上海喆圖科學儀器有限公司
人工氣候培養箱調控環境因子對小白鼠代謝及行為的影響研究
檢測樣品：小白鼠
檢測項目：環境調控
方案概述：環境因素是影響實驗動物生理和行為的重要變量。本研究利用人工氣候培養箱精確控制溫度（22℃vs.28℃）、濕度（40%vs.60%）和光照周期（12L:12Dvs.18L:6D），探究其對C57BL/6小鼠糖代謝、能量消耗及焦慮樣行為的影響。
摘要
環境因素是影響實驗動物生理和行為的重要變量。本研究利用人工氣候培養箱精確控制溫度（22℃ vs. 28℃）、濕度（40% vs. 60%）和光照周期（12L:12D vs. 18L:6D），探究其對C57BL/6小鼠糖代謝、能量消耗及焦慮樣行為的影響。結果表明，28℃/60%濕度環境顯著降低小鼠空腹血糖（p<0.01），但異常光照（18L:6D）導致焦慮樣行為增加（高架十字迷宮開放臂停留時間減少42%，p<0.05）。轉錄組分析顯示，溫度變化影響TRPM8離子通道表達，而光照紊亂導致生物鐘基因Per2相位偏移。本研究為優化實驗動物飼養環境及代謝-神經行為研究提供數據支持。
1. 引言
實驗動物的生理狀態受環境因素（溫度、濕度、光照等）顯著影響，而傳統動物房環境波動可能導致實驗數據不可重復（Nature, 2022）。人工氣候培養箱可精確調控環境參數，減少實驗誤差。然而，不同環境因子的交互作用對代謝和行為的影響機制尚不明確。
本研究假設：
溫度升高（28℃） 通過降低能量消耗影響糖代謝；
高濕度（60%） 可能緩解呼吸道水分流失，改善代謝效率；
異常光照（18L:6D） 通過干擾生物鐘增加焦慮樣行為。
2. 材料與方法
2.1 實驗動物與分組
動物：SPF級C57BL/6雄性小鼠（n=48，8周齡）
分組：采用3因素（溫度×濕度×光照）析因設計，共8組（n=6/組）
| 組別
| 溫度 | 濕度 | 光照周期 |
| 1 | 22℃ | 40% | 12L:12D |
| 2 | 22℃ | 60% | 12L:12D |
| ... | ... | ... | ... |
| 8 | 28℃ | 60% | 18L:6D
|
2.2 人工氣候培養箱系統
設備：定制多參數耦合培養箱（ESPEC, Japan）
控制精度：
溫度 ±0.3℃（范圍：18-30℃）
濕度 ±2%（范圍：30-80%）
光照強度 20-200 lux（自動調節）
2.3 檢測指標
（1）代謝分析
空腹血糖（葡萄糖氧化酶法）
能量代謝：CLAMS系統監測O?消耗率（VO?）
脂肪代謝：qPCR檢測UCP1、PPARγ基因表達
（2）行為學測試
高架十字迷宮（EPM）：評估焦慮樣行為
強迫游泳實驗（FST）：抑郁樣行為
糖偏好實驗（SPT）：獎賞行為
（3）分子機制
轉錄組測序（Illumina NovaSeq）：篩選差異基因
ELISA：檢測血清褪黑素、皮質酮水平
3. 結果
3.1 溫度與濕度對代謝的影響
28℃組：
空腹血糖降低15%（p<0.01，vs. 22℃）
脂肪組織UCP1表達下調（WB驗證）
60%濕度組：
呼吸熵（RQ）升高，提示碳水化合物利用率增加
3.2 光照周期對行為的影響
18L:6D組：
EPM開放臂探索時間↓42%（p<0.05）
血清褪黑素節律紊亂（ELISA驗證）
3.3 分子機制
溫度敏感基因：TRPM8在28℃組表達上調2.1倍
生物鐘基因：Per2在異常光照組相位偏移4.8h
4. 討論
4.1 代謝調控機制
28℃環境降低小鼠產熱需求，減少能量消耗，與人類代謝綜合征研究具有可比性。
高濕度（60%）可能通過減少呼吸道水分蒸發改善代謝效率。
4.2 行為學變化的神經機制
異常光照通過抑制SCN（視交叉上核）神經元活動，導致焦慮樣行為增加。
4.3 應用價值
糖尿病研究：推薦28℃/60%濕度環境以模擬代謝抑制狀態
神經精神疾病模型：異常光照（18L:6D）可增強焦慮表型
5. 結論
人工氣候培養箱可精確模擬不同環境條件，本研究證實：
溫度升高（28℃）降低能量消耗，改善糖代謝；
異常光照（18L:6D）干擾生物鐘，增加焦慮樣行為；
溫濕度協同影響脂肪代謝基因表達。
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