侧脑室注射CRH 对急性冷暴露长爪沙鼠BAT 产热的影响及产热调节机理

长爪沙鼠侧脑室注射促肾上腺皮质激素释放激素(CRH) 8μg 或CRH受体阻断剂2.5μg 后, 4 ±1 ℃暴露3 h ,对照组注射等体积生理盐水并置于24 ±2 ℃或4 ±1 ℃下。与常温对照组相比, 低温对照组褐色脂肪组织(BAT) 重量下降, BAT中解偶联蛋白(UCP1) mRNA 上调; 下丘脑促甲状腺激素释放激素(TRH) 含量降低, 血清T₃ 、T₄ 、T₃/T₄水平及BAT中T₄5′脱碘酶活性均增加, 血清去甲肾上腺素(NE) 含量上升。与低温对照组相比, 侧脑室注射CRH后再冷暴露, BAT重量、蛋白总含量和UCP1 mRNA 含量趋于减少; 血清NE 含量上升, BAT 中T₄ 5′脱碘酶活性增加, 但下丘脑TRH 含量、血清T₃ 、T₄ 及T₃/T₄ 水平均降低。侧脑室注射215μg 的CRH 受体阻断剂α- helical CRH 9 - 41 , 对冷暴露长爪沙鼠甲状腺轴的分泌、BAT重量、血清中NE 水平及UCP1 mRNA 含量没有明显影响。结果表明, 急性冷暴露激活了长爪沙鼠下丘脑- 垂体- 甲状腺(HPT) 轴和交感神经系统, 刺激BAT产热和UCP1 合成; 而CRH作用于中枢, 可能一方面抑制HPT轴的分泌, 进而抑制UCP1 的基因表达, 另一方面又刺激交感神经,增加产热。     

外源瘦素注射对昆明和大理地区大绒鼠适应性产热的影响

小型哺乳动物通过产热能力的调整来应对环境的胁迫。为探究外源瘦素对不同地区大绒鼠(Eothenomys miletus)适应性产热的影响,选取云南昆明和大理地区捕获的大绒鼠各14只,置于25℃±1℃,光周期为12L∶12D的环境中,每日腹腔注射瘦素,持续28 d。以LT502电子天平每两天测定大绒鼠的体重,采用食物平衡法每两天测定大绒鼠摄食量,以便携式呼吸代谢测量系统每7天测定静止代谢率(RMR)、非颤抖性产热(NST)。第28天处死动物后,采用酶联免疫吸附法测定线粒体蛋白含量、线粒体细胞色素c氧化酶(COX)活性、解偶联蛋白1(UCP1)含量、血清三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、瘦素水平以及促甲状腺激素释放激素(TRH)和促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)水平。结果表明,注射瘦素后昆明和大理地区大绒鼠的体重和摄食量显著降低,RMR和NST增强,肝脏中线粒体蛋白含量和COX活性,褐色脂肪组织(BAT)中COX活性和UCP1含量,及血清T3、T4、T3/T4比值、TRH和CRH浓度均增加。瘦素水平与体重、摄食量呈负相关,血清T3水平与NST和UCP1含量呈正相关。此外,注射前昆...     

自愿转轮运动对雄性长爪沙鼠体重和能量代谢的影响

运动是影响动物能量平衡和体重变化的重要因素之一。为研究自愿转轮运动对体重和能量代谢的影响,我们监测了8 周自愿转轮运动过程中,雄性长爪沙鼠的体重、能量摄入、消化率、静止代谢率(RMR) 和非颤抖性产热(NST)的变化,以及8 周后的体脂含量、血清甲状腺激素(T3、T4 )和瘦素(leptin)水平的变化等。结果发现,8 周自愿转轮运动增加了长爪沙鼠的体重和能量摄入以及血清瘦素水平(血清瘦素浓度比对照组高27% ),但对消化率、RMR 和褐色脂肪组织的线粒体蛋白浓度等没有明显影响。尽管体脂含量和血清T₃ 和T₄ 没有显著差异,但运动组体脂含量比对照组高33%,血清T₃ 和T₄ 水平分别比对照组低10% 和38%。血清瘦素浓度与体脂重量呈正相关。因此,自动转轮运动并没有降低动物的体重和体脂含量,但瘦素和甲状腺素在雄性长爪沙鼠能量代谢和能量平衡中的作用尚需进一步确定。     

