衰老是醫(yī)學和生物醫(yī)學研究中具有挑戰(zhàn)性的問題之一，也是進化生態(tài)學中一個令人費解的現(xiàn)象。衰老會損害動物的體溫調節(jié)能力。實驗嚙齒類動物生理學的核心是通過控制代謝產生的熱量來調節(jié)其體溫，即主動產熱。選擇增加新陳代謝水平是否會以及如何影響體溫調節(jié)性能的老化？令人驚訝的是，盡管對三個特征（新陳代謝，體溫調節(jié)和衰老速率）之間的關系進行了無數的研究，但這個問題顯然尚未得到解決。

來自波蘭科學院實驗生物研究所的恒溫動物生理學科研團隊于2020年在《Frontiers in Physiology》發(fā)表了“基于選擇實驗的河堤田鼠衰老相關的代謝產熱特征Age-Related Changes in the Thermoregulatory Properties in Bank Voles From a Selection Experiment"一文，實驗中采用SSI模塊式（測量產熱能力VO₂）和FMS便攜式多通道能量代謝(測量靜息代謝率RMR，呼吸水分喪失EWL)技術，以及植入式溫度記錄儀（測量核心體溫）測試了72只4月齡（年輕）、65只22月齡（老年）在7個環(huán)境溫度（13-32℃）下的核心體溫及新陳代謝指標。實驗設計分為4個實驗組（A組，最大的游泳誘導最大代謝，即高有氧代謝組）和4個對照組（C組，隨機繁殖的田鼠，空白組），選擇標準是在18分鐘的游泳試驗中達到的最高1分鐘耗氧率，并根據體重差異和其他混雜因素（如性別和測量日期）進行調整。游泳試驗在38℃的水溫下進行，接近田鼠的體溫（Tb）以確保代謝率的增加是由于運動，而不是由于體溫調節(jié)。

圖1 FMS便攜式（左上）和SSI模塊式能量代謝系統(tǒng)（左下）、植入式溫度記錄儀（右上）和不同致死溫度下年輕和老年田鼠的冷誘導耗氧量（右下）。對于25g田鼠計算的較低致死溫度（LLT）在A實驗組中低于C系對照組，在老年田鼠中高于年輕田鼠，但在A和C處理中年齡組之間的差異相似（A系實驗組：10.4℃，C系對照組：9.8℃；圖1右下）。

圖2 體重調整后的靜息代謝率（RMR，毫升氧氣/分鐘，圖2A）；動物體溫（Tb_RMR，℃）與RMR一起記錄，圖2B；熱傳導率（C_T，毫升氧氣/分鐘/攝氏度，圖2C）;蒸發(fā)水分喪失（EWL，毫克水/分鐘）及其熱損失率當量（W,圖2D）；不同環(huán)境溫度13到28℃（Ta）下的 EWL/RMR 比值，圖2E；老年田鼠（虛線，空心符號）和年輕田鼠（實線，封符號），實驗組（A，藍色菱形）和對照組（C，黑色圓圈）。

研究結果：A實驗組靜息代謝率RMR高于C對照組6%，但無論實驗對照組或溫度變化，RMR未隨年齡變化。然而，老年組呼吸蒸發(fā)水分喪失EWL在老年田鼠中高出12%。EWL/RMR 比值增加意味著肺部氧氣提取效率降低或皮膚通透性增加。這種效應在A實驗組中更為明顯，可能表明它們對衰老的脆弱性增加。32℃以下環(huán)境動物體溫在實驗分組和年齡組之間無變化，但在32℃時老年A組體溫顯著高于其它組。正如預期的那樣，兩個選擇組的老年田鼠的產熱能力（最大冷誘導耗氧量）降低了約13%，但老年A組田鼠的表現(xiàn)與年輕的C組田鼠相同。因此，選擇高有氧運動代謝可以減輕衰老對耐寒性的不利影響，但這一優(yōu)勢已被老年化田鼠應對炎熱條件的妥協(xié)所抵消。

研究表明，在評估特定人的風險時，也應考慮代謝率的個體差異。特別是，老年人的高RMR應被視為對過熱不利影響易感性增加的標志，特別是因為高RMR也表明老年人的健康狀況普遍較低。因此，面向個性化醫(yī)療的標準診斷工具庫應擴大到包括代謝率的測量。

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參考資料

1、 Fiedler A, Careau V. Individual (Co)variation in Resting and Maximal Metabolic Rates in Wild Mice. Physiol Biochem Zool. 2021 Sep-Oct;94(5):338-352. doi: 10.1086/716042. PMID: 34343458.

2、 Grosiak M , Koteja P , Bauchinger U, et al. Age-Related Changes in the Thermoregulatory Properties in Bank Voles From a Selection Experiment[J]. Frontiers in Physiology, 2020, 11:576304.