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動物能量代謝與體溫心率相互關系的研究案例
發布時間： 2018-09-10 點擊次數： 3725次心肺相互作用是指動物心血管功能和呼吸功能間復雜的相互影響和作用，一般認為該作用受迷走神經系統、副交感神經系統和激素的調節，作用關系微妙且復雜，研究心肺作用直觀的觀測方法莫過于觀測動物的心率和呼吸速率/能量代謝的變化關系。
北京易科泰生態技術有限公司積十幾年動物能量代謝與生理生態儀器技術服務經驗，并與中科院動物所合作，為動物生理生態、生物醫學等科研工作者提供動物能量代謝與動物生理生態全面解決方案，包括實驗動物（斑馬魚、大小鼠、豚鼠、家兔等）、家畜家禽等各種動物呼吸、能量代謝、紅外熱成像、體溫心率監測、行為觀測分析等。
下面是幾個研究呼吸速率和心率關系的實例，供參考（文獻全文和產品詳細資料請聯系我公司）。
※澳大利亞新英格蘭大學動物學院動物行為和生理生態學中心的Shannon E. Currie等，以一種小型的樹棲蝙蝠（Chalinolobus gouldii）為研究對象，使用Sable公司的動物呼吸測量系統，研究其在低溫（約0攝氏度）環境下冬眠狀態時的耗氧率，結合心率數據，揭示了這種蝙蝠的體溫調節機制。
上左圖為不同個體（體溫順應個體thermoconforming individuals，體溫調節個體thermoregulating individuals）心率和耗氧率的關系；上右圖顯示了不同個體（體溫順應個體thermoconforming individuals，體溫調節個體thermoregulating individuals）在不同環境溫度（Ta）下的單位心率耗氧率（The transport of oxygen per heart beat (OP)）的差異。
※美國蘭斯頓大學美國農業部山羊研究所（世界上的山羊研究所，在山羊的飼養、繁育和山羊奶加工方面都處于超級水平）的R. Puchala等設計了4種不同喂食方案（包括禁食與取食，其中取食處理又包括不同類型的飼料），交叉處理4種基因型的山羊，使用Sable廠家的O2分析儀，CO2分析儀和CH4分析儀以及氣流發生控制裝置，測量山羊的耗氧率、CO2生成率和CH4產生率，并且計算能量消耗率，再測量山羊的心率變化情況，后匯總數據，分析不同飼喂條件下，不同基因型山羊的能量消耗（energy expenditure，EE）與心率（heart rate，HR）的關系，為建立山羊營養需要數字模型提供了數據支持（山羊研究所后續以此實驗和其他實驗的結果為依據，提出了山羊營養需要標準共13個數字模型，成為該領域的重要參考標準）。
上圖顯示不同喂食處理（○為精飼料，■為草料，△為禁食）的山羊24小時時段內能量消耗情況（EE，kJ/(kg BW0.75 ×day）
上圖顯示4種不同基因型的山羊24小時時段內能量消耗（EE，kJ/(kg BW0.75 ×day)
上圖顯示不同喂食處理（○為精飼料，■為草料）的山羊24小時時段內心率變化情況Heart rate (beats/min)
上圖顯示不同喂食處理（●為攝食處理，△為禁食處理）的山羊24小時時段內能量消耗和心率的比值（EE:HR；kJ/(kg BW0.75 ×day):heart beats/min）
※心肺的相互作用的調節關系比較復雜，也比較精細，所以一直以來，人們一度認為心肺的相互作用只存在于哺乳動物體內（也就是比較的動物體內），然而近巴西圣保羅聯邦大學（UFSCar）生物科學系的Diana A. Monteiro經過研究得出結論，心肺相互作用也存在于一種很原始的動物—肺魚（lungfish）體內，這是一個比較重大的發現，該研究論文發表在2018年的《SCIENCE ADVANCES》上。
肺魚是一種極其古老的淡水魚，有四億多年的歷史，這種魚生著兩種呼吸器官—鰓和有肺功能的鰾，是初嘗試由水生轉向陸生的動物，介于魚類和兩棲動物之間，是生物進化*的活化石，是生物進化過程的重要研究對象。
Diana A. Monteiro的研究對象是南美洲肺魚（South American lungfish），用藥物和電刺激等方法影響其神經系統，同時使用Sable公司的質量流量控制器和O2氣體分析器測量其呼吸速率，再同時監測其心率變化，并且分析其相關關系。隨后該實驗還使用電鏡觀察了肺魚的神經纖維和腦干，進一步揭示肺魚心肺作用的調節機制。
上圖顯示的是肺魚剛剛手術后和手術恢復后心率和耗氧率的對應關系
上圖顯示肺魚心率和能量代謝（以耗氧率為指標）的關系，其中A、B分別顯示手術至手術后72小時的心率和耗氧率