一只看似安静的小鼠，也在持续“花钱”

呼吸、心跳、维持体温、消化食物、探索环境……这些生命活动都需要能量。对于研究肥胖、糖尿病、衰老、运动、药物作用或神经调控的科研人员来说，只知道动物“变胖了还是变瘦了”远远不够。真正关键的问题是：它吃进了多少能量？消耗了多少能量？主要在利用糖还是脂肪？这些变化发生在什么时候？

什么是间接测热法？

大小鼠能量代谢间接测热法（Indirect Calorimetry）通过测量氧气消耗速率 VO₂ 和二氧化碳产生速率 VCO₂，利用营养物质氧化与产热之间的化学计量关系，推算全身能量消耗。它不直接“接住”动物散发的热，而是从呼吸气体交换反推出产热，因此被称为“间接”测热。[1-4]

注：日常所说的“能量代谢笼”通常是带气体分析与多参数监测功能的系统，不等同于只收集尿液和粪便的普通代谢笼。

为什么测“呼吸”就能算“能量”？

糖、脂肪和蛋白质都可参与氧化供能。不同燃料完成氧化时，对氧气的需求量和二氧化碳的生成量不同；每消耗一定体积的氧气，也对应一定的能量释放。因此，只要准确知道进出动物舱的气体流量与 O₂、CO₂ 浓度变化，就可以建立“呼吸气体—燃料利用—能量消耗”的联系。

1. 建立基线：系统定期检测参考空气，确认进入测量舱的 O₂ 和 CO₂ 水平。

2. 采集气体：动物在通风式测量舱内自由活动，系统以受控流量持续送入新鲜空气。

3. 计算交换：比较进气和出气的气体浓度，并结合流量、压力、温度与水汽修正，得到 VO₂ 和 VCO₂。

4. 形成曲线：软件把连续气体数据换算成 EE、RER 等时间序列，并可与摄食、饮水和活动事件对齐。

读懂四个指标

RER：一把读懂“烧糖还是烧脂肪”的尺子

· RER 接近 0.70：通常提示脂肪氧化占比较高。

· RER 接近 1.00：通常提示碳水化合物氧化占比较高。

· RER 位于两者之间：常见于糖和脂肪共同供能的混合状态。

· RER 超出常见范围：可能与脂肪生成、非稳态代谢、酸碱变化或技术因素有关，不能只凭一个数值下结论。

科研小白容易踩的四个坑

· 把 VO₂ 高等同于“更健康”：VO₂ 升高只说明氧化代谢增加，可能来自活动增加、寒冷产热、应激、发热或药物作用。

· 把 RER 当成“燃脂量”：RER 主要反映燃料偏好，并不直接等于动物减少了多少脂肪。

· 把全天 EE 当成基础代谢率：活动、进食和体温调节都包含在全天能量消耗中；基础或静息代谢需要更严格的状态定义。

· 只看平均值，不看时间曲线：大小鼠有昼夜节律。一个全天均值可能掩盖暗期、明期或给药后的短时变化。

一场规范的大小鼠间接测热实验怎么做？

1. 先写清科研问题：是比较基因型、药物、饮食、温度，还是观察禁食—再喂养？问题不同，采样窗口和配套指标也不同。

2. 统一动物与环境条件：记录种属、品系、性别、年龄、体重与体成分，控制饲料、光暗周期、室温、湿度和笼具条件。

3. 完成设备准备：气体校准、流量确认、气密性检查，并核对食物、饮水和活动传感器。

4. 给动物适应时间：换笼和单笼环境会引起应激和探索活动，正式分析前应预设并报告适应期。

5. 覆盖完整昼夜周期：大小鼠多在暗期更加活跃，建议至少覆盖完整的明暗周期，并分别呈现明期、暗期和全天结果。

6. 先质控，再统计：检查异常峰、笼门开启、漏气、食物抛洒、饮水泄漏和传感器漂移，再进行组间比较。

三个变量，足以改变实验结论

· 环境温度：常规小鼠房温度通常低于小鼠热中性区，会提高维持体温所需的能量消耗。温度必须作为实验信息报告。[2]

· 昼夜节律：暗期、明期的摄食、活动和 RER 经常不同；给药或取样时间也应与光暗周期对齐。

· 体重与体成分：不要简单用 EE 或 VO₂ 除以体重。组间体重或体成分不同时，当前共识推荐报告每只动物原始值，并使用 ANCOVA/回归进行校正。[1,2]

