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FMS便攜式動物能量代謝儀助力小鼠食欲素神經(jīng)元、葡萄糖、能量代謝同步監(jiān)測
時間:2024-10-30    作者:易科泰 點擊量:

  下丘腦分泌素/食欲素神經(jīng)元(HON)被認為是葡萄糖感知傳感器。HON是否跟蹤血糖的時間特征(例如變化率)的基本問題一直難以解決,因為以前的研究沒有以足夠的時間分辨率同時記錄HON激活和血糖動力學等生理過程。這一點尤其重要,因為HON活動被認為受多種神經(jīng)輸入的調(diào)節(jié),并且可能與代謝率和能量使用有關。這種HON調(diào)節(jié)的新興多變量背景使得HON活性是否反映血糖尚不清楚。

  2024年5月21日,蘇黎世聯(lián)邦理工學院Denis Burdakov團隊在國際一流學術期刊《自然—神經(jīng)科學Nature neuroscience,IF>21.2》發(fā)表“Orexin neurons track temporal features of blood glucose in behaving mice”一文,研究表明小鼠大腦中的食欲素神經(jīng)元負責跟蹤血糖水平的變化速度。實驗中為了確保HON、葡萄糖、代謝參數(shù)和運動的高度同步性監(jiān)測,研究團隊設計了如下實驗方案(圖1),所有數(shù)據(jù)均通過 MATLAB導出并進一步處理分析。

圖1 同步光纖光度法、間接量熱法(見上圖左下角美國Sable便攜式代謝氣體分析儀)、葡萄糖和溫度遙測以及運動記錄的實驗裝置方案。

                                              

圖2 行為和代謝變量對HONS的相對影響。在相同的時間分辨率下共同監(jiān)測多個變量,葡萄糖(鹽水)注射后的血糖、HON、體溫、呼吸交換比率RER、能量消耗EE、活動量等的實時變化,使用多元線性回歸編碼模型根據(jù)其他生理變量(“預測因子”)定量預測HON群體活動,計算每個生理變量對緩慢HON群體反應的相對貢獻(圖2i)。最高的相對貢獻歸因于葡萄糖的導數(shù)(29.7±2% 對解釋方差的相對貢獻),其次是消耗的氧氣量(VO2,21.1±3.6%)和產(chǎn)生的二氧化碳體積的導數(shù) (VCO2,17.6±2.8%)(?圖2j)。

  研究數(shù)據(jù)顯示,HON在葡萄糖誘發(fā)的運動抑制中起著重要作用。這可能具有進化優(yōu)勢,因為它抑制了遠離含葡萄糖的食物來源,從而促進了額外的消耗或能量儲存。研究結果為進一步研究開辟了更多方向。特別是涉及代謝控制的領域值得進一步研究,因為HON去除小鼠明顯正常的葡萄糖耐量并不排除HON對代謝其它多個方面的潛在影響。

  總的研究表明,HON主要以變化率(衍生跟蹤)反應血糖峰值,并同時處理葡萄糖和運動信息。HON活動對葡萄糖誘發(fā)的運動抑制非常重要。這些發(fā)現(xiàn)揭示了大腦葡萄糖感知的時間維度,并將大腦喚醒協(xié)調(diào)器中血糖感知的神經(jīng)生物學觀點和算法觀點聯(lián)系起來。

  易科泰生態(tài)技術公司積十幾年動物能量代謝測量技術研究服務經(jīng)驗,與美國Sable等國際一流能量代謝技術公司合作,為肥胖、代謝綜合征、神經(jīng)科學、生物醫(yī)學等研究提供全面精準技術方案:

  • 模塊式、便攜式動物能量代謝測量方案,包括陸生動物、魚類等水生動物、兩棲動物能量代謝測量技術方案
  • 植入式動物體溫(心率)、血糖、活動等監(jiān)測
  • Thermo-RGB高靈敏度動物視頻行為監(jiān)測技術、活動狀態(tài)監(jiān)測技術,可以遙測實驗動物體溫時空變化
  • 客戶定制室內(nèi)動物環(huán)境調(diào)控監(jiān)測技術,包括珀爾貼溫度調(diào)控技術、溫度、濕度、光照調(diào)控(包括晝夜節(jié)律模擬等)等

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