能量代謝是動物生理學的核心組成部分，其變化往往反映了動物在面對環境壓力時的生理響應。近年來，隨著毒理學研究的不斷深入，能量代謝在動物毒理學中的應用日益受到關注。北京易科泰能量代謝測量技術能夠精確地測量動物的標準代謝率（SMR）和耗氧率（VO?）等，為研究動物在污染物暴露下的生理變化提供了重要的數據支持。
易科泰技術方案
（一）動物呼吸代謝測量系統
圖1左：便攜式多功能能量代謝測量儀；圖1中：魚類呼吸代謝測量系統；圖1右：斑馬魚胚胎及幼魚高通量呼吸測量系統
（二）動物游泳能力及喜好監測系統
圖2左：魚類游泳能力研究系統；圖2中/右：穿梭池動物喜好度觀測系統及數據分析界面
（三）動物視頻跟蹤和行為分析系統
圖3左/中：CentriTower斑馬魚、果蠅高通量行為分析系統；圖3右：VISIR動物行為觀測分析結果
（四）水環境監測技術
圖4 基于國際先進監測傳感器，在線監測水體營養鹽、藍藻水華、溶解氧、pH等
應用案例
（一）非洲爪蟾暴露于鹽和農藥后的能量代謝響應
Alvarez-Vergarat團隊利用便攜式能量代謝系統研究了鹽度和有機磷農藥氯氰菊酯（CPF）對非洲爪蟾（Xenopus laevis）的生理和代謝影響。實驗設置了兩種鹽度環境（150 mOsm和400 mOsm NaCl）以及兩種農藥濃度（0和1.0 μg/L CPF），并讓成年雄性非洲爪蟾暴露于這些環境45天。
圖5 不同鹽度和農藥暴露條件下非洲爪蟾的代謝率、體重及器官質量
研究人員發現，暴露于農藥的動物SMR顯著降低，表明CPF對非洲爪蟾的能量代謝產生了顯著的抑制作用。此外，同時暴露于鹽水和農藥的動物在調節血漿滲透壓方面的能力也顯著下降，這進一步證實了農藥對動物滲透調節能力的負面影響。這些結果表明，鹽度和農藥的聯合暴露對非洲爪蟾的生理功能產生了協同抑制作用，影響了其生存和適應能力。
（二）佛羅里達綠水蛇體內汞和放射性銫積累與能量代謝的關系
Brown等人（University of Georgia）利用便攜式能量代謝系統研究了汞（Hg）和放射性銫（137Cs）在佛羅里達綠水蛇（Nerodia floridana）中的生物累積及亞致死效應。研究團隊從美國能源部薩凡納河基地（South Carolina, USA）的三個前核冷卻水庫中捕獲了 78 條佛羅里達綠水蛇，并通過能量代謝系統測量了它們的標準代謝率（SMR）。
圖6左: 體重對佛羅里達綠水蛇標準代謝率的影響；圖6右: 佛羅里達綠水蛇不同參數（耗氧率VO2等）的比較分析
研究發現，佛羅里達綠水蛇能積累汞和放射性銫，其體內含量與蛇的體型和捕獲地點的污染歷史相關。盡管這些污染物對蛇的標準代謝率無顯著影響，但放射性銫含量與血細胞寄生蟲感染率呈負相關，表明放射性銫可能對寄生蟲或宿主有負面影響。這為理解放射性污染物的生態影響提供了新視角，并凸顯了佛羅里達綠水蛇作為環境污染生物指示物種的價值。
（三）微塑料污染對水生生物的毒性影響
武漢大學的劉曉寧等研究人員在《環境化學工程雜志》上發表了一項研究，探討了微塑料對草魚（Ctenopharyngodon idellus）的毒性效應及其對游泳能力的影響。該研究基于控制實驗，將草魚幼魚暴露于不同濃度的聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）中6天，評估了微塑料在魚體內的積累情況及其對草魚氧化應激、神經毒性、腸道微生物多樣性和游泳能力的影響。
圖7 微塑料對草魚生理與行為影響的綜合分析圖示
結果顯示，PS-MPs暴露顯著抑制了草魚大腦中的乙酰膽堿酯酶（AChE）活性，并在1和10 mg/L暴露濃度下顯著增加了超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）水平，同時改變了草魚腸道微生物群落并降低了香農多樣性指數。此外，PS-MPs顯著提高了草魚的誘導游泳速度，并降低了臨界游泳速度，這可能延遲草魚完成生命周期。研究還發現生物標志物與游泳能力指標之間存在顯著相關性。該研究結果表明，微塑料對魚類的生理特性產生了負面影響，降低了遷徙魚類的游泳能力，強調了微塑料污染可能對水生生態系統功能和生物多樣性的長遠影響，為理解持久性污染物微塑料對水生生態系統的影響提供了新的見解。
易科泰生態技術公司設有EcoTech?實驗室、能量代謝實驗室、光譜成像與無人機遙感技術研究中心及SpectrAPP光譜成像創新應用項目，歡迎合作！
參考文獻：
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.
