食物限制对黑线仓鼠能量代谢和产热的影响

为阐明动物应对食物短缺的能量学对策与其自身的代谢水平的关系,测定了不同限食程度下黑线仓鼠的体重、基础代谢率和非颤抖性产热。结果发现,限食使基础代谢率、非颤抖性产热、褐色脂肪组织细胞色素c氧化酶活性降低。90% 限食驯化4 周后,存活率为80% ,60% 限食驯化4 周后,存活率为30% 。低温驯化使黑线仓鼠基础代谢率和非颤抖性产热显著增加,使80% 限食动物的体重和存活率显著降低。高基础代谢率组的摄食量比低基础代谢率组多23.8% ,80% 限食后两组体重降低的幅度和存活率差异不显著。结果表明:高水平的代谢率使黑线仓鼠对食物资源短缺的敏感性增加;支持“代谢率转换假说”,符合“具有储食习性的动物对食物短缺的生理耐受性较低” 的预测。     

暖温经历对雌性黑线仓鼠能量代谢、产热和体脂含量的影响

能量代谢的生理调节是小型哺乳动物应对不同环境温度的重要策略之一,为探讨暖温下代谢产热在体重和体脂适应性调节中的作用和机理,本研究将雌性黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)暴露于暖温(30°C)1个月、3个月和4个月,测定体重、摄入能、代谢产热、体脂含量、褐色脂肪组织(BAT)细胞色素c氧化酶(COX)活性和解偶联蛋1 (UCP1) mRNA表达等。结果显示,暖温对黑线仓鼠体重无显著影响,但使脂肪含量显著增加。与室温组相比(21°C),暖温组消化率显著升高,但摄入能和消化能显著降低;暖温下非颤抖性产热(NST)显著降低,脑、肝脏和心脏COX活性、BAT COX活性和UCP1 mRNA的表达显著下调。结果表明,暖温下降低代谢产热补偿了能量摄入的减少,机体处于正能量平衡状态,是脂肪含量显著增加的主要原因之一。脑、肝脏、心脏和BAT代谢活性降低是代谢产热降低的主要机制,与脂肪累积有关。     

东北地区黑线仓鼠的代谢产热特征及其体温调节

为探讨寒冷地区黑线仓鼠 (Cricetulusbarabensis)的代谢产热特征及体温调节 ,本文采用封闭式流体压力呼吸仪对其代谢率、热传导和体温等热生物学指标进行了测定。结果显示 :在环境温度为 5～ 35℃的范围内 ,黑线仓鼠的体温基本维持恒定 ,平均体温为 36 33± 0 2 3℃ ;热中性区为 2 5～ 32 5℃ ;基础代谢率为 3 4 9±0 36mlO2 / (g·h) ;环境温度 (Ta)在 5～ 2 5℃范围内 ,代谢率 (MR)与Ta 呈负相关 ,回归方程为 :MR [mlO2 / (g·h) ]=9 6 0 - 0 2 2Ta (℃ ) ,在此范围内 ,黑线仓鼠的热传导率 (C)最低 ,平均为 0 2 8± 0 0 1mlO2 /(g·h·℃ ) ;代谢预期比和热传导预期比 (F值 )为 1 6 8。黑线仓鼠的基本热生物学特征为 :较高的BMR和热传导率 ,相对较低的体温和较宽的热中性区。这些特征可能限制了其在极端寒冷和干旱环境中的分布和生存.     

黑线仓鼠的BMR个体差异及其应对高脂食物的能量学对策

为探讨高脂食物对小型哺乳动物能量代谢的影响及其与基础代谢率(Basal metabolic rate, BMR)的关系,将成年雌性黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)分为高、低BMR组,每组再随机分为低脂、高脂食物组,驯化6周后,测定体重、摄入能和代谢率,以及消化酶活力、褐色脂肪组织(Brown adipose tissue, BAT)和主要内脏器官与肌肉的细胞色素c氧化酶(Cytochrome c oxidase, COX)活性、解偶联蛋白(Uncoupling protein, UCP) mRNA表达等。结果显示,高脂食物对高、低BMR组动物体重均无显著影响。与低脂食物组相比,高脂食物组的摄食量、摄入能和消化能显著下降,小肠脂肪酶活力显著增强,消化率明显增加,但高、低BMR组的组间差异不显著。夜间代谢水平显著高于昼间,高脂食物使高BMR组的夜间代谢率显著升高。BAT、肌肉和内脏器官COX活性不受高脂食物的影响,高、低BMR组的组间差异也不显著。高脂食物组仅肝脏UCP2表达显著上调。结果表明,能量摄入和消化系统形态及功能的可塑性调节是黑线仓鼠应对高脂食物的主要策略;黑线仓鼠的代谢率具有显著的昼夜节律,既受高脂食物的影响,也与动物自身的BMR水平有关,但UCP表达具有组织特异性,这可能不是导致BMR个体差异的因素。     

