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  穩(wěn)定同位素技術(shù)正以“代謝探針”的創(chuàng)新角色，重塑動物代謝研究的認(rèn)知邊界。其核心優(yōu)勢在于突破傳統(tǒng)靜態(tài)分析的局限，憑借標(biāo)記底物與生物體內(nèi)源分子的天然兼容性，實(shí)現(xiàn)代謝過程的實(shí)時動態(tài)追蹤、多維度通量量化及未知反應(yīng)挖掘，為解析動物正常生理代謝、疾病相關(guān)代謝紊亂機(jī)制提供了高精準(zhǔn)、無干擾的研究工具，成為連接整體表型與分子機(jī)制的關(guān)鍵技術(shù)橋梁。

圖1 左：動物穩(wěn)定同位素分析儀；中：不同劑量¹³C-葡萄糖示蹤劑的劑量反應(yīng)曲線；右：運(yùn)動狀態(tài)下¹³C-棕櫚酸標(biāo)記體脂的氧化動態(tài)變化

文獻(xiàn)一：算清全身“流水賬”——Cell Metabolism 2025

  哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建“小鼠全機(jī)體能量通量模型”，量化10種主要循環(huán)營養(yǎng)素的氧化、儲存、再循環(huán)與互變速率，比較了lean（正常飲食組）、HFD（高脂飲食組）及l(fā)eptin缺陷ob/ob小鼠（一種先天性缺乏瘦素、極度肥胖且患有嚴(yán)重高血糖的模型）的代謝經(jīng)濟(jì)差異。

圖2 左：實(shí)驗(yàn)示意圖；右：不同飲食組（control、HFD、ob/ob）代謝底物含量對比圖

  實(shí)驗(yàn)聯(lián)合¹³C-底物輸注、血清LC-MS及穩(wěn)定同位素分析儀，對10種主要營養(yǎng)素進(jìn)行“收支”盤點(diǎn)：循環(huán)乳酸鹽96%被氧化，而葡萄糖僅81%，必需氨基酸僅30%左右，顯示不同底物存在固有的“氧化/儲存”分配比；在lean小鼠中，所有營養(yǎng)素的“無效循環(huán)”通量（糖原-葡萄糖、TAG-NEFA、蛋白周轉(zhuǎn)）合計(jì)比氧化通量還高23%，浪費(fèi)約9%的總ATP；ob/ob小鼠的循環(huán)通量整體升高2倍，ATP浪費(fèi)增至12%，而HFD小鼠與lean差異不大，提示造成代謝“無效循環(huán)”亢進(jìn)、能量大量浪費(fèi)的關(guān)鍵原因，是瘦素這種激素的缺失，而不是單純的體重增加或脂肪過多，在臨床治療某些代謝綜合征時，糾正“瘦素信號缺失”比單純“減重”更為關(guān)鍵。

文獻(xiàn)二：把葡萄糖“追”到細(xì)胞器——Nature Communications 2025

  Vanderbilt團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，給清醒小鼠持續(xù)靜脈輸注高vs低劑量[U-¹³C?]-葡萄糖，他們發(fā)現(xiàn)：高劑量組（40mg）60min內(nèi)¹³CO2呼出達(dá)到平臺期，同時抽血測葡萄糖同位素標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)80%的葡萄糖分子6個碳全部被¹³C取代（M+6），把肝臟取出來測糖原，發(fā)現(xiàn)其葡萄糖單元里有30–50%是¹³C標(biāo)記的，證明從血液里“現(xiàn)成”的¹³C-葡萄糖直接被肝臟抓去合成糖原，合成速度極快；結(jié)合MALDI-MS成像、MIMS-EM等技術(shù)，該研究首次把“器官-細(xì)胞-細(xì)胞器”三級代謝圖譜串成一條時間軸。

圖3 不同劑量 [U-¹³C?]- 葡萄糖在小鼠體內(nèi)的代謝動態(tài)圖

文獻(xiàn)三：運(yùn)動時間是否重要？---Metabolism 2024

  為了探討運(yùn)動時間（晝夜節(jié)律）對運(yùn)動后底物代謝的影響，以及肥胖如何改變這種“時間-代謝”可塑性，Karolinska與哥本哈根團(tuán)隊(duì)讓lean與HFD小鼠分別在靜息期（ZT3）或活動期（ZT15）跑臺60min，隨后灌胃[U-¹³C₆]-葡萄糖并連續(xù)測¹³CO2呼出。

  結(jié)果顯示，Lean小鼠僅在活動期運(yùn)動后表現(xiàn)出¹³C-葡萄糖氧化峰值下降、脂解升高，呈現(xiàn)“時間-運(yùn)動”雙重效應(yīng)；HFD小鼠則失去晝夜差異，運(yùn)動時間不再影響氧化曲線，提示肥胖導(dǎo)致代謝可塑性受損；經(jīng)脂肪組織離體實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明運(yùn)動對代謝的改善效果依賴晝夜時段。

圖4 運(yùn)動時間（ZT3 與 ZT15）對不同飲食組小鼠代謝的影響系列圖

  北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司作為深耕動物代謝研究領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)服務(wù)商，憑借其十余年行業(yè)積淀與國際一流技術(shù)合作資源，成為動物穩(wěn)定同位素相關(guān)設(shè)備在國內(nèi)的核心推廣與技術(shù)支撐力量。公司提供的穩(wěn)定同位素氣體分析系統(tǒng)具備：

• 高精度檢測：δ¹³C精度達(dá)6‰
• 多參數(shù)同步監(jiān)測：同步測量¹³CO?、H2O等關(guān)鍵指標(biāo)，結(jié)合耗氧量VO2、二氧化碳產(chǎn)生量VCO2等多維度參數(shù)，解鎖代謝過程的全貌
• 響應(yīng)快速：1Hz測量頻率
• 無需額外耗材校準(zhǔn)

該系統(tǒng)可靈活搭配呼吸代謝系統(tǒng)、小動物跑步機(jī)等設(shè)備，形成從整體代謝到底物氧化追蹤的完整解決方案，高效開展動物生理生態(tài)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的創(chuàng)新研究。

產(chǎn)品	式樣圖	方案適配價值
穩(wěn)定同位素氣體分析儀		核心示蹤工具，精準(zhǔn)捕捉標(biāo)記底物氧化動態(tài)，為代謝通量計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
SSI 模塊式代謝測量系統(tǒng)		聯(lián)動同位素產(chǎn)品，解析整體代謝穩(wěn)態(tài)與標(biāo)記底物氧化的關(guān)聯(lián)
易科泰便攜式呼吸代謝系統(tǒng)		聯(lián)動同位素產(chǎn)品，滿足運(yùn)動干預(yù)、環(huán)境適應(yīng)等動態(tài)場景下的快速監(jiān)測需求，方便攜帶
便攜式動物誘導(dǎo)運(yùn)動代謝測量系統(tǒng)、Thermo-RGB雙光紅外熱成像儀		模擬生理干預(yù)場景（運(yùn)動、溫度），完善代謝研究的變量控制與表型關(guān)聯(lián)

參考文獻(xiàn)：

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[2] Yuan B, Doxsey W, Tok Ö, et al. An organism-level quantitative flux model of energy metabolism in mice [J]. Cell Metabolism, 2025, 37(4): 1-12. DOI:10.1016/j.cmet.2025.01.008.

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