能量代謝測(cè)量技術(shù)：靈長(zhǎng)類(lèi)能量代謝

      靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物有許多與人類(lèi)相似的生物學(xué)特性，是人類(lèi)疾病和基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究的理想動(dòng)物模型。易科泰生態(tài)技術(shù)公司積十幾年動(dòng)物能量代謝測(cè)量技術(shù)研究服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，與美國(guó)Sable等國(guó)際一流能量代謝技術(shù)公司合作，為靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物能量代謝研究提供精準(zhǔn)技術(shù)方案：
1.定制動(dòng)物不同狀態(tài)（如跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)、爬桿運(yùn)動(dòng)）下的能量消耗、呼吸商監(jiān)測(cè)等
2.定制光源控制、飲食限制、熱限制條件下動(dòng)物全面能量代謝監(jiān)測(cè)等，可用于肥胖、糖尿病、組織再生、藥物療效、炎癥評(píng)估、燒傷治療等生物醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)研究
3.提供低氧控制、活動(dòng)度、核心體溫、VISIR動(dòng)物行為監(jiān)測(cè)以及高精度、高分辨率測(cè)量分析主機(jī)系統(tǒng)
4.根據(jù)客戶(hù)需求，提供備選便攜式、模塊式、多通道式、24小時(shí)連續(xù)式、PUSH模式、PULL模式等不同技術(shù)路線方案
5.紅外成像技術(shù)與微型皮下植入式溫度心率監(jiān)測(cè)，全面測(cè)量監(jiān)測(cè)體溫動(dòng)態(tài)
應(yīng)用案例1: 眼鏡猴的體溫調(diào)節(jié)

      異溫動(dòng)物是體溫調(diào)節(jié)機(jī)制介乎變溫動(dòng)物和恒溫動(dòng)物之間的一種動(dòng)物類(lèi)別。南非納爾遜-曼德拉大學(xué)和馬來(lái)西亞砂拉越大學(xué)研究者以眼鏡猴為模型研究其異溫潛力和表型，實(shí)驗(yàn)中將動(dòng)物放到4升的呼吸室內(nèi)（含糞尿收集），采用SSI推氣式能量代謝測(cè)量技術(shù)測(cè)量耗氧率VO2、二氧化碳產(chǎn)量VCO2和蒸發(fā)失水率EWL，結(jié)合動(dòng)物皮下溫度，呼吸室內(nèi)不同的溫度變化監(jiān)測(cè)來(lái)評(píng)估動(dòng)物的熱調(diào)節(jié)響應(yīng)。結(jié)果表明，該眼鏡猴熱中性區(qū)為25-30℃，基礎(chǔ)代謝率（BMR）為3.52±0.06 W.kg^-1（0.65±0.01mlO2.g⁻¹.h⁻¹)。在實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)或自由放養(yǎng)數(shù)據(jù)中都沒(méi)有適應(yīng)性異溫的證據(jù)。相反，動(dòng)物在最低溫度下似乎對(duì)寒冷敏感（T_b-31℃）。文中討論了眼鏡猴明顯缺乏異溫的可能原因，并確認(rèn)了闊鼻小目中公認(rèn)的異溫調(diào)節(jié)，論證了對(duì)眼鏡猴未來(lái)與全球變暖相關(guān)的溫度升高的脆弱性的關(guān)注。
應(yīng)用案例2: 紅毛猩猩能量代謝策略

      能量是生物生長(zhǎng)、恢復(fù)和繁殖所必需的基本流通量——但我們對(duì)類(lèi)人猿（我們最接近的進(jìn)化親戚）的代謝生理學(xué)和進(jìn)化的能量利用策略知之甚少。華盛頓大學(xué)人類(lèi)學(xué)系生物力學(xué)專(zhuān)家Herman Pontzer研究報(bào)告了自由生活的猩猩 (Pongo spp.)的日常能量利用，并測(cè)試觀察到的猩猩、人類(lèi)和其它哺乳動(dòng)物之間能量消耗的差異是否反映了生活史中的已知差異。實(shí)驗(yàn)中使用雙標(biāo)記水法和SSI開(kāi)放式呼吸代技術(shù)（Fig.S3）分別測(cè)量動(dòng)物的日能量消耗和靜息代謝率。研究結(jié)果表明（參見(jiàn)Table S4），盡管活動(dòng)水平與野外的猩猩相似，但相對(duì)于體重而言，猩猩消耗的能量比幾乎所有的真哺乳亞綱哺乳動(dòng)物都要少，包括久坐不動(dòng)的人類(lèi)。這種極低的能量代謝率以前在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中沒(méi)有觀察到，但與猩猩的緩慢生長(zhǎng)和低繁殖率是一致的，可能是對(duì)嚴(yán)重食物短缺的進(jìn)化反應(yīng)。這些結(jié)果對(duì)圈養(yǎng)和野外猩猩種群的管理具有重要意義，并強(qiáng)調(diào)了猿類(lèi)和人類(lèi)進(jìn)化過(guò)程中生理、行為和生活史策略的靈活性和相互依賴(lài)性。
應(yīng)用案例3: 靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物爬行能量消耗