被毛在黑线仓鼠能量代谢、产热和体温调节中的作用

为阐明小型哺乳动物被毛的季节性变化及其在能量代谢和体温调节中的作用,测定了季节性驯化,以及不同光周期和温度驯化的黑线仓鼠的被毛重量、体温和能量收支。结果显示: (1)冬季黑线仓鼠的被毛重量和产热显著高于夏季;(2)短光照(8L∶16D)和低温(5℃ ) 对被毛生长的影响不显著; (3)与室温组(21℃ )相比,低温组(5℃ )摄入能、基础代谢率(BMR)、非颤抖性产热(NST) 、褐色脂肪组织细胞色素c 氧化酶活性和热传导率显著增加,而暖温组(30℃ )显著降低; (4)室温和低温下,剃毛导致摄入能、BMR、NST 和热传导率显著增加;结果表明:被毛的作用与环境温度有关,低温下被毛降低了能量需求,增强了动物应对低温环境的适应能力;被毛的适应性变化是独居的野生小型哺乳动物应对环境温度季节性波动的主要适应策略之一,在其能量代谢和体温调节中具有重要作用和意义。     

不同温度下黑线仓鼠应对食物短缺的能量学对策

食物资源的不确定性是动物在自然环境中面临的重要挑战之一."代谢率转换"假说认为,动物应对食物短缺的能量学策略在于降低代谢率以减少能量支出.然而在不同环境温度下非冬眠小型哺乳动物应对食物短缺的"代谢率转换"策略,尚不明确.为探究这一问题,将成年雄性黑线仓鼠在低温(5.0℃)、室温(21.0℃)和高温(32.5℃)下断食处...     

光周期和高脂食物对雌性高山姬鼠能量代谢和产热的影响

为了研究光周期和高脂食物对小型哺乳动物能量代谢和产热的影响,将成年雌性高山姬鼠分别驯化于长光照低脂、高脂食物和短光照低脂、高脂食物条件下,7周后测定动物的体重、能量摄入、产热、身体组成、血清瘦素浓度以及体脂含量等参数。结果发现:1)短光照抑制体重增长,降低血清瘦素浓度,增加非颤抖性产热;2)高脂食物使摄入能减少,消化率和体脂含量提高,但未显著影响体重、基础代谢率、非颤抖性产热和血清瘦素浓度;3)血清瘦素浓度与摄入能不相关,但与体脂重量正相关。结果暗示:短光照下瘦素作用敏感性增加和产热能力增强,可能介导了抵抗高脂食物诱导的肥胖。在野外条件下,高山姬鼠能通过能量代谢和产热的适应性调节避免体重的过度增长,有利于降低捕食风险,增强生存能力。     

黑线仓鼠自身生存和繁殖输出间的权衡不受温度影响

  为阐明野生小型哺乳动物哺乳期能量收支对策,深入理解最大持续能量摄入（SusEI）限制的因素和机理,测定了不同环境温度下（21℃、30℃和5℃）与哺育不同胎仔数（自然胎仔数Con、减少Minus和增加胎仔数Plus）的黑线仓鼠哺乳期体重、摄食量、基础代谢率（BMR）、非颤抖性产热（NST）,以及褐色脂肪组织（BAT）细胞色素C氧化酶（COX）活性、血清T₃、T₄和催乳素水平。结果显示,哺乳期体重显著降低,摄食量显著增加,21℃和30℃组间差异不显著。最大持续摄食量约为14g/d,Minus组比Con和Plus组低20.3%和18.6%。温度对摄食量的影响显著,5℃下摄食量达16g/d,比21℃和30℃组高14%（P<0.05）。Con和Minus组胎仔数维持稳定,而Plus组胎仔数显著降低,断乳时Con和Plus组胎仔数差异不显著。Minus组胎仔重显著低于Con和Plus组。断乳时Minus组平均幼体体重比Con和Plus组分别高17.9%和24.9%（P<0.05）。5℃下BMR、NST、COX活性、血清T₃、T₄和催乳素水平显著高于21℃和30℃,而21℃和30℃组间差异不显著。结果表明：黑线仓鼠SusEI水平为5×BMR,低温下可通过增加能量摄入应对代谢产热的能量支出,在自身维持和繁殖输出之间采取了“权衡分配”的能量学策略,研究结果支持热耗散限制假说,也符合外周限制假说的预测。     