它能帮助回答哪些科研问题？

间接测热法常用于肥胖与糖尿病、营养与饮食、药物评价、寒冷产热、运动与疲劳、衰老、恶病质、睡眠和神经环路等研究。它的真正价值不只是给出一个“热量值”，而是把能量消耗、燃料选择和行为节律放到同一条时间轴上观察。[1]

FROM MEASUREMENT TO METABOLIC PHENOTYPING

从一组气体数据，到一幅完整代谢图景

如果研究只记录 VO₂ 和 VCO₂，研究者能看到“能量消耗变了”，却未必知道原因。变化究竟来自多吃了一口、少动了一段时间、体温调节增强，还是燃料利用发生了切换？这正是综合化小动物能量代谢平台的价值：让多个指标在同一时间轴上相互解释。

SA104G 小动物能量代谢监控系统

SA104G 系统结构示意（图片来源：江苏赛昂斯官网；具体配置以技术协议为准）

根据江苏赛昂斯官网产品资料，SA104G 面向小鼠和大鼠实验，可同步测量能量消耗、VO₂、VCO₂、RQ/RER 与动物活动，并将摄食、饮水、位置、跑轮、体重等数据纳入同一数字化平台。平台以连续数据流保存原始记录，便于开展时间关联分析、实验回看和进一步统计。[6]

SA104G 的四层监测思路

· 一层：呼吸气体。测量 O₂、CO₂ 浓度并计算 VO₂、VCO₂、RER/RQ 与 EE，建立能量代谢主干数据。

· 二层：摄入与行为。同步记录摄食、饮水、X/Y/Z 轴活动、站立以及跑轮数据，帮助判断能量变化发生的行为背景。

· 三层：动物与环境。可联动体重、体温和环境温湿度、光照等信息，减少对温度、昼夜和动物状态的盲区。

· 四层：样本与外部设备。固液分离、低温样本保存及 TTL 同步接口，可为尿液/粪便分析或光遗传、钙成像、脑电等联合研究预留空间。

能力一览

说明：上述能力根据赛昂斯官网 SA104G 产品页面整理。不同研究方案所需模块、通道数量与环境控制配置可能不同，采购及使用时应以技术协议和配置清单为准。

从科研问题出发，组合需要的证据

设备给出数据，规范设计给出结论

再完善的监测系统，也不能替代严谨的科研设计。使用 SA104G 或其他间接测热平台时，仍应预先确定主要终点、适应期、排除标准和统计模型；保留原始数据；同时呈现个体值与时间曲线；在组间体重不同的情况下采用 ANCOVA/回归，而不是简单做“每克体重”换算。这样，仪器的高时间分辨率和多维记录才能真正转化为可信、可复现的科研证据。

关于江苏赛昂斯

江苏赛昂斯生物科技有限公司成立于 2016 年，致力于生命科学仪器及软件的研发和生产，聚焦生理学、药理学、毒理学及动物行为与代谢研究，为科研院所、高校、药企和研发机构提供软硬件支持与技术服务。[7]

江苏赛昂斯生物科技有限公司
全国服务热线：400-835-0955  |  邮箱：sansbio@126.com
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SOURCES & FURTHER READING

延伸阅读与资料来源

本文以实验动物间接测热法的方法学论文、2025 年国际共识以及江苏赛昂斯官网公开资料为依据。为便于科研小白继续学习，列出以下资料。

[1] A consensus guide to preclinical indirect calorimetry experiments。Banks AS 等，Nature Metabolism，2025；当前小动物间接测热数据标准化与分析共识。

[2] A guide to analysis of mouse energy metabolism。Tschöp MH 等，Nature Methods，2012；小鼠能量代谢实验设计、体重校正和数据解释经典指南。

[3] Some mathematical and technical issues in the measurement and interpretation of open-circuit indirect calorimetry in small animals。Arch JRS 等，International Journal of Obesity，2006；开放气路系统的数学与技术问题。

[4] Practical aspects of indirect calorimetry in laboratory animals。Even PC 等，Neuroscience & Biobehavioral Reviews，1994；实验动物间接测热原理与实践综述。

[5] Methods for the Comprehensive in vivo Analysis of Energy Flux, Fluid Homeostasis, Blood Pressure, and Ventilatory Function in Rodents。包含 Weir 公式、气路、水汽和大小鼠测量流程说明。

[6] SA104G 小动物能量代谢监控系统产品页。江苏赛昂斯官网；本文产品能力与技术参数的主要来源。

[7] 江苏赛昂斯生物科技有限公司公司简介。企业定位、成立时间与业务方向来源。