易科泰引进呼吸稳定同位素示踪能量代谢技术：马岛猬的产热机制为何如此有趣？

马岛猬属于非洲兽类，具有许多祖征，是原始胎盘哺乳动物的代表，也是一种冬眠动物。此外，从产热的角度来看，它们被认为是基础内温哺乳动物，因为它们的体温调节不像其它更“现代”的物种（例如小鼠）那样严格。事实上，马岛猬表现出相当灵活的体温调节行为，它们的体温经常以类似爬行动物的方式跟随环境温度波动，但最高体温设定点较低（约32-34℃）。例如，无尾马岛猬（Tenrec ecaudatus）即使在完全活跃的情况下，体温也能跟随环境温度降至12℃，更令人惊讶的是，代谢率可以变化25倍，而体温却几乎没有变化。只有在繁殖期，它们的体温才会维持在较高的水平，这清楚地表明马岛猬能够控制其内源性产热。然而，到目前为止，人们完全不知道马岛猬依赖于哪种内源性产热（颤抖产热、非颤抖产热或无效/代谢循环） ，也不知道哪些代谢途径有助于维持体温。

为了揭示无尾马岛猬（T.ecaudatus）内源性产热的机制，研究者Rebecca Oelkrug博士采用了一种药理学方法，给猬注射非颤抖产热途径的激动剂（去甲肾上腺素，CL-316,243）和拮抗剂（普萘洛尔），以及颤抖产热途径的阻断剂（丹曲林）。在生理条件下，交感神经系统会诱导非颤抖产热，神经末梢释放去甲肾上腺素，去甲肾上腺素与棕色脂肪细胞表面的β3-肾上腺素能受体结合。去甲肾上腺素激活β3-肾上腺素能受体后，脂肪分解和产热增加，导致耗氧率升高。实验中使用便携式间接测热呼吸测量系统（FOXBOX）测量了耗氧率。研究者曾经在一种体型较小的马岛猬—小刺猬（Echinops telfairi）身上证实，马岛猬拥有功能完整的棕色脂肪组织。因此，她当时相当确信，给无尾马岛猬注射去甲肾上腺素会提高其代谢率和体温，或者—最坏的情况——也不会有任何反应。但是，她忽略了马岛猬是地球上最奇特的动物之一。结果，有些动物注射去甲肾上腺素后，体温反而下降了？！哇，她当时真是百思不得其解；这难道就是弗兰克和他的博士后迈克尔所说的“独特的代谢灵活性”吗？于是她直接去了弗兰克的办公室和他们谈话。我把这件事告诉他们之后，他们彼此对视了一眼，眼神里充满了心照不宣的意味，耸了耸肩说：“这就是我们研究了五年的东西。马岛猬很奇特—对吧？”没错，它们确实很奇特！

从左至右：Rebecca Oelkrug博士研究的马岛猬（T.ecaudatus）、FOXBOX定制马岛猬呼吸代谢仪、FMS搭建的呼吸稳定同位素示踪能量代谢系统

为了进一步了解马岛猬代谢产热的燃料来源，研究者与易科泰呼吸同位素示踪国际技术支持专家Marshall McCue博士合作，他开发了一种新型呼吸稳定同位素示踪能量代谢舱，可以实时测量稳定同位素——这项微创且先进的技术极具信息价值。因此，在测量前两周，研究者给实验动物喂食添加了微量稳定同位素标记氨基酸（13C-leucine）或脂肪酸（13C-palmitic acid）的食物。这种喂养方式使动物体内的蛋白质或脂质分别富集了同位素，通过测量它们呼出气体中13C的含量，研究者就可以计算出动物在注射去甲肾上腺素等刺激后氧化的脂肪酸或氨基酸示踪剂的数量。这是一种微创且高灵敏度的方法，可以评估动物在各种条件下的代谢燃料利用优先顺序等。

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