在体内测量新陈代谢的初学者指南

你有没有见过一只老鼠吃晚餐，想知道它是如何转化为能量的?嗯，这正是让一些科学家在晚上工作的原因，幸运的是，这些问题现在变得更容易回答相当详细的问题。

在过去的几十年中，几家公司开发了“代谢笼”。这些装置虽然成本高，但可以测量体内单个啮齿动物的过多参数，从食物和水摄入到身体活动和能量消耗，具有高精度。录音可以在几天的时间内进行，许多机器能够每隔几分钟测量一次变量。代谢笼子已迅速成为研究肥胖，糖尿病和相关代谢综合征动物模型的有价值的工具，并且所得到的数据在专注于这些疾病的期刊中已经变得普遍。

数字代谢

当我第一次分析我自己的数据时，我被一系列数字和技术术语所困惑，变成了巨大的电子表格(以及它们如何相互关联)。但是，事实证明，当分解成小块时，理解这些数字变得容易多了。所以这里有一些技巧可以解开科学背后的术语。

耗氧量/二氧化碳产量

让我们从最明显的代谢过程开始：氧气消耗和二氧化碳生成。大多数代谢笼由防漏笼组成，其允许非常精确的传感器测量进入和离开腔室的氧气和二氧化碳的量。发送内容和发出内容之间的差异是由于笼中的(通常)单一动物的呼吸作用。

呼吸交换率(RER)

RER是通过分解由消耗的氧气产生的二氧化碳得到的。这个有用的数字可以让您确定动物的主要燃料来源。单个葡萄糖分子的氧化需要一定量的氧气并产生等量的二氧化碳。因此，如果动物纯粹使用葡萄糖作为能量，它的RER为1.另一方面，如果脂肪酸用作燃料，氧化分子的化学反应会有所不同：需要更多的氧气，将RER降低到0.7左右。如果数字位于中间的某个位置，则表示燃料源是混合的。当基因改变的模型在高脂肪饮食时具有与其控制不同的RER时，这变得特别有趣，表明燃料利用率的根本变化。

能量消耗

能源支出是对迄今为止遇到的一些其他因素的进一步推断。使用的确切公式可能因设备而异，因此如果您正在运行自己的实验，那么了解您的数据是如何得出的非常重要。能量消耗通常使用氧气消耗和称为热值的数量来计算。简单地说，通过确定燃烧标准量燃料产生的能量来获得热值。计算热值所需的最重要数字之一是RER，所以一定要知道燃料来源是什么!

重要的是，由于计算能量消耗的方式，一些机器可能将此值称为“热量”。这可能会产生误导，因为它意味着能量消耗是温度的直接测量。温度探头或遥测设备仅用于这种测量，并且经常被报告，因此值得确保您知道您正在阅读的文章中的内容。如有疑问，请检查图表上的单位!

体力活动

许多代谢笼具有红外线束，当动物穿过它们时会被打破。通常这些是在多个轴上测量的，例如沿着笼子的边缘和笼子上方(这些被称为“饲养”事件)。一些更先进的设备可能具有专用的锻炼区域，例如轮子，其将能够记录锻炼的持续时间和强度。这些数据很重要，因为个体可能是瘦的，因为他们锻炼得更多 - 而肥胖模型则相反。

另外一个考虑因素是明暗周期之间活动的分解。身体活动以及所提到的其他参数通常分为这两组。由于啮齿动物是夜间活动的，因此可以预期，与光相比，黑暗周期中的能量消耗，氧气消耗，特别是身体活动会更高。

自定义测量

对这些代谢读出机器提出了越来越详细的问题。现在可以使用附加组件来测试特定的假设。例如，可以提供额外的食物或水选择以测试食物或饮料偏好。在更复杂的一端，笼子可以配备探测器，探测器可以从手术植入动物的遥测设备接收详细数据，以测量心率或血压等因素。可以改变外部因素以查看鼠标如何响应放置在寒冷环境中。可能性是无止境!

总结一下

所以，我们有它 - 参观能量代谢的体内测量世界。源于这些类型的实验的数据可能最初看起来令人困惑(除了我在这里提到的那些之外，还有许多其他变量可以在其中测量)。但是，希望，既然你有一些背景知识，你也可以解开这个有用的新工具的秘密，甚至可能自己开始计划实验!

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