环境温度和繁殖经历对黑线仓鼠哺乳期能量收支的影响

为探讨环境温度和繁殖经历对黑线仓鼠哺乳期能量收支的影响,将连续3次繁殖的黑线仓鼠暴露于温度梯度降低的条件下(30—0℃,1℃/4d),使初次、第2和3次繁殖的动物分别暴露于30—20℃、20—10℃、10—0C℃,测定了哺乳期能量收支。与初次繁殖的动物相比,第3次繁殖组动物的摄食量显著增加,静止代谢率、非颤抖性产热、褐色脂肪组织细胞色素c氧化酶(COX)活性和血清T3水平显著增加,而断乳时胎仔重显著降低。结果表明:(1)低温下繁殖的黑线仓鼠处于负能量平衡,在自身维持和哺育后代的能量分配之间存在权衡,低温下产热增加,繁殖输出减少;(2)黑线仓鼠可能感知环境温度的变化,在连续降低温度的条件下降低繁殖投资,符合"季节性投资假说"的预测。     

繁殖经历对黑线仓鼠哺乳期能量收支的影响

为探讨繁殖经历与哺乳期最大持续能量收支的关系,对连续4 次繁殖的黑线仓鼠哺乳期的能量收支情况进行了测定。结果显示:1)不同繁殖组哺乳高峰期的摄食量、泌乳能量支出(MEO)、胎仔数和胎仔重差异不显著,静止代谢率(RMR)、非颤抖性产热(NST)、褐色脂肪组织(BAT)线粒体细胞色素c 氧化酶(COX)活性、血清甲状腺激素(T3 、T4 )和催乳素水平也无明显变化;2)摄食量与MEO、胎仔重和RMR 呈显著正相关。结果表明,不同繁殖经历的黑线仓鼠主要通过降低产热和增加能量摄入来满足哺乳高峰期的能量需求;哺乳期最大持续代谢率(SusMR)可能受乳腺组织泌乳能力的限制,与“外周限制假说” 的预测一致,不支持“中心限制假说”;SusMR 限制因素和哺乳期能量收支策略可能与繁殖经历无关。     

Nonshivering thermogenesis capacity versus basal metabolic rate in laboratory mice

I wanted to follow the correlation between level of basal metabolic rate (BMR) and maximum response to injection of noradrenaline (MMR_NA) in two lines of laboratory mice subjected to divergent, artificial selection toward high BMR (HBMR) and low BMR (LBMR). HBMR animals had heavier visceral organs (heart, liver, kidney, intestine), but their regulatory NST (MMR_NA–BMR) was lower and interscapular brown adipose tissue (IBAT) lighter than in LBMR mice. Obligatory part of nonshivering thermogenesis (NST) (in other words BMR) depended on visceral organ mass, whereas regulatory NST correlates with mass of IBAT. BMR was not correlated with total NST capacity, but phenotypic correlation between obligatory and regulatory NST was negative. This suggests possibility of substitution of obligatory NST to thermoregulation in a place of the regulatory NST. Then total thermoregulatory energy expenditures do not change.     

Diet affects resting, but not basal metabolic rate of normothermic Siberian hamsters acclimated to winter

We examined the effect of different dietary supplements on seasonal changes in body mass (m_b), metabolic rate (MR) and nonshivering thermogenesis (NST) capacity in normothermic Siberian hamsters housed under semi-natural conditions. Once a week standard hamster food was supplemented with either sunflower and flax seeds, rich in polyunsaturated fatty acids (FA), or mealworms, rich in saturated and monounsaturated FA. We found that neither of these dietary supplements affected the hamsters' normal winter decrease in m_b and fat content nor their basal MR or NST capacity. NST capacity of summer-acclimated hamsters was lower than that of winter-acclimated ones. The composition of total body fat reflected the fat composition of the dietary supplements. Resting MR below the lower critical temperature of the hamsters, and their total serum cholesterol concentration were lower in hamsters fed a diet supplemented with mealworms than in hamsters fed a diet supplemented with seeds. These results indicate that in mealworm-fed hamsters energy expenditure in the cold is lower than in animals eating a seed-supplemented diet, and that the degree of FA unsaturation of diet affects energetics of heterotherms, not only during torpor, but also during normothermy.     

Seasonal regulations of resting metabolic rate and thermogenesis in striped hamster (Cricetulus barabensis)

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Resting metabolic rate (RMR), nonshivering thermogenesis (NST) and mitochondria cytochrome c oxydase (COX) activity of brown adipose tissue (BAT), as well as weight of skin and fur were measured in striped hamsters (Cricetulus barabensis) that were live-trapped in the summer, autumn, winter and spring.     