长爪沙鼠冷驯化过程中甲状腺激素的变化

22℃室温中的长爪沙鼠血清T₃和T₄浓度较低,肝脏和褐色脂肪组织（BAT）的T₄5'-脱碘酶活力也较低。冷暴露（4℃）1d 后,血清T₃与T₄浓度迅猛增长,随后1-4周的冷驯化中,T₃缓慢上升,T₄逐渐下降,肝脏和BAT 的T₄5'-脱碘酶活力变化与血清T₃和T₃\T₄变化一致。表明冷驯化激活了甲状腺功能,激活了外周组织中的甲状腺激素代谢。     

冷暴露长爪沙鼠下丘脑-垂体-肾上腺轴对产热的调节

为探讨下丘脑 -垂体 -肾上腺轴在野生小哺乳动物产热中的调节作用 ,对正常及肾上腺去除的长爪沙鼠进行了冷暴露研究。正常雄性长爪沙鼠在急性冷暴露 ( 4± 1℃ ,1天 )条件下 ,下丘脑促肾上腺皮质激素释放激素的合成和释放没有显著变化 ,肾上腺皮质酮含量增加 4 5 8% ,差异显著 ,血清皮质酮水平有增加趋势 ;慢性冷暴露 ( 4± 1℃ ,3周 )后 ,肾上腺皮质酮含量增加到对照的 2 14倍 ,血清皮质酮含量维持较高水平。肾上腺去除的长爪沙鼠冷暴露 3周后 ,褐色脂肪组织 (BAT)产热 (细胞色素C氧化酶活力、线粒体GTP结合数量 )增加 ,下丘脑促甲状腺激素释放激素的合成和释放、血清三碘甲腺原氨酸水平以及血清去甲肾上腺素的浓度均有增加的趋势。表明冷暴露条件下长爪沙鼠肾上腺皮质酮的合成和释放增加 ,从而抑制BAT的产热 ,皮质酮对BAT产热的抑制部分是通过抑制下丘脑 -垂体 -甲状腺轴激素的合成和分泌以及抑制交感神经系统的活动而实现的。     

非冬眠期达乌尔黄鼠对低温的适应性产热

达乌尔黄鼠在夏季冷驯化低温环境下（５±１℃）暴露４周后,导致脂肪积累的抑制;其静止代谢率（ＲＭＲ）和非颤抖性产热（ＮＳＴ）分别提高了１２％和８５％;肝脏线粒体的蛋白含量、状态３呼吸和细胞色素Ｃ氧化酶活力分别提高了２２％、４２％和４８％,表明在低温环境下肝脏线粒体产热能力的增强是ＲＭＲ提高的细胞学机制之一;褐色脂肪组织（ＢＡＴ）的重量、蛋白含量、细胞色素Ｃ氧化酶活力和α－磷酸甘油氧化酶活力极显著提高,表明在低温环境下ＢＡＴ是达乌尔黄鼠的主要产热器官,ＢＡＴ产热能力的增强是ＮＳＴ提高的重要细胞学机制之一。冷驯化没有引起达乌尔黄鼠血清Ｔ３、Ｔ４含量的变化     

下丘脑-垂体-甲状腺轴在冷暴露长爪沙鼠产热中的作用

为探讨冷暴露小哺乳动物褐色脂肪组织(BAT)产热的调节机理,在已有的冷暴露长爪沙鼠(Meri-ones unguiculatus)BAT产热变化研究的基础上,测定了急性(1 d)及长期(3周)冷暴露[(4±1)℃]雄性长爪沙鼠下丘脑和正中隆起中促甲状腺激素释放激素(TRH)含量、血清甲状腺激素(T3、T4)和去甲肾上腺素(NE)浓度以及BAT中T45'脱碘酶活性的变化.与常温对照组相比,冷暴露1 d长爪沙鼠下丘脑TIRH含量减少,正中隆起TRH含量、血清T3和NE浓度以及BAT中T4 5'脱碘酶活性均增加,血清T4浓度降低;冷暴露3周后,下丘脑TRH含量回升到接近对照组水平,正中隆起TRH含量、血清T3浓度、BAT中T4 5'脱碘酶活性均在冷暴露1d的基础上进一步增加,血清T4浓度进一步降低,血清NE浓度维持在冷暴露1 d的高水平.结果分析推测,冷暴露激活了长爪沙鼠下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴激素的合成和分泌,并激活了外周交感神经系统,导致产热增加.     