      杜克大學(xué)Jandy Hanna博士等對(duì)5個(gè)不同種類(lèi)且具有不同體重的的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物在垂直攀爬或水平行走時(shí)的氧氣消耗量進(jìn)行了測(cè)量，具體裝置如下圖。在《科學(xué)》（Science）雜志報(bào)道的結(jié)果顯示，在攀爬時(shí)與在行走時(shí)，身體大小與能耗相聯(lián)系的機(jī)制是不同的，這可能表明了為什么早期的靈長(zhǎng)類(lèi)在進(jìn)入特別的生境時(shí)無(wú)需花費(fèi)攀爬所用的新的代謝成本。

      靈長(zhǎng)類(lèi)垂直攀爬所用的能量并不會(huì)因?yàn)槠渖聿牡拇笮《�增減，相反，其所用的能量似乎與其體重?zé)o關(guān)。另一方面，靈長(zhǎng)類(lèi)以直線行走所需的能量卻會(huì)隨著其體型的增加而降低，這意味著，較大的靈長(zhǎng)類(lèi)停留在地面上是很有道理的；而就代謝水平來(lái)說(shuō)，較小的靈長(zhǎng)類(lèi)究竟是行走還是攀爬都無(wú)足輕重。這些發(fā)現(xiàn)與所提出的最早的靈長(zhǎng)類(lèi)是小型靈長(zhǎng)類(lèi)這一理論是一致的。       之后加盟西弗吉尼亞州骨科醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)科學(xué)系的Jandy Hanna博士繼續(xù)和杜克大學(xué)進(jìn)化人類(lèi)學(xué)系Daniel Schmitt教授合作開(kāi)展研究再次發(fā)文詳細(xì)證實(shí)了之前研究成果，即小型靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的水平和垂直運(yùn)動(dòng)的類(lèi)似成本促進(jìn)了最早的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物成功占領(lǐng)細(xì)分支樹(shù)棲環(huán)境。并解決第三個(gè)目標(biāo)：攀爬的運(yùn)動(dòng)學(xué)如何與攀爬的能量成本相關(guān)以及這與肌肉募集的關(guān)系（Fig2）。       研究結(jié)果認(rèn)為，肌肉體積募集會(huì)隨著大小和底物取向而變化。作者預(yù)測(cè)，與水平運(yùn)動(dòng)相比，本研究中的大型靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物在攀爬過(guò)程中招募的肌肉質(zhì)量比體積更大，并且這種現(xiàn)象是攀爬過(guò)程中大型靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物質(zhì)量特定能量成本的直接原因。
 
應(yīng)用案例4: 青腹綠猴發(fā)燒與社群行為

      動(dòng)物行為的進(jìn)化研究通常集中在健康動(dòng)物典型行為的適應(yīng)性?xún)r(jià)值上。然而，人們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到，患病的動(dòng)物也可以提供對(duì)生存和適應(yīng)的行為決定因素的見(jiàn)解，特別是在面對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)時(shí)。在各種動(dòng)物中發(fā)生發(fā)燒表明，盡管與維持升高的體溫相關(guān)的代謝成本很高，但發(fā)燒反應(yīng)是一種進(jìn)化上保守的策略，主要作用于抵抗傳染性病原體或其他非感染性刺激物。

      諾丁漢特倫特大學(xué)（Nottingham Trent University）的研究人員使用最先進(jìn)的微型數(shù)據(jù)記錄器，在六年的時(shí)間里對(duì)一群野生青腹綠猴的核心體溫進(jìn)行了連續(xù)測(cè)量，監(jiān)測(cè)野生靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的發(fā)燒情況，并揭示該物種間感染的社會(huì)成本。他們?cè)?3只猴子中發(fā)現(xiàn)了128次發(fā)燒，共計(jì)776個(gè)發(fā)燒日。發(fā)燒期間的行為包括食欲不振和疲勞，但猴子并沒(méi)有減少與社會(huì)群體的互動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)燒的猴子有兩倍的可能性，成為其社會(huì)群體成員攻擊的受害者。研究人員認(rèn)為，這些結(jié)果有助于了解疾病的傳播，以及社會(huì)結(jié)構(gòu)因感染而發(fā)生變化的方式。
參考資料
1.Hanna JB, Schmitt D, Griffin TM. The energetic cost of climbing in primates. Science. 2008 May 16;320(5878):898. doi: 10.1126/science.1155504. PMID: 18487185.
2.Hanna JB, Schmitt D. Locomotor energetics in primates: gait mechanics and their relationship to the energetics of vertical and horizontal locomotion. Am J Phys Anthropol. 2011 May;145(1):43-54. doi: 10.1002/ajpa.21465. Epub 2011 Jan 4. PMID: 21484760; PMCID: PMC3156653.
3.McFarland R, Henzi SP, Barrett L, Bonnell T, Fuller A, Young C & Hetem RS. 2021. Fevers and the social costs of acute infection in wild vervet monkeys.Proceedings of the National Academy of Sciences118: e2107881118.
4.Pontzer H , Raichlen D A , Shumaker R W , et al. Metabolic adaptation for low energy throughput in orangutans[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2010, 107(32):P.14048-14052.
5.Shaun W , Tuen A A , Lovegrove B G . Searching for the Haplorrhine Heterotherm: Field and Laboratory Data of Free-Ranging Tarsiers[J]. Frontiers in Physiology, 2017, 8:745-.