光周期和高脂食物对布氏田鼠能量代谢和产热的影响

为了研究光周期和高脂食物对小型哺乳动物能量代谢和产热的影响,将成年雌性布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)分别驯化于长光照低脂、高脂食物和短光照低脂、高脂食物,7周后测定动物的体重、能量摄入、产热、血清瘦素浓度以及褐色脂肪组织解偶联蛋白1(BAT-UCP1)含量等参数.结果发现:1)短光照抑制体重增长、降低体脂重量和血清瘦素水平,增加非颤抖性产热(NST)和UCP1含量;2)高脂食物使摄入能减少和消化率提高,但未显著影响体重、基础代谢率、NST、UCP1含量和血清瘦素;3)血清瘦素与摄入能不相关,但与体脂含量正相关.结果暗示:短光照下瘦素作用敏感性增加和产热能力增强,可能介导了抵抗高脂食物诱导的肥胖.在野外条件下草食性的布氏田鼠能通过能量代谢和产热的适应性调节避免体重的过度增长,有利于降低捕食风险,增强生存能力.同时布氏田鼠是研究食物诱导肥胖机理的一个好模型     

黑线仓鼠体重和能量代谢的季节性变化

为阐明小型哺乳动物体重和能量代谢的季节性变化以及生理调节机制,将黑线仓鼠驯化于自然环境下12个月,测定其体重、能量收支、身体组织器官和血清瘦素水平的季节性变化。黑线仓鼠能量摄入和支出的季节性变化显著,冬季摄入能、基础代谢率(BMR)、非颤抖性产热(NST)显著高于夏季。体重季节性变化不显著,但身体组织器官重量呈现显著的季节性变化,冬季肝脏、心脏、肾脏以及消化道重量显著高于夏季。体脂含量夏季最高,冬季最低,冬季显著低于夏、秋和春季(P <0.01)。血清瘦素水平的季节性变化显著,夏季瘦素水平比秋、冬季分别高88.2% 和52.4% (P <0.05)。结果表明,黑线仓鼠体重维持季节性稳定,与“调定点假说”的预测不同;但脂肪含量和血清瘦素季节性变化显著,符合该假说。夏季血清瘦素升高具有抑制能量摄入的作用,冬季血清瘦素可能是促进代谢产热的重要因子,瘦素对能量代谢和体重的调节作用与气候的季节性变化有关。       

Regulation of body weight and thermogenesis in seasonally acclimatized Brandt's voles (Microtus brandti)

Seasonal changes in an animal's morphology, physiology, and behavior are considered to be an adaptive strategy for survival and reproductive success. In the present study, we examined body weight and several behavioral, physiological, hormonal, and biochemical markers in seasonally acclimatized Brandt's voles (Microtus brandti) to test our hypothesis that Brandt's voles can decrease energy intake associated with decrease in body weight, body fat content, serum leptin level, and increasing thermogenesis in winter conditions. We found that the body weight of Brandt's voles was lowest in winter (December to February) and highest in spring and early summer (May to June). This seasonal variation in body weight was associated with changes in other markers examined. For example, the winter decrease in body weight was accompanied by increased energy intake and enhanced nonshivering thermogenesis (NST) as well as by decreased body fat mass and reduced levels of circulating leptin. Further, circulating levels of leptin were positively correlated with body weight and body fat mass, and negatively correlated with energy intake and uncoupling protein 1 contents. Together, these data do not support our hypothesis and suggest that leptin may be involved in this process and serve as a starvation signal in Brandt's voles.     

防御性攻击行为对黑线仓鼠能量收支的影响

攻击行为是增强个体生存能力和提高繁殖成功机会的最有效竞争方式之一。为理解攻击行为对小型哺乳动物能量学收支策略的影响,以具有独居且好斗习性的黑线仓鼠为研究对象,基于居留者-入侵者（resident-intruder）争斗方式将入侵鼠放入居留鼠笼中（10min / d）,21d后测定能量摄入、基础代谢率（BMR）,分析BMR和内脏器官重量的相关性。结果显示,攻击行为使居留组BMR增加了26.2%,使摄入能和消化能显著增加。居留组体重、胴体重,以及某些代谢活性器官（肝脏、肺脏、肾脏、胃、小肠和盲肠）重量显著增加,且这些器官重量与BMR显著正相关。结果表明,增加能量摄入和BMR是黑线仓鼠应对攻击行为的主要能量学收支策略;在种内个体之间强烈的攻击行为可能是该鼠维持较高水平BMR的原因之一。