大绒鼠体温调节和产热特征

大绒鼠为横断山脉地区小型哺乳动物的典型代表; 其体温仅能在15～30℃范围内维持稳定; 在热中性区内, 最低静止代谢率为2.71±0.13 ml O₂/g.h, 为其体重预期值的203.2±10.13%; F-值 {(RMR/Me)/(Cm/ C'} 为0.99±0.05; 在 25℃的NSTmax为 5.18±0.19)ml O₂/g.h; BAT 重量为0.33±0.05 g, 为体重的0.84%, BAT细胞线粒体的产热活性较高;肝脏也具有较强的产热活性。大绒鼠的产热特征和体温调节模式很可能反映了横断山地区小型啮齿动物的特征。     

达乌尔黄鼠产热的季节性变化

达乌尔黄鼠（Ｃｉｔｅｌｌｕｓｄａｕｒｉｃｕｓ）的产热表现出明显的季节性变化。在非冬眠期,静止代谢率（ＲＭＲ）和非颤抖性产热（ＮＳＴ）于春季最高,秋季次之,夏季最低。冬眠期,ＲＭＲ降到极低水平,只为春季的３．０％。肝脏的线粒体蛋白含量、线粒体呼吸和细胞色素Ｃ氧化酶活力在秋季显著高于其它各季。褐色脂肪组织（ＢＡＴ）的重量、线粒体蛋白含量、细胞色素Ｃ氧化酶活力和α－磷酸甘油氧化酶活力,在夏季处于一年中的最低水平,到了冬季这些指标达到一年中的最高水平。在非冬眠季节ＢＡＴ产热能力升高时,ＮＳＴ能力也相应升高,这表明ＢＡＴ产热能力的增强是ＮＳＴ能力提高的部分机制。达乌尔黄鼠血清Ｔ＿４含量在年周期中没有明显改变,冬眠时血清Ｔ＿３含量显著高于其它各季。     

光照和温度对根田鼠褐色脂肪组织产热能力的影响

测定了根田鼠在室内驯化2周后褐色脂肪组织（BAT）的蛋白含量、线粒体蛋白含量和细胞色素C氧化酶活性的变化。动物进行如下4种处理:23℃,16L:8D;23℃,8L：16D;5℃,16L：8D和5℃,8L:16D.。结果表明,短光照可刺激根田鼠的BAT线粒体细胞色素C氧化酶的活性增加;低温驯化可导致根田鼠的BAT线粒体蛋白含量增加;短光照加低温可进一步促进酶的活性增加。结合个体水平的产热特点,说明根田鼠在产热能力的季节驯化过程中,光周期是一主要的季节调节信号,环境温度进一步增强光照的作用,环境温度和光周期共同作用以诱导其产热能力等方面的生理调节。研究结果支持了环境温度和光周期共同作用以调节动物产热变化的学说。     

Cold adaptive thermogenesis in small mammals from different geographical zones of China

The mechanisms of thermogenesis and thermoregulation were studied in the tree shrew (Tupaia belangeri) and greater vole (Eothenomys miletus) of the subtropical region, and Brandt's vole (Microtus brandti), Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus), Daurian ground squirrel (Spermophilus dauricus) and plateau pika (Ochotona curzoniae) of the northern temperate zone. Resting metabolic rate (RMR) and non-shivering thermogenesis (NST) increased significantly in T. belangeri, E. miletus, M. brandti and M. unguiculatus after cold acclimation (4 degrees C) for 4 weeks. In T. belangeri, the increase in RMR and thermogenesis at liver cellular level were responsible for enhancing the capacity of enduring cold stress, and homeothermia was simultaneously extended. Stable body temperature in M. brandti, E. miletus, M. unguiculatus and O. curzoniae was maintained mainly through increase in NST, brown adipose tissue (BAT) mass and its mitochondrial protein content, and the upregulation of uncoupling protein (UCP1) mRNA, as well as enhancement of the activity of cytochrome C oxidase, alpha-glycerophosphate oxidase and T(4) 5'-deiodinase in BAT mitochondria. The RMR in O. curzoniae and euthermic S. dauricus was not changed, while NST significantly increased during cold exposure; the former maintained their stable body temperature and mass, while body temperature in the latter declined by 4.8 degrees C. The serum T(3) concentration or ratio of T(3)/T(4) in all the species was enhanced after cold acclimation. Results indicated that: (1) the adaptive mechanisms of T. belangeri residing in the subtropical region to cold are primarily by increasing RMR and secondly by increasing NST, and the mechanisms of thermogenesis are similar to those in tropical mammals; (2) in small mammals residing in northern regions, the adaptation to cold is chiefly to increase NST; (3) the mechanism of cold-induced thermogenesis in E. miletus residing in subtropical and high mountain regions is similar to that in the north; (4) a low RMR in warm environments and peak RMR and NST in cold environments enabled M. unguiculatus to tolerate a semi-desert climate; (5) O. curzoniae has unusually high RMR and high NST, acting mainly via increasing NST to adapt to extreme cold of the Qinghai-Tibet Plateau; (6) the adaptation of euthermic S. dauricus to cold is due to an increase in NST and a relaxed homeothermia; and lastly (7) the thyroid hormone is involved in the regulation of cold adaptive thermogenesis in all the species studied.     

