能量代谢是动物生理学的核心组成部分，其变化往往反映了动物在面对环境压力时的生理响应。近年来，随着毒理学研究的不断深入，能量代谢在动物毒理学中的应用日益受到关注。北京易科泰能量代谢测量技术能够精确地测量动物的标准代谢率（SMR）和耗氧率（VO?）等，为研究动物在污染物暴露下的生理变化提供了重要的数据支持。
易科泰技术方案
（一）动物呼吸代谢测量系统
图1左：便携式多功能能量代谢测量仪；图1中：鱼类呼吸代谢测量系统；图1右：斑马鱼胚胎及幼鱼高通量呼吸测量系统
（二）动物游泳能力及喜好监测系统
图2左：鱼类游泳能力研究系统；图2中/右：穿梭池动物喜好度观测系统及数据分析界面
（三）动物视频跟踪和行为分析系统
图3左/中：CentriTower斑马鱼、果蝇高通量行为分析系统；图3右：VISIR动物行为观测分析结果
（四）水环境监测技术
图4 基于国际先进监测传感器，在线监测水体营养盐、蓝藻水华、溶解氧、pH等
应用案例
（一）非洲爪蟾暴露于盐和农药后的能量代谢响应
Alvarez-Vergarat团队利用便携式能量代谢系统研究了盐度和有机磷农药氯氰菊酯（CPF）对非洲爪蟾（Xenopus laevis）的生理和代谢影响。实验设置了两种盐度环境（150 mOsm和400 mOsm NaCl）以及两种农药浓度（0和1.0 μg/L CPF），并让成年雄性非洲爪蟾暴露于这些环境45天。
图5 不同盐度和农药暴露条件下非洲爪蟾的代谢率、体重及器官质量
研究人员发现，暴露于农药的动物SMR显著降低，表明CPF对非洲爪蟾的能量代谢产生了显著的抑制作用。此外，同时暴露于盐水和农药的动物在调节血浆渗透压方面的能力也显著下降，这进一步证实了农药对动物渗透调节能力的负面影响。这些结果表明，盐度和农药的联合暴露对非洲爪蟾的生理功能产生了协同抑制作用，影响了其生存和适应能力。
（二）佛罗里达绿水蛇体内汞和放射性铯积累与能量代谢的关系
Brown等人（University of Georgia）利用便携式能量代谢系统研究了汞（Hg）和放射性铯（137Cs）在佛罗里达绿水蛇（Nerodia floridana）中的生物累积及亚致死效应。研究团队从美国能源部萨凡纳河基地（South Carolina, USA）的三个前核冷却水库中捕获了 78 条佛罗里达绿水蛇，并通过能量代谢系统测量了它们的标准代谢率（SMR）。
图6左: 体重对佛罗里达绿水蛇标准代谢率的影响；图6右: 佛罗里达绿水蛇不同参数（耗氧率VO2等）的比较分析
研究发现，佛罗里达绿水蛇能积累汞和放射性铯，其体内含量与蛇的体型和捕获地点的污染历史相关。尽管这些污染物对蛇的标准代谢率无显著影响，但放射性铯含量与血细胞寄生虫感染率呈负相关，表明放射性铯可能对寄生虫或宿主有负面影响。这为理解放射性污染物的生态影响提供了新视角，并凸显了佛罗里达绿水蛇作为环境污染生物指示物种的价值。
（三）微塑料污染对水生生物的毒性影响
武汉大学的刘晓宁等研究人员在《环境化学工程杂志》上发表了一项研究，探讨了微塑料对草鱼（Ctenopharyngodon idellus）的毒性效应及其对游泳能力的影响。该研究基于控制实验，将草鱼幼鱼暴露于不同浓度的聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）中6天，评估了微塑料在鱼体内的积累情况及其对草鱼氧化应激、神经毒性、肠道微生物多样性和游泳能力的影响。
图7 微塑料对草鱼生理与行为影响的综合分析图示
结果显示，PS-MPs暴露显著抑制了草鱼大脑中的乙酰胆碱酯酶（AChE）活性，并在1和10 mg/L暴露浓度下显著增加了超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）水平，同时改变了草鱼肠道微生物群落并降低了香农多样性指数。此外，PS-MPs显著提高了草鱼的诱导游泳速度，并降低了临界游泳速度，这可能延迟草鱼完成生命周期。研究还发现生物标志物与游泳能力指标之间存在显著相关性。该研究结果表明，微塑料对鱼类的生理特性产生了负面影响，降低了迁徙鱼类的游泳能力，强调了微塑料污染可能对水生生态系统功能和生物多样性的长远影响，为理解持久性污染物微塑料对水生生态系统的影响提供了新的见解。
易科泰生态技术公司设有EcoTech?实验室、能量代谢实验室、光谱成像与无人机遥感技术研究中心及SpectrAPP光谱成像创新应用项目，欢迎合作！
参考文献：
1、 álvarez-Vergara F, Sanchez-Hernandez J C, Sabat P. Biochemical and osmoregulatory responses of the African clawed frog experimentally exposed to salt and pesticide[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 2022, 258: 109367.
2、 Brown M K, Haskins D L, Russell A L, et al. Mercury and radiocesium accumulation and associations with sublethal endpoints in the Florida green watersnake (Nerodia floridana)[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2022, 41(3): 758-770.
3、 Liu M, Liu X, Xu J. Influence of microplastic pollution on the toxicity of potamodromous fish grass carp (Ctenopharyngodon idellus) and its swimming capacity[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2024, 12(5): 113520.
