬眠后，表明冬眠刺猬ＢＡＴ具备快速产热能力。在冬眠室温为５℃时的静止代谢率最低，为０．０６４毫升氧／克／小时，活动期，即在０℃至下临界温度范围内，其静止代谢率与环境温度呈负相关，并具线性回归。冬眠期的ＮＥ－ＮＳＴｍａｘ明显低于活动期，而相对增加耗氧量显著高于活动期，证明ＮＥ－ＮＳＴ是冬眠刺猬醒眠时的主要热源。

冷驯化对中缅树鼩褐色脂肪组织适应性产热的影响

目的探讨环境温度对中缅树鼩体重、褐色脂肪组织(BAT)产热活性及解偶联蛋白1含量的影响,为建立树鼩肥胖模型提供理论依据。方法将40只体重相似的成年中缅树鼩随机分为5组(每组8只):对照组(0 d),置于(25±1)℃,12 L/12 D条件下饲养;以及置于(5±1)℃,12 L/12 D条件下分别驯化7、14、21 d和28d组。驯化结束后测定动物的体重、非颤抖性产热(NST)、褐色脂肪组织重量以及解偶联联蛋白1(UCP1)的含量。结果与对照组(0 d)相比,冷驯化组中缅树鼩的体重、NST、BAT重量以及UCP1含量都显著增加,BAT颜色也明显加深,冷驯化28 d后,体重增加了26.32%,NST增加了20.65%,BAT重量增加了53.85%,UCP1含量增加了43%。UCP1含量与BAT重量和NST显著正相关。结论中缅树鼩可能通过冷驯化诱导BAT组织增生和UCP1表达上调,从而增强BAT产热活力以增加能量支出,推测BAT可能作为以能量学途径治疗肥胖的靶器官。

哺乳动物产热的研究

综述哺乳动物兼性产热的机理和调节机制。重点讨论了基础产热、颤抖性产热、非颤抖性产热对哺乳动物产热的贡献。总结了影响兼性产热的环境因子及调控通路。

甲状腺激素对动物产热的调控作用

甲状腺及其产生的甲状腺激素.具有广泛的生理作用。其最突出的功能在于调节动物的能量代谢。甲状腺激素对机体各种组织、细胞的作用主要表现在两大方面:使许多组织的分解代谢增强,增加基础产热与氧耗;使组织、细胞内的蛋白质、核糖核酸和脱氧核糖核酸合成增多。二者密切相关。甲状腺激素调节着专性产热(obligatory thermogenesis)即基础代谢率(BMR)和兼性产热(facultative thermogenesis)也即非颤抖性产热(Nst)或谓之适应性产热。

温度和高脂食物对黑线仓鼠代谢产热和体脂累积的影响

能量代谢的适应性调节是小型哺乳动物应对环境季节性变化的主要策略之一。为探讨不同温度下动物在代谢产热能量支出与脂肪累积之间的权衡策略,以成年雄性黑线仓鼠为研究对象开展了3个实验:实验1将动物驯化于高脂和低脂食物;实验2将动物暴露于低温(5℃)和暖温(30℃);实验3将饲喂高脂食物的动物暴露于低温。以食物平衡法测定摄食量、摄入能和消化率,以开放式氧气分析仪测定代谢产热,以索氏抽提法测定脂肪含量。结果发现,取食高脂食物的黑线仓鼠摄食量显著减少,但脂肪累积显著增加;暖温下摄食量显著减少,但体脂含量显著增加,低温下摄食量显著升高,但体脂含量显著减少;饲喂高脂食物的黑线仓鼠在低温下摄入能显著增加,非颤抖性产热增强,但体脂含量显著降低。结果表明高脂食物对黑线仓鼠体脂累积的影响与环境温度有关,低温诱导脂肪动员,暖温促进脂肪贮存;低温下黑线仓鼠增加能量摄入不能完全补偿用于产热的能量支出,导致脂肪动员增加;暖温下代谢产热降低是脂肪累积的主要因素;与能量摄入相比代谢产热的能量支出在体脂累积的适应性变化中发挥更重要的作用。

小型哺乳动物产热特征的研究

能量是生命现象的流通货币,产热是生物体内能量的一部分。小型哺乳动物产热特征是小型哺乳动物在自然环境胁迫下的生存机制和适应对策。本文分别从基础代谢率、静止代谢率、非颤抖性产热三部分综述了小型哺乳动物的产热特征。

棕色脂肪组织分化的分子调控及生理学功能研究进展

脂肪组织(AT)是参与能量代谢的重要组织,根据细胞构成和生物学功能不同,其主要分为白色脂肪组织(WAT)和棕色脂肪组织(BAT).脂肪组织已从最初被认为只是一种能量储存器官发展为内分泌系统的复杂组成部分.棕色脂肪组织由含有小脂滴的多房脂肪细胞组成,这些小脂滴只会在其细胞内储存少量的甘油三酯.棕色脂肪细胞是产热脂肪细胞,在防止哺乳动物暴露于冷时体温过低的非颤抖产热中起核心作用.棕色脂肪细胞通过以热量的形式释放多余的能量,有助于维持能量平衡.在人类中,曾一度认为棕色脂肪组织只在新生儿中存在,在成人体中不存在或数量甚微而没有生理意义.随着医学科技的发展,在成年人体内发现了功能性的棕色脂肪组织,并为人类对抗肥胖提供了新靶标.就棕色脂肪组织分化的分子调控及其潜在的生理学功能进行概述.

高纤维食物对海南社鼠能量代谢的影响

自然界中食物质量常存在季节性变化,可影响小型哺乳动物的生理特征及其生存和分布。为研究高纤维(低质量)食物对栖息于贵州遵义的海南社鼠(Niviventer lotipes)能量代谢的影响,通过饲喂标准兔饲料(高纤维)或鼠饲料(低纤维)处理海南社鼠4周,实验期间测定动物的体重和能量摄入,使用开放式代谢仪测定动物的能量消耗,并在实验处理结束后解剖动物进行身体成分分析。研究发现,饲喂兔饲料的海南社鼠实验期间体重持续下降,到实验结束时为饲喂鼠饲料动物(对照组)体重的62.8%。饲喂兔饲料4周后,动物的整体基础代谢率和非颤抖性产热显著下降,分别为对照组的55.1%和63.4%。饲喂兔饲料的海南社鼠干物质摄入、消化能和消化率显著降低,分别为对照组的63.7%、38.8%和71.8%;身体成分分析显示,主要内脏器官重量以及消化道的重量和长度也显著下降。研究结果表明,饲喂高纤维的兔饲料后海南社鼠没有增加食物摄入来补偿消化率的下降,消化道形态尤其是小肠和盲肠的重量和长度没有适应性增加,虽然动物可通过降低基础代谢率和非颤抖性产热节约能量,但动物能量利用效率太低不能维持能量平衡而体重显著下降,海南社鼠对高纤维食物较差的适应性,可能与其在亚热带分布对高纤维食物利用的选择压力较小有关。

碳水化合物反应元件结合蛋白β对糖代谢稳态和脂肪组织产热功能的调控作用

目的:探讨碳水化合物反应元件结合蛋白-β(ChREBP-β)对白色脂肪棕色化的影响,并进一步明确其在糖代谢稳态中的作用。方法:利用Cre/loxP技术,将Rosa-LSL-ChREBP-β转基因小鼠与Adiponectin-Cre小鼠杂交,建立在脂肪组织中特异性过表达ChREBP-β的小鼠模型(AET-β);以AET-β杂合小鼠为实验组,同龄同性别不含Cre的野生型小鼠为对照组。对小鼠进行急性寒冷暴露和长期冷训练实验,分析小鼠的耐寒能力、白色脂肪形态和产热相关基因表达,探讨ChREBP-β对白色脂肪棕色化的影响;对小鼠进行普食、高糖和高脂饮食喂养,分析小鼠的血糖、糖耐量和胰岛素耐量的变化,探讨ChREBP-β对糖代谢稳态的调控作用。对照组和实验组之间的均值比较采用Student-t检验,急性冷暴露试验采用重复测量方差分析,不同组间均数的多重比较采用最低显著性差异(LSD)检验。结果:与对照组相比,AET-β小鼠在急性寒冷暴露下的核心体温和棕色脂肪局部温度明显降低(P<0.05),在长期冷刺激训练后白色脂肪产热相关基因的表达水平无显著变化(P>0.05),在高脂喂养条件下的葡萄糖耐量轻微改善(P<0.05)。结论:ChREBP-β在脂肪组织中过度激活可显著抑制棕色脂肪的产热功能,而对白色脂肪棕色化以及糖代谢稳态的影响非常有限。

内蒙古浑善达克沙地小毛足鼠的能量代谢和体温调节

为了解小毛足鼠对沙漠生境的适应特征,对其能量代谢和体温调节特征进行了测定。代谢率采用封闭式流体压力呼吸计测定,非颤抖性产热用皮下注射去甲肾上腺素诱导,能量摄入采用食物平衡法测定。结果显示:小毛足鼠的热中性区为25～33℃,平均体温为35 7±0 1℃,最小热传导率为0 21±0 01mlO2/g·h·℃,基础代谢率为2 61±0 04mlO2/g·h,最大非颤抖性产热为8 53±0 28mlO2/g·h,非颤抖性产热范围(最大非颤抖性产热与基础代谢率的比率)为3 3。基础代谢率和非颤抖性产热都高于以体重为基础的期望值,最小热传导接近期望值。小毛足鼠的摄入能为2 26±0 12kJ/g·d;消化能为2 18±0 13kJ/g·d;消化率为97±0 2%;可代谢能为2 13±0 12kJ/g·d;可代谢能效率为94±1 2%。这些结果表明小毛足鼠对沙地生境的适应特征是:基础代谢率较高,体温相对较低,最小热传导率与期望值相当,热中性区较宽,下临界温度较低;较高的最大非颤抖性产热和非颤抖性产热范围以及较高的食物消化效率。

社鼠褐色脂肪组织和器官总蛋白及线粒体蛋白的季节变化

对社鼠 (Rattusniviventerconfucianus)的褐色脂肪组织 (BAT)、肝脏、心脏和后肢肌肉组织总蛋白和线粒体蛋白含量的季节性变化进行测定和分析。结果表明 :BAT的平均鲜质量和相对质量从春季到冬季逐渐增加 ,各季节之间存在极显著差异 ;BAT组织总蛋白各季节无显著差异 ,线粒体蛋白以春季最高 ,夏季最低 ,各季节之间有显著差异 ;肝脏组织总蛋白和线粒体蛋白含量均呈冬春季高、夏季低的特点 ,各季节之间的差异分别达到极显著和显著水平 ;心脏组织总蛋白无季节性差异 ,线粒体蛋白的季节变化与BAT的线粒体蛋白相似 ;后肢肌肉组织总蛋白在各季节间无显著差异 ,线粒体蛋白表现为春秋季高、夏冬季低 ,有显著差异。社鼠的BAT、肝脏、心脏与产热有密切的关系 ,而后肢肌肉与产热的关系尚难以定论。栖于亚热带地区的社鼠常年生活在较为温暖的环境中 ,低温并不是影响社鼠生存的决定因子 ,因此BAT、肝脏、心脏和后肢肌肉的组织总蛋白、线粒体蛋白含量的季节变化较高寒地区鼠类更为温和。

青藏高原小型哺乳动物的生理生态学研究:从个体到生态系统

本文回顾了青藏高原小型哺乳动物生理生态学研究取得的主要成就,包括能量代谢特征与环境适应性、适应性产热与体温调节、能量平衡与体重调节、生理极限值和种群能流估算等,总结了近年一些新兴领域的最新进展,包括双标记水方法测定能量消耗、肠道菌群的功能、地理生理学、种群生理学、植物次生代谢产物及其生理功能等。有些工作引领了中国动物生理生态学的发展,如生态能量学、适应性产热和生理适应等。本文对未来需要发展的领域和深入方面提出了建议,希望能建立青藏高原小型哺乳动物生理生态学学科体系。

大绒鼠被毛的季节性变化

为阐明大绒鼠被毛的季节性变化及其在体重调节和体温调节中的作用,本研究测定了季节性变化条件下大绒鼠的体温、被毛重量和非颤抖性产热。结果表明:冬季大绒鼠的体温显著降低,冬季被毛重量和非颤抖性产热显著高于夏季。其中冬季被毛重量较夏季高35.48%。所有结果暗示被毛的适应性变化是野生小型哺乳动物应对环境温度季节性波动的主要适应策略之一,在其体重调节和体温调节中具有重要作用和意义。

动物所揭示“肠道菌群—肠—脑”互作调控动物对寒冷环境的适应机制

冬季的严寒和食物短缺对于温带地区非冬眠哺乳动物的生存是极大的挑战。恒温动物维持高而恒定的体温需要付出很高的代价。褐色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT)产热(非颤抖性产热)是一种高效迅速的产热方式,受交感神经支配,在小型哺乳动物(包括冬眠动物)的体温调节中发挥关键作用。