褐色脂肪组织及其产热研究进展

褐色脂肪组织(BAT)及非颤抖性产热(NST)是生理生态学和生物能学研究中的一个热点。国外学者已从解剖学、组织学、生理学、细胞学及生物化学等各个方面,从细胞,亚细胞、分子及线粒体水平上对BAT及其产     

大绒鼠幼仔的生长发育和产热特征

为阐明大绒鼠幼仔的生长发育和代谢产热特征,本实验测定了1-49 日龄大绒鼠幼仔的体重、体温、静止代谢率(RMR)和非颤抖性产热(NST)。依据逻辑斯蒂曲线的拐点(24 d),大绒鼠的体重生长可划分为加速生长相和减速生长相,幼仔的体温在19 日龄前逐渐升高,22 日龄时接近成体水平;RMR 和NST分别在28日龄、19日龄前随日龄逐渐增加,RMR 在28日龄时接近成体水平,BAT 产热活性在7 日龄内被激活。结果表明,大绒鼠胎后发育及产热能力符合晚成性动物的一般特征,即具有短的妊娠期,较少的胎仔数,较长的哺乳期,这些特征对适应横断山特殊多变的环境条件具有重要意义。     

食物限制对雄性大绒鼠能量代谢特征的影响

为探讨横断山区大绒鼠适应食物匮乏的适应对策,将成年雄性大绒鼠随机分为自由取食组和饲喂正常摄食量的80% 限食组。测定了自由取食组和限食组雄性大绒鼠的体重、静止代谢率、非颤抖性产热以及体脂含量、血清瘦素含量、肝脏鲜重、褐色脂肪组织重量和消化道形态。结果显示:限食使雄性大绒鼠的体重、体脂含量、静止代谢率、非颤抖性产热、褐色脂肪组织重量和大肠、小肠长度显著降低,使盲肠内容物重量显著增加。血清瘦素含量与体重、体脂含量呈极显著正相关。在限食条件下,大绒鼠主要通过降低体重、基础代谢和产热的能量支出以及动用体内脂肪以应对食物资源短缺的环境条件,瘦素可能参与了能量代谢和体重的适应性调节。     

大绒鼠在不同驯化温度下产热和能量代谢的变化

为研究不同温度驯化条件下大绒鼠体重、体温和能量代谢水平的可塑性变化,本实验测定了热驯化(30℃ ;12L∶ 12D)转脱热驯化(5℃ ;12L∶ 12D)和冷驯化(5℃ ;12L∶ 2D) 转脱冷驯化(30℃ ;12L∶ 12D)条件下,大绒鼠体重、体温、能量收支、静止代谢率和非颤抖性产热的变化。结果表明:大绒鼠在热驯化转脱热驯化过程中,随着热驯化时间的延长,大绒鼠体重和体温增加,摄入能、静止代谢率和非颤抖性产热逐渐降低,在28 d 时降到最低;转到脱热驯化条件下,表现出相反的趋势。冷驯化转入脱冷驯化过程中,随着冷驯化时间的延长,大绒鼠的体重和体温降低,摄入能、静止代谢率和非颤抖性产热逐渐升高,28 d 时达到最高;转移到脱冷驯化条件时,表现出相反的趋势。以上结果说明大绒鼠在不同温度驯化条件下,其体重、能量代谢和产热具有可塑性变化,即通过调节体重、体温和能量代谢来适应不同温度变化。     

The effect of pinealectomy on non-shivering thermogenesis and hibernation of the wyoming ground squirrel, Spermophilus elegans

1. 1.|Pineal gland removal (PX) performed on Wyoming ground squirrels (Spermophilus elegans) during the summer significantly lowered their non-shivering thermogenic (NST) response and impaired their ability to hibernate the subsequent winter.

2. 2.|This impairment was not observed in previous studies on squirrels PX'd later in the season. A period of responsiveness for involvement of the pineal gland in NST and hibernation is, therefore, presented.

3. 3.|Environmental signals translated by the pineal gland which influence the NST response do not appear to be thermal cues but are more than likely photic information.

4. 4.|Reduced impairment of the NST response was observed in squirrels PX'd for 3 yr compared to the 1st PX'd group. However, this may simply be a result of the 3-yr PX'd group being tested later in the hibernation cycle.