北京易科泰生态技术有限公司致力于提供“生态-农业-健康”研究全面解决方案，积十几年动物能量代谢与生理生态仪器技术服务经验，与美国Sable、Pyro等国际一流能量代谢技术公司合作，为动物生理生态、生物医学等科研工作者提供动物能量代谢与动物生理生态研究全面解决方案：
- 1、实验动物能量代谢测量技术方案：包括果蝇、斑马鱼、大小鼠、豚鼠、家兔等实验动物
- 2、家畜家禽能量代谢、营养代谢测量技术方案
- 3、生物医学研究能量代谢测量技术方案
- 4、生物安全、媒介生物能量代谢测量技术方案
- 5、昆虫等能量代谢测量技术方案
- 6、病虫鼠害能量代谢测量技术方案
- 7、动物生理生态能量代谢测量技术方案
- 8、动物呼吸与能量代谢测量技术、红外热成像分析技术、体温心率监测技术、行为观测分析技术等综合技术方案。
生物的能量代谢和呼吸方式多种多样，比如青蛙和蝾螈不止可以在地表用肺呼吸，还可以在水体中利用皮肤来呼吸，它们的皮表下有很多的血管，让氧气进入血管；而半水生蜥蜴在水下自然呼吸时，其疏水性皮肤可以在其身体表面维持一层薄薄的空气层，通过从肺部呼出的空气进入这个气泡进行再呼吸，产生一个局部扩张的再呼吸气泡，然后重新吸入这些空气。此外非水生蜥蜴在水下时不会形成覆盖皮肤的空气层，这些物种呼出的空气以小气泡的形式流失到水面，因此无法进行水下“再呼吸”。
图1 左图：半水生蜥蜴和非水生蜥蜴的水下呼吸；
右图：不同品种蜥蜴的水下呼吸策略，颜色表示头部气泡的位置（紫色，头顶；红色，头部侧面；蓝色，鼻孔）
针对半水生动物奇特的呼吸策略，北京易科泰生态技术有限公司利用国际先进的呼吸和能量代谢相关研究仪器技术与最新的科研成果，推出易科泰半水生生物呼吸与能量代谢监测技术方案：
1） 完全暴露于大气环境的通用动物呼吸与能量代谢测量模块：包括O2、CO2、CH4、水汽等不同监测单元，根据动物体型定制化的专业呼吸室，以及便携式和多通道的集成单元等；
2）暴露于水体但利用体表气泡“再呼吸”的水体气体分压呼吸与能量代谢监测模块：包括O2、PH和温度等多种监测模式；
3）完全暴露于水体的溶解氧呼吸代谢测量模块：包括O2、PH值、温度监测与调制模块、特制的水生动物呼吸室等。
美国犹他州立大学的研究团队利用通用动物呼吸与能量代谢系统，通过定制化呼吸室、多通道组件以及气体监测模块对16组蜥蜴同时进行O2和CO2监测来研究不同免疫状态下蜥蜴的能量代谢变化，文章发表于《JOURNAL OF EXPERIMENTAL BIOLOGY》（IF：3.312/Q1）。
图2 左图：Sable通用动物呼吸代谢测量系统、蜥蜴定制呼吸室和装机效果图；
右图：成年雄性侧斑蜥蜴在LPS和对照组中的静息代谢率变化。
通过对蜥蜴注射不同浓度的脂多糖（LPS），以模拟不同严重程度的细菌感染。通过比较静息代谢率（RMR）、能量代谢产物、先天免疫（*菌能力）、冲刺速度变化和氧化状态（抗氧化能力、活性氧代谢产物）的变化来评估免疫反应的成本和后果。高LPS处理的蜥蜴血糖水平最低，冲刺减少幅度最大，而它们的RMR和*菌能力与对照蜥蜴相似。低LPS处理的蜥蜴RMR和*菌能力提高，但血糖水平和冲刺速度在高LPS蜥蜴和对照蜥蜴之间发生变化。甘油、甘油三酯、活性氧代谢物和抗氧化能力的水平在治疗期间没有差异。综上所述，细菌感染后造成的能量消耗随着免疫反应的严重程度而不同，这对爬行动物的自身免疫调节过程造成了影响。
2.半水生蜥蜴水中“再呼吸”能量代谢过程监测：当半水生蜥蜴Anolis潜入水中时，会在皮肤和水之间形成一层薄薄的空气质膜，这就是安乐蜥水中“再呼吸”的过程。针对安乐蜥特殊的水体呼吸方式，常规的呼吸室测量法和水中含氧量测量法都无法有效的监测其“再呼吸”行为的呼吸代谢水平，因此2021年多伦多大学Boccia团队通过利用水体气体分压呼吸与能量代谢监测系统从半水生安乐蜥入水后产生的“再呼吸”气泡中获得氧分压 (pO2) 的实时测量值，借此研究了安乐蜥半水生种系和非水生种系在水体中“再呼吸”的行为和生理变化。其文章“Repeated evolution of underwater rebreathing in diving Anolis lizards”发表于《Current Biology》（IF：9.494/Q1）。
图3 氧气消耗模式
（A~E：再呼吸气泡中测量的氧气分压；红线表示室内空气的平均 pO2 测量值；蓝线和虚线描绘了 pO2 随时间的拟合指数下降趋势；F：模拟对照实验数据；G：有气泡的水生昆虫物种和半水生安乐蜥（蓝点，本研究）的耗氧率与质量的关系图；绿色实线显示根据文献值估计的按质量计算的平均昆虫需氧量；蓝色虚线表示假设一个具有 20 毫米厚边界层的半球形气泡昆虫的氧气补充率）
研究结果表明持续的“再呼吸”行为可以作为一种新的脊椎动物的水体呼吸适应方式，“再呼吸”提升了安乐蜥的逃生和生存能力，并且文章借此探讨了水生脊椎动物的进化和演变。其中以水生昆虫的呼吸代谢率模拟了同质量下半水生安乐蜥应有的耗氧量和实际耗氧量曲线之间的差异，借此对比了安乐蜥这种水生脊椎动物和水生节肢动物在水体“再呼吸”上的差异性。
3.温度对两栖蛙类发育和能量代谢的影响：加州州立大学的研究人员利用溶解氧呼吸代谢测量系统对水体中拟蝗蛙卵和蝌蚪阶段的呼吸过程进行追踪，研究不同温度对拟蝗蛙的孵化和发育的影响，研究结果发表于《Frontiers in Physiology》(IF：4.566/Q2)。
图4 不同温度下拟蝗蛙卵期和蝌蚪期呼吸代谢率
本研究证实了拟蝗蛙在胚胎和蝌蚪阶段具有耐热的特性，并证明了胚胎环境在蝌蚪阶段可以产生持续的影响，而且发育温度对表型的影响针对不同性状是有差异的。发育速度受温度的影响较大，温度越高，孵化时间越短，孵化历期越短。在所有温度下，孵化成活率都很高。胚胎的质量比VO2在整个发育过程中要么保持不变，要么增加，其在较高的温度下孵化，能量需求显著增加。
总结：根据研究对象和研究内容的差异，需要选择不同的呼吸与能量代谢监测系统进行数据追踪，北京易科泰生态技术有限公司利用国际先进的呼吸和能量代谢相关研究仪器技术与最新的科研成果，提供全方位的定制化和差异化技术支持与问题解决方案。如需了解案例中的应用产品可以登录我们的官网（http://www.eco-tech.com.cn/）或关注我们的公众号，也可以直接联系我们进行咨询。